“操作系统”课程知识点分布表

操作系统知识点整理操作系统1.操作系统概述操作系统（Operating System，OS）是指控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源，并合理地组织调度计算机的工作和资源分配，以提供给用户和其他软件方便的接口和环境的程序集合。

操作系统的基本特征包括：并发、共享、虚拟和异步。

•并发是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。

•虚拟是指把一个物理上的实体变为若干个逻辑上的对应物。

操作系统的虚拟技术可归纳为：时分复用技术，如处理器的分时共享；空分复用技术，如虚拟存储器。

•异步是指在多道程序环境下，允许多个程序并发执行，但由于自由有限，进程的执行不是一贯到底，而是走走停停，以不可知的速度向前推进，这就是进程的异步性。

2.进程管理进程：目的：更好地描述和控制程序并发执行；定义：进程是进程实体的一次运行，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位；组成：•PCB：保存进程运行期间相关的数据，是进程存在的唯一标志•程序段：能被进程调度程序调度到CPU运行的程序代码段•数据段：存储程序运行期间的相关数据，可以是原始数据也可以是相关结果进程状态：•状态种类：–运行状态：进程正在处理机上运行–就绪状态：进程已获得除处理机之外的一切所需资源–阻塞状态：进程正在等待其中一事件而暂停运行–创建状态：进程正在被创建，尚未转到就绪状态•创建完成后转到就绪状态–结束状态：进程正从系统中消失，分为正常结束和异常退出•状态变化：–就绪->运行：经过处理机调度，就绪进程得到处理机资源–运行->就绪：时间片用完或在可剥夺系统中有更高优先级进程进入–运行->阻塞：进行需要的其中一资源还没准备好–阻塞->就绪：进程需要的资源已准备好进程控制：•创建：终端用户登录系统、作业调度、系统提供服务、用户程序的应用请求等；•终止：正常结束、发生异常、外界干预•阻塞：等待资源•唤醒：资源到达•切换：时间片用完、主动放弃处理机、被更高优先级的进程剥夺处理机进程通信：•共享存储：–低级方式：基于数据结构的共享–高级方式：基于存储区的共享•消息传递：–直接通信方式：直接把消息挂到接收进程的消息队列–间接通信方式：挂到一些中间实体，接收进程找实体接收消息，类似电子邮件•管道通信：利用一种特殊的pipe文件连接两个进程代价：•时间代价：进行进程间的切换、同步及通信等所付出的时间开销•空间代价：进程控制块及协调各运行机构所占用的内存空间开销线程：•引入目的：为了更好的使多道程序并发执行，以提高资源利用率和系统吞吐量，增加并发程序•特点：是程序执行的最小单元，基本不拥有任何系统资源•实现方式：用户级线程、系统线程调度：调度层次：•作业调度（高级调度）：选择处于后备状态的作业分配资源，发送频率低•内存调度（中级调度）：选择暂时不能允许的进程调出内存，发送频率中等•进程调度（低级调度）：选择就绪队列中合适的进程分配处理机，发生频率高进程调度原因：合理的处理计算机软硬件资源进程调度方式：•剥夺式：有更为重要或紧迫的进程需要使用处理机，立即分配•非剥夺式：有更为重要或紧迫的进程需要使用处理机，仍让当前进程继续执行典型调度算法：•先来先服务：选择最先进入队列的–不可剥夺•短作业优先：选择完成时间最短的•优先级调度：选择优先级最高的•高响应比优先：选择响应比最高的–响应比Rp = (等待时间+要求服务时间) / 要求服务时间•时间片轮转：总数选择就绪队列中的第一个进程，但仅能运行一个时间片–绝对可抢占•多级反馈队列：时间片轮转调度算法和优先级调度算法的综合和发展进程同步：引入原因：协调进程之间的相互制约关系制约关系：•同步：需要在一些位置上协调进程之间的工作次序而等待、传递信息所产生的制约关系•互斥：当一个进程进入临界区使用临界资源时，其他要求进入临界区的进程必须等待临界资源：多个进程可以共享系统中的资源，一次仅允许一个进程使用的资源叫临界资源；临界区互斥：访问临界资源的那段代码称为临界区•原则：空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待•基本方法：–软件实现：•单标志法：违背”空闲让进“原则•双标志法先检查：违背”忙则等待“原则•双标志法后检查：会导致”饥饿“现象•皮特森算法：单标志法和双标志法后检查的结合–硬件实现：•中断屏蔽法：进区关中断，出区开中断•硬件指令法：设立原子操作指令–信号量：利用PV操作实现互斥•P操作即wait(S)•V操作即signal(S)管程：•定义：由一组数据以及定义在这组数据上的对这组数据的操作组成的软件模块•组成：–局部于管程的共享结构数据（变量）说明–对该数据结构进行操作的一组过程–对局部于管程的共享数据设置初始值的语句，此外还需要为管程赋予一个名字•引入管程的目的：解决临界区分散所带来的管理和控制问题。

操作系统课程知识点1、操作系统的发展、类型、功能，及特点，了解现在热门的操作系统。

操作系统特点：并发性，共享性，异步性，虚拟性OS的形成与发展：人工操作阶段，管理程序阶段，多道程序设计阶段（1）批处理操作系统作业进入系统之后排定次序，逐道一次进入主存处理，并自动进行作业的转接；后来才用多道批处理，从后备作业中选取多个作业进入主存，并启动其运行，这是多道批处理系统。

特点：并发执行，系统资源利用率高，作业吞吐量大：但作业的周转时间延长，不具备交互式计算能力，不利于程序的开发和调试。

（2）分时操作系统用户在各自的终端上进行会话，程序、数据和命令均在会话过程中提供，以问答方式控制程序的运行。

特点：同时性，独立性，及时性，交互性。

（3）实时操作系统当外部时间或数据产生时，能够对其予以接受并以足够快的速度进行处理，所得结果能够在规定的时间内控制生产过程或对控制对象做出快速响应，并控制所有实时任务协调运行的操作系统。

特点：响应迅速，安全保密，可靠性高。

此外，还有微机操作系统、网络操作系统、分布式操作系统、嵌入式操作系统。

热门操作系统：Unix，Linux，Windows，Mac，IBM等2、多道程序环境下程序执行的特点？（1）提高CPU、主存和设备的利用率。

（2）提高系统的吞吐率，是单位时间内完成的作业数增加。

（3）充分发挥系统的并行性，设备与设备之间、CPU与设备之间均可并行工作。

3、进程的顺序与并发执行。

顺序性：1.内部顺序性：在顺序处理器上的执行是严格按序的；2.外部顺序性：完成一个任务的若干不同程序在时间上也是按调用次序有序执行。

并发性：一组进程的执行在时间上是重叠的。

即一个进程执行第一条指令在另一个进程执行的最后一条指令完成之前开始的。

4、进程的概念，与程序的区别和联系。

（1）进程是一个可并发执行的具有独立功能的程序关于某个数据集合的一次执行过程，也是操作系统进行资源分配和保护的基本单位。

（2）进程与程序的区别和联系：1.进程更能真实地描述并发，而程序不能。

第一章引论1、操作系统定义（P1）操作系统是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对硬件系统的首次扩充。

是一组控制和管理计算机硬件和软件资源、合理地对各类作业进行调度以及方便用户使用的程序的集合。

2、操作系统的作用（P2）1.OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口2.OS作为计算机系统资源的管理者3.OS实现了对计算机资源的抽象3、推动操作系统发展的主要动力（P4）1.不断提高计算机资源的利用率2.方便用户3.器件的不断更新迭代4.计算机体系结构的不断发展4、多道批处理系统的特征及优缺点（P8）特征：多道性、无序性、调度性优点：1.资源利用率高2.系统吞吐量大缺点：1.平均周转时间长2.无交互能力（单道、多道都是）5、分时系统和实时系统特征的比较（P12）1.多路性（实时系统的多路性主要表现在系统周期性地对多路信息的采集、以及对多个对象或多个执行机制进行控制。

分时系统中的多路性则和用户有关，时多时少。

）2.独立性3.及时性:（实时系统对及时性的要求更严格,实时控制系统以控制对象要求的开始截止时间或完成截止时间来确定。

）4.交互性:实时系统的交互性仅限于访问某些专用服务程序。

5.可靠性:实时系统对可靠性的要求更高,否则经济损失及后果无法预料。

6、操作系统的基本特征（P14）（并发、共享、虚拟和异步其中并发特征是操作系统最重要的特征是其他特征的前提）1.并发性2.共享性（互斥共享方式、同时访问方式）3.虚拟性（时分复用技术（虚拟处理机技术、虚拟设备技术）、空分复用技术（虚拟磁盘技术、虚拟存储器技术））4.异步性（进程的异步性：进程是以人们不可预知的速度向前推进的）7、操作系统的主要功能（P18）1.处理机管理功能（进程控制（1、进程互斥方式：进程或者线程在对临界资源进行访问时，应采取互斥方式；2、进程同步方式：相互合作去完成共同任务的诸进程货线程）、进程通信、调度（作业调度、进程调度））2.存储器管理功能（内存分配、内存保护、地址映射、内存扩充）3.设备管理功能（缓冲管理、设备分配、设备处理）4.文件管理功能（文件存储空间的管理、目录管理、文件的读/写管理和保护）5.用户接口（命令接口（联机用户接口、脱机用户接口）、程序接口、图形接口）第二章进程管理1、程序顺序执行时的特征（P34）1.顺序性：严格按照程序所规定的次序执行。

《操作系统》课程重点整理1、操作系统的概念、特点和功能？操作系统是计算机系统中一组控制和管理计算机硬件和软件资源，并合理地对各种资源进行分配和调度，以方便用户使用的程序的集合。

操作系统具有并发性、共享性、虚拟性和异步性（不确定性）。

操作系统的功能是处理器管理、存储器管理、输入输出设备管理、文件系统管理、用户接口管理和其他功能。

2、进程的概念进程是可并发执行的、具有独立功能的程序在一定数据集合上的一次执行过程，是操作系统进行资源分配和调度的基本单位。

3、进程属性进程ID（PID)：是唯一的数值，用来区分进程；父进程和父进程的ID（PPID)；启动进程的用户ID（UID）和所归属的组（GID）；进程状态：状态分为运行R、休眠S、僵尸Z；进程执行的优先级；进程所连接的终端名；进程资源占用：比如占用资源大小（内存、CPU占用量）；4、进程的基本状态及其转换进程的三个基本状态分别是：就绪状态、运行状态、阻塞状态。

5、进程的PCB进程控制块是对进程本质属性的描述，是操作系统管理进程所需要的基本信息。

进程控制块记录了操作系统用于描述进程状况和控制进程运行所需要的基本信息。

每一个进程都有一个进程控制块，进程是动态变化的，进程控制块中的信息也是变化的，操作系统通过读或写进程控制块中的信息达到了解进程，记录进程变化的目的。

6、进程（的内存）映像的四要素进程程序块、进程数据块、系统或用户堆栈、进程控制块7、进程和程序的区别虽然进程是程序，但是进程与程序却不能完全等同。

程序是静态的，是以文件形式存放在磁盘上的代码序列。

进程是动态的，是不断向前推进的过程，进程具有各种状态并可以在状态之间转换。

8、什么是线程，为什么要引入线程，线程与进程的关系？线程是操作系统进程中能够独立执行的实体，是进程的组成部分，是处理器调度的基本单位。

为解决进程切换需要系统付出的开销大，进程通信的代价高，进程的并发度不高等问题，在进程基础上提出新的并发机制，将进程作为资源分配的单位和调度单位分离开来，让进程只作为资源分配的单位，而用线程作为调度的基本单位，提高系统的并发程度。

《操作系统》基本知识点名目第1章 (4)1.操作系统的概念* (4)2.操作系统的历史* (4)3.操作系统的基本类型* (5)4.操作系统的功能* (5)5.研究操作系统的观点* (5)第2章操作系统用户界面 (6)6.操作系统的用户界面有哪些* (6)7.操作系统命令接口的要紧操纵方式 (6)8.作业的的概念、作业状态及作业控制 (6)9.作业建立的方法（SPOOLING系统*） (7)10. UNIX系统的三层结构是哪些？各层包含些什么？* .......... 错误!未定义书签。

第3章进程治理 .. (7)11.在单道程序系统中和在多道程序系统中，程序执行的特点各有哪些？* (7)12.进程的概念* (7)13.进程的特征* (7)14.进程、程序和作业的联系与区别* (8)14.进程的描述* (8)15.进程状态及其转换* (8)16.进程互斥与同步* (9)17.什么是死锁？死锁产生的缘由？产生死锁的必要条件？进程互斥与同步* (12)18.什么是线程？为什么要引入线程？ (13)19. 进程和线程的关系有哪些？ (13)20.引入线程的好处有哪些？* (13)第4章处理机调度 (14)21. 什么是作业调度？什么是进程调度？进程调度的时机有哪些？* (14)22. 常用的调度算法有哪些？它们适用范围如何？* (14)23.完成下列各题： (14)第5章存储治理 (16)24. 要求完成下列各题： (16)25. 要求能做本章所有作业。

* (17)26. 页式治理的优缺点。

(17)27. 段式治理的优缺点。

(18)第7章文件系统 (18)28. 要求完成下列题目: (18)29. 如下图示，是某操作系统在某一时该文件系统治理情况，请回答如下问题： (18)第8章设备治理 (20)30. 设备治理的功能和任务。

* (20)31. 数据传送操纵方式。

* (20)32. 中断的处理过程。

《操作系统》基本知识点目录第1章 (4)1.操作系统的概念* (4)2.操作系统的历史* (4)3.操作系统的基本类型* (5)4.操作系统的功能* (5)5.研究操作系统的观点* (5)第2章操作系统用户界面 (6)6.操作系统的用户界面有哪些* (6)7.操作系统命令接口的主要控制方式 (6)8.作业的的概念、作业状态及作业控制 (6)9.作业建立的方法（SPOOLING系统*） (7)10. UNIX系统的三层结构是哪些？各层包含些什么？* .......... 错误!未定义书签。

第3章进程管理 .. (7)11.在单道程序系统中和在多道程序第 1 页共23 页系统中，程序执行的特点各有哪些？* (7)12.进程的概念* (7)13.进程的特征* (7)14.进程、程序和作业的联系与区别* (8)14.进程的描述* (8)15.进程状态及其转换* (8)16.进程互斥与同步* (9)17.什么是死锁？死锁产生的原因？产生死锁的必要条件？进程互斥与同步* (12)18.什么是线程？为什么要引入线程？ (13)19. 进程和线程的关系有哪些？ (13)20.引入线程的好处有哪些？* (13)第4章处理机调度 (14)21. 什么是作业调度？什么是进程调度？进程调度的时机有哪些？* (14)22. 常用的调度算法有哪些？它们适用范围如何？* (14)223.完成下列各题： (14)第5章存储管理 (16)24. 要求完成下列各题： (16)25. 要求能做本章所有作业。

* (17)26. 页式管理的优缺点。

(17)27. 段式管理的优缺点。

(18)第7章文件系统 (18)28. 要求完成下列题目: (18)29. 如下图示，是某操作系统在某一时该文件系统管理情况，请回答如下问题： (18)第8章设备管理 (20)30. 设备管理的功能和任务。

* (20)31. 数据传送控制方式。

* (20)32. 中断的处理过程。

第一章操作系统概述1）一个完整的计算机系统是由硬件系统和软件系统两大部分组成2）计算机软件是指程序和与程序相关的文档的集合3）按功能可把软件分为“系统软件”和“应用软件”两部分系统软件：操作系统语言处理程序，数据库管理系统应用软件：各种管理软件，用于工程计算的软件包，辅助设计软件4）通常把未配置任何软件的计算机称为“裸机”5）操作系统可以被看作是计算机系统的核心，统管整个系统资源，制定各种资源的分配策略，调度系统中运行的用户程序，协调它们对资源的需求，从而使整个系统在高效、有序的环境里工作。

6）发展的动力：(1)提高计算机资源的利用率的需要(2)方便用户使用计算机的需要(3)硬件技术不断发展的需要(4)计算机体系结构发展的需要7）操作系统是在“裸机”上加载的第一层软件，是对计算机硬件系统功能的首次扩充8）操作系统的定义：操作系统是控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地组织计算机工作流程，以及方便用户使用计算机的一个大型程序9）操作系统的功能：➢处理机管理：进程控制，进程同步，进程通信、调度、实施CPU分配➢存储器管理：内存分配，内存保护，地址映射，内存扩充➢设备管理：缓冲管理，设备分配，设备管理➢文件管理：存储空间管理，目录管理，读写管理和保护➢与用户有关的接口：用户接口，程序接口，人机交互10）操作系统另一种定义：操作系统是一组能有效地组织和管理计算机硬件和软件资源，合理地对各类作业进行调度，以及方便用户使用的程序的集合操作系统的种类：1)单道批处理系统特点：单路性、独占性、自动性、封闭性、顺序性缺点：系统的资源得不到充分的利用2)多道批处理系统特点：多路性、共享性、自动型、封闭性、无序性、调度性好处：✓提高CPU的利用率✓提高内存和I/O设备的利用率✓增加系统吞吐量缺点：平均周转时间长，无交互能力3)分时系统分时系统是指在一台主机上连接了多个配有显示器和键盘的终端，由此所组成的系统，该系统允许多个用户同时通过自己的终端，以交互方式使用计算机，共享主机中的资源。

操作系统书本知识点第一章操作系统引论主要内容❖操作系统的目标、作用和模型❖操作系统的发展过程❖操作系统的基本特征❖OS（Operating Systems)的主要功能❖OS的结构设计本章要点❖计算机系统结构：了解操作系统的地位❖什么是操作系统：3种基本观点❖现代操作系统的功能、特性、类型❖基本概念：批处理、多道程序、作业、进程、任务、虚拟技术、并发性、异步性操作系统的作用(1)❖作为用户与计算机硬件系统之间的接口❖作为计算机系统资源的管理者❖处理机管理：分配和控制处理机❖存储器管理：分配及回收内存❖I/O(Input/Output)设备管理：I/O分配与操作❖文件管理：文件存取、共享和保护监视这些资源实施某种资源分配策略分配这种资源回收这种资源❖OS实现了对计算机资源的抽象操作系统的发展过程1.2.1无操作系统时的计算机系统❖人工操作方式٭如纸带输入机。

٭特点是用户独占全机及CPU等待人工操作。

❖脱机I/O方式（图1.3）٭引入I/O机的概念，解决前者的缺点。

٭特点是减少了CPU的空闲时间且提高I/O速度。

单道批处理系统❖处理过程（图1.4）٭概念：系统对作业的处理都是成批进行的、且内存中始终只保持一道作业，称为单道批处理系统（simple batch system）。

٭批处理系统的引入是为了提高系统资源的利用率和吞吐量٭概念：运行控制权❖特征٭自动性、顺序性、单道性多道批处理系统（1）❖优点٭资源利用率高٭系统吞吐量大٭平均周转时间长٭无交互能力❖缺点٭平均周转时间长、无交互能力分时系统❖分时系统的产生٭概念：指一台主机上连接了多个带有显示器和键盘的终端，同时允许多个用户共享主机中的资源，各个用户都可通过自己的终端以交互方式使用计算机。

❖分时系统在实现中的关键问题٭及时接收：多终端卡、输入缓冲区٭及时处理：交互作业应在内存、响应时间应短❖分时系统的特征٭多路性٭独立性٭及时性٭交互性٭可靠性❖类型▪实时控制▪实时信息处理实时系统(2)❖实时任务类型٭按任务执行是否呈现周期性来划分▪周期性的（联系周期）；▪非周期性的（联系开始或完成截止时间）٭根据对截止时间的要求来划分▪硬实时任务▪软实时任务❖实时、分时的比较٭多路性：相同٭独立性：相同٭及时性：实时系统要求更高٭交互性：分时系统交互性更强٭可靠性：实时系统要求更高思考试在交互性、及时性和可靠性方面，将分时系统和实时系统进行比较。

第一章：导论1.1 操作系统是什么？计算机系统组成部分计算机系统组成部分的逻辑图操作系统定义1.2 大型机系统简单批处理系统的内存分布多道程序批处理系统多道程序所需的OS特性分时系统–交互计算1.3 桌面系统1.4 并行系统（paralel system）对称多处理体系结构1.5 分布式系统(distributed system) 客户－服务器系统的通用结构1.6 集群系统（clustered system）1.7 实时系统（real-time system）1.8 手持系统（handheld system）1.9 操作系统概念与功能的变迁1.10 计算环境第二章：操作系统结构2.1 系统组成2.1.1 进程管理2.1.2 内存管理2.1.3 文件管理2.1.4 I/O系统管理2.1.5 二级存储管理2.1.6 联网（分布式系统）2.1.7 保护系统2.1.8 命令解释系统2.2 操作系统服务2.3 系统调用参数作为表传递系统调用的类型MS-DOS执行状态运行多个程序的UNIX通信模型2.4 系统程序2.5 系统结构MS-DOS系统结构MS-DOS层次结构UNIX系统结构UNIX系统结构图分层方法一种操作系统层次结构图微内核系统结构Mac OS X 结构Windows NT客户－服务器结构模块Solaris模拟化方法2.6 虚拟机系统模型虚拟机的优缺点Java虚拟机Java 虚拟机示意图Java平台跨平台的Java 类文件Java开发环境2.7 系统设计与实现系统设计目标机制与策略系统实现2.8 系统生成第三章：进程3.1 进程概念进程状态进程状态转换图进程控制块（PCB）进程控制块示意图CPU在进程间的切换图进程调度队列就绪队列和各种I/O设备队列表示进程调度的队列图调度程序增加了中期调度的队列图调度程序（续）上下文切换3.3 进程操作－进程创建进程创建（续）fork另外一个进程的C程序一个典型的UNIX系统中的进程树进程终止3.3 进程协作生产－消费者问题3.4 进程间通信进程间通信必须解决以下实际问题直接通信间接通信间接通信（续）间接通信（续）缓冲3.6 客户机－服务器系统通信套接字（Sockets）使用套接字通信远程过程调用（RPC）远程过程调用的执行过程远程方法调用（RMI）编排参数作业第四章：线程单线程与多线程动机优点多线程模型多对一模型一对一模型多对多模型用户线程内核线程4.3.1 Pthread线程Pthreads4.3.3 Java线程继承Thread类实现Runnable接口实现Runnable接口Java线程状态转换图Joining Threads线程取消4.4 多线程问题系统调用fork和exec线程取消信号处理（Signal Handling）线程池线程特定数据作业生产者－消费者问题Producer线程Consumer线程第五章：CPU调度5.1 基本概念CPU区间和I/O区间的交替序列CPU区间时间曲线图CPU调度程序5.2 调度准则（Scheduling Criteria）优化准则（Optimization Criteria）5.3 调度算法先来先服务调度（FCFS）最短作业优先调度(Shortest-Job-First,SJF) 非抢占式SJF的实例抢占式SJF的实例确定下一CPU区间的长度下一个CPU区间长度的预测指数平均计算的实例优先级调度（Priority Scheduling）轮转法调度（Round Robin）时间片＝20时的RR实例时间片与上下文切换开销周转时间随时间片大小而改变多级队列调度多级队列调度示意图多级反馈队列调度多级反馈队列调度的实例多级反馈队列示意图5.4 多处理器调度5.5 实时调度分派延迟5.6 算法评估通过模拟来评估CPU调度算法实现Linux调度作业第六章：进程同步6.1 背景竞争条件（Race Condition）竞争条件竞争条件6.2 临界区问题的解决6.3 Peterson算法算法1算法2算法3多进程解法6.4 同步硬件TestAndSet指令Swap指令使用TestAndSet的有限等待互斥6.5 信号量用法：解决n个进程的临界区问题死锁与饥饿二进制信号量6.6 经典同步问题有限缓冲问题读者－作者问题第一读者－作者问题哲学家就餐问题6.7 管程(monitor)条件变量带条件变量的管程哲学家就餐问题的管程解法作业第七章：死锁死锁问题过桥的实例7.1 系统模型7.2 死锁特点资源分配图资源分配图实例有死锁情况的资源分配图存在环但无死锁的资源分配图基本事实7.3 死锁处理方法7.4 死锁预防7.5 死锁避免安全状态安全、不安全、死锁状态空间例子资源分配图算法死锁避免的资源分配图资源分配图的不安全状态银行家算法银行家算法的数据结构安全性算法对进程Pi 的资源请求算法算法实例7.6 死锁检测(一) 每种资源类型只有单个实例资源分配图和对应的等待图(二) 每种资源类型的多个实例检测算法实例应用检测算法7.7 死锁恢复(一) 进程终止作业第八章：内存管理8.1 背景一个用户程序的多步骤处理指令与数据绑定到内存逻辑地址空间与物理地址空间内存管理单元(MMU)使用重定位寄存器的动态重定位动态加载动态链接与共享库覆盖（Overlays）一个two-pass汇编程序的覆盖8.2 交换交换示意图8.3 连续分配重定位和界限寄存器的硬件支持动态存储分配问题碎片（Fragmentation）8.4 分页(Paging)地址转换方法地址转换体系结构逻辑内存和物理内存的分页模型分页示例空闲帧页表的实现关联存储带TLB的分页硬件有效访问时间内存保护页表中的有效－无效位页表结构层次化分页两层分页方法实例两级页表方法示意地址转换方法Hash页表Hash页表实例反向页表反向页表结构共享页共享分页实例8.5 分段用户角度的程序段的逻辑视角段的体系结构分段实例段共享问题8.6 带分页的分段MULTICS地址转换方法Intel 30386地址转换作业第九章：虚拟内存9.1 背景虚拟内存大于物理内存的示意图9.2 请求页面调度分页的内存与邻接的磁盘空间之间的传递有效-无效位当有些页不在内存中时的页表页错误处理页错误的步骤没有空闲帧时该如何处理？请求页式调度的性能9.3 进程创建写时拷贝(Copy on write)内存映射文件9.4 页面置换需要页置换的情况页置换的基本方法页置换页置换算法页错误与帧数量关系图FIFO页置换一个采用FIFO置换引用串的页错误曲线最优页置换（Optimal Algorithm）LRU页置换LRU实现用堆栈来记录最近使用的页LRU近似页置换算法二次机会（时钟）页置换算法基于计数的页置换算法9.5 帧分配固定分配优先级分配全局分配与局部分配9.6 系统颠簸颠簸如何防止颠簸？内存引用模式中的局部性工作集合模型跟踪工作集（困难）页错误频率9.9 其他考虑增加TLB范围的大小程序结构I/O互锁作业第十章：文件系统接口10.1 文件概念文件属性文件操作文件类型常见的文件类型文件结构10.2 访问方法顺序访问文件在直接访问文件上模拟顺序访问索引文件和相关文件的例子10.3 目录结构一个典型的文件系统组织设备目录包含的信息目录操作目录逻辑结构的组织方法单层目录两层目录树型目录树型目录（续）无环图目录无环图可能的问题通用图目录通用图目录（续）10.4 文件系统安装(a) 已有文件系统 (b)未安装的分区安装点10.5 文件共享10.6 保护访问列表和组第十一章：文件系统实现11.1 文件系统结构分层设计的文件系统11.2 文件系统实现磁盘结构一个典型的文件控制块内存中的文件系统结构分区与安装虚拟文件系统虚拟文件系统示意图11.3 目录实现11.4 分配方法(一) 连续分配 (contiguous allocation) 磁盘空间的连续分配示例基于扩展的连续分配方法(二) 链接分配 (linked allocation)链接分配方法的变种-文件分配表(FAT) (三) 索引分配(indexed allocation)索引分配实例UNIX的inode (4Kbytes per block)11.5 空闲空间管理(续)采用链接方式的磁盘空闲空间链表11.6 效率与性能页缓存（page cache）无统一缓冲缓存的I/O采用了统一缓冲缓存的I/O不同的磁盘缓存位置11.7 恢复作业第十二章：大容量存储器结构12.1 磁盘结构温彻斯特盘12.2 磁盘调度FCFSSSTF（最短寻道时间优先算法）SSTFSCAN调度C-SCANC-SCAN(续)LOOK调度与C-LOOK调度C-LOOK磁盘调度算法的选择其它问题12.3 磁盘管理MS-DOS磁盘布局坏块12.4 交换空间管理4.3 BSD系统的代码段交换表4.3 BSD数据段的交换表12.5 RAID结构RAID 0 + 1 和 1 + 012.8 第三级存储结构操作系统作业性能（速度、可靠性、价格）1981年到2000年DRAM价格1981年到2000年硬磁盘价格（每兆字节）1984年到2000年磁带价格作业。

第一章操作系统引论操作系统功能：1.资源管理：协调、管理计算机的软、硬件资源，提高其利用率。

2.用户角度：为用户供应使用计算机的环境和效劳。

操作系统特色： 1.并发性：指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。

2.共享性：资源可供内存中多个并发执行的进度(线程 )共同使用3.虚假性：是指经过某种技术把一个物理实体变为假设干个逻辑上的对应物在操作系统中，虚假的实现主若是经过分时使用的方法。

4.异步性：进度是以人们不能预知的速度向前推进，此即进度的异步性客户 / 效劳器模式的优点：1.提高了系统的灵便性和可扩大性2.提高了 OS的可靠性3.可运行于分布式系统中微内核的根本功能：进度管理、进度间通信、储藏器管理、初级I/O功能。

第二章进度程序和进度差异：程序是静止的，进度是动向的，进度包括程序和程序办理的对象程序次序执行：次序性，封闭性，可再现性程序并发执行：中断性，无封闭性，可再现性进度： 1.进度是可并发执行的程序的一次执行过程；2.是系统进行资源分配和调换的一个独立的根本单位和实体；3.是一个动向的看法。

进度的特色： 1.动向性：进度是程序的一次执行过程拥有生命期；它能够由系统创立并独立地执行，直至完成而被撤消2.并发性；3.独立性；4.异步性；进度的根本状态：1.执行状态；2.就绪状态；3.拥塞状态；进度控制块 PCB：记录和描述进度的动向特色，描述进度的执行情况和状态变化。

是进度存在的唯一表记。

进度运行状态： 1.系统态〔核心态，管态〕拥有较高的接见权，可接见核心模块。

2.用户态〔目态〕限制接见权进度间的拘束关系：1.互斥关系进度之间由于竞争使用共享资源而产生的相互拘束的关系。

这种因共享资源而产生的限制关系称为进度的互斥。

—间接相互制约关系2.同步关系并发履行进度之间经过在执行时序上的某种限制而到达相互合作的这种拘束关系称为进度的同步—直接相互限制关系临界资源：凡是以互斥方式使用的共享资源都称为临界资源。

第一章操作系统概述1）一个完整的计算机系统是由硬件系统和软件系统两大部分组成2）计算机软件是指程序和与程序相关的文档的集合3）按功能可把软件分为“系统软件”和“应用软件”两部分系统软件：操作系统语言处理程序，数据库管理系统应用软件：各种管理软件，用于工程计算的软件包，辅助设计软件4）通常把未配置任何软件的计算机称为“裸机”5）操作系统可以被看作是计算机系统的核心，统管整个系统资源，制定各种资源的分配策略，调度系统中运行的用户程序，协调它们对资源的需求，从而使整个系统在高效、有序的环境里工作。

6）发展的动力：(1)提高计算机资源的利用率的需要(2)方便用户使用计算机的需要(3)硬件技术不断发展的需要(4)计算机体系结构发展的需要7）操作系统是在“裸机”上加载的第一层软件，是对计算机硬件系统功能的首次扩充8）操作系统的定义：操作系统是控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地组织计算机工作流程，以及方便用户使用计算机的一个大型程序9）操作系统的功能：处理机管理：进程控制，进程同步，进程通信、调度、实施CPU分配存储器管理：内存分配，内存保护，地址映射，内存扩充设备管理：缓冲管理，设备分配，设备管理文件管理：存储空间管理，目录管理，读写管理和保护与用户有关的接口：用户接口，程序接口，人机交互10）操作系统另一种定义：操作系统是一组能有效地组织和管理计算机硬件和软件资源，合理地对各类作业进行调度，以及方便用户使用的程序的集合操作系统的种类：1)单道批处理系统特点：单路性、独占性、自动性、封闭性、顺序性缺点：系统的资源得不到充分的利用2)多道批处理系统特点：多路性、共享性、自动型、封闭性、无序性、调度性好处：✓提高CPU的利用率✓提高内存和I/O设备的利用率✓增加系统吞吐量缺点：平均周转时间长，无交互能力3)分时系统分时系统是指在一台主机上连接了多个配有显示器和键盘的终端，由此所组成的系统，该系统允许多个用户同时通过自己的终端，以交互方式使用计算机，共享主机中的资源。

1-1操作系统是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对硬件系统的首次扩充。

1-2影响操作系统主要目标的因素：计算机系统规模、操作系统的应用环境。

1-30S目标：有效性（提高系统资源利用率和系统吞吐量）、方便性、可扩充性、开放性（遵循开放系统互连OSI国际标准）。

其中最重要的是有效性和方便性。

1-4脱机输入/输出方式：解决人机矛盾及CPU和I/O设备之间速度不匹配的矛盾。

1-5引入多道程序好处：提高CPU的利用率、内存和I/O设备利用率；增加系统吞吐量。

1-6多道批处理优点：资源利用率高、系统吞吐量大，缺：平均周转时间长、无交互能力。

1-7多道批处理特征：多道、无序性、调度性。

1-8分时系统的特征：多路性（同时性）、独立性、交互性、及时性。

1-9实时任务根据对截止时间的要求划分为：硬实时任务、软实时任务。

1-10实时任务与分时系统特征的比较：①多路性：实时控制系统的多路性主要表现在系统周期性地对多路现场信息进行采集，以及对多个对象或多个执行机构进行控制。

而分时系统中的多路性则与用户情况有关，时多时少。

②独立性：实时信息处理系统中的每个终端用户在向实时系统提出服务请求时，是彼此独立地操作，互不干扰；而实时控制系统中，对信息的采集和对对象的控制也都是彼此互不干扰。

③及时性：实时信息处理系统是以人能接受的等待时间来确定的；而实时控制系统的及时性，则是以控制对象所要求的开始截止时间或完成截止时间来确定的，一般为秒级到毫秒级，甚至有的要低于100微秒。

④交互性：实时信息处理系统虽然也具有交互性，但这里人与系统的交互仅限于访问系统中某些特定的专用服务程序。

它不像分时系统那样能向终端用户提供数据处理和资源共享服务⑤可靠性：分时系统虽然也要求系统可靠，但相比之下，实时系统则要求系统具有高度的可靠性。

操作系统的基本特征：并发（最重要）、共享、虚拟、异步1-12虚拟是指通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物。

第一章操作系统概论1.操作系统的地位计算机系统是分层次的，最底层是未配置任何软件的裸机，硬件之上是软件，软件又分若干层次，最底层是操作系统，其上是其他系统软件，再上是应用软件，最高端是用户。

2、操作系统的功能：提供人机接口；管理计算机资源：处理机管理、存储管理、设备管理、文件管理。

3、*操作系统的定义：（1）操作系统是一个软件系统（2）它控制和管理计算机系统内各种硬件软件资源（3）提供用户和计算机系统之间的接口。

4、操作系统的特性：并发、共享、异步、虚拟。

5、操作系统的体系结构：层次结构、微内核结构。

看题再加几个要点第二章进程管理1、程序的并发执行的概念、特征（P23）所谓程序的并发性，是指多道程序在同一时间间隔内同时发生。

程序的并发执行可总结为：一组在逻辑上互相独立的程序或程序段在执行过程中，其执行时间在客观上互相重叠，即一个程序段的执行尚未结束，另一个程序段的执行已经开始的一种执行方式。

特征：（1）间断性，（2）失去封闭性，（3）不可再现性2、*进程的概念、进程的特称、*进程与程序的区别、进程的特证。

（P25-26）并发执行的程序在一个数据集合上的执行过程，是系统进行资源分配和调度的独立单位。

对进程的理解：（1）进程是程序的一次执行。

（2）进程是可以和别的进程并发执行的计算。

（3）进程就是一个程序在给定活动空间和初始条件下，在一个处理机上的执行过程。

（4）进程是程序在一个数据集合上的运行过程，它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

（5）进程是动态的，有生命周期的活动。

内核可以创建一个进程，最终将由内核终止该进程使其消亡。

进程和程序是两个完全不同的概念，但又有密切的联系。

它们之间的主要区别是：（1）程序是静态的概念，而进程则是程序的一次执行过程。

它是动态的概念。

（2）进程是一个能独立运行的单位，能与其它进程并发执行；而程序是不能作为一个独立运行的单位而并发执行的。

（3）程序和进程无一一对应的关系。