计算机操作系统1-7章复习概念
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第一章 概述1.操作系统的定义:是一个大型的程序系统,它负责计算机的全部软硬件资源的分配,调度工作,控制并协调并发活动,实现信息的存取及保护,它提供用户接口,使用户获得更好的工作环境,操作系统使整个计算机实现了高效率及高度自动化。
操作系统属于应用软件。
2.操作系统的基本功能(1)人-机交互界面:用户可直接使用键盘命令或Shell 命令语言,调用操作系统内部功能模块(系统调用)(2)资源管理:文件管理、存储管理、设备管理、处理器管理、作业管理3.操作系统的分类(1)单用户操作系统:一个用户独占计算机系统资源,系统所有软硬件资源全为一个用户服务,单独地执行该用户提交的一个任务;优点:操作系统简单,易被人们掌握;缺点:系统资源未能充分利用;(2)批处理操作系统:采用批量化处理作业技术的操作系统a.单道批处理系统b.多道批处理系统二者区别:(3)实时操作系统:对随机发生的外部事件能做出及时的响应并对其进行处理的操作系统特点:a.较少有人为干预的监督和控制系统;b.软件依赖于应用的性质和实际使用的计算机类型;c.专用系统:许多实时系统是专用系统。
d.实时控制:实时系统用于控制实时过程,要求对外部事件的迅速响应, 具有较强的中断处理机构。
e.高可靠性:实时系统用于控制重要过程,要求高度可靠,具有较高冗余。
如双机系统。
f.事件驱动和队列驱动:实时系统的工作方式:接受外部消息,分析消息,调用相应处理程序进行处理。
g.可与通用系统结合成通用实时系统:实时处理前台作业,批处理为后台作业。
应用:监督生产线,流水线生产的连续过程,监督病人的临界功能,监督和控制交通灯系统,监督和控制实验室的实验,监督军用飞机的状态等;(4)分时操作系统:多个用户分享使用同一台计算机,把计算机的系统资源进单道 多道 内存使用 每次一个作业 每次多个作业(充分利用内存) 作业次序 顺序,先进先出 无确定次序共同特征 用户与他的作业之间没有交互作用,不能直接控制其作业的运行;作业成批处理;多道程序执行自动化,充分利用系统资源。
操作系统重点知识总结操作系统》重点知识总结第一章引论1、操作系统定义:是一组控制和管理计算机硬件和软件资源,合理的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1. os作为用户与计算机硬件系统之间的接口。
2. 作为计算机资源的管理者3. 实现了对计算机资源的抽象。
3、分时系统原理和特征原理:人机交互、共享主机特征:多路性、独立性、及时性、交互性4、脱机I/O 原理:程序和数据的输入和输出都是在外围机的控制下完成。
优点:减少了CPU 空闲时间、提高了I/O 速度。
5、操作系统四个基本特征;其中最重要特征是什么?(并发)并发、共享、虚拟、异步第二章进程管理1 、进程定义、进程特征(结构特征、动态性、并发性、独立性和异步性)1. 进程是程序的一次执行。
2. 进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时所发生的活动。
3. 进程是具有独立功能的程序在一个数据集合上运行的过程,他是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。
动态性、并发性、独立性、异步性。
2、进程的基本状态、相互转换原因及转换图(三态)就绪、阻塞、执行3、具有挂起状态的进程状态、相互转换原因及其转换图(五态)活动就绪、静止就绪、活动阻塞、静止阻塞、执行4、什么是进程控制块?进程控制块的作用进程控制块是用于描述进程当前情况以及管理进程运行的全部信息。
1. 作为独立运行基本单位的标志。
2. 能实现间断性运行方式。
3. 提供进程管理、调度所需要的信息4. 实现与其他进程同步与通信5、临界资源定义、临界区的定义一次只能为一个进程使用的资源称为临界资源。
每个进程访问临界资源的代码称为临界区。
6、同步机制应遵循的规则空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待7、记录型信号量的定义,信号量值的物理意义,wait 和signal 操作8、AND 型信号量的定义,Swait 和Ssignal 操作9、经典同步算法:①生产者-消费者问题算法;②不会死锁的哲学家就餐问题算法;③读者-写者问题算法10、利用信号量机制实现进程之间的同步算法(前驱关系、类经典同步问题)11、高级进程通信三种类型。
操作系统复习重点内容复习总结教材:计算机操作系统西安电子科技大学出版社第一章操作系统引论主要解决的是对操作系统的认识问题。
在学习完后面各章后还应该再回过头来认真品味本章的内容,重点是对操作系统原理的整体认识和掌握。
操作系统引论这部分内容不会出现大题。
一般是以基本原理和概念的形式为主,属于识记形式的题目。
重点是操作系统的定义、操作系统的特征和主要功能等。
l计算机系统把资源管理和控制程序执行的功能集中组成一种软件,称为操作系统,是系统软件l操作系统的两个设计目标:1、使计算机系统使用方便2、使计算机系统能高效地工作(扩充硬件的功能,使硬件的功能发挥得更好;使用户合理共享资源,防止相互干扰;以文件形式管理软件资源,保证信息的安全和快速存取。
P1 l设置操作系统的作用1,用户观点:操作系统是裸机与用户的一个界面。
2,系统观点:操作系统是计算机系统资源的一个"管理员"。
l操作系统的分类用户要求计算机系统进行处理的一个计算问题称为一个"作业"。
按照操作系统提供的服务,大致可以把操作系统分为:单道批处理系统;多道批处理系统,简称"多道系统",即多个作业可同时装入主存储器进行运行的系统。
多道系统能极大提高计算机系统的效率,表现为:(1)并行工作,减少了CPU的空闲时间,提高了CPU的利用率。
(2)合理搭配多道使用不同资源的作业,可充分利用计算机系统的资源。
(3)直接在高速的磁盘上存取信息,缩短了作业执行时间,使单位时间内的处理能力得到提高。
(4)作业成批输入、自动选择和控制作业执行减少了人工操作时间和作业交接时间,提高了系统的吞吐率;分时系统,具有同时性、独立性、及时性、交互性。
批处理兼分时系统中,由分时系统控制的作业称为"前台"作业,由批处理控制的作业称为"后台"作业。
实时系统:在严格时间规定内处理必须结束;分类:(1)实时控制(2)实时信息处理网络系统:可实现资源共享的,为计算机网络配置的的操作系统我们使用的windows是网络式系统;分布式系统可协调多个计算机以完成一个共同任务的;l发展MS-DOS:单用户单任务Windows XP:单用户多任务UNIX:多用户多任务l操作系统的特性1,并发性2,共享性3,不确定性l掌握操作系统的基本功能:处理器管理、存储器管理、文件管理、设备管理、文件管理。
计算机操作系统知识大纲一、操作系统基础1.1 操作系统的概念与作用1.2 操作系统的分类和特点1.3 操作系统的结构和组成1.4 操作系统的历史和发展1.5 操作系统的应用和发展趋势二、进程管理2.1 进程的概念和特点2.2 进程的状态和转换2.3 进程的创建、撤销和切换2.4 进程的同步和通信2.5 进程调度的算法和策略三、内存管理3.1 内存的组织和管理3.2 内存的分配和回收3.3 内存的保护和共享3.4 虚拟内存的概念和实现3.5 内存管理的算法和策略四、文件系统4.1 文件系统的组成和结构4.2 文件的存储和管理4.3 文件的访问和共享4.4 文件的保护和安全4.5 文件系统的性能和优化五、设备管理5.1 设备的概念和分类5.2 设备的管理和控制5.3 设备的驱动和接口5.4 设备的中断和异常处理5.5 设备管理的算法和策略六、网络管理6.1 网络的概念和结构6.2 网络协议和通信6.3 网络的安全和管理6.4 网络的性能和优化6.5 网络管理的算法和策略七、操作系统的性能和优化7.1 操作系统的性能分析和评价 7.2 性能优化的策略和方法7.3 操作系统的可靠性和故障处理 7.4 操作系统的安全和保护7.5 操作系统的可扩展性和灵活性八、操作系统的未来发展8.1 操作系统的新技术和趋势8.2 操作系统的新应用和需求8.3 操作系统的未来发展方向和挑战 8.4 操作系统的国内外研究现状和前景 8.5 操作系统的未来发展策略和措施。
《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。
《计算机操作系统》复习大纲第一章绪论1.掌握操作系统的基本概念、主要功能、基本特征、主要类型;2.理解分时、实时系统的原理;第二章进程管理1.掌握进程与程序的区别和关系;2.掌握进程的基本状态及其变化;3.掌握进程控制块的作用;4.掌握进程的同步与互斥;5.掌握多道程序设计概念;6.掌握临界资源、临界区;7.掌握信号量,PV操作的动作,8.掌握进程间简单同步与互斥的实现。
第三章处理机调度1.掌握作业调度和进程调度的功能;2.掌握简单的调度算法:先来先服务法、时间片轮转法、优先级法;3.掌握评价调度算法的指标:吞吐量、周转时间、平均周转时间、带权周转时间和平均带权周转时间;4.掌握死锁;产生死锁的必要条件;死锁预防的基本思想和可行的解决办法;5.掌握进程的安全序列,死锁与安全序列的关系;第四章存储器管理1.掌握用户程序的主要处理阶段;2.掌握存储器管理的功能;有关地址、重定位、虚拟存储器、分页、分段等概念;3.掌握分页存储管理技术的实现思想;4.掌握分段存储管理技术的实现思想;5.掌握页面置换算法。
第五章设备管理1.掌握设备管理功能;2.掌握常用设备分配技术;3.掌握使用缓冲技术的目的;第六章文件管理1.掌握文件、文件系统的概念、文件的逻辑组织和物理组织的概念;2.掌握目录和目录结构;路径名和文件链接;3.掌握文件的存取控制;对文件和目录的主要操作第七章操作系统接口1.掌握操作系统接口的种类;2.掌握系统调用的概念、类型和实施过程。
计算机操作系统复习知识点汇总第一章1、操作系统的定义、目标、作用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。
设计现代OS的主要目标是:方便性,有效性,可扩充性和开放性.OS的作用可表现为:a. OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口;(一般用户的观点)b. OS作为计算机系统资源的管理者;(资源管理的观点)c. OS实现了对计算机资源的抽象.2、脱机输入输出方式和SPOOLing系统(假脱机或联机输入输出方式)的联系和区别脱机输入输出技术(Off-Line I/O)是为了解决人机矛盾及CPU的高速性和I/O 设备低速性间的矛盾而提出的.它减少了CPU的空闲等待时间,提高了I/O速度.由于程序和数据的输入和输出都是在外围机的控制下完成的,或者说,它们是在脱离主机的情况下进行的,故称为脱机输入输出方式;反之,在主机的直接控制下进行输入输出的方式称为联机(SPOOLing)输入输出方式假脱机输入输出技术也提高了I/O的速度,同时还将独占设备改造为共享设备,实现了虚拟设备功能。
计算机系统每章知识点总结1.1 计算机系统的定义计算机系统是由硬件和软件组成的,能够接受输入数据进行处理,最终产生输出结果的系统。
1.2 计算机系统的结构计算机系统包括输入设备、处理器、存储设备、输出设备和通信设备等多个部分组成。
1.3 计算机系统的发展历史计算机系统经历了多个阶段的发展,从第一台电子计算机诞生到如今的个人计算机和云计算系统。
1.4 计算机系统的工作原理计算机系统通过处理器执行指令,从内存读取数据,进行运算和逻辑操作,最终产生输出结果。
第二章:计算机硬件系统2.1 输入设备输入设备包括键盘、鼠标、触摸屏等,用于向计算机系统输入数据和指令。
2.2 处理器处理器是计算机系统的核心部件,负责执行指令和进行运算处理。
2.3 存储设备存储设备包括内存和外部存储设备,用于存储程序和数据。
2.4 输出设备输出设备包括显示器、打印机、声卡等,用于向用户呈现计算机系统的处理结果。
2.5 主板和总线主板是计算机系统的骨架,连接各个硬件设备,而总线则是连接这些设备的通道。
2.6 电源和散热电源负责为计算机系统提供电力,而散热系统则用于散发硬件设备产生的热量。
第三章:计算机软件系统3.1 操作系统操作系统是管理计算机硬件和软件资源的系统软件,负责调度任务、管理内存和文件系统等。
3.2 应用软件应用软件包括办公软件、图像处理软件、音视频播放软件等,用于不同的应用领域。
3.3 系统软件系统软件包括编译器、解释器、数据库管理系统等,用于支持应用软件的运行和开发。
3.4 网络软件网络软件包括网络协议、服务器软件、客户端软件等,用于实现计算机系统之间的通信和数据交换。
第四章:计算机网络系统4.1 计算机网络的概念计算机网络是将多台计算机系统通过通信设备连接起来,实现数据交换和资源共享的系统。
4.2 网络拓扑结构网络拓扑结构包括星型、总线型、环形、树状等多种形式,用于表示不同计算机之间的连接方式。
4.3 网络协议网络协议是计算机系统之间进行通信和数据交换的规则和约定,如TCP/IP协议、HTTP协议等。
计算机操作系统第0章计算机系统概述计算机系统由操作员、软件系统和硬件系统组成。
软件系统:有系统软件、支撑软件和应用软件三类。
系统软件是计算机系统中最靠近硬件层次不可缺少的软件;支撑软件是支撑其他软件的开发和维护的软件;应用软件是特定应用领域的专用软件。
硬件系统:借助电、磁光、机械等原理构成的各种物理部件的组合,是系统赖以工作的实体。
如今计算机硬件的组织结构仍然采用冯诺依曼基本原理(有控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备—通常把控制器和运算器做一起称为中央处理机cpu,把输入输出设备统称为I/O设备)。
关于计算机系统的详细:Cpu的四大组件构成:ALU、CU、寄存器和中断系统。
存储器:理想存储器是大容量、高速度和低价位。
在计算机系统中存储器的分层结构:寄存器、高速缓存(cache)(用于解决cpu和内存读写速度过于不匹配)、主存(RAM和ROM)、磁盘和磁带。
I/O系统:由I/O软件和I/O硬件组成,前者用于将数据输入主机和将数据计算的结果输出到用户,实现I/O系统与主机工作的协调。
I/O硬件包括接口模块和I/O设备。
关于系统中断:利用中断功能,处理器可以在I/O操作执行过程中执行其他指令。
第1章操作系统引论操作系统的定义:控制和管理计算机软、硬件资源,合理组织计算机的工作流程,以便用户使用的程序集合。
计算机的四代发展:(1)没有操作系统的计算机(没有晶体管,使用机器语言写成的)(2)有监控系统的计算机(出现晶体管,使用汇编语言和高级语言,出现了单道批处理系统)(3)带操作系统的计算机(出现了小规模的集成电路,出现了多道程序设计技术—相当于系统中断,由于多道程序不能很好的满足用户对响应时间的要求,出现了分时系统。
多批道处理系统和分时系统的出现标志着操作系统的形成。
)(4)多元化操作系统的计算机(出现了大规模集成电路,分布式操作系统)操作系统的特征并发性:两个或两个以上的事物在同一个时间间隔内发生。
操作系统各章总结1. 引言操作系统是计算机科学中的重要概念,是管理计算机硬件和软件资源的系统软件。
本文将对操作系统的各章内容进行总结,旨在帮助读者更好地理解操作系统的基本原理和常见功能。
2. 操作系统概述操作系统是计算机系统中的核心组成部分,它负责管理计算机的资源,为用户和应用程序提供接口和服务。
操作系统通过调度程序和管理程序来协调硬件和软件资源的使用。
3. 进程管理进程管理是操作系统的基本功能之一。
操作系统通过进程管理来创建、调度、暂停和终止进程。
进程是指一个正在运行的程序实例,操作系统通过分配和管理进程资源,实现了多任务的并发执行。
4. 内存管理内存管理是操作系统的另一个重要功能。
操作系统通过内存管理来为进程分配和管理内存空间。
内存管理涉及到内存的分配、回收、保护和共享等操作,有效地管理内存资源,提高系统的性能和稳定性。
5. 文件系统文件系统是操作系统中用于组织和管理文件的机制。
它定义了文件的结构和存储方式,并提供了对文件的访问和操作接口。
文件系统还负责文件的存储管理、权限控制和数据恢复等功能,确保文件的安全和完整性。
6. 输入输出系统输入输出系统是操作系统中用于控制和管理设备的机制。
操作系统通过输入输出系统提供了与硬件设备之间的通信和数据传输接口。
输入输出系统负责设备的初始化、数据缓存、错误处理和驱动程序管理等任务,实现了计算机与外部设备的有效交互。
7. 文件系统和输入输出系统的关系文件系统和输入输出系统是操作系统中两个密切相关的模块。
文件系统通过输入输出系统来进行文件的读写和处理,而输入输出系统则依赖于文件系统提供的文件管理功能。
两者相互配合,实现了计算机系统中文件的输入、输出和存储管理。
8. 安全性和保护操作系统的安全性和保护是保护计算机系统和用户数据免受未授权访问和恶意攻击的重要问题。
操作系统通过身份验证、权限控制、加密技术和防火墙等手段来确保系统的安全性和数据的保护。
9. 总结与展望操作系统是计算机系统中不可或缺的组成部分,负责管理和协调计算机的各种资源和功能。
第一章操作系统引论1.1操作系统的目标与作用操作系统的目标:①方便性②有效性:有效性包含的第一层含义是提高系统资源的利用率,第二层含义是,提高系统吞吐量③可扩充性④开放性用户实现与操作系统通信的三种方式:①命令方式②系统调用③图标——窗口操作系统会管理处理机、存储器、I/O设备以及文件,处理机管理是应用于分配和控制处理机;存储器管理主要负责内存的分配与回收;I/O设备管理是负责I/O设备的分配与操纵;文件管理是用于实现对文件的存取、共享和保护。
1.2几种操作系统①单道批处理系统,内存中只允许存放一个作业,当前正在运行的作业驻留内存,执行顺序是先进先出。
在单道批处理系统中,一个作业单独进入内存并独占系统资源,直到运行结束后下一个作业才能进入内存,当进行输入操作时,cpu 处于等待状态。
单道批处理系统的缺点是系统中的资源得不到充分的利用。
②多道批处理系统,用户所提交的作业先存放在外存上,并排成一个队列成为“后备队列”。
然后由作业调度程序按一定的算法,从后备队列中选择若干个作业调入内存,使它们共享cpu和系统中各种资源。
多道批处理系统的优点有:1.资源利用率高2.系统吞吐量大缺点有:1.平均周转时间长2.无交互能力③分时系统,是指一台主机上连接多个带有显示器和键盘的终端,同事允许多个用户通过主机的终端,以交互方式使用计算机,共享主机中的资源。
分时系统的特性为:1.多路性2.独立性3.及时性4.交互性④实时系统,是指计算的正确性不仅取决于程序的逻辑正确性,也取决于结果产生的时间。
实时系统的特征有:1.多路性2.独立性3.及时性4.交互性5.可靠性1.3操作系统的基本特征①并发,是指一个时间段中有几个进程都处于已启动运行到运行完毕之间,且这几个程序都是在同一个处理机上运行,担任一个时刻点上只有一个进程在处理机上运行。
这里要和并行加以区分,并行是两个或多个事件在同一时刻发生;而并发是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。
进程,是指在做系统中能独立运行并作为资源分配的基本单位②共享,是指系统中的资源可供内存这中多个并发执行的进程共同使用。
由于资源的属性不同,所以多个进程对资源的共享方式也不同,可以分为互斥共享和同时访问。
③虚拟,是指通过技术(spooling技术)把一个物理实体变成若干个逻辑上的对应物。
④异步,是指进程以人们不可预知的速度向前推进(和线程的异步性类似)1.4操作系统的主要功能处理机管理功能:1.进程控制2.进程同步3.进程通信4.调度(作业调度,进程调度)存储器管理功能:1.内存分配2.内存保护3.地址映射4.内存扩充设备管理功能:1.缓冲管理2.设备分配3.设备处理文件管理功能:1.文件存储空间管理2.目录管理3.文件读写管理与保护许可 I/O 完成 进程调度时间片完 I/O 请求 释放第二章 进程的描述和控制2.1前趋图和程序的执行前趋图的画法(略)①程序顺序执行时特征:1.顺序性:指处理机严格按照程序所规定的顺序执行,即每一操作必须在下一个操作开始之前结束;2.封闭性:在程序在封闭的环境下运行,即程序运行时独占全机资源,资源的状态只有本程序才能改变它,程序一旦开始执行,其中执行结果不受外界因素影响;3.可再现性:这种只要称必须执行时的环境和初始条件相同,当程序重复执行时,不论它是从头到尾不停顿地执行,还是”走走停停”地执行,都可获得相同的结果。
②程序并发执行时的特征:1.间断性2.失去封闭性3.不可再现性2.2进程的描述进程的定义:进程是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。
它是操作系统动态执行的基本单元,在传统的操作系统中,进程既是基本的分配单元,也是基本的执行单元。
进程的特征:①动态性;②并发性;③独立性;④异步性。
进程的三种基本状态:①就绪态ready ;②执行态running ;③阻塞态block 三种基本状态的转换:进程控制块pcb 的作用:① 作为独立运行基本单位的标志;② 能实现间断性与运行方式;③ 提供进程管理所需要的信息;④ 提供进程调度所需要的信息;⑤ 实现与其他进程的同步与通信;进程控制块中的信息:② 进程标识符(外部标识符,内部标识符);②处理机状态(通用寄存器,指令寄存器,程序状态字psw ,用户栈指创建 就绪 阻塞 执行 终止针);③进程调度信息(进程状态,进程优先级,其他信息,事件);④进程控制信息(程序和数据的地址,进程同步和通信机制,资源清单,链接指针);进程控制块的组织方式:①线性方式;②链接方式;③索引方式;2.3进程控制OS内核的作用:①保护内核中的程序,防止其遭受其他应用的破坏;②提高OS的运行效率;处理机的执行状态:①系统态(管态):具有较高的特权,能执行一切的指令,访问所有的寄存器和存储区,传统的OS都在系统态与运行;②用户态(目态):具有较低的特权的执行状态,仅能执行规定的指令,访问指定的寄存器和存储区;原语:由若干条指令组成的,用于完成一定功能的过程。
原语的操作称为原子操作,一个原子操作中的所有动作要么全做,要么全不做(类似于)2.4进程同步临界资源:一次仅允许一个进程使用的共享资源;临界区:每个进程访问临界资源的那段代码。
每次只允许一个进程进入临界区,进入后不允许其他进程进入;同步机制应遵循的规则:①空闲让进;②忙则等待;③有限等待;④让权等待;信号量机制①整型信号量:信号量S是一个整数,S大于等于零是代表可供并发进程使用的资源实体数,当S小于零时则表示正在等待使用临界区的进程数,它仅能被两个原子操作来访问,分别是wait(S)和signal(S),它们被称为P、V原语,它们的代码如下:wait(S){ signal(S){while(S<=0) S++;; }S--;}②记录型信号量:记录型信号量是在整型信号量的基础上,添加一个进程链表指针list,用于链接所有等待进程,它所包含的数据项可描述如下:typedef struct{int value;struct process_control_block *list;}semaphore;相应的,wait(S)和signal(S)的代码如下:wait(semaphore *S){ signal(semaphore *S){S->value--; S->value++;if(S-->value<0) if(S->value<=0)block(S->list); wakeup(S->list);} }③AND型信号量:将进程在整个运行过程中需要要的所有资源,一次性全部地分配给进程,带进程使用完后再一起释放。
只要尚有一个资源未能分配给进程,其它所有可能为之分配的资源也不分配给它。
就是在wait操作中增加了一个“AND”条件,故称为AND同步。
两个操作的代码如下:Swait(S1,S2,...,Sn){while(TRUE){if(Si>=1&&...&&Sn>=1){for(i=1;i<=n;i++)Si--;break;}else{place the process in the waiting queue associated with the first Si found withSi<1,and set the program count of this process to the beginning of Swait operation}}}Ssignal(S1,S2,...,Sn){while(TRUE){for(i=1;i<=n;i++){Si++;Remove all the process waiting in the queue associated with Si into the ready queue}}}④信号量集:对进程所申请的所有资源以及每类资源不同的资源需求量,在一次P、V原语操作中完成申请和释放。
进程对信号量Si的测试值不再是1,而是该资源的分配下限值ti,即要求Si>=ti,否则不予分配。
一旦允许分配,进程对该资源的需求值为di,即表示资源占用量,进行Si=Si-di操作,而不是简单的Si=Si-1。
由此形成一般化信号量机制。
对应的Swait和Ssignal代码如下:Swait(S1,t1,d1,......,Sn,tn,dn);Ssignal(S1,d1,......,Sn,dn);信号量的应用:①利用信号量实现进程互斥;②利用信号量实现前趋关系;管程:系统中的各个硬件资源和软件资源均可以用数据结构抽象地描述其资源特性,即用少量信息和对该资源所执行的操作来表征该资源,而忽略它们的内部结构和实现细节。
利用共享数据结构抽象地表示系统中的共享资源,而把对该共享数据结构实施的操作定义为一组过程。
代表共享资源的数据结构,以及由对该数据结构实施操作的一组过程做组成的资源管理程序,共同构成了一个操守做系统的资源管理模块,我们称之为管程。
wait():挂起调用进程并释放管程,直至另一进程正在条件变量上执行signal()signal():如果有其他他的进程因对条件变量执行wait()而被挂起,便释放之。
如果没有进程等待,这信号被忽略,不保存。
管程的语法描述如下:Monitor monitor_name{ //管程名share variable declarations; //共享变量说明cond declaration; //条件变量说明public: //能被进程调用的过程void P1(......) //对数据结构操作的过程{......}void P2(......){.......}......{ //管程主体initialization code; //初始化代码......}}管程的特性:①模块化②抽象数据类型③信息掩蔽管程和进程的不同:①虽然二者都定义了数据结构,但进程定义的是私有数据结构PCB,过程定义的是公共数据结构;②二者都存在对各自数据结构上的操作,但进程是由顺序程序执行有关操作,而管程主要是进行同步操作和初始化操作;③设置进程的目的在于实现系统的并发性,而管程的设置则是解决共享紫云园的互斥使用问题;④进程通过调用管程中的过程对共享数据结构实行操作,该过程就如通常的子程序一样被调用,因而管程为被动工作方式,进程则为主动工作方式;⑤进程之间能并发执行,而管程择不能与其调用者并发;⑥进程具有动态性,由“创建”而诞生,由“撤销”而消亡,而管程则是操作系统中的一个资源管理模块,工进程调用;2.5经典进程同步问题生产者——消费者问题利用记录型信号量利用AND型信号量利用管程哲学家进餐问题利用记录型信号量利用AND型信号量读者——写者问题利用记录型信号量利用信号量集机制2.6进程通信进程通信的类型①共享存储器系统1.基于共享数据结构的通信方式:要求进程公用某些数据结构,借意义实现进程间的信息交换2.机遇与共享存储区的通信方式:为了传输大量数据,在内存中话术了一块共享存储区域,进程可以通过对该共享区的读或写交换信息,实现通信。