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计算机应用基础IV备课笔记计算机应用基础是一门重要的课程，它旨在帮助学生掌握计算机的基本操作和应用技能，为其在今后的学习、工作和生活中更好地利用计算机技术打下坚实的基础。
本备课笔记将围绕计算机应用基础 IV 的教学内容展开，包括计算机系统组成、操作系统、办公软件、网络基础和多媒体技术等方面。
一、计算机系统组成计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。
硬件系统包括中央处理器（CPU）、内存、硬盘、显示器、键盘、鼠标等设备。
CPU 是计算机的核心部件，负责执行指令和处理数据。
内存用于暂时存储正在运行的程序和数据，其速度快但容量相对较小。
硬盘则用于长期存储数据，容量大但速度相对较慢。
显示器是计算机的输出设备，用于显示图像和文字。
键盘和鼠标是输入设备，用于向计算机输入指令和数据。
软件系统包括系统软件和应用软件。
系统软件如操作系统、驱动程序等，负责管理和控制计算机的硬件资源，为应用软件提供运行环境。
常见的操作系统有 Windows、Mac OS 和 Linux 等。
应用软件则是为了满足用户的各种需求而开发的软件，如办公软件、图像处理软件、游戏等。
在教学中，通过实物展示、图片演示和实际操作等方式，让学生直观地了解计算机硬件的组成和功能。
同时，通过安装和使用操作系统，让学生熟悉操作系统的基本操作和设置。
二、操作系统操作系统是计算机系统的核心软件，它管理着计算机的硬件资源和软件资源，为用户提供一个方便、高效的操作环境。
Windows 操作系统是目前应用最广泛的操作系统之一。
在教学中，重点介绍 Windows 操作系统的基本操作，如文件管理、磁盘管理、系统设置等。
让学生学会创建、复制、移动、删除文件和文件夹，掌握磁盘的格式化、分区和清理等操作，以及如何设置系统的显示属性、网络连接和用户账户等。
此外，还应介绍一些常用的操作系统命令，如 dir、cd、md 等，让学生能够通过命令行方式对操作系统进行简单的操作和管理。
2023年下半年全国计算机等级考试四级知识点归纳【导语】2023年下半年全国计算机等级考试四级知识点归纳，是为广大考生提供的重要信息。
四级考试是计算机等级考试中的一项重要考试，涵盖了计算机基础知识、操作系统、网络基础、数据库等多个方面的知识点。
考生需要掌握这些知识点，才能顺利通过考试。
1.2023年下半年全国计算机等级考试四级知识点归纳篇一数据结构与算法：1、基本概念：⑴数据结构的基本概念。
⑵算法的描述与分析。
2、线性表：⑴线性表的逻辑结构。
⑵线性表的顺序存储结构。
⑶线性表的链式存储结构。
3、数组：⑴数组的定义与运算。
⑵数组的顺序存储结构。
⑶矩阵的压缩存储。
4、栈与队列：⑴栈的定义和运算。
⑵栈的存储结构。
⑶队列的定义和运算。
⑷链队列与循环队列。
5、串：⑴串及其操作。
⑵串的存储结构。
6、树和二叉树：⑴树的定义。
⑵二叉树的定义及性质。
⑶二叉树与树的转换。
⑷二叉树的存储。
⑸遍历二叉树与线索二叉树。
7、图：⑴图及其存储结构。
⑵图的遍历。
（3）图的连通性。
（4）有向无环图。
⑸最短路径。
⑹拓扑排序。
8、查找：⑴线性表查找。
⑵树形结构与查找。
⑶散列查找。
9、排序：⑴插入排序。
⑵交换排序。
⑶选择排序。
（4）归并排序。
⑸基数排序。
10、文件组织：⑴顺序文件。
⑵索引文件。
⑶散列文件。
2.2023年下半年全国计算机等级考试四级知识点归纳篇二计算机体系统结构：1、体系结构的基本概念：⑴体系结构的定义。
⑵系统的功能层次。
⑶系统的分类。
⑷体系结构的继承与发展。
⑸系统的安全性。
2、指令系统：⑴指令格式及其优化。
⑵指令系统的复杂化。
⑶RISC技术。
（4）MIPS与MFLOPS O3、存储体系：⑴存储层次。
⑵虚存工作原理。
（3）CaChC工作原理。
4、通道及新型部线：⑴I/O方式的发展。
⑵通道工作原理。
⑶ElSA与MCA。
⑷局部总线：VFSA与PCL5、并行处理技术：⑴流水线技术。
⑵超流水线与超标量技术。
⑶向量处理机。
⑷多机系统。
操作系统笔记(总17页)本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March操作系统的定义：操作系统(Operating System, OS)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操作系统的目标和作用在计算机系统上配置操作系统主要目标与计算机系统的规模和应用环境有关。
操作系统的目标方便性硬件只能识别机器代码（0、1）OS提供命令，方便用户使用计算机有效性使CPU、I/O保持忙碌，充分利用使内存、外存数据存放有序，节省空间合理组织工作流程，改善资源利用率，提高吞吐量可扩充性计算机技术的发展：硬件/体系结构/网络/InternetOS应采用层次化结构，便于扩充和修改功能层次和模块开放性支持网络环境，兼容遵循OSI标准开发的硬件和软件操作系统的作用1. 用户与计算机硬件系统之间的接口命令方式用户通过键盘输入联机命令(语言)系统调用方式用户程序通过系统调用，操纵计算机图形、窗口方式用户通过窗口、图标等图形界面操纵计算机2.计算机系统资源管理者4大类资源：处理机；存储器；I/O设备；信息（文件：程序、数据）3.对计算机资源的抽象(扩充机器)裸机：只有硬件的计算机，难以使用虚机器：在裸机增加软件(OS等)，功能增强，使用方便推动操作系统发展的主要动力1.不断提高计算机资源利用率早期计算机很昂贵，为提高资源利用率，产生了批处理系统2.方便用户为改善用户上机、调试程序时的条件，产生了分时系统3.器件的不断更新换代OS随之更新换代，如：8位->16位->32位4.计算机体系结构的不断发展单处理机OS->多处理机OS->网络操作系统操作系统的发展过程无操作系统时代OS尚未出现，人们如何使用计算机人工操作方式人工操作方式的缺点用户独占全机CPU等待人工操作结果：资源利用率低下脱机输入输出系统低速设备纸带机/卡片机高速设备磁带/磁盘I/O速度提高，缓解了I/O设备与CPU的速度矛盾主机：用于计算的主计算机外围机：也是计算机，处理输入输出，使之不占用主机CPU时间外围机控制输入/输出输入：低速设备->高速设备输出：高速设备->低速设备输入和输出使用独立于主机的外围机，不占用主机的CPU时间，是脱机过程，因此叫做脱机输入/输出方式单道批处理系统计算机发展的早期，没有任何用于管理的软件，所有的运行管理和具体操作都由用户自己承担，任何操作出错都要重做作业，CPU的利用率甚低。
第1章操作系统引论1.1复习笔记一、操作系统的目标和作用1.操作系统的目标在计算机系统上配置操作系统的主要目标是方便性、有效性、可扩充性和开放性。
（1）方便性配置操作系统（OS）后，系统可以使用编译命令将用户采用高级语言书写的程序翻译成机器代码，用户可以直接通过OS所提供的各种命令操纵计算机系统，使计算机变得易学易用。
（2）有效性① 提高系统资源利用率早期未配置OS的计算机系统，各种资源无法得到充分利用，配置OS后，能有效分配各种设备的工作状态，提高系统资源的利用率。
② 提高系统的吞吐量OS可以通过合理地组织计算机的工作流程，加速程序的运行，缩短程序的运行周期，从而提高系统的吞吐量。
（3）可扩充性OS必须具有很好的可扩充性，才能适应计算机硬件、体系结构以及应用发展的要求。
（4）开放性开放性是指系统能遵循世界标准规范，特别是遵循开放系统互连（OSI）国际标准。
开放性是衡量一个新推出系统或软件能否被广泛应用的至关重要的因素。
2.操作系统的作用操作系统（Operating System，OS）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。
其主要作用是管理好这些设备，提高它们的利用率和系统的吞吐量，并为用户和应用程序提供一个简单的接口，便于用户使用。
可以从以下几个方面讨论它的作用：（1）OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口OS处于用户与计算机硬件系统之间，用户通过OS来使用计算机系统。
图1-1是OS作为接口的示意图。
图1-1 OS作为接口的示意图从图中可以看出，用户可以通过命令方式、系统调用方式和图标—窗口方式来实现与操作系统的通信，并取得它的服务。
（2）OS作为计算机系统资源的管理者① 管理处理器，用于分配和控制处理器；② 管理存储器，主要负责内存的分配与回收；③ 管理I/O设备，负责I/O设备的分配与操纵；④ 管理文件，负责文件的存取、共享和保护。
注意：当一台计算机系统同时供多个用户使用时，则用户对系统中共享资源的需求有可能发生冲突，因此，操作系统必须对使用资源的请求进行授权，已协调用户对共享资源的使用。
计算机四级考试《四级操作系统原理》2021年考点总结2021年全国计算机等级考试《四级操作系统原理》考点手册第1章操作系统概论【考点1】操作系统的概念1计算机系统（1）计算机系统介绍计算机系统的主要组成如下所示：（2）计算机系统的主要功能完整资料，百度搜索精勤学习网进入查找。
①控制和协调计算机资源；②识别用户要求。
2操作系统的定义操作系统是一个大型软件程序，是具有各种功能的、大量程序模块的集合。
操作系统任务主要是：（1）组织和管理计算机系统中的硬件及软件资源；（2）向用户提供各种服务功能。
3操作系统的特征作为一种系统软件，操作系统有着与其他软件相比所不同的特征：（1）并发性并发性指在计算机系统中同时存在若干个运行着的程序：①从宏观上看，程序在同时向前推进，计算机程序的并发性体现在用户程序与用户程序之间、用户程序与操作系统程序之间并发执行；②从微观上看，在单处理器的环境下，同时运行着的程序是交替在中央处理器上运行的；③多处理器系统；④分布式系统。
（2）共享性共享性指操作系统程序与多个用户程序共用系统中的各种资源，是在操作系统控制下实现的。
①共享资源资源的共享性主要针对计算机系统中的如下几项重要资源：a．中央处理器；b．内存储器；c．外存储器；d．外部设备。
②共享形式在计算机系统中，对资源的共享一般有两种形式：a．互斥共享系统中的有些资源比如打印机等在一段特定的时间内只能由某一个用户程序使用。
b．同时共享系统中一类资源，在同一段时间内可以被多个程序同时访问。
（3）随机性操作系统的运行是在一个随机的环境中，一个设备可能在任何时间内向中央处理器提出中断请求，同时系统也无法知道运行的程序会在什么时候做什么事情。
4研究操作系统的观点（1）软件的观点操作系统是一种大型软件系统，它是多种功能程序的集合。
作为一种大型软件系统，操作系统有软件的外在特性和内在特性：①外在特性外在特性是指操作系统是一种软件，它的外部表现形式，即它的操作命令定义集和它的界面，完全确定了操作系统这个软件的使用方式。
操作系统原理第一章操作系统概论1.1操作系统的概念操作系统的特征：并发性，共享性，随机性。
研究操作系统的观点：软件的观点，资源管理的观点，进程的观点，虚拟机的观点，服务提供者的观点。
操作系统的功能：1.进程管理：进程控制，进程同步，进程间通信，调度。
2.存储管理：内存分配与回收，存储保护，内存扩充。
3.文件管理：文件存储空间管理，目录管理，文件系统安全性。
4.设备管理5.用户接口UNIX是一个良好的、通用的、多用户、多任务、分时操作系统。
1969年AT&T公司Kenneth L.Thompson 用汇编语言编写了Unix第一个版本V1，之后Unix用C语言编写，因此事可移植的。
1.3操作系统分类1.批处理操作系统：优点是作业流程自动化较高，资源利用率较高，作业吞吐量大，从而提高了整个系统的效率。
缺点是用户不能直接与计算机交互，不适合调试程序。
2.分时系统：特点是多路性，交互性，独占性，及时性。
3.实时操作系统4.嵌入式操作系统5.个人计算机操作系统6.网络操作系统7.分布式操作系统8.智能卡操作系统1.4操作系统结构1.整体式结构2.层次结构3.微内核（客户机/服务器）结构：①可靠，②灵活（便于操作系统增加新的服务功能），③适宜分布式处理的计算机环境第二章操作系统运行机制2.1中央处理器寄存器：用户可见寄存器：数据寄存器（通用寄存器），地址寄存器，条件码寄存器。
控制和状态寄存器：程序计数器，指令寄存器，程序状态字。
目态到管态的转换唯一途径是通过终端和异常。
管态到目态的转换可以通过设置PSW指令（修改程序状态字）实现。
PSW包括：①CPU的工作状态代码②条件码③中断屏蔽码2.2存储体系存储器设计：容量，速度，成本存储保护：①界地址寄存器（界限寄存器）：产生程序中断-越界中断或存储保护中断②存储键2.3中断与异常机制分类：中断：时钟中断，输入输出（I/O）中断，控制台中断，硬件故障中断异常：程序性中断，访管指令异常2.4系统调用系统调用程序被看成是一个低级的过程，只能由汇编语言直接访问。
文件管理1 文件的存取方式依赖于文件的物理结构，存放文件设备的物理特征。
2 文件系统实现的文件按名存取是通过文件目录查找完成的。
3 在成功执行打开文件系统调用时，系统返回用户一个文件描述符。
4 在对磁盘访问时，优化寻道时间可以显著改善磁盘读写性能。
5 快表的另一个名称是TLB，当切换进程时，要刷新快表。
快表的内容是页表的一部分。
快表存放在高速缓存中，对快表的查询是按内容并行进行的。
6 文件控制块必须保存的信息有文件名，文件大小，文件创建时间，磁盘块起始地址。
7 逻辑记录顺序和物理记录顺序一致的物理结构叫顺序结构。
8 提高文件系统性能：块高速缓存，磁盘驱动调度，目录项分解法，引入当前目录，采用相对路径文件名。
9 打开文件时不需填写文件读写方式。
10 直接索引启动磁盘一次，一级索引启动磁盘2次，二级索引启动磁盘3次。
11 寻道时间最能影响磁盘读写功能，调度时间不会影响磁盘的读写功能。
12 FAT文件系统是windows支持的文件系统，FAT指的是文件分配表，FAT16是指系统中用16表示簇号。
FAT文件系统中文件的物理结构是连接结构。
13 文件储存空间的分配单位通常是数据块。
14 必须为每个文件建立一个至少包含文件名和文件物理存储地址的数据结构称为文件控制块（FCB）15 扫描算法SCAN又称电梯算法。
16 UNIX操作系统中，对文件系统空闲去管理通常是成组链接法。
17 FAT32采用的文件物理结构是链接结构。
18 物理结构中适合随机存取的只有索引结构(易于文件扩展)和连接结构，索引结构包括多级索引结构。
19 提高检索速度和节省储存空间的方法有软连接。
20 从用户角度看，文件控制块FCB最重要的字段是文件名。
21 文件的逻辑结构（操作系统提供用户使用的文件组织形式）有流式结构和记录结构。
22 使用文件系统时，显式的进行open（操作），目的是将文件控制块读入内存。
Close操作目的是将文件控制块写入磁盘或缓存。
全国计算机四级⽹络⼯程师考点归纳操作系统知识点归纳第⼀章操作系统概论1.2.3.操作系统作为系统软件集中了两类主要的功能：资源管理、控制程序执⾏4.所谓的共享性：在⼀定策略下，按照不同资源类型共同占有使⽤。
5.操作系统研究观点：软件、资源管理、进程、虚拟器、服务提供者的观点6.批处理系统优点：吞吐量⼤、CPU资源利⽤率⾼、周转时间短，不具有较快的响应时间缺点：缺乏交互性7.微内核（C/S结构客户机/服务器）特点：可靠、灵活、适合分布式处理@重点多选8.没有⼯业操作系统9.中央处理单元是共享设备，可以被抢占。
打印机，扫描仪，磁带机是独占设备，⽆法被抢占，但是可以共享。
10.实时系统的设计⽬标：满⾜截⽌时间的要求，满⾜可靠性要求。
第⼆章操作系统运⾏机制1.中断源：引起中断的那些事件2.中断请求：中断控制器向中央处理器发送信号3.中断的作⽤：发挥处理器使⽤效率、提⾼系统实时能⼒4.中断：时钟中断、I/O中断、控制台中断、硬件故障中断@重点多选5.异常(不是中断)：程序性中断（算术溢出、被零除、缺页）、访管指令异常@重点多选6.系统调⽤：能够动态请求和释放系统资源7.系统/⼀般过程调⽤区别：⼀般过程调⽤的调⽤与被调⽤程序运⾏在相同的状态，不涉及系统状态的转换；系统调⽤的调⽤程序在⽤户态，被调⽤程序在系统态，需要通过软中断（陷⼊机制）实现⽤户态到核⼼态的转化。
⼆者都可以嵌套调⽤@重点单选8.参数传递：陷⼊指令⾃带参数、通⽤寄存器、堆栈区9.⽤户可见寄存器：数据/地址/条件码寄存器第三章进程线程模型1.顺序执⾏（独占CPU）特点：顺序性、封闭性、确定性、可再现性2.多道程序设计环境特点：独⽴性、随机性、资源共享性3.并发执⾏特点：相互制约、不再⼀⼀对应、不可再现4.进程：由程序、数据和进程控制块（PCB）组成，分为系统进程和⽤户进程5.运⾏->就绪：时间⽚⽤完、程序执⾏结束、被调度程序抢占6.运⾏->等待：等待某事件发⽣7.等待->就绪：等待的事件已发⽣8.阻塞状态（Blocked）挂起状态（Suspend）9.PCB：调度信息（进程名、进程号、优先级、当前状态、指针）、现场信息：（程序状态字、时钟、界地址寄存器、页表地址和长度）、不存放进程页表和动态链接库@重点多选10.PCB组织⽅式：线性、索引、链接11.单核max min运⾏ 1 0就绪n -10等待n 012.进程控制通过原语来实现状态转换13.进程创建：系统初始化、被调⽤的进程创建系统调⽤、创建新进程、批处理作业初始化、⽤户登录时14.fork函数的使⽤：调⽤⼀次则⼀分为⼆，⽗⼦进程（两次则为4，三次为8）15.线程：⽤户级、内核级、混合实现⽅式16.线程表：程序计数器、堆栈指针、寄存器、状态17.Pthread_join（等待⼀个特定的线程退出）Pthread_yield（释放CPU来运⾏另外⼀个线程）18.Pthread_creat()创建线程，四个参数，1.线程标识符地址2.设置线程属性3.线程⼊⼝函数的起始地址4.⼊⼝函数的参数。
基本要求1.掌握操作系统的基本概念、基本结构和运行机制。
2.深入理解进程线程模型，深入理解进程同步机制，深入理解死锁概念及解决方案。
3.掌握存储管理基本概念，掌握分区存储管理方案，深入理解虚拟页式存储管理方案。
4.深入理解文件系统的设计、实现，以及提高文件系统性能的各种方法。
5.了解I/O设备管理的基本概念、I/O软件的组成，掌握典型的I/O设备管理技术。
6.了解操作系统的演化过程、新的设计思想和实现技术。
考试内容一、操作系统概述1、操作系统基本概念、特征、分类。
基本概念：是计算机系统中的一个系统软件，它是这样一些程序模块的集合——它们能有效地组织和管理计算机系统中的硬件及软件资源，合理地组织计算机的工作流程，控制程序的执行，并向用户提供各种服务功能，使用户能够灵活的、方便、有效地使用计算机，并使整个计算机系统能够高效地运行（是具有各种功能的、大量程序模块的集合）。
任务：1.组织和管理计算机系统中的硬件及软件资源 2.向用户提供各种服务功能特征：并发性（用户程序与用户程序之间并发执行；用户程序与操作系统程序之间并发执行）、共享性（互斥共享和同时共享）、随机性（要充分考虑各种各样的可能性）。
分类：1.批处理操作系统（成批处理、SPOOLing技术）简单/多道批处理系统2.分时系统（多路性、交互性、独占性、及时性）3.实时操作系统硬实时/软实时系统（实时时钟管理、过载保护、高可靠性）4.嵌入式操作系统可针对需求进行裁剪、调整和生成（高可靠性、实时性、占有资源少、智能化能源管理、易于连接、低成本等）5.个人计算机操作系统（某一时间为单用户服务、图形界面、使用方便）6.网络操作系统集中式/分布式模式（共享数据、资源及服务同运算处理能力）7.分布式操作系统（统一/同一操作系统、资源的深度共享、透明性、自治性）集群8.智能卡操作系统资源管理、通信管理、安全管理、应用管理2、操作系统主要功能。
功能：1.进程管理（处理器管理）进程控制、进程同步/互斥、进程间通信、调度2.存储管理内存的分配与回收、存储保护、内存扩充3.文件管理文件存储空间的管理、目录管理、文件系统的安全性4.设备管理需具备中断处理、错误处理等功能5.用户接口3、操作系统发展演化过程，典型操作系统。
计算机等级考试中操作系统知识点的总结与归纳操作系统是计算机中的基本软件之一，是管理和控制计算机硬件资源的系统软件。
在计算机等级考试中，对操作系统的知识点进行了系统学习和考核。
本文将对计算机等级考试中操作系统的相关知识点进行总结与归纳，帮助考生加深对操作系统的理解与掌握。
一、操作系统的定义及作用操作系统是介于计算机硬件和用户之间的软件，它的作用是管理和调度计算机的各项资源，提供用户与计算机之间的接口。
操作系统的主要作用有以下几个方面：1.1 资源管理：操作系统负责管理计算机的硬件资源，如CPU、内存、磁盘、设备等，合理分配和利用资源，提高计算机的效率和性能。
1.2 进程管理：操作系统通过进程管理，实现对程序的调度和控制，控制并发执行的多个进程，保证系统的稳定和安全性。
1.3 文件系统管理：操作系统负责管理计算机中的文件系统，包括文件的存储、读写和保护等操作，提供文件管理的接口。
1.4 设备驱动管理：操作系统负责管理各种设备的驱动程序，实现对设备的控制和管理，保证设备的正常运行。
1.5 用户接口：操作系统提供用户与计算机之间的接口，使用户能够方便地使用计算机的功能和资源。
二、操作系统的分类根据计算机等级考试的内容要求，操作系统可分为以下几类：2.1 批处理操作系统：批处理操作系统是一种可以按照用户预先设定的脚本或命令集合自动运行的操作系统。
它主要应用于批量处理任务，如数据处理、打印作业等。
2.2 分时操作系统：分时操作系统允许多个用户通过终端同时连接到计算机，实现并发执行。
分时操作系统采用时间片轮转的方式，为每个用户分配时间片进行任务执行。
2.3 实时操作系统：实时操作系统要求任务能够按照指定的时间要求完成，适用于对响应时间要求较高的应用场景，如航空航天、军事控制等。
2.4 网络操作系统：网络操作系统是在计算机网络环境下运行的操作系统，它负责管理网络资源和提供网络服务，如分布式文件系统、远程登录等。
目 录第1章 操作系统引论1.1 复习笔记1.2 课后习题详解1.3 考研真题详解第2章 进程的描述与控制2.1 复习笔记2.2 课后习题详解2.3 考研真题详解第3章 处理机调度与死锁3.1 复习笔记3.2 课后习题详解3.3 考研真题详解第4章 存储器管理4.1 复习笔记4.2 课后习题详解4.3 考研真题详解第5章 虚拟存储器5.1 复习笔记5.2 课后习题详解5.3 考研真题解第6章 输入输出系统6.1 复习笔记6.2 课后习题详解6.3 考研真题详解第7章 文件管理7.1 复习笔记7.2 课后习题详解7.3 考研真题详解第8章 磁盘存储器的管理8.1 复习笔记8.2 课后习题详解8.3 考研真题详解第9章 操作系统接口9.1 复习笔记9.2 课后习题详解9.3 考研真题详解第10章 多处理机操作系统10.1 复习笔记10.2 课后习题详解10.3 考研真题详解第11章 多媒体操作系统11.1 复习笔记11.2 课后习题详解11.3 考研真题详解第12章 保护和安全12.1 复习笔记12.2 课后习题详解12.3 考研真题详解第1章 操作系统引论1.1 复习笔记一、操作系统的目标和作用1操作系统的目标（1）方便性。
（2）有效性。
（3）可扩充性。
（4）开放性。
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）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。
二、操作系统的发展过程1未配置操作系统的计算机系统（1）人工操作方式。
（2）脱机输入/输出方式。
2单道批处理系统3多道批处理系统多道批处理系统特征：多道、宏观上并行、微观上串行。
4分时系统分时系统的特征：多路性、独立性、及时性、交互性。
5实时系统（1）实时系统的类型①工业（武器）控制系统，如火炮的自动控制系统、飞机的自动驾驶系统，以及导弹的制导系统等。
②信息查询系统，如飞机或火车的订票系统等。
③多媒体系统。
四级网络技术操作系统：基本要求：1.掌握操作系统的基本概念、基本结构以及运行机制2.深入理解进程线程模型，深入理解进程同步机制，深入理解死锁概念以及解决方案3.掌握存储管理基本概念，掌握分区存储管理方案，深入理解虚拟页式存储管理方案4.深入理解文件系统的设计、实现，以及提高文件系统性能的各种方法5.了解i/o设备管理的基本概念、i/o软件组成，掌握典型的i/o设备管理技术6.了解操作系统的演化过程、新的设计思想和实现技术第一章操作系统概论1.操作系统是计算机系统的一个系统软件（编译器属于系统软件；支撑软件：网络、多媒体方面的软件，例如数据库，支撑某一方面工作；应用软件：qq，学生管理系统等）2.有效：考虑用户需求，尽可能多地提高资源利用率以及程序运行效率合理：公平性，保证各个进程公平公正运行不会产生死锁饥饿方便：灵活方便界面，应用程序，接口程序供编程时调用3.操作系统是层次结构，操作系统-》支撑软件-》用户软件4.操作系统的特征：并发性（微观上单处理机系统每一时刻仅能执行一道程序）共享性：系统资源可供多个并发执行的进程使用；涉及资源：中央处理器、内存储器、外存储器、外部设备；共享方式：互斥共享（同一时刻只有一个进程可以访问资源，其他进入等待，例如打印机）、同时共享随机性：（也称异步性、不确定性）“走走停停”5.操作系统的功能：进程管理：进程控制、进程同步、进程间通信、调度存储管理：内存分配与回收、存储保护、内存扩展文件管理：文件存储空间的管理、目录管理、文件系统的安全性设备管理：缓冲管理、设备分配、设备处理用户接口：命令接口、程序接口、图形接口6.操作系统分类：按照用户界面的使用环境和功能特征：批处理操作系统、分时系统、实时系统个人操作系统、网络操作系统、分布式操作系统、嵌入式操作系统7.批处理操作系统：成批处理作业分类：简单~（自动线、顺序性、单道性），多道~（提高利用率增加吞吐量）缺点：用户不直接与计算机交互，不适合调试程序优点：自动化较高，资源利用率高，作业吞吐量大，提高整个系统效率假脱机技术（SPOOLing）：将一台独占设备改造成共享设备（例：打印机，在被占用时可提交任务但是不能马上执行）；输入井输出井，输入缓冲区和输出缓冲区，输入进程和输出进程，请求打印队列组成8.分时系统：用户通过终端交互式地向系统提出命令，系统接到命令之后，采用时间片轮转方式处理服务请求；将CPU的时间划分为若干个时间段，操作系统以时间片为单位，轮流为每个终端用户服务特点：多路性：多个用户同时使用一台计算机；交互性：用户直接干预操作的每一步；独占性：用户感受不到计算机为其他用户服务；及时性9.实时系统：及时响应外部事件的请求，在规定的时间内，完成对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致地运行；特点：多路，及时，独立，交互，可靠10.嵌入式操作系统：系统内核小、专用性强、系统精简、高实时性、多任务11.个人计算机操作系统：Windows12.网络操作系统：类型：客户服务器模式（c/s模式），对等模式13.分布式操作系统：分布式处理系统是指由多个分散的处理单元经互联网络的连接而形成的系统特点：分布性，并行性，透明性，共享性，健壮性14.智能卡操作系统15.网络和分布式操作系统区别：分布具有各个计算机间相互通讯，无主从关系；网络有主从关系分布式系统资源为用户所共享；网络有限制地共享分布式系统中若干个计算机可相互协作共同完成一项任务16.操作系统结构：整体式结构（根据功能划分模块，总功能分解为子功能，继续分解，最后通过接口连接起来）；层次式结构；微内核（客户机/服务器）结构（核心工作是处理客户和服务器之间通信）17.Dos：单用户系统Unix、Linux：多用户分时系统window7：单用户多任务18.批处理多道系统首先要考虑：系统效率和吞吐量；分时操作系统：交互性和响应时间；实时操作系统：实时性和可靠性第二章操作系统的运行机制1.中央处理器（CPU）由运算器、控制器、一系列寄存器（用户可见寄存器：数据~地址~条件码~；控制和状态寄存器：程序计数器PC（记录将要取出的指令的地址），指令寄存器IR（最近取出的指令），程序状态字寄存器（PSW，处理器的运行模式信息等）以及高速缓存（程序局部性原理））构成2.特权指令和非特权指令：特权指令只能由操作系统使用，一般引起处理器状态的切换。
3.特权指令：输入输出指令、停机指令等，只有监控程序才能执行特权指令。
用户只能执行一般指令，如需执行特权指令，处理器会将控制权移交给监控程序4.处理器的状态：管态（特权态，系统态，可调用全部指令使用所有资源），目态（普通态，用户态）；核心状态，管理状态和用户程序状态（目标状态）5.目态-》管态：通过中断管态-》目态：设置psw（修改程序状态字）可实现6.程序状态字psw：条件码：指令执行后的结果特征中断屏蔽码：指出是否允许中断；cpu的工作状态码：实现管态目态转换7.存储体系：寄存器高速缓存内存外存8.存储保护：界地址寄存器（界限寄存器），存储键9.中断：随机，可恢复，自动处理；中断码中断向量表10.单缓冲区：装满后取完才可以继续输入多缓冲区：一级cache，二级cache，系统内存11.时钟：操作系统时钟由硬件提供在多道程序运行环境中，为系统发现陷入死循环（编程错误）的作业，防止机时浪费在分时系统中，间隔时钟实现作业间按时间片轮转在实时系统中，按要求的间隔输出正确的时间信号给实时的控制设备12.硬件、软件时钟；绝对（不受外界干扰，硬件）、相对时钟（间隔时钟）13.用户程序在目态下使用特权指令引起的中断属于程序中断；访管中断（系统调用中断）14.影响中断响应次序的技术是：中断优先级和中断屏蔽技术通道技术DMA技术缓冲技术第三章进程线程模型1.顺序环境：执行不受外界影响，独占系统资源2.顺序执行的特征：顺序性封闭性程序执行结果的确定性程序结果的可再现性3.多道程序：独立性随机性资源共享性4.并发执行：并发程序在执行期间具有相互制约的关系，程序与计算不再一一对应，并发程序执行结果不可再现5.进程：正在执行的程序，从os角度可分为系统进程和用户进程进程的特征：并发性动态性独立性交互性异步性进程的基本状态及其转换；三状态/五状态/七状态模型6.就绪状态：获得除处理器（CPU）之外的所有资源；运行状态：获得处理器，单处理器只有一个进程处于；等待状态：受阻暂停；创建状态（刚刚建立，未放入就绪队列）；结束状态挂起状态（内存-》外存）；激活状态7.执行-》阻塞：i/o请求或者等待某一资源等暂停执行执行->就绪：时间片结束或优先权较低而暂停阻塞-》就绪：需要的资源得到满足8.进程控制块PCB：分为调度信息（供进程调度时使用，描述进程当前所处的状态）和现场信息（刻画了进程的运行状态）两大部分；9.进程的组成：程序数据进程控制块PCB组成进程控制块保存进程的地址信息，通过进程控制块能够找到进程；PCB是灵魂、程序和数据是进程的“躯体”10.PCB表的组织方式：线性方式索引方式链接方式11.进程控制：特定动能的原语完成创建撤销阻塞唤醒原语12.Unix的fork（）函数：父进程通过fork（）创建子进程特点：只被执行一次，返回两次结果，一次是在调用进程中，一次是在创建的子进程中，父进程中返回的是子进程的pid，子进程中fork返回013.进程的创建；创建一个pcb 赋予一个统一进程标识符为进程映像分配空间初始化进程控制块设置相应的链接14.进程的撤销：引起事件：进程正常结束；在进程运行期间，由于出现某些错误和故障而使进程被迫中止；进程应外界的请求而请求中止运行15.进程的阻塞：请求系统服务；启动某种操作；新数据尚未到达；无新工作可做16.进程的唤醒：请求系统服务得到满足；启动某种操作完成；新数据到达；有新工作可做17.线程的引入：进程作为系统中的一个基本单位，具有两个属性：一个是资源分配和拥有的基本单位，二是一个可以独立调度和执行的基本单位。
为了使进程更好地并发执行，同时又能尽量减少系统开销，将进程的两个属性分开，由操作系统分别处理，即只作为资源分配与拥有的单位，不再是调度和执行的基本单位（线程）18.线程的概念：线程是进程中的一个实体，是被系统独立调度和执行的基本单位。
线程自己基本上不拥有系统资源，只拥有一点在运行中必不可少的资源，但是它可以与同属于一个进程的其他线程共享进程所拥有的全部资源19.一个线程可以创建和撤销另一个线程，线程之间也会相互制约使其在运行中呈现异步性，因此线程同样具有就绪执行阻塞三种基本状态20.线程与进程的比较:调度并发性拥有资源系统开销21.一个程序至少有一个进程（一次动态执行过程）一个进程至少有一个线程22.线程的实现机制：用户级线程内核级线程混合实现方式23.Pthread线程包：一套用户级线程库（API），定义了线程标准，大部分的Unix系统都支持该标准24.进程调度：按层次可分为：高级调度（作业），中级调度（内存中处于等待状态的某些进程调至外存），低级调度（进程调度，从就绪队列中选出一进程把处理机分配给他）25.调度算法原则：面向用户原则（周转时间），面向系统原则（吞吐量高）26.进程（线程调度算法）：先来先服务算法（FCFS）：非抢占式，有利于长进程不利于短进程；最短作业优先调度算法（SPF）：shortest process first，非抢占式，不利于长进程；最短剩余时间优先调度算法（SRT）：shortest remaining time抢占式；时间片轮转调度算法（RR）：round robin适用于交互进程的调度；最高优先级调度算法：抢占或者非抢占；多级反馈队列调度算法（MLF）：抢占或者非抢占，轮转或者按照时间顺序；实时系统中方的调度算法：速率单调，最早最终时限第四章并发与同步1.进程的相互作用相关进程和无关进程；进程间关系：进程互斥，进程同步；（解决办法：由竞争双方平等协商；引入进程管理者）；资源共享的程度分为三个层次：互斥、死锁、饥饿；与时间有关的错误（一个未结束一个开始）；2.临界资源：一段时间内只允许一个进程访问或使用3.进程同步机制应遵循的原则：空闲让进；忙则等待；有限等待；让权等待4.进程互斥的软件方法：单标志算法；双标志、先检查算法；双标志、后检查算法；先修改、后检查、后修改等待算法进程互斥的硬件方法：TS指令；SWAP指令（硬件和软件方法都是平等协商方法）信号量：1956荷兰Dijkstra；整型信号量：大于0时表示系统中对应可用资源的数目，小于0时其绝对值表示因该类资源而被阻塞的进程的数目；等于0表示系统中对应资源已经用完，并且没有因该资源而被阻塞的进程5.对信号量的操作：P操作、V操作，P操作在进入临界区前执行，V操作在退出临界区后执行6.使用PV操作实现进程同步的方法使用PV操作的规则：分清互斥与同步问题，互斥信号量的个数只与临界资源的种类有关，且初值为1表示临界资源可用；同步信号量的个数与参与同步的进程种类有关，表示该进程是否可以开始或该进程是否已经结束；同步有先后顺序互斥没有7.管程：进程同步管理工具；每个访问临界资源的进程都必须使用pv操作，使得大量的同步操作分散在各个进程中。
