操作系统基础课程笔记05

操作系统复习笔记1. 操作系统概述操作系统是计算机系统中的关键部分，负责管理和协调硬件资源、提供用户和应用程序的接口，并执行各种系统任务。

它为计算机用户提供了一个友好的界面，使得用户可以方便地操作计算机。

操作系统主要由内核和外壳组成，内核负责管理和控制系统的各种资源，外壳则提供用户与系统的交互界面。

2. 操作系统的功能2.1 进程管理操作系统负责创建、调度和终止进程。

进程是一个程序的执行实例，操作系统通过分配时间片和控制进程的状态来实现多任务处理。

2.2 内存管理操作系统管理计算机的内存资源，包括内存的分配、回收和保护。

通过内存管理，操作系统可以为每个进程分配适当的内存空间，使得进程之间不会相互干扰。

2.3 文件系统管理操作系统负责管理计算机中的文件系统，包括文件的创建、删除、修改和访问控制等。

通过文件系统管理，用户可以方便地进行文件的存储和查找。

2.4 设备管理操作系统管理计算机中的各种硬件设备，包括输入输出设备、磁盘驱动器等。

它负责对设备进行初始化、分配和控制，以满足用户的需求。

3. 进程管理3.1 进程状态进程有五种状态：新建、运行、阻塞、准备和终止。

新建状态表示进程正在被创建，运行状态表示进程正在执行，阻塞状态表示进程正在等待某个事件的发生，准备状态表示进程已经准备好运行但还未获得时间片，终止状态表示进程已经完成任务或被终止。

3.2 进程调度操作系统根据调度算法来选择下一个要执行的进程。

常见的调度算法有先来先服务、短作业优先和时间片轮转等。

不同的调度算法有不同的优缺点，可以根据实际需求选择适合的算法。

4. 内存管理4.1 内存分区内存分区是将计算机的物理内存划分为不同的区域，每个区域用于存放一个进程或多个进程。

常见的内存分区方式有固定分区和动态分区两种。

4.2 分页和分段分页和分段是常见的内存管理技术。

分页将进程的逻辑地址空间划分为固定大小的页，物理内存也被划分为相同大小的页框，进程的页与页框进行映射。

第一章实时操作系统基础1.4 基于优先级的不可剥夺内核1．内核：主要功能是进行任务调度。

内核中最核心的基本服务就是调度的核心—任务切换。

2．基于优先级的调度算法：在uC/OS中，可以同时有64个就绪任务，每个任务都有各自的优先级。

优先级用无符号整数表示，从0～63，取值越大则优先级越低。

uC/OS总是调度就绪了的、优先级最高的任务获得CPU的控制权。

3．不可剥夺型内核和可剥夺型内核1.5 同步与通信1．同步：有时候，一个任务完成的前提是需要另一个任务给出一个结果，任务之间的这种约束性的合作机制称为任务间的同步。

2．互斥：共享资源称为临界资源，这种访问共享资源的排他性就是互斥。

临界资源可以是全局变量，也可以是指针、缓冲区或链表等其他数据结构，也可以是如打印机、硬盘等硬件。

要做到互斥访问临界资源，操作系统可以有多种方法，uC/OS采用的方法有关中断、给调度器上锁和使用信号量等。

3．临界区：每个任务中访问共享资源的那段程序称为临界区。

临界区不允许任务切换。

为保证系统的实时性，临界区代码必须尽量短，能够在限定时间内完成。

4．任务事件：事件就是操作系统运行过程中发生的事情。

事件处理的对象主要有信号量、互斥信号量、事件标志组、邮箱、消息队列。

5．信号量：信号量标识了共享资源的有效可被访问次数。

6．互斥信号量：互斥信号量用于互斥资源的访问及在使用互斥信号量管理需要解决的优先级反转问题（采用优先级继承机制）。

7．事件标志组：事件标志组管理的条件组合可以是多个事件都发生，也可以是多个事件中有任何一个事件发生，还可以是多个事件都没有发生或多个事件中有任何一个事件没有发生。

8．消息邮箱：邮箱中的内容不是信件本身，而是指向消息内容的地址。

9．消息队列：消息队列是由多个消息邮箱组合形成的，是消息邮箱的集合，实质上是消息邮箱的队列。

同样是采用事件控制块来指示消息的位置和标记等待消息的任务。

不同的是，消息队列自身有消息控制块这样的数据结构，事件控制块中指示的不再是消息的地址，而是消息控制块的地址，使用消息控制块可以先进先出的方式管理多条信息。

操作系统基础必学知识点以下是操作系统基础必学知识点的一些例子：1. 进程和线程：操作系统管理和执行的基本单位是进程，进程由线程组成。

了解进程和线程的特点、区别和关系是理解操作系统的基础。

2. 调度算法：操作系统根据一定的策略选择下一个要执行的进程或线程。

了解不同的调度算法，如先来先服务、短作业优先、优先级调度、时间片轮转等，以及它们的优缺点和适用场景。

3. 内存管理：操作系统负责管理计算机的内存资源。

了解虚拟内存、页面置换算法（如最近最少使用算法、先进先出算法）和内存分配算法（如动态分区分配、固定分区分配）等相关知识。

4. 文件系统：操作系统负责管理计算机的文件和目录结构。

了解文件系统的层次结构、文件访问权限、文件组织方式（如顺序文件、索引文件、多级索引文件）和文件存储方式（如连续存储、链式存储、索引存储）。

5. 设备管理：操作系统负责管理计算机的硬件设备。

了解设备驱动程序、设备控制块（DCB）、设备队列、中断和DMA传输等相关知识。

6. 死锁：死锁是多个进程或线程因争夺资源而无法继续执行的状况。

了解死锁产生的原因、预防和解决死锁的方法，如资源分级、资源有序分配、死锁检测和死锁恢复等。

7. 各种文件和目录管理命令：操作系统提供了各种命令来管理文件和目录。

了解常用的文件和目录管理命令，如创建、读取、写入、复制、移动、删除文件和目录等。

8. 并发和互斥：并发是指多个进程或线程同时执行，互斥是指对共享资源的访问需要同步控制。

了解并发和互斥的概念、原理和实现方法，如信号量、互斥量、条件变量等。

9. 虚拟化技术：虚拟化技术使得一台计算机可以同时运行多个操作系统或应用程序。

了解虚拟化的原理和类型，如全虚拟化、半虚拟化、容器虚拟化等。

10. 分布式系统：分布式系统由多台计算机组成，通过网络进行通信和协调。

了解分布式系统的特点、通信方式（如远程过程调用、消息传递）、一致性协议（如Paxos、Raft）和容错机制等。

操作系统总结笔记第一章：操作系统概述（15%）【选择问答】考纲：1.操作系统的概念、特征、功能和提供的服务2.操作系统的发展和分类3.操作系统的运行环境操作系统的概念、特征、功能和提供的服务操作系统概念：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，它是计算机系统中最基本的系统软件操作系统的特征：并发、共享、虚拟、异步(并发和共享是最基本的特征)操作系统的发展与分类（绿圈为考点）操作系统的运行环境中断→有了中断才能实现多道程序的并发执行(中断是使CPU从用户态进入核心态的唯一途径)当中断发生时：CPU立即进入核心态当中断发生后：当前运行的进程暂停运行，并由操作系统内核对中断进行处理扩展与练习问：CPU如何判断当前是否可以执行特权指令通过程序状态字寄存器(PSW)中的标识确定当前处理器处于什么状态，若处于用户态则只能执行非特权指令，若处于核心态则特权指令、非特权指令都可以执行问：什么是批处理、分时和实时系统？他们各有什么特征？批处理系统：批处理是指用户将一批作业提交给操作系统后就不再干预，由操作系统控制它们自动运行分时系统：分时操作系统将CPU的时间划分成若干个片段，称为时间片。

操作系统以时间片为单位，轮流为每个终端用户服务实时系统：实时系统是指系统能及时响应外部事件的请求，在规定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的运行问：什么是Spooling技术？Spooling技术是操作系统四大特征中虚拟性的体现，SPOOLing技术可以将一台物理I/O设备虚拟为多台逻辑I/O设备，从而允许多个用户共享一台I/O设备第二章：操作系统用户界面（5%）【选择问答】考纲：1.作业的概念2.命令控制界面与系统调用作业的概念作业的定义：作业是用户一次请求计算机系统为用户所完成任务的所有工作的总和，作业包括程序、数据和作业说明书三部分，且作业是抢占内存的基本单位作业的四种基本状态：后备状态→提交状态→执行状态→完成状态作业控制块(Job Control Block JBC)：是作业的唯一标识作业输入的五种方式：联机输入方式、脱机输入方式、直接耦合方式、Spooling系统和网络联机方式命令控制界面与系统调用系统调用：操作系统提供给编程人员的唯一接口命令接口：用户利用操作命令来组织和控制作业的执行和管理计算机系统操作系统为用户提供了两种接口：一种是命令接口一种是系统调用扩展与练习问：作业由哪及部分组成？这几部分各有什么功能？作业由三部分组成：程序、数据和作业说明书。