操作系统总复习

1、第一章操作系统 OS Operating System脱机输入/输出技术 Off-Line I/O联机输入/输出技术 On-Line I/O单道批处理系统 simple batch processing system多道批处理系统 multiprogrammed batch processing system分时系统 time sharing system分时操作系统 CTSS compatible time sharing system实时系统 real time systemDOS Disk Operating System 磁盘操作系统JCB Job Control Block 作业控制

2、块PCB Process Control Block 进程控制块Critical Resource 临界资源P Passeren（Pass） 通过V Vrijgeven 释放操作系统的目标1 有效性（1） 提高系统资源利用率（2） 提高系统的吞吐量2 方便性3 可扩充性4 开放性操作系统的作用1 作为用户与计算机硬件系统之间的接口2 作为计算机系统资源的管理者3 实现了对计算机资源的抽象操作系统的主要功能1. 进程管理2. 存储管理3. 文件管理4. 作业管理5. 设备管理6.单道批处理系统特征1 自动性2 顺序性3 单道性多道程序设计原理1 内存合理划分，同时存储多个程序2 宏观并行，微观串

3、行多道程序设计好处1 提高cpu利用率2 提高内存和i/o设备利用率3 增加系统吞吐量多道批处理系统的优缺点1 资源利用率高2 系统吞吐量大3 平均周转时间长4 无交互能力分时系统：在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。 分时系统特征及时间片的设定：1. 多路性：即众多联机用户可以同时使用同一台计算机；2. 独占性：各终端用户感觉到自己独占了计算机；3. 交互性：用户与计算机之间可进行“会话”。4. 及时性：用户的请求能在短时间内得到响应。时间片的设定：时间片轮转实时系统：系统能及时相应外部事件的请求，在规定时间内

4、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实时控制：硬件自动控制，软件互换实时系统特征、分类和各分类的应用领域：1. 多路性，独立性，及时性，交互性，可靠性2. （1）实时控制。火炮的自动控制系统、飞机的自动驾驶系统、导弹的制导系统。（2）实时信息处理。早期的飞机或火车的订票系统、情报检索系统。单用户单任务操作系统：CP/M MS/DOS多用户多任务操作系统：WINDOWS多用户多任务操作系统：UNIX-OS操作系统的特征：并发，共享，虚拟，异步操作系统主要功能：1 处理机管理功能：进程控制，进程同步，进程通信，调度2 存储器管理功能：内存分配（静态，动态），内存保护，地址映射，内存

5、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 操作系统与用户间的接口：用户接口，程序接口第二章程序顺序执行时的特征：1） 顺序性。2）封闭性。3）可再现性。前趋图：前驱图（Precedence Graph），是一个有向无循环图，记为DAG（Directed Acyclie Graph），用于描述进程之间执行的前后关系。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。进程（process）：可并发执行的程序在一个数据集合上的运行过程。进程的特征：1)结构特征；2）动态性（有生命，存在衍生、执行和消失

6、）；3）并发性（各执行速度不可预知）；4）独立性（独立性是指进程实体是能独立运行、独立分配资源和独立接受调度的基本单位）；5）异步性（(a）进程是程序的一次执行；（b）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；（c）进程是程序在一个数据集合上运行的过程，它是系统进行资源分配和调度的一个单位)。进程的三种基本状态：NewIO完成IO调度进程调度时间片完执行阻塞就绪1）就绪（ready）状态；2）执行状态；3）阻塞状态。End End请求IO调度释放释放激活挂起挂起激活挂起活动阻塞静止阻塞活动就绪静止就绪执行 NewPCB：系统用于感知进程的存在和状态。Process control

7、 blockNew（） If（存在空闲的PCB） 填写PCB： 1）PID 2）P优先级3）程序和数据的地址4）系统现场状态Kill（） If（存在子进程） 递归调用kill（P）进程控制（Process Control）：用户以系统调用的方式，使用进程接口的程序，不可打断的连续性。原语（Primitive）：是由若干条指令组成的，用于完成一定功能的一个过程。阻塞1）因为进程有输入、输出或者信息需求而为实现，所以进程调用block源于自我阻塞；2） 保存现场；3） 状态设为动态阻塞进入相应等待队列。唤醒） 系统控制事情的发生，并将此消息通知给等待进程；） 事情发生过程唤醒等待进程。共享资源：系

8、统资源不但为单个用户所独占，而为多个用户共享（计算机系统的特征）。同步：存在直接制约关系的诸进程（或称相关进程）在执行速度上的协调。互斥：由于临界资源使进程之间产生相互间接制约的关系。临界资源(Critical Resource)：一次只允许一个进程使用的资源。同步机制应遵循的规则（协调同步机制）：） 空闲让进，忙则等待；） 临界唯一，其它互斥；） 逗留有限，等待有限；） 让权等待。同步机制的基本思想：将进程在整个运行过程中需要的所有资源，一次性全部的分配给进程，待进程使用完后再一起释放。信号量集：一次需要个某类临界资源时，当资源数量低于某一下限值时，便不予分配读者写者Var rmutex,w

9、mutex: semaphore:=1,1 ; readcount :integer :=0 ; begin parbegin reader:begin repeat P(rmutex) if readcount=0 then P(wmutex); readcount=readcount+1; V(rmutex) read text P(rmutex) readcount=readcount+1; if readcount=0 then V(wmutex); V(rmutex) until false repeat P(wmutex); write text; V(wmutex); until

10、 false end parend end生产者和消费者BeginParbeginPp: begin/生产者进程RepeatP(empty);Produce one and add to bufferV(full);Until falsePc:begin/消费者进程RepeatP(full);Take from the buffer;V(empty);Until falseEndParendEnd七种进程通讯方式（管道通讯）：） 进程间同步通信。两边必须配合。） 有名管道。同一主机内任何进程间都可通信。） 态接字。Unix网络间主机通信。） 信号量。PV操作。） 消息。通信速度慢，主机发送，被

11、动接受。） 共享内存。最快的通信方式。） 信号灯。用于防止多个进程同时访问一个临界资源。第三章3.1. 1.高级调度（High Level Scheduling）又称为作业调度或长程调度（Long Team Scheduling），其主要功能是根据某种算法，把外存上处于后备队列中的那些作业调入内存，也就是说，它的调度对象是作业。 2.（1）作业（Job）。不仅包含了通常的程序和数据，而且还应配有一份作业说明书，系统根据该说明书来对程序的运行进行控制。在批处理系统中，是以作业为基本单位从外存调入内存的。（2）作业步（Job Step）。通常，在作业运行期间，每个作业都必须经过若干个相对独立，又相

12、互关联的顺序加工步骤才能得到结果，我们把其中的每一个加工步骤称为一个作业步。一个典型的作业分三个作业步：编译连接装配运行（3）作业流。3.作业控制块JCB（Job Control Block） 4.作业调度5.低级调度（Low Level Scheduling）称为进程调度或短程调度（ShortTerm Scheduling），它所调度的对象是进程。6.低级调度的主要功能：（1） 保存处理机的现场信息。（2）按某种算法选取进程。（3）把处理器分配给进程。7.进程调度中的三个基本机制：（1） 排队器。（2）分配器。（3）上下文切换机制。8.进程调度方式：（1）非抢占方式（Nonpreemptiv

13、e Mode）（2）抢占方式（Preemptive Mode），基于以下原则：a.优先权原则b.短作业（进程）优先原则c.时间片原则9.中级调度（Intermediate Level Scheduling）又称中程调度（MediumTerm scheduling）。3.4 实现实时调度的基本条件：（1）提供必要的信息。a.就绪时间b.开始截至时间和完成截至时间c.处理时间d.资源要求f.优先级（2）系统处理能力强（3）采用抢占式调度机制（4）具有快速切换机制3.3 1. FCFS和SJF调度算法的性能（见P92-图3-4）3.4 系统进程user P系统效率提升，占CPU时间少，各种资源需求少

14、的进程优先。3.5 1.死锁：因并发进程等待资源而永久不能向前推进的系统状态。2.产生死锁的原因：（1）竞争资源。a.可剥夺和非可剥夺性资源b.竞争非剥夺性资源c.竞争临时性资源（2）进程间推进顺序非法。a.进程推进顺序合法b.进程推进顺序非法可剥夺性资源：是指某进程在获得这类资源后，该资源可以再被其他进程或系统剥夺。如CPU和主存。不可剥夺性资源：当系统把这类资源分配给某进程后，再不能强行收回，只能在进程用完后自行释放，如磁带机、打印机。永久性资源：可顺序重复使用型资源。如打印机。临时性资源（消耗性资源）：指由一个进程产生，被另一个进程使用一短暂时间后便无用的资源。3.产生死锁的必要条件：（1）互斥条件。（2）请求和保持条件。（3）不剥夺条件。