计算机操作系统知识点总结

计算机操作系统知识点总结

•操作系统的目标、作用和模型

•操作系统

•控制应用程序执行的程序

•应用程序和计算机硬件间的接口

•目标：便利性，有效性，扩展功能

•作用：

•作为用户和计算机交互接口的操作系统

•可以提供的服务有：程序开发、程序运行、I/O设备访问、文件访问控制、

系统访问、错误检测和响应、日志

•可以提供的服务有：控制数据的移动、存储和管理（OS也可将控制权转交,

且必须依赖处理器才能恢复控制）

•操作系统发展过程

•串行处理

•处理机制

•无操作系统

•程序员通过操控控制台运行程序

•程序通过输入设备载入计算机

•用户按顺序访问计算机

•主要问题

•调度：使用硬拷贝登记表来申请计算机时间

•启动时间：加载编译器、源程序，保存目标程序，加载目标程序，链接公用

函数等，需要大量时间

•简单批处理系统

•监控程序的功能

•作业的自动续接

•内存保护

•定时器：可以防止某程序独占系统

•特权指令：只能由监控程序执行的指令，如I/O指令

•中断

•运行模式

•用户模式：某些内存区域不允许用户使用，也不允许用户执行特权指令

•内核模式：可以执行特权指令也可访问受保护的内存区域

•主要问题：由于I/O设备速度比处理器慢，而处理器必须等待I/O指令完成后才

能继续处理，所以处理器常处于空闲状态

•多道批处理系统

•为何引入？因为简单批处理系统存在的问题，为了解决此问题，引入此技术后,

当一个作业需要等待I/O时，处理器可以切到另一个可能不需要等待I/O的作

业，目标就是要提高处理器的利用率

•从简单批处理系统到多道批处理系统的改进

•内存中可以存放多个作业

•多个作业可以并发执行

•作业调度程序负责作业的调度

•硬件支持

•I/O中断

•直接存储器访问（DMA）

•特征：多道性，调度性，无序性，无交互能力

•需要解决的基本问题：内存管理，处理机管理，作业管理，I/O设备管理，文件

管理

•分时系统

•实时系统

•操作系统的功能、特征和体系结构

•操作系统的主要成就

•进程

•概念

•任务：进程隔离，自动分配，支持模块化程序设计，保护和访问控制，永久

存储

•组成：程序，数据，上下文

•内存管理

•实现方式：文件系统+虚拟内存

•文件系统，对应于任务的后两点

•虚拟内存

•虚拟内存

-程序以逻辑方式访问存储器

-多作业同时驻留内存

-每个作业部分驻留

-换入.换出机制

•分页机制

•分页机制

-迸程由若千个囱定大"审)块名成——更

-虚地址(virtualaddress)由页号和近内偏移■坦成

-进程中的岳一天均可甘于内存中任何应1

提供了虚地址如实地址(realaddress)之1司的就0JW

机制

•信息保护和安全

•四类典型安全问题：可用性，保密性，数据完整性，可靠性

•调度和资源管理

•考虑因素：公平性，有差别的响应性，有效性

•操作系统的目标与功能

•处理机管理，可归结为对进程的管理，包括

•进程控制

•进程同步

•进程通信

•调度

•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，针对I/O设备

•缓冲管理

•设备分配

•设备处理

•文件管理

•文件存储空间的管理

•目录管理

•文件的读/写管理和保护

•用户接口

•命令接口，有两类，联机命令接口，脱机命令接口

•程序接口

•操作系统的基本特征

•并发性

•概念：在多道程序环境下，同一时刻只能有一条指令执行，但多个进程指令

被快速的轮换执行，使得宏观上具有多个进程同时执行的效果，但在微观上

并不是同时执行的

・优点：让CPU,I/O设备并行工作，提高资源利用率

•共享

•概念：系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用

•共享资源的类型

•临界资源，一段时间内，只允许一个进程访问

•非临界资源，一段时间内，允许多个进程访问

•共享方式

•互斥访问共享

•同时访问共享

•虚拟性

•概念：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

•实现方式

•时分复用技术，典型例子有虚拟处理机，虚拟设备如打印机

•空分复用技术，典型技术有虚拟磁盘，虚拟内存

•异步性（不确定性）

•概念：程序执行过程的不确定性

•不确定性（异步性）

在多道程序环境卜仃务通常不是“•气呵成”的，程序

执行过程的不确定性

-何时执行

-执行顺序

一完成运行所需时间

­通常而言，操作系统的不确定性是指异步性，而非程

序执行结果的不确定性.

•操作系统的体系结构

•操作系统本质上就是一个大型系统软件

•变革过程

•无结构

•概念：按功能划分成若干个模块，模块之间通过接口实现交互。

•模块独立性衡量标准

•内聚性，指模块内部各部分间联系的紧密程度

•耦合度，指模块间相互联系和相互影响的程度

•通过两个概念可以得出，模块的内聚性越高，耦合度越低，模块的独

立性越高。

•模块化结构的优点：操作系统设计的正确性高，易于理解和维护。

•缺点：接口难以定义，模块之间存在复杂的依赖关系。

•分层式结构

•概念

­分层式结构

-按功能流图的调用顺序等原则划分为若FG

-每层只能使用其直接卜层所提供的服务_单向依禁知

-每层对其上层隐藏其下各层的存在

•优点

-易保证系统的正确性AnyProblemin

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・优点：易于保证系统的正确性，易于理解和维护，易于扩充。

•缺点：系统效率较低。

•微内核结构

•实现思想：在操作系统内核中只留下一些最基本的功能，而将其他服务

尽可能的从内核中分离出去，用若干个运行在用户态的服务器进程来实

现，形成“客户/服务器模式”，普通用户进程通过内核向服务器进程发送

请求。

•进程管理

・低级存储器管理