操作系统总结.ppt

1、操作系统总结,第一章 绪论,操作系统的概念 定义 从科普、功能、用户、管理员、软件的观点理解操作系统 操作系统的基本类型 批处理、分时、实时、个人计算机、网络、分布式、嵌入式,第一章 绪论,操作系统的功能 处理机管理、存储管理、设备管理、文件管理、用户接口 操作系统的特征 并发、共享、虚拟、异步 现代操作系统特征 微内核、多线程、对称多处理、分布式、面向对象,第二章 用户接口与作业管理,程序的启动和结束 程序的启动（命令方式、批处理方式、EXEC方式、硬件装入程序、自启程序） 程序的结束（正常结束、异常结束） 作业的基本概念 作业（用户角度、系统角度） 作业组织（作业、说明书、控制语言）,第二

2、章 用户接口与作业管理,作业的建立 包括：作业的输入、作业控制块的建立 作业输入方式 联机输入、脱机输入、直接耦合、Spooling、网络 作业控制块的建立 用户接口 程序级接口、操作级接口、图形用户接口 系统调用（类、功能、实现过程）,第三章 进程管理,进程的概念 程序的顺序执行和并发执行 定义、条件、特点 进程的定义、特性、与程序的区别 进程的描述 进程的组成（程序+数据+PCB） 进程控制块PCB（作用、所包含信息） 进程上下文（用户级、寄存器级、系统级）,第三章 进程管理,进程的描述 PCB的组织方式（链表、索引表） 进程的状态及转换 核心态和用户态 内存中3种基本状态（转换、条件）

3、扩展：3状态、5状态、7状态（状态、转换、条件、数据结构等） 进程控制 功能、原语、UNIX进程管理,第三章 进程管理,线程 进程与线程的关系 线程引入的作用 线程的应用 线程的状态及转换 操作系统对线程的实现方式 进程与线程的比较 线程举例,第三章 进程管理,进程的互斥与同步 进程间的关系（同步、互斥） 互斥算法（临界资源的使用） 信号量（信号量和P、V原语） 经典进程同步问题（特别复杂的互斥与同步）,第三章 进程管理,死锁 死锁的定义、现象、发生原因、发生条件 死锁的预防、避免、 死锁的检测与恢复 解决死锁的综合方法,第四章 处理机调度,分级调度 调度层次（与状态转换、与时间周期、操作系统

4、类型联系） 作业与进程的关系（从调度的角度） 作业调度 作业调度功能 作页调度中状态的转换 目标与性能,第四章 处理机调度,进程调度 进程调度的功能、时机、上下文切换、性能评价 调度算法 先来先服务（FCFS） 短作业优先（SJF） 最高响应比优先（HRR） 时间片轮转（RR）,第五章 存储管理,存储管理的功能和目标 虚拟存储器 存储管理的功能 地址变换 内外存数据传输的控制 内存的分配与回收 内存信息的共享与保护,第五章 存储管理,分区存储管理 原理 固定分区 动态分区 分配、释放 最先匹配 下次匹配 最佳匹配 最坏匹配 碎片及解决,第五章 存储管理,覆盖与交换 原理、实现、特点 页式和段式

5、存储管理 简单页式（原理、数据结构、地址变换、特点） 简单段式（原理、数据结构、地址变换、特点） 简单页式、段是管理的比较,第五章 存储管理,虚拟存储器 原理 虚拟页式 与简单页式管理的关系 缺页中断 请求调入和预调入 虚拟段式 与简单段式的关系 特点,第五章 存储管理,虚拟存储器 段页式 地址变换 高速联想寄存器 调入、分配策略 置换算法（最佳OPT、最近最久未使用LRU、先进先出FIFO、轮转、最不常用LFU）,第六章 文件系统,引言 文件管理的目的 基本概念（文件、目录、文件分类） 文件系统的结构和功能元素 文件的组织 文件的组织 逻辑结构 物理结构,第六章 文件系统,文件存储空间管理

6、存储设备 空间分配 磁盘空闲空间管理 文件卷 文件系统层次模型 文件系统举例（DOS、Windows、UNIX）,第七章 设备管理,引言 外设管理的重要性 外设的类型和特征 外设管理的目的和功能 外设管理结构 I/O控制技术 程序控制方式（查询、中断） DMA方式（工作原理、与中断的区别） 通道方式（定义、原理、3种通道、）,典型题型分析,生产者/消费者问题 (the producer/consumer problem),问题描述：若干进程通过有限的共享缓冲区交换数据。其中，生产者进程不断写入，而消费者进程不断读出；共享缓冲区共有N个；任何时刻只能有一个进程可对共享缓冲区进行操作。,设信号量：

7、 full是“满”数目，初值为0， empty是“空”数目，初值为N。实际上，full和 empty是同一个含义：full + empty = N mutex用于访问缓冲区时的互斥，初值是1,习题,上述的生产者和消费者之间是互斥的，生产者与 生产者之间以及消费者与消费者之间也是互斥的， 是否可以实现生产者和消费者之间的并行？如何 实现？ 解：使用循环队列，并且设置队首和队尾指针 head, tail 设信号量：full = 0, avail = N, muttail = 1, muthead =1,Producer: begin 生产数据data; P(avail); P(muttail);

8、data 放入队尾指针指向的缓冲区； 修改队尾指针； V(full); V(Muttail); End;,Consumer: begin P(full); P(muthead); 从队首指针指向的缓冲区取数据data ； 修改队尾指针； V(avail); V(Muthead); 处理data数据； End;,习题,另一种解法,Producer: begin 生产数据data; P(avail); 选择一个空的单元 i P(muttaili); data 放缓冲区 i； V(full); V(Muttaili); End;,Consumer: begin P(full); 选择一个满的单元 i

9、 P(muttaili); 从缓冲区 i 取数据data ； V(avail); V(Muttaili); 处理data数据； End;,某系统有同类资源m个，最多有n个进程可以并发执行， 而每个进程申请该类资源的最大值为x(1 x m),需要满 足什么关系，它们不会发生死锁？ 只要不等式n(x-1)+1 m成立，则系统一定不会发生死锁。 因为进程最多申请x个资源，最坏的情况是每个进程都已得到了(x-1)资源，现均申请最后一个资源。只要系统至少还有一个 资源就可使其中一个或几个进程 得到所需的全部资源，在它们执行结束后归还的资源可供其他进程使用。因而不可能发生死锁。,习题,解出上述不等式，可以

10、得到： x=1,当m n时 x=1+m-1/n,当m n时 因此，如果在设计系统时，能预测到进程并发执行和申请资源量的情况，只要每个进程所需资源的最大量不超过x,则可不必受任何的资源分配策略的限制，只要有空闲资源就可分配给申请者，系统不会有死锁现象。,习题,有一页式存储管理系统，向用户提供的逻辑地址空间最大为16页，每页2048字节，内存共有8个存储块，问：逻辑地址至少应为多少位？内存空间多大？ 有8页的逻辑空间，每页有1024字节，它们被映射到32块的物理存储区中，则逻辑地址的有效位（ ）位，物理地址至少是（ ）位。,习题,一分页存储管理系统，逻辑地址长度 为16位，页面大小为2048字节，

11、对应 的页表如下，逻辑地址0A5CH和2F6AH 经地址变换后的物理地址各是多少？,习题,给出段号和段内地址，完成段式管理中的地址变换过程 对于段号，段内地址形式，计算0,430 1,10 2,500 3,400的内存地址 存取主存中的一条指令或数据至少要访问几次主存？,第2段页表,某进程在内存中分配三个页面，初始为空，页面走向为4，3，2，1，4，3，5，4，3，2，1，5。,堆栈,第五章 存储管理,第五章 存储管理,某os采用可变分区分配方法管理，用户区主存 512KB(0-511KB),自由区由空闲分区表管理。假 设分配时采用分配自由区的低地址部分的方案， 假设初始时全为空。对于下述申请次序： req(300KB),re