操作系统知识整合

转载于用户：想追求完美的梦

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1.一些知识点

计算机系统由硬件子系统和软件子系统组成
硬件系统主要由中央处理器，主存储器，辅助存储器，输入/输出设备组成
操作使用者认为操作系统是一组命令的集合，程序设计人员认为操作系统是一组功能调用程序的集合，一般认为，操作系统是一种管理计算机资源 ，控制程序执行，改善人机界面和为其他软件提供支持的系统软件。
操作系统主要的设计原则：使用方便，高效工作
操作系统分为：批处理操作系统，实时操作系统，网络操作系统，分时操作系统，分布式操作系统，多机操作系统和嵌入式操作系统。其中批处理操作系统，分时操作系统，实时操作系统是最基本的操作系统。
把用户要求计算机进行处理的一个计算问题称为一个作业，批量处理作业的操作系统为批处理操作系统，实现了计算机操作的自动化。分为批处理单道系统和批处理多道系统。
每个用户感到好像自己独占一台支持自己请求服务的计算机系统称为分时操作系统。也是支持多道处理程序的系统。
分时操作系统的特点：同时性，独立性，及时性，交互性
把由分时操作系统控制的作业为前台作业。批处理操作系统控制的为后台作业
能使计算机系统接收到外部信号后及时进行处理，并且在严格的规定时间内处理结束，在给出反馈信号的操作系统为实时操作系统。
设计实时操作系统必须要考虑实时性和可靠性
把若干台地理上分散的并具有自治功能的计算机系统用通信线路连接起来构成计算机网络称为网络操作系统。
分布式计算机系统是由多台计算机组成的一种特殊的计算机网络。称为分布式操作系统。
嵌入式操作系统是指运行在嵌入式系统中对各种部件，装置等资源进行统一协调，处理和控制的系统软件。主要特点为：微型化和实时性
从资源管理的观点看，操作系统的功能分为处理器管理，存储管理，文件管理和设备管理。处理器管理主要进行处理器的分配调度，存储管理是对主存储器进行管理。

2.计算机系统结构简介

计算机系统是由硬件和软件组成的层次式结构，最内层是硬件系统，最外层是使用计算机系统的人，人与硬件系统之间是软件系统。软件系统分为：系统软件，支撑软件，应用软件。系统软件是计算机系统中与硬件结合最紧密的软件，也是必不可少的软件。
计算机系统中用来存放程序和数据的部件是存储器。包括寄存器，主存储器，高速缓冲存储器和辅助存储器。寄存器分为：通用寄存器，指令寄存器，控制寄存器。控制寄存器分为：程序状态字寄存器，存放当前程序执行时的状态。中断字寄存器，记录出现的事件。基址寄存器，设定程序执行时间可访问的主存空间的开始地址。限长寄存器，设定程序执行时可访问的主存空间的长度。
当中央处理器在管态时可执行包括特权指令在内的一切机器指令，在目态时不允许执行特权指令。
操作系统的设计目标：正确性，高效性，维护性，移植性
操作系统结构的设计方法有无序模块法，内核扩充法，层次结构法，管程设计法。
操作系统为用户提供两种接口，操作员级的接口是一种操作控制命令，程序员级的接口是系统功能调用。
不同操作系统的系统调用不完全相同，大致分为：文件操作类，资源申请类，控制类，信息维护类

3.处理器管理

把多个计算问题同时装入一个计算机系统的主存储器并行执行，称为多道程序设计，称为多道程序设计系统。应注意的问题：存储保护，程序浮动，资源的分配和调度
把一个程序在一个数据集上的一次执行称为一个进程。因此，程序是静态的文本，进程是动态的过程。进程包括程序和程序处理的对象，进程实现了程序的功能。
进程的特性：动态性：进程是程序一次执行过程，在执行过程中进程状态不断发生变化。并发行：若干进程是可同时执行的，它们轮流占用处理器交替运行。异步性：进程的执行速度取决于自身与外界原因以及能占用处理器的时间，因此以不可预知的速度向前推进。
为了标识进程，记录各个进程执行时的情况，操作系统在创建进程时为每一个进程设置了一个进程控制块。包含以下几类：标识信息，说明信息，现场信息，管理信息。
UNIX由进程控制块，正文段，数据段组成。进程控制块为分进程基本控制块称为proc结构和进程扩充控制块称为user结构。把块供多个程序共享的程序称为进程的正文段。进程的数据段分为三个部分：用户栈区，用户数据区，系统工作区。
UNIX进程的状态：就绪态，运行态，睡眠态，僵死态
UXIX进程树，第一个进程为0号进程称为交换进程，在由0号进程创建一个1号进程称为初始化进程。1号进程在用户态运行，为用户创建一个login进程，若有多个终端调用，则由login进程创建一个shell进程。在UNIX中，0号进程和1号进程是进程簇的老祖宗，在系统运行是永不消亡。
UNIX要经常在主存和磁盘中切换，称为进程的换进换出，由0号进程完成
中断分为强迫性中断和自愿性中断
中断事件的处理：保护被中断进程的现场信息，分析中断原因，处理发生的中断事件
批处理作业的调度算法：先来先服务算法，计算时间短的作业优先算法，响应比高者优先算法，优先调度算法，均衡调度算法
我们把一个进程让出处理器由另一个进程占用处理器的过程称为进程切换，进程调度算法有：先来先服务调度算法，最高优先级调度算法，时间片轮转调度算法，分级调度算法。
UNIX是一个分时操作系统，采用了动态优先数调度算法。优先数越小则优先权越高。

4.存储管理

主存空间的分配算法：最先适应算法，最优适应算法，最坏适应算法。
主存空间的回收算法：归还区有下邻空闲区，归还区有上邻空闲区，归还区既有上邻区又有下邻空闲区，归还区既无上邻空闲区又无下邻空闲区。
硬件设置两个专用的寄存器：基址寄存器和限长寄存器。分别存放当前占用处理器作业所占的始址和末址。不能满足以下公式则出现地址越界。基址寄存器<=绝对地址<=限长寄存器。
把一个存储区域移动到另一个移动区域的技术为移动。移动会增加系统的开销：把操作系统所占用的系统资源和所需的处理器时间为系统开销。移动是有条件的：应先判断是否与外围设备交换信息。
页是存储器是把主存储器分成大小相等的许多分区，每个区为一个块。相对地址=页号+页内地址
块号=字号*字长+块号，字号=i/字长，位号=i mod 字长
页面调度算法：最佳页面调度算法，先进先出页面调度算法，最近最久未使用页面调度算法，最近最不经常使用页面调度算法。

5.文件管理

文件的分类：按用途分类：系统问津啊，库文件，用户文件。保护级别分类：执行文件，只读文件，读写文件。信息流向分类：输入文件，输出文件，输入/输出文件。存放时限分类：临时文件，永久文件，档案文件。设备类型分类：磁带文件，磁盘文件，卡片文件，打印文件。文件的组织结构分类：记录式文件，流式文件，存储介质分类：顺序文件，链接文件，索引文件。
文件的保密：隐藏文件目录，设置口令，使用密码