操作系统重点

资源:计算机系统中分配给用户使用的各种硬件和软件设施

操作系统是计算机系统资源的管理者,提供了用户操作计算机的界面

操作系统的特点:并发、共享、不确定性(异步性)、虚拟性

共享性和并发性是操作系统两个最基本的特征,它们互为依存;不确定性是并发与共享的必然结果

采用虚拟技术的目的是为了提高资源利用率和为用户提供易于使用、方便高效的操作环境。

设计操作系统的基本目标:方便性、有效性、可扩充性、开放性

资源管理的目的:1、实现资源共享2、提高资源利用率

处理机的调度单位为进程

 

批处理系统特点:成批:计算机系统可同时接纳多个用户的作业

脱机工作:用户不需要与计算机进行交流

 

分时系统(系统将处理机分成时间片):同时性、独立性、交互性、及时性

 

实时系统:响应及时、可靠性高

程序A和程序B可以并发地运行;
CPU和I/O设备可以并行地运行;

程序的并发执行的特点:失去封闭性、相互制约、不可再现性

进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

进程的特征:动态性、并发性、独立性

进程的组成:程序、数据、PCB

PCB是进程存在的唯一标志,存放在内存的系统区;程序和数据存放在内存的用户区。

程序和进程的联系和区别:

进程是程序执行的动态过程;程序是进程运行的静态文本。

 

等待状态:

进程三种状态之间的转换

原语:要求独占CPU,不允许被中断的特定功能程序

进程调度是操作系统进程管理的核心任务

进程创建:申请空闲PCB,指定PID;为新进程分配资源,装进进程的实体:程序数据;初始化PCB;将新进程加入到就绪队列中。

进程撤销:从系统的PCB表中找到指定进程的PCB;回收该进程所占用的全部资源;若该进程还存在子孙进程,会说它们所占有的全部资源;释放被终止进程的PCB,并从原来队列中摘走。

进程阻塞:

起因:所需资源无法满足而不能继续运行,则进程调用阻塞原语,是自己变为等待状态。是进程的阻塞是进程自身的一种主动行为,主动放弃CPU

主要功能:主动放弃CPU;保护现行进程的CPU现场;把该进程现行状态改为等待,并插入到具有相同事件的等待队列;转到进程调度程序,重新挑选一个合适的就绪进程投入运行。

进程唤醒:进程不能自己唤醒自己

 

进程调度是操作系统进程管理的核心任务

进程调度算法:

1、先来先服务(非剥夺调度)

优点:实现简单,不考虑进程的特性以及资源要求的差异。

缺点:效率较低、利于长作业、不利于短作业。

2、优先数

静态优先数:SJF短作业优先

优点:比FCFS改善周转时间,缩短作业等待时间;提高系统吞吐量。

缺点:对长作业非常不利,可能长时间得不到执行;未能依据作业的紧迫程度来执行优先级;难以准确估计作业(进程)的执行时间,从而影响调度性能。

 

动态优先数:最高响应比优先算法(HRN)

R=1+等等时间/执行时间

3、时间片轮转发(RR)

时间片的长度过短会加重系统开销

时间片过长会退化为先来先服务

4、多队列反馈法

时间片轮转算法和优先级算法的综合

 

进程同步:进程间为了一个共同的目标,彼此之间存在互相合作的协同工作关系,有前后次序的直接制约关系,称为进程的同步。

同步机制应该遵循的原则:空闲让进、忙则等待、优先等待、让权等待。

进程互斥:多个进程不能同时访问临界资源而产生的间接制约关系

 

临界区:把不允许多个并发进程交叉执行的一段程序成为临界区

临界资源:一次只允许一个进程使用的资源

P操作:S=S-1

如果S>=0,则该进程继续执行

若S<0,将该进程状态置为阻塞态,将其PCB连入该信号量队列的末尾,进行等待

V操作:S=S+1

若S>0则该进程继续执行

若S<=0则唤醒信号量队列上的第一个PCB,然后该进程继续运行

S<0表示的是阻塞的进程个数,而不是资源个数

 

线程和进程的区别与联系:

线程是进程的一部分,它是进程内的一个执行单元。通常一个进程至少含有一个线程

资源分配的对象是进程,而不是线程。进程仍然是拥有资源的独立单位。

调度的基本单位是线程而不是进程。处理器是分给线程的

线程也可并发执行

 

第四章存储管理

逻辑地址+装入内存的首地址= 物理地址

分区存储管理:

内存分配算法:

1、最先适应算法

优点:总是将内存低端的空闲区实施分配,分配后空闲区表不需要排序

缺点:导致内存低端有很多内存碎片

若内存存在一个与申请大小相同的空闲区时不一定会被选中

2、最佳适应算法

优点:总是将所有能满足要求空闲区中最小者实施分配,大的空闲区保存下来

若内存存在一个与申请大小相同的空闲区时,一定会被选中

缺点:随着时间推移会形成很多内存碎片;分配完后,空闲区表可能需要排序。

3、最差适应算法

优点:搜索速度快

总是能将所有满足要求空闲区中最大者实施分配,剩余部分还可再实施分配

缺点:总是将大的空闲区破坏掉;分配完后,空闲区表可能需要排序。

地址重定位:在进程执行时,由硬件将逻辑地址转换为物理地址

 

分区管理缺点:

存在碎片现象,内存利用率不高

分页存储管理缺点:地址转换增加系统开销;仍存在内存碎片;最后一个页面不嗯能够充分使用;页表占用存储空间;内存的扩充问题,作业的地址空间受内存容量限制;页面由系统划分,对用户透明,用户实现页的共享比较困难

 

页面置换算法:

缺页率=缺页次数/内存访问次数

最佳置换算法:

先入先出法:

最近最不常用淘汰算法LFU

 

最久未使用算法:LRU

 

分页管理和分段管理的相同与不同:

不同之处:

段对用户可见,页对用户透明

页的大小固定不变,由系统决定,段的大小不固定。

 

实现虚拟存储器的目的是扩大内存容量。

 

第五章 文件管理

文件存取方法:顺序存取、随机存取

文件目录:为了加快对文件检索,将文件控制块集中在一起管理,这种文件控制块的有序集合成为文件目录。

目录文件(完全由目录项构成的文件):为了实现对文件目录的管理,将文件目录以文件的形式,保存在外存中

 

第七章 死锁

死锁的必要条件

1、互斥条件(不可破坏)

2、不可抢占条件

3、占有且等待

4、循环且等待

 

 

 

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