信息系统工程师笔记第二章
第2章 操作系统知识
1、操作系统是其他软件的运行基础，对计算机硬件作首次扩充和改造，主要完成资源的调度和分配、信息的存取和保护、并发活动的协调和控制。
2、操作系统是管理软硬件资源、控制程序执行，改善人机界面，组织计算机工作流程，为用户提供良好运行环境的一种系统软件。
3、操作系统的作用：一是通过资源管理提高计算机系统的效率，二是改善人机界面，向用户提供友好的工作环境。
4、操作系统的特征：并发生、共享性、异步性（随机性）
5、操作系统的功能：处理器管理、存储管理、设备管理、文件管理、作业管理、网络与通信管理。
6、处理器管理的任务一是处理中断事件，二是处理器调度。硬件只能发现中断事件，捕捉并产生中断信号，但不能处理中断。操作系统能对中断事件进行处理。
7、存储管理任务是管理存储器资源，功能包括：存储分配、存储共享、存储保护、存储扩充。
8、设备管理功能包括：外围设备的控制、处理和分配，缓冲区的管理、共享设备的驱动和实现虚拟设备。
9、文件管理是对信息资源的管理，是对用户文件和系统文件进行有效管理。
10、网络与通信管理功能包括：故障管理、安全管理、性能管理、记帐管理和配置管理。
11、网络操作系统功能包括：网上资源管理功能和数据通信管理功能。
12、操作系统类型包括批处理系统、分时操作系统、实时操作系统。
13、批处理操作系统是指将一批作业集中输入计算机，由系统来调度和控制用户作业的执行。
14、批处理的特点是用户脱机工作、成批处理作业、多道程序运行、作业周转时间长。
15、分时操作系统指允许多个联机用户共同使用同一台计算机系统进行计算机。其思想是把CPU的时间划分成时间片，轮流分配给各终端用户，使每个用户能得到快速响应，是最为流行的一种操作系统。
16、分时操作系统具有四个特性：同时性、独立性、及时性、交互性。
17、实时操作系统是指当外界事件或数据产生时，能接收并快速予以处理，处理结果能在规定时间内对处理系统做出快速响应。
18、实时系统包括：数据采集、加工处理、操作控制和反馈处理。
19、所有的多道程序设计操作都建立在进程的基础上。
20、进程从理论角度看是对程序过程的抽象，从实现角度看是一种数据结构，目的是刻画动态系统的内在规律。
21、进程是具有独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。
22、进程由数据结构以在其上执行的程序组成，是程序在这个数据集合上的运行过程，也是操作系统进行资源分配和保护的基本单位。
23、进程有六个属性：结构性、共享性、动态性、独立性、制约性和并发性。
24、进程的三态模型：运行态（占有处理器）、就绪态（等待分配处理器）、等待态（也叫阻塞态、睡眼态，不具备运行条件）。
25、一个进程在创建后就处于就绪态。新建态是是指进程刚被创建的状态。
26、创建进程有两个步骤：一是为新进程创建必要管理信息，二是让该进程进入就绪态。此时进程处于新建态，它没被提交执行，等待操作系统完成创建进程的必要操作。
27、进程的终止有两个步骤：一是等待操作系统善后，二是退出主存。当进程达到自然结束点、无法克服的错误、被操作系统所终结、被其它有终止权的进程终结等而进入终止态不再执行保留操作系统中等待善后。终止态（等待善后）进程的信息被抽取后，操作系统将删除该进程。
28、进程的运行是在上下文中执行。进程包括：进程程序块（被执行的可被多个进程共享的程序）、进程数据块（程序运行时加工处理的对象，为一个进程专用）、系统用户堆栈（地址存储和参数传递）、进程控制块（存储进程标志信息、现场信息和控制信息）。
29、进程控制块是最重要的数据结构，创建进程的同时就建立了了PCB，进程结束时被其占用的PCB被回收。操作系统根据PCB对进程进行控制、管理和调度。
30、进程间两种基本关系：竞争和协作。进程互斥是解决进程音竞争关系有手段，临界区管理可解决进程互斥问题。进程同步是解决进程间协作关系的手段。进程互斥是特殊的进程同步，逐次使用互斥共享资源。
31、操作系统实现进程同步的机制称同步机制，由同步原语组成。最常用的同步机制有：信号量、PV操作和管程。
32、信号量只能由同步原语对其操作，原语是操作系统中执行时不可中断的过程，即原语操作，分P操作和V操作。
33、利用信号量和PV操作可解决并发进程的竞争和协作问题。P操作是减1即分配一个资源，V操作是加1即释放一个资源。
34、管程是一组过程，是程序设计语言结构成份，被请示和释放资源的进程所调用。它是一种进程高级通信机制。
35、进程独占资源必须通过申请资源－使用资源－归还资源的次序。
36、产生死锁的条件是互斥条件、占有等待条件、不剥夺条件和循环等待条件。破坏条件之一，死锁就可防止。
37、存储管理负责管理主存储器，主存储空间分为系统区和用户区。功能包括主存空间分配、回收共享、扩充及地址和存储保护。
38、计算机系统均采用分层结构的存储子系统，在容量大小、速度快慢、价格高低等方面取得平衡点，获得较好的改组价格比。
39、计算机存储器可分为寄存器、高速缓存、主存、磁盘缓存、固定磁盘及可移动存储介质等。
40、程序在执行和处理数据时存在顺序性、局部性、循环性和排他性。
41、把程序和数据的逻辑地址转换为物理地址的过程叫地址转换或重定位。
42、地址转换有两种方式：一是由作业装入程序实现地址转换，称为静态重定位；二是在程序执行时实现地址转换，称为动态重定位（需借助硬件地址转换部件实现）。
43、绝对地址＝块号＊块长+单元号
44、设备管理的功能有：外围设备中断处理、分配、驱动调度和缓冲区管理。
45、I/O硬件的功能是为程序设计提供方便用户的实用接口。包括输入输出系统、输入输出控制方式、询问方式、中断方式、DMA方式和通道方式。
46、I/O系统包括I/O设备、接口线路、控制部件、通道和管理软件。
47、I/O设备分为输入型外围设备、输出型外围设备和存储型外围设备。
48、输入输出控制方式分四类：询问方式、中断方式、DMA方式、通道方式。
49、询问方式又称程序直接控制方式，其缺点是查询I/O设备时，会终止程序执行，降低系统效率。
50、DMA方式又叫直接存储器存取方式。特点是不需要CPU干预。通道又称输入输出处理器，与CPU并行执行操作。
51、I/O软件组织的四个层次:I/O中断处理程序、设备驱动程序、与硬件无关的操作系统I/O软件、用户层I/O软件。
52、Spooling系统指外围设备联机操作或假脱机系统。
53、作业的四种状态：输入状态、收容状态、执行状态、完成状态。
54、硬盘调度算法有磁盘调度和旋转调度算法。
55、文件的类型有普通文件（外存上的数据文件）、目录文件（管理文件的系统文件）、块设备文件（用于磁盘、光盘等）、字符设备文件（用于终端和打印机）。
56、文件的存取包括顺序存取、直接存取和索引存取。
57、文件目录是文件进行按名存取的实现的关键。文件目录分为一级、二级和树型目录结构三种。
58、文件的结构包括文件的逻辑结构（流式文件和记录文件）、文件的物理结构（顺序文件、连接文件、索引结构）
59、作业有四个状态：即输入、后备、执行和完成。
60、作业的调度算法有先来先服务算法、最短作业优先算法、响应比最高优先算法（响应比＝已等待时间/计算时间）和优先数法。
61、多道程序设计的好处：一是提高CPU利用率，二是提高内存和设备利用率，三是改进系统吞吐率，四是发挥系统并行性。缺点是作业周转时间延长。