计算机操作系统.docx

第一章：计算机系统的层次结构：操作系统的目标：方便性、有效性、可扩充性、开放性计算机操作系统是方便用户管理和控制计算机软硬件资源的系统软件。通道：通道是一个独立于CPU的专管输入/输出控制的处理机，它控制设备与内存直接进行数据交换 。中断：是指CPU在收到外部中断信号后，停止原来工作，转去处理该中断事件，完毕后回到原来断点继续工作。基本操作系统：1、多道批处理系统：内存中同时存放几个作业运行方式：宏观上并行运行：都处于运行状态，但都未运行完；微观上串行运行：各作业交替使用CPU；优：资源利用率高、系统吞吐量大缺：作业周转时间长、无交互能力2、分时系统：若干并发程序对CPU时间的共享(通过系统软件实现)一台主机连接了多个 配有显示器和键盘的终端 组成的系统特点：交互性、及时性、独立性、多路性3、实时系统：系统实时地响应外部事件的请求，在规定的短时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时设备和实时任务协调一致地运行。网络操作系统（非基本操作系统）：向网络计算机提供网络通信和网络资源共享功能的操作系统。操作系统的功能：1、处理机管理2、存储器管理3、设备管理：4、文件系统管理5、用户接口第二章：进程管理处理机管理：对处理机的分配和运行实施有效管理。在多道程序环境下，处理机的分配和运行都是以进程为单位的，因此即为进程管理。操作系统的特点：多道程序环境并发：是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。一核附：并行：是指两个或多个事件在同一时刻发生。多核共享：计算机系统中的各种硬、软件资源都可以为多个用户同时使用。用户随机性：在多道程序环境下，特别是在多用户环境下，程序和数据的输入与执行开始时间都是随机的。并发与共享是现代操作系统的两个最基本特征，它们之间是相辅相成、互为依存的：(1)资源共享是以程序并发执行为条件的，如果系统不允许并发执行，则不存在资源共享问题；(2)程序并发执行以资源共享为基础，如果系统不能资源共享，很大程度上影响程序的并发执行。程序执行方式：1、顺序执行：具有独立功能的程序独占处理机及直至最终结束的过程特点：顺序性、封闭性、可再现性对应单道批处理系统2、并发执行：允许多道程序同时进入内存，并允许它们共享资源、并发执行特点：间断性、失去封闭性、不可再现性对应多道程序环境当两个程序使用的所有变量都不等时，可以并发执行。为了使程序在多道程序环境下能并发执行，并能对并发执行的程序加以控制和描述，引入“进程”的概念。进程：描述程序执行过程 且 能用来共享资源的基本单位，是并发执行的程序在执行过程中分配和管理资源的基本单位。进程和程序的区别：(1)进程是程序执行的过程，而程序是一组指令的有序集合；(2)进程是动态的，有生命周期：创建、调度、撤销；程序是静态的。(2)进程=程序段+数据段+一个PCB (3)进程和程序并非一一对应。PCB存在内存中。作用：(1) 进程的存在的唯一标识（反映了一个进程的动态特征）(2) 为系统控制和管理进程提供所需的一切信息。PCB在进程堵塞时会保存当前进程的 CPU现场进程上下文：上文：已执行过的进程指令和数据在相关寄存器与堆栈中的内容；正文：正在执行的指令和数据在相关寄存器与堆栈中的内容；下文：待执行的指令和数据在相关寄存器与堆栈中的内容；进程上下文切换发生在不同进程之间。PCB(进程控制块)的组织方式:(1) 链接方式：(2)索引方式：进程的五种基本状态间的转换(通过原语进行转换)原语：把系统态下执行的某些具有特定功能的程序段称为原语。作为原语的程序段不允许并发执行。进程互斥：指的是对临界资源只能互斥使用不能同时使用。（间接制约关系）临界资源（不可剥夺资源）：打印机、磁带机、共享变量 非临界资源：CPU、内存、磁盘临界区的使用原则：空则让进，忙则等待，等则有限。在相关进程的程序里由上锁和开锁原语紧夹着临界区，就能保证这些进程互斥地进入各自的临界区。（P、V原语也是如此）信号量s、原语p、原语vS≥0时，表示可供并发进程使用的资源实体数；S＜0时，系统中因请求该类资源而被阻塞的进程的数目。 S的值只能由P（s）操作 V（s）操作来改变。 （1）分析清楚题目涉及的进程间的制约关系。（2）设置信号量（包括信号量的个数和初值）。（3）给出进程相应程序的算法描述或流程控制，并把P、V操作加到程序的适当处。进程同步：把异步环境下的一组并发进程，因直接制约而互相发送消息而进行相互合作、互相等待，使得各进程按一定的速度执行的过程。（直接制约关系）同步信号量设置：对同一资源设置两种状态full、empty full+empty=该资源总和同一进程对同步信号量 p一种状态、v另一种状态 实现同步（即循环等待：你等我、我也等你）高级进程通信：共享存储、消息传递、管道通信“管道”：用于连接一个读进程和一个写进程以实现他们之