操作系统原理期末复习要点111.docVIP

PAGE 20 PAGE 2 计算机操作系统期末复习指导（各章复习要点） 计算机操作系统概述 1、操作系统的概念 操作系统（Operating System，OS）是方便用户、管理和控制计算机软硬件资源的系统软件（或程序集合）。 从用户角度看，操作系统可以看成是对计算机硬件的扩充；从人机交互方式来看，操作系统是用户与机器的接口；从计算机的系统结构看，操作系统是一种层次、模块结构的程序集合，属于有序分层法，是无序模块的有序层次调用。操作系统在设计方面体现了计算机技术和管理技术的结合。 2、操作系统的发展形成了五大类型 操作系统的基本类型：批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统。 多通道批处理操作系统 多道程序设计：即在系统内（内存）同时存放并运行几道相互独立的程序。 多道程序设计的基础：是将运行过程进一步细化成几个小的步骤，从而实现宏观上的并行。但从微观上看，内存中的多道程序轮流地或分时地占用处理机，交替执行。 多道批处理系统 = 批处理系统+多道程序设计技术 分时与实时 分时：鉴于CPU运转的高速度，把CPU的时间分成很短的时间片（例如，几十至几百毫秒）进行工作。时间片的大小影响系统的响应时间，并与系统用户的数量、系统时间片的切换速度有关。 实时是指计算机对于外来信息能够以足够快的速度进行处理，并在被控对象允许的时间范围内做出快速反应。实时系统对交互能力要求不高，但要求可靠性有保障。 3、操作系统的五大功能 作业管理：包括任务、界面管理、人机交互、图形界面、语音控制和虚拟现实等； 文件管理：又称为信息管理； 存储管理：实质是对存储“空间”的管理，主要指对主存的管理； 设备管理：实质是对硬件设备的管理，其中包括对输入输出设备的分配、启动、完成和回收； 进程管理：实质上是对处理机执行“时间”的管理，即如何将CPU真正合理地分配给每个任务。 4、操作系统的主要特性 多道程序运行并发性，资源的共享性，异步性，虚拟性。 进程及处理机管理 1、 进程的引入 （1）进程调度属于低级处理机管理，即确定系统中哪个进程将获得CPU；而作业调度属于高级处理机管理，即确定系统中哪些作业将获得CPU。 （2）进程是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。 （3）引入进程的意义是描述多道程序设计系统中程序的动态执行过程。 2、进程的定义及特征 （1）程序和进程的区别见教材153页的表6-2； （2）进程的五个基本特征：动态性、并发性、独立性、结构性、制约性。 （3）进程与线程：线程是由进程进一步派生出来的一组代码（指令组）的执行过程。 3、进程调度 （1）进程的三个基本状态及转换 三个基本状态是等待、执行和就绪，在一定的条件下，进程的状态将发生转换。见教材图。 （2）进程调度算法 主要有：先来先服务（FCFS）、时间片轮转法、优先数法、多级反馈轮转法。 （3）进程控制块（PCB）是进程存在的唯一标志，它描述了进程的动态性。 4、进程通信 （1）进程的同步与互斥 进程的同步与互斥：是指进程在推进时的相互制约关系。 同步反映了进程之间的协作性质，往往指有几个进程共同完成一个任务时在时间次序上的某种限制，进程相互之间各自的存在及作用，通过交换信息完成通信。 进程互斥体现了进程之间对资源的竞争关系，这时进程相互之间不一定清楚其它进程情况，往往指多个任务多个进程间的通讯制约，因而使用更广泛。 （2）临界区 一次仅允许一个进程使用的共享资源称为临界资源，每个进程中访问临界资源的程序段称为临界区。 （3）原语 原语是不可中断的过程。 信号量（Semaphore）及PV操作 PV操作能够实现对临界区的管理要求。它由P操作原语和V操作原语组成，对信号量进行操作，具体定义如下： P（S）：①将信号量S的值减1，即S=S-1； ②如果S?0，则该进程继续执行；否则该进程置为等待状态，排入等待队列。 V（S）：①将信号量S的值加1，即S=S+1； ②如果S0，则该进程继续执行；否则释放队列中第一个等待信号量的进程。 信号量的数据结构为一个值和一个指针，指针指向等待该信号量的下一个进程。信号量的值与相应资源的使用情况有关。当它的值大于0时，表示当前可用资源的数量；当它的值小于0时，其绝对值表示等待使用该资源的进程个数。注意信号量的值仅能由PV操作来改变。 一般来说，信号量S?0时，S表示可用资源的数量。执行一次P操作意味着请求分配一个单位资源，因此S的值减1；当S0时，表示已经没有可用资源，请求者必须等待别的进程释放该类资源，它才能运行下去。而执行一个V操作意味着释放一个单位资源，因此S的值加1；若S?0，表示有某些进程正在等待该资源，因此要唤醒