计算机科学与技术专业《计算机操作系统》复习提纲第一章操作系统引论*1 操作系统的定义p1，p9、作用p2定义：操作系统是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对硬件系统的首次扩充。

操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地对各类作业进行调度，以及方便用户使用的程序的集合。

作用：（1）OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口。

用户可以通过三种方式使用计算：a）命令方式。

b）系统调用方式。

C）图形。

窗口方式。

（2）OS作为计算机系统资源的管理者。

针对四类资源进行有效管理：a）处理机管理。

b)存储器管理。

c)I/O设备管理。

d)文件管理。

（3）OS实现了对计算机资源的抽象、2 操作系统的分类、特点、适用场合 P7分为四类：（1）单道批处理系统。

特点：自动性、顺序性、单道性。

适用场合：很少使用（2）多道批处理系统。

特点：多道性、无序性、调度性。

适用场合：大中小型机都配置了它，一般用于计算中心等较大型计算机系统中。

（3）分时系统。

特点：多路性即同时性、独立性、及时性、交互性。

适用场合：查询系统。

（4）实时系统。

特点：多路性、独立性、及时性、交互性、可靠性。

适用场合：工业控制系统或事务处理系统，例如：飞机火车订票系统、情报检索系统、武器的控制系统。

飞机的自动驾驶系统、导弹制导系统。

注解：微机操作系统按运行方式分为：1、单用户单任务操作系统。

CP/M、MS1.0-3.3。

2、单用户多任务操作系统。

Windows。

3、多用户多任务操作系统。

Solaris OS、Linux OS。

操作系统的目标：有效性、方便性、可扩充性、开放性.*3 操作系统的特征操作系统都具有并发、共享、虚拟和异步这四个基本特征。

（1）并发性：指两个或多个时间在同一时间间隔发生。

在多道程序环境下，并发性是指在一段时间宏观上有多个程序在同时运行。

进程和并发性是现代操作系统中最重要的基本概念（2）共享性：是指系统中的资源可供存中多个并发执行的进程（线程）共同使用，相应的把这种资源共同使用成为资源共享，或称为资源复用。

方式：a）互斥共享方式。

b)同时访问方式。

（3）虚拟技术：是指通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物。

用于实现虚拟的技术称为虚拟技术。

两种方式实现：a）时分复用技术。

b）空分复用技术。

（4）异步性：进程是以人们不可预知的速度前进，此即进程的异步性。

*4 操作系统的功能（1）处理机管理功能（2）存储器管理功能。

（3）设备管理功能。

（4）文件管理功能。

.进程管理，处理机调度与死锁*1 进程的定义、进程的特征、进程的基本状态及其转换过程和转换条件，进程的挂起状态。

临界资源的定义进程的定义：（1）进程是程序的一次执行。

（2）进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时所发生的活动。

（3）进程是程序在一个数据集合上运行的过程，它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

进程实体：由程序段。

相关的数据段和PCB（进程控制块）三部分构成在引入进程实体的概念后，我们可以把传统OS中的进程定义为：进程是进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

进程的特征：结构特征、动态性、并发性、独立性、异步性。

进程的基本状态：（1）就绪状态。

（2）执行状态。

（3）阻塞状态。

（注释：其他状态有，挂起状态、创建状态、终止状态。

）.引起挂起状态的原因有：终端用户的请求、父进程请求、负荷调节的需要、操作系统的需要。

临界资源的定义：在一段时间只允许一个进程访问的资源。

2 进程控制块PCB与进程的生命期。

用程序描述进程前趋图。

进程控制块PCB是进程实体的一部分，是操作系统中最重要的记录型数据结构，OS 是根据PCB来对并发执行的进程进行控制和管理的。

进程的生命周期：（1）进程的创建（2）进程的终止（3）进程的阻塞与唤醒（4）进程的挂起与激活用程序描述进程前趋图见书本P36页*3 进程控制：进程的创建、终止、阻塞与唤醒、挂起与激活进程的创建：一旦操作系统发现了要求创建新进程的事件（用户登录、作业调度、提供服务、应用请求）后，便调用进程创建原语Creat（）按步奏创建一个新进程。

（1）申请空白PCB（2）为新进程分配资源（3）初始化进程控制块（4）将新进程插入就绪队列。

终止：正常结束、异常结束、外界干预。

原语Holt。

过程：根据标识符找到PCB若执行则终止有子进程也终止释放全部资源从队列移出。

引起阻塞或唤醒时间：1）请求系统服务2) 启动某种操作3) 新数据尚未到达4) 无新工作可做阻塞原语block（）唤醒原语wakeup（）挂起原语suspend（）激活原语active（）*4 线程的基本概念。

线程与进程的区别线程：比进程更小的能独立运行的基本单位。

为了减少程序在并发执行所付出的时空开销，使OS具有更好的并发性。

.区别：线程又称为轻型进程，进程称为重型进程。

一个进程通常有一个或多个线程。

（1）调度。

线程作为调度和分派的基本单位，进程作为资源拥有的基本单位。

（2）并发性。

进程之间可以并发执行，一个进程的多个线程之间也可并发执行。

（3）拥有资源。

进程都可以拥有资源。

线程不再拥有系统资源（也有一点必不可少的资源），但它可以方位隶属于进程的资源。

（4）系统开销。

进程需要操作系统所付出的开销明显大于线程的开销。

*5 进程同步的基本概念、临界区与临界资源、临界区的进入与退出、进程互斥进程同步的主要任务是对多个相关进程在执行次序上进行协调，以使并发执行的诸进程之间能有效地共享资源和相互合作，从而使程序的执行具有可再现性。

由于资源共享和进程合作，诸进程间有两种形式的制约关系。

（1）间接相互制约关系。

源于资源共享。

（2）直接相互制约关系。

主要源于进程间的合作。

临界资源定义见前面！临界区：人们把每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区。

每个程序在进入临界区之前，应先对欲访问的临界资源进行检查，看它是否正被访问。

如未被访问，进程便可进入临界区访问该临界资源，并设置它正被访问的标志，如果正在被访问，则本进程不能进入临界区。

在临界区前加一段用于上述检查的代码，这段代码称为进入区。

相应地，在临界区后面也要加上一段称为退出区的代码，用于将临界区正在被访问的标识恢复为未被访问的状态。

为了实现进程互斥的进入自己的临界区可用软件方法，更多的是在系统设置专门的同步机构来协调各进程间的运行。

所有同步机制都应遵循：（1）空闲让进（2）忙则等待（3）有限等待（4）让权等待*6 通信量机制实现互斥，整型信号量与记录型号量整型信号量：表示资源数目的整型量S，和两个标准的原子操作(Atomic Operation) wait(S)和signal(S)来访问。

这两个操作一直被分别称为P、V操作。

.wait(S): while S≤0 do no-opS∶=S-1;signal(S): S ∶=S+1;记录型信号量：增加一个进程链表L，用于上述的所有等待进程。

采用了记录型的数据结构。

*7 经典进程同步问题：生产者-消费者问题 P,V.8 进程通信的类型，管道、共享存储区、消息通信原理。

.进程通信的类型：1. 共享存储器系统(Shared-Memory System)(1)基于共享数据结构的通信方式(2) 基于共享存储区的通信方式2. 消息传递系统(Message passing system)分为直接通信方式和间接通信方式。

3. 管道(Pipe)通信管道是用于连接一个读进程和一个写进程以实现他们之间通信的一个共享文件，又名pipe文件。

*9 进程调度类型（与作业调度的区别），进程调度算法：先来先服务算法FCFS、短作业优先算法SJ（P）F、时间片轮转算法、优先权调度算法作业调度（高级调度或长程调度）调度对象是作业进程调度（低级调度或短程调度）调度对象是进程进程调度方式：非抢占方式、抢占方式（优先权原则、短进程优先原则、时间片原则）先来先服务调度算法（FCFS）：先来的先服务（FCFS、SJP例子见书本92页，RR95页）短作业（进程）优先调度算法（SJ（P）F）：找服务时间最短的，从短到长时间片轮转算法（RR）：按来到时间（到达时间加服务完后再排队时间）排队执行优先权调度算法：非抢占式、抢占式。

优先权：静态、动态。

高响应比优先算法*10.（平均）周转时间，（平均）带权周转时间，响应时间（平均）周转时间：从作业被提交给系统到作业完成时间间隔。

（平均周转时间就是所有的周转时间求平均）（平均）带权周转时间：作业周转时间与系统为它服务时间的比值（平均带权周转时间就是所有带权周转时间求平均）响应时间：从用户通过键盘提交一个请求开始，直至系统首次产生响应为止的时间.*11 死锁的基本概念、死锁产生的原因、产生死锁的必要条件；死锁是指多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局，当进程处于这种僵局状态时，若无外力作用，他们都将无法再向前推进。

产生死锁的原因：(1)竞争资源。

(2) 进程间推进顺序非法。

产生死锁的必要条件：(1)互斥条件(2) 请求和保持条件(3) 不剥夺条件(4) 环路等待条件12、死锁的预防和避免方法预防死锁：1. 摒弃“请求和保持”条件2. 摒弃“不剥夺”条件3. 摒弃“环路等待”条件避免死锁：在资源的动态分配过程中，用某种方法去防止系统进入不安全状态。

（银行家算法）*13、银行家算法先看是否超过还需要的资源数量，再看是否超过系统还有的资源数量，都满足尝试分配给该进程，找安全序列即它运行完后的资源能不能有一个顺序让其他进程都能顺利运行结束。

（例子见书本110页）存储器管理*1 存储管理的功能存分配、存保护、地址映射、存扩充*2 连续分配存储管理：单一连续分配、固定分区分配、动态分区分配、.动态重定位分区分配，动态分区分配算法、分配与回收过程。

单一连续分配：最简单的一种存储管理方式，只能用于单用户、单任务的操作系统中。

固定分区分配：多道程序环境下，整个用户空间划分为若干个固定大小的区域，每个分区中只装入一道作业。

分区大小可等可不相等。

动态分区分配：可变分区分配，分配的时候给区域不事先划分动态重定位分区分配：没有大空间的时候可以紧凑动态分区分配算法：按空闲块的方式不同，可以有以下四种算法：首次适应法：每次从低址到高找到合适的放入循环首次适应法：从上次放入地方到高找到合适的放入最佳适应法：大小最合适的最坏适应法：大小最不合适的分配流程：存回收：回收存：当进程运行完毕释放存时，系统根据回收区的首址，从空闲区链（表）中.找到相应的插入点，进行合并回收①回收区与插入点的前一个空闲分区F1相邻接②回收分区与插入点的后一空闲分区F2相邻接③回收区同时与插入点的前、后两个分区邻接④回收区既不与F1邻接，又不与F2邻接3 了解对换作用与工作过程把存中暂时不能运行的进程或者暂时不用的程序和数据，调出到外存上，以便腾出足够的存空间，再把已具备运行条件的进程或进程所需要的程序和数据，调入存。