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操作系统知识点

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  • 2025/7/4 19:07:49

操作系统书本知识点

第一章 操作系统引论

主要内容

? 操作系统的目标、作用和模型 ? 操作系统的发展过程 ? 操作系统的基本特征

? OS(Operating Systems)的主要功能 ? OS的结构设计 本章要点

? 计算机系统结构:了解操作系统的地位 ? 什么是操作系统:3种基本观点 ? 现代操作系统的功能、特性、类型

? 基本概念:批处理、多道程序、作业、进程、任务、虚拟技术、并发性、异步性 操作系统的作用(1)

? 作为用户与计算机硬件系统之间的接口 ? 作为计算机系统资源的管理者

? 处理机管理:分配和控制处理机 ? 存储器管理:分配及回收内存

? I/O(Input/Output)设备管理:I/O分配与操作 ? 文件管理:文件存取、共享和保护

监视这些资源

实施某种资源分配策略 分配这种资源 回收这种资源

? OS实现了对计算机资源的抽象 操作系统的发展过程

1.2.1无操作系统时的计算机系统

? 人工操作方式

? 如纸带输入机。

? 特点是用户独占全机及CPU等待人工操作。

? 脱机I/O方式(图1.3)

? 引入I/O机的概念,解决前者的缺点。

? 特点是减少了CPU的空闲时间且提高I/O速度。

单道批处理系统

? 处理过程(图1.4)

? 概念:系统对作业的处理都是成批进行的、且内存中始终只保持一道作业,

称为单道批处理系统(simple batch system)。

? 批处理系统的引入是为了提高系统资源的利用率和吞吐量 ? 概念:运行控制权

? 特征

? 自动性、顺序性、单道性

多道批处理系统(1)

1

? 优点

? 资源利用率高 ? 系统吞吐量大 ? 平均周转时间长 ? 无交互能力

? 缺点

? 平均周转时间长、无交互能力

分时系统

? 分时系统的产生

? 概念:指一台主机上连接了多个带有显示器和键盘的终端,同时允许多个用

户共享主机中的资源,各个用户都可通过自己的终端以交互方式使用计算机。

? 分时系统在实现中的关键问题

? 及时接收:多终端卡、输入缓冲区

? 及时处理:交互作业应在内存、响应时间应短

? 分时系统的特征

? 多路性 ? 独立性 ? 及时性 ? 交互性 ? 可靠性

? 类型

? 实时控制 ? 实时信息处理

实时系统(2)

? 实时任务类型

? 按任务执行是否呈现周期性来划分

? 周期性的(联系周期);

? 非周期性的(联系开始或完成截止时间)

? 根据对截止时间的要求来划分

? 硬实时任务 ? 软实时任务

? 实时、分时的比较

? 多路性:相同 ? 独立性:相同

? 及时性:实时系统要求更高 ? 交互性:分时系统交互性更强 ? 可靠性:实时系统要求更高

思考

试在交互性、及时性和可靠性方面,将分时系统和实时系统进行比较。 操作系统的基本特征(1)

? 并发性

? 并行是指两或多个事件在同一时刻发生。 ? 并发是两或多个事件在同一时间间隔内发生。

2

? 进程:系统中能独立运行并作为资源分配的基本单位。引入线程后,独立运

行的单位变为线程。

? 共享性

? 系统中资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用 ? 互斥共享:一段时间只允许一个进程访问该资源 ? 同时访问:微观上仍是互斥的

? 虚拟性

? 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。若n是某一物理

设备所对应的虚拟的逻辑设备数,则虚拟设备的速度必然是物理设备速度的1/n。

? 异步性

? 运行进度不可预知。

操作系统的功能 处理器管理功能 (1)进程和作业调度

? 进程:指在系统中能独立运行并作为系统资源分配的基本单位,它是由一组机器指

令、数据和堆栈等组成的,是一个活动实体。 ? 作业调度(又称高级调度或长程调度):用于把外存上处于后备队列中的哪些作业调

入内存,并为它们创建进程、分配必要的资源,然后再将新创建的进程排在就绪队列上,准备执行。

2)进程控制

? 为作业创建进程,撤消已结束的进程、阻塞进程和唤醒进程。 (3)进程同步

? 使并发执行的诸进程之间能有效的共享资源和相互合作,从而使程序的执行具有可

再现性。

可能存在两种制约关系:间接相互制约关系、直接相互制约关系。 (4)进程通信

? 进程间信息的交换 存储器管理功能

? 主要指内存管理,即如何分配内存空间,如何提高存储器的利用率以及能从逻辑上

扩充内存。

(1)内存的分配

? 静态分配方式:每个作业的内存在作业装入时确定;在作业装入后的整个运行期间,

不允许该作业再申请新的内存空间,也不允许作业在内存中“移动”。 ? 动态分配方式:允许作业在内存中“移动”。

为此,需内存分配的数据结构及内存分配和回收功能 2)存储保护

? 指存储管理应确保每道用户程序都只在自己的内存空间内运行,彼此互不干扰。例:

设置上、下界寄存器,每条指令进行越界检查(一般是硬件实现)

(3)地址映射

? 完成逻辑地址到物理地址的转换 (4)内存扩充

? 采用虚拟技术实现内存扩充,具有请求调入和页面置换功能。 设备管理功能

3

? 完成设备的分配和回收,设备的控制和信息传输,提高CPU和I/O设备的并行程度

和利用率,方便、快捷地完成用户提出的I/O请求。

如:CPU快则应多创建缓冲区 (1)缓冲管理

有效地缓和CPU和I/O设备速度不匹配问题,提高 CPU利用率,提高系统吞吐量。

常见的缓冲区机制有:单缓冲机制、双缓冲机制 (2)设备分配

? 包括:设备,设备控制器,I/O通信的分配和回收

(3)设备处理

? 指控制设备进行实际的操作,包括读、写等以及向CPU发中断。 ? 设备处理/驱动程序应能根据用户的I/O请求,自动地构成通道程序。

4)设备独立性

? 独立性,即program与设备无关性,使program易于重定向,增加了可移植性。 (5)虚拟设备管理 文件管理功能

对用户文件和系统文件进行管理,以方便用户使用,并保证文件的安全性。 (1)文件存储空间的管理 (2)目录管理

? 使用户按名存取,提高速度。

(3)文件的读/写管理和保护 用户接口

? 一、命令接口

? 由一组“命令”集组成,分为联机和脱机用户接口 ? 1.联机用户接口

– 由一组键盘操作命令及命令解释程序所组成

? 2.脱机(批处理用户接口)

– 用JCL写作业说明书

? 二、程序接口

? 系统调用

? 高级语言的库函数

? 三、图形接口

? 如 win的copy文件,采用“拖”来完成,生动,不需记忆

OS的结构设计

? 无结构操作系统 ? 模块化结构操作系统 ? 分层式结构操作系统 ? 微内核操作系统结构 ? 1.无结构操作系统

? 一组过程集,各过程可相互调用,也叫整体系统结构。 ? 缺点:逻辑复杂,维护困难.

? 2、模块化操作系统

? 通过分解来控制大型软件复杂度。

? 如:进程模块、内存模块?,各模块内进一步划分子模块。

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操作系统书本知识点 第一章 操作系统引论 主要内容 ? 操作系统的目标、作用和模型 ? 操作系统的发展过程 ? 操作系统的基本特征 ? OS(Operating Systems)的主要功能 ? OS的结构设计 本章要点 ? 计算机系统结构:了解操作系统的地位 ? 什么是操作系统:3种基本观点 ? 现代操作系统的功能、特性、类型 ? 基本概念:批处理、多道程序、作业、进程、任务、虚拟技术、并发性、异步性 操作系统的作用(1) ? 作为用户与计算机硬件系统之间的接口 ? 作为计算机系统资源的管理者 ? 处理机管理:分配和控制处理机 ? 存储器管理:分配及回收内存 ? I/O(Input/Output)设备管理:I/O分配与操作 ? 文件管理:文件存取、共享和

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