操作系统原理

1、如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!个人根据未来教育试卷从书上整理的重点，有问题请自己查书，不喜勿喷，非诚勿扰！操作系统原理第一章 操作系统概论1.1操作系统的概念操作系统的特征：并发性，共享性，随机性。研究操作系统的观点：软件的观点，资源管理的观点，进程的观点，虚拟机的观点， 服务提供者的 观点。操作系统的功能：1.进程管理：进程控制，进程同步，进程间通信，调度。 2.存储管理：内存分配与回收，存储保护，内存扩充。 3.文件管理：文件存储空间管理，目录管理，文件系统安全性。 4.设备管理 5.用户接口UNIX是一个良好的、通用的、多用户、多任务、分时操作系统。1969年AT&T公司Kenneth L.Thompson用汇编语言编写了Unix第一个版本V1，之后Unix用C语言编写，因此事可移植的。1.3操作系统分类1. 批处理操作系统：优点是作业流程自动化较高，资源利用率较高，作业吞吐量大，从而提高了整个 系统的效率。 缺点是用户不能直接与计算机交互，不适合调试程序。2. 分时系统：特点是多路性，交互性，独占性，及时性。3. 实时操作系统4. 嵌入式操作系统5. 个人计算机操作

2、系统6. 网络操作系统7. 分布式操作系统8. 智能卡操作系统1.4操作系统结构1. 整体式结构2. 层次结构如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!3. 微内核（客户机/服务器）结构：可靠，灵活（便于操作系统增加新的服务功能）， 适宜分布式处理的计算机环境第二章 操作系统运行机制2.1中央处理器寄存器：用户可见寄存器：数据寄存器（通用寄存器），地址寄存器，条件码寄存器。 控制和状态寄存器：程序计数器，指令寄存器，程序状态字。目态到管态的转换唯一途径是通过终端和异常。管态到目态的转换可以通过设置PSW指令（修改程序状态字）实现。PSW包括：CPU的工作状态代码条件码中断屏蔽码2.2存储体系存储器设计：容量，速度，成本存储保护：界地址寄存器（界限寄存器）：产生程序中断-越界中断或存储保护中断 存储键2.3中断与异常机制分类：中断：时钟中断，输入输出（I/O）中断，控制台中断，硬件故障中断 异常：程序性中断，访管指令异常2.4系统调用系统调用程序被看成是一个低级的过程，只能由汇编语言直接访问。系统调用是操作系统提供给编程人员的唯一接口。分类：进程控制类，文件操作类，进程通信类，设备管理类

3、，信息维护类。第三章 进程线程模型3.1多道程序设计模型顺序执行的特点：顺序性封闭性确定性可再现性多道程序设计的特点：独立性随机性资源共享性如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!3.2进程模型进程的三状态模型：运行，就绪，等待。 七状态模型：挂起（Suspend）：把一个进程从内存转到外存 激活（Active）：把一个进程从外存转到内存 事件出现（Event Occurs）： 提交（Admit）：完成一个新进程的创建过程，新进程进入就绪状态或就绪挂起状 态。PCB是进程存在的唯一标志包括：进程名，进程号，存储信息，优先级，当前状态，资源清单，“家族”关系，消息队列指针，当前打开文件夹等。进程组成：程序，数据，PCB。原语是操作系统核心的一个组成部分，它必须在管态下执行，并且必须常驻内存。原语有不可中断性。3.3线程模型线程是进程中的一个实体，是CPU调度和分派的基本单位。线程的好处：创建或者结束一个线程花费时间少 两个线程切换花费时间少 由于同一进程内的线程共享内存和文件，线程之间相互通信无需调用内核，故不需要 额外的通信机制，使通信更便捷，信息传送速度也快。 线程能独立执行，能充

4、分利用和发挥处理器与外围设备并行工作能力。线程调用描述pthread_creat创建一个新线程pthread_exit结束调用的线程pthread_join等待一个特定的线程退出pthread_yield释放CPU来运行另一个线程pthread_attr_init创建并初始化一个线程的属性结构pthread_attr_destroy删除一个线程的属性结构3.4进程（线程）调度先来先服务最短作业优先最短剩余时间优先轮转法最高优先级算法多级反馈队列算法最短进程优先实时系统中的调度算法如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!第四章 并发与同步4.2进程互斥互相感知的程度：相互不感知，间接感知，直接感知。临界资源访问过程：进入区临界区退出区剩余区进程同步机制准则：空闲则入忙则等待有限等待让权等待4.4经典的进程同步问题如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!读者进程：While(true)P(mutex);read_count:=read_count+1;If(read_count=1) P(write);V(mutex); 读文件；P(mutex);read_count:=read_co

5、unt-1;If(read_count=0) V(write);V(mutex);写者进程：While(true)P(write); 写文件；V(write);如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!4.5管程管程是一种高级同步原语组成：管程名称，共享数据的说明，对数据进行操作的一组过程和对共享数据赋初值 的语句。线程调用描述pthread_mutex_init创建一个互斥量pthread_mutex_destroy撤销一个已存在的互斥量pthread_mutex_lock获得一个锁或阻塞pthread_mutex_trylock获得一个锁或失败pthread_mutex_unlock释放一个锁4.6进程通信共享内存，消息机制，管道通信。如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!第五章 内存管理5.1基本概念内存分配表：位示图表示法，空闲页面表，空闲块表。地址转换：静态重定位：装入一个程序时，把程序中的指令地址和数据地址全部转换成绝对地址。 动态重定位：装入程序时，不进行地址转换，而是直接把程序装入到分配的内存区域中。 在程序执行过程中，每当执行一条指令时都由硬件的地址转换机构将指令

6、中 的逻辑地址转换为绝对地址主要内存管理方案：单一用户（连续区）管理，分区管理，页式管理，段式管理，段页式管理。5.2分区存储管理方案（1） 固定分区：系统先把内存划分为若干个大小固定的分区，一旦划分好，在系统运行期间便不再 重新划分。（2） 可变分区：移动技术又称为紧凑技术或紧缩技术。 空闲分区分配策略：最先适应算法， 最优适应算法， 最坏适应算法， 下次适应算法。分区管理是实现多道程序设计的一种简单易行的存储管理技术。分区管理的主要缺点是内存使用仍然不充分，并且存在较为严重的碎片问题。5.3覆盖技术和交换技术覆盖技术: 作业1作业1的常驻区A（20K）覆盖区0（50K）覆盖区1（40K）.A20KB50KC30KD20KF30KE40K如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!交换技术：进程从内存移到磁盘并再移回内存称为交换。5.4页式存储管理方案页号页内地址页表起始地址寄存器：用于保存正在运行进程的页表在内存的首地址页表长度寄存器：用于保护正在运行进程的页表长度。页表：多级页表，散列页表，反置页表。快表：按给定逻辑地址进行读写时，必须访问两次内存，第一次按页号读出页表中对应的块号

7、，第二 次按计算出来的绝对地址进行读写。查找快表和查找内存页表是并行进行的。5.5虚拟存储技术和虚拟页式存储管理方案的实现虚拟页式存储管理时需要在页表中增加以下的表项：（1） 页号页面编号（2） 有效位又称驻留位、存在位或中断位，表示该页是在内存还是外存。（3） 页框号页面在内存中时对应的页框号。（4） 访问位又称引用位和参考位，表示该页在内存期间是否被访问过。（5） 修改位表示该页在内存中是否被修改过。（6） 保护位是否能/读/写/执行。（7） 禁止缓存位采用内存映射I/O的机器中需要的位。访问位和修改位可以用来决定置换哪个页面。调入页面来源：（1）进程装入时，将全部页面复制到交换区，以后总是从交换区调入。 （2）凡是未被修改的页面，都直接从文件区读入，而被置换时不需调出；已被修改的 页面被置换时需要调出到交换区，以后从交换区调入。页面置换算法：（1） 先进先出FIFO（2） 最近最少使用LRU（3） 最近最不常使用LFU（4） 理想页面置换算法OPT（5） 最近未使用（6） 第二次机会（7） 时钟缺页中断率：f=F/A影响因素：分配给程序的内存块数页面大小程序编制方法页面置换算法工作集模式可以解决颠簸问题。操作系统为每一个进程保持一个工作集并为该进程提供与工作集大小相等的物理页面数，这一过程可动态调整统计工作集大小一般由硬件完成，系统开销较大。段页式存储管理方案：用页面方法来分配和管理内存空间，即把内存划分为若干大小相等的页面；用 段式方法对用户程序按照其内在的逻辑关系划分成若干段；再按照划分内存页 面的大小，把每一段划分成若干大小相等的页面。如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!第六章 文件管理文件分类：按用途：系统文件库函数文件用户文件 按组织形式：普通文件目录文件特殊文件 按保护方式：只读文件读写文件可执行文件无保护文件6.2文件的结构逻辑结构：流式文件纪录式文件物理结构：顺序结构 链接结构：存取速度慢不适于随机存取文件，Windows的FAT文件系统采用的是链接结

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