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操作系统概论重点整理
18页1、操作系统概论-02323(2017 年张琼声版本)第一章:操作系统简介操作系统概念:操作系统是一种复杂的系统软件,是不同程序代码、数据结构、 初始化文件的集合,可执行。操作系统是提供计算机用户与计算机硬件之间的接口,并管理计算机软件和硬件 资源,并且通过这个接口使应用程序的开发变得简单、高效。接口是两个不同部分的交接面。接口分为硬件接口和软件接口,计算机的所有功 能最终都是由硬件的操作来实现的,计算机屏蔽了对硬件操作的细节。 操作系统完成的两个目标:Q与硬件相互作用,为包含在所有硬件平台上的所有底层可编程部件提供服务。Q为运行在计算机系统上的应用程序(即用户程序)提供执行环境 现代计算机特点是支持多任务,一方面保证用户程序的顺利执行,另一方面使 计算机系统资源得到高效的利用,保证计算机系统的高性能 操作系统的功能:处理机管理、内存管理、设备管理、文件管理。 操作系统的发展:无操作系统-单道批处理系统-多道批处理系统-微机操作系-实时操作系统 无操作系统阶段:电子管,无存储设备,第一台:1946 年宾夕法尼亚大学的埃 尼阿克 单道批处理系统:晶体管,磁性存储设备,内存中有一道批处理作业,
2、计算机资 源被用户作业独占。吞吐量是指单位时间内计算机系统处理的作业量 多道程序系统:集成电路芯片,出现了分时操作系统(多个终端)。微机操作系统:第一台Intel公司顾问GaryKildall编写的CP/M系统,是一台磁 盘操作系统,用于 Intel8080.实时操作系统:广泛应用于各种工业现场的自动控制、海底探测、智能机器人和 航空航天等。 批处理、实时、分时系统的优缺点比较: 单道批处理系统:自动性、顺序性、单道性。优点:减少了等待人工操作的时间 缺点:CPU资源不能得到有效的利用。多道批处理系统:多道性、无序性、调度性、复杂性。优点:能够使CPU和内存 IO资源得到充分利用,提高系统的吞吐量。缺点:系统平均周转时间长,缺乏 交互能力。 分时系统:多路性、及时性、交互性、独立性。优点:提供了人机交互,可以使 用户通过不同终端分享主机。缺点:不能及时接收及时处理用户命令。 实时操作系统(用户实时控制和实时信息处理):多路性、独立性、及时性、交 互性、可靠性。在实时系统中,往往采取多级容错措施来保证系统安全和数据安 全。操作系统产品:主机操作系统(批处理、事务处理(银行支票处理或航班预
3、 订)、分时处理),微机操作系统,服务器操作系统、嵌入式操作系统(物联网 操作系统) 操作系统特征:并发(多个事件在同一时间间隔内同时发生)、共享、虚拟、异 步操作系统功能: 内存管理:任务是为多道程序的运行提供良好的运行环境,方便用户使用内存, 提高内存利用率,以及从逻辑上扩充内存实现虚拟存储。它具有内存分配、内存 保护、地址映射和内存扩充(借助与虚拟存储技术)等功能。进程管理 文件管理:存储空间的管理-目录管理-文件的读写管理和权限控制设备管理 提供用户接口:命令接口,图形用户接口,程序接口 操作系统体系结构: 简单的监控程序模型单体结构模型层次结构模型客户服务器模型与微内 核结构动态可扩展结构模型单体内核是操作系统中最早、最常见的体系结构(UNIX/MS-DOS/Linux/MAC OS X/BSD)层次结构最经典的例子Dijjkstra的THE系统指令的执行:程序是指令的集合,程序的执行就是按照某种控制流执行指令的过 程。一个单一指令需要的处理称为指令周期,包括取指周期和执行周期第二章:进程管理 程序的顺序执行特点:顺序性,封闭性、可再现性 程序的并发执行特点:间断性、失去封闭
4、性、不可再现性进程的概念:Q进程是允许并发的程序在某个数据集合上的运行过程Q进程是正文段、用户数据段和进程控制块共同组成的执行环境。正文段存放被 执行的机器指令,用户数据段存放进程在执行时要操作的用户数据,进程控制块 存放程序的执行环境,操作系统通过这些描述和管理进程。进程代表了程序的执行过程,是一个动态的实体,它随着指令的执行而不断变化, 在某个特定时刻的进程内容被称为进程映像。进程的特征:并发性、独立性、异步性、动态性、结构特征。进程和程序的区别:程序是静态的,进程是动态的Q程序是永久的,进程是暂时存在的程序和进程存在的实体不同。程序是指令的集合,进程是由正文段、用户数据 段、进程控制块组成 进程和程序的联系: 进程是程序的一次执行,进程总是对应至少一个特定的程序,执行程序的代码, 一个程序可以对应多个进程。进程控制块: 进程实体存在的标志是操作系统管理进程所使用的数据结构进程控制块 进程控制块是进程实体的一部分,是操作系统中最重要的数据结构,进程控制块 中记录了操作系统所需要的,用户描述进程情况以及控制进程运行所需要的全部 信息,进程控制块是操作系统感知进程存在的唯一标志。进程控
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