操作系统复习(软件21级）.doc

操作系统是计算机系统的核心组成部分，它作为系统软件，管理和控制计算机的硬件和软件资源。操作系统的主要类型包括批处理、分时和实时操作系统，它们各自具备不同的特性和应用场景。批处理操作系统适用于大量无需用户交互的任务，分时系统允许多个用户同时使用计算机，而实时系统则保证在规定时间内响应特定事件。 操作系统的主要功能包括处理器管理、存储器管理、设备管理、文件管理和用户接口。处理器管理涉及到进程的创建、调度和销毁，确保资源的有效利用。存储器管理则涉及内存的分配和回收，防止内存碎片的产生。设备管理负责I/O设备的分配和控制，提高设备利用率。文件管理包括文件的创建、读写和删除，以及文件系统的组织。用户接口则为用户提供操作系统的交互方式，如命令行或图形用户界面。 进程是操作系统中的基本执行单位，拥有动态性、并发性、独立性和异步性的特征。进程有三种基本状态：就绪、执行和阻塞，状态之间的转换由操作系统根据进程的需求和系统资源的情况进行调度。进程互斥和同步是进程控制的关键概念，互斥确保临界资源的独占使用，同步则是进程间协作和协调的体现，常通过信号量和PV操作实现。 引入线程是为了降低进程上下文切换的开销，提升系统的并发性。调度策略如先来先服务（FCFS）、短者优先和高响应比优先，用于决定进程执行的顺序。死锁是多个进程因资源竞争导致的僵局，其发生需要满足四个必要条件：互斥、请求和保持、不可抢占和环路等待。预防死锁的方法包括破坏这四个条件，而避免死锁则是通过银行家算法等手段保证系统的安全性。 在存储管理中，连续分配简化了文件的存取，但可能导致碎片问题。页式和段式存储管理通过地址转换解决了这个问题，页表和段表分别用于页式和段式的地址映射。虚拟存储器利用程序执行的局部性原理，实现了内存的扩展，通过页面置换算法如FIFO、最佳和LRU来管理主存和辅存的交换。 设备管理中，设备分配需要考虑设备属性和安全性，设备独立性让用户无需关心设备的具体物理形态，而虚拟设备通过模拟技术提供了类似独占设备的功能。磁盘调度算法如FCFS和SCAN优化了磁盘I/O性能。文件操作包括打开和关闭，打开文件建立用户与文件的连接，关闭文件则断开这一连接。文件的物理结构有顺序、链接（隐式和显式）和索引（单级、多级和增量式）等，以适应不同类型的文件存储需求。 以上知识点涵盖了操作系统的基本概念、进程管理、存储管理、设备管理和文件系统等多个方面，是理解和学习操作系统的基础。