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BUPT信安大二下期末操作系统知识点整理.docx
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BUPT信安大二下期末操作系统知识点整理.docx
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Part1 概述
#操作系统的功能和目标
作为系统资源的管理者:
处理机、存储器、I/O 设备、文件
作为用户和计算机硬件之间的接口:
命令接口【允许用户直接使用】:联机命令接口、脱机命令接口
程序接口【允许用户通过程序间接使用】(程序接口=系统调用 API)
GUI
#操作系统的发展与分类
无操作系统的计算机系统 缺:用户独占全机;人机速度矛盾
单道批处理系统 优:缓解了一定程度的人机速度矛盾,资源利用率有所提升
缺:内存中仅能有一道程序运行,CPU 有大量时间在空闲等
待 I/O
多道批处理系统 优:多道程序并发执行,共享计算机资源,资源利用率大幅
提升
缺:没有人机交互功能
分时操作系统 优:解决了人机交互问题
缺:不能优先处理紧急任务
实时操作系统 优:及时性-能优先相应紧急任务
可靠性-在严格时间内处理完事件
#操作系统的特征
并发、共享、虚拟、异步
1) 并行性: 两个或多个事件在同一时刻发生
并发性: 两个或多个事件在同一时间间隔内发生
2)互斥共享方式(临界/独占资源)
同时访问方式
3)时分复用技术: 虚拟处理机、虚拟 I/O 设备
空分复用技术: 虚拟存储
4)进程的异步性:进程是以人们不可预知的速度向前推进
#操作系统的运行机制/工作模式
特权指令 - 核心态(管态)- 内核程序
非特权指令 – 用户态(目态)- 应用程序
(用程序状态字寄存器 PSW 中的某标志位来标识)
#操作系统的体系结构
大内核:效率高;组织结构混乱,难以维护
微内核:效率低;组织结构清晰,方便维护
#中断的概念和作用
用户态---中断--->核心态 (中断是唯一途径)
为了实现多道程序并发执行;使操作系统获得计算机的控制权。
#中断处理步骤
响应中断,保存现场;
分析中断原因,进入中断处理程序;
处理中断;
恢复现场,退出中断。
#处理机管理概述
进程控制:创建、撤销进程;控制进程在运行过程中的状态转换
进程同步:对多个进程(含线程)的运行进行协调
进程通信:进程之间的信息交换
调度:作业调度、进程调度
#存储器管理概述
内存分配和回收
内存保护(设置上界下界,不允许越界)
地址映射
内存扩充
#I/O 设备管理概述
缓冲管理
设备分配
设备处理/设备驱动
#文件管理概述
文件存储空间管理
目录管理
文件的读/写管理和保护
Part2 进程的描述与控制
#进程的定义与组成
进程是程序的运行过程,是系统进行资源分配和调度的一个独立单位
#进程的组成
进程=程序+数据+进程控制块(PCB)
PCB=进程标识符+处理机状态+进程调度信息+进程控制信息
#进程的特征
动态性:程序的一次执行过程
并发性:内存中的各进程可并发执行
独立性:进程是资源分配、接受调度的基本单位
异步性:各进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进
#进程的状态与状态间的转换
阻塞态、就绪态、运行态(转换条件见手写 notes,要记住!)
#为支持进程状态的变迁,系统应至少提供哪些进程控制原语?
创建、阻塞、唤醒、撤销原语
#进程通信
共享存储,管道通信,消息传递,客户机-服务器系统
#进程与多线程
(见手写 notes)
#线程的实现方式
用户级线程、内核级线程
Part3 处理机调度
#处理机调度的三个层次
高级调度/作业调度:外存(后备队列)->内存;并为其创建进程 面向作业
中级调度/内存调度:外存(挂起队列)->内存 面向进程
低级调度/进程调度:内存->CPU 面向进程
(作业调度控制块 JCB)
挂起:进程映像在外存
阻塞:进程映像在内存
#进程调度机制
排队器,分派器,上下文切换器
#引起进程调度的原因:
当前进程:1)时间片运行完 2)阻塞 3)运行完 4)被抢占
Part4 死锁
#死锁的定义
互相等待对方手里资源,导致各个进程都阻塞,都无法向前推进的现象
#死锁产生的必要条件
互斥条件,不可抢占条件,请求和保持条件,循环等待条件
#死锁的处理策略
预防死锁、避免死锁(银行家算法)、死锁的检测和解除
Part5 进程同步
#进程间同步和互斥的含义各是什么?
进程互斥:不允许两个以上共享临界资源的并发进程同时进入临界区。
进程同步:不同并发执行的进程之间存在着不同的相互制约关系。
#临界资源的定义
进程使用它们时需要采用互斥方式
#临界区的定义
访问临界资源的代码段
#进程互斥需要遵循的原则(空忙有让)
空闲让进,忙则等待,有限等待,让权等待
#进程互斥的软件实现方式
Peterson 算法-违背让
#进程互斥的硬件实现方法
关闭中断,Test And Set 指令,Swap 指令
Part6 存储器管理
#程序的装入与链接
编译:用户源代码 ---编译程序---> 若干目标模块
链接:一组目标模块 & 所需的库函数 ---链接程序---> 装入模块
装入:装入模块 ---装入程序---> 内存
#链接方式
静态链接、装入时动态链接、运行时动态链接
#装入方式
绝对装入: 编译时产生绝对地址
可重定位装入-静态重定位: 装入时逻->物
动态运行时装入-动态重定位:运行时逻->物,需设置重定位寄存器
#外部碎片&内部碎片
外部碎片:太小用不了
内部碎片:太大没用上
#连续分配管理方式
单一连续分配:有内,无外
固定分区分配:有内,无外
动态分区分配:有外,无内
(有外->紧凑技术解决)
(紧凑技术:移动内存中作业的位置,把原来分散的多个小分区拼接成一个大分区)
#地址重定位
概念:装入时,修改目标程序中指令和数据地址【逻->物】
方式:连续分配管理方式-动态分区分配
离散分配管理方式-分页存储管理、分段存储管理、段页式存储管理
#动态分配算法
首次适应算法(从低地址开始)
邻近适应算法(从上次查找结束的位置开始)
最佳适应算法(重排,优先使用小的)
最坏适应算法(重排,优先使用大的)
#非连续分配管理方式
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Mooorty
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