操作系统复习笔记.docx

### 操作系统复习知识点 #### 一、操作系统概述 **1. 操作系统的定义与功能** - **定义**: 操作系统是一种系统软件，它管理和控制计算机硬件与软件资源，为用户提供方便的操作界面，并且为其他应用程序提供运行环境。 - **功能**: - 处理机管理: 包括进程调度、处理器分配等。 - 存储器管理: 包括内存分配、内存保护等。 - 文件管理: 包括文件存储、检索、目录维护等。 - 设备管理: 包括设备分配、设备处理等。 **2. 操作系统的概念与特征** - **概念**: 操作系统是控制和管理整个计算机系统的软件和硬件资源，合理组织和调度计算机工作的程序集合。 - **特征**: - 并发: 多个事件在同一时间间隔内发生。 - 共享: 系统资源供多个并发进程共同使用。 - 虚拟: 把一个物理实体变成多个逻辑上的对应物。 - 异步: 进程以不可预测的速度前进。 **3. 操作系统的服务** - 用户接口: 命令行接口、图形用户界面等。 - 程序接口: 系统调用。 #### 二、操作系统的发展与分类 **1. 手工操作阶段** - 用户独占全机，效率低下。 **2. 单道批处理系统** - 特点: - 自动性: 系统自动处理作业。 - 顺序性: 作业按顺序执行。 - 单道性: 内存中只有一道作业。 **3. 多道批处理系统** - 优点: - 高资源利用率。 - 大系统吞吐量。 - 缺点: - 用户响应时间长。 - 不支持人机交互。 **4. 分时操作系统** - 特征: - 同时性: 多个用户可同时使用系统。 - 交互性: 支持用户与系统交互。 - 独立性: 用户进程相互独立。 - 及时性: 快速响应用户输入。 **5. 实时操作系统** - 特点: - 及时性: 对时间敏感的任务。 - 可靠性: 保证任务正确完成。 #### 三、操作系统的体系结构 **1. 操作系统的运行环境** - 内核态与用户态: 系统安全的重要保障。 - 中断与异常: 使得操作系统能够及时响应外部事件。 - 系统调用: 用户程序与操作系统交互的主要手段。 **2. 用户态到内核态的转换** - 通常由中断引发，硬件自动完成。 **3. 内核态到用户态的转换** - 由操作系统完成。 **4. 中断与异常的区别** - 中断: 来自外部事件。 - 异常: 内部事件，如地址越界。 #### 四、进程的描述与控制 **1. 进程的概念** - 定义: 进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。 - 进程映像: 包含程序段、数据段和PCB(进程控制块)。 - 动态性与静态性: 进程映像是静态的，而进程本身是动态的。 **2. 进程的状态与转换** - 进程的状态包括就绪、执行、阻塞等。 - 状态转换依赖于进程控制原语。 **3. 进程控制** - 主要功能: 创建新进程、撤销进程、实现状态转换等。 - 进程控制原语: 不可分割的基本单位，执行过程中不允许中断。 **4. 进程通信** - 共享存储: 直接访问共享空间。 - 消息传递: 以格式化消息为单位。 - 直接通信: 发送进程直接发送给接收进程。 - 间接通信: 使用中间实体转发消息。 - 管道通信: 用于连接读进程和写进程的共享文件。 **5. 线程与多线程模型** - 线程不拥有系统资源，但可以共享所属进程的所有资源。 - 线程作为处理机分配单位，进程作为资源分配单位。 - 多线程模型包括多对一、一对一、多对多模型。 **6. 进程同步** - 临界资源: 一次仅允许一个进程访问的资源。 - 临界区: 访问临界资源的代码段。 - 信号量与管程: 解决同步问题的方法。 - 经典同步问题: 生产者-消费者问题、读者-写者问题、哲学家进餐问题。 #### 五、处理机调度与死锁 **1. 死锁的预防** - 通过破坏产生死锁的四个必要条件之一或多个来预防死锁。 - 四个必要条件: 互斥、请求与保持、不剥夺、循环等待。 本复习笔记详细阐述了操作系统的基本概念、发展历史、主要分类、核心功能及服务等内容，并深入探讨了进程管理、同步机制以及处理机调度与死锁等关键知识点。希望这份复习资料能够帮助大家更好地理解和掌握操作系统的相关知识。