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操作系统理论知识点,全程以书中为基础,巩固学生学习基础知识
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2023-12-30
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操作系统选填期末必备90+(选填+常见问答),适合各大版本教材,助力高分通过OS 操作系统是计算机科学中的核心课程之一,它负责管理计算机系统的硬件和软件资源,使得计算机能够高效地运行各种应用程序。在学习操作系统时,我们需要掌握一些重要的理论知识点,这些知识点是构成操作系统的基础。首先,我们需要理解操作系统的基本概念和功能,包括进程管理、内存管理、文件系统和设备驱动程序等。其次,我们需要掌握操作系统的设计原理,包括并发性、虚拟化、死锁和安全性等。此外,我们还需要了解操作系统的实现细节,包括内核结构、系统调用和进程状态等。通过这些知识点的学习,我们可以更好地理解操作系统的本质,为进一步深入学习打下坚实的基础。
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只有顺序文件才能存储在磁带上
索引表是定长文件,可以对变长文件进行访问
操作系统是计算机硬件上的第一层软件,是对硬件系统的首次扩充
提高系统资源利用率是推动操作系统发展的主要动力
操作系统是所有系统软件的核心
操作系统的作用:
操作系统作为计算机硬件系统之间的接口;
操作系统作为计算机系统资源的管理者;
操作系统实现了对计算机资源的抽象
单道批处理系统最主要的缺点:系统中的资源得不到充分利用
后备队列:用户所提交的作业先放在外存上,并排成一个队列
多道批处理系统的优缺点:
优点:资源利用率高;系统吞吐量大
缺点:平均周转时间长;无交互能力
分时系统要实现的关键问题是:
及时接收;及时处理;
及时接收:可以设置一多路卡;设置多路卡,可以让主机同时接收多个用户在各
个终端上输入的数据
及时处理:尽可能将所有作业在短时间内都运行一次
分时系统的特点:多路性、独立性、及时性、交互性
实时系统定义:系统能及时响应外部事件的请求,在规定的时间内完成对该事件
的处理,并控制所有实时任务协调一致地运行
操作系统的定义:管理和控制计算机硬件和软件资源的一个系统软件,是一些
程序模块的集合
操作系统的基本特性:虚拟性、异步性、共享性、并发性
最基本特征:并发性与共享性
操作系统的主要功能:处理机管理功能、存储器管理功能、设备管理功能、文
件管理功能、接口管理功能
处理机管理功能功能:
进程控制:其基本功能就是创建和撤消进程以及控制进程的状态转换。
进程同步:使诸进程以互斥方式访问临界资源。
进程通信与调度:分为作业调度和进程调度
存储器管理功能
功能:
内存分配、内存扩充、内存保护
地址映射(在多道程序的系统中,操作系统必须提供把程序地址空间中的逻辑地
址转换为内存空间对应的物理地址的功能。)
主要任务:
为多道程序的运行部提供良好的环境
提高存储器的利用率
便于用户使用存储器
为尽量多的用户提供足够大的存储空间
设备管理
主要任务:为用户进程分配所需的 I/O 设备;完成用户程序请求的 I/O 操作;提
高 CPU 和 I/O 设备的利用率;改善人机界面
功能:缓冲管理;设备分配;设备处理;虚拟设备功能
文件管理功能
文件存储空间管理;目录管理;文件读写管理和保护
接口管理功能
用户接口、程序接口
前趋图是指一个有向无循环图,用于描述进程之间的先后顺序
前趋图必须不存在循环
(直接前趋、直接后继;初始结点[没有前趋的点]、终止结点[没有后继的点])
顺序执行时的特征:顺序性、封闭性、可再现性
并发执行时的特征:间断性、失去封闭性、不可再现性
进程定义:
具有独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动,是系统资源分配和
调度的独立单位
进程的特征;
动态性:进程的实质是程序的执行过程
并发性:任何进程都可以同其他进程一起向前推进
独立性:进程是一个能独立运行的基本单位,同时也是系统分配资源资源和调度
的独立单位
异步性:进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进
结构特征:系统为每一个进程设立一个进程控制块
程序与进程的区别
程序是静态的,进程是动态的;
进程更能真实地描述并发,而程序不能;
一个程序可对应多个进程,反之亦然;
进程有生命周期,有诞生有消亡,短暂的;而程序是相对长久的;
程序可作为软件资源长期保存,进程只是一次执行过程,是暂时的;
进程是系统分配调度的独立单位,能与其他进程并发执行;
进程是由程序和数据两部分组成的
进程具有创建其他进程的功能,而程序没有
进程的基本状态:就绪、执行、阻塞
挂起原语:Suspend
激活原语:Active
PCB 是系统感知进程存在的唯一标志
进程控制块 PCB 的作用:
作为独立运行基本单位的标志
能实现间断性运行方式
提供进程管理所需要的信息
提供进程调度所需要的信息
实现与其他进程的同步于通信
进程控制块主要包括:进程标识符、处理机状态、进程调度信息、进程控制信息
进程控制一般是由 OS 的内核中的原语来实现
原语定义:由若干条机器指令构成,用于完成特定功能的一段程序
操作系统内核常驻内存
进程图:描述进程的家族关系的一棵有向图
同步机制应遵循的规则:空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待
信号量说明:Semaphore (s)
锁机制只能解决互斥,不能用于同步
开关锁原语必须作为原子操作来进行
信号量操作
分配 减——P 操作
回收 加——V 操作
信号量只能做加减操作;初值不能为负值
wait(s): P 操作
signal(s): V 操作
二者均是原子操作,即在执行时是不可中断的
[当一个在修改某信号量时,没有其他进程可同时对该信号量进行修改]
P 操作:请求分配一个单位资源 wait s=s-1
V 操作:释放一个单位资源 signal s=s+1
对进程系统必须完成的操作:
创建进程
撤销进程
进程切换
缺点:时间空间开销大,限制并发度的提高
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