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操作系统考研期末复习总知识点总结
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2022-11-13
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操作系统考研期末复习总知识点总结 第一章 操作系统概论 第二章进程描述与控制/线程 第三章 并发控制——互斥与同步 第四章 死锁处理 第五章 内存管理 第六章 处理机调度 第七章I/O设备管理
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第一章 操作系统概论
1、操作系统的定义
OS 是一组控制和管理计算机硬件和软件资源,合理地对各类作业进行调度,方便用户使
用计算机的程序集合。即为用户程序提供服务,是用户与硬件系统之间的接口。
2、操作系统的作用
OS 是计算机系统的核心,负责管理整个计算机系统的软硬件资源,制定各种资源的分配
策略,调度系统中运行的用户程序,协调用户对资源的需求,从而使真个计算机系统高效有
序的工作
3、操作系统的常见的分类
①批处理操作系统:单道批处理(自动、顺序 and 单道性),多道批处理(宏观上并行,微
观上串行,资源利用率高系统吞吐量大;用户响应时间长无人机交互能力)
②分时操作系统:时间片轮转;同时、交互、独立 and 及时性
③实时操作系统:在事先定义好的时间内对事件进行响应处理;及时 and 可靠性
④网络 OS 分布式 OS and 嵌入式 OS
4、多道程序技术的定义,引入多道程序技术的原因和目的
多道程序技术允许多个程序同时进入内存并且允许它们在 CPU 中交替运行。当一道程序
因 I/O 请求而暂停运行时,CPU 立即转去运行其他道程序,使资源得到充分利用,工作效率
成倍提高。
引入多道程序技术为了进一步提高资源利用率和系统的吞吐量,充分发挥计算机系统部
件的并行性
5、操作系统与硬件、其他系统软件以及用户之间的关系
操作系统是覆盖在硬件上的第一层软件,它直接管理计算机的硬件和软件资源,并向用户
提供良好的界面;
操作系统是一种特殊的系统软件,其他系统软件运行在操作系统的基础之上,可获得操作
系统提供的大量服务,也就是说操作系统是其他系统软件与硬件之间的接口;
而一般用户使用计算机除了需要操作系统支持外,还需要用到大量的其他系统软件和应用
软件,以使其工作更加方便和高效
6、多道程序技术的定义及在 OS 中引入该技术所带来了的好处
多道程序技术即是指在内存中存放多道作业,运行结束或出错,自动调度内存中另一道作
业运行。
(1)资源利用率高。由于内存中装入了多道程序,使它们共享资源,保持系统资源处于忙碌
状态,从而使各种资源得以充分利用。
(2)系统吞吐量大。由于 CPU 和其它系统资源保持“忙碌”状态,而且仅当作业完成或运行
不下去时才切换,系统开销小,所以吞吐量大。
7、推动批处理系统和分时系统形成和发展的主要动力
(1)推动批处理系统形成和发展的主要动力:不断提高系统资源利用率和提高系统吞吐量:
脱机输入/输出技术的应用和作业的自动过渡大大地提供了 I/O 的速度及 I/O 设备与 CPU 并
行工作的程度,减少了主机 CPU 的空闲时间;多道程序设计技术的应用更进一步提高了
CPU、内存和 I/O 设备的利用率及系统的吞吐量。
(2)推动分时系统形成和发展的主要动力是为了更好地满足用户的需要:CPU 的分时使用
缩短了作业的平均周转时间;人机交互能力的提供使用户能方面地直接控制自己的作业;主
机的共享使多个用户能够同时使用同一台计算机独立、互不干扰地处理自己的作业。
8、实现分时系统的关键问题
实现分时系统的关键问题是使用户能与自己的作业交互作用即用户在自己的终端上键入
一命令以请求系统服务后系统能及时地接收并处理该命令并在用户能够接受的时延内将结
果返回给用户。 及时地接收命令和返回输出结果是比较容易做到的一般只要在系统中配置
一个多路卡并为每个终端配置一个缓冲区用来暂存用户键入的命令和输出的结果便可以了。
9、时间片的划分原则
时间片即 CPU 分配给各个程序的时间,即该进程允许运行的时间,使各个程序从表面上看
是同时进行的。如果在时间片结束时进程还在运行,则 CPU 将被剥夺并分配给另一个进程。
如果进程在时间片结束前阻塞或结束,则 CPU 当即进行切换。而不会造成 CPU 资源浪费。
10、从交互性,及时性以及可靠性三个方面,比较分时系统与实时系统。
①及时性。实时信息处理系统对实时性的要求与分时系统类似,都是以人所能接受的等待时
间来确定的;而实时控制系统的及时性,则是以控制对象所要求的开始截止时间或完成截止
时间来确定的,一般为秒级到毫秒级,甚至有的要低于 100 微秒。
②交互性。实时信息处理系统虽然也具有交互性,但在这里用户与系统的交互仅限于访问系
统中某些特定的专用服务程序。它不像分时系统那样能向终端用户提供数据处理和资源共享
等服务。
③可靠性。分时系统虽然也要求系统可靠,但相比之下,实时系统则要求系统具有高度的可
靠性。因为任何差错都可能带来巨大的经济损失,甚至是无法预料的灾难性后果,所以在实
时系统中,往往都采取了多级容错措施来保障系统的安全性及数据的安全性。
11、操作系统的特征
(1)并发
两个或多个事件在同一时间间隔内发生。
(区别与并行的不同:并行性是指操作系统具有同时进行运算或操作的特性,同一时刻进行
两种或以上的工作。)
(2)共享
①互斥共享:一段时间内只允许一个进程使用,只有当前作业结束释放后,才允许其他作业
使用
②同时共享:系统资源允许一个时间段由多个进程同时(宏观)访问,微观上是交替访问
(3)虚拟
通过某种技术将一个物理实体变为若干个逻辑上对应的功能。
(4)异步
多道程序环境多个程序并发执行,但由于资源有限,进程的执行并不是一贯到底,而是以不
可预知的速度向前推进。
12、微内核结构的优点
微内核结构是以客户/服务器体系结构为基础,采用面向对象技术的结构。
①灵活性。微内核短小精干,仅提供最基本最必要的服务。
②开放性。操作系统除内核以外的功能都可用服务器的形式建立在内核之上,系统的开发者
基于这种结构框架,可以方便地设计、开发、集成自己的新系统。
③可扩充性。采用微内核的操作系统,对于实现、安装、调试一个系统是很容易的。用户可
以重写他们已有的不满意的服务
第二章进程描述与控制/线程
1、进程的基本状态
①创建态。进程刚被创建时的状态,尚未进入就绪态。
②就绪态。进程获得了除处理机外的所有资源,只需获得处理机就可以运行,如果多个
进程处于就绪态,则它们放在就绪队列中。
③运行态。进程获得处理机运行。在单处理机同一时刻只能有一个进程在处理机上运行
④阻塞态。进程正在等待某一资源而暂停运行的状态,如等待某资源或等待输入输出完
成,如果有多个阻塞进程,则将他们存入阻塞队列中。
⑤结束态。进程正在从系统中消失,可能正常结束,也可能被动结束。系统需要将该进程置
为结束态回收相关资源。
2、进程状态转换图
①就绪态→运行态:处于就绪态的进程得到处理机的调度,获得处理机资源,便可运行
②运行态→就绪态:非抢占式操作系统中是时间片用完了;抢占式操作系统中是有更高优先
级的进程进入,就会抢占处理机,导致原进程重新回到就绪态
③运行态→阻塞态:运行中的进程,需要其他的资源,就会进入阻塞态
④阻塞态→就绪态:之前所需的资源获取到之后,就重新进入就绪态
3、进程挂起的定义
4、产生挂起的原因
5、操作系统中用于进程控制的原语,这些原语的作用
①create 原语:创建新进程
②撒销原语:终止进程
③阻塞原语 block:将进程由运行态转变为阻塞态
④唤醒原语:将进程从等待队列中移出,并置其状态为就绪态
6、进程的组成结构
进程是一个独立的运行单位,也是操作系统进行资源分配和调度的基本单位,一般包括进
程控制块,程序段和数据段三部分
7、进程控制块的定义
PCB 是进程实体地一部分,是进程存在地唯一标志,是操作系统中最重要地记录型数据结构
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