1、操作系统第一章1.操作统统的目标（1）有效性-提高系统资源利用率，提高系统的吞吐量；（2）方便性-就是说，配置了操作系统后，使用计算机容易使用；（3）可扩充性-OS 采用模块结构，这样便于扩充；（4）开放性-是指 OS 能遵循国际标准（特别是遵循 OSI 所制定的“ 开放系统互连参考模型”，要求所开发的硬件/软件能彼此兼容，可方便实现互连。2.操作系统的功能（1）处理机管理:分配和控制 CPU。（2）存储器管理:内存分配与回收。（3）设备管理:I/O 设备的分配与操纵。（4）文件管理:文件的存取、共享和保护。(5)方便用户使用的用户接口( 包括组织作业的运行。等我们讲了“进程的状态”，同学们就
2、更明白了。 ）3.操作系统的基本特性（1）并发性-并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。在多道程序环境下，并发性是指在一段时间内，宏观上有多个程序在同时运行，但在单处理机系统中，每一时刻却仅能有一道程序执行，故微观上这些程序是分时交替执行。（2）共享性-指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用。（3）虚拟性- -是指通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物。物理实体是实的，即实际存在的，而逻辑的则是虚的，是用户感觉上的东西 。（4）异步性-是指进程以异步的方式执行，进程是以人们不可预知的速度向前推进。 （因为进程要执行，就必须要获得系统资源，系统资源有限，进程可能会
3、执行阻塞）并发是最重要的特征，其它特征都以并发为前提。4.内核的定义（从广义上讲）及功能定义：是完成客户与服务器间的通信，即由内核接收客户的请求，再将该请求送到服务器，同时也接收服务器的应答，并将此应答送给客户。功能：（1）进程管理。把进程作为资源分配的基本单位。允许一个进程拥有若干个线程。把线程作为独立运行和调度的基本单位。在同一进程中的各线程可以共享进程所拥有的资源。 允许这些线程并发执行。实现进程间和线程间的同步。（2）存储器管理提供了虚拟存储器管理功能，例如页式存储管理。每页固定大小（1KB-8KB） 。用于为进程分配和回收运行空间。从逻辑上扩充内存的容量，以满足更多用户的需求。（3）
4、进程通信管理： 为实现进程之间的通信，在微内核中采用了消息传递机构，即进程之间是以消息（Message）作为交换单位。（4）I/O 设备管理在微内核中，为每一个连接到主机上的 I/O 设备配置一个设备驱动程序，用以实现设备的 I/O 处理，因此，通常在微内核中都有若干个 I/O 设备驱动程序。 第二章1.进程实体的组成数据、程序和 PCB2.进程的三种基本状态（1）就绪状态：当进程已分配到除 CPU 外的所有资源后，只要再获得 CPU 就可立即执行。在一个系统中有多个处于就绪状态的进程，通常将它们排成一个队列-就绪队列。（2）执行状态：进程已获得 CPU，其程序正在执行（单 CPU 系统中仅一
5、个进程处于执行状态，多 CPU 系统中有多个进程处于执行状态） 。（3）阻塞状态： 正在执行的进程由于发生某事件而暂时无法继续执行时，便放弃 CPU 而处于暂停状态，进程执行受到阻塞，把这种暂停状态称为阻塞状态（等待状态） 。3.引起进程创建的事件（1）用户登录。 （2）作业调度。 （3）提供服务。例如：I/O 请求（4）应用请求。基于应用进程的需求，由它自己创建一个新进程，以便使新进程以并发运行方式完成特定任务。4.进程的创建（1）申请空白 PCB。 （2）为新进程分配资源。为新进程的程序和数据以及用户栈分配必要的内存空间。（3）初始化进程控制块。 初始化标识信息。 初始化处理机状态信息。使
6、程序计数器指向程序的入口地址，使栈指针指向栈顶； 初始化处理机控制信息：进程的状态、优先级。（4）将新进程插入就绪队列。5.临界资源（Critical Resouce ）一次仅允许一个进程访问的资源为临界资源 （如打印机、磁盘等属于临界资源） 。临界区（critical section） 把在每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区6.pcb（进程控制块）内容和作用进程控制块的作用是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序（含数据） ，成为一个能独立运行的基本单位，一个能与其它进程并发执行的进程。或者说， OS 是根据 PCB 来对并发执行的进程进行控制和管理的。Pcb 中的信息：进程标识符
7、 外部标识符 处理机状态 进程调度信息 进程控制信息7.并发/并行： 并发性、并行性是一对相似而又有区别的两个概念： 并发是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生；并行- 是指两个或多个事件在同一时刻内发生。8.程序的顺序执行： 通常，把一个应用程序分成若干程序段，在各程序段之间，必须按某种先后次序顺序执行，仅当前一操作（程序段）执行完成后，才能执行后续操作。特征：、顺序性 ；、封闭性；、可再现性只要程序执行时的初始条件和执行环境相同，当程序重复执行时，可获得相同的结果（与执行时间无关）9.程序的并发执行时的特征：1.间断性；2.失去封闭性；3.不可再现性；10.在早期的 unix 版本中，把进
8、程实体中的三部分总称为“进程映像“，而所谓的创建或撤消进程，实质上均指的是创建或撤消进程实体。11.进程的特征：1.结构特征即指的是 PCB；2.动态性即它由创建而产生，由调度而执行，由撤消而消亡。动态性是进程的最基本的特征；3、并发性，是指多个进程实体的一次执行过程，是进程和重要特征。4、独立性即能独立运行，分配资源和独立接受调度。5、异步性是指进程按各自独立、不可预知的速度向前推进。12.进程的 5 种基本状态：新进程 就绪 阻塞 执行 结束13.挂起状态:使执行的进程暂停执行,静止下来,我们把这种静止状态称为挂起状态。引入挂起状态的原因（1）终端用户的请求。 （2）父进程请求。 （3）负
9、荷调节的需要（4）操作系统的需要14.在 UNIX 操作系统中，有一命令“PS”专门用来检查进程的状态的。第三章1、作业和作业步的概念：作业是用户在一次解题或一个事务处理过程要求计算机系统所做工作的集合，包括用户程序、所需的数据及命令等。计算机系统在完成一个作业的过程中所做的一项相对独立的工作称为一个作业步。2、调度有三个层次：作业调度、进程调度和交换调度。作业（高级）调度的主要任务是按一定的原则从外存上处于后备状态的作业中选择一个或多个，给它们分配内存、I/O 设备等必要的资源，并建立相应的进程，以使该作业具有获得竞争处理机的权利。进程（低级）调度的主要任务是按照某种策略和方法从就绪队列中选
10、取一个进程，将处理机分配给它，它的调度的运行频率最高。中级调度的主要任务是按照给定的原则和策略，将处于外存对换区中的又重具备运行条件的进程调入内存，或将处于内存的暂时不能运行的进程交换到外存对换区。主要目的是为了提高内存利用率和系统吞吐量3、周转时间是指 从作业提交到作业完成间的时间间隔。带权周转时间是指作业周转时间与作业运行实际时间的比。4、作业有提交、后备、运行和完成 4 种状态。提交是指作业由输入设备向系统外存输入。后备是指作业在外存后备队列中等待调度。运行是指作业在 CPU 中运行。完成是指作业完成了其计算任务，正准备撤离计算机系统。5、进程调度方式：抢占和非抢占方式。 抢占方式是指当
11、一进程正在处理机上执行时，若有某个更为重要或紧迫的进程需要使用计算机，则立即暂停正在执行的进程，将处理机分配给更重要或紧迫的进程。它是基于以下三个原则的：优先权原则 短作业(进程) 优先原则 时间片原则 非抢占方式是指当某一个进程正在处理机上执行时，即使有某个重要或紧迫的进程进入就绪队列需要使用计算机，仍然让正在执行的进程继续执行，直到该进程完成或发生某种事件而进入组塞状态时，才把处理机分配给重要或紧迫的进程。6、常见的调度算法 先来先服务 短作业优先 优先级调度算法 时间片轮转调度算法 高响应比优先调度算法 多级队列调度算法 多级反馈队列调度算法 7、死锁是指多个进程因竞争系统资源或相互通信
12、而处于永久阻塞状态，若无外力的作用，这些进程将无法推进。8、死锁产生的原因是竞争资源和进程推进顺序非法。9、死锁产生有 4 个必要条件：互斥条件、不剥夺条件、请求和保持条件、循环等待条件。10、死锁的处理方法：忽略死锁、预防死锁、避免死锁、检测及解除死锁。11、死锁的预防是通过设置某些限制条件以破坏产生死锁的 4 个必要条件之一来实现的，但互斥条件不能破坏。12、死锁的避免是通过某种方法防止系统进入不安全状态来实现。银行家算法是典型的死所避免算法。13、通过对资源分配图的简化可检测系统是否存在死锁。常用的解除死锁方法有：资源剥夺法、撤消进程法。 （系统分配资源怎样防止死锁） 。14.多级反馈队
13、列调度算法：一、调度算法多级反馈队列调度算法实施过程如下：（1）应设置多个就绪队列，并为各个队列赋予不同的优先级。 （2）当一个新进程进入内存后，首先将它放入第一队列的末尾，按 FCFS 原则排队等待调度。当轮到该进程执行时，如它能在该时间片内完成，便可准备撤离系统；如果它在一个时间片结束时尚未完成，调度程序便将该进程转入第二队列的末尾，再同样地按 FCFS 原则等待调度执行；如果它在第二队列中运行一个时间片后仍未完成，再依次将它放入第三队列，。（3）仅当第一队列空闲时，调度程序才调度第二队列中的进程运行；15.多级反们队列调度算法的性能： 多级反馈队列调度算法具有较好的性能，能较好地满足各种
14、类型用户的需要。（1）终端型作业用户。 能在第一队列所规定的时间片内完成，可使终端型作业用户都感到满意。 （2）短批处理作业用户有利。（3）长批处理作业用户。对于长作业，它将依次在第 1，2,，n 个队列中运行，然后再按轮转方式运行，用户不必担心其作业长期得不到处理。16.死锁的基本概念：在系统中，可能有几个进程同时提出某一设备使用的请求，但该设备又正被一进程占用而未释放，这样两个进程就相互无休止等待下去，均无法继续执行，此时两个进程就陷入死锁状态。17.进程（低级）调度的三个基本机制：排队器 分派器 上下文切换机制第四章1.进程的换出与换入（1）进程的换出：系统选择处于阻塞状态且优先级最低的
15、进程作为换出进程，将该进程的程序和数据传送到磁盘的对换区上。便可回收该进程所占用的内存空间，并对该进程的进程控制块做相应的修改。（2）进程的换入。 系统定时地查看 PCB 中所有进程的状态，从中找出“就绪” 状态但已换出的进程，将其中换出时间最久的进程作为换入进程，将之换入。2.段页式存储管理方式 段页式系统的基本原理，是分段和分页原理的结合，即先将用户程序分成若干个段，再把每个段分成若干个页，并为每一个段赋予一个段名。 3.虚拟存储器： 虚拟存储器：是指具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量加以扩充的一种存储器系统，其逻辑容量由内存容量和外存容量之和所决定，其运行速度接近于内存速度
16、，而每位的成本却又接近于外存。 4.虚拟存储器的特征 ：（1）多次性 多次性是指一个作业被分成多次调入内存运行，在作业运行时只需将当前要运行的那部分程序和数据装入内存即可；当要运行时尚未调入的那部分程序时，再将它调入。 （2）对换性 对换性是指作业的运行过程中进行换进、换出，换进和换出能有效地提高内存利用率。 （3）虚拟性 虚拟性是指能够从逻辑上扩充内存容量，使用户所看到的内存容量远大于实际内存容量。1、存储器有三种分配方式：直接分配、静态和动态分配。 直接分配是指程序员在编写程序或编译程序对源程序编译时采用内存物理地址； 静态分配是指在作业装入内存时确定它们在内存中的位置； 动态分配是指在装
17、入时确定作业在内存的位置，但在其执行过程中可根据需要申请附加的内存空间。2、程序中的地址称为逻辑地址，逻辑地址的集合称为地址空间；内存中物理单元的地址称为物理地址，物理地址的集合称为存储空间。3、地址变换是指将作业地址空间中的逻辑地址变换为存储空间的物理地址，这个过程也称为地址映射、地址重定位。4、重定位分：静态重定位和动态重定位。前者是在程序装入时进行重定位；后者是在程序执行过程中，每当访问指令或数据时，将要访问的逻辑地址转换成物理地址5、单连续分配是一种最简单的存储管理方式，它将内存分为两个连续存储区域，一个固定分给操作系统，另一个存储区域给用户作业。6、按分区数目的变化情况可将分区存储管
18、理分为：固定分区存储管理和动态存储管理。前者是将内存划分为固定大小的分区，每个分区可以装入一道程序；后者是在作业进入内存时，根据作业的大小动态的一建立分区，并分区的大小正好适应作业的需要。7、目前常用的动态分区分配算法有：首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法、最坏适应算法。 首次适应算法要求空闲分区按地址递增的次序排列，在进行内存分配时，从空闲分区表或空闲分区链首开始顺序查找，直到找到地一个能满足其大小要求的空闲分区为止。然后再按作业大小从该分区中划出一块内存空间分配给请求者，余下的空闲分区仍然留在空闲分区表或空闲分区链中。 循环首次适应算法是前者的变形，在为作业分配内存空间时，从上次
19、找到的空闲分区的下一个空闲分区开始查找，直到找到地一个能满足其大小要求的空闲分区为止。然后再按作业大小从该分区中划出一块内存空间分配给请求者，余下的空闲分区仍然留在空闲分区表或空闲分区链中。 最佳适应算法要求空闲分区按容量大小递增的次序排序，在为作业分配内存空间时，从空闲分区表或空闲分区链首开始查找，直到找到地一个能满足其大小要求的空闲分区为止，然后再按作业大小从该分区中划出一块内存空间分配给请求者，余下的空闲分区仍然留在空闲分区表或空闲分区链中。 最坏适应算法要求空闲分区按容量大小递减的次序排序，在为作业分配内存空间时，先检查空闲分区表或空闲分区链中的第一个空闲分区，若第一个空闲分区小于作业
20、要求的大小，则分配失败；否则从该空闲分区中划出与作业大小相等的一块内存空间分配给请求者，余下的空闲分区仍然留在空闲分区表或空闲分区链中。8、动态分区存储管理系统中，分区的回收有四种情况： 上邻接，下邻接，上、下邻接，不邻接。前三种需进行分区合并。9、碎片是指内存中无法利用的存储空间。碎片分为内部碎片和外部碎片。前者指分配给作业的存储空间中未被利用的部分；后者是指系统中无法利用的小存储块。10、拼接是指通过移动把多个分散的小分区拼接成一个大分区。11、存储保护是指为了防止一个作业有意或无意地破坏操作系统或其他作业。12、分页存储管理系统中，作业的地址空间划分成若干大小相等的页，相应内存的存储空间
21、分象与页大小相等的块，在为作业分配存储空间时，总以块为单位来分配，可以将作业的某一页放置在内存的某一空闲块中。13、分段存储管理系统中，作业的地址空间划分成若干个逻辑分段，每个分段是一组逻辑意义相对完整的信息集合，每个分段都有自己的名字，每个分段都从 0 开始编址并采用一段连续的地址空间。内存分配以段为单位，每段分配一个连续的内存区，但各段之间不要求连续。14、在段页式存储管理系统中，作业的地址空间首先划分成若干大个逻辑段，每个段有自己的段号，然后再将每段分成若干大小固定的页，内存空间分成若干个和页面大小相同的物理块，对内存的分配以物理块为单位。15、虚拟存储器是指具有调入和置换功能，能从逻辑
22、上对内存容量进行扩充的一种存储器系统。16、缺页中断是一个比较特殊的中断，它与一般中断的区别主要表现在：在指令的执行期间产生和处理缺页中断，一条指令可以产生多个缺页中断。17、常见的页面置换算法有：最佳置换算法、先进先出置换算法、最近最久未使用算法。 最佳置换算法：选择内存不再访问或在最长时间以后才需要访问的页面予以淘汰。先进先出置换算法：选择内存中驻留时间最长的页面予以淘汰。 最近最久未使用算法：选择最近一段时间内最长时间没有被访问过的页面予以淘汰。第五章、按设备的共享属性，设备可分为：独占、共享和虚拟设备。2、按信息的交换单位可把 I/O 设备分为：字符设备和块设备。3、I/O 通道是指专
23、门负责输入/输出工作的处理机。通常所执行的程序称为通道程序。根据信息交换方式可分为：字节多路通道、数据选择通道、数据多路通道。4、常用的 I/O 控制方式有程序直接控制、中断控制、 DMA 控制、通道控制方式。5、与设备分配相关的主要数据机构有：设备控制表、控制器控制表、通道控制表、系统设备表。6、设备分配主要采用先来先服务、优先级高者优先服务两种。7、Spooling 技术是外部设备同时联 机操作，又称为假脱机输入/输出操作，是操作系统中采用的一项将独占设备改造成共享设备的技术。它包括：输入井和输出井、输入缓冲区和输出缓冲区、输入进程和输出进程。8、I/O 设备管理软件分 4 层：中断处理程
24、序、设备驱动程序、与设备无关的软件和用户空间的软件。 中断是指计算机系统内发生了某一急需处理的事件，使得 CPU 暂时中止当前在执行的程序而转去执行相应事件处理程序，处理完毕后又返回到原来被中断处继续执行。引起中断发生的事件称为中断源。中断源向 CPU 发出的请求中断处理的信号称为中断请求。CPU 收到中断请求后转向相应事件处理程序的过程称为中断响应。 计算机系统中，利用 PSW（处理机状态字）来确定 CPU 是否响应中断。 CPU 的中断响应是由中断优先级来确定先后的。通常有如下常用中断： 1、硬件故障中断；2、I/O 中断； 3、外中断（如：时钟中断、控制台操作员中断按 ESC 键等） ；
25、4、程序性中断（程序运行出错，如地址错、定点运算溢出） ；5、访管中断（系统调用） 。9.中断处理的流程图及详细过程 P181第六章1、文件系统是指操作系统中与文件管理有关的软件和数据的集合。它有三部分：与文件管理有关的软件、被管理的文件以及实施文件管理所需的数据结构。2、文件结构是文件的组织形式，文件结构分为逻辑/物理结构。前者是从用户观点出发所看到的文件形式，它分为记录文件（一组相关记录组成）和流式文件（一系列字符组成） ；后者是指文件在外存上的存储组织形式。3、文件物理结构有顺序结构、链接结构、索引结构。 顺序结构-将一个逻辑文件的信息存放在外存的连续物理块中（如磁带文件） ； 链接结构
26、-将一个逻辑文件的信息存放在外存的多个物理块中，同时用指针将存放同一个文件的物理块链接起来。 索引文件-将一个逻辑文件的信息存放在外存的多个物理块中，并为每个文件建立一个索引表，索引表中的每个表项存放文件信息所在的逻辑块号和与之对应的物理块号。5、文件的存取方法有：顺序、直接和按键存取法。 顺序存取-按文件信息的逻辑顺序依次存取； 直接存取-允许按任意顺序存取文件中的任何一个物理记录； 按键存取-也是直接存取，是根据文件记录中数据项的内容进行存取。6、磁盘访问时间有三部分：寻道时间、旋转延迟时间、传输时间。7、常见的磁盘调度算法有：先来先服务、最短寻道时间优先、扫描算法、循环扫描算法。8、常见
27、的文件存储空间分配法有：连续分配、链接分配、索引分配法。9、常见的文件存储空间管理法有：空间文件目录、空间块链、位示图。10、文件说明又称为文件控制块，是保存文件属性信息的数据结构。文件说明的集合称为文件目录。11、文件目录结构有：单级目录、二级目录、多级目录。12、文件共享是指多个用户可同时使用一个文件。1、索引结点的引入 文件描述信息单独形成一个称为索引结点的数据结构，简称为 i 结点。 在文件目录中的每个目录项，仅由文件名和指向该文件所对应的 i 结点的指针所构成。 在 UNIX 操作系统中，采用了把文件名与文件描述信息分开的方法，即把文件描述信息单独形成一个称为索引结点的数据结构，简称
28、 i 结点；而在文件目录中的每个目录项，则由文件名及指向该文件所对应的 i 结点的指针所构成。在 UNIX 操作系统中，一个目录项仅占 16 个字节，其中 14 个字节是文件名，2 个字节存放 i 结点指针。在1KB 字节的盘块中，可做 64 个目录项。在 UNIX 操作系统中，查找一个文件可比 DOS 系统减少启动磁盘次数的3/4。2、 磁盘索引结点包括以下内容：文件主标识、文件类型、文件存取权限、文件物理地址、文件长度、文件连接计数、文件存取时间。3、内存索引结点包括以下内容 索引结点编号。 状态（它指示该 i 结点是否上锁或已被修改） 访问计数（每当有进程要访问此 i 结点时，将访问计数加 1，访问完减再 1） 。 文件所在设备的逻辑设备号。 链接指针（包括分别指向空闲链表和散列队列的指针） 。4.链接文件的定义 采用链接分配方式时，可通过在每个盘块上的链接指针，将同属于一个文件的多个离散的盘块链接成一个链表，把这样形成的物理文件称为链接文件第九章1.影响系统安全的因素：假冒用户身份 数据截取 拒绝服务 修改信息 伪造 信息 否认操作 中断传输 通信量分析第十章1.UNIX 的核心框图 P3562.UNIX 的进程创建，管理和 PCB 与 WINDOUS 相比较
