操作系统基本基础概念

多任务是指用户可以在同一时间内运行多个应用程序,每个应用程序被称作一个任务。像Windows 、LINUX就是支持多任务的操作系统。每个任务使用由操作系统分配的短暂的时间片(Timeslice)轮流使用CPU,由于CPU对每个时间片的处理速度非常快,在用户看来好像这些任务在同时执行，这叫做时间片轮转调度法。还有更多的多任务调度方法。

实时系统

（REAL TIME system）是指系统能及时的响应外部时间的请求，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的运行。分为硬实时任务和软实时任务，系统对任务的截止时间有要求否则会出现难以预测的结果，这就是硬实时任务，反之要求不是很严格则为软实时任务。

操作系统的基本特性

并发与并行：并发性是两个或多个事件在同一时刻发生。而并行性是两个或多个事件在同一时间间隔内发生。

进程：为了使多个程序能并发的执行，系统必须为每个程序建立进程（process）。简单说来~进程是指在操作系统中能独立运行并作为资源分配的基本单位。他是由一组机器指令数据、堆栈等组成的，是一个能独立运行的活动实体。多个进程之间可以并发的执行和交换信息。一个进程在运行时需要一定的资源，如CPU、内存空间、IO设备等。

我的注解：进程很重要。Linux的进程之间的关系可以这样描述：一个完整的main函数运行的时候，在linux里是以进程的形式存在的。系统启动之后运行的第一个进程的进程号是1，叫做init进程，一切进程都从它派生出来，一个父进程可以派生另一个进程，即为子进程，这俩进程为并行关系。子进程也可以创建子进程。

进程的创建在linux里边用fork（）函数它有两个返回值，一个是在父进程中返回，返回的是子进程号，一个是在子进程中返回，如果子进程创建成功，则返回的是0。子进程是父进程的一个拷贝，现代的进程创建都用vfork（）创建子进程之后，并不拷贝全部的进程空间，只有在用到时才拷贝，叫做写时复制技术（copy on write）。

Linux里边这样创建子进程：

pid_t pid=fork();//这里的pid_t是一种数据类型（如int），这里代表进程号（实质上也是个整形变量int）

If(pid==0){这里边就是子进程代码}

Else if(pid>0){这里边是父进程代码，pid的值是子进程的进程号PID}

线程：通常在一个进程中可以包含若干个线程，他们可以利用进程所拥有的资源。在引入线程的操作系统中，一般都把进程作为分配资源的基本单位。而把线程作为独立运行和独立调度的基本单位。优点：运行效率更高。

进程的状态：一般分为就绪状态。执行状态。阻塞状态。

操作系统产生死锁的原因：1.竞争资源。2.进程间推进顺序非法。比如说：一个进程占有一个资源A，当他运行到需要用到被另一个进程占用的资源B时，没有得到，于是进入等待退出运行，而这个占有资源B的进程还想得到资源A，但是占有A的进程此刻在休眠，也没得到，所以这个进程也进入等待退出运行。这样两两相互等待造成了死锁。解决方法：1.在进程运行开始时就把所有资源占好。2.按顺序加锁。比如要得到资源B首先要对A加锁，如果得不到就不能加锁。所有进程都按照这个方法进行。

第二篇：操作系统总结

说明：

下划线为重点知识点，*标记为综合题知识点

第1章 操作系统引论

1 概述 什么是操作系统

操作系统的作用：资源管理者，方便使用，虚拟机器

2 形成与发展 批处理系统：单道、多道（没有交互能力） 分时系统：分时，多道（有交互能力）

实时：响应能力更强，多道性弱

微机操作系统：Windows、Linux、手机操作系统；单用户/多用户，多道（多任务） 嵌入式操作系统，并行操作系统，分布式操作系统，网络操作系统

? ? 共享：另一基本特征

? 虚拟：

? 异步：

4进程管理，存储器管理，设备管理，文件管理（包括外存），用户接口管理（作业管理） 用户接口管理：操作系统为用户提供的使用计算机或调用操作系统程序的接口，包括操作接口和程序接口。其中操作接口又分为命令接口和图形接口，程序接口也称作“系统调用”。 第2,3章 进程管理

1进程的概念 什么是进程？

进程和程序的区别：进程是动态的、暂时的；程序是静态的、永久的；进程是程序的一次执行，程序是进程的一部分；进程间可以并发执行，程序内部只能顺序执行。

2进程的状态及转换 基本状态：就绪、阻塞、执行

其它状态：新建、结束（终止）

基本状态之间的4种转换关系：就绪-执行，执行-阻塞，执行-就绪，阻塞-就绪

其它关系：新建-就绪，执行-终止

3 PCB的组成和意义

PCB：为了能够让程序并发执行，OS在内存中建立的一组数据，用来记录控制进程的相关信息。

进程标识，进程控制信息，进程的状态，调度信息

意义：PCB是进程存在的唯一标志

4进程控制

原语：操作系统的一段代码，这些代码要么一次性全部执行，要么一点儿都不执行 进程控制时都用原语来完成，主要原语有：block，wakeup，suspend，activate

具体控制过程：新建变就绪，就绪变执行（执行进程到时、阻塞、终止，从而让出CPU），

执行变阻塞（执行进程调用了block原语），阻塞变就绪（其它进程调用wakeup），执行变结束（执行进程调用了exit）

5线程

什么是线程？

线程与进程的关系：调度/分配资源，线程阻塞/进程执行，多个线程/一个进程

分类：内核级、用户级

6 同步与互斥的基本概念、同步机制

临界资源，临界区，进入区，退出区

什么是同步机制：能够实现进程之间的同步或互斥功能的手段，即进入区和退出区的实现方式 同步机制遵守的准则：空闲让进，忙则等待，有限等待，让权等待

同步机制的实现手段：记录型信号量（信号量结构体，wait操作，signal操作）

7 信号量机制的应用：

利用记录型信号量解决简单的同步或互斥问题：进程互斥问题，哲学家问题，前趋图基础上的进程同步问题

8进程通信

分类：共享内存（共享数据结构，共享内存区），管道（有名管道，无名管道），消息传递（直接传递，间接传递）

9调度

调度的种类：进程调度，作业调度，置换

调度的模型：只有进程调度，进程调度和作业调度组合，三种调度组合，进程调度和置换组合

平均周转时间和平均带权周转时间）、多级反馈队列调度（Unix系统的调度方式）

10死锁

什么是死锁，产生的原因：竞争资源，执行顺序不当 必要条件：互斥，不剥夺，请求并保持，环路等待

解决办法：预防，避免，检测和解除

预防：摒弃请求和保持条件，摒弃不剥夺条件，摒弃环路等待条件

：要求在多个进程、多种资源环境下判断安全性以及提出资源请求时是否分配资源。

第4章 存储器管理

1 程序的链接和装入 逻辑地址的含义，为什么需要把逻辑地址转换成物理地址；装入的种类（绝对装入，可重定位装入，动态运行时装入）

2 连续分配（分区式分配） 动态分区分配

? 数据结构（空闲分区表）

?

? ? 产生碎片（内部碎片、外部碎片）

动态可重定位分区分配：紧凑，可以实现外部碎片的有效利用，但是程序装入方式必须是动态运行时装入方式，即程序执行时才进行地址转换

3分页式存储管理

基本原理：程序分页，装入内存不连续区域（块），页和块的对应关系记录在页表里，进程执行时进行动态地址转换

快表：页表在CPU中的子集，目的是提高地址转换速度

多级页表：过大的页表分解为多个内存块存储，并为这些内存块继续建立页表（即页表的页表）

4分段式存储管理

原理：程序分段，段大小不固定，段之间离散分配，段内连续分配（首次适应、循环首次适应、最佳适应、最坏适应）；段所在位置以及长度记录在段表里，程序执行时进行动态地址转换

5虚拟存储器基础

含义：具有请求调入和置换功能，能够从逻辑上扩充内存容量的存储器管理系统 局部性原理：虚拟存储器的理论基础

实现方式：请求分页式、请求分段式、请求段页式

6请求分页式存储管理

页表扩展：增加了外存地址、修改位、访问字段、存在位

地址转换过程：转换过程中可能产生缺页中断

7请求分段式存储管理

第5章 设备管理

1 I/O系统的组成

I/O操作层次结构：应用程序、系统调用、设备驱动程序、通道、控制器、设备

设备分类：共享、独占、虚拟；块设备、字符设备

通道分类：字节多路，数组选择，数组多路

2 I/O控制方式

程序I/O、中断I/O、DMA方式、通道方式

中断方式和DMA方式工作原理

3缓冲管理

单、双、循环、缓冲池4种，缓解CPU和外部设备速度不匹配矛盾；

基本原理：提前读，延迟写 缓冲池的实现原理

4 设备分配

数据结构：SDT、DCT、COCT、CHCT

流程：独占设备的分配与回收流程

5 设备管理软件：

设备无关性（设备独立性）：应用软件与具体的物理设备无关；利用逻辑设备表来实现 虚拟设备：将独占设备转换为共享设备；利用SPOOLING技术实现，应熟练掌握

设备驱动程序

6磁盘物理特性：

磁道、扇区、字节、位

数据读写基本单位：块

第6章 文件和磁盘管理

1 文件：

文件、记录、数据项和主键的定义 按逻辑结构划分：

? ； ? 第二种划分方式（有结构基础上根据记录之间的关系）：顺序文件（记录位置为顺序

关系）、链接文件（记录位置为链接关系）、索引文件（将记录位置索引）、索引顺序文件、哈希文件（散列文件） 按物理结构划分（根据文件块之间的关系）：连续文件，链接文件，索引文件

2 目录管理

实现按名存取（文件管理的基本功能）

目录结构：FCB和inode两种结构，用来记录文件名、大小、存取权限、磁盘地址、类型、时间等信息

组织方式：多个目录节点之间的组织形式，主要是树形目录结构

3 外存分配

目标（有效利用外存空间，提高存取速度），

方法：

? 连续分配

? 链接分配：显式链接-FAT（*计算新建文件的块号，或删除文件后的FAT表变化）、

隐式链接

? 索引分配：单级索引、多级索引（二级、三级）、*混合索引（计算最大文件大小） 4 空闲空间管理：

目的：为文件分配外存空间时找到空闲块

方式：

? 空闲表法：

? 空闲链表法：

? *