计算机操作系统概要
2019-05-28 14:17:39 42 举报AI智能生成
计算机操作系统概要
作者其他创作
大纲/内容
虚拟存储器
理论基础
局部性原理
技术支持
交换技术
概念
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
请求分页存储管理方式
请求页表机制
缺页中断机构
抵制变换机构
页面置换算法
最佳置换算法Optimal
先进先出页面置换算法FIFO
最近最久未使用Least Recently Used(LRU)
请求分段存储管理方式
段表
缺段中断机构
地址变换机构
输入输出系统
设备按共享属性的分类
独占设备
共享设备
虚拟设备
I/O控制方式
采用轮询的可编程I/O方式
采用中断的可编程I/O方式
直接存储器访问方式Direct Memory Access(DMA)
通道
缓冲
引入目的
缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾
减少对CPU的中断频率，放宽对CPU中断响应时间的限制
解决数据粒度不匹配的问题
提高CPU和I/O设备之间的并行性
实现
单缓冲区Single Buffer
双缓冲区Double Buffer
环形缓冲区
缓冲池Buffer Pool
缓冲池结构的缓冲技术可以使多个进程能有效的同时处理输入和输出
设备独立性
概念
逻辑设备名称到物理设备名称的转换
引入逻辑设备名
以物理设备名使用设备
设备分配中的数据结构
设备控制表Device Control Table(DCT)
控制器控制表Controller Control Table(COCT)
通道控制表Channel Control Table(CHCT)
系统设备表System Device Table(SDT)
逻辑设备表Logical Unit Table(LUT)
磁盘调度算法
早期调度算法
最短寻道世间优先SSTF
先来先服务FCFS
基于扫描的磁盘调度算法
扫描算法SCAN
循环扫描算法CSCAN
文件管理
文件
概念
文件是指由创建者所定义的、具有文件名的一组相关元素的集合
物理结构
逻辑结构
是否有结构分类
有结构文件
无结构文件
按文件的组织方式分类
顺序文件Sequential File
索引文件Index File
索引顺序文件Index Sequential File
文件系统
文件系统的管理功能是将其管理的程序和数据通过组织为一系列文件的方式实现的
文件目录
对目录管理的要求
实现“按名存取”
提高对目录的检索速度
文件共享
允许文件重名
磁盘存储器的管理
外存的组织方式
连续组织方式
链接组织方式
索引组织方式
操作系统接口
用户接口
字符显示式联机用户接口(联机命令接口)
组成
接收用户从终端上打入的字符
字符缓冲，用于暂存所接收的字符
回送显示
屏幕编辑
特殊字符处理
图形化联机用户接口
MS-DOS解释程序
COMMAND.COM的组成
常驻部分
初始化部分
暂存部分
系统调用System Call
用户要在程序一级获得操作系统帮助，必须通过系统调用
引论
操作系统概念
操作系统（Operating System，简称OS）是管理和控制计算机硬件与软件资源的计算机程序，是直接运行在“裸机”上的最基本的系统软件，任何其他软件都必须在操作系统的支持下才能运行。
操作系统的基本特征
并发Concurrence
共享Sharing
虚拟Virtual
异步Asynchronism
操作系统的主要功能
处理机管理
存储器管理
设备管理
操作系统的接口
多道批处理系统
特点
多道程序概念
分时系统
特点
实时系统
特点
进程Process
程序顺序执行的特征
顺序性
封闭性
可再现性
程序并发执行的特征
间断性
失去封闭性
不可再现性
进程
概念
进程是具有独立功能的程序在一个数据集合上运行的过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位
特征
动态性
并发性
独立性
异步性
三种基本状态
就绪状态Ready
执行状态Running
阻塞状态Block
状态转换
进程控制快PCB的组织方式
线性方式
链接方式
索引方式
进程间的制约关系
间接相互制约
直接相互制约
临界资源critical resource
临界区critical section
信号量机制Semaphores
物理意义
wait、signal原语
经典进程的同步问题
生产者-消费者问题
哲学家就餐问题
读者-写者问题
进程通信类型
共享存储器系统Shared-Memory System
管道pipe通信系统
消息传递系统Message passing system
客户机-服务器系统Client-Server System
Socket
RPC(Remote Procedure Call)
线程的概念
进程中的一个执行流程，比进程更小的基本单位
处理机调度与死锁
处理机调度的层次
高级调度High Level Scheduling
低级调度Low Level Scheduling
中级调度Intermediate Scheduling
常见的处理机调度算法
作业调度
先来先服务FCFS
短作业优先SJF
进程调度
轮转调度算法Round Robin(RR)
死锁Dead Lock
死锁原因
竞争不可抢占性资源引起死锁
竞争可消耗资源引起死锁
进程推进顺序不当引起死锁
概念
如果一组进程中的每一个进程都在等待仅由该组进程中的其他进程才能引发的事件，那么该组进程就是死锁的
产生死锁的必要条件
互斥条件
请求和保持条件
不可抢占条件
循环等待条件
死锁的处理
预防死锁
避免死锁
银行家算法
检测死锁
解除死锁
存储器管理
地址重定位
装入时对目标程序中的指令和数据地址的修改过程（逻辑地址->物理地址）
存储管理方式
单一连续分配
分区分配
固定分区分配
动态分区分配
首次适应First Fit算法
循环首次适应Next Fit算法
最佳适应Best Fit算法
最坏适应Worst Fit算法
快速适应Quick Fit算法
分页存储
分段存储
段页式存储
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