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操作系统基础知识总结(连载)

程序员文章站 2023-04-05 23:09:54
第一章 操作系统的定义:控制和管理计算机软硬件资源、合理组织计算机工作流程,以方便用户使用计算机的程序的集合。 操作系统的目标:方便性、有效性、可扩充性、开放性 操作系统的五个基本功能:存储管理、处理机管理、设备管理、文件管理、用户接口 操作系统的发展过程: 未配置操作系统的计算机系统:人工操作方式 ......

-------------------------------------------------------第一章------------------------------------------------------------------

  • 操作系统的定义:控制和管理计算机软硬件资源、合理组织计算机工作流程,以方便用户使用计算机的程序的集合。
  • 操作系统的目标:方便性、有效性、可扩充性、开放性
  • 操作系统的五个基本功能:存储管理、处理机管理、设备管理、文件管理、用户接口
  • 操作系统的发展过程:

    未配置操作系统的计算机系统:人工操作方式、脱机输入输出方式

    批处理系统:单打批处理系统、多道批处理系统

    分时系统:分时系统的特征:多路性,交互性,独立性,及时性

    实时系统:实时任务的类型:周期性实时任务/非周期性实时任务、硬实时任务/软实时任务

         实时系统的特征:多路性、交互性、独立性、及时性、可靠性

    微机操作系统:单用户单任务操作系统、单用户多任务操作系统、多用户多任务操作系统

    多处理机操作系统:模式:非对称多处理模式、对称多处理模式

    网络操作系统:模式:客户-服务器模式(cs模式)、对等模式(p2p模式)

    分布式操作系统:与网络os的比较:分布性、并行性、透明性、共享性、健壮性

    嵌入式操作系统

  • 操作系统的五个基本特征:并发性、共享性、虚拟性、异步性、随机性
  • 操作系统结构:传统结构:无结构os(第一代)、模块化os(第二代)、分层式结构os(第三式)

          现代结构:微内核结构os

  操作系统基础知识总结(连载)

-------------------------------------------------------第二章------------------------------------------------------------------

  • 前趋图:有向无环图
  • 程序顺序执行:特征:顺序性、封闭性、可再现性
  • 程序并发执行:只有不存在前趋关系的程序之间才有可能并发执行。

          特征:间断性、失去封闭性、不可再现性

  • 进程:一个具有一定独立功能的可并发执行的程序,在一个数据集合上的运行过程。
  • 进程的特征:动态性、并发性、独立性、制约性、异步性、结构特征
  • 进程的结构特征:进程=程序+数据+pcb
  • 进程控制块(pcb):为了使参加并发执行的每个程序(含数据)都能独立的运行,在操作系统中为之配置的一个专门的数据结构。pcb是进程存在的唯一标志。

      pcb的组织方式:线性方式、链接方式、索引方式

  • 进程的三种基本状态:就绪状态(ready)、执行状态(running)、阻塞状态(block)

            新引入状态:创建状态(new)、终止状态(teminated)

          操作系统基础知识总结(连载) 

       新操作引入:挂起、激活。新操作的引入使得:就绪->活动就绪、静止就绪

                            阻塞->活动阻塞、静止阻塞

  • 引起进程创建的事件:用户登录、作业调度、提供服务、应用请求
  • 进程的创建:申请空白pcb、为新进程分配资源、初始化pcb、将新进程插入就绪队列
  • 进程的终止:正常结束、异常结束、外界干预

    操作系统基础知识总结(连载)

  • 线程的定义:进程中的一个实体,是能够被系统独立调度和分配的基本单位。线程是进程的一个组成部分,线程由进程创建,一个进程中至少存在一个线程,线程还可以创建其他线程。可以当作轻型进程为线程,重型进程为进程。
  • 线程的组成(nt为例):唯一的标识:客户id、一组处理及状态寄存器、分别在用户态和核心态下使用的两个堆栈、一个私用寄存器。
  • 线程的实现方式:内核支持线程kst、用户级线程ult、组合方式

  操作系统基础知识总结(连载)

-------------------------------------------------------第三章------------------------------------------------------------------

  • 进程同步:对多个相关进程在执行次序上进行协调,使并发执行的诸进程之间能按照一定的规则或时序共享系统资源。
  • 进程关系:间接制约/互斥关系、直接制约/同步关系
  • 临界资源:一次仅允许一个进程使用的资源。死锁就是在进程申请同时使用多个临界资源时候,临界资源处理不当的情况。
  • 临界区:进程中访问临界资源的代码成为临界区
  • 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
  • 互斥问题的解决办法:可以将临界区的标准看成是一个锁,显然为了防止多个进程同时测试大锁为打开的情况,测试和关锁必须是连续的,不允许分开进行。

      软件方法:有一定难度并且有局限性

      关中断:实现互斥最简单办法

      ts实现互斥:借助一条硬件指令,这条指令可以看作一个函数过程,执行过程不可分割及一条原语。

      利用swap指令进行互斥:有效,但是其他访问不停地进行测试,处于忙等状态,不符合让权等待的原则。