操作系统期末总复习m046315852的博客-

一.计算机系统概述

1.操作系统是系统软件，操作系统设计的主要设计目标是方便性、可靠性
2.操作系统是对计算机资源进行管理的软件
3.特征：
　　并发 共享 虚拟 异步
　　并发：若干事件在同一时间间隔发生
　　并行：若干事件在同一时刻发生
　　最基本特征：并发、共享（两者互为存在条件）
4.功能：（基本功能）控制和管理系统内的各种资源重点
（１）作为计算机系统资源的管理者

处理机管理、存储器管理、文件管理、设备管理与中断处理 

（２）作为用户与计算机硬件系统之间的接口

命令接口：允许用户直接使用                联机用户接口：说一句做一句                脱机用户接口：说一堆做一堆 程序接口（系统调用）：只能通过用户程序间接使用（避免用户直接访问外设）                    （提供给编程人员的接口）                     用户态转换为核心态                     目的：请求系统服务                     执行过程： 传递系统调用参数---执行陷入指令（trap）指令----执行相应的服务程序----返回用户态 

用户可以通过命令接口和系统调用两种方式来使用计算机

5.开机后操作系统最终被加载到RAM
6.发展

（1）手工操作阶段 （2）批处理阶段（中断技术使得多道批处理系统和I/O设备可与CPU并行工作）         1.单道批处理阶段           特征：自动性、顺序性、单道性、封闭性           缺点：系统资源利用率不充分         2.多道批处理阶段（操作系统形成的标志）           用户脱机使用计算机           特征：制约性、间断性、共享性           作用：提高单机资源利用率           优点：CPU利用率高                系统吞吐量大                I/O设备利用率高           缺点：系统开销大                 用户响应时间较长                 不提供人机交互能力（缺少交互性） （3）分时操作系统（不可以插队，有了人机交互）          可以多个用户同时使用计算机          运行时间分成时间片，用户以交互式的方式使用计算机“时间片轮转”          时间片一定，用户数越多响应时间越长          系统响应时间          算法：优先级+非抢占式调度算法          特点：同时性、交互性、独立性、及时性          响应时间=用户数*时间片          时间片=切换时间+处理时间 （4）实时操作系统（可以插队）         特点：及时性、可靠性         目标：安全可靠、及时响应、快速处理         算法：抢占式优先级高者优先         硬实时系统：必须在被控制对象规定时间内完成（火箭发射）         软实时系统：可以不再（订票） 

从可靠性看实时操作系统更强，从交互性看分时操作系统更强

7.指令

 特权指令：不允许用户程序使用（只允许操作系统使用）           设备管理、文件管理、进程管理、进程控制、进程通信、内存管理  非特权指令：普通的运算指令 

8.处理机状态

 用户态：cpu只能执行非特权（访管指令）  核心态：都能执行  用户态-----核心态：通过中断（是硬件完成的）  核心态-----用户态：特权指令psw的标志位0用户态1核心态 

常考谁在用户态执行，谁在核心态执行
9.两种程序

内核程序：都可执行（实现内核功能的程序） 应用程序：非特权（工作在用户态） 

操作系统必须提供中断处理功能
10.中断和异常

中断（信号来源于cpu外部）：强迫中断I/O结束中断                     处理外部中断，PC值由中断隐指令自动保存                    通用寄存器内容由操作系统保存          异常（信号来源于cpu内部）：系统调用、缺页、整数除0 

11.中断处理和子程序调用

子程序调用：保存程序断点，即下一条指令的地址 中断：保存PC 和 PSW 

二.进程管理

1.进程目的：为了更好地描述和控制程序并发执行
2.进程实体（进程映像）：PCB、程序段、数据段
进程实体也叫进程，进程是动态的，程序是静态的。进程是进程实体的运行过程，是系统资源分配和调度的一个独立单位
进程控制块是进程存在的唯一标志
（PCB中有四大类：进程标志信息、进程控制信息、进程资源信息、CPU现场信息）
3.进程特征：

动态性、并发性、独立性、异步性、结构性 并发性的特征（间断性、失去封闭性、不可再现性） 

4.进程状态

1)进程运行满一个时间片以后让出中央处理器，他的状态变为就绪态 2)一个进程的状态变化不一定引起另一个进程的状态变换 3)进程获得处理机运行时通过调度得到的 4)进程申请处理机得不到满足时，其状态变为就绪态 5)系统进程所请求一次I/O操作完成后进程状态由阻塞态变为就绪态 6)进程在处理机上执行时进程之间可能是无关的也有可能是有交互性 7)进程自身决定从运行态到阻塞态 8)对进程的管理和控制使用原语 9）被优先级高的抢占了CPU，由运行态变为就绪态 10）进程的最大数目受内存大小 

5.进程的组织方式

链接方式（指针队列） 索引方式（索引表） 

6.进程通信
进程间的信息交换

  低级通信方式：PV操作（基于数据结构的共享）   高级通信方式：（基于存储区的共享）         1.共享存储         2.消息传递：两个原语（发送消息、接收消息）              1）直接通信方式              2）间接通信方式（信箱通信方式）                       3.管道通信    （写满时不能再写，读完时，不能再读，没写满不能读，没读空不能写）             缓冲区只允许一边写入，另一边读出                                                                                                                                                                                                                                                                                              

7.进程的创建：

1）申请空白PCB 2）为新进程分配资源 3）初始化进程控制块 4）将新进程插入就绪队列中 

8.线程

1）线程为调度和分派的基本单位 2）进程拥有资源，线程不能拥有资源 3）进程间可以并发执行，一个进程中的多个线程也可以并发执行 4）线程切换开销远小于进程间切换 5）引入线程可提高程序并发执行的速度，可进一步提高系统效率 6）同一进程和不同进程内的线程都可以并发执行 

9.线程的实现方式

 1）用户级线程  2）内核级线程  线程切换可以在用户态下完成 

10.多线程模型

 一对一  一对多  多对多 

进程可以创建进程或线程，线程也可以创建线程，但线程不能创建进程
11.临街资源

 一次只能为一个进程使用的资源 

12.临界区

每个进程访问临街资源的代码 

13.操作系统中把做出“决定把CPU分配给谁用”的程序成为“进程调度程序”

 进程调度与进程切换的区别（自己下去去了解） 

14.调度层次

作业调度、内存调度、进程调度

15.进程调度的方式

 非剥夺调度方式（非抢占式）  剥夺调度方式（抢占式） 

16.调度的评价准则

1）CPU利用率 2）系统吞吐量：单位时间内完成作业的数量 3）周转时间：          周转时间=作业完成时间—作业提交时间     平均周转时间=（作业1周转时间+作业2周转时间+......）/n     带权周转时间=作业周转时间/作业实际运行时间     平均带权周转时间=（作业1的带权周转时间+作业2的带权周转时间+......）n 4）等待时间：等待时间越长，用户满意度越低 

14.常用进程调度算法非常重要！！！
点击这里查看详细的讲解

 （1）先来先服务调度算法  根据进程到达的先后顺序执行进程，不考虑等待时间和执行时间，会产生饥饿现象。属于非抢占式调度，优点是公平，实现简单；缺点是不利于短作业。  不会饥饿  （2）短作业调度算法 会饥饿  （3）优先级调度算法  会饥饿  （4）高响应比优先调度算法         根据“响应比=（进程执行时间+进程等待时间）/ 进程执行时间”这个公式得到的响应比来进行调度。高响应比优先算法在等待时间相同的情况下，作业执行的时间越短，响应比越高，满足段任务优先，同时响应比会随着等待时间增加而变大，优先级会提高，能够避免饥饿现象。优点是兼顾长短作业，缺点是计算响应比开销大，适用于批处理系统。   不会饥饿  （5）时间片轮转调度算法  不会饥饿  （6）多级反馈队列调度算法  会饥饿 

持续更新中…

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