OS基本内容总结..doc

OS（OperatingSystem）地位、作用和定义
定义：
操作系统是控制应用程序执行的程序，并充当应用程序和硬件间的接口。
操作系统是最基本的系统软件。它控制计算机的所有资源，并提供应用程序开发的基础。
作用：
研究操作系统的几种观点：
系统观点：作为资源管理器的操作系统
操作系统的主要任务：满足资源使用请求；记录资源使用情况；协调各个程序和用户对资源使用请求的冲突。
用户观点：作为扩展机的操作系统
为用户提供一台等价的扩展机，或称为虚拟机，它比底层编程更容易编程。

OS分类和发展历史
批处理、分时、实时、通用、多处理、网络（了解各自的特征和适用场合）
无操作系统时代/第一代计算机：使用真空管和插件板；无任何软件和操作系统
单道批处理系统/第二代计算机
目标：减少机时的浪费
单道批处理系统的问题：内存利用率低；CPU利用率低
多道批处理系统/第三代计算机
基地址寄存器和界限寄存器；多道程序设计
多道批处理系统的问题：响应时间不确定；不同调度算法，不同结果
分时系统
每个用户拥有一个终端；n个用户同时申请任务，给每个用户1/n有效的处理器速度
实时系统
对处理器操作或者数据流动有严格的时间要求时使用。
硬实时系统：保证关键实时任务按时开始或者按时完成
软实时系统：关键实时任务的优先级高于其他任务的优先级，并在完成之前保证它的最高优先级

OS特征
并发
并行：两个事件在同一个时刻发生
并发：两个事件在同一个时间间隔发生
共享：互斥的共享方式；同时访问方式
虚拟
异步性：内存中程序何时执行、何时暂停、需要多少时间完成都是不可知的

OS功能
处理器管理的功能；存储管理的功能；设备管理的功能；文件管理的功能；用户接口

一些概念
监控程序（monitor)、多道程序系统、多处理系统
引入多道程序设计的目的
什么是双重操作模式？为什么要引进双重操作模式
系统态、用户态以及转换的条件
特权指令和非特权指令

用户与OS的两种接口：定义和功能
命令接口：由一组键盘操作命令和命令解释程序组成；DOS
程序接口：为了用户程序访问系统资源而设；用户程序获取操作系统服务的唯一途径；系统调用；WindowsAPI
图形用户接口(GUI)

系统调用（SystemCall）：定义、功能
用户对操作系统提出的服务是由系统调用来实现的，它提供了进程与操作系统之间的接口。

操作系统的结构有几种？各自的特点？
整体式结构
操作系统是一系列过程的集合，只要需要就可以相互调用。
层次式结构
层次式系统的各种功能可以划分为几个层次，每个层次建立在下面的层次之上。
优点：模块化
缺点：对层的定义并且相对效率差
C/S结构
把原本属于操作系统内核的功能放到内核的外部，使内核成为一个微内核。
操作系统的微内核之外的进程是服务器进程，用户进程是客户进程；微内核实现消息的传递
优点：易于维护；易于扩充；适用于分布式系统
虚拟机结构
虚拟机监控器运行在硬件系统上，提供多道程序的功能，并为上一层提供虚拟机。
虚拟机是硬件的完全拷贝，包括真实机器中的内核模式、用户模式、I/O、中断等。
优点：提供了安全层；允许进行系统开发而不必中断正常的系统操作
陷阱（trap）与中断（interrupt）的区别
中断：由硬件引起的中断，例如时钟中断
陷阱：是因为错误/用户程序的特定请求而引起的软件生成中断，又称软中断，例如系统调用

进程(Process)
定义、特征、作用
定义：进程指一个正在执行的程序，包括程序计数器、寄存器和变量的当前值。
程序顺序执行、并发执行的特点
进程与程序的区别与联系
进程不只是程序代码，还包括当前的活动以及堆栈段和数据段
程序是被动的实体，进程是活动的实体
进程状态（三状态和五状态）及其转换
三状态：就绪状态；运行状态；等待状态
五状态：
新状态：进程正在被创建。
就绪状态：只要有机会获得CPU就能够开始执行。
运行状态：进程正在执行。
等待状态：等待某个事件发生。
终止状态：进程已经完成或者被迫终止。
进程控制块PCB（ProcessControlBlock）：作用及其内容
为了实现进程模型，操作系统维持着一张表格，从数据结构上看就是一个结构数组，也就是进程表。
每个进程占用一个表项，就是每个进程的进程控制块。

进程控制
主要功能；创建、撤销、挂起、唤醒、阻塞、激活等原语所需完成的功能；了解fork()和exec()的工作原理
创建
进程在执行过程中通过系统调用创建进程。
如果一个进程创立了另一个进程，则前者称为父进程，后者称为子进程。
一个进程只有一个父进程，但是可以有零个或多个子进程。因此，进程和进程之间会形成一个进程树。
终止/撤销
进程终止自己（自愿的）：使用exit系统调用；父进程使用wait系统调用得知终止进程的进程号
父进程终止子进程