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操作系统总结

第一篇：操作系统总结第一部分概述一、导论1.操作系统做什么①冯诺依曼体系结构②OS角色：对上：控制程序正确执行，使用方便；对下：资源分配器③核心功能：进程管理，内存管理，文件管理，输入输出，保护和安全2.计算机系统组织①中断②存储结构：寄存器→高速缓存→主存→电子磁盘→光盘→磁带③I/O结构：I/O的同步、异步；慢速设备（中断）快速设备（DMA）3.操作系统结构：多道（使CPU总有一个任务执行）、分时（高频率切换任务）4.进程管理①进程有其生命周期，进程是执行中的程序②管理活动：创建或删除用户或系统进程；挂起或重启进程；防死锁；提供进程同步、通信机制③目的：使进程可以运行，相互协调不死锁5.内存管理①目标：内核健壮②保护方法：独立操作模式:用户模式，内核模式；计数器定时中断防止死循环6.存储管理①解决问题：速度匹配→缓存（缓存的命中率）②等级问题：一致性；多处理器下各缓存的一致性二、操作系统结构1.操作系统服务：用户界面，程序执行，I/O操作，文件系统操作，通信，错误检测，资源分配，统计，保护和安全。2.操作系统的用户界面：命令解释程序，图形用户界面3.系统调用类型：进程控制，文件管理，设备管理，信息维护，通信4.系统程序分类：文件管理，状态信息，文件修改，程序设计语言支持，程序装入和执行，通信，系统工具，应用程序。5.操作系统结构：①简单结构(MS-DOS)：小空间多功能，应用程序直接操作硬件，不安全，无模块，接口和功能层次没有区分②分层法：难划分，效率低，但是构造和调试简单化③微内核：包括最小的进程和内存管理以及通信，便于扩充操作系统。④模块化：动态加载模块，允许内核提供核心服务，也能动态的实现特定的功能⑤组合结构第二部分进程管理一、进程1.进程的概念①进程通常包括：程序计数器，栈，数据段②进程状态：新建，运行，等待，就绪，终止③进程控制块PCB：进程状态，程序计数器，CPU寄存器，CPU调度信息，内存管理信息，记账信息，I/O状态信息④2.进程调度①调度队列：作业队列，就绪队列，设备队列P80②调度程序：长期调度程序（作业调度程序）：从作业池中选择进程，并装入内存准备执行。短期调度程序（CPU调度程序）：从准备执行的进程中选择进程，并为之分配CPU时间。中期调度程序：能将进程从内存中移出。长短期的区别是执行频率；长期调度控制多道程序设计的程度，中期调度可以降低多道。③I/O绑定进程，CPU绑定进程④上下文切换：将CPU切换到另一个进程需要保存当前进程的状态和恢复另一进程的状态。3.进程操作①进程创程：创建新进程的执行方式（父子进程并发执行；父进程等待直到某个或全部子进程执行完毕）新进程地址空间（子进程是父进程的副本；子进程装入另一个新程序）资源共享（所有/子集/不共享）②进程终止父进程终止子进程的原因（子进程使用了超过它分配的资源；分配给子程序的任务不需要了；父进程结束）4.进程间通信①通信基本模型：共享内存，消息传递②共享内存：消费者可能等待生产者；无限缓冲区，有限缓冲区的区别③消息传递：命名：直接通信（对称寻址：接受者命名发送者；非对称寻址：接受者不需要命名发送者）间接通信（邮箱、端口的参与）同步：阻塞与非阻塞（发送，接收），同步与异步缓冲：零容量（无缓冲）；有限容量、无限容量（自动缓冲）5.客户机-服务器通信：套接字SOCKET，RPC远程调用，RMI远程方法调用二、线程1.概述：多线程优点：响应度高，资源共享，经济，多处理器体系结构的利用2.多线程模型：用户层的用户线程或内核层的内核线程，用户线程受内核支持，而无需内核管理，而内核线程由操作系统直接支持和管理，这两种方法支持多线程。①多对一模型（效率比较高，阻塞系统调用的后果）②一对一模型（更好的并发功能，缺点是创建一个用户线程就需要一个内核进程）③多对多模型（用户可以创建任意多的线程；二级模型=多对多+一对一）3.多线程问题①系统调用fork().exex()②线程取消异步取消（立即终止），延迟取消（检查是否应该终止）③信号处理：信号必须有一个处理程序④线程池：优点（处理请求速度快，线程数量可控制）三、CPU调度1.基本概念①CPU区间和I/O区间的概念②抢占与非抢占调度的概念（发生在：一个进程从运行切换到等待、运行切换到就绪、等待切换到就绪、以及终止，1,4非抢占，2,3抢占）2.调度准则：CPU利用率（使CPU尽量忙），吞吐量（测量工作的方法），周转时间（从进程提交到完成的时间），等待时间，响应时间3.调度算法①先到先服务调度FCFS（非抢占的）②最短作业优先调度SJF（抢占，最优算法，难知道下一CPU区间长度，用于长期调度）③最短剩余时间优先调度SRTF（强占式的SJF，适合长期调度）④优先级调度（问题：无穷阻塞或饥饿，老化来解决；非抢占方