第一篇：操作系統(tǒng)知識點總結(jié)

操作系統(tǒng)是一組控制和管理計算機硬件和軟件資源，合理地對各類作業(yè)進行調(diào)度，以及方便用戶使用的程序的集合。

虛擬機：在裸機的基礎(chǔ)上，每增加一層新的操作系統(tǒng)的軟件，就變成了功能更為強大的虛擬機或虛機器。

操作系統(tǒng)的目標：1.方便性2.有效性 3.可擴充性4.開放性

操作系統(tǒng)的作用：OS作為用戶與計算機硬件系統(tǒng)之間的接口；OS作為計算機系統(tǒng)資源的管理者；OS實現(xiàn)了對計算機資源的抽象（作擴充機器）。

操作系統(tǒng)的特征：并發(fā)性；共享性；虛擬性；異步性

推動操作系統(tǒng)發(fā)展的主要動力：不斷提高計算機資源利用率 ；方便用戶；器件的不斷更新?lián)Q代 ；計算機體系結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展。

人工操作方式的特點：用戶獨占全機；CPU等待人工操作；獨占性；串行性。缺點:計算機的有效機時嚴重浪費；效率低

脫機I/O方式的主要優(yōu)點:減少了CPU的空閑時間;提高I/O速度。

單道批處理系統(tǒng)的特征:自動性;順序性;單道性

多道批處理系統(tǒng)原理：用戶所提交的作業(yè)都先存放在外存上并排成一個隊列，稱為“后備隊列”；然后，由作業(yè)調(diào)度程序按一定的算法從后備隊列中選擇若干個作業(yè)調(diào)入內(nèi)存，使它們共享CPU和系統(tǒng)中的各種資源。

多道批處理系統(tǒng)的優(yōu)缺點 資源利用率高 ；系統(tǒng)吞吐量大 ；可提高內(nèi)存和I/O設(shè)備利用率；平均周轉(zhuǎn)時間長；無交互能力

多道批處理系統(tǒng)需要解決的問題（1）處理機管理問題（2）內(nèi)存管理問題（3）I/O設(shè)備管理問題4）文件管理問題（5）作業(yè)管理問題

分時系統(tǒng)：在一臺主機上連接了多個帶有顯示器和鍵盤的終端，同時允許多個用戶通過自己的終端，以交互方式使用計算機，共享主機中的資源。

時間片：將CPU的時間劃分成若干個片段,稱為時間片，操作系統(tǒng)以時間片為單位,輪流為每個終端用戶服務(wù)

實時系統(tǒng)與分時系統(tǒng)特征的比較：多路性；獨立性；及時性；交互性；可靠性

操作系統(tǒng)的特征：并發(fā)性；共享性；虛擬性；異步性

操作系統(tǒng)的主要功能：處理機管理；存儲器管理；設(shè)備管理；文件管理；作業(yè)管理

對處理機管理，可歸結(jié)為對進程的管理：進程控制（創(chuàng)建，撤消，狀態(tài)轉(zhuǎn)換）；進程同步（互斥，同步）；進程通信；進程調(diào)度（作業(yè)調(diào)度，進程調(diào)度）。

存儲器管理功能：內(nèi)存分配（最基本）；內(nèi)存保護；地址映射；內(nèi)存擴充

設(shè)備管理功能：設(shè)備分配；設(shè)備處理（相當于啟動）；緩沖管理 ；虛擬設(shè)備

文件管理功能：文件存儲空間管理；目錄管理；文件讀寫管理；文件保護。

用戶接口：命令接口；程序接口；圖形接口

傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：無結(jié)構(gòu)OS；模塊化OS結(jié)構(gòu) ；分層式OS結(jié)構(gòu)

模塊化操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：操作系統(tǒng)是由按其功能劃分為若干個具有一定獨立性和大小的模塊。每個模塊具有某個方面的管理功能，規(guī)定好模塊之間的接口。

微內(nèi)核的基本功能：進程管理-存儲器管理-進程通信管理-I/O設(shè)備管理

進程的特征：動態(tài)性（最基本）；并發(fā)性；異步性；獨立性；結(jié)構(gòu)特征（程序段，數(shù)據(jù)段，進程控制塊PCB）

進程的基本屬性：可擁有資源的獨立單位；可獨立調(diào)度和分配的基本單位。

進程控制塊的基本組成：進程標識符；處理機的狀態(tài)；進程調(diào)度所需信息；進程控制信息。進程控制一般是由操作系統(tǒng)的內(nèi)核中的原語來實現(xiàn)

臨界資源：如打印機、磁帶機等一段時間內(nèi)只允許一個進程進行使用的資源。

信號量：整型，記錄型，and型，信號量集。實現(xiàn)進程互斥，前趨關(guān)系，進程同步。semaphore

進程通信的類型：共享存儲器系統(tǒng)；消息傳遞系統(tǒng)；管道通信

管道通信：用于連接一個讀進程和一個寫進程以實現(xiàn)他們通信的一個共享文件，又名Pipe文件，本身提供了互斥和同步進程的能力。

next:指向下一個消息緩沖區(qū)的指針

線程的屬性：輕型實體；獨立調(diào)度和分派的基本單位；可并發(fā)執(zhí)行；共享進程資源 作業(yè)的狀態(tài) “進入” 或“提交” “后備”“運行” “完成”

決定作業(yè)調(diào)度的兩個因素：

多道程序度；調(diào)度算法

周轉(zhuǎn)時間：完成時間-到達時間

帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間：周轉(zhuǎn)時間/執(zhí)行時間

先來先服務(wù)(FCFS)

短作業(yè)（進程）優(yōu)先SJ(P)F

高響應(yīng)比優(yōu)先調(diào)度算法HRRN：響應(yīng)比R =（1+T-到達時間）/服務(wù)時間

時間片輪轉(zhuǎn)法RR

準則：面向用戶的準則（周轉(zhuǎn)時間短；反應(yīng)時間快；截止時間的保證；優(yōu)先權(quán)準則）；面向系統(tǒng)的準則（系統(tǒng)吞吐量高；處理機利用率好；各類資源的平衡利用）

程序的裝入：絕對裝入方式；可重定位裝入方式；動態(tài)運行時裝入方式。

程序的鏈接：

1、靜態(tài)鏈接：程序運行前先鏈接，再裝入內(nèi)存：1）對相對地址的改變2）變換外部調(diào)用符號

2、裝入時動態(tài)鏈接：裝入內(nèi)存時，邊裝入邊鏈接。

3、運行時動態(tài)鏈接：某些模塊的鏈接推遲到執(zhí)行時才執(zhí)行，用不到的模塊可以不調(diào)入內(nèi)存。

產(chǎn)生死鎖的原因競爭資源：可剝奪和非剝奪性資源/臨時性資源；進程間推進順序非法。死鎖是指多個進程在運行過程中因爭奪資源而造成的一種僵局，若無外力作用，它們都將無法再向前推進。

處理死鎖的基本方法：預(yù)防死鎖；避免死鎖；檢測死鎖；解除死鎖

產(chǎn)生死鎖的必要條件互斥條件：資源本身的特性；請求和保持條件：在請求不到新資源的時候進程不釋放原來的資源 ；不剝奪條件：進程獲得的資源，為使用完前不可被剝奪 ；環(huán)路等待條件：進程對資源的請求形成一個請求環(huán)形鏈

預(yù)防死鎖

1、打破請求和保持條件：要求進程一次性申請到全部資源后再運行，不會產(chǎn)生死鎖，但效率降低

2、打破不剝奪條件：要求進程提出新資源要求不被滿足后，必須釋放原來的保持的資源，損失代價嚴重；

3、打破環(huán)路等待條件：對資源進行線性排序編號，要求每個進程必須從低號到高號申請資源，而不考慮進程實際申請資源的先后順序。

死鎖的解除剝奪資源；撤消進程

拼接或緊湊：通過移動內(nèi)存中作業(yè)的位置，以把原來多個分散的小分區(qū)拼接成一個大分區(qū)的方法。

虛擬存儲器的特征：多次性；對換性；虛擬性

銀行家算法：主要用來判斷在當前狀態(tài)下如果有進程提出資源請求request[]，看是否能滿足該請求：

a： 判斷請求的合法性，是否滿足小于NEED矩陣中的向量；

b：請求的可滿足性判斷，是否小于available[]向量；

c：試探分配，修改相應(yīng)的參數(shù)available[]allocationneed;

d：進行安全性檢查，若分配后安全，則進行分配，若判斷從此進入了不安全狀態(tài)，則恢復(fù)原來數(shù)據(jù)，對進程請求不予滿足。

安全性算法檢查：

虛擬存儲器是指具有請求調(diào)入功能和置換功能，能從邏輯上對內(nèi)存容量加以擴充的一種存儲器系統(tǒng)。其邏輯容量由內(nèi)存容量和外存容量之和所決定的。

動態(tài)分區(qū)分配算法：首次適應(yīng)算法：按地址遞增的順序；循環(huán)首次適應(yīng)算法：從上次找到的空閑分區(qū)的下一個開始；最佳適應(yīng)算法：按大小遞增的順序；最壞適應(yīng)算法：按地址遞減的順序

地址為A，頁面大小L頁號P，頁內(nèi)地址d：

p=int(A/L)

d=AmodL

分段系統(tǒng)的基本原理：分段：將作業(yè)的邏輯地址空間分為若干個段，每個段內(nèi)定義一組邏輯信息。作業(yè)的地址空間分為段號（名）+段內(nèi)地址兩部分。

段表：將不同的段分配到內(nèi)存不連續(xù)的存儲空間，當然，具體每個段，因為長度可能不同，但是需連續(xù)的存儲空間，因此，段表內(nèi)需確定段號、段的長度、段在內(nèi)存的起始地址。分頁與分段區(qū)別：（1）頁是信息的物理單位，為了提高內(nèi)存利用率引入的；段是信息的邏輯單位，是考慮用戶編程需要分成的段。（2）頁的大小固定，段的大小不確定（3）頁的邏輯地址是1維的，段的邏輯地址是2維的。

段頁式存儲管理方式

基本原理：首先用戶程序分成若干個段，每個段內(nèi)再實施分頁，為每個段賦予一個段名。在段頁式系統(tǒng)中，其地址結(jié)構(gòu)由段號、段內(nèi)頁號及頁內(nèi)地址三部分組成。

頁號、物理塊號、狀態(tài)位p、訪問字段A、修改位M、外存地址

頁表機制：頁號和物理塊號，狀態(tài)位P（0表示在外存，沒有調(diào)入，1表示在內(nèi)存）；訪問字段A（一段時間內(nèi)訪問次數(shù)或是否被訪問過，供頁面置換出去時參考）；修改位M（一段時間內(nèi)是否被修改過，置換時需要回寫到外存對換區(qū)）；外存地址（將來調(diào)入內(nèi)存時使用）；物理塊的分配策略

（1）固定分配局部置換（2）可變分配全局置換（3）可變分配局部置換

物理塊分配算法

（1）平均分配算法（2）按比例分配算法（3）考慮優(yōu)先權(quán)的分配算法

最佳置換算法（Optimal）

先進先出置換算法（FIFO）

最近最久未使用（LRU）

Clock置換算法

設(shè)備控制器是在CPU和I/O設(shè)備之間的接口，一個設(shè)備控制器控制幾個設(shè)備。

設(shè)備控制器的功能接收和識別命令；數(shù)據(jù)交換；標識和報告設(shè)備的狀態(tài)；地址識別；數(shù)據(jù)緩沖；差錯控制

通道是通過執(zhí)行通道程序，并與設(shè)備控制器共同實現(xiàn)對I/O設(shè)備的控制的。通道程序是由一系列通道指令所構(gòu)成的。

通道程序每條指令：（1）操作碼（2）內(nèi)存地址（3）計數(shù)（4）通道程序結(jié)束位（5）記錄結(jié)束標志。

設(shè)備分配中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

1、設(shè)備控制表DCT2、控制器控制表COCT、通道控制表CHCT3、系統(tǒng)設(shè)備表

聯(lián)機命令的類型

系統(tǒng)訪問類（login）；磁盤操作類format、diskcopy；文件操作類type；目錄操作類mkdir；其它命令

spooling 系統(tǒng)組成（1）輸入井和輸出井

（2）輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū)（3）輸入進程spi和輸出進程spo

SPOOLING 系統(tǒng)的特點

提高了I/O的速度；將獨占設(shè)備改造為共享設(shè)備；實現(xiàn)了虛擬設(shè)備功能

設(shè)備處理程序通常又稱為設(shè)備驅(qū)動程序。是I/O進程與設(shè)備控制器之間的通信程序，以進程的形式存在，故稱為設(shè)備驅(qū)動進程。

連續(xù)分配的優(yōu)缺點：

（1）順序訪問容易（2）順序訪問速度快（3）要求有連續(xù)的存儲空間（4）必須事先知道文件的長度。

顯示鏈接是把鏈接文件個物理塊的指針顯式的存放在內(nèi)存的一張鏈接表中，整個磁盤僅設(shè)置一張

混合索引分配方式：UNIX系統(tǒng)V的索引結(jié)點中：

直接尋址iaddr(0)-iaddr(9)；

一次間接尋址iaddr(10)；

多次間接尋址iaddr(11)iaddr(12)

對目錄管理的要求如下：

（1）實現(xiàn)“按名存取”（2）提高對目錄的檢索速度（3）文件共享（4）允許文件重名 文件與文件控制塊一一對應(yīng)，人們把文件控制塊的有序集合稱為文件目錄

多級目錄結(jié)構(gòu)

（1）提高了檢索目錄的速度（2）在不同的用戶目錄中，可以使用相同的文件名

（3）不同用戶還可以使用不同的文件名來訪問同一個共享文件。

系統(tǒng)調(diào)用的類型 位，轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的盤塊號

（1）進程控制類 b=n(i-1)+j（n為每行位數(shù)）

（2）文件操縱類(3)修改位示圖，令

map[i,j]=1（3）進程通信類

盤塊的回收:

對對象操縱和管理的軟件

1、將回收的盤塊號轉(zhuǎn)換為

集合是文件管理系統(tǒng)的核行號和列號

心部分。

Hash函數(shù)，可將記錄鍵值

轉(zhuǎn)換為相應(yīng)記錄的地址。

盤塊的分配：

（1）順序掃描位示圖，找

出值為0的二進制位進行分

配。（2）將所找到的每一個

第二篇：操作系統(tǒng)知識點總結(jié)

操作系統(tǒng)的各個階段:

1、人工操作階段。

2、單道批處理系統(tǒng)評價

a、解決了作業(yè)間的自動轉(zhuǎn)接問題，減少了機器時間的浪費。

b、不管作業(yè)大小，只要它一旦占用處理機開始執(zhí)行，則它必須一直占據(jù)處理機，直到運行完畢。c、資源利用率低 d、對短作業(yè)不公平e、交互性差

3、多批道處理系統(tǒng) 優(yōu)缺點： 優(yōu)點：

資源利用率高：CPU和內(nèi)存利用率較高； 作業(yè)吞吐量大：單位時間內(nèi)完成的工作總量大； 缺點：

用戶交互性差：整個作業(yè)完成后或中間出錯時，才與用戶交互，不利于調(diào)試和修改；

作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間長：短作業(yè)的周轉(zhuǎn)時間顯著增長；

4、分時系統(tǒng)

5、實時系統(tǒng)

操作系統(tǒng)的基本特性

1、并發(fā)

并行性(parallel）是指兩個或多個事件在同一時間發(fā)生。

并發(fā)性(Concurrence)是指兩個或多個事件在同一時間間隔內(nèi)發(fā)生。

2、共享

共享指系統(tǒng)中的資源可供內(nèi)存中多個并發(fā)執(zhí)行的進程(線程)共同使用。a、互斥共享方式 b、同時訪問方式

3、虛擬

虛擬，是指把一個物理上的實體，變?yōu)槿舾蓚€邏輯上的對應(yīng)物。

4、異步性

操作系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)中的一個系統(tǒng)軟件，它管理和控制系統(tǒng)中的軟件和硬件資源，合理組織計算機工作流程，有效利用系統(tǒng)資源，為用戶提供一個功能強，使用方便的工作環(huán)境，從而在計算機和用戶之間起到接口的作用。

進程是具有獨立功能的程序關(guān)于某個數(shù)據(jù)集合上的一次運行活動，是系統(tǒng)進行資源分配和調(diào)度的獨立單位

程序：指令或語句序列，體現(xiàn)了某種算法

進程控制塊

系統(tǒng)為了管理進程設(shè)置的一個專門的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用它來記錄進程的外部特征，描述進程的運動變化過程

系統(tǒng)利用PCB來控制和管理進程，所以PCB是系統(tǒng)感知進程存在的唯一標志

進程與PCB是一一對應(yīng)的 作用：

是一個在多道程序環(huán)境下不能獨立運行的程序，成為一個能獨立運行的基本單位，一個能與其他進程并發(fā)執(zhí)行的進程。進程控制塊中的信息：

1、進程標識符 2處理機狀態(tài)

3、進程調(diào)度信息

4、進程控制信息 進程控制塊的組織方式：

1、鏈接方式

2、索引方式進程的創(chuàng)建

1、創(chuàng)建一個PCB

2、為新進程分配資源

3、初始化進程控制塊

4、將新進程插入就緒隊列 進程撤消

1、根據(jù)標識符，找到該PCB

2、修改其狀態(tài)

3、如有子孫進程，則予以終止

4、收回其資源

5、從所在鏈表中移出

人們把每個進程中訪問臨界資源的那段代碼稱為臨界區(qū)

高級調(diào)度、中級調(diào)度、低級調(diào)度

高級調(diào)度也稱為作業(yè)調(diào)度或長程調(diào)度用于將外存作業(yè)調(diào)入內(nèi)存，創(chuàng)建PCB，插入就緒隊列。一般在批處理系統(tǒng)中使用。分/實時系統(tǒng)一般直接入內(nèi)存，無此環(huán)節(jié)。

低級調(diào)度也稱為進程調(diào)度或短程調(diào)度處理機需要經(jīng)常選擇就緒進程執(zhí)行，主要是由分派程序（Dispatcher）分派處理機。由于低級調(diào)度算法的頻繁使用，要求在實現(xiàn)時做到高效。

中級調(diào)度為了提高內(nèi)存利用率和系統(tǒng)吞吐量。涉及進程在內(nèi)外存間的交換，將暫時不能運行的進程調(diào)出內(nèi)存，以提高系統(tǒng)處理能力。此時的進程狀態(tài)稱為就緒駐外存狀態(tài)或掛起狀態(tài)。當內(nèi)存有空閑時，由中級調(diào)度決定把外存上哪些具備運行條件的就緒進程，重新調(diào)入內(nèi)存，轉(zhuǎn)為就緒狀態(tài)。三種調(diào)度的比較

1、進程調(diào)度運行頻率最高，一般10－100 ms進行一次，故其算法不能太復(fù)雜，以免占用太多CPU時間。

2、作業(yè)調(diào)度是一批（個）作業(yè)運行完，退出系統(tǒng)，需重新調(diào)入一批（個）作業(yè)進入內(nèi)存，故周期較長，允許算法較復(fù)雜。

3、中級調(diào)度介于上述二者之間。

死鎖的定義：多個進程在運行過程中因爭奪資源而造成的一種僵局

原因：1.競爭系統(tǒng)資源 2.進程的推進順序不當

產(chǎn)生死鎖的必要條件

1、互斥條件（資源獨占）

2、請求和保持條件（部分分配，占有申請）

3、不剝奪條件（不可強占）

4、環(huán)路等待條件 解決死鎖的基本辦法

1、預(yù)防死鎖(簡單直觀，通過設(shè)置某些限制條件來破壞產(chǎn)生死鎖的四個必要條件中的幾個，來預(yù)防發(fā)生死鎖)

2、避免死鎖(在動態(tài)分配資源的過程中，用某種方法防止系統(tǒng)進入不安全狀態(tài)，從而避免發(fā)生死鎖)

3、檢測死鎖(通過設(shè)置檢測機制，及時檢測出死鎖的發(fā)生，確定有關(guān)的進程和資源)

4、解除死鎖(與檢測死鎖配套使用，常用的方法是撤銷或掛起一些進程，收回資源，分配給處于阻塞狀態(tài)的進程，使之轉(zhuǎn)為就緒狀態(tài)，可以繼續(xù)運行)

檢測和解除措施可以較好的利用資源利用率和吞吐量。

系統(tǒng)產(chǎn)生死鎖必定同時保持四個必要條件：

（１）進程互斥使用資源（２）請求和保持條件（３）不剝奪條件（４）環(huán)路等待條件

預(yù)防死鎖的方法：破壞產(chǎn)生死鎖的四個必要條件之一就可以防止死鎖的發(fā)生。條件1是由設(shè)備的固有條件決定的，不能改變。

1、擯棄“請求和保持”條件資源一次性分配

優(yōu)點：簡單易于實現(xiàn)切很安全

缺點：第一，降低了系統(tǒng)吞吐量和資源利用率。第二，浪費了資源。

2、擯棄“不剝奪”條件

即當一個已經(jīng)獲得了某些資源的進程，在申請新資源未能滿足時，必須釋放已占有的資源。

評價：這種策略實現(xiàn)起來比較復(fù)雜，而且需要付出很大代價。

3、擯棄“環(huán)路等待”條件

做法：系統(tǒng)給每類資源賦予一個編號，每一個進程按編號遞增的順序請求資源，釋放則相反(破壞環(huán)路等待條件)評價：較前幾種方法，資源利用率和系統(tǒng)吞吐量都有較明顯改善。但也存在一些問題

1.系統(tǒng)中各類資源所分配的序號，必須相對穩(wěn)定，限制了新類型設(shè)備的增加 2.作業(yè)使用資源的順序與系統(tǒng)規(guī)定資源順序不同。

3.增加了程序設(shè)計難度。安全狀態(tài)與不安全狀態(tài)

安全狀態(tài)指系統(tǒng)能按某種進程順序來為每個進程分配其所需資源，直至最大需求，使每個進程都可順利完成。若系統(tǒng)不存在這樣一個序列，則稱系統(tǒng)處于不安全狀態(tài)。程序的裝入

1、絕對裝入 適用于單道程序環(huán)境。

2、可重定位裝入方式（靜態(tài)重定位）使用于多道程序環(huán)境

3、動態(tài)運行時裝入方式 程序的鏈接

1、靜態(tài)鏈接。在程序運行之前，先將各目標模塊及它們所需的庫函數(shù)，連接成一個完整的裝配模塊，以后不再拆開。稱為靜態(tài)鏈接

2、裝入時動態(tài)鏈接。將用戶源程序編譯后得到的一組木匾模塊，在裝入內(nèi)存時，采用邊裝入邊鏈接的連接方式。

3、運行時動態(tài)鏈接。指對某些目標模塊的鏈接，是在程序執(zhí)行中需要該模塊時，才對它進行的鏈接。連續(xù)分配方式

1、單一連續(xù)分配

2、固定分區(qū)分配

把主存中可分配的用戶區(qū)域預(yù)先劃分成若干個固定大小的區(qū)域，每一個區(qū)域稱為一個分區(qū)，每個分區(qū)中可以裝入一個作業(yè)，一個作業(yè)也只能裝入一個分區(qū)中。a、分區(qū)大小相等缺乏靈活性 b、分區(qū)大學(xué)不等

3、動態(tài)分區(qū)分配

分區(qū)分配中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（1）、空閑分區(qū)表（2）、空閑分區(qū)鏈 實現(xiàn)空閑分區(qū)分配鏈接：應(yīng)在每個分區(qū)的起始地址部分，設(shè)置一些用于控制區(qū)分配的信息，以及用于鏈接各分區(qū)的前向指針；在分區(qū)尾部則設(shè)置一后向指針，通過前，后向指針將所有的分區(qū)鏈接成一個雙向鏈.分區(qū)分配算法（1）、首次適應(yīng)算法FF。（2）、循環(huán)首次適應(yīng)算法。（3）、最佳適應(yīng)算法。分區(qū)分配操作

a、分配內(nèi)存，利用某種算法，從空閑分區(qū)鏈表中找到所需大小的分區(qū)。b、回收內(nèi)存。

4、可重定位分區(qū)分配

5、對換

對換是指把主存中暫時不能運行的進程，或暫時不用的程序和數(shù)據(jù)，換出到外存上，把已具備運行條件的進程，或進程所需要的程序或數(shù)據(jù)，換入主存的技術(shù)。

對換有兩種方式

a、對換是以整個進程為單位，便稱之為“整體對換”或“進程對換”，b、如果對換是以“頁”或“段”為單位進行，則分別稱之為“頁面對換”或“分段對換”

系統(tǒng)為實現(xiàn)對換要實現(xiàn)： a、對換空間的管理 b、進程的換出 c、進程的換入

連續(xù)分配是內(nèi)存中不能被程序利用的小

分區(qū)成為外碎片

分頁是存儲管理中進程的最后一頁裝不滿而形成的不可利用的碎片為內(nèi)碎片。虛擬存儲器的基本概念

所謂虛擬存儲器是指具有請求調(diào)入功能和置換功能，能從邏輯上對主存容量進行擴充的一種存儲器系統(tǒng)。邏輯容量由內(nèi)存和外存容量之和決定。運行速度接近與內(nèi)存，而其成本卻又接近于外存。虛擬存儲器存儲的特點

a、離散性。離散性是指在主存分配時采用離散分配方式，這是虛擬存儲器的基礎(chǔ)。

b、多次性。多次性是指一個作業(yè)被分成多次調(diào)入主存運行

c、對換性。對換性是指允許在作業(yè)的運行過程中換進、換出

d、虛擬性。虛擬性是指能夠從邏輯上擴充主存容量，使用戶所看到的主存容量遠大于實際主存容量。虛擬存儲器的實現(xiàn)方法 a、分頁式虛擬存儲管理

它是在分頁式存儲管理系統(tǒng)上增加了請求調(diào)頁功能、頁面置換功能所形成的頁式虛擬存儲管理系統(tǒng)

b、分段式虛擬存儲管理

它是在分段式存儲管理系統(tǒng)上增加了請求調(diào)段功能、分段置換功能所形成的段式虛擬存儲管理系統(tǒng)。頁面置換算法

（1）最佳置換算法淘汰或者長時間內(nèi)不再訪問的頁面。

（2）先進先出置換算法（FIFO）淘汰最先進入內(nèi)存的頁面

（3）最近最久未使用算法（LRU）根據(jù)頁面調(diào)入內(nèi)存后的使用情況進行決策，利用最近過去僅是最近將來。（4）最近最不經(jīng)常使用調(diào)度算法（LFU）最近時期使用最少

（5）最近未使用算法NUR（clock算法）設(shè)置訪問位A 改進型的設(shè)置訪問位A，M

I/O設(shè)備的類型1)按傳輸速率分類

低速設(shè)備，傳輸速率每秒鐘幾個字節(jié)至數(shù)百個字節(jié)的一類設(shè)備。有鍵盤、鼠標器、語音的輸入和輸出等設(shè)備。

中速設(shè)備，傳輸速率在每秒鐘數(shù)千個字節(jié)至數(shù)萬個字節(jié)的一類設(shè)備。典型有行式打印機、激光打印機等。高速設(shè)備，傳輸速率在數(shù)百千個字節(jié)至數(shù)十兆字節(jié)的一類設(shè)備。典型的高速設(shè)備有磁帶機、磁盤機、光盤機等。2)按信息交換的單位分類

第一類是塊設(shè)備(Block Device)，這類設(shè)備用于存儲信息。信息的存取總是以數(shù)據(jù)塊為單位。它屬于有結(jié)構(gòu)設(shè)備。典型的塊設(shè)備是磁盤，每個盤塊的大小為512 B-4 KB。

第二類是字符設(shè)備(Character Device)，用于數(shù)據(jù)的輸入和輸出。其基本單位是字符,故稱為字符設(shè)備。

3)按設(shè)備的共享屬性分類

這種分類方式可將I/O設(shè)備分為如下三類：

(1)獨占設(shè)備。(2)共享設(shè)備。(3)虛擬設(shè)備。

設(shè)備控制器的基本功能1)接收和識別命令

CPU可以向控制器發(fā)送多種不同的命令，控制器應(yīng)能夠接收并識別這些命令 2)數(shù)據(jù)交換

實現(xiàn)CPU與控制器之間、控制器與設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換，前者通過數(shù)據(jù)總線，后者通過設(shè)置數(shù)據(jù)寄存器。3)標識和報告設(shè)備的狀態(tài)

控制器中設(shè)置有狀態(tài)寄存器，用其中的每一位來反映設(shè)備的某一種狀態(tài)。4)地址識別

系統(tǒng)中每個設(shè)備有一個地址，設(shè)備控制器必須能夠識別它所控制的每個設(shè)備的地址。5)數(shù)據(jù)緩沖

解決I/O設(shè)備和CPU、內(nèi)存間速度不匹配的問題 6)差錯控制

兼管對由I/O設(shè)備傳送來的數(shù)據(jù)進行差錯檢測。若發(fā)現(xiàn)錯誤，向cpu報告，由CPU重新傳送。設(shè)備控制器組成：

1)、設(shè)備控制器與處理機的接口 2)、設(shè)備控制器與設(shè)備的接口 3)、I/O邏輯I/O控制方式 1.程序I/O

2.中斷驅(qū)動I/O控制方式優(yōu)點：CPU 和I/O設(shè)備并行操作，CPU效率改善。缺點：中斷的引入導(dǎo)致CPU的系統(tǒng)開銷增大。

3.直接存儲器訪問DMA I/O控制方式 優(yōu)點：避免了CPU對成批數(shù)據(jù)傳輸過程的頻繁干預(yù)，CPU系統(tǒng)開銷大大降低。一次可以完成一批數(shù)據(jù)的傳輸任務(wù)。缺點：

×一次只能完成一臺設(shè)備的一批數(shù)據(jù)的傳輸任務(wù)。如果外部設(shè)備較多，仍然會增加CPU中斷次數(shù)，導(dǎo)致CPU系統(tǒng)開銷仍然很大。

4.I/O通道控制方式通道類型：

a、字節(jié)多路通道 特點：數(shù)據(jù)傳輸是以字節(jié)為單位進行的；通過循環(huán)輪轉(zhuǎn)使用各子通道，達到了多路控制目的；主要用于控制低速、以字節(jié)為傳輸單位的外部設(shè)備(如打印機、顯示終端等)。

b、數(shù)組選擇通道 特點：每次控制一臺設(shè)備連續(xù)傳輸一批數(shù)據(jù)；當一個設(shè)備要求的數(shù)據(jù)傳輸都結(jié)束后，選擇通道才執(zhí)行下個設(shè)備對應(yīng)的通道程序；傳輸速度高，主要用于控制高速外設(shè)(如磁盤)。c、數(shù)組多路通道 特點：

以循環(huán)輪轉(zhuǎn)使用多個子通道，每個子通道能在時間片內(nèi)傳送一組數(shù)據(jù)；通道利用率較高。主要用于高速、中速設(shè)備(如磁帶機)的控制。緩沖管理

引入緩沖的原因

1.緩和CPU和I/O設(shè)備間速度不匹配的矛盾。2.減少對CPU的中斷頻率3.提高CPU和I/O并行性單緩沖

相對于沒有緩沖區(qū)，單緩沖能提高用戶進程的運行效率。

如果用戶進程在對數(shù)據(jù)進行加工處理時不釋放緩沖區(qū)，那么用戶進程的性能并不能得到改善。

如果外部設(shè)備的速度比處理速度慢的多，那么單緩沖不會顯著改變進程的性能。雙緩沖

當數(shù)據(jù)從緩沖區(qū)復(fù)制到用戶空間時,輸入設(shè)備不必等待,可以立即開始向另一緩沖區(qū)輸入數(shù)據(jù),因此系統(tǒng)處理一塊數(shù)據(jù)的時間可表示為：max(C, T)循環(huán)緩沖

循環(huán)緩沖技術(shù)是在主存中分配一組大小相等的存儲區(qū)作為緩沖區(qū)，并將這些緩沖區(qū)鏈接起來，每個緩沖區(qū)中有一個指向下一個緩沖的指針，最后一個緩沖區(qū)的指針指向第一個緩沖區(qū)，這樣n個緩沖區(qū)就成了一個環(huán)形。

三種類型的緩沖區(qū)：用于裝輸入數(shù)據(jù)的空緩沖區(qū)R、已經(jīng)裝滿數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)G、以及計算進程正在使用的工作緩沖區(qū)C 緩沖池：系統(tǒng)提供的公用緩沖,池中設(shè)置可供若干個進程共享的緩沖區(qū).緩沖池組成： 3個隊列：

空緩沖隊列emq;輸入隊列inq 輸出隊列outq;四個工作緩沖區(qū)：

hin：收容輸入數(shù)據(jù);sin：提取輸入數(shù)據(jù)

hout：收容輸出數(shù)據(jù);sout：提取輸出數(shù)據(jù)

緩沖池的管理 基本操作:

從緩沖區(qū)隊列中按一定規(guī)則取出一個緩沖區(qū)的過程takebuf(Type)

把緩沖區(qū)按一定規(guī)則插入緩沖區(qū)隊列中去的過程addbuf(type,number)設(shè)備分配中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 設(shè)備控制表DCT

系統(tǒng)為每一個設(shè)備都配置了一張設(shè)備控制表，用于記錄本設(shè)備的情況。系統(tǒng)設(shè)備表SDT

整個系統(tǒng)一張表，記錄系統(tǒng)中所有I/O設(shè)備的信息，表目包括：設(shè)備類型、設(shè)備標識符、設(shè)備控制表、設(shè)備驅(qū)動程序入口等

控制器控制表COCT

一個控制器一張,包括控制器標識符,控制器狀態(tài),與控制器連接的通道表指針,控制器隊列的隊首指針,控制器隊列的隊尾指針.通道控制表CHCT

一個通道一張,包括通道標識符,通道狀態(tài),與通道連接的控制器表首址,通道隊列的隊首指針,通道隊列的隊尾指針.設(shè)備分配要考慮的因素：

1、I/O設(shè)備的固有屬性 a、獨享：b、共享：c、虛擬:

2、設(shè)備分配的算法1）FIFO2）優(yōu)先權(quán)

設(shè)備分配中的安全性 安全分配方式：

每當進程發(fā)出一I/O后，即block，直到其I/O完成，運行時不保持任何資源。優(yōu)點：安全

缺點：進程進展緩慢，CPU和I/O設(shè)備之間是串行的不安全分配方式：

進程發(fā)出I/O請求后，仍在繼續(xù)運行，需要時又可發(fā)出第二個I/O請求。僅當進程請求的設(shè)備已被另一個進程占用時，才被阻塞。

優(yōu)點：一個進程可同時操作多個設(shè)備缺點：分配不安全，需安全性計算 設(shè)備獨立性

設(shè)備無關(guān)性，指應(yīng)用軟件所引用的用于實現(xiàn)I/O操作的設(shè)備與物理I/O系統(tǒng)中實際安裝的設(shè)備沒有固定的聯(lián)系.SPOOLing技術(shù)

將一臺物理I/O設(shè)備虛擬為多臺邏輯設(shè)備，從而允許多個用戶共享使用一臺物理設(shè)備；即利用高速的共享設(shè)備（磁盤）實現(xiàn)低速獨占設(shè)備的共享使用的技術(shù)。組成：

1、輸出井和輸入井：在磁盤上開辟的兩個大的存儲空間，模擬脫機輸入/輸出時的磁盤設(shè)備，暫存數(shù)據(jù)。

2、輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū)：為了緩和CPU和磁盤之間速度不匹配的矛盾

3、輸入進程和輸出進程：兩個進程來模擬脫機I/O時的外圍控制機 SPOOLing技術(shù)的特點

（1）提高了I/O速度。從對低速I/O設(shè)備進行的I/O操作變?yōu)閷斎刖蜉敵鼍牟僮鳎缤摍C操作一樣，提高了I/O速度，緩和了CPU與低速I/O設(shè)備速度不匹配的矛盾。

（2）將獨占設(shè)備改造為共享設(shè)備。在輸入井或輸出井中，分配給進程的是一存

儲區(qū)和建立一張I/O請求表。

（3）實現(xiàn)了虛擬設(shè)備功能。多個進程同時使用一獨享設(shè)備，而對每一進程而言，都認為自己獨占這一設(shè)備，不過，該設(shè)備是邏輯上的設(shè)備。磁盤訪問時間 尋道時間Ts

把磁臂(磁頭)從當前位置移動到指定磁道上所經(jīng)歷的時間 旋轉(zhuǎn)延遲時間Tr

指定扇區(qū)旋轉(zhuǎn)到磁頭下面所需的時間 傳輸時間Tt

把數(shù)據(jù)從磁盤讀出，或向磁盤寫入數(shù)據(jù)所經(jīng)歷的時間 磁盤調(diào)度

先來先服務(wù)(FCFS)

優(yōu)點：公平、簡單，每個進程的請求都能依次得到處理

缺點：未對尋道進行優(yōu)化，平均尋道時間較長

最短尋道時間優(yōu)先(SSTF)

要求訪問的磁道與當前磁頭所在的磁道距離最近，以使每次的尋道時間最短。優(yōu)點：每次磁頭移動距離較近缺點：不能保證平均尋道時間最短 掃描算法（SCAN）（電梯調(diào)度算法）最短尋道時間算法雖然能獲得較好的尋道時間，但可導(dǎo)致某些進程發(fā)生“饑餓”現(xiàn)象

SCAN算法：磁道距離 + 磁頭移動方向 優(yōu)點：較好的尋道性能，且能防止進程饑餓

缺點：嚴重推遲某些進程的請求 循環(huán)掃描（CSCAN）算法 N—Step—SCAN和FSCAN 文件系統(tǒng)

1、文件是指存放在外存上的已命名的一組相關(guān)信息的集合。

有結(jié)構(gòu)的文件由若干相關(guān)記錄組成，無結(jié)構(gòu)文件看成一個字符流。文件的屬性包括文件類型、文件長度、文件的物理位置、文件的存取控制、文件的建立時間。

2、記錄

記錄是一組相關(guān)數(shù)據(jù)項的集合，用于描述數(shù)據(jù)對象某方面的屬性。它是文件中數(shù)據(jù)處理的基本單位，是組成文件的基本元素。

3、數(shù)據(jù)項

數(shù)據(jù)項是指描述一個對象的某種屬性的字符集，它是數(shù)據(jù)處理的最小單位。它可以分為

基本數(shù)據(jù)項：是用于描述一個對象的某種屬性的字符集，是數(shù)據(jù)組織中可以命名的最小邏輯數(shù)據(jù)單位，即原子數(shù)據(jù)，又稱為數(shù)據(jù)元素或字段。組合數(shù)據(jù)項：由若干個基本數(shù)據(jù)項組成，簡稱組項。文件類型

（1）按性質(zhì)和用途分類

系統(tǒng)文件、用戶文件、庫文件（2）按文件中的數(shù)據(jù)形式分類源文件、目標文件

（3）按文件的存取控制屬性分類只執(zhí)行文件、只讀文件、讀寫文件（4）按文件的邏輯結(jié)構(gòu)分類有結(jié)構(gòu)文件、無結(jié)構(gòu)文件（5）按文件的物理結(jié)構(gòu)分類順序文件、鏈接文件、索引文件（6）按照文件的內(nèi)容分類

普通文件、目錄文件、特殊文件文件系統(tǒng)模型

文件系統(tǒng)是指含有大量文件及其屬性說明的，對文件進行操縱和管理的，向用戶提供使用接口的軟件集合。

模型分為三個層次a、最低層是對象及其屬性說明；b、中間層是對對象進行操縱和管理的軟件集合；c、最高層是文件系統(tǒng)提供給用戶的接口。文件的邏輯結(jié)構(gòu)

1、有結(jié)構(gòu)文件 根據(jù)記錄長度a、定長記錄 b、變長記錄根據(jù)組織方式：a、順序文件b、索引文件c、索引順序文件 順序文件

1、串結(jié)構(gòu)。按存入時間的先后排列。

2、順序結(jié)構(gòu) 所有記錄按關(guān)鍵字排列。優(yōu)缺點：批量存取的效率高，查找，增加刪除記錄比較困難。索引文件

優(yōu)點：有較快的檢索速度，主要用于對信息處理的及時性要求較高的場合。缺點：要配置索引表，增加了存儲費用。索引順序文件 將順序文件中的所有記錄分為若干組，為順序建立一張索引表，在索引表中為每組中的第一個記錄建立

索引項，其中含有該記錄的簡直和指向該記錄的指針。

直接文件和哈希文件

1、直接文件

根據(jù)記錄鍵值，直接獲取物理地址。

2、哈希文件

通過哈希函數(shù)把記錄鍵值轉(zhuǎn)化成記錄地址。

外存分配方式（要知道大致原理）

1、連續(xù)分配方式

要求為每一igewenj分配一組相鄰接的盤塊。優(yōu)缺點： a、優(yōu)點 順序訪問容易 順序訪問速度快 缺點：

a、要求有連續(xù)存儲空間，會產(chǎn)生很多外碎片，降低外存空間利用率。b、必須事先知道文件長度。

2、鏈接分配（消除了外碎片，提高了外存空間利用率）

a、隱式鏈接每個目錄相中，都含有指向鏈接文件第一個盤塊和最后一個盤塊的指針。

只適合順序訪問，隨機訪問效率低。

2、顯示鏈接

用于鏈接文件各物理塊的指針，顯示地存放在內(nèi)存的一章鏈接表中。FAT占用較大的內(nèi)存空間。索引分配

1、單級索引分配為每個文件分配一個索引快，再把分配給該文件的所有盤塊好記錄在索引塊中。

支持直接訪問，不會產(chǎn)生外碎片。可能要花費較多的外存空間。

2、多級索引分配

3、混合索引分配a、直接地址。b、一次間接地址b、多次間接地址。

第三篇：操作系統(tǒng)總結(jié)

什么是OS，OS有哪幾個特征？其最基本的特征是什么？

答：操作系統(tǒng)是為了達到方便用戶和提高利用率的目的而設(shè)計的，控制和管理計算機硬件和軟件資源，合理的組織計算機工作流程的程序的集合它具有并發(fā)，共享，虛擬，異步性四個基本特征。其中最基本的特征為并發(fā)性

2什么是進程及與程序的區(qū)別與聯(lián)系，為什么PCB是進程存在的唯一標志？

進程是程序的一次執(zhí)行過程，是系統(tǒng)進行資源分配和調(diào)度的一個獨立單位。

區(qū)別：（1）進程是動態(tài)的，程序是靜態(tài)的。（2）進程具有并發(fā)性，而程序沒有（3）進程是資源分配和處理機調(diào)度的獨立單位，其并發(fā)性受系統(tǒng)制約（4）一個程序多次執(zhí)行，對應(yīng)多個進程，不同的進程可以包含同一程序PCB：因為在進程的整個生命期中，系統(tǒng)總是通過PCB對進程進行控制的3處理機三級調(diào)度分別完成什么工作？

（1）高級調(diào)度：就是作業(yè)調(diào)度，用于決定把外存上處于后備隊列中的哪些作業(yè)調(diào)入內(nèi)存，并為它們創(chuàng)建進程，分配必要的資源，然后，再將新創(chuàng)建的進程排在就緒隊列上，準備執(zhí)行

（2）低級調(diào)度：就是進程調(diào)度，它決定就緒隊列中的哪個進程將獲得處理機，然后由分派程序執(zhí)行把處理機分配給該進程的操作

（3）中級調(diào)度：實際上就是存儲器管理中的對換功能試說明引起進程調(diào)度的時機是什么？

（1）進程完畢（2）時間片用完（3）I/O請求發(fā)生某個事件（4）原語：wait操作，阻塞（5）高優(yōu)先者進入 5什么是臨界資源和臨界區(qū)？

一次僅允許一個進程訪問的資源稱為臨界資源。訪問臨界資源的代碼段稱為臨街區(qū)

6試修改下面生產(chǎn)者---消費問題中，如果將兩個wait操作即wait(full)和wati(mutex)互換 位置，或者將signal(mutex)與signal(full)互換位置，結(jié)果會如何？

（1）wait(full)和wait(mutex)互換位置后，因為mutex在這兒是全局變量，執(zhí)行完wait(mutex)，則mutex賦值為0，倘若full 也為0，則該生產(chǎn)者進程就會轉(zhuǎn)入進程鏈表進行等待，而生產(chǎn)者進程會因全局變量mutex為0 而進行等待，使full 始終為0，這樣就形成了死鎖.（2）而signal(mutex)與signal(full)互換位置后，從邏輯上來說應(yīng)該是一樣的.7什么是死鎖?死鎖產(chǎn)生的有哪些

死鎖是因多個進程因競爭資源而造成的一種僵局（1）互斥條件：一個資源每次只能被一個進程使用。（2）請求與保持條件：一個進程因請求資源而阻塞時，對已獲得的資源保持不放。

（3）不剝奪條件:進程已獲得的資源，在末使用完之前，不能強行剝奪。（4）環(huán)路等待條件:若干進程之間形成一種頭尾相接的循環(huán)等待資源關(guān)系。同步機制應(yīng)遵循的基本準則是什么?

(1)空閑讓進（2）忙則等待（3）有限等待（4）讓權(quán)等待.程序有幾種連接方式

（1）靜態(tài)鏈接方式（2）裝入時動態(tài)鏈接（3）運行時動態(tài)鏈接

10什么是動態(tài)重定位方式及為什么要引入動態(tài)重定位方式及如何實現(xiàn)？

程序和數(shù)據(jù)裝入內(nèi)存時需對目標程序中的地址進行修改。這種把邏輯地址轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)存的物理地址的過程叫重定位

11什么是分頁，什么是分段，在存儲管理中兩者的區(qū)別

（1）分頁是將一個進程的邏輯地址空間分成若干大小相等的部分，每一部分稱作頁面，內(nèi)存劃分成與頁面大小相等的物理塊，進程的任何一頁可放入內(nèi)存的任何一個物理塊中,段是信息的邏輯單位，含有一組意義相對完整的信息，更好的來滿足用戶的需要。

（2）分段是一組邏輯信息的集合，即一個作業(yè)中相對獨立的部分。多個段在內(nèi)存中占有離

散的內(nèi)存單元，對每個段，在內(nèi)存占有一連續(xù)的內(nèi)存空間，其內(nèi)存的分配與回收同可變分區(qū)的內(nèi)存分配與回收辦法

分頁與分段的主要區(qū)別是？

（1）頁是信息的物理單位，分頁是為了實現(xiàn)離散分配方式，以消減內(nèi)存的外零頭，提高內(nèi)存的利用率（2）頁的大小固定，并且有系統(tǒng)決定，而段的長度不固定決定于用戶所編寫的程序（3）分頁作業(yè)的地址空間是一維的，段是二維的。

12動態(tài)分區(qū)存儲管理中內(nèi)存的回收方式

13.什么是對換，對換的分類及主要用途在進程換出時應(yīng)遵循什么原則

對換是把內(nèi)存中暫時不能運行的進程或者暫時不用的程序和數(shù)據(jù)調(diào)出到外存上，以便騰出足夠的內(nèi)存空間，再把因具備運行條件的進程或者進程所需要的程序或數(shù)據(jù)調(diào)入內(nèi)存。

分類：（1）整體對換（進程對換）：以整個進程為單位（2）頁面對換（分段對換/部分對換）：以頁和段為單位

規(guī)則：內(nèi)存空間不夠用才換出。系統(tǒng)處于阻塞狀態(tài)，且優(yōu)先級最低的進程最先換出。若換入：系統(tǒng)處于就緒狀態(tài)，且優(yōu)先級最高的進程最先換入，直至無可換入的進程為止。

14.什么是虛擬存儲器虛擬存儲器具有哪些特性，最基本的特性是什么？虛擬存儲器的容量受哪兩方面的限制？

虛擬存儲器：是指具有請求調(diào)入功能和置換功能，能從邏輯上對內(nèi)存容量進行擴充的一種存儲器系統(tǒng)。

特征：（1）離散性（最基本的特征）（2）多次性（3）對換性（4）虛擬性

虛擬存儲器的容量主要受指令中表示地址的字長和外存的容量的限制。

15.在沒有快表的分頁存儲管理中取一條指令需訪問幾次內(nèi)存及訪問內(nèi)存的目的，及具有快表的分頁存儲管理系統(tǒng)的地址變換過程。

兩次。第一次：訪問內(nèi)存中的頁表，從中找到頁的物理塊號，再將塊號與頁內(nèi)偏移量W拼接，形成物理地址。第二次：從第一次所得的物理地址中獲得所需數(shù)據(jù)

地址變換過程：CPU給出有效地址后，地址變換機構(gòu)將頁號與快表中的所有頁號進行比較，若有與此相匹配的頁號，則表示所訪問的頁在快表中，從中讀出物理塊號與頁內(nèi)地址相拼接，得到物理地址；若訪問的頁不在快表中，則要訪問在內(nèi)存中的頁表，從頁表中讀出物理塊號與頁內(nèi)地址相拼接，得到物理地址，同時，還應(yīng)將此頁表項寫入快表中，若此時快表已滿，則OS必須找到一個老的并且被認為不再需要的頁表項將它換出。

16.什么是緊湊技術(shù)及為什么要引入

緊湊：把原來多個分散的小分區(qū)拼接成一個大分區(qū)的方法

引入：提高內(nèi)存的利用率，讓大容量的作業(yè)可以裝入并且減少零頭或碎片

17程序的局部性原理是什么局限性的兩個主要表現(xiàn)方面

局部性原理：（1）程序執(zhí)行時，除少部分轉(zhuǎn)移和過程調(diào)用指令外，大多數(shù)條件下任是順序執(zhí)行的（2）過程調(diào)用將會使程序的執(zhí)行軌跡由一部分區(qū)域轉(zhuǎn)至另一部分區(qū)域，但經(jīng)驗就看出過程調(diào)用的深度在大多數(shù)情況下不會超過5（3）程序中存在許多循環(huán)結(jié)構(gòu)，這些雖然只能由少數(shù)指令構(gòu)成但它們將多次執(zhí)行（4）程序中還包括許多對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的處理

主要表現(xiàn)在：（1）時間局限性（2）空間局限性

18.什么是spooling技術(shù)spooling系統(tǒng)有哪些組成Spooling技術(shù)是對脫機輸入，輸出系統(tǒng)的模擬。

組成：（1）輸入井和輸出井（2）輸出緩沖區(qū)和輸入緩沖區(qū)（3）輸入進程SPi和輸出進程SPo（4）請求打印隊列

特點：（1）提高了I/O的速度（2）將獨占設(shè)備改為共享設(shè)備（3）實現(xiàn)了虛擬設(shè)備功能

第四篇：操作系統(tǒng)總結(jié)

第一部分概述

一、導(dǎo)論

1.操作系統(tǒng)做什么

① 馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)

② OS角色：對上：控制程序正確執(zhí)行，使用方便；對下：資源分配器

③ 核心功能：進程管理，內(nèi)存管理，文件管理，輸入輸出，保護和安全

2.計算機系統(tǒng)組織

① 中斷

② 存儲結(jié)構(gòu)：寄存器→高速緩存→主存→電子磁盤→光盤→磁帶

③ I/O結(jié)構(gòu)：I/O的同步、異步；慢速設(shè)備（中斷）快速設(shè)備（DMA）

3.操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：多道（使CPU總有一個任務(wù)執(zhí)行）、分時（高頻率切換任務(wù)）

4.進程管理

① 進程有其生命周期，進程是執(zhí)行中的程序

② 管理活動：創(chuàng)建或刪除用戶或系統(tǒng)進程；掛起或重啟進程；防死鎖；提供進程

同步、通信機制

③ 目的：使進程可以運行，相互協(xié)調(diào)不死鎖

5.內(nèi)存管理

① 目標：內(nèi)核健壯

② 保護方法：獨立操作模式:用戶模式，內(nèi)核模式；計數(shù)器定時中斷防止死循環(huán)

6.存儲管理

① 解決問題：速度匹配→緩存（緩存的命中率）

② 等級問題：一致性；多處理器下各緩存的一致性

二、操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.操作系統(tǒng)服務(wù)：用戶界面，程序執(zhí)行，I/O操作，文件系統(tǒng)操作，通信，錯誤檢測，資源分配，統(tǒng)計，保護和安全。

2.操作系統(tǒng)的用戶界面：命令解釋程序，圖形用戶界面

3.系統(tǒng)調(diào)用類型：進程控制，文件管理，設(shè)備管理，信息維護，通信

4.系統(tǒng)程序分類：文件管理，狀態(tài)信息，文件修改，程序設(shè)計語言支持，程序裝入和

執(zhí)行，通信，系統(tǒng)工具，應(yīng)用程序。

5.操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：

① 簡單結(jié)構(gòu)(MS-DOS)：小空間多功能，應(yīng)用程序直接操作硬件，不安全，無模塊，接口和功能層次沒有區(qū)分

② 分層法：難劃分，效率低，但是構(gòu)造和調(diào)試簡單化

③ 微內(nèi)核：包括最小的進程和內(nèi)存管理以及通信，便于擴充操作系統(tǒng)。

④ 模塊化：動態(tài)加載模塊，允許內(nèi)核提供核心服務(wù)，也能動態(tài)的實現(xiàn)特定的功能 ⑤ 組合結(jié)構(gòu)

第二部分進程管理

一、進程

1.進程的概念

① 進程通常包括：程序計數(shù)器，棧，數(shù)據(jù)段

② 進程狀態(tài)：新建，運行，等待，就緒，終止

③ 進程控制塊PCB：進程狀態(tài)，程序計數(shù)器，CPU寄存器，CPU調(diào)度信息，內(nèi)存

管理信息，記賬信息，I/O狀態(tài)信息

④

2.進程調(diào)度

① 調(diào)度隊列：作業(yè)隊列，就緒隊列，設(shè)備隊列P80

② 調(diào)度程序：長期調(diào)度程序（作業(yè)調(diào)度程序）：從作業(yè)池中選擇進程，并裝入內(nèi)存

準備執(zhí)行。短期調(diào)度程序（CPU調(diào)度程序）：從準備執(zhí)行的進程中選擇進程，并為之分配CPU時間。中期調(diào)度程序：能將進程從內(nèi)存中移出。

長短期的區(qū)別是執(zhí)行頻率；長期調(diào)度控制多道程序設(shè)計的程度，中期調(diào)度可以降低多道。

③ I/O綁定進程，CPU綁定進程

④ 上下文切換：將CPU切換到另一個進程需要保存當前進程的狀態(tài)和恢復(fù)另一進

程的狀態(tài)。

3.進程操作

① 進程創(chuàng)程：創(chuàng)建新進程的執(zhí)行方式（父子進程并發(fā)執(zhí)行；父進程等待直到某個

或全部子進程執(zhí)行完畢）

新進程地址空間（子進程是父進程的副本；子進程裝入另一個新程序）

資源共享（所有/子集/不共享）

② 進程終止

父進程終止子進程的原因（子進程使用了超過它分配的資源；分配給子程序的任務(wù)不需要了；父進程結(jié)束）

4.進程間通信

① 通信基本模型：共享內(nèi)存，消息傳遞

② 共享內(nèi)存：消費者可能等待生產(chǎn)者；無限緩沖區(qū)，有限緩沖區(qū)的區(qū)別

③ 消息傳遞：

命名：直接通信（對稱尋址：接受者命名發(fā)送者；非對稱尋址：接受者不需要命名發(fā)送者）間接通信（郵箱、端口的參與）

同步：阻塞與非阻塞（發(fā)送，接收），同步與異步

緩沖：零容量（無緩沖）；有限容量、無限容量（自動緩沖）

5.客戶機-服務(wù)器通信：套接字SOCKET，RPC遠程調(diào)用，RMI遠程方法調(diào)用

二、線程

1.概述：多線程優(yōu)點：響應(yīng)度高，資源共享，經(jīng)濟，多處理器體系結(jié)構(gòu)的利用

2.多線程模型：用戶層的用戶線程或內(nèi)核層的內(nèi)核線程，用戶線程受內(nèi)核支持，而無

需內(nèi)核管理，而內(nèi)核線程由操作系統(tǒng)直接支持和管理，這兩種方法支持多線程。① 多對一模型（效率比較高，阻塞系統(tǒng)調(diào)用的后果）

② 一對一模型（更好的并發(fā)功能，缺點是創(chuàng)建一個用戶線程就需要一個內(nèi)核進程）③ 多對多模型（用戶可以創(chuàng)建任意多的線程；二級模型=多對多+一對一）

3.多線程問題

① 系統(tǒng)調(diào)用fork().exex()

② 線程取消異步取消（立即終止），延遲取消（檢查是否應(yīng)該終止）

③ 信號處理：信號必須有一個處理程序

④ 線程池：優(yōu)點（處理請求速度快，線程數(shù)量可控制）

三、CPU調(diào)度

1.基本概念

① CPU區(qū)間和I/O區(qū)間的概念

② 搶占與非搶占調(diào)度的概念（發(fā)生在：一個進程從運行切換到等待、運行切換到

就緒、等待切換到就緒、以及終止，1,4非搶占，2,3搶占）

2.調(diào)度準則：CPU利用率（使CPU盡量忙），吞吐量（測量工作的方法），周轉(zhuǎn)時間（從

進程提交到完成的時間），等待時間，響應(yīng)時間

3.調(diào)度算法

① 先到先服務(wù)調(diào)度FCFS（非搶占的）

② 最短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度SJF（搶占，最優(yōu)算法，難知道下一CPU區(qū)間長度，用于長

期調(diào)度）

③ 最短剩余時間優(yōu)先調(diào)度SRTF（強占式的SJF，適合長期調(diào)度）

④ 優(yōu)先級調(diào)度（問題：無窮阻塞或饑餓，老化來解決；非搶占方式不用占用CPU

切換）

⑤ 輪轉(zhuǎn)調(diào)度RR（專為分時系統(tǒng)設(shè)計，是可搶占的，時間片過大變?yōu)镕CFS，時間片

過小等待時間段，但是切換頻繁）

⑥ 多級隊列調(diào)度（前臺與后臺的調(diào)度算法不同，RR與FCFS）？

⑦ 多級反饋隊列調(diào)度

⑧ 實時調(diào)度：硬實時（在特定硬件上保證時間），軟實時：盡力而為，優(yōu)先級不變，沒有饑餓現(xiàn)象

4.算法評估

① 確定性模型甘特圖

② 排隊模型 N=入*W（N平均隊列長度，W為隊列的平均等待時間，入為新進程

到達隊列的平均到達率）

③ 模擬

④ 實現(xiàn)

四、進程同步

1． 背景：競爭條件：共享內(nèi)存，共享變量

2． 臨界區(qū)問題

① 臨界區(qū)解決方案：進入去，臨界區(qū)，退出區(qū)，剩余區(qū)

② 效果：互斥，有空讓進，有限等待

③ 證明：1.互斥，臨界區(qū)一個時間只能有一個進程2.前進，臨界區(qū)內(nèi)無進程執(zhí)行，那么只有那些不在剩余區(qū)內(nèi)執(zhí)行的進程可參加選擇，這種選擇不能無限延遲3.有限等待，從一個進程做出進入臨界區(qū)的請求，知道該請求允許為止，其他進程允許進入其臨界區(qū)的次數(shù)有上限。

④ PETERSON算法

3． 信號量：計數(shù)信號量，二進制信號量

① 技術(shù)信號量用于控制訪問：當每個線程需要使用資源時，需要對該信號量執(zhí)行

acquire()操作，當線程釋放資源時，需要對該信號執(zhí)行release()操作。

② 用信號量解決同步問題

4． 管程：管程結(jié)構(gòu)確保一次只有一個進程能在管程內(nèi)活動

5． 經(jīng)典同步問題

① 生產(chǎn)者消費者問題

② 讀者寫者問題

③ 哲學(xué)家吃飯問題

五、死鎖

1.死鎖特征

① 必要條件：互斥，占有并等待，非搶占，循環(huán)等待

② 資源分配圖：分配圖沒有環(huán)則沒有死鎖，有環(huán)則有死鎖；有環(huán)則可能有死鎖。

2.死鎖預(yù)防

① 互斥：通常不能通過否定互斥條件來預(yù)防死鎖：有的資源本身就是非共享的。② 占有并等待：協(xié)議一：每個進程在執(zhí)行前申請并獲得所有資源；協(xié)議二，允許

進程在沒有資源時才可以申請資源。協(xié)議缺點：資源利用率低，可能發(fā)生饑餓。③ 非搶占：協(xié)議：如果一個進程占有資源并申請另一個不能立即分配的資源，那

么其現(xiàn)在已分配的資源都可被搶占。

④ 循環(huán)等待：對所有資源類型進行完全排序，且要求每個進程按遞增順序來申請

資源。

3.死鎖避免

① 安全狀態(tài):如果系統(tǒng)能按某個順序為每個進程分配資源并能避免死鎖，那么系統(tǒng)

狀態(tài)就是安全的。

② 單實例：資源分配圖：申請邊，分配邊，需求邊

③ 多實例：銀行家算法Available(向量),Max（矩陣）,Allocation（矩陣），Need(矩

陣),4.死鎖檢測

① 單實例：等待圖：當且僅當?shù)却龍D中有一個環(huán)時，系統(tǒng)存在死鎖

② 多實例：類似銀行家算法

5.死鎖恢復(fù)

① 進程終止：終止所有死鎖進程；一次只終止一個進程，直到取消死鎖循環(huán)為止 ② 資源搶占：問題：選擇一個犧牲品；回滾；饑餓

第三部分內(nèi)存管理

一、內(nèi)存管理

1.背景

① 地址綁定：編譯時（編譯時就知道進程將在內(nèi)存中的駐留地址，那么就可以生

成絕對代碼），加載時（生成可重定位的代碼），運行時（如果進程在執(zhí)行時可以從一個內(nèi)存段移到另一個內(nèi)存段，那么綁定必須延遲到執(zhí)行時才進行）

② 邏輯地址（CPU所生成的地址）物理地址（內(nèi)存單元所看到的地址）

③ 動態(tài)加載（子程序只在調(diào)用時加載，優(yōu)點不用的子程序絕不會被加載）④ 動態(tài)鏈接與共享庫（將連接延遲到運行時）

2.交換（沒看）

3.連續(xù)內(nèi)存分配：單分區(qū)，多分區(qū)

4.非連續(xù)內(nèi)存分配：分頁（分頁技術(shù)不會產(chǎn)生外部碎片）

5.動態(tài)存儲分配問題：首次適應(yīng)，最佳適應(yīng)，最差適應(yīng)

6.頁表結(jié)構(gòu)：層次頁表，哈希頁表，反向頁表

二、虛擬內(nèi)存

1.背景

① 多道盡可能多的程序，這也是內(nèi)存管理的目標

② 虛擬內(nèi)存好處：可以運行比物理內(nèi)存大的程序；更快的啟動和響應(yīng)（載入更快）；

更多的多道；更容易的共享文件盒地址空間；更少的輸入輸出。

2.按需調(diào)頁：在需要時才調(diào)入頁

① 有效位-無效位來來確定頁是否在內(nèi)存

② 有幀就加入，無幀就換頁，頁錯誤處理流程：檢查內(nèi)部表確定引用是否合法→

非法則終止，合法則調(diào)入→找到空閑幀，裝入內(nèi)存→修改內(nèi)部表→重啟指令 ③ 按需調(diào)頁的有效訪問時間：effective access time=(1-p)*ma+p*處理頁錯誤的時間

3.頁面置換（引用串）

① FIFO 先入先出

② 最優(yōu)算法：向后看，換頁的時候看內(nèi)存中哪個頁最晚用；是所有算法中產(chǎn)生頁

錯誤最低的算法；問題：需要引用串的未來知識

③ LRU最近最少使用算法：往前看，內(nèi)存中哪頁在列表序列中離的最遠，無Belady

異常

④ 算法實現(xiàn)：計數(shù)器（最近最少使用：換計數(shù)器值最小的）代價大：系統(tǒng)級，可

能溢出，一定會寫全表

頁碼堆棧：每當引用一個頁，該頁就從棧中刪除并放在棧頂。嚴格實現(xiàn)，但是代價高。

二次機會：引用位，引用時改為1,；換頁時，是1則置零，是0則換

計數(shù)算法：LFU最不經(jīng)常使用，MFU最經(jīng)常使用（可采用老化）

4.幀分配

① 分配策略限制：所分配的幀不能超過可用幀的數(shù)量，大于最小需求

② 每個進程幀的最少數(shù)量是由體系結(jié)構(gòu)決定的，而最大數(shù)量幀是由可用物理內(nèi)存

決定的。

③ 當指令完成之前出現(xiàn)頁錯誤，該指令必須重新執(zhí)行

④ 幀分配方法：

固定分配：平均分配、按比例分配

優(yōu)先級分配：全局置換（幀數(shù)可變），局部置換（固定）；全局置換算法的一個問題是進程不能控制其頁錯誤率，但是全局置換通常會有更好的系統(tǒng)吞吐量，且更為常用。

5.系統(tǒng)顛簸

① 顛簸產(chǎn)生的原因：搶幀→I/O上升→CPU使用率降低→多道繼續(xù)增加→忙于換頁 ② 工作集合策略防止了顛簸，并盡可能的提高了多道程序的程度，可以通過頁錯

誤頻率PFF來直接測量和控制頁錯誤以防止顛簸。上限之上分配更多，下限之下，減少幀數(shù)

6.其他問題

① 預(yù)調(diào)頁關(guān)鍵問題：采用預(yù)調(diào)頁的成本是否小于處理響應(yīng)頁錯誤的成本。② 頁大小問題：最佳頁大小的選擇，大頁，小頁

③ 優(yōu)化程序結(jié)構(gòu)

第四部分存儲管理

一、文件系統(tǒng)接口

1.文件概念

① 文件是邏輯外存的最小分配單元，即數(shù)據(jù)除非在文件中，否則不能寫到內(nèi)存中。② 文件操作：寫，讀，重定位，刪除，截短

③ 文件加鎖：共享鎖，專用鎖；強制，建議文件加鎖機制

2.訪問方法：順序訪問，直接訪問，其他方法（索引）

3.目錄結(jié)構(gòu)

① 目錄操作：創(chuàng)建文件，刪除文件，遍歷目錄，重命名文件，跟蹤文件系統(tǒng) ② 評價目錄結(jié)構(gòu)：命名（不同文件同名），分組（同一文件不同命名）

③ 單層結(jié)構(gòu)目錄（命名，分組均無），雙層結(jié)構(gòu)目錄（可命名不可分組），樹狀結(jié)

構(gòu)（絕對，相對路徑；可命名分組），無環(huán)圖目錄（硬鏈接，軟鏈接），通用圖目錄

二、文件系統(tǒng)實現(xiàn)

1.文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：應(yīng)用程序→邏輯文件系統(tǒng)→文件組織模塊→基本文件系統(tǒng)→I/O控

制→設(shè)備

2.目錄實現(xiàn)：線性列表（編程簡單，運行費時，查找文件需要線性搜索）

哈希表（采取策略避免沖突）

3.分配方法

① 連續(xù)分配：每個文件在磁盤上占有一組連續(xù)的塊；困難時為新文件找到空間，外部碎片問題也可能很大，確定文件分配多大空間，② 鏈接分配：解決了連續(xù)分配的所有問題；必須順序訪問文件，指針需要空間，由于指針分配在整個磁盤，可靠性就成了一個問題。

FAT文件分配表：改善了隨機訪問時間，但是需要大量磁頭尋道時間

③ 索引分配：把所有指針都放在一起，構(gòu)成索引塊；支持直接訪問，且沒有外部

碎片問題，但是會浪費空間；索引塊分多大是個問題

鏈接方案（一個索引塊可以指向另一索引塊構(gòu)成鏈接）

多層索引（第一個索引塊指向第二個索引塊，第二個指向文件數(shù)據(jù)塊）

組合方案P404 N級間接塊（計算）

4.空閑空間管理：為向量（1空0滿）塊號碼計算：（值為0的數(shù)字）*（一個字的位

數(shù)）+第一個值為1的位的偏移；鏈表（所有空閑的塊用鏈表鏈接起來）；組（將N個空閑塊的地址存儲在第一個空閑塊中）；計數(shù)（）

第五篇：操作系統(tǒng)總結(jié)

操作系統(tǒng)基本基礎(chǔ)概念

多任務(wù)是指用戶可以在同一時間內(nèi)運行多個應(yīng)用程序,每個應(yīng)用程序被稱作一個任務(wù)。像Windows、LINUX就是支持多任務(wù)的操作系統(tǒng)。每個任務(wù)使用由操作系統(tǒng)分配的短暫的時間片(Timeslice)輪流使用CPU,由于CPU對每個時間片的處理速度非常快,在用戶看來好像這些任務(wù)在同時執(zhí)行，這叫做時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度法。還有更多的多任務(wù)調(diào)度方法。

實時系統(tǒng)

（REAL TIME system）是指系統(tǒng)能及時的響應(yīng)外部時間的請求，在規(guī)定的時間內(nèi)完成對該事件的處理，并控制所有實時任務(wù)協(xié)調(diào)一致的運行。分為硬實時任務(wù)和軟實時任務(wù)，系統(tǒng)對任務(wù)的截止時間有要求否則會出現(xiàn)難以預(yù)測的結(jié)果，這就是硬實時任務(wù)，反之要求不是很嚴格則為軟實時任務(wù)。

操作系統(tǒng)的基本特性

并發(fā)與并行：并發(fā)性是兩個或多個事件在同一時刻發(fā)生。而并行性是兩個或多個事件在同一時間間隔內(nèi)發(fā)生。

進程：為了使多個程序能并發(fā)的執(zhí)行，系統(tǒng)必須為每個程序建立進程（process）。簡單說來~進程是指在操作系統(tǒng)中能獨立運行并作為資源分配的基本單位。他是由一組機器指令數(shù)據(jù)、堆棧等組成的，是一個能獨立運行的活動實體。多個進程之間可以并發(fā)的執(zhí)行和交換信息。一個進程在運行時需要一定的資源，如CPU、內(nèi)存空間、IO設(shè)備等。

我的注解：進程很重要。Linux的進程之間的關(guān)系可以這樣描述：一個完整的main函數(shù)運行的時候，在linux里是以進程的形式存在的。系統(tǒng)啟動之后運行的第一個進程的進程號是1，叫做init進程，一切進程都從它派生出來，一個父進程可以派生另一個進程，即為子進程，這倆進程為并行關(guān)系。子進程也可以創(chuàng)建子進程。

進程的創(chuàng)建在linux里邊用fork（）函數(shù)它有兩個返回值，一個是在父進程中返回，返回的是子進程號，一個是在子進程中返回，如果子進程創(chuàng)建成功，則返回的是0。子進程是父進程的一個拷貝，現(xiàn)代的進程創(chuàng)建都用vfork（）創(chuàng)建子進程之后，并不拷貝全部的進程空間，只有在用到時才拷貝，叫做寫時復(fù)制技術(shù)（copy on write）。

Linux里邊這樣創(chuàng)建子進程：

pid_t pid=fork();//這里的pid_t是一種數(shù)據(jù)類型（如int），這里代表進程號（實質(zhì)上也是個整形變量int）

If(pid==0){這里邊就是子進程代碼}

Else if(pid>0){這里邊是父進程代碼，pid的值是子進程的進程號PID}

線程：通常在一個進程中可以包含若干個線程，他們可以利用進程所擁有的資源。在引入線程的操作系統(tǒng)中，一般都把進程作為分配資源的基本單位。而把線程作為獨立運行和獨立調(diào)度的基本單位。優(yōu)點：運行效率更高。

進程的狀態(tài)：一般分為就緒狀態(tài)。執(zhí)行狀態(tài)。阻塞狀態(tài)。

操作系統(tǒng)產(chǎn)生死鎖的原因：1.競爭資源。2.進程間推進順序非法。比如說：一個進程占有一個資源A，當他運行到需要用到被另一個進程占用的資源B時，沒有得到，于是進入等待退出運行，而這個占有資源B的進程還想得到資源A，但是占有A的進程此刻在休眠，也沒得到，所以這個進程也進入等待退出運行。這樣兩兩相互等待造成了死鎖。解決方法：1.在進程運行開始時就把所有資源占好。2.按順序加鎖。比如要得到資源B首先要對A加鎖，如果得不到就不能加鎖。所有進程都按照這個方法進行。