操作系统总结.ppt

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1、操作系统的概念定义从科普、功能、用户、管理员、软件的观点理解操作系统操作系统的基本类型批处理、分时、实时、个人计算机、网络、分布式、嵌入式操作系统的功能处理机管理、存储管理、设备管理、文件管理、用户接口操作系统的特征并发、共享、虚拟、异步现代操作系统特征微内核、多线程、对称多处理、分布式、面向对象程序的启动和结束程序的启动（命令方式、批处理方式、EXEC方式、硬件装入程序、自启程序）程序的结束（正常结束、异常结束）作业的基本概念作业（用户角度、系统角度）作业组织（作业、说明书、控制语言）作业的建立包括：作业的输入、作业控制块的建立作业输入方式联机输入、脱机输入、直接耦合、Spooling、网络

2、作业控制块的建立用户接口程序级接口、操作级接口、图形用户接口系统调用（类、功能、实现过程）进程的概念程序的顺序执行和并发执行定义、条件、特点进程的定义、特性、与程序的区别进程的描述进程的组成（程序+数据+PCB）进程控制块PCB（作用、所包含信息）进程上下文（用户级、寄存器级、系统级）进程的描述PCB的组织方式（链表、索引表）进程的状态及转换核心态和用户态内存中3种基本状态（转换、条件）扩展：3状态、5状态、7状态（状态、转换、条件、数据结构等）进程控制功能、原语、UNIX进程管理线程进程与线程的关系线程引入的作用线程的应用线程的状态及转换操作系统对线程的实现方式进程与线程的比较线程举例进程的

3、互斥与同步进程间的关系（同步、互斥）互斥算法（临界资源的使用）信号量（信号量和P、V原语）经典进程同步问题（特别复杂的互斥与同步）死锁死锁的定义、现象、发生原因、发生条件死锁的预防、避免、死锁的检测与恢复解决死锁的综合方法分级调度调度层次（与状态转换、与时间周期、操作系统类型联系）作业与进程的关系（从调度的角度）作业调度作业调度功能作页调度中状态的转换目标与性能进程调度进程调度的功能、时机、上下文切换、性能评价调度算法先来先服务（FCFS）短作业优先（SJF）最高响应比优先（HRR）时间片轮转（RR）存储管理的功能和目标虚拟存储器存储管理的功能地址变换内外存数据传输的控制内存的分配与回收内存信

4、息的共享与保护分区存储管理原理固定分区动态分区分配、释放最先匹配下次匹配最佳匹配最坏匹配碎片及解决覆盖与交换原理、实现、特点页式和段式存储管理简单页式（原理、数据结构、地址变换、特点）简单段式（原理、数据结构、地址变换、特点）简单页式、段是管理的比较虚拟存储器原理虚拟页式与简单页式管理的关系缺页中断请求调入和预调入虚拟段式与简单段式的关系特点虚拟存储器段页式地址变换高速联想寄存器调入、分配策略置换算法（最佳OPT、最近最久未使用LRU、先进先出FIFO、轮转、最不常用LFU）引言文件管理的目的基本概念（文件、目录、文件分类）文件系统的结构和功能元素文件的组织文件的组织逻辑结构物理结构文件存储空

5、间管理存储设备空间分配磁盘空闲空间管理文件卷文件系统层次模型文件系统举例（DOS、Windows、UNIX）引言外设管理的重要性外设的类型和特征外设管理的目的和功能外设管理结构I/O控制技术程序控制方式（查询、中断）DMA方式（工作原理、与中断的区别）通道方式（定义、原理、3种通道、） 生产者生产者/ /消费者问题消费者问题 ( (the producer/consumer problem)the producer/consumer problem)问题描述：若干进程通过有限的共享缓冲区交换问题描述：若干进程通过有限的共享缓冲区交换数据。其中，数据。其中， 生产者生产者 进程不断写入，而进程不

6、断写入，而 消费者消费者 进程不断读出；共享缓冲区共有进程不断读出；共享缓冲区共有NN个；任何时刻个；任何时刻只能有一个进程可对共享缓冲区进行操作。只能有一个进程可对共享缓冲区进行操作。共享缓冲区共享缓冲区生产指针生产指针消费指针消费指针Producer 1Producer 2.Producer MConsumer 1Consumer 2.Consumer N满满空空指针移动方向指针移动方向 设信号量：设信号量： fullfull是是“满满”数目，初值为数目，初值为0 0， emptyempty是是“空空”数目，初值为数目，初值为NN。实际上，实际上，fullfull和和 emptyempty

7、是同一个含义：是同一个含义：full + empty = Nfull + empty = N mutex mutex用于访问缓冲区时的互斥，初值是用于访问缓冲区时的互斥，初值是1 1 ProducerP(empty);P(mutex);/进入区进入区 one unit - buffer;V(mutex);V(full);/退出区退出区ConsumerP(full);P(mutex);/进入区进入区 one unit n时时因此，如果在设计系统时，能预测到进程并发因此，如果在设计系统时，能预测到进程并发执行和申请资源量的情况，只要每个进程所需执行和申请资源量的情况，只要每个进程所需资源的最大量不

8、超过资源的最大量不超过x,则可不必受任何的资源则可不必受任何的资源分配策略的限制，只要有空闲资源就可分配给分配策略的限制，只要有空闲资源就可分配给申请者，系统不会有死锁现象。申请者，系统不会有死锁现象。有一页式存储管理系统，向用户提供的逻辑有一页式存储管理系统，向用户提供的逻辑地址空间最大为地址空间最大为16页，每页页，每页2048字节，内存字节，内存共有共有8个存储块，问：逻辑地址至少应为多个存储块，问：逻辑地址至少应为多少位？内存空间多大？少位？内存空间多大？有有8页的逻辑空间，每页有页的逻辑空间，每页有1024字节，它们字节，它们被映射到被映射到32块的物理存储区中，则逻辑地址块的物理存

9、储区中，则逻辑地址的有效位（的有效位（ ）位，物理地址至少是（）位，物理地址至少是（ ）位。位。一分页存储管理系统，逻辑地址长度一分页存储管理系统，逻辑地址长度为为16位，页面大小为位，页面大小为2048字节，对应字节，对应的页表如下，逻辑地址的页表如下，逻辑地址0A5CH和和2F6AH经地址变换后的物理地址各是多少？经地址变换后的物理地址各是多少？物理地址物理地址8页表长度页表长度页表地址页表地址控制寄存器控制寄存器页号页号页面号页面号021328有效地址有效地址21C41C4页式地址变换举例页式地址变换举例250010000111000100给出段号和段内地址，完给出段号和段内地址，完成段

10、式管理中的地址变换成段式管理中的地址变换过程过程对于对于段号，段内地址段号，段内地址形形式，计算式，计算0,430 1,10 2,500 3,400的内存地址的内存地址存取主存中的一条指令或存取主存中的一条指令或数据至少要访问几次主存？数据至少要访问几次主存？段号段号段长度段长度主存起始主存起始地址地址01234660142005809621933009012371952段表起始地址段表起始地址段表地址寄存器段表地址寄存器虚拟地址虚拟地址11C4段号段号段内地址段内地址段表段表段号段号始址始址015001340035C4内存内存第第2段页表段页表段地址寄存器段地址寄存器段表长度段表长度 段表始

11、址段表始址页号页号 其它其它 页面页面 1 12 2 19 3 21 4 8 5 10第第0段页表段页表页号页号 其它其它 页面页面 1 29 2段号段号 其它其它 页表长度页表长度 页表始址页表始址 0 5 1024 1 7 1029 2 9 1036段表段表某进程在内存中分配三个页面，初始为空，页面走向某进程在内存中分配三个页面，初始为空，页面走向为为4 4，3 3，2 2，1 1，4 4，3 3，5 5，4 4，3 3，2 2，1 1，5 5。堆栈堆栈第五章第五章 存储管理存储管理FIFO 4 3 2 1 4 3 5 4 3 2 1 5页页1 4 3 2 1 4 3 5 5 5 2 1

12、1页页2 4 3 2 1 4 3 3 3 5 2 2页页3 4 3 2 1 4 4 4 3 5 5 x x x x x x x 3 3 x x 3共缺页中断共缺页中断9次次第五章第五章 存储管理存储管理某某os采用可变分区分配方法管理，用户区主存采用可变分区分配方法管理，用户区主存512KB(0-511KB),自由区由空闲分区表管理。假自由区由空闲分区表管理。假设分配时采用分配自由区的低地址部分的方案，设分配时采用分配自由区的低地址部分的方案，假设初始时全为空。对于下述申请次序：假设初始时全为空。对于下述申请次序：req(300KB),req(100KB),release(300KB),req(150KB),req(30KB),req(40KB),req(60KB),release(30KB)1.采用首次适应法，用户区状态。写出空闲分区表。采用首次适应法，用户区状态。写出空闲分区表。2.采用最佳适应法，用户区状态。写出空闲分区表。采用最佳适应法，用户区状态。写出空闲分区表。3.如再申请如再申请100KB，各有什么结果？各有什么结果？