目录

操作系统基本类型

操作系统的功能

操作系统的主要任务

进程与线程

进程状态转变

内存管理

文件系统与文件管理

虚拟存储器

设备管理

磁盘调度

死锁

信号量机制

文件打开与管理

进程与线程的互斥与同步

进程同步

进程调度

文件分配磁盘块的方法

程序执行条件

进程与程序的区别

文件访问的用户类型

指令和数据的内存绑定

信号量

互斥

死锁的必要条件

页面置换算法

程序状态

进程间通信机制

操作系统的作用

文件的访问方法

内存管理方式

操作系统的资源分配

操作系统的主要功能

进程的内存空间

CPU进程调度算法

写时复制 (COW)

现代操作系统的基本特征

微内核操作系统结构

进程与线程

信号量进行进程互斥

程序链接方式

首次适应和最佳适应算法
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操作系统基本类型

• 批处理系统
• 分时系统
• 实时系统

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操作系统的功能

• 处理机管理
• 存储器管理
• 设备管理
• 文件管理

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操作系统的主要任务

• 管理资源：包括 CPU、内存、设备和文件。

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进程与线程

• 引入线程的目的是：减少时空开销，线程的唯一标志是 TCB（线程控制块）。
• 引入进程的目的是：使程序能够并发执行，进程的唯一标志是 PCB（进程控制块）。

进程状态转变

• 就绪状态：当前执行的进程因为时间片用完而暂停运行。
• 阻塞状态：因为发生某些事件，进程无法继续执行。
• 活动就绪状态：通过激活原语恢复进程执行。
• 静止就绪状态：通过挂起原语阻止进程继续执行。

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内存管理

• 地址变换机构的基本任务：将作业地址空间的逻辑地址转化为物理地址。
• 段页式系统内存访问：
  1. 从内存中取得段基址。
  2. 从内存中取得页号。
  3. 从内存中取得指令或数据。

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文件系统与文件管理

• 文件的逻辑结构：

  • 顺序文件
  • 索引文件
  • 索引顺序文件

• 文件的物理存储分配方式：

  • 连续分配：效率高，适合顺序访问。
  • 隐式链接：解决碎片问题，但不支持随机访问。
  • 混合索引方式：UNIX采用的方式。

• 文件存储空间分配：

  • 连续多个盘块存储文件内容，目录项包含文件起始地址和长度信息。
  • 树形目录结构：根结点表示根目录，枝结点表示子目录，叶结点表示文件。

• 文件保护与共享：

  • 文件保护：避免文件受到破坏。
  • 文件共享：允许多个用户共同使用同一个文件。

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虚拟存储器

• 基本特征：
  • 多次性
  • 对换性
  • 虚拟性

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设备管理

• 设备控制器：是 CPU 和 I/O 设备之间的接口，接收来自 CPU 的 I/O 命令，并用于控制外设工作。
• DMA控制方式：允许 I/O 设备和内存直接交换数据。
• 中断驱动方式：CPU 以字节为单位进行干预。
• DMA 方式：CPU 以数据块为单位进行干预。
• 通道方式：CPU 以一组数据块为单位进行干预。

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磁盘调度

• 最短寻道优先算法：优先为离当前磁头最近的磁道上的请求服务。
• 扫描算法：优先为当前磁头移动方向、离当前磁头最近的磁道上的请求服务。

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死锁

• 死锁产生的原因：竞争资源和进程推进顺序不当。

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信号量机制

• 记录型信号量机制：每次执行 P 操作意味着申请一个临界资源，此时应将 S.value 减 1。如果 S.value < 0，则进程应阻塞。

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文件打开与管理

• 文件打开操作：将文件的 FCB（文件控制块）或索引结点复制到内存中，并在用户和文件之间建立连接。

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进程与线程的互斥与同步

• 互斥机制：为了避免多个进程/线程同时进入临界区，同步机制应遵循四条准则：

  • 空闲让进
  • 忙则等待
  • 有限等待
  • 让权等待

• 访问控制矩阵：通过访问控制表和访问权限表来实现。

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进程同步

• 同步机制：包括空闲让进、忙则等待、有限等待和让权等待四条准则。

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进程调度

• 模块功能：负责将对CPU的控制权转交给CPU调度程序。
• 包括：切换上下文、切换到用户态、跳转到用户程序的适当位置并重新运行。

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文件分配磁盘块的方法

• 连续分配
• 链接分配
• 索引分配

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程序执行条件

• 程序必须放入一个进程，并送入内存（主存、存储）才能被CPU执行。

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进程与程序的区别

• 进程是程序的一个实例，是程序的一次执行。

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文件访问的用户类型

• 拥有者
• 组
• 其他

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指令和数据的内存绑定

• 绑定到内存地址的阶段：
  • 编译时期
  • 加载时期
  • 执行时期

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信号量

• 二进制信号量：其变化范围仅限于0和1，也称为互斥信号量。

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互斥

• 互斥是一次只有一个进程可以使用一个资源。

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死锁的必要条件

• 互斥
• 占有并等待
• 不可抢占
• 循环等待

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页面置换算法

• 常用算法：
  • 先进先出 | FIFO
  • 最优置换
  • 最近最少使用

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程序状态

• 在执行中的程序被称为进程。

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进程间通信机制

• 消息传递 | 管道
  • 包括：消息传递、管道和内存共享。

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操作系统的作用

• 操作系统负责计算机硬件的管理，在计算机用户和硬件之间充当中介。

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文件的访问方法

• 顺序访问
• 直接访问

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内存管理方式

• 分页式
• 分段式
• 段页结合式

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操作系统的资源分配

• 操作系统负责计算机资源的分配。

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操作系统的主要功能

• 进程管理
• 内存管理
• 文件系统管理
• 安全与保护

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进程的内存空间

• 包括：代码、堆栈、数据和堆。

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CPU进程调度算法

• 主要算法：
  • 先来先服务
  • 短作业优先
  • 优先级调度
  • 时间片轮转

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写时复制 (COW)

• 父进程和子进程开始时共享同一页面。

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现代操作系统的基本特征

• 并发
• 共享

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微内核操作系统结构

• 基于层次化结构，采用了B/S模式和面向对象技术。

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进程与线程

• 引入线程后：
  • 进程作为资源分配的基本单位。
  • 线程作为CPU调度和分派的基本单位。

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信号量进行进程互斥

• 临界区应置于P操作和V操作之间。

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程序链接方式

• 静态链接
• 装入时动态链接
• 运行时动态链接

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首次适应和最佳适应算法

• 首次适应算法：空闲分区以空闲区起始地址递增的次序拉链。
• 最佳适应算法：空闲分区以空闲区大小递增的次序拉链。