操作系统复习知识点整理

操作系统复习***在计算机上配置操作系统，目的：方便性、有效性、可扩充性、开放性用户通过三种方式使用计算机： 命令方式、系统调用、图标-窗口来实现与操作系统的通信。OS作为计算机系统资源的管理者。。。。

多道批处理系统的优缺点：1）系统的利用率高使多道程序交替运行。 CPU的利用率高，提高了内存的利用率，还能提高I/O设备的利用率。2）系统的吞吐量大。①CPU和其他资源保持忙碌状态②仅当作业完成时或者运行不下去了才进行切换，系统开销小。 3）平均周转时间长。 作业排队依次进行处理，作业周转的时间较长。4）无交互能力 。用户无法与计算机协同交互完成作业，修改调试程序不方便

分时系统的特征1）多路性。 允许多台终端同时连接到一台主机上，分时为用户服务。促进计算机的广泛的发展2）独立性。 一台主机上的多用户操作彼此不受影响3）及时性。 响应时间短 1~3 s4）交互性。 用户可通过终端与系统进行广泛的人机对话。 广泛性：用户可请求系统提供多方面的服务。-文件编辑和数据处理，访问文件系统和和数据库系统
操作系统的基本特征： 并发、共享、虚拟、异步并发：并行与并发。。。。。。。。对单通道的而言，微观上没有并发，分时交替进程---定义：在系统中能够独立运行并作为资源分配的基本单位，它是由一组机器指令、数据和堆栈等组成的。能够独立运行的实体。作用：建立进程后，计算机程序可以与I/O并发执行共享：互斥共享方式：占有系统资源执行完之后才能交予下一个进程访问。。。临界资源（独占资源）同时访问方式：并发和共享是多用户（多任务）OS的两个最基本的特征。虚拟：异步：
微内核OS的结构
微内核的基本概念。1）足够小的内核2）基于客户/服务器模式3）应用“机制与策略分离”原理4）采用面向对象技术

进程的描述与控制

前趋图和执行 （有向无环） 前趋图:一个有向无循环图 DAG描述程序执行的先后顺序。图中每个结点都可以用来表示一个进程或者程序段，或者一条语句 。 、结点间的有向边表示存在的偏序 或者前趋关系前趋图中不允许存在循环
程序的顺序执行只有在前一个程序执行完，才能执行下一个程序。I 输入操作 （input） C 计算机操作 （computer operate） P 打印 （print）
程序执行时有三个特征：①顺序性： 处理机严格按程序规定的顺序执行 ②封闭性：在封闭的环境下运行 --一旦开始，执行结果不受外界的影响 ③ 可再现性：保持条件相等执行，可获得相同的执行结果
程序的并发执行：
并发执行是的特征1）间断性 --共享系统资源 相互制约2）失去封闭性 --资源共享，会受到其他程序执行时的影响3）不可再现性
进程的定义和特征　　　※进程管理 = PCB管理　　　为了使参与的每个程序都能独立的运行，在操作系统中配置一个专门的而数据结构
进程的定义：１）进程是程序的一次执行。２）进程是一个程序和和其数据在处理机上顺序执行时所发生的活动。３）进程是具有独立功能的程序在一个数据集合上运行的过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立的单位。
进程的特征：１）动态性：　实质是进程实体执行过程（由创建而产生，由调度而执行，由撤销而消亡）静态的２）并发性：　多进程实体同存于内存中，在一段时间内同时执行。ｏｓ的重要的特征。　没有建立（ＰＣＢ）的程序都不能参与并发的执行３）独立性：　同上４）异步性：　
进程的基本状态：１.就绪（Ready）：已被分配到除了CPU的向所有系统资源，等待CPU２.执行（Running）：　获得CPU ， 3.阻塞 （Block）：发生的事件（I/O请求、申请缓冲区失败）进程的暂停
PCB 的作用是一个不能再多道程序环境下运行的程序（数据）成为一个能够独立运行的基本单位，一个能与其他进程并发执行的进程。 １）PCB　－进程存在于系统的唯一标识★２）能实现间断性运行的方式３）提供进程管理所需要的信息４）提供进程调度所需要的信息５）实现与其他进程同步与通信　　　进程控制块的组织方式１）线性方式。。２）链接方式。。３）索引方式。。建立索引表－（时间复杂度↓，空间复杂度↑）
支撑功能：１.中断处理　　２.时钟管理　　产生时间片结束的中断信号３.原语操作　　－－原子操作
资源管理功能：１）进程管理２）存储器管理３）设备管理
引起创建进程的事件：１.用户登录２.作业调度３.提供服务４.应用请求
进程的终止引起进程终止的事件１）正常结束２）异常结束３）外界干预
OS终止进程 1）检索PCB2）终止执行3）结束子孙进程4）归还资源5）移出PCB
进程的挂起与激活活动的—》静止就绪阻塞的—》静止阻塞激活--原语 active
进程同步两种制约关系1.间接制约 （临界资源--共享资源的访问）2.直接相互制约关系（相互合作）
临界资源。。进程间采用互斥方式，实现资源共享。
void producer(){ while(1){produce an item in nextp;...while(counter==n);buffer[in] = nextp;in = (in + 1)% n;out = (out + 1)%n;counter--;consumer the item in nextc;...}};

临界区访问临界资源的循环进程代码格式while (TURE) { 进入区；临界区；退出区；剩余区；}
同步机制规则：1.空闲让进2.忙则等待3.有限等待4.让权等待

调度机制
高级调度长程调度/作业调度 ：调度对象是---是作业。=低级调度进程调度/短程调度 ：调度对象是进程（内核级线程） 根据算法决定就绪队列哪个进程获得处理机，同时分派程序将处理机分配给选中的程序中级调度内存调度 --目的：提高内存利用率，系统吞吐量。 对象：暂时不能运行的进程，调至外存等待。==挂起状态
处理机调度算法的目标1.资源利用率 处理机利用率： CPU的利用率 = CPU的有效工作时间/（CPU有效工作时间＋CPU空闲等待时间）２.公平性分配的时间合理３.平衡性资源文件的使用平衡４.策略强制执行
批处理系统的目标１.平均周转时间短　ｎ　　T＝１／ｎ［Σ＊Tｉ］　　　　　ｉ＝９
平均带权周转时间　W　＝　１／ｎ求和　Tｉ／Ｔｓ２．系统的吞吐量高３.处理机制利用率高

先来先服务　　FCFS（first　come　first　served）
短作业优先　　SJF　（short　job　first）算法缺点：１.必须预知作业的运行时间２.对长作业非常不利３.无人机交互４.不能使紧迫性作业得到及时处理

优先级调度算法和高响应比优先调度算法１.优先级调度算法　PSA　２.高响应比优先调度算法优先权＝等待时间＋要求服务时间　／要求服务时间优先级　Rｐ＝　响应时间　／　要求服务时间时间

进程任务的调度：１.保存处理机的现场信息。２.按某种算法选取进程。３.把处理器分派给进程。

进程调度方式非抢占抢占原则：１.优先权原则２.短进程优先原则３.时间片原则
转轮调度算法：
时间片的概念：带权周转时间－－W　＝　T（周转时间）／R（实际运行时间）
死锁的定义如果一组进程中的每一个进程都在等待仅由该组进程中的其他进程才能引发的事件，那么该组进程是死锁的（Deadlock）产生死锁的必要条件：１.互斥条件。２.请求和保持条件３.不可抢占条件４.循环等待条件处理死锁的方法１.预防死锁２.避免死锁３.检测死锁４.解除死锁

避免死锁银行家算法
1)设置两个向量①工作向量work work： = available②Finish，表示系统是否有足够的资源分配给进程，使之运行完成。开始时先finish[i]=false;当有足够的资源分配给进程时，再令Finish：=ture2）找到满足条件的进程①Finish[i] = false②Need[i,j]=<Work[j];若能找到，执行步骤3），否则，执行4）3）Pi获得资源后，可顺利执行，直至完成，并释放占有资源work[j]:=Work[j]+ Allocation[i,j] Finish[i]:=true;Go to step 2;4)若所有进程的Finish[i]=ture都满足，处于安全状态，否则，处于不安全状态

连续分配存储１.单一连续分配２.固定分区分配３.动态分区分配４.动态可重定位分区分配

分页存储：地址结构：P　＝　INT[A/L], d = [A] MOD L

访问内存的有效时间：EAT = a * λ + （t + λ）(1-a) +t = 2t+ λ-t*a