二、操作系統(tǒng)基礎(chǔ)部分
32. 操作系統(tǒng)是一個系統(tǒng)軟件，它的任務(wù)是統(tǒng)一和有效地管理計算機(jī)各種資源，控制和組織和諧的執(zhí)行。
33. 認(rèn)識計算機(jī)操作系統(tǒng)有兩個觀點(diǎn)：資源管理觀點(diǎn)和用戶觀點(diǎn)。
34. 操作系統(tǒng)的特點(diǎn)是并發(fā)性和共享性。
35. 操作系統(tǒng)的主要功能有：進(jìn)程管理(也稱處理機(jī)管理)，其任務(wù)是合理、有效地對進(jìn)程進(jìn)行調(diào)度，使得系統(tǒng)高效、安全地運(yùn)行;存儲管理，主要是指對內(nèi)存的管理;設(shè)備管理，其任務(wù)是為各種設(shè)備提供良好的用戶接口，使用各種調(diào)度策略以用緩沖和虛擬設(shè)備等技術(shù)，協(xié)調(diào)系統(tǒng)中各部分的工作，提高設(shè)備效率和利用率;文件管理，主要是對計算機(jī)系統(tǒng)中由軟件和數(shù)據(jù)資源構(gòu)成的文件進(jìn)行管理，包括文件的存儲、檢索、修改、共享、保密和保護(hù)，并為用戶使用這些文件實(shí)現(xiàn)按名存取和提供友好的用戶界面;作業(yè)管理，是操作系統(tǒng)為用戶使用計算機(jī)系統(tǒng)提供一個良好的環(huán)境和友好的界面，作業(yè)管理包括作業(yè)控制和作業(yè)調(diào)度。
36. 操作系統(tǒng)的分類：按對進(jìn)程不同的處理方式可分為批處理操作系統(tǒng)、分時系統(tǒng)和實(shí)時系統(tǒng);按用戶數(shù)目可分為單用戶系統(tǒng)(單用戶單任務(wù)、單用戶多任務(wù))、多用戶操作系統(tǒng);按處理機(jī)數(shù)目可分為單處理機(jī)操作系統(tǒng)和多處理機(jī)操作系統(tǒng);按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以分為單機(jī)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)。
37. 批處理操作系統(tǒng)是將用戶群的程序按一定的順序排列，統(tǒng)一交給計算機(jī)的輸入設(shè)備，計算機(jī)系統(tǒng)自動地從輸入設(shè)備中把各個作業(yè)按照某促規(guī)則組織執(zhí)行，執(zhí)行完畢后將程序運(yùn)行結(jié)果通過輸出設(shè)備交給用戶的操作系統(tǒng)。它能夠充分地利用處理機(jī)的高速度，比較好地協(xié)調(diào)了高速處理機(jī)和慢速輸入輸出設(shè)備之間的矛盾，提高了計算機(jī)系統(tǒng)的使用效率。
38. 分時系統(tǒng)是以分時(時間片)方式向多個用戶進(jìn)程提供服務(wù)的一個操作系統(tǒng);它的特點(diǎn)是既可以支持人機(jī)交互、又使得計算機(jī)系統(tǒng)可以高效地使用處理機(jī)以保證計算機(jī)系統(tǒng)高效率。
39. 實(shí)時系統(tǒng)就是計算機(jī)系統(tǒng)可以立即對用戶程序要求或者外部信號作出反應(yīng)的系統(tǒng)，它可以分為硬實(shí)時系統(tǒng)和軟實(shí)時系統(tǒng)。
40. 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是服務(wù)于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，按照網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的各種協(xié)議來完成網(wǎng)絡(luò)的通信、資源共享、網(wǎng)絡(luò)管理和安全管理的系統(tǒng)軟件。
41. 分布式操作系統(tǒng)是建立在網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)之上，對用戶屏蔽了系統(tǒng)資源的分布而形成的一個邏輯整體系統(tǒng)的操作系統(tǒng)。
42. 進(jìn)程是程序(或一部分程序)、相關(guān)的數(shù)據(jù)處理在處理機(jī)上的一次運(yùn)行，是操作系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的一個基本單位，它具有運(yùn)動特性、并行特性、獨(dú)立特性、異步特性、結(jié)構(gòu)特性等五大特性。進(jìn)程由操作系統(tǒng)依據(jù)程序創(chuàng)建而產(chǎn)生，因調(diào)度而執(zhí)行、因運(yùn)行條件不滿足而暫時停止，因任務(wù)完成而撤銷。
43. 程序中指令的集合，是靜態(tài)的;處理是為完成某一任務(wù)而按規(guī)定的程序執(zhí)行的操作過程，是動態(tài)的。
44. 進(jìn)程的三種基本狀態(tài)：運(yùn)行態(tài)(是進(jìn)程正在占用處理機(jī)時所處的狀態(tài))，在單CPU系統(tǒng)，最多只能有一個進(jìn)程處于運(yùn)行狀態(tài));就緒態(tài)(如果一個進(jìn)程經(jīng)過等待以后已經(jīng)具備了運(yùn)行的條件或者一個進(jìn)程在運(yùn)行過程中用完了自己的時間片，都要進(jìn)入就緒狀態(tài)，進(jìn)程調(diào)度程序根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行情況，按照調(diào)度策略，可以使某個進(jìn)程從就緒狀態(tài)進(jìn)入到運(yùn)行狀態(tài));等待態(tài)(進(jìn)程由于某種原因不具備運(yùn)行條件時，就進(jìn)入到等待狀態(tài)。當(dāng)某個事件發(fā)生使得該進(jìn)程的運(yùn)行條件具備時，進(jìn)程就轉(zhuǎn)入就緒狀態(tài))
45. 任何一個時刻，沒有結(jié)束的進(jìn)程均處于運(yùn)行、等待、就緒三種狀態(tài)之一，在以上的三種狀態(tài)中，運(yùn)行狀態(tài)和就緒狀態(tài)可以互相轉(zhuǎn)化，運(yùn)行狀態(tài)也可以轉(zhuǎn)化為等待狀態(tài)，但等待狀態(tài)只能轉(zhuǎn)化為就緒狀態(tài)。
46. 進(jìn)程控制塊(Press Control Block)：是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志。它描述進(jìn)程的基本情況，是系統(tǒng)調(diào)度進(jìn)程的依據(jù)。它包括進(jìn)程標(biāo)識、優(yōu)先級、狀態(tài)、隊列指針、資源清單、運(yùn)行現(xiàn)場信息等項(xiàng)目。
47. 根據(jù)進(jìn)行的三種不同的狀態(tài)，操作系統(tǒng)設(shè)置了三個隊列，它們分別是運(yùn)行隊列、就緒隊列、等待隊列，每一個隊列都有一個隊列指針，指向該隊列的首進(jìn)程PCB，隊列中的每一個PCB指針，指向下一個PCB。
48. 信號量：表明資源可以提供給進(jìn)程使用的量，它是一個整型值。
49. 對信號量的操作可以分為P(減)操作和V(加)操作，我們把這些操作叫做原語。原語是不可再分的操作，在對信號量的操作中，與每個信號量相對應(yīng)的是一個隊列，隊列中存儲的是排隊等待使用這個資源的進(jìn)程。
50. 引入信號量、隊列以及P、V操作的目的是為了解決進(jìn)程間互斥和同步問題。
51. 并發(fā)的進(jìn)程之間在運(yùn)行時可能需要交換信息，這些信息的交換就構(gòu)成了進(jìn)程間的通信。進(jìn)程間的通信使用通信原語來完成。
52. 對進(jìn)程的控制包括使用創(chuàng)建原語創(chuàng)建一個進(jìn)程、使用撤銷原語撤銷完成任務(wù)的進(jìn)程、使用阻塞原語使一個因得不到資源的進(jìn)程由運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)入等待狀態(tài)，使用喚醒原語使一個進(jìn)程由等待狀態(tài)轉(zhuǎn)入就緒狀態(tài)。
53. 對進(jìn)程的調(diào)度主要是控制和協(xié)調(diào)各個進(jìn)程對處理器的競爭，通過某種算法使得適合的進(jìn)程由就緒狀態(tài)轉(zhuǎn)入運(yùn)行狀態(tài)。
54. 執(zhí)行進(jìn)程調(diào)度通常是發(fā)生某個正在運(yùn)行的進(jìn)程或者已經(jīng)運(yùn)行完畢、或者因某種原因進(jìn)入了等待隊列時，CPU可以為下一個進(jìn)程提供服務(wù)，另外，有較高優(yōu)先級的進(jìn)程進(jìn)入了就緒狀態(tài)，也可能剝奪正在運(yùn)行的進(jìn)程的運(yùn)行權(quán)力，使得高優(yōu)先級進(jìn)行進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，這種方式稱為可剝奪方式。
55. 進(jìn)程的調(diào)度算法包括：FIFO(First Input First Output 先進(jìn)先出法)、RR(時間片輪轉(zhuǎn)算法)、(HPF)最高優(yōu)先級算法。
56. 死鎖是指在一組進(jìn)程中的各個進(jìn)程均占有不會釋放的資源，但因互相申請被其它進(jìn)程所占用不會釋放的資源而處于的一種永久等待狀態(tài)。
57. 死鎖產(chǎn)生的四個必要條件為：互斥條件、不可剝奪條件、部分分配、循環(huán)等待。應(yīng)注意，這四個條件不是充分條件，即使這四個條件同時存在，系統(tǒng)也不一定發(fā)生死鎖，但系統(tǒng)一旦發(fā)生死鎖，這四個條件一定是滿足的。
58. 死鎖的處理包括死鎖的預(yù)防、避免和解除。
59. 死鎖的預(yù)防是指破壞死鎖的四個條件之一，具體方法為：資源靜態(tài)分配策略(資源有序分配法)，死鎖預(yù)防的方法使得系統(tǒng)資源的利用率降低。
60. 死鎖避免是在系統(tǒng)運(yùn)行過程中避免死鎖的最終發(fā)生，死鎖避免方法就是使系統(tǒng)總是處于安全狀態(tài)，死銷避免采用銀行家算法，就是當(dāng)需要給進(jìn)程分配資源時，如果分配以后系統(tǒng)是安全的則給予分配，否則不予以分配，死鎖避免方法使系統(tǒng)開銷增大。
61. 死鎖的解除：由于死鎖的預(yù)防和避免都要付出很大的代價，而死鎖并不一定發(fā)生，所以，為了提高系統(tǒng)效率，可以采取死鎖解除的方法;一旦發(fā)生死鎖，就利用資源剝奪法或進(jìn)程撤銷法解除死鎖，實(shí)現(xiàn)死鎖解除的關(guān)鍵是死鎖的檢測，檢測方法包括定時檢測、效率低時檢測、進(jìn)程等待時檢測等。
62. 存儲管理主要是指內(nèi)存的管理，計算機(jī)內(nèi)存空間包括系統(tǒng)區(qū)和用戶區(qū)，操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理主要是對用戶區(qū)的管理，它包括內(nèi)存空間的分配和回收、存儲保護(hù)兩大方面的內(nèi)容。
63. 分區(qū)存儲管理主要包括固定分區(qū)管理和可變分區(qū)管理兩大類。
64. 頁式存儲管理：頁式存儲管理使用靜態(tài)定長劃分內(nèi)存的方法，所有頁面統(tǒng)一編號，稱為頁號，也叫邏輯頁號;每個頁面內(nèi)的內(nèi)存單元也統(tǒng)一編號，稱為頁內(nèi)地址。所以，在頁式存儲管理中，物理地址=頁面大小×頁號+頁內(nèi)地址。
65. 頁表：是在頁式存儲管理中記錄頁面使用情況的表，它包括用戶表和空閑表。其中用戶表中記錄了每一個用戶進(jìn)程所使用的頁面及其對應(yīng)的物理地址，而空閑表記錄了空閑頁面。在實(shí)際使用中，首先從頁表起始地址寄存器中查出進(jìn)程所在的頁表的物理起始地址，進(jìn)而由這個頁表中的邏輯頁號查出該頁面的物理起始地址，再加上頁面內(nèi)地址則成為所需的實(shí)際物理地址。
66. 越界是指程序的邏輯頁號大于進(jìn)程在頁表長度寄存器中保存的頁表長度值。
67. 段式存儲管理是對內(nèi)存的每一個邏輯塊使用不同大小的方式，也就是不定長的可變分區(qū)，每個邏輯段在內(nèi)存中有一個起始地址，叫段首址，另外還需要一個段長度來描述這個邏輯段的范圍。
68. 段頁式存儲管理：指將內(nèi)存空間劃分為若干個大小相等的頁面，對用戶程序依照段式存儲的方法劃分成若干個邏輯段，每個邏輯段包含若干個頁面。其物理地址由邏輯段號、邏輯頁面號和頁內(nèi)地址構(gòu)成。
69. 內(nèi)碎片是指在頁面內(nèi)部沒有被使用的存儲區(qū)域，在頁式存儲方式中，會出現(xiàn)內(nèi)碎片。處碎片是指沒有得到分配權(quán)的存儲區(qū)域，在段式存儲方式中，會產(chǎn)生外碎片。
70. 虛擬存儲技術(shù)：利用實(shí)際內(nèi)存空間和相對大得多的外部存儲器存儲空間相結(jié)合，構(gòu)成一個遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)際內(nèi)存空間的虛擬存儲空間，程序可以運(yùn)行在這個虛擬存儲空間中。
71. 能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬存儲依據(jù)是程序的局部性原理，即程序的時間局部性和空間局部性。
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