操作系统--windows(个人总结版)

-1-操作系统一、重要知识点归纳.................................................................-2-二、操作系统绪论.....................................................................-7-三、进程.....................................................................................-8-四、进程同步...........................................................................-11-五、调度和死锁......................................................................-12-六、存储管理..........................................................................-14-七、设备管理..........................................................................-18--2-一、重要知识点归纳操作系统发展过程1、人工操作方式2、单道批处理系统3、多道批处理系统4、分时系统5、实时系统操作系统基本特征并发、共享、虚拟、异步并发和共享是操作系统的两个最基本特征程序独占处理机顺序执行时特征顺序性封闭性可再现性程序并发执行特征间断性失去封闭性不可再现性进程：可并发执行的程序在一个数据集合上的运行过程动态性、并发性、独立性、异步性进程的三种基本状态就绪状态（R态）---只要获得CPU，就可立即执行执行状态（E态）---只有一个进程处于执行态阻塞状态（B态）---缺少某个资源-3-进程控制块PCB初始化包括1、初始化标识信息2、初始化处理机状态信息3、初始化处理机控制信息同步机制应遵循的规则空闲让进忙则等待有限等待让权等待信号量机制（wait(mutex)和signal(mutex)必须成对出现1、整型信号量（P、V操作）wait（s）和signal（s）操作2、记录型信号量3、AND型信号量4、信号量集（Swait（s,d,d）、Swait（s,1,1）、Swait（s,1,0））经典进程的同步问题1、生产者——消费者问题2、哲学家进餐问题3、读者——写者问题进程通信的类型1、共享存储器系统2、消息传递系统3、管道通信消息传递通信的实现方法1、直接通信方式2、间接通信方式-4-线程：比进程更小的能独立运行的基本单位一般而言，线程自己不拥有系统资源（也有一点必不可少的资源）处理机调度的层次1、高级调度2、低级调度3、中级调度进程调度方式1、非抢占方式2、抢占方式(1).优先权原则(2).短作业优先原则(3).时间片原则进程调度算法1、先来先服务和短作业优先调度算法（周转时间=完成时间--到达时间、带权周转时间=周转时间/服务时间）(1).先来先服务调度算法(2).短作业优先调度算法2、高优先权优先调度算法(1).非抢占式优先权算法(2).抢占式优先权调度算法(3).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3、基于时间片的轮转调度算法(1).时间片轮转法(2).多级反馈队列调度算法产生死锁的原因1、竞争资源(1).竞争非剥夺资源(2).竞争临界资源2、进程间推进顺序非法产生死锁的必要条件1、互斥条件2、请求和保持条件3、不剥夺资源4、环路等待条件预防死锁的方法1、摒弃“请求和保持条件”（一次性申请全部资源）2、摒弃“不剥夺条件”（再次提出申请资源不能满足时，释放所有资源）3、摒弃“环路等待条件”（资源按类型进行线性排队，并赋予不同序号）-5-利用银行家算法避免死锁死锁的解除1、剥夺资源2、撤销进程多级存储结构1、CPU寄存器（寄存器）2、主存（高速缓存、主存、磁盘缓存）3、辅存（磁盘、可移动存储介质）程序的装入1、绝对装入方式2、可重定位装入方式3、动态运行时装入方式程序的链接1、静态链接方式2、装入时动态链接3、运行时动态链接连续分配方式（为一个用户程序分配一个连续的内存空间）1、单一连续分配2、固定分区分配3、动态分区分配分区分配算法(1).首次适应算法(2).循环首次适应算法(3).最佳适应算法(4).最坏适应算法(5).快速适应算法4、可重定位分区分配基本分页存储管理方式地址结构：3112110页号P位移量W基本分段存储管理方式段号段内地址3116150分页和分段的主要区别1、页是信息的物理单位-6-2、页的大小固定且由系统决定3、分页的作业地址空间是一维的虚拟存储器的特征多次性、对换性、虚拟性页面置换算法1、最佳置换算法2、先进先出页面置换算法3、最近最久未使用置换算法4、CLOCK置换算法设备与控制器之间的接口1、数据信号线2、控制信号线3、状态信号线I/O控制方式1、程序I/O方式2、中断驱动I/O控制方式3、直接存储器（DMA）I/O控制方式DMA控制器的组成(1).命令/状态寄存器CR(2).内存地址寄存器MAR(3).数据寄存器DR(4).数据计数器DC4、I/O通道控制方式磁盘访问时间TaTa=Ts+Tr+Tt=Ts+1/2r+b/rN寻道时间Ts=m*n+s移动n条磁道、启动磁臂时间s旋转延迟时间Tr传输时间Tt=b/rNr为磁盘每秒钟的转数、b为字节数磁盘调度算法1、先来先服务2、最短寻道时间优先3、扫描算法4、循环扫描算法5、NstepScan和FSCAN调度算法文件系统1、FAT12：每个分区容量为2M，只能支持8+3格式文件名2、FAT16：最大分区容量为2G-7-3、FAT32：不支持容量小于512M分区、单个文件的长度不能大于4G、不能保持向下兼容4、NTFS：支持长文件名（256个字符）、数据保护和数据恢复UNIX的调度算法：动态优先数轮转调度算法二、操作系统绪论操作系统的发展过程1.手工操作阶段（40年代）2.单道批处理阶段（50年代）3.多道批处理（60年代初）4.分时系统（60年代中）5.实时操作系统（60年代中）多道批处理系统的优点1.资源利用率高。2.系统吞吐量大。多道批处理系统的缺点1.平均周转时间长。2.无交互能力。推动多道批处理系统形成和发展的动力是提高资源利用率和系统吞吐量。推动分时系统形成和发展的主要动力是用户的需要：交互、共享主机、方便上机。分时系统是指在一台主机上连接多个带有显示器和键盘的终端，同时允许多个用户通过自己的键盘，以交互的方式使用计算机，共享主机中的资源。分时系统的特征1.多路性：允许同一主机联接多台终端。2.独立性：每一用户独占一个终端；每个用户感觉不到其他用户的存在。3.及时性：用户请求能及时响应。4.交互性：可进行广泛的人机对话。实时系统（Real－TimeSystem）是指系统能及时响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致地运行。实时系统的特征：1.多路性2.独立性-8-3.及时性（开始截止时间/完成截止时间）4.交互性（仅限于访问专用服务程序）5.可靠性（多级容错措施保障系统和数据安全）操作系统的特性1.并发（Concurrence）2.共享（Sharing）3.虚拟（Virtual）4.异步性（Asynchronism）并发性：引入进程、线程据资源属性的不同，有两种资源共享方式：1.互斥共享方式（临界/独占资源）2.同时访问方式并发和共享是OS的两个最基本的特性，二者互为条件！处理机管理包括以下几方面：进程控制、进程同步、进程通信、调度存储器管理具备下列功能：1.内存分配2.地址映射：把程序中的逻辑地址映射为物理地址3.存储保护：使多道程序间互不干扰4.存储扩充：用辅存扩充主存，实现“虚拟存储器”设备管理的功能1.缓冲管理：为设备提供缓冲区以缓和CPU同设备的I/O速度不匹配的矛盾。2.设备分配3.设备驱动：为设备提供驱动程序。4.设备独立性和虚拟设备文件系统管理的功能：1.文件存储空间管理。2.目录管理：为了用户方便找到他所需的文件。3.文件的读写管理和存取控制：存取控制就是防止文件被非法使用。三、进程程序顺序执行的特点1.顺序性：一个程序开始执行必须要等到前一个程序已执行完成。2.封闭性：程序运行时独占计算机资源，资源的状态只能由本程序修改。程序一旦开始执行，-9-其计算结果不受外界因素影响。3.可再现性：程序的结果与它的执行速度无关（即与时间无关），只要给定相同的输入，一定会得到相同的结果。程序并发执行的特点1.间断性2.失去程序的封闭性程序在并发执行时，是多个程序共享系统中的资源，因此这些资源的状态将由多个程序来改变。3.不可再现性进程是可并发执行的程序在一个数据集合上的运行过程。进程是指进程实体的运行过程。程序是静态的，进程是动态的；程序是永久的，进程是暂时的；进程是由程序和数据、进程控制块PCB三部分组成的。进程的特征1.结构性：由程序段、数据段、进程控制块三部分组成；2.动态性：进程是程序的执行过程；3.并发性：多个进程可同存于内存中，能在一段时间内同时运行；4.独立性：独立运行的基本单位，独立获得资源和调度的基本单位；5.异步性：各进程按各自独立的不可预知的速度向前推进。进程的三种基本状态1.就绪状态（Ready）：存在于处理机调度队列中的所有进程，它们已经准备就绪，一旦得到CPU，就立即可以运行。2.运行状态（Running）：正在运行的进程所处的状态为运行状态。单处理机系统只有一个进程处于该状态多处理机系统有多个进程处于运行状态3.等待/阻塞/睡眠状态（Wait/Blocked）：若一进程正在等待某一事件发生（如等待输入输出工作完成），这时，即使给它CPU，它也无法运行，称该进程处于等待状态（阻塞、睡眠、封锁状态）。进程控制块（PCB）PCB是OS中最重要的记录型数据结构。PCB是OS感知进程存在的唯一标志。进程与PCB是一一对应的。PCB随进程创建而建立，随进程结束而回收。PCB应常驻内存。进程描述信息：进程标识符(processID)：唯一，通常是一个整数-10-进程名：通常基于可执行文件名（不唯一）用户标识符(userID)：进程组关系原语：由多条指令组成，是一种特殊的系统功能调用，它可以完成一个特定的功能。原语的特点：1.执行时不可中断2.不可并发3.在管态下执行，常驻内存进程创建1.申请空白PCB2.为新进程分配资源如内存3.初始化进程控制块4.将新进程插入就绪队列进程终止的事件：1.正常结束2.异常结束越界错误保护错特权指令错非法指令错I/0故障等运行超时等待超时算术运算错3.外界干预:操作员或OS干预；父进程请求；父进程终止，子孙进程被终止。进程阻塞是进程自身的一种主动行为。进程阻塞或唤醒的原因1.请求系统服务：如请求打印机2.启动某种操作：如I/O操作3.新数据还未到达：合作进程之间需要数据传递4.无新工作可做：如发送进程发送完数据后线程是进程中的一个实体，是被系统独立调度的基本单位。引入进程的目的是为了使多个程序更好的并发执行，改善资源利用率、提高系统效率。进程是一个资源分配的基本单位。进程是一个可独立调度和分派的基本单位。线程的特征1.结构性：-11-TCB：标识、现场信息(寄存器、PC、栈指针)、调度信息(状态、优先级)数据块：过程参数、数据、系统与用户堆栈2.并发性：同一进程中的各线程在同一主存空间，可以共享进程中的所有资源（数据、设备、文件），线程间通信方便。3.共享性：同一进程的各线程4.动态性：有生命期，有状态变化，可创建子线程系统调度的基本单位是线程而不是进程,每当创建一个进程时，至少要同时为该进程创建一个线程，否则该进程无法被调度执行。线程状态：运行、就绪和阻塞三种状态。线程的状态转换类似于进程。四、进程同步临