计算机三级数据库知识点总结——操作系统

Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse蒂第三章——操作系统蝿一、操作系统1、2、蚈操作系统具有并发性、共享性、随机性三个特征。前两个为基本特性。3、4、肃操作系统管理的资源有：程序、CPU、内存。不包括中断。5、6、袁系统中的资源按照使用性质分为两类：永久性资源、临时性资源（1）（2）蕿永久性资源：系统中可供进程重复使用、长期存在的资源。如硬件资源、软件资源、数据文件；（3）（4）虿临时性资源：有某个进程产生、只为另一个进程使用一次或经过短暂时间后就不再使用的资源。如I/O和时钟中断、同步信号、消息等。7、8、莆操作系统向用户提供两类接口：（1）（2）薅程序级接口：由一组系统调用命令组成。用户程序借助于系统调用命令来向操作系统提出各种资源要求和服务请求。（3）（4）芀作业级接口（操作级接口）：由一组操作命令组成，是用户以交互方式请求操作系统服务的手段。9、10、蒇分时操作系统追求的目标是高速响应。采用时间片轮转方式处理用户服务请求。11、12、蒄在批处理系统兼分时系统的系统中，往往由分时系统控制的作业称为前台作业，而由批处理系统控制的作业成为后台作业。13、14、羄实时操作系统（RTOS）是指计算机能够及时响应外部事件的请求，在规定的时间内严格完成对该事件的处理，并控制所有实时设备和实时任务协调一致的工作的操作系统。其主要特点是资源的分配和调度首先考虑实时性然后才是效率。实时操作系统有较强的容错能力。二、三、肀OS的硬件环境——CPU、中断、存储、I/O、时钟（一）（二）薈CPU的指令1．2．袇指令系统——数据传输类指令、算术逻辑类指令、判定控制类指令；3．4．蒃精简指令系统计算机RISC（ReducedInstructionSystemComputer）；5．6．螀特权指令是指只允许操作系统使用，而不允许一般用户使用的指令。用户只能使用非特权指令。若用户要使用特权指令时需将CPU状态切换到管态，一般情况下用户都处于目态（较低特权级别）。要从目态到管态转换的唯一途径就是通过中断。7．8．薀常见的特权指令：启动I/O设备指令（测试I/O工作状态、控制I/O动作指令、修改程序状态字、中断屏蔽、设置时钟。9．10．羅Intel公司的x86系列处理器提供四个特权级别（R0，R1，R2，R3）。较大的数字表示较低的特权。R0运行那些最关键的代码，比如操作系统的内核代码。11．12．袃访管指令属于非特权指令，是一条可以在目态下执行的指令，用户程序中凡是要调用操作系统功能时就安排一条访管指令。当处理器执行到访管指令是就产生一个中断事件（自愿中断），暂停用户程序的执行，而让操作系统来为用户服务。（二）（三）薁中断1、2、莇强迫性中断：输入输出中断、硬件故障中断、时钟中断、控制台中断、程序性中断（缺页、缺段、溢出等）。3、4、莇发生中断时被打断程序的暂停点称为断点，引起中断的事件成为中断源。5、6、节自愿性中断：访管中断、编程中设备的中断。7、8、芁缺页中断就是要访问的页不在主存，需要操作系统将其调入主存后再进行访问。9、10、蒈影响缺页中断的原因有：（1）分配给作业的主存块数，每个作业只要能得到一块贮存空间就可以开始执行，可增加同时执行的作业数，设作业有n页，当能分到n/2块主存空间时才把它装入主存，则可使系统获得最高效率；（2）页面的大小，页面大则缺页中断率低，反之缺页率高；（3）程序编制方法（4）页面调度方法。11、12、蒆中断响应：CPU每执行完一条指令，便去扫描中断寄存器，查询有无中断请求，若有，则通过交换中断向量，进入中断处理程序。蚁（三）I/O控制方式体系1、2、羁DMA指DirectMemoryAccess（存储器直接访问）。是一种高速的数据传输操作，允许在外部设备和存储器之间直接读写数据，既不通过CPU，也不需要CPU的干涉。整个数据传输操作在一个称为“DMA控制器”的控制下进行。CPU除了在数据传输开始和结束时做一点处理，在传输过程中CPU可以进行其他的工作。薀三、进程管理1、2、薄进程的转换：（1）（2）莅进程等待某个资源会导致该进程被挂起，从运行态转换为等待状态；（3）（4）螂进程等待的资源变为可用，进程会从等待状态转换为就绪状态；（5）（6）芇进程时间片用完，进程会从运行态转换为就绪状态。3、4、羇每个进程都有自己的工作集，工作集大小可以调整。工作集模型解决了系统颠簸的问题。工作集最主要的属性是其大小，太小会使进程经常缺页，缺页率上升，工作集大些，可降低缺页率。5、6、袄从静态的观点看，操作系统的进程是由程序段、数据和进程控制块（PCB）3部分组成。7、8、蒂系统中有N个进程，则某个进程等待队列中最多可有N个进程。9、10、莈进程的阻塞原语BLOCK主要完成进程从执行状态到阻塞的转换。11、12、肅进程间通信机制（1）（2）芄高级通信机制分为三类：共享内存、消息机制和管道通信。（用于解决进程之间的大量信息的传送问题）（3）（4）罿低级通信机制：P操作和V操作，解决少量信息的交换。（5）（6）蒀消息机制包括：消息缓冲和选择通道。13、14、蒇线程是进程中的一个实体，是被系统独立调度和分派的基本单位，线程自己不拥有系统资源，只拥有一点在运行中必不可少的资源，但它可与同属一个进程的其他线程分享进程所拥有的全部资源。一个进程可以创建和撤销另一个进程，同一进程中多个线程之间可以并发执行。15、16、蚃一个标准的线程由线程ID，当前指针（PC），寄存器集合和堆栈组成。17、18、蝿在时间片轮转算法中，每个进程被分配一个时间段，称作它的时间片，即该进程允许运行的时间。如果时间片结束时进程还在运行，则CPU将被剥夺并被分配给另一个进程，时间片设的太短会导致过多的进程切换，降低了CPU效率。19、20、芇形成死锁的四个必要条件：互斥使用资源、占用并等待资源、不可抢夺资源和循环等待资源。21、22、薆一组进程处于死锁状态是指：该组中每一个进程都在等待被另一个进程所占有的、且不能抢占的资源，而不可继续运行。但是系统中不属于该组的进程仍然可以运行。23、24、肂银行家算法是最著名的避免死锁的算法。25、26、葿在单CPU系统中，最多只有一个进程处于运行态。若同时存在24个并发进程，有可能都具备运行条件，因此处于就绪队列中的进程最多有23个。四、五、艿存储管理1、2、蚄存储管理解决的问题：内存的分配和回收、内存空间的共享、存储保护、地址映射、内存扩充。3、4、薂存储管理地址映射中，内存地址是按照物理地址进行编址的。用户程序中使用的是逻辑地址，且从0开始编址；动态地址映射是在程序执行过程中完成的，而且需要硬件支持。5、6、膀数据存储组织：（1）（2）莀一个数据库被映射为多个不同的文件，它们由操作系统来维护；（3）（4）肆数据库映射的文件存储于磁盘上的磁盘块中；（5）（6）羁分槽的页结构删除一条记录会引起记录的移动以保持上面的特性，由于块大小限制，代价不会很高。7、8、羀分槽的页结构组织变长记录，块头记录中包括：块头中记录条目的个数、块中空闲空间的末尾地址、一个包含每条记录位置和大小的条目组成的数组。9、10、膇UNIX系统中，把输入/输出设备看成特殊文件。11、12、膅在页式存储管理中，为进行地址转换工作，系统提供一对硬件寄存器——页表始址寄存器和页表长度寄存器。13、14、蚅在存储管理中，为实现地址映射，硬件提供两个寄存器，一个是基址寄存器，另一个是限长寄存器。15、16、蚀利用高速缓存存储器存放页表的一部分，把存放在高速存储器中的部分页表称为“快表”。快表中登记了一部分页号与主存块号的对应关系。根据程序执行局部性的特点，在一段时间内总是经常访问某些页，若登记入快表中，则可快速查找并提高执行速度。17、18、腿虚拟页式存储管理系统中，选择页面淘汰算法时应尽量减少或避免颠簸现象的发生。19、20、薇在虚拟页式存储管理中，页表包含逻辑页面号、物理页面号、驻留位、保护位、修改位和访问位。其中驻留位指示该页在内存还是外存。21、22、肄虚拟存储的容量受到计算机地址位数因素的限制。23、24、蒁虚拟存储技术的引入前提是程序局部性原理。羆程序的局部性：在一段时间内，程序的执行仅限于某个部分，相应的，它所访问的存储空间也局限在某个区域。存储管理系统将进程中不经常被访问的程序段和数据放入外存中，待需要访问时再将他们调入内存。五、六、蚆文件管理1、2、蒃纪录式文件的记录可以是定长的，也可以是变长的。记录可以只有记录键，也可以有记录键和其他属性。3、4、膁文件可分为流式文件（即无结构文件）和有结构文件，源程序和目标代码等文件属于流式文件。5、6、肇为了提高文件的检索速度，文件系统向用户提供了一个当前正在使用的目录，成为当前目录。7、8、螄可提高语言文件系统的性能的技术：当前目录、文件目录的改进、块高速缓存、磁盘空间的合理分配、磁盘的驱动调度、信息的优化分布。9、10、羃文件控制块（FCB）是操作系统为管理文件而设置的数据结构，存放了为管理文件所需的所有有关信息。包括文件号、文件建立日期、口令等。11、12、羂通道分类：（1）（2）腿字节多路通道：适用于低速或中速的I/O设备；（3）（4）膆选择通道：适用于连接磁盘、磁带等高速设备，在一段时间内只能为一台设备服务；（5）（6）莂成组多路设备：实质是对通道程序采用了多道程序设计技术，适用于通道连接的设备并可以并行工作，支持通道程序并发操行。13、14、蚂文件共享是指一个文件可允许多个用户共同使用。15、16、袆文件的物理结构之一：芅索引结构——在文件系统中，将逻辑上连续的文件分散存放在若干不相连的物理块中，系统为每个文件建立一张表，记录文件信息所在的逻辑块号和与之对应的物理块号，这种文件的物理结构就称为索引结构。螁HASH结构与之区别在于：没有建立一张索引表。莂六、设备管理羈（一）虚拟设备技术（SPOOLing技术）1、2、蚇SPOOLing技术提高了共享设备利用率，是一类典型的虚拟设备技术。3、4、蒅SPOOLing，即外围设备联机并行操作，将独占设备变成逻辑上的共享设备，解决了独占设备效率低的问题，需要磁盘空间作为缓冲。可用于打印机的管理。??15、16、衿在虚拟系统中，不能实现但可以作为衡量其他页面淘汰算法标准的页面淘汰算法是——最佳淘汰算法（OPT）。17、18、聿最佳淘汰算法：淘汰以后不再需要的，或者在最长的时间以后才会用到的页面。19、20、螅页面淘汰--LRU算法:淘汰最后一次访问时据当前时间间隔时间最长的页面。21、22、袄需要N个物理块进行存放，则平均访盘为（1+N）/2+1。23、24、虿从资源分配的角度可将设备分类为独占设备、共享设备和虚拟设备。25、26、袆引入多道程序设计的目的是充分利用cpu，提高cpu利用率。（二）（三）袄磁盘调度1、2、莃磁盘驱动调度中移臂调度只能减少磁头寻道时间。3、4、荿扫描算法可以提高寻道优化的时间。3、最短寻道时间优先（SSTF）算法选择这样的进程：要求访问的磁道与当前磁头所在的磁道距离最近，以使每次的寻道时间最短。此法可能会使I/O请求无限等待。仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse.NurfürdenpersönlichenfürStudien,Forschung,zukommerziellenZweckenverwendetwerden.Pourl'étudeetlarechercheuniquementàdesfinspersonnelles;pasàdesfinscommerciales.толькодлялюдей,которыеиспользуютсядляобучения,исследованийинедолжныиспользоватьсявкоммерческихцелях.以下无正文Forpersonaluseonlyinstudyand