第一章 1.什么是操作系统：计算机操作系统是方便用户、管理和控制计算机软硬件资源的系统软件（或程序集合） 。操作系统目前有五大类型（批处理、分时、实时、网络和分布式）和五大功能（作业管理、文件管理、存储管理、设备管理和进程管理） 。2.基本操作系统类型，处理对象，特征：1.批处理系统：处理作业。特征：1）用户脱机使用计算机。2）成批处理。3）躲到程序处理，2.分时系统：处理时间片。特征：多路性、交互性、独占性、及时性3.实时系统：处理外部事件。特征：交互性、独占性、及时性、可靠性4.网络操作系统5.分布式操作系统：与网络 OS 的比较:分布性、并行性、透明性、共享性、健壮性3.操作系统的特征:并发性,共享性,虚拟性,异步性4.中断的概念及其作用：处理机暂停正在执行的程序，转去处理相应的紧急事件，待处理完毕后再返回原处继续执行，这一过程称为中断。作用：使得实时处理许多紧急事件称为可能；中断可以增加处理机的执行效率；中断还可以简化操作系统的程序设计；5.多道批处理系统:内存中允许同时有多个用户程序存在假脱机工作方式：SPOOLing 系统磁鼓、磁盘上的“作业输入井”后备作业队列、作业调度程序调度运行有 I/O 操作或完成作业时，调入另一个作业形成源源不断的作业流作业（处理）说明书优点：资源利用率高、系统吞吐量大、系统切换开销小缺点：无交互能力、作业平均周转时间较长第二章1.作业的概念；从用户角度：在一次业务处理过程中，从输入开始到输出结束，用户要求计算机所做的有关该次业务处理的全部工作。 （如编程过程）从系统角度：作业由程序、数据、作业说明书组成2.系统调用：系统调用功能和目的：请求系统中已有的服务，保证系统安全系统调用分类：按管理功能分为 6 类：设备管理，文件管理，进程控制，进程通信，存储管理，线程管理3.系统调用原理和过程：原理：为了保证系统安全，采用类似中断的处理方式过程：陷入指令调用 保护现场 调用子程序 执行子程序 换回4.UNIX 系统的特点：1）多用户的分时操作系统2）为用户提供命令和系统调用两种接口3）采用树型文件结构4）把所有设备当作文件处理5)主要采用 C 语言开发，核心用汇编编写5.UNIX 的三层结构内层：内核：进程控制和文件控制外层：用户程序中间：Shell 命令解释程序，适用程序，库函数等第三章1.程序的顺序执行：特征：顺序性、封闭性、可再现性2.程序的并发执行：定义：一组在逻辑上相互独立的程序或程序段在执行过程中，其执行时间在宏观上相互重叠（一个程序执行没结束，另一个程序已开始）的执行方式特征：间断性、失去封闭性、不可再现性条件：当两个程序的读集与写集的交集以及写集与写记的交集都为空时，它们可以并发执行。影响：一方面：提高了资源使用效率和系统处理能力另一方面：导致资源共享和资源竞争3.进程的定义：一个具有独立功能的程序对某个数据集在处理机上的执行过程，和分配资源的基本单位特征：动态性、并发性、独立性、异步性、结构性4.进程与程序关系1）进程是动态的，程序是静态的2）进程具有并行特征，程序没有 3）进程是竞争资源的基本单位4）进程可以包括多个程序，一个程序可以被不同进程运行5.作业与进程的关系：1）作业是用户向计算机提交任务的任务实体；进程是完成用户任务的执行实体2）一个作业可以由多个进程组成（n=1）;一个进程只能属于一个作业3）作业主要是针对批处理系统；进程在所有多道系统中存在6.进程的静态描述：1）进程控制块PCB。2）程序段。3）数据结构集7.进程的动态描述：进程控制块包括进程的描述信息、控制信息以及资源信息，是进程动态特征的集中反映。 8.进程状态及其转换：9.进程阻塞:引起阻塞的事件:请求系统服务、启动某种操作、数据尚未到达、无新工作可做进程阻塞的过程:1)发现上述事件，调用阻塞原语把自己阻塞.2)停止进程的执行，修改 PCB 中的状态信息，并将其插入相应的阻塞队列.3)转调度程序10.进程唤醒:引起唤醒的事件:与引起阻塞的事件相对应进程唤醒的过程:1)阻塞进程所期待的事件出现，有关的进程调用唤醒原语，将等待该事件的进程唤醒.2)将 PCB 从阻塞队列中移出，修改 PCB 中的状态信息，再将其插入到就绪进程队列中阻塞与唤醒要匹配使用，以免造成“永久阻赛”11.什么叫临界部分:不允许多个并发进程交叉执行的一段程序.临界区是由属于不同并发进程的程序段共享公用数据或公用数据变量而引起，如出栈/入栈 .临界区不能用增加硬件的方法解决12.进程控制机构：负责控制进程从创建到撤消的自动执行与协调13.什么是互斥：不允许两个以上的共享同一资源的并发进程同时进入临界区的现象14.互斥的加锁实现:Lock(keys)Nulock(keys)15.信号量和 P,V 原语信号量：操作系统中，信号量 sem 是一整数；大于 0 表示可供使用的资源数；小于 0 表示正在等待的进程数P,V 原语:信号量 sem 只能由 p,v 原语进行操作;P 原语操作使信号量 sem 减 1，当sem 小于 0 进入等待队列;V 原语操作使信号量 sem 加 1，当 sem 小于 0 唤醒一个进程16.P.V 怎么实现进程的互斥Pa: Pb:P(sem) P(sem)V(sem) V(sem)17.进程间的同步:异步环境下的一组并发进程，因直接制约而互相发送消息而进行互相合作、互相等待，使得各进程按一定的速度执行的过程18.进程间的通信根据通信内容可以划分为二种：控制信息的传送(低级通信)大批量数据传送(高级通信)19.死锁的定义：所谓死锁，是指各并发进程彼此互相等待对方所拥有的资源，且这些并发进程在得到对方的资源之前不会释放自己所拥有的资源。从而造成大家都想得到资源而又都得不到资源，各并发进程不能继续向前推进的状态20.产生死锁的必要条件:(1) 互斥条件。并发进程所要求和占有的资源是不能同时被两个以上进程使用或操作的，进程对它所需要的资源进行排他性控制。(2) 不剥夺条件。进程所获得的资源在未使用完毕之前，不能被其他进程强行剥夺，而只能由获得该资源的进程自己释放。(3) 部分分配。进程每次申请它所需要的一部分资源，在等待新资源的同时继续占用已分配到的资源。(4) 环路条件。存在一种进程循环链，链中每一个进程已获得的资源同时被下一个进程所请求。显然，只要使上述 4 个必要条件中的某一个不满足，则死锁就可以排除。21.本 章 小 结1.进程是操作系统中最重要、最基本的概念之一。它是系统分配资源的基本单位，是一个具有独立功能的程序段对某个数据集的一次执行活动。2.进程具有动态性、并发性等特点。反映进程动态特性的是进程状态的变化。进程要经历创建、等待资源、就绪准备执行，以及执行和执行后释放资源消亡等几个过程和状态。进程的状态转换要由不同的原语执行完成。3.进程的并发特性反映在进程对资源的竞争以及由资源竞争所引起的对进程执行速度的制约。这种制约可分为直接制约和间接制约。进程间的直接制约是被制约进程和制约进程之间，存在着使用对方资源的需求，只有制约进程执行后，被制约进程才能继续往前推进。(同步)进程间的间接制约是被制约进程共享某个一次只能供一个进程使用的系统资源，只有得到该资源的进程才能继续往前推进，其他进程在获得资源进程执行期间不允许交叉执行。(互斥)因此，直接制约进程之间具有固定的执行顺序，而间接制约的进程之间则没有固定的执行顺序。进程间的间接制约可利用加锁法和，原语操作实现。进程间的直接制约既可用，原语实现，也可用其他互相传递信号的方式实现。4.尽管进程是一个动态概念，但是，从处理机执行的观点来看，进程仍需要静态描述。一个进程的静态描述是处理机的一个执行环境，被称为进程上下文。进程上下文由以下部分组成：PCB(进程控制块)、正文段和数据段以及各种寄存器和堆栈中的值。寄存器中主要存放将要执行指令的逻辑地址，执行模式以及执行指令时所要用到的各种调用和返回参数等。而堆栈中则存放 CPU 现场保护信息、各种资源控制管理信息等。5.本章中所述的另一个重要的概念是进程通信。进程间通信又可分为传送控制信号的低级通信和大量传送数据的高级通信。从通信方式来看，又可分为主从式、会话式、消息与邮箱方式、以及共享虚存方式。6.死锁是一种因各并发进程等待资源而永久不能向前推进的系统状态。死锁对操作系统是十分有害的，排除死锁的方法是预防、回避、检测与恢复三种。第四章1.调度的层次（处理机调度分为四层）：作业调度（高级调度） ；交换调度（中级调度） ；进程调度（低级调度） ；线程调度2.进程调度的功能1）记录系统中所有进程的执行情况：把进程状态写入 PCB 中，更改进程所在的队列2）选择占有处理机的进程：根据一定的调度算法，从就绪队列中选择进程占用处理机3）进行进程上下文切换：进程之间切换时，保存原来进程的上下文，装入新进程的上下文3.进程调度的时机1）与引起调度的原因和调度的方式有关2）分类：执行完毕；进程被阻塞进（进程同步、互斥，系统调用，申请 I/O 等）入等待状态；时间片用完；从系统调用完之后，由系统态返回用户态；被高优先级抢占4.调度算法：1）先来先服务；2）短作业（进程）优先。3）优先级。4）时间片轮转。5）多级反馈队列。6）最高响应比优先法5.先来先服务（FCFS）：6.短作业 / 进程优先（SJ/PF）7.优先级（FPF）8.时间片轮转9.多级反馈队列10.最高响应比优先法（HRN）第五章1.存储管理的基本功能：空间分配/回收，地址转换，共享与保护，空间扩充2.从源程序到程序执行：1）编译：编译程序。2）链接：链接程序。3）装入：装入程序3.地址空间的概念：物理（绝对）地址程序执行；逻辑（相对）地址装入（汇编编译）4.重定位的概念：把程序装入内存时，修改程序中所有与地址有关的项。逻辑地址变换为物理地址。5.程序的链接：把一个程序相关的一组目标模块和系统调用模块（库函数）链接形成一个整体装入模块的过程。具体工作：对相对地址的修改；变换外部调用符号。6.程序的装入：就是把链接好的装入模块装入“内存” 。装入方式绝对装入：单道（任务） ；装入位置是固定的。程序员直接编址或由汇编、编译程序完成地址重定位。可重定位装入（静态重定位）动态运行时装入（动态重定位）7.页式管理的优缺点：优点：(1)虚存量大，适合多道程序运行，用户不必担心内存不够的调度操作。动态页式管理提供了内存与外存统一管理的虚存实现方式。(2)内存利用率高，不常用的页面尽量不留在内存。(3)不要求作业连续存放，有效地解决了“碎片”问题。与分区式比，不需移动作业；与多重分区比，无零星碎片产生。UNIX 操作系统较早采用。缺点：(1)要处理页面中断、缺页中断处理等，系统开销较大。(2)有可能产生“抖动” 。(3)地址变换机构复杂，为提高速度采用硬件实现，增加了机器成本。地址变换：8.段式管理优缺点：优点：1）和动态页式管理一样，段式管理业提供了内外统一管理的虚存实现。2）在段式管理中，段长可根据需要动态增长。3）便于对具有完整逻辑功能的信息段进行共享。4）便于实现动态链接。缺点：比其他几种方式要求有更多的硬件支持。在碎片问题以及为了消除碎片所进行的合并问题上较分页式管理要差。允许段的动态增长也会跟系统管理带来一定的难度和开销。每个段的长度受内存可用区大小限制。可能产生抖动。地址变换：9.分段与分页的主要区别：1）页是信息的物理单位，段是信息的逻辑单位；2）页的大小固定，段的大小动态变化；3）分页系统中的逻辑地址空间是一维的，分段系统中的是二维的。4）分页系统中不易实现“共享”和“动态链接” ，分段则很容易。10.虚拟存储器定义：物理上不存在，但可以使用（访问） ；允许作业部分装入，需要时再临时装入所需的部分，直到作业退出，某些部分也有可能没被装入过。虚拟存