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一、操作系統(tǒng)引論

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操作系統(tǒng)

操作系統(tǒng)是配置在計算機硬件上的第一層軟件，是用戶與計算機硬件系統(tǒng)的之間的接口。

其主要作用是管理好這些設(shè)備，提高他們的利用率和系統(tǒng)的吞吐量，并為用戶和應(yīng)用程序提供一個簡單的接口，便于用戶使用。

多道程序

多道程序是指將多個進程同時加載到內(nèi)存中，并通過切換執(zhí)行的方式實現(xiàn)并發(fā)執(zhí)行

分時系統(tǒng)

分時系統(tǒng)是指在一臺主機上鏈接了多個配有顯示器和鍵盤的終端并由此所組成的系統(tǒng)，該系統(tǒng)允許多個用戶同時通過自己的終端，以交互方式使用計算機，共享主機中的資源，能夠滿足用戶對人機交互的需求。

系統(tǒng)調(diào)用

系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)提供給應(yīng)用程序的一種編程接口，用于訪問和請求操作系統(tǒng)內(nèi)核提供的服務(wù)和資源。

應(yīng)用程序通過系統(tǒng)調(diào)用可以執(zhí)行特權(quán)指令，以獲取與底層硬件或操作系統(tǒng)功能相關(guān)的操作權(quán)限。

虛擬機

虛擬機是通過分時復用的方法，將一臺物理I/O設(shè)備虛擬為多臺邏輯上的I/O設(shè)備，并允許每個用戶占用一臺邏輯上的I/O設(shè)備

二、進程控制、處理機調(diào)度

進程及狀態(tài)切換

進程是進程實體的運行過程，是系統(tǒng)進行資源分配和調(diào)度的一個獨立單位

狀態(tài)切換是指進程在運行過程中發(fā)生的狀態(tài)的轉(zhuǎn)換

三種基本狀態(tài)的切換：執(zhí)行、就緒、阻塞

進程控制塊

為了使參與并發(fā)執(zhí)行的每個程序(含數(shù)據(jù))都能獨立地運行，在操作系統(tǒng)中必須為之配置一個專門的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，稱為進程控制塊(PCB)

線程

線程是操作系統(tǒng)能夠進行調(diào)度和執(zhí)行的最小單位。它是進程內(nèi)執(zhí)行的一個獨立單元，與同一進程中的其他線程共享進程的地址空間和系統(tǒng)資源。

線程能減少程序在并發(fā)執(zhí)行時所付出的時空開銷，使操作系統(tǒng)具有更好的并發(fā)性。

臨界區(qū)及三個條件

每個進程中訪問臨界資源的那段代碼稱為臨界區(qū)

三個條件：互斥訪問、不可搶占、有限等待

死鎖及四個必要條件

死鎖是多個進程或線程在互相等待對方持有的資源而無法繼續(xù)執(zhí)行的狀態(tài)，導致系統(tǒng)無法正常運行。

四個必要條件：互斥條件、請求和保持條件、不可搶占條件、循環(huán)等待條件

CPU調(diào)度準則

CPU調(diào)度準則是操作系統(tǒng)中用于決定選擇哪個進程應(yīng)該獲得處理器時間的規(guī)則或算法。

CPU調(diào)度準則例如：公平性、平衡性、系統(tǒng)吞吐量高、處理機利用率高、響應(yīng)時間快等

三、存儲器管理

分頁機制

分頁機制是將用戶程序的地址空間分為若干個固定大小的區(qū)域，稱為“頁”。

這樣可以將用戶程序的任一頁放入任一物理塊中，實現(xiàn)了離散分配。

地址轉(zhuǎn)換

地址轉(zhuǎn)換是將用戶地址空間中的邏輯地址轉(zhuǎn)化為內(nèi)存空間中的物理地址

分段機制

分段是把用戶程序的地址空間分為若干個大小不同的段，每段可定義一組相對完整的信息。

在存儲器分配時，以段為單位，這些段在內(nèi)存中可以不相鄰接，也實現(xiàn)了離散分配。

虛擬內(nèi)存

虛擬內(nèi)存是計算機系統(tǒng)中的一種技術(shù)，它將計算機的主存（RAM）和磁盤空間結(jié)合起來，形成一個虛擬的、比實際物理內(nèi)存更大的地址空間。

請求分頁

請求分頁系統(tǒng)是建立在基本分頁基礎(chǔ)上的，為了能支持虛擬存儲器功能，而增加了請求調(diào)頁功能和頁面置換功能。

內(nèi)/外部碎片

在內(nèi)存分配中，一些難以利用的、很小的空閑分區(qū)稱為碎片。

內(nèi)部碎片是在分配給進程的內(nèi)存塊中，由于分配的內(nèi)存空間大于進程所需的實際內(nèi)存空間而導致的浪費。

外部碎片是在整個內(nèi)存空間中，由于已分配和未分配的內(nèi)存塊之間存在不連續(xù)的空閑空間而導致的浪費。

四、輸入輸出系統(tǒng)

程序I/O方式

程序的I/O方式是指程序與外部設(shè)備之間進行數(shù)據(jù)輸入和輸出的方式。

在處理機向控制器發(fā)出一條I/O指令，啟動輸入設(shè)備輸入數(shù)據(jù)時，要同時把狀態(tài)寄存器中的忙/閑標志busy置為1，

然后便不斷地循環(huán)測試busy（稱為輪詢）

中斷I/O方式

當某進程要啟動某個I/O設(shè)備工作時，便由CPU向相應(yīng)的設(shè)備控制器發(fā)出一條I/O命令，然后立即返回繼續(xù)執(zhí)行原來的任務(wù)。

設(shè)備控制器于是按照該命令的要求去控制指定I/O設(shè)備。此時，CPU與I/O設(shè)備并行操作。

DMA I/O方式

DMA數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕締挝皇菙?shù)據(jù)塊，即在CPU與I/O設(shè)備之間，每次傳送至少一個數(shù)據(jù)塊。

DMA方式較中斷驅(qū)動方式進一步提高了CPU與I/O設(shè)備的并行操作程度。

五、文件管理

文件

文件是指由創(chuàng)建者所定義的、具有文件名的一組相關(guān)元素的集合，可分為有結(jié)構(gòu)文件和無結(jié)構(gòu)文件。

目錄

文件目錄是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于標識系統(tǒng)中的文件及其物理地址，供檢索時使用。

文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-516903.html

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