操作系统复习.doc

第一章操作系统定义：操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源，有效地组织多道程序运行的系统软件（或程序集合），是用户与计算机之间的接口。操作系统功能：(1)存储管理功能：内存分配（策略）、地址映射（转换）、内存保护（不干扰不越界）、内存扩充（逻辑扩充：虚拟存储器与置换）。(2)处理机管理功能：作业和进程调度（创建进程，算法）、进程控制（创建、撤销、唤醒、挂起等）和进程通信（依赖和制约：同步和互斥）。(3)设备管理功能：缓冲区管理（速度匹配），设备分配（请求、策略），设备驱动（通道）和设备无关性（逻辑设备名、物理设备名）。(4)文件管理功能：文件存储空间的管理（分配与回收），文件操作的一般管理（创建、删除、打开、关闭），目录管理，文件的读写管理和存取控制（防止越权与破坏）。(5)用户接口：命令界面:这是指由OS提供了一组联机命令(语言)，用户可通过键盘输入有关命令，来直接操纵计算机系统。程序界面：OS提供了一组系统调用，用户可在自己的应用程序中通过相应的系统调用，来操纵计算机。图形界面：用户通过屏幕上的窗口和图标来操纵计算机系统和运行自己的程序。并发：是指两个或多个活动在同一给定的时间间隔中进行。宏观概念。如CPU共享。共享：是指计算机系统中的资源被多个进程所共用。如CPU、硬盘、内存、数据等。互斥地共享：某进程申请资源、若空闲、分配、运行，下一个进程只能等待，直到前一进程释放资源。宏观上同时访问、微观上并发执行的共享：如硬盘上文件的访问。不确定性：是指系统中各种事件发生顺序的不可预测性。多道程序设计：基本思想是在内存中同时存放多道程序，在管理程序的控制下交替地执行。这些作业共享CPU和系统中的其他资源。分时系统：操作系统多个用户终端，分时共享主机资源。时间片、交互性。实时系统：系统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。实时性、高可靠性。第二章进程：进程最根本的属性是动态性和并发性，指程序在并发环境中的执行过程。进程队列的连接方式：线性队列，链接，索引。进程和线程的关系：①一个进程可以有多个线程，但至少要有一个线程；而一个线程只能在一个进程的地址空间内活动。②资源分配给进程，同一进程的所有线程共享该进程的所有资源。③处理机分配给线程，即真正在处理机上运行的是线程。④线程在执行过程中需要协作同步。不同进程的线程间要利用消息通信的办法实现同步。进程的同步：同步进程通过共享资源来协调活动，在执行时间的次序上有一定约束。在协调动作的情况下，多个进程可以共同完成一项任务。虽然彼此不直接知道对方的名字，但知道对方的存在和作用。进程的互斥：逻辑上这两个进程本来完全独立，不知对方的存在，毫无关系，只是由于竞争同一个物理资源而相互制约。信号量：用于解决进程同步、互斥问题的通用工具。PV操作的含义：PV操作由P操作原语和V操作原语组成（原语是不可中断的过程），对信号量进行操作，具体定义如下：P（S）：①将信号量S的值减1，即S=S-1；②如果S³0，则该进程继续执行；否则该进程置为等待状态，排入等待队列。V（S）：①将信号量S的值加1，即S=S+1；②如果S>0，则该进程继续执行；否则释放队列中第一个等待信号量的进程。什么是信号量？信号量（semaphore）的数据结构为一个值和一个指针，指针指向等待该信号量的下一个进程。信号量的值与相应资源的使用情况有关。当它的值大于0时，表示当前可用资源的数量；当它的值小于0时，其绝对值表示等待使用该资源的进程个数。注意，信号量的值仅能由PV操作来改变。一般来说，信号量S³0时，S表示可用资源的数量。执行一次P操作意味着请求分配一个单位资源，因此S的值减1；当S<0时，表示已经没有可用资源，请求者必须等待别的进程释放该类资源，它才能运行下去。而执行一个V操作意味着释放一个单位资源，因此S的值加1；若S£0，表示有某些进程正在等待该资源，因此要唤醒一个等待状态的进程，使之运行下去。【例1】生产者-消费者问题在多道程序环境下，进程同步是一个十分重要又令人感兴趣的问题，而生产者-消费者问题是其中一个有代表性的进程同步问题。下面我们给出了各种情况下的生产者-消费者问题，深入地分析和透彻地理解这个例子，对于全面解决操作系统内的同步、互斥问题将有很大帮助。（1）一个生产者，一个消费者，公用一个缓冲区。定义两个同步信号量：empty——表示缓冲区是否为空，初值为1。full——表示缓冲区中是否为满，初值为0。生产者进程while(TRUE){生产一个产品;P(empty);产品送往Buffer;V(full);}消费者进程while(True){P(full);从Buffer取出一个产品;V(empty);消费该产品;}（2）一个生产者，一个消费者，公用n个环形