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操作系统笔记总结

互联网 diligentman 4周前 (01-31) 12次浏览

操作系统

一:什么是操作系统

覆盖在硬件和操作软件中间的一个系统,和硬件部分相互作用,主要起一个承上启下的任务

二:资源的管理者

现代计算机支持多任务,多个应用程序共同使用计算机硬件资源,操作系统负责调配。

三:操作系统主要功能

1:处理机管理,任意时刻处理机只能执行一个程序流。

2:内存管理:多个程序使用内存的时候,如何分配,让他们互不干扰,用完之后,如何进行回收。逻辑地址到物理地址的转换。

内存分配:每道程序分配内存空间。静态:固定大小、动态:根据请求分配。

内存保护:操作系统内核空间不会被随意访问,保证系统安全和稳定,确定每个程序运行都在自己内存空间中运行。

地址映射:cup访问内存时,将逻辑地址(目标程序的地址)转化成物理地址(内存中单元地址)。

内存扩充:借助虚拟存储技术,从逻辑上扩充内存容量。

3:设备管理:完成接受用户的I/O(输入和输出)

4:文件管理:大量需要保存的信息以文件存储,他们一般存储在外存(硬盘)当中,操作系统通过文件管理程序完成对外存的操作。

四:操作系统的发展

时间上:

无操作系统(1945-1955),没有内存,没有操作系统,电子管

单道批处理系统(55-65),磁性存储设备,内外存增加,晶体管

特点:1:自动性、2:顺序性 3:单道性:内存之中只有一道作业。

多道程序系统, 早期:不具有交互功能,提交作业只能等待输出结果。中期:分时操作系统,多个用户可以同时通过不同的终端使用主机。实现了用户与主机的及时交互。

特点:1:多道性,多个作业,拍成队列、2:无序性:先进入不一定先处理。3:调度性:作业调度:从外存之中装入内存。进程调度:从内存中选择一个或几个在cpu上运行。

分时操作系统:允许多个用户通过终端同时使用计算机

多路、独立、及时、交互、

微机操作系统:第一个是Intel cp/m 用于intel 8080

实时操作系统:在规定的时间内计算出正确的结果,如果结果正确,超过了时间,最后的结果也错误。多用于医院等对时效要求比较高的地方

必须做到及时响应。多路性、独立性、交互性、可靠性

五:操作系统的特征

1:并发:指的是同一个时间间隔内发生,由于时间很短,造成并行的错觉

2:共享:资源可以供内存中多个并发程序共同使用。

3:虚拟:用某种技术将一个物理实体虚拟成逻辑上的对应物。

4:异步性:内存中每个程序,何时执行,暂停,都是位置的

六;操作系统的体系结构

软件体系结构:

七:指令

程序是指令的集合,程序的执行就是按照某种控制流执行指令的过程。

1:指令周期:分为取指周期(处理器在存储器中取一条指令)和执行周期(取到的指令放置在处理器的指令寄存器中)两个步骤。

进程管理

一:程序的执行

1:顺序执行

顺序、封闭、可在现

2:并发执行

多个程序在同一时间间隔之内,一个程序执行结束之前就可以运行其他程序。(任意时刻一个CPU上只有个一程序在执行)

间断、失去封闭性、不可再现性、

二:进程的定义

进程是并发执行的程序,在某个数据集合上的运行过程。

进程代表了程序的执行过程,是一个动态的实体。

进程的特征:

并发性:多个进程实体在一段时间间隔内同时运行。

动态性:进程是进程实体的执行过程

独立性:没有引入线程的操作系统中,进程是独立运行和资源调度的基本单位

异步性:时断时续

结构特征:正文、用户数据、进程控制块

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三:进程控制块

1:定义

进程存在的表示是进程控制块,是操作系统最重要的数据结构

每个进程有唯一的进程控制块

2:进程控制块的信息            —是一个复杂类型的变量

(1)进程标志符信息,用于唯一标识一个进程

(2)处理机状态信息

1)通用寄存器–用于暂存信息

2)指令计数器–PC

3)程序状态字PSW

4)用户栈指针

(3)进程的调度信息

(4)进程控制信息

3:进程的状态

新创建的进程为就绪态(1)就绪态—获得CPU就可以运行、(2)执行态—获得了CPU正在运行。 (3)阻塞态—获得资源后进入就绪态。

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4:进程的组织

1:链接方式,将系统中具有相同状态的进程链接成一个队列

2:索引:根据所有进程状态建立索引表,每一个表项指向一个PCB(进程控制块)的物理块

3:进程队列:就绪队列和阻塞队列

四:进程的创建

下列情况创建新进程

1:用户登录、2:作业调度、3:提供服务、4:应用请求

在Linux系统中除了0号进程外,其他进程都是由其父进程创建的。被创建的叫做子进程,子进程可以用操作系统或者父进程获得资源

执行可能:1二者并发执行,父进程等待,直到某个或全部子进程执行完毕、

地址空间:子进程共享父进程地址空间、子进程拥有独立的地址控件

创建步骤

1:申请空白PCB(进程控制块)

2:为进程分配资源

3:初始化PCB

4:将进程插入就绪队列

进程终止

进程正常执行完毕,请求操作系统删除

一个进程调用适当的系统调用终止另一个进程。

父进程终止子进程:1任务完成、2:子进程所用资源过多。3:父进程关闭。

主引导扇区:0柱面0磁道1扇区

五:操作系统的内核

1:操作系统内核的功能

支撑功能—-中断处理、时钟管理、原语操作(不可中断)

资源管理功能:进程管理、存储器管理、设备管理

2:什么是中断

改变处理器执行指令顺序的一种事件,引入中断机制是CPU可以与其他设备并行工作,提高cpu运行效率

同步中断(内部)CPU控制单元产生一条指令终止后CPU才发生中断、异步中断(外部)其他硬件产生的,分为可屏蔽(I/O设备产生的psw、8259)和不可屏蔽的(硬件故障)。

3:中断响应

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时钟机制

1:使用时钟限制一个用户进程在CPU连续执行的时间。

2:实时时钟和OS时钟,

系统调用

一群预先定义好的模块提供一条管道,让应用程序或者一般用户可以得到核心程序的服务。系统调用是系统程序和用户程序之间的接口,系统调用运行在系统态。

类型:进程类型、文件操作、设备管理、通信类、信息维护类型

 


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