操作系统个人总结

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1、操作系统,个人总结计算机操作系统知识点总结一第一章1.操作系统的概念：通常把操作系统定义为用以控制和管理计算机系统资源方便用户使用的程序和数据结构的集合。2.操作系统的基本类型：批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、个人计算机操作系统、网络操作系统、分布式操作系统。批处理操作系统特点：用户脱机使用计算机成批处理多道程序运行优点：由于系统资源为多个作业所共享其工作方式是作业之间自动调度执行。并在运行过程中用户不干预自己的作业从而大大提高了系统资源的利用率和作业吞吐量。缺点：无交互性用户一旦提交作业就失去了对其运行的控制能力；而且是批处理的作业周转时间长用户使用不方便。批处理系统中作业处理及

2、状态分时操作系统(TimeSharingOS)分时操作系统是一个联机的多用户交互式的操作系统如UNI_是多用户分时操作系统。分时计算机系统：由于中断技术的使用使得一台计算机能连接多个用户终端用户可通过各自的终端使用和控制计算机我们把一台计算机连接多个终端的计算机系统称为分时计算机系统或称分时系统。分时技术：把处理机的响应时间分成若于个大小相等（或不相等）的时间单位称为时间片（如100毫秒）每个终端用户获得CPU就等于获得一个时间片该用户程序开始运行当时间片到（用完）用户程序暂停运行等待下一次运行。特点：人机交互性好：在调试和运行程序时由用户自己操作。共享主机：多个用户同时使用。用户独立性：对每

3、个用户而言好象独占主机。实时操作系统(real-timeOS)实时操作系统是一种联机的操作系统对外部的请求实时操作系统能够在规定的时间内处理完毕。特点：有限等待时间有限响应时间用户控制可靠性高系统出错处理能力强设计实时操作系统要考虑的一些因素：（1）实时时钟管理（2）连续的人机对话（3）过载(4)高度可靠性和安全性需要采取冗余措施。通用操作系统同时兼有多道批处理、分时、实时处理的功能或其中两种以上的功能。个人计算机上的操作系统个人计算机上的操作系统是联机的交互式单用户操作系统目前在个人计算机上使用的操作系统以windows系列和linux系统为主。网络操作系统特征：（1）计算机网络是一个互连的

4、计算机系统群体。这些计算机在物理上是分散的。(2）这些计算机是自治的每台计算机有自己的操作系统各自独立工作它们在网络协议控制下协同工作。(3）系统互连要通过通信设施（硬件、软件）来实现。(4）系统通过通信设施执行信息交换、资源共享、互操作和协作处理。分布式系统(DistributedSystem)特征：（1）功能的分布（2）坚强性（3）高可靠性3操作系统的功能处理机管理、存储管理（内存分配、存储保护、内存扩充）、设备管理（通道、控制器、输入输出设备的分配与管理设备独立性）、信息管理（文件系统管理）、用户接口（程序一级的接口、作业一级的接口）。4.通道和中断技术通道：用于控制I/O设备与内存间的

5、数据传输。启动后可独立于CPU运行实现CPU与I/O的并行。通道有专用的I/O处理器可与CPU并行工作可实现I/O联机处理中断是指CPU在收到外部中断信号后停止原来工作转去处理该中断事件完毕后回到原来断点继续工作。中断处理过程：中断请求中断响应中断点（暂停当前任务并保存现场）中断处理例程中断返回（恢复中断点的现场并继续原有任务监督程序发展为执行系统(executivesystem)常驻内存5.多道批处理系统特点多道：内存中同时存放几个作业；宏观上并行运行：都处于运行状态但都未运行完；微观上串行运行：各作业交替使用CPU；优点：资源利用率高：CPU和内存利用率较高；作业吞吐量大：单位时间内完成的

6、工作总量大；缺点：用户交互性差：整个作业完成后或中间出错时才与用户交互不利于调试和修改；作业平均周转时间长：短作业的周转时间显著增长；多道程序系统中要解决的问题：同步互斥、内存不够、使用效率、内存保护6.计算机硬件：构成计算机的基本硬件元素：处理器、存储器、输入输出控制与总线、外部设备。与操作系统相关的几种主要的寄存器数据寄存器地址寄存器条件码寄存器程序计数器指令计数器程序状态字PSW中断现场保护寄存器过程调用用堆栈存储器的访问速度指令的执行和中断操作系统的启动启动电源产生中断信号触发CPU中的一段指令发现操作系统引导区位置导入内存执行操作系统程序加载到内存制定区域初始化硬件7.算法begin

7、.end算法的开始于结束repeat操作.until条件当“条件”未被满足时重复所描述的“操作”while条件do操作.od当“条件”满足时进行相应的“操作”if条件then操作else操作fi满足“if”所指的“条件”时进行“then”后的相关“操作”否则完成“else”后的相关操作。第二章1.作业：在一次应用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称为一个作业。作业由不同的顺序相连的作业步组成作业步是一个作业的处理过程中计算机所做的相对独立的工作。2.作业的组织：作业由三部分组成即程序、数据和作业说明书。作业中包含的程序和数据完成用户所要求的业务处理

8、工作作业说明书则体现用户的控制意图。由作业说明书在系统中生成一个称为作业控制块（JCB）的表格JCB包括：作业名、估计执行时间、优先数（用于调度）、作业说明书文件名、程序类型、资源要求(静态申请和动态申请)、作业状态（提交后各执行完成）。作业说明书包括：作业基本情况描述（用户名、作业名、使用语言名、允许最大处理时间等）、作业控制描述（控制方式、操作顺序、出错处理等）、作业资源要求描述（要求处理时间、内存空间、外设类型和数量、处理及优先级、库函数或实用程序等）。3.如何控制作业联机输入输出方式联机输入输出方式大多用在交互式系统中用户与系统通过交互式会话输入输出作业。在联机输入输出方式中外围设备直

9、接与主机相连接。脱机输入输出方式脱机输入又称为预输入方式利用低档个人计算机作为外围处理机进行输入输出处理。直接耦合方式把主机与低档外围通过一个公用的大容量外存直接耦合起来。SPOOLING系统（外围设备同时联机操作）多台外围设备通过通道或DMA器件和主机与外存连接起来。网络联机方式网络联机方式以上述几种输入输出方式为基础。当用户通过计算机网络中的某一台设备对计算机网络中的另一台主机进行输入输出操作时就构成了网络联机方式。4.系统调用系统调用大致可分为6类：（1）设备管理：该类系统调用被用来请求和释放有关设备以及启动设备操作等。(2）文件管理：包括对文件的读、写、创建和删除等。(3）进程控制：包

10、括进程创建、进程执行、进程撤销、进程等待和执行优先级控制等。(4）进程通信：该系统调用被用在进程之间传递消息或符号。(5）存储管理：包括调查作业占据内存区的大小、获取作业占据内存区的始址等。(6）线程管理：包括线程的创建、调度、执行、撤销等。系统调用的实现：当用户使用系统调用时产生一条相应的指令处理机在执行到该指令时发生相应的中断并发出有关信号给该处理机制。该处理机制在收到了处理机发来的信号后启动相关的处理程序去完成该系统调用所要求的功能。陷进处理机构：在系统中为控制系统调用服务的机构称为陷进处理机构。陷进指令：把由于系统调用引起处理机中断的指令称为陷进指令。第三章1.程序的并发执行程序用来描

11、述计算机所完成的独立功能并在时间上严格地按前后次序相继地进行计算机操作序列集合是一个静态概念。个程序由若干个程序段组成而这些程序段的执行必须是顺序的这种程序执行的方式就称为程序的顺序执行。程序顺序执行的特点：1.顺序性处理机严格按照程序所规定的顺序执行即每个操作必须在下一个操作开始之前结束。2.封闭性程序一旦开始执行其计算结果不受外界的影响当程序的初始条件给定之后其后的状态只能由程序本身确定即只有本程序才能改变它。3.可再现性程序执行的结果与初始条件有关而与执行时间无关。即只要程序的初始条件相同它的执行结果是相同的不论它在什么时间执行也不管计算机的运行速度。多道程序系统中程序执行环境的变化执行

12、环境的特点：（1）独立性在多道环境下执行的每道程序都是逻辑上独立的。(2）随机性程序和数据的输入和执行开始时间都是随机的。(3）资源共享软硬件资源的有限性导致资源共享。程序并发执行：若干个程序段同时在系统中运行这些程序的执行在时间上是重迭的一个程序段的执行尚未结束另一个程序段的执行已经开始即使这种重迭是很小的也称这几个程序段是并发执行的。2.进程：进程是一个程序对某个数据集的执行过程是分配资源的基本单位。进程和程序的区别与联系：程序是指令的集合是静态的概念。进程是程序在处理机上的一次执行的过程是动态的概念。程序可以作为软件资料长期保存。进程是有生命周期的。进程是一个独立的运行单位能与其它进程并

13、行（并发）活动。而程序则不是。进程是竞争计算机系统有限资源的基本单位也是进行处理机调度的基本单位。不同的进程可以包含同一程序只要该程序所对应的数据集不同。作业和进程的关系作业是用户需要计算机完成某项任务时要求计算机所做工作的集合。而进程则是已提交完毕程序的执行过程的描述是资源分配的基本单位。其主要区别如下：作业是用户向计算机提交任务的任务实体。?一个作业可由多个进程组成。作业的概念主要用于批处理系统中。进程描述在系统中一个进程存在：进程控制块PCB、有关程序段、数据结构集进程控制块PCB(ProcessControlBlock)包含一个进程的描述信息、控制信息及资源信息有些系统还有进程调度等待

14、所使用的现场保护区。PCB集中反映一个进程的动态特征。在创建时建立PCB并伴随进程运行的全过程当进程完成其功能后系统释放PCB进程也随之消亡（1）描述信息1、进程名或进程标识号name每个进程都必须有一个唯一的标识符可以是字符串也可以是一个数字。UNI_系统中就是一个整型数。在进程创建时由系统赋予。2、用户名或用户标识号每个进程都隶属于某个用户用户名或用户标识号有利于资源共享和保护3、家族关系processfamily有的系统允许一个进程可创建自已的子进程子进程还可以创建一个进程往往处在一个家族之中就需要记录进程在家族中位置的信息。(2）控制信息1、进程当前状态status说明进程当前所处的状

15、态。为了管理的方便系统设计时会将相同的状态的进程组成一个队列如就绪进程队列等待进程则要根据等待的事件组成多个等待队列如等待打印机队列、等待磁盘I/O完成队列等等。2、进程优先级priority进程的优先级反映进程的紧迫程度通常由用户指定和系统设置。3、执行程序开始地址start-addr4、各种计时信息进程占用系统资源的情况不同的系统的处理差别很大。5、通信信息municationinformation是指某个进程在运行的过程中要与其它进程进行通信该区记录有关进程通信方面的信息。(3）资源管理信息包括有关存储器的信息、使用输入、输出设备的信息、有关文件系统的信息：1、占用内存大小及管理用数据结

16、构指针。2、在某些复杂系统中还有对换或覆盖用的有关信息。3、共享程序段大小及起始地址。4、输入输出设备的设备号所要传送的数据长度、缓冲区地址、缓冲区长度及使用设备的有关数据结构指针等。5、指向文件系统的指针及有关标识等。(4）、CPU现场保护区cpustatus当进程因某种原因不能继续占用CPU时（等待打印机）释放CPU这时就要将CPU的各种状态信息保护起来为将来再次得到处理机恢复CPU的各种状态继续运行。进程上下文实际上是进程执行活动全过程的静态描述。进程上下文是一个抽象的概念它包含了每个进程执行过的、执行时的以及待执行的指令和数据在指令寄存器、堆栈（存放个调用子程序的返回点和参数等）状态字

17、寄存器等中的内容。上文：已执行过的进程指令和数据在相关寄存器与堆栈中的内容。正文：正在执行的指令和数据在相关寄存器与堆栈中的内容。下文：待执行的指令和数据在相关寄存器与堆栈中的内容。进程上下文切换进程上下文切换发生在不同的进程之间而不是同一个进程内。包含3个部分第一部分为保存被切换进程的正文部分（或当前状态）至有关存储区。第二部分操作系统进程中有关调度和资源分配程序执行并选取新的进程。第三部分则是将被选中进程的原来被保存的正文部分从有关存储区中选出并送至有关寄存器或堆栈中激活被选中进程执行。进程空间和大小任一进程都有自己的地址空间把该空间称为进程空间或虚空间。进程空间的大小只与处理机的位数有关

18、。程序的执行都在进程空间内进行。用户程序、进程的各种控制表格等都按一定的结构排列在进程空间中。在有的系统中进程空间被划分为两部分：用户空间和系统空间。为了防止用户程序访问系统空间造成访问出错计算机通过程序状态寄存器等设置不同的执行模式即用户模式（用户态）和系统模式（系统态）来进行保护。3.进程状态及其转换进程的三种基本状态：执行状态、就绪状态、等待状态（又称阻塞、挂起、睡眠）就绪状态（Ready)存在于处理机调度队列中的那些进程它们已经准备就绪一旦得到CPU就立即可以运行这些进程所取的状态为就绪状态。(有多个进程处于此状态）执行状态(Running）当进程由调度/分派程序分派后得到CPU控制权

19、它的程序正在运行该进程所处的状态为执行状态。(在系统中总只有一个进程处于此状态）等待状态（Wait)若一个进程正在等待某个事件的发生（如等待I/O的完成）而暂停执行这时即使给它CPU时间它也无法执行则称该进程处于等待状态。进程状态转换运行到等待等待某事件的发生（如等待I/O完成）等待到就绪事件已经发生（如I/O完成）运行到就绪时间片到（例如两节课时间到下课）新建进程到就绪新创建的进程进入就绪状态就绪到运行当处理机空闭时由调度（分派）程序从就绪进程队列中选择一个进程占用CPU。进程控制：就是系统使用一些具有特定功能的程序段来创建、撤销进程以及完成进程各状态的转换从而达到多进程高效率并发执行和协调

20、、实现资源共享的目的。原语：把系统态下执行的某些具有特定功能的程序段称为原语。用于进程控制的原语有：创建原语、撤销原语、阻塞原语、唤醒原语。进程创建方式：由系统程序模块统一创建；由父进程创建。进程创建系统调用：create(name,priority,start-addr)UNI_系统：fork进程撤销：（1）该进程已完成所要求的功能而正常终止（2）由于某种错误导致非正常终止（3）祖先进程要求撤销某个子进程。在一般操作系统中进程撤消的系统调用是：killUNI_系统中是exit如果撤销进程有自己的子进程则撤销原语先撤销其子进程的PCB结构并释放子进程所释放的资源后再撤销当前进程的PCB结构和释

21、放其资源。进程的阻塞与唤醒当一个处在运行状态的进程因等待某个事件的发生（如等待打印机）而不能继续运行时将调用进程挂起系统调用把进程的状态置为阻塞状态并调用进程调度程序（等于让出处理机）。进程从运行状态转换成阻塞状态是由进程挂起原语实现的因此调用进程挂起操作是在进程处于运行状态下执行的。它的执行将引起等待某事件的队列的改变.一个正在运行的进程会因等待某事件（例如等待打印机）的发生由运行状态转换成阻塞状态当它等待的事件发生后这个进程将由阻塞状态转换成就绪状态。这种转换由进程唤醒操作完成。唤醒一个进程有两种方式：系统进程唤醒、事件发生进程唤醒。调用进程唤醒操作一般在中断处理、进程通信等过程中。例如打

22、印机完成中断处理程序在完成了打印完成的操作后就去检查等待打印机的队列若不为空则调用进程唤醒操作唤醒一个（或多个）等待打印机的进程。4.进程互斥产生互斥的原因：资源共享、进程合作临界资源：一次仅允许一个进程使用的资源称为临界资源。临界区：每个进程中访问临界资源的那段程序段称为临界区（临界段）。间接制约：由于共享某公有资源而引起的在临界区内不允许并发进程交叉执行的现象称为有共享公有资源而造成的对并发进程执行速度的间接制约简称间接制约。互斥：在操作系统中当某一进程正在访问某临界区时就不允许其它进程进入否则就会发生(后果)无法估计的错误。我们把进程之间的这种相互制约的关系称为互斥。进入临界区的准则：(

23、1)不能假设各并发进程的相对执行速度；（2）并发进程中的某个进程不在临界区时它不能阻止其他进程进入临界区；（3）并发进程中的若干个进程申请进入界区时只能允许一个进程进入；(4)当有若干个进程欲进入临界区时应在有限的时间内使其进入。解决进程互斥的最简单的办法是加锁。在系统中为每个临界资源设置一个锁位1表示资源可用0表示资源已被占用（不可用）。这样当一个进程使用某个临界资源之前必须完成下列操作：1、考察锁位的值；2、若原来的值是为“1”将锁位置为“0”（占用该资源）；3、若原来值是为“0”（该资源已被别人占用）则转到1。当进程使用完资源后将锁位置为“1“称为开锁操作。5.信号量与P、V原语信号量s

24、em：是一个整数在sem大于等于零时代表可供并发资源使用的资源实体数但sem小于零时则表示正在等待使用临界区的进程数。sem代表资源的实体。在实际应用中应准确地说明sem的意义和初值。P操作：（1）sem减1；（2）若sem减1后仍大于等于0则进程继续执行；（3）若结果小于0则该进程挂起。注：挂起该进程包括：保留调用进程CPU现场；置“等待”状态；入等待队列；转进程调度；V操作：（1）s值加1；（2）若相加结果大于0进程继续执行；（3）否则唤醒一个（或多个）等待该信号灯的进程然后本进程继续执行或转进程调度。P、V原语实现互斥的原理当一个进程想要进入临界区时它必须先执行P原语操作以将信号量sem

25、减1。在一个进程完成对临界资源的操作后它必须执行V原语操作以释放它占用的临界资源。由于信号量初始值为1所以任一进程在执行P原语操作之后将sem的值变为0表示该进程可以进入临界区。在该进程未执行V原语操作之前如有另一进程想进入临界区的话它也应先执行P原语操作从而使sem的值变为-1因此第二个进程将会被阻塞直到第一个进程执行V原语操作之后sem的值变为0从而可唤醒第二个进程进入就绪队列经调度后进入临界区。在第二个进程执行完V原语操作之后如果没有其它进程申请进入临界区的话则sem又恢复到初始值。用信号量实现两并发进程PaPb互斥的描述如下：（1）设sem为互斥信号量其取值范围为（10-1）。其中se

26、m=1标志进程Pa都未进入类名为S的临界区sem=0表示进程PaPb已进入类名为S的临界区sem=-1Pb表示进程PaPb中一个进程已进入临界区而另一进程等待进入临界区。(2）描述Pa：P（sem）<SV(sem)：.Pb：P（sem）<SV(sem)：.6.进程同步同步：把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称为进程间的同步。用wait（消息名）表示进程等待合作进程发来的消息.功能：等待到消息名为true的进程继续执行。用signal（消息名）表示向合作进程发送消息功能：发送消息名并将其值置为true。利用过程w

27、ait和singnal描述计算进程Pc和打印进程Pp的同步关系（1）设消息名Bufempty表示buf为空消息名Buffull表示Buf中装满了数据。(2）初始化Bufempty=trueBuffull=false.。(3）描述：Pc：A：wait(Bufempty)计算Buf计算结果Bufemptyfalsesignal(Buffull)GotoAPp：B：wait(Bufful)打印Buf中的数据清除Buf中的数据Buffulfalsesignal(Bufempty)GotoB私有信号量（privateSemaphore）：进程同步的信号量只与制约进程及被制约进程有关而不是与整组并发进程有

28、关。因此该信号量称为私有信号量。用P,V原语操作实现同步首先为各并发进程设置私有信号量然后为私有信号量赋初值最后利用PV原语和私有信号量规定各进程的执行顺序。例：设进程Pa和Pb通过缓冲区队列传递数据。Pa为发送进程Pb为接收进程。Pa发送数据时调用发送过程deposit(data)Pb接受数据时调用过程remove(data)且数据的发送和接受过程满足如下条件：（1）在7.生产者与消费者问题对于生产者进程：产生一个数据当要送入缓冲区时要检查缓冲区是否已满若未满则可将数据送入缓冲区并通知消费者进程；否则等待；对于消费者进程：当它去取数据时要看缓冲区中是否有数据可取若有则取走一个数据并通知生产者

29、进程否则等待。这种相互等待并互通信息就是典型的进程同步。同时缓冲区是个临界资源因此诸进程对缓冲区的操作程序是一个共享临界区因此还有个互斥的问题。8.进程通信通信（munication）意味着进程间传递数据。操作系统可以看作是各种进程组成的这些进程都具有各自独立的功能且大多数都被外部需要而启动执行。在单机系统中进程的通信有4种形式：（1）主从式（2）会话式（3）消息或邮箱机制（4）共享存储区方式会话方式的特点：(1)使用进程在使用服务进程所提供的服务之前必须得到服务进程的许可。(2)服务进程根据使用进程的要求提供服务但对所提供服务的控制由服务进程自身完成。(3）使用进程和服务进程在进行通信时有固

30、定连接关系。消息或邮箱机制的特点是：（1）只要存在空缓冲区或邮箱发送进程就可以发送消息。(2）与会话系统不同发送进程和接受进程之间无直接联接关系。(3）发送进程和接受进程之间存在缓冲区或邮箱用来存放被传送消息。邮箱通信就是由发送进程申请建立一与接受进程联接的邮箱。设置邮箱的最大好处是发送进程和接受进程之间没有时间上的限制。共享存储区方式不要求数据移动两个需要互相交换信息的进程通过共享数据区的操作达到互相通信的目的。9.死锁问题死锁：指个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得不到资源个并发进程不能继续向前推进

31、的状态。死锁的起因：根本原因在于系统提供的资源个数少于并发进程所要求的该类资源数。产生死锁有四个必要条件：（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他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它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的资源。(4）环路等待条件。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。只要有一个条件不满足死锁就可解除。预防死锁1破坏“请求与保持条件”每个进程在运行之前必须预先提出自

32、己所要使用的全部资源调度程序在该进程所需要的资源末得到满足之前不让它们投入运行并且当资源一旦分配给某个进程之后那么在该进程的整个运行期间相应资源一直被它占有这就破坏了产生死锁的部分分配条件。2破坏环路条件对系统提供的每一项资源由系统设计者将它们按类型进行线性排队并赋予不同的序号。3资源受控动态分配为了避免死锁发生操作系统必须根据预先掌握的关于资源用法的信息控制资源分配使得式管理的基本原理首先进程虚拟地址空间分成大小相等的页面进程的虚拟地址变为页号P与页内地址W组成。内存空间也按页的大小划分称片或页面这些页面为系统中的任一进程所共享（除去操作系统以外）分页管理时用户进程在内存空间内除了在每个页面

33、内地址连续之外每个页面之间不再连续）采用请求调页或预调页技术实现内外存存储器的统一管。理。页式虚拟地址变为内存页面物理地址：页式管理把页式虚拟地址与内存页面物理地址建立一一对应页表并用相应的硬件地址变换机构来解决离散地址变换问题。页式存储管理要解决如下问题：（1）页式存储管理系统的地址映射；（2）调入策略；（3）淘汰策略；（4）放置策略。静态页面管理静态页面管理方法是在作业或进程开始执行之前把该作业或进程的程序段或数据全部装入内存的各个页面中并通过页表和硬件变换地址机构实现虚拟地址到内存物理地址的地址映射。内存页面分配和回收静态页面管理的第一步是为要求内存的作业或进程分配足够的页面。系统依靠存

34、储页面表、请求表以及页表来完成内存的分配工作。页表是页式存储管理的数据结构它包括用户程序空间的页面与内存块的对应关系、页面的存储保护和存取控制方面的信息。最简单的页表是由页号和页面号组成页表在内存中占有一块固定的存储区大小由进程或作业的长度来决定。页式管理时每个进程至少拥有一个页表。请求表用来确定作业或进程的虚拟空间的各页在内存中的实际对应位置。系统应该知道每个作业或进程的页表起始地址和长度以进行内存分配和地址变换。请求表中还应该包括每个进程或作业所请求的页面数。存储页表指出内存各页面是否已被分配出去以及未分配页面的总数。通常有两种记录空闲存储块的方法：位图法和链表法。位图法：在内存中划分一块

35、固定区域每个单元的每个比特代表一个页面如果该页面已被分配则对应比特位置1否则置0。链表法：在空闲页面链中对首页面的第一个单元和第二个单元分别放入空闲页面总数与指向下一个空闲页面的指针。其他页面的第一个单元中则分别放入指向下一个页面的指针。链表法由于使用了空闲页面本身的单元存放指针因此不占据额外的内存空间。分配算法：请求表给出进程或作业要求的页面数然后由存储页面数表检查是否有足够的空闲页面如果没有则本次无法分配如果有则首先分配设置页表并填写请求表中的相应表项后按一定的查找算法搜索出所要求的空闲页面并将对应的页面号填入页表中。静态页式管理的页面回收方法：当进程执行完毕时拆除对应的页表并把页表中的各

36、页面插入存储页面表即可。动态页式管理动态页式管理分为请求页式管理和预调入页式管理。请求式分页存储管理与静态页式管理在内存块的分配与回收存储保护某方面都十分相似不同之处在于地址重定位问题。在请求式分页存储管理的地址重定位时可能会出现所需页面不在主存的情况此时系统必须解决以下两个问题：（1）当程序要访问的某页不在内存时如何发现这种缺页情况？发现后应如何处理？（2）当需要把外存上的某个页面调入内存时此时内存中没有空闲块应怎么办？怎样发现不在内存中虚页的问题可以用扩充页表的方法解决。增设缺页中断位和该页在外存的首址。缺页中断位：该位为“1”表示此页已在内存；为“0”表示该页不在内存。当此位为0时会发出

37、“缺页”中断信号以求得系统的处理。抖动现象：置换算法选择不当有可能产生刚被调出内存的页又马上被调回内存调回内存不久又马上被调出内存如此反复的局面。这使得整个系统的页面调度非常频繁以致大部分时间花费在主存和辅存之间的来回调入调出上的现象。改变位：该位为“0”时表示此页面在内存时数据未被修改过；为“1”时表示被修改过。当此页面被选中为淘汰对象时根据此位的取值来确定是否要将该页的内容进行磁盘回写操作。页页面号中断位外存首址改变位号请求页式管理中的置换算法置换算法在内存中没有空闲页面时被调用。它的目的是选出一个被淘汰的页面。把内存和外存统一管理的真正目的是把那些被访问概率非常高的页存放在内存中。因此置

38、换算法应该置换那些被访问概率最低的页将它们移出内存。比较常用的置换算法有：随机淘汰算法（在系统设计人员无法确定哪些页被访问的概率较低时随机地选择某个用户的页面并将其换出）、轮转法RR（轮转法循回换出内存可用去内一个可以被换出的页无论该页是刚被换进或已换进内存很长时间）和先进先出法FIFO（选择内存驻留时间最长的一页将其淘汰）。最近最久未用页面淘汰算法（最近最久未用（LRU）页面淘汰算法的着眼点是在要进行页面淘汰时检查这些淘汰对象的被访问时间总是把最长时间未被访问过的页面淘汰出去。这是一种基于程序局部性原理的淘汰算法。也就是说该算法认为如果一个页面刚被访问过那么不久的将来被访问的可能性就大；否则

39、被访问的可能性就小。）最近最少用页面淘汰算法（最近最少用（LFU）页面淘汰算法的着眼点是考虑内存块中页面的使用频率它认为在一段时间里使用得最多的页面将来用到的可能性就大。因此当要进行页面淘汰时总是把当前使用得最少的页面淘汰出去。要实现LFU页面淘汰算法应该为每个内存中的页面设置一个计数器。对某个页面访问一次它的计数器就加1。经过一个时间间隔把所有计数器都清0。产生缺页中断时比较每个页面计数器的值把计数器取值最小的那个页面淘汰出去。）最优页面淘汰算法（如果已知一个作业的页面走向那么要进行页面淘汰时应该把以后不再使用的或在最长时间内不会用到的页面淘汰出去这样所引起的缺页中断次数肯定最小这就是所谓的

40、“最优（OPT）页面淘汰算法”。遗憾的是OPT的前提是要已知作业运行时的页面走向这是根本不可能做到的所以OPT页面淘汰算法没有实用价值它只能用来做为一个标杆（或尺度）与别的淘汰算法进行比较。如果在相同页面走向的前提下某个淘汰算法产生的缺页中断次数是否接近它。）Belady现象：一般来说对于任一作业或进程如果给它的页面数越接近于它所要求的页面数则发生缺页的次数会越小。但是使用FIFO算法时有时会出现分配的页面数增多缺页次数反而增加的奇怪现象。这种现象称为Belady现象。存储保护页式管理可以为内存提供两种方式的保护。一种是地址越界保护另一种是通过页表控制对内存信息的存取操作方式以提供保护。地址越

41、界保护可由地址变换机构中的控制寄存器的值页表长度和所要访问的虚地址相比较来完成。存取控制保护的实现则是在页表中增加相应的保护位即可。页式管理的优缺点优点（1）由于它不要求作业或进程的程序段和数据在内存中连续存放从而有效地解决了碎片问题；（2）动态页式管理提供了内存和外存统一管理的虚存实现方式使用户可以利用的存储空间大大增加。这既提高了主存的利用率又有利于组织多道程序执行。缺点（1）要求有相应的硬件支持。例如地址变换机构缺页中断的产生和选择淘汰页面等都要求有相应的硬件支持。这增加了机器成本。(2）增加了系统开销例如缺页中断处理。(3）请求调页的算法如选择不当有可能产生抖动现象。(4）虽然消除了碎

42、片但每个作业和进程的最后一页总有一部分空间得不到利用。如果页面较大则这一部分的损失仍然较大。9.段式管理段式存储管理的基本思想：把程序按内容或过程（函数）关系分成段每段有自己的名字。一个用户作业或进程所包含的段对应于一个二维线性虚拟空间也就是一个二维虚拟存储器。段式管理程序以段为单位分配内存然后通过地址映射机构把段式虚拟存储地址转化为内存中的实际地址。和页式管理一样段式管理也采用只把那些经常访问的段驻留内存而把那些在将来一段时间内不被访问的段放在外存待需要时自动调入内存的方法实现二维虚拟存储器。段式与页式的比较段式页式分段由用户设计自己划分每段对应的程序模块有完整分页用户看不见由操作系统为内存

43、管理划分的逻辑意义页面是信息的物理单位段面是信息的逻辑单位页一般不能共享便于段的共享执行时按需动态链接装入页面大小相同位置不能动态增加段长不等可动态装入有利于新数据的增长一维地址空间二维地址空间：段名、段中地址；段号、段内单元号往往需要多次缺页中断才能把所需的信息完整地调入内存管理形式上象页式但概念不同段式管理的实现原理段式管理把一个进程的虚地址空间设计成二维结构即段号S与段内相对地址W。段号与段号之间无顺序关系段的长度是不固定的。每个段定义一组逻辑上完整的程序或数据。例如一个进程中的程序和数据可被划分为主程序段、子程序段、数据段与工作区段。每个段是一个首地址为零、连续的一维线性空间。段式管理

44、的内存分配与释放段式管理中以段为单位分配内存每段分配一个连续的内存区。由于各段长度不等所以这些存储区的大小不一。而且同一进程所包含的各段之间不要求连续。段式管理的内存分配和释放是动态进行的与分区式管理一样可以采用最先适应法、最佳适应法、最坏适应法等进行空闲区分配。内存回收法也同分区式管理。当内存中没有足够的空闲区时需要淘汰算法。段式管理的地址变换由于段式管理只存放部分信息副本在内存而大部分信息在外存中这必然引起CPU访问时发生所要访问的段不在内存现象。那么CPU如何感知到所要访问的段不在内存而启动中断处理程序呢？还有段式虚拟地址属于一个二维的虚拟空间怎样变换到一个一维线性物理地址呢？这些都由段

45、式地址变换机构解决。段式管理程序在进行初始内存分配之前首先根据用户要求的内存大小为一个作业或进程建立一个段表以实现动态地址变换和缺段中断处理及存储保护等。段式管理的地址变换：一般在内存中给出一块固定的区域放置段表。当某进程开始执行时管理程序首先把该进程的段表始地址放入段表地址寄存器中。通过访问段表寄存器管理程序得到该进程的段表始地址从而可开始访问段表。然后由虚拟地址中的段号s为索引查段表。若该段在内存则判断其存取控制方式是否有错。如果存取控制方式正确则从段表相应表目中查出该段在内存的起始地址并将其和段内相对应地址w相加从而得到实际内存地址。若该段不存在则产生缺段中断将CPU控制权交给内存分配程

46、序。内存分配程序首先检查空闲区链以找到足够长度的空闲区来装入所需的段。如果内存中的可用空闲区总数小于所要求的段长时则检查段表中访问位以淘汰那些访问概率低的段并将需要段调入。段的共享与保护段式存储管理可以方便地实现内存信息共享和进行有效地内存保护。这是因为段是按逻辑意义来划分的可以按名访问的缘故。段的共享：在多道环境下常常有许多子程序和应用程序是被多个用户所使用的。特别是在多窗口系统、支持工具等广泛流行的今天被共享的程序和数据的个数和体积都在急剧增加有时往往超过用户程序长度的许多倍。内存只保留一个副本供多个用户使用称为共享。在多道环境下由于进程的并发执行一段程序为多个进程共享时有可能出现多次同时

47、重复执行该段程序的情况。这就要求它在执行过程中该段程序的指令和数据不能被修改。共享段进行内外存交换时应该设置一个共享位。显然一个正在被某进程使用或即将被某进程使用的共享段是不应该调出内存的。段的保护：（1）地址越界保护法（2）存取方式控制保护法段式管理的优缺点优点提供了内外存统一管理的虚存实现。段长可根据需要动态增长。便于对具有完整逻辑功能的信息段进行共享。便于实现动态链接。缺点需要更多的硬件支持。处理碎片比较麻烦。给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的限制。选择不恰当的淘汰算法可能会产生抖动现象。10.段页式管理段页式管理的基本思想段式管理为用户提供了一个二维的虚地址

48、空间反映了程序的逻辑结构有利于段的动态增长以及共享和内存保护等这大大方便了用户。而分页管理系统则有效地克服了碎片提高了存储器的利用率。从存储管理的目的来讲主要是方便用户的程序设计和提高内存的利用率。那么把段式管理和页式管理结合起来让其互取长补短不是更好吗？于是段页式管理方式便被提了出来。一般仅用于大型机。段页式管理的实现原理段页式管理时的进程的虚拟地址空间中的虚拟地址由三部分组成：即段号S页号P和页内相对地址D。由于虚拟空间的最小单位是页而不是段从而内存可用区也就被划分成为若干个大小相等的页面且每段所拥有的程序和数据在内存中可以分开存放。分段的大小也不再受内存可用区的限制。为了实现段页式管理系

49、统必须为每个作业或进程建立一张段表管理内存分配与释放、缺段处理、存储保护和地址变换等。另外由于一个段又被划分成了若干页每个又必须建立一张页表把段中的虚页变换成内存中实际页面。显然与页式管理时相同页表中也要有实现缺页中断处理和页面保护等功能的表项。另外由于在段页式管理中页表不再属于进程而属于段因此段表中应有页表首址和长度的项。动态地址变换过程在一般使用段页式存储管理的计算机系统中都在内存中开辟出一块固定的区域存放进程的段表和页表。因此在段页式管理系统中要对内存中指令或数据进行一次存取的话至少需要访问三次以上的内存。显然CPU的执行指令速度大大降低。为了提高地址转换速度设置快速联想寄存器。它用于存

50、放当前最常用的段号、页号和对应的内存页面与其它控制用栏目。局部性原理和抖动问题程序设计常识告诉我们一个作业往往含有许多循环和子程序的结构。因此在作业运行期间在一小段时间内访问的地址空间往往只涉及整个程序的一小部分。在另一小段数据内又只涉及另外的一小部分。这种现象称为局部性特征。反映在页面综迹里这种特征表现为在任何一小段时间里作业只集中于访问某几页。所谓工作集就是一个作业在某一小段时间内访问页面的集合。如用W(t,t)表示在(t-t)到t之间所访问的不同的页面那么这个W就称之为作业在时间t的工作集。工作集长度是W(t,t)中的页面数。工作集长度越短局部性越突出。一般来说一个作业的工作集在运行的不

51、同时刻是不同的工作集大小亦不相等。而且工作集大小与t有关。t大小很难确定过小就不能体现一个工作集过渡到另一个工作集一般是缓慢的这一局部性特征。一个进程执行过程中缺页的发生有两种可能。一种是并发进程所要求的工作集总和大于内存可提供的可用区。这时系统将无法正常工作因为缺乏足够的空间装入需要的程序和数据。另一种可能性是虽然存储管理程序为每个并发进程分配了足够的工作集但系统无法在开始执行前选择适当的程序和数据进入内存。这种情况下只能依靠执行过程中当CPU发现所要访问的指令或数据不在内存时由硬件中断后转入中断处理程序将需要的程序和数据调入。系统抖动：当给进程分配的内存小于所要求的工作集时由于内存外存之间

52、交换频繁访问外存时间和输入输出处理时间大大增加反而造成CPU因等待数据空转使得整个系统性能大大下降这就造成了系统抖动。解决抖动问题1、增加工作集大小；2、选择不同的淘汰算法尽量保持工作集页面在内存中。实际上为了使系统获得高效率暂停一个作业当其有足够数量的页面在主存时才恢复运行；而在调度一个新作业时必须有足够多的空闲存储块才让其进入主存。操作系统心得体会转眼间学习了一个学期的计算机操作系统课程即将结束。在这个学期中通过老师的悉心教导让我深切地体会到了计算机操作系统的一些原理和具体操作过程。在学习操作系统之前我只是很肤浅地认为操作系统只是单纯地讲一些关于计算机方面的操作应用并不了解其中的具体操作过

53、程和实用性。通过这一学期的学习我才知道操作系统(OperatingSystem简称OS)是管理计算机系统的全部硬件资源包括软件资源及数据资源；控制程序运行；改善人机界面；为其它应用软件提供支持等使计算机系统所有资源最大限度地发挥作用为用户提供方便的、有效的、友善的服务界面。经过一个学期的学习我也知道了计算机操作系统是铺设在计算机硬件上的多层系统软件不仅增强了系统的功能而且还隐藏了对硬件操作的细节由它实现了对计算机硬件操作的多层次的抽象。操作系统的一些原理在生活中也有所应用以下是我通过这一学期的学习把操作系统的一些原理联系生活所得的心得体会：操作系统是管理计算机系统的全部硬件资源包括软件资源及数

54、据资源；控制程序运行；改善人机界面；为其它应用软件提供支持等使计算机系统所有资源最大限度地发挥作用为用户提供方便的、有效的、友善的服务界面。计算机操作系统是铺设在计算机硬件上的多层系统软件不仅增强了系统的功能而且还隐藏了对硬件操作的细节由它实现了对计算机硬件操作的抽象。操作系统的一些原理在生活中的应用主要有以下几个结合生活中的例子可以化抽象为具体我们会更加清楚地了解到其原理与操作过程：1.生产消费者问题在实际的操作系统操作过程中经常会碰到如下场景：某个模块负责产生数据这些数据由另一个模块来负责处理（此处的模块是广义的可以是类、函数、线程、进程等）。产生数据的模块就形象地称为生产者；而处理数据的

55、模块就称为消费者。单单抽象出生产者和消费者还够不上是生产者消费者问题。该问题还需要有一个缓冲区处于生产者和消费者之间作为一个中介。生产者把数据放入缓冲区而消费者从缓冲区取出数据。为了理解这一问题我们举一个寄信的例子。假设你要寄一封平信大致过程如下：1、你把信写好相当于生产者制造数据2、你把信放入邮筒相当于生产者把数据放入缓冲区3、邮递员把信从邮筒取出相当于消费者把数据取出缓冲区4、邮递员把信拿去邮局做相应的处理相当于消费者处理数据2、银行家算法避免死锁死锁的产生是指两个或两个以上的进程在执行过程中因争夺资源而造成的一种互相等待的现象若无外力作用它们都将无法推进下去。此时称系统处于死锁状态或系统

56、产生了死锁这些永远在互相等待的进程称为死锁进程。由于资源占用是互斥的当某个进程提出申请资源后使得有关进程在无外力协助下永远分配不到必需的资源而无法继续运行这就产生了一种特殊现象死锁。我觉得操作系统所讲的死锁就好像两个人竟过独木桥两辆车竟过单行桥等阻塞现象原因是共享资源即道路。为提高系统资源的利用率避免死锁并不严格限制死锁必要条件的存在而是在资源的动态分配过程中使用某种方法去防止系统进入不安全状态从而避免死锁的最终出现。然而最有代表性的避免死锁的算法是Dijkstra的银行家算法。在该方法中把系统的状态分为安全状态和不安全状态只要能使系统始终都处于安全状态便可以避免发生死锁。银行家算法的基本思想

57、是分配资源之前判断系统是否是安全的；若是安全的才分配。我们可以把操作系统看作是银行家操作系统管理的资源相当于银行家管理的资金进程向操作系统请求分配资源相当于用户向银行家贷款。为保证资金的安全,银行家规定：（1）当一个顾客对资金的最大需求量不超过银行家现有的资金时就可接纳该顾客；（2）顾客可以分期贷款,但贷款的总数不能超过最大需求量；（3）当银行家现有的资金不能满足顾客尚需的贷款数额时对顾客的贷款可推迟支付但总能使顾客在有限的时间里得到贷款；（4）当顾客得到所需的全部资金后一定能在有限的时间里归还所有的资金。另外我们也可以把操作系统看作是建造房子操作系统的资源看作是造房子的起吊机台数进程向操作系

58、统请求分配资源相当于建造房子时申请的起吊机台数。为保证工程的顺利进行其操作过程如下：当一栋房子对起吊机的最大需求量不超过建造房子现有的起吊机时可接纳该房子的建造；所要建造的房子可以分开几次申请起吊机但申请的起吊机的总数不能超过最大需求量；当现有的起吊机台数不能满足某栋房子尚需的起吊机时对该栋房子所需的起吊机数可推迟给予但总能是房子在有限的时间里得到贷款；当建造的房子得到所需的全部起吊机后一定能在有限的时间里归还所有的起吊机数。3.进程同步问题一个进程到达了确定的点后除非另一些进程已经完成了某些操作否则不得不停下来等待另一进程为它提供的消息早未获得消息前该进程处于等待状态获得消息后被唤醒处于就绪

59、状态这就是进程同步。我们在生活中也可以找到相应的例子：例如汽车司机和售票员汽车司机负责开车、进站、开车门、关车门与进站；售票员负责售票、进出站后观察车门给司机发开关门信息；正常状态下各自活动司机开车售票员售票；在进出站时双方要进行进程同步。为了理解这一问题我们举一个寄信的例子。假设你要寄一封平信大致过程如下：1、你把信写好相当于生产者制造数据2、你把信放入邮筒相当于生产者把数据放入缓冲区3、邮递员把信从邮筒取出相当于消费者把数据取出缓冲区4、邮递员把信拿去邮局做相应的处理相当于消费者处理数据操作系统知识点看似繁杂,但究其原理,在对不同系统资源功能进行管理时,所采取的策略和方法有很多是相同的。从

60、操作系统四种重要实现技术出发的横向技术线包括中断技术、共享技术、虚拟技术和缓冲技术。(1)中断技术模块是实现程序并发执行与设备并行操作的基础,它包括中断类型、中断优先级、中断事件各知识单元。中断类型知识单元包括外中断、内中断知识点;中断优先级知识点在不同的系统中有不同的规定;中断事件知识单元包括进程创建与撤消、进程阻塞与唤醒、分时时间片、缺页中断与缺段中断、I/O操作、文件操作各知识点。(2)共享技术模块是提高资源利用率的必然途径,它包括处理机共享、存储共享、设备共享、文件共享各知识单元。处理机共享包含进程的并发执行;存储共享包含外存储器共享、内存储器共享知识点;设备共享包含SPOOLing系

61、统;文件共享包含便于共享的文件目录。(3)虚拟技术模块是把一个物理实体变为若干面向用户的逻辑单元,使资源的用户使用与系统管理相分离,从而提高资源利用率和安全性方,它包括虚拟处理机、虚拟存储器、虚拟存储器方法、虚拟设备、虚拟文件各知识单元。虚拟处理机包含多进程管理;虚拟存储器包含地址转换、中断处理过程、置换知识点;虚拟存储器方法包含页式管理、段式管理、段页式管理各知识点;虚拟设备包含设备共享;虚拟文件包含文件共享。(4)缓冲技术模块是异步技术的实现前提,可大大提高相关资源的并行操作程度,它包括存储管理缓冲技术、设备管理缓冲技术、文件管理缓冲技术各知识单元。存储管理缓冲技术包含快表;设备管理缓冲技

62、术包含硬缓冲、软缓冲、SPOOLing系统中的输入/输出井知识点;文件管理缓冲技术包含记录成组技术、文件表的打开。操作系统这门课程并不是教你如何使用操作系统的而是讲操作。总而言之操作系统的一些原理在生活中都可以找到相应的例子。结合生活中的例子可以化抽象为具体我们会更加清楚地了解到其原理与操作过程。我觉得通过我们的不断学习结合生活中的实际问题我们就会把操作系统学得更好。总体来说通过这次的对操作系统的总结有收获也有遗憾、不足的地方但我想我已经迈入了操作系统的大门只要我再认真努力的去学习去提高凭借我对网页设计的热情和执着我将来设计出的网页会更加专业更完善。感谢老师在百忙中阅卷也感恩老师这学期以来对我

63、的照顾在老师的深刻讲授下让操作系统这门十分枯燥和难理解的学科变得生动有趣。祝愿老师早日职称晋升立项通过身体健康阖家欢乐。谢谢老师！操作系统C开放性考核工学院自动化系14级11班14032316李大鹏指导教师张博Linux操作系统总结与心得Linux操作系统总结与心得一知识总结我很荣幸选了“操作系统”这门课程我很荣幸选了“Linux操作系统”这门课程因为在这门课程的学习过程中我们通过老师的讲解以及在网上查阅资料学到了许多学习过程中我们通过老师的讲解以及在网上查阅资料操作系统的知识关于Linux操作系统的知识更重要的是学会了如何应用与操作操作系统操作系统系统Linux操作系统我们在自己的电脑上已经

64、安装了Linux操作系统通过亲身体验我们真正了解到Linux系统的方便与快捷系统的方便与快捷通过亲身体验我们真正了解到体会到了操作系统的异同之处系统的异同之处。Linux操作系统与Windows操作系统的异同之处。以下是我对Linux操作系统的一些总结：操作系统的一些总结：（一）Linux系统简介计算机操作系统的统称Linux操作系统的操作系统的统称。Linux是一类Unix计算机操作系统的统称。内核的名字也叫Linux”。内核的名字也叫“Linux”Linux操作系统也是自由软件和开放源代码发展中最著名的例子。严格来讲码发展中最著名的例子。严格来讲Linux这个词本身只表示Linux内核内核但在实际上人们已经习惯了用Linux来形容整个基于Linux内核并且使用GNU工程各种工具和数据库的操作系统。工程各种工具和数据库的操作系统。内核Linux得名Torvalds。于计算机业余爱好者LinusTorvalds。一般可以认为是一套自由使用（一般可以免费使用）一般可以认为Linux是一套自由使用（一般可以免费使用）操作系统。和自由传播的unix操作系统。这个系统是由世界各地的成千上万的程序员设计和实现的。