文档介绍：第三章:操作系统知识 1 、操作系统的定义:是管理计算机中各种软件、硬件资源的程序和相关文档的集合,是一种系统软件。操作系统能有效的组织和管理系统中的各种软、硬件资源, 合理地组织计算机工作流程, 控制程序的执行,并且向用户提供一个良好的工作环境和友好的接口。操作系统的两个重要作用: 通过资源管理,提高系统的使用效率。改善人机界面,向用户提供友好的工作环境。操作系统的 4 个特征:并发性、共享性、虚拟性、不确定性。操作系统的 5 个管理功能:进程管理、文件管理、存储管理、设备管理、作业管理。操作系统的分类: 批处理系统, 计算机自动、顺序地执行作业流产生的每一个作业, 以节省人工操作时间和提高机器的使用效率。分为单道批处理系统和多道批处理系统。优点是同一批内的各作业次次执行, 改善了 cpu,io 的使用效率, 提高了吞吐量。缺点是磁盘需要人工装卸, 作业需要人工分类, 监督程序易受用户程序破坏,缺少交互性。分时系统, 具有如下特征:多路性、独立性、交互性、及时性。实时系统, 分为实时控制系统和实时信息处理系统。主要特点有: 快速的响应时间、有限的交互能力、高可靠性。网络操作系统, 使得计算机更有效地共享网络资源, 为网络用户提供所需各种服务的软件和有关协议的集合。分布式操作系统, 是由多个分散的计算机经网络连接而成, 各主机无主次之分。为分布式计算机配置的操作系统称为分布式操作系统。微机操作系统嵌入式操作系统 2 、研究操作系统的观点资源管理的观点: 从这种观点看, 操作系统的管理对象是计算机系统的资源, 操作系统则是管理计算机系统的程序集合。这种观点是在共享的前提下以资源分配、使用和回收为出发点, 考虑操作系统各部分程序的功能和算法。虚拟机的观点: 操作系统加裸机构成虚拟计算机。虚拟机的观点是从功能分解的角度出发, 考虑操作系统的结构,将操作系统分成若干层次,每一层完成特定的功能。 3 、顺序程序执行时的特征:顺序性、封闭性、可再现性。并发程序执行时的特征: 非封闭性、程序和机器执行程序的活动不在一一对应、并发程序间的相互制约性。引入进程的原因: 由于程序并发执行破坏了程序的封闭性和可再现性, 使得程序和执行程序的活动不在一一对应, 此时用静态的程序概念已经不能描述系统中程序动态执行的过程, 所以引入了进程。 4 、进程的定义:就是程序的一次执行,该程序可以和其它程序并发执行。进程的组成:进程通常是由程序、数据及进程控制块( PCB )组成的。进程的程序部分是进程执行时不可修改部分,它描述了进程需要完成的功能; 进程的数据部分是进程的可修改部分; 进程控制块是进程的描述信息和控制信息,是进程存在的惟一标志。进程和程序的区别是:进程具有状态而程序没有。 5 、进程的状态及状态间的切换三态模型:运行、就绪、阻塞。五态模型:新建态、终止态、运行、就绪、阻塞。新建态: 对应于进程刚刚被创建时还没有被提交, 并等待系统完成创建进程的所有必要信息的状态。整个过程分为两个阶段, 一是为一个新建进程创建必要的管理信息, 另一是让进程进入就绪状态。因为有了新建态,操作系统可以根据系统的性能和主存的容量限制而推迟新建态的提交。终止态也分为两个阶段,一是等待操作系统进行善后处理,另一是释放主存。具有挂起状态的进程状态:当系统资源不能满足所有进程的运行要求时,必须将某些进程挂起, 放在磁盘对换区, 暂时不参加调度, 以平衡系统负载。有这样几个状态: 活跃就绪、静止就绪、活跃阻塞、静止阻塞。 6 、进程的控制,就是对系统中所有进程从创建到消亡的全过程实施有效的控制。操作系统的内核为系统实现进程控制和存储管理提供了有效的控制机制。大多数操作系统内核均包含支撑功能和资源管理功能。支撑功能:中断处理、时钟管理、原语操作。原语是由若干条机器指令构成的, 用于完成特定功能的一段程序。内核在执行某些基本操作时往往是通过原语操作实现的。原语在执行过程中不可分割。内核中包含的原语有进程控制、进程通信、资源管理等。资源管理功能:进程管理、存储器管理、设备管理。 7 、进程间通信进程间的同步: 一般来说, 一个进程相对于另一个进程的运行速度是不确定的, 即进程是在异步环境下运行。每个进程都以各自独立的不可预知的速度向前推进, 但相互合作的进程需要在某些确定点上协调它们的工作, 当一个进程到达了这些点后, 除非另一进程已完成了某些操作, 否则就不得不停下来等等这些操作结束。进程间的互斥: 在多道程序系统中, 各进程可以共享各类资源, 但有些资源一次只能供一个进程使用, 称为临界资源( critial resource )。同步是进程间的直接制约问题, 互斥是进程间的间接制约问题。临界区( critial section )是对临界资源实施操作的那段程序。互斥临界区管理的