操作系统概论(自考代码:02323)

计算机信息管理自考课程，操作系统概论(自考代码:02323)，考试学习不断总结，方便复习和记忆

计算机操作系统概论

• 设备管理
  • I／O系统的组成
    • I/O系统的结构
      • 微机I/O系统
      • 主机I/O系统
    • I/O设备的分类
      • 按传输速率分类
        • 低速设备、中速设备、高速设备
      • 按信息交换的单位分类
        • 块设备和字符设备
      • 按设备的共享属性分类
        • 独占设备、共享设备和虚拟设
    • 设备控制器
      • 什么是设备控制器
        • 设备控制器是CPU与I/O设备之间的接口，接收I/O的命令并控制设备完成I/O工作
        • 设备控制器是一个可编址设备，连接多个设备时可有多个设备地址
      • 设备控制器的功能
        • （1） 接收和识别命令
        • （2） 数据交换
        • （3） 设备状态的了解和报告
        • （4） 地址识别
        • （5） 数据缓冲
        • （6） 差错控制
      • 设备控制器的组成
        • 设备控制器与处理机的接口
          • 数据线、控制线、地址线
        • 设备控制器与设备的接口
          • 设备与设备控制器接口中的3类信号为数据、状态和控制信号
        • I/O逻辑
          • I/O逻辑主要由指令译码器和地址译码器两部分功能部件构成
          • 将CPU的命令和地址分别译码，控制指定设备进行1/0操作
    • I/O通道
      • I/O通道是一种特殊的处理机
      • 它具有执行I/O指令的能力，并通过执行通道程序来控制I/O操作
  • I／O控制方式
    • 轮询
    • 中断
    • DMA控制方式
      • DMA控制需要特殊结构的设备控制器，DMA控制器的逻辑组成包括3部分
        • 主机与DMA的接口
        • DMA与设备的接口
        • 以及I/O控制逻辑
      • 在DMA控制器中设计了4类寄存器
        • 命令/状态寄存器CR
        • 内存地址寄存器MAR
        • 数据寄存器DR
        • 数据计数器DC
  • 缓冲管理
    • 缓冲引入的原因
      • 处理数据流的生产者与消费者之间的速度差异
      • 协调传输数据大小不一致的设备
    • 单缓冲
      • 这是一种最简单的缓冲技术，操作系统在主存储器的系统区中只设立一个缓冲区
    • 双缓冲
      • 双缓冲技术是利用两个缓冲区来完成输入输出操作的工作
    • 循环缓冲
      • 多个缓冲区，多个指针
    • 缓冲池
      • 公共缓冲池中设置多个可供若干进程共享的缓冲区，提高缓冲区的利用率
  • 设备分配
    • 设备分配中的数据结构
      • 设备控制表DCT
        • 设备类型、设备标识符、设备状态：忙/空闲等
      • 控制器控制表COCT
        • 控制器标识符、控制器状态等
      • 通道控制表CHCT
        • 通道标识符、通道状态等
      • 系统设备表SDT
        • 记录了系统中全部设备的情况
        • 每个设备占一个表目，其中包括设备类型、设备标识符、设备控制表及设备驱动程序的入口地址
    • 设备分配
      • 设备分配应考虑以下因素
        • 设备的固有属性
          • 独占设备、共享设备、可虚拟设备
        • 设备分配算法
          • 先来先服务、基于优先权的分配算法
        • 设备分配方式
          • 安全分配方式、不安全分配方式
    • 设备的独立性
      • 含义
        • 应用程序中，使用逻辑设备名称来请求使用某类设备
        • 系统在实际执行时，必须使用物理设备名称
      • 好处
        • 应用程序与物理设备无关
        • 易于处理输入输出设备的故障
        • 提高了系统的可靠性，增加了设备分配的灵活性
      • 设备独立软件的功能
        • 执行所有设备的共有操作
        • 向用户层软件提供统一的接口
    • 独占设备的分配程序
      • 分配设备
      • 分配控制器
      • 分配通道
    • SPOOLING技术
      • SPOOLING含义
      • SPOOLING组成
        • 输入井和输出井
        • 输入缓冲区和输出缓冲区
        • 输入SPI和输出进程SPO
        • 请求I/O队列
  • I／O软件原理
    • 设备管理软件的功能
      • （1） 实现I/O设备的独立性
      • （2） 错误处理
      • （3） 异步传输
      • （4） 设备的分配和释放
      • （5） 实现I/O控制方式
    • 设备驱动程序的功能
      • 1）计算出所请求块的物理地址
      • 2）检查驱动器电机是否正在运转
      • 3）检查磁头臂是否定位在正确的柱面
      • 4）确定需要哪些控制器命令及命令的执行顺序
      • 5）向设备控制器的设备寄存器中写入命令
      • 6）I/O完成后，向上层软件传送数据
    • 设备无关I/O软件的功能
      • （1） 设备命名
      • （2） 设备保护
      • （3） 提供独立于设备的块大小
      • （4） 为块设备和字符设备提供必要的缓冲技术
      • （5） 块设备的存储分配
      • （6） 分配和释放独立设备
      • （7） 错误处理
  • 磁盘管理
    • 磁盘结构
    • 磁盘调度
      • 先来先服务
      • 最短寻道时间优先
      • 扫描时间算法
      • 循环扫描算法
      • NSTEPSCAN和FSCAN调度算法
    • 提高磁盘I/O速度的方法
      • （1） 提前读
      • （2） 延迟写
      • （3） 优化物理块的分布
      • （4） 虚拟盘
      • （5） 磁盘高速缓存
• 文件管理
  • 文件
    • 文件命名
    • 文件结构
      • 无结构字节序列（流式文件）
      • 固定长度记录序列
      • 树形结构
    • 文件类型
      • ASCII文件
      • 二进制文件
    • 文件存取
      • 顺序存取
      • 随机存取
    • 文件属性
    • 文件操作
  • 目录
    • 目录文件的结构
      • 属性放在目录项中
      • 属性放在I结点中
    • 目录结构
      • 单层目录
      • 两级目录
      • 树形目录
    • 路径名
      • 绝对路径名
      • 相对路径名
  • 文件系统的实现
    • 实现文件
      • 连续分配
        • 连续分配就是把每个文件作为一连串连续数据块存储在磁盘上
      • 使用磁盘链接表的分配
        • 该方法为每个文件构造簇的链接表，每个簇开始的几个字节用于存放下一个簇的簇号，簇的其他部分存放数据，每个文件可以存放在不连续的簇中
      • 使用内存的链接表分配
        • 该方法将文件所在的磁盘的簇号存放在内存的表(文件分配表)中
      • I-结点
        • 该方法为每个文件赋予一个被称为I结点数据结构，其中列出了文件属性和文件块的磁盘地址
    • 实现目录
      • CP/M中的目录
      • MS-DOS中的目录
      • UNIX中的目录
    • 磁盘空间管理
      • 磁盘空间管理是文件系统的重要功能，包括记录空闲磁盘信息、设计文件的存放方式，以及规定文件系统的簇大小等内容
      • 空闲簇链接表
      • 位图
• 内存管理
  • 存储器的层次结构
    • 存储器的层次结构
    • 局部性原理
      • 时间局部性
      • 空间局部性
  • 程序的链接和装入
    • 程序的链接
      • 静态链接
        • 静态链接是在程序运行前，用链接程序将目标模块链接成一个完整的装入模块
        • 静态链接程序的任务一是对逻辑地址进行修改，二是变换外部调用符号
      • 动态链接
        • 采用动态链接，可将某些目标模块的链接推迟到这些模块中的函数被调用执行时才进行
        • 采用动态链接的优点是节省内存和外存空间，方便了程序开发
    • 程序的装入
      • 绝对装入方式
        • 编译时产生物理地址的目标代码，按照装入模块的物理地址将程序和数据装入内存
      • 可重定位装入方式（静态重定位）
        • 编译时地址是逻辑地址，装入时通过重定位转换为物理地址
      • 动态运行时装入（动态重定位）
        • 程序执行时通过重定位转换为物理地址
  • 连续分配存储管理方式
    • 单一连续分区分配
      • 内存中只有一个用户区，任意时刻内存中只能装入一道程序
      • 这种分配方式仅适用于単用户、单任务的系统
    • 固定分区分配
      • 将内存用户区划分成若干个固定大小的区域，每个区域中驻留一道程序
      • 固定分区分配的用户分区大小固定，分区数目固定
      • 支持固定分区分配的数据结构
        • 固定分区说明表
    • 动态分区分配
      • 系统动态地对内存进行划分，根据进程需要的空间大小分配内存。
      • 内存中分区的大小和数量是变化的
      • 动态分区方式比固定分区方式显著地提高了内存利用率
      • 动态分区分配中的数据结构
        • 空闲分区表
        • 空闲分区链
    • 动态分区分配算法
      • 首次适应算法FF
      • 循环首次适应算法NF
      • 最佳适应算法BF
    • 内存分配流程
      • 流程图
    • 内存回收流程
      • （1） 释放一块连续的内存区域。
      • （2） 如果被释放区域与其他空闲区相邻，则合并空闲区。
      • （3） 修改空闲分区链
  • 基于分页存储管理方式
    • 分页存储管理的基本原理
      • 基本概念
        • 页 ( PAGE)
          • 将一个进程的逻辑地址空间分成若干个大小相等的片，称为页
        • 页框(PAW FRAME)
          • 将物理内存空间分成与页大小相同的若干个存储块，称为页框或页帧
        • 分页存储
          • 在为进程分配内存时，以页框为单位将进程中的若干页分别装人多个可以不相邻接的页框中
        • 页内碎片
          • 进程的最后一页一般装不满一个页框，而形成了不可利用的碎片，称为“页内碎片”，是一种内部碎片
        • 页表 （PAGE TABLE）
          • 页表是系统为进程建立的数据结构，页表的作用是实现从页号到页框号的映射
      • 基于分页的地址结构
      • 分页地址变换
        • （1） 进程执行，PCB中页表起始地址和页表长度送CPU的页表寄存器.。
        • （2） CPU访问逻辑单元A。
        • （3） 由分页地址变换硬件自动将A分为页号和页内偏移两部分。
        • （4） 由硬件检索页表，得到A所在的页对应的页框号。页号对应的页表项起始地址=页表起始地址+页表项长度*页号(页表项中存有页框号)。从该地址指示的内存单元中读取页框号。
        • （5） 页框号和页内偏移地址送物理地址寄存器，计算物理地址。物理地址=页框大小*页框号+页内偏移量。
      • 页大小的选择
        • 页的大小是由机器的体系结构和操作系统共同决定的
        • 影响页大小设计的因素有管理内存的开销和内存利用率
    • 快表
      • 定义
        • 快表也称转换后援缓冲（TLB），是为了提高CPU访存速度而采用的专用缓存，用来存放最近被访问过的页表项
      • 引入TLB之后的地址变换过程
        • （1） CPU产生分页的逻辑地址页号和页内偏移后，将该逻辑地址的页号提交给TLB。
        • （2） 查找TLB,如果找到页号，则把该页所在的页框号用于形成物理地址。否则(TLB失效)查找内存页表，从内存页表中找到相应的页表项，读取页所在的页框号，以形成物理地址。
        • （3） 如果所査找的页表项不在TLB中，在访问完内存页表后，要把找到的页表项中的页号和页框号写到TLB中。如果TLB中的条目已满，系统会根据某种策略(如最近最少使用替换)选择一个TLB中的条目，用刚访问的页表项信息替换选中的这个TLB条目。
    • 两级和多级页表
      • 将页表再分页，形成两级或多级页表，将页表离散地存放在物理内存中
  • 基本分页的虚拟存储系统
    • 虚拟存储技术的好处
      • （1） 提高内存利用率。
      • （2） 提高多道程序度。
      • （3） 把逻辑地址空间和物理地址空间分开，使程序员不用关心物理内存的容量对编程的限制。
    • 虚拟存储系统的特点
      • 离散性
      • 多次性
      • 对换性
      • 虚拟性
    • 请求分页中的硬件支持
      • 为实现请求分页，需要特殊的页表(相对于基本分页存储的页表而言)、缺页异常机构和支持请求分页的地址变换机构。
    • 页分配策略
      • 固定分配局部置换
      • 可变分配全局置换
      • 可变分配局部置换
    • 页置换算法
      • 最佳置换算法
      • 先进先出置换算法
      • 最近最久未使用LRU置换算法
      • 其他置换算法
    • 抖动产生的原因和预防方法
      • 原因
        • 系统中的进程数量太多，每个进程能分配到的页框太少，以至于进程运行过程中频繁请求调页。
      • 预防
        • 采取局部置换策略
        • 在CPU调度程序中引入工作集算法
        • 挂起若干进程
  • 分段存储管理
    • 分段机制的引入
      • 在分段的存储管理方式中，进程的地址空间被划分成若干个段
      • 分段的逻辑地址结构
      • 段表
    • 分页和分段的主要区别
      • 页是按物理单位划分的，段是按逻辑单位划分的
      • 页的大小是固定的，而段的大小不固定
      • 分页的地址空间是一维的，分段的地址空间是二维的
    • 段页式存储管理
      • 在段页式存储管理系统中，将用户进程的逻辑空间先划分成若干个段，每个段再划分成若干个页。
      • 进程以页为单位在物理内存中离散存放，每个段中被离散存放的页具有逻辑相关性。
      • 为了实现段页式存储管理的地址映射，操作系统为每个进程建立一个段表，为进程的毎个段建立一个页表。
  • LINUX的伙伴系统
    • 伙伴云算法把所有的空闲页框分组为11个块链表，每个块链表分别包含大小为1、2、4、8、16、32、64、128、256、512和1024个连续的页框
    • 满足以下条件的两个块称为伙伴
      • 具有相同的大小，记作B。
      • 他们的物理地址是连续的，起始地址是2B的整数倍。
    • 内核试图把大小为B的一对空闲伙伴块合并为一个大小为2B的独立块
• 进程调度与死锁
  • 进程调度的功能与时机
    • 功能
      • 按照某种策略和算法从就绪态进程中为当前空闲的CPU选择在其上运行的新进程
    • 时机
      • 进程正常或异常结束、进程阻塞、中断返回、有更高优先级进程到来、时间片用完时都会导致进程调度
  • 进程调度算法
    • 选择调度方式和算法的准则
      • 1.周转时间短
      • 2.响应时间快
      • 3.截止时间的保证
      • 4.系统吞吐量高
      • 5.处理机利用率好
    • 调度算法
      • 先来先服务算法
      • 短进程优先调度算法
      • 优先权调度算法
        • 非抢占式
        • 抢占式
      • 时间片轮转调度算法
      • 多级队列调度算法
      • 多级反馈队列调度算法
  • 实时系统中的调度
    • 实现实时调度的基本条件
      • 提供必要的调度信息
      • 系统处理能力强
      • 采用抢占式调度机制
      • 具有快速切换机制
    • 常用的实时调度算法
      • 最早截止时间优先算法EDF
      • 最低松弛度优先算法EDF
  • 进程切换
    • 当前正在执行的进程成为被替换进程，让出其所使用的CPU，以运行被进程调度程序选中的新进程。
  • 多处理器调度
    • 多处理器系统的类型
      • 按耦合程度分
        • 紧密耦合
        • 松弛耦合
      • 按处理单元结构和功能是否相同分
        • 对称
        • 非对称
    • 多处理器系统中进程分配方式
      • 对称多处理器系统中
        • 静态分配
        • 动态分配
      • 非对称多处理器系统中
        • 从机请求进程，主机分配进程
    • 进程（线程）调度方式
      • 自调度
        • 含义
          • 采用自调度的系统中设置有一个公共的就绪队列，任何一个空闲的处理器都可以自行从该就绪队列中选取一个进程或者一个线程运行
        • 优点
          • 易移植、有利于提高CPU利用率
        • 缺点
          • 瓶颈问题、低效性、线程切换频繁
      • 成组调度
      • 专用处理器分配
  • 死锁
    • 定义
      • 由于多个进程竞争共享资源而引起的进程不能向前推进的僵死状态称为死锁
    • 产生死锁的原因和必要条件
      • 产生原因
        • 竞争共享资源且分配资源的顺序不当
      • 必要条件
        • 互斥条件
        • 请求和保持条件
        • 不剥夺条件
        • 环路等待条件
    • 处理死锁的基本方法
      • 死锁的预防
        • 摒弃请求和保持条件
        • 摒弃不剥夺条件
        • 摒弃环路等待条件
      • 死锁的避免
        • 通过资源合理分配使系统处于安全状态
          • 银行家算法
      • 死锁的检测
        • 死锁定理
          • S为死锁状态的充分条件是当且仅当S状态的资源分配图是不可完全简化的
      • 死锁的解除
        • 进程终止
        • 资源抢占
• 进程管理
  • 进程的描述
    • 程序的顺序执行与程序的并发执行
      • 顺序执行
        • 先进入内存的程序先执行，在一个程序执行完毕之前，不能执行其他程序
        • 顺序执行特点
          • 顺序性
          • 封闭性
          • 可再现性
      • 并发执行
        • 程序的并发执行是指在同一时间间隔内运行多个程序
        • 并发执行特点
          • 间断性
          • 失去封闭性
          • 不可再现性
    • 进程的概念
      • 定义
        • 允许并发执行的程序在某个数据集合上的运行过程
        • 进程是由正文段、用户数据段及进程控制块共同组成的执行环境
      • 特征
        • 并发性
        • 动态性
        • 独立性
        • 异步性
        • 结构特征
      • 进程与程序的比较
        • 进程是动态的，程序是静态的
        • 进程是暂时的，程序是永久的
        • 二者存在实体不同
    • 进程控制块
      • 什么是进程控制块
        • 进程控制块中记录了操作系统所需要的、用于描述进程情况及控制进程运行所需的全部信息
      • 进程控制块中的信息
        • 进程标识符信息
        • 处理机状态信息
        • 进程调度信息
        • 进程控制信息
    • 进程的状态
      • 就绪态
      • 阻塞态
      • 执行态
    • 进程的组织
      • 链接方式
      • 索引方式
      • 进程队列
  • 进程的控制
    • 创建
    • 阻塞
    • 唤醒
    • 终止
  • 操作系统内核
    • 操作系统内核
      • 定义
        • 操作系统内核是计算机硬件的第一次扩充，内核执行操作系统与硬件关系密切，执行频率高的模块，常驻内存。
      • 功能
        • 支撑功能：中断处理、时钟管理和原语操作。
        • 资源管理功能：进程管理、存储器管理和设备管理。
    • 中断
      • 中断的定义
      • 中断的类型
      • 引起中断的原因
      • 中断响应
      • 单重中断的处理过程
      • 中断向量和中断描述符表
        • 中断向量：中断向量是对不同中断源到来的信号编号，该编号是一个无符号整数（0-255），称为中断向量。
        • 中断描述表：是一个系统表，每一个中断或异常与向量相联系。
    • 时钟管理
      • 时钟的重要性
        • 时钟是计算机系统的脉搏。
        • 计算机中当前时间显示功能、即时通信程序等与时间相关的软件都需要时钟机制的支持。
      • 计算机系统中的时钟
        • 大部分PC中有两个时钟源，分别称为实时时钟和OS时钟。
      • 操作系统的时钟机制
        • OS时钟管理硬件（可编程间隔定时器RIT）
        • 时钟软件——时钟驱动程序
    • 系统调用
      • 定义
      • 用户态执行
      • 系统态执行
      • 系统调用与一般函数的区别
        • 系统调用运行在系统态(核心态)，而一般函数运行在用户态；
        • 系统调用与一般函数调用的执行过程不同
        • 系统调用要进行“中断处理”，比一般函数调用多了一些系统开销
  • 进程同步
    • 进程同步的基本概念
      • 保证各进程以互斥的方式访问临界资源
      • 保证相互合作的各进程协调执行
    • 应遵循的准则
      • 必须以互斥方式访问的共享资源称为临界资源
      • 进程中访问临界资源的那段代码称为临界区
    • 信号量机制
      • 整型信号量机制
      • 记录型信号量机制
  • 进程通信
    • 共享存储器系统
    • 消息传递系统
    • 管道通信
    • 消息缓冲队列
  • 线程
    • 线程的概念和分类
      • 线程是进程的一个实体，是被系统独立调度和分派的基本单位
    • 线程的3种基本状态
      • 就绪
      • 阻塞
      • 运行
    • 线程控制块
      • 定义
        • 每个线程都由一个数据结构表示，包括它的基本状态、标识及记账信息。这个数据结构就是线程数据块。
      • 包含内容
        • 线程数据块包含线程标识信息、处理机状态信息、线程调度信息和线程控制信息
      • 组织方式
        • 链接方式
    • 线程与进程的关系
      • 资源和调度
      • 地址空间资源
      • 通信关系
      • 并发性
      • 系统开销
    • 线程控制
      • 线程的创建
        • 用户线程的创建：通过调用线程库中的实用程序完成的。
        • 内核线程的创建：内核线程的创建是由内核完成的。
      • 线程的终止
        • 终止原因
          • 正常结束。
          • 异常结束。
          • 外界干预。
        • 终止过程
          • （1）根据被终止线程的标识符，从TCB集合中检索出该线程的状态。
          • （2）若被终止线程正处于运行状态，应立即终止该线程的执行，并置调度标志为真，用于指示该线程被终止后应重新执行线程调度程序。
          • （3）将被终止线程的TCB从所在队列(或链表)中移出，等待其他程序来搜集信息。
      • 线程的阻塞
        • 引起线程阻塞的事件
          • 请求系统服务。
          • 启动某种操作。
          • 新数据尚未到达。
        • 用户线程阻塞过程
          • （1）停止该线程的执行，将该线程的状态改为阻塞态。
          • （2）将该线程控制块插入相应的线程阻塞队列。
          • （3）将该线程所属进程的状态改为阻塞态。
          • （4）将该线程所属进程的进程控制块插入相应的进程阻塞队列。
          • （5）将控制传递给进程调度程序，重新进行进程调度。
        • 内核线程阻塞过程
          • （1）停止该线程的执行，将该线程的状态改为阻塞态。
          • （2）将该线程控制块插人相应的线程阻塞队列。
          • （3）将控制传递给线程调度程序，重新进行线程调度。
      • 线程的唤醒
        • 用户线程唤醒过程
          • （1）将该线程所属进程的状态由阻塞改为就绪。
          • （2）将该线程所属进程的进程控制块从进程阻塞队列中移出。
          • （3）将该线程所属进程的进程控制块插入进程就绪队列。
          • （4）将该线程状态由阻塞改为就绪。
          • （5）将该线程的线程控制块从线程阻塞队列中移出。
          • （6）将该线程的线程控制块插人线程就绪队列。
        • 内核线程唤醒过程
          • （1）将该线程状态由阻塞态改为就绪态。
          • （2）将该线程的线程控制块从线程阻塞队列中移出。
          • （3）将该线程的线程控制块插入线程就绪队列。
• 操作系统简介
  • 什么是操作系统
    • 操作系统的定义
      • 操作系统是一种复杂的系统软件，是不同程序代码、数据结构、数据初始化文件的集合，可执行。
      • 操作系统提供计算机用户与计算机硬件之间的接口，并管理计算机软件和硬件资源。
    • 用户与硬件之间的接口
    • 资源的管理者
      • 现代计算机系统的一个重要特点就是支持多任务，即允许在同一个系统内同时驻留多个应用程序。
        • 处理机管理
        • 内存管理
        • 设备管理
        • 文件管理
  • 操作系统的发展
    • 无操作系统
    • 单道批处理系统
    • 多道程序系统
    • 操作系统
    • 实时操作系统
    • 批处理、分时、实时系统各自的特点
      • 批处理
        • 单道批处理
          • 含义
            • 单道批处理系统内存中只有一道作业，可以自动成批处理作业
          • 特点
            • （1）自动性
              • 单道批处理系统使计算机能够在操作系统控制下，自动地将作业从外存装入内存运行
            • （2）顺序性
              • 存放在外存中的作业按顺序依次被装入内存，先进入内存的作业先运行完毕
            • （3）单道性
              • 任意时刻内存中只有一道作业
          • 优点
            • 与无操作系统的计算机系统相比而言，减少了等待人工操作的时间
          • 缺点
            • 由于作业独占CPU和内存，当作业进行I/O时，CPU只能等待I/O完成而无事可做，使得CPU资源不能得到充分利用
        • 多道批处理
          • 含义
            • 用户提交的作业都先存放在外存中并排成一个队列，该队列被称为“后备作业队列”
            • 由操作系统的作业调度程序按一定策略从后备作业队列中选择若干个作业调入内存，使它们共享CPU和系统中的各种资源
          • 特点
            • 多道性
              • 内存中可以同时驻留多道程序
            • 无序性
              • 多个作业完成的先后顺序与它们进入内存的顺序之间没有严格的对等关系
              • 先进入内存的作业不一定先被调度
            • 调度性
              • 多道程序系统必须具有作业调度和进程调度功能
              • 调度
                • 作业调度
                  • 用来从后备作业队列中选择一个或多个要被装入内存的作业
                • 进程调度
                  • 用来从内存中选择一个（单CPU系统）或多个（多CPU系统）进程，使其在CPU上运行
            • 复杂性
              • 功能和实现技术都比单道批处理系统复杂的多
          • 优点
            • 能够提高CPU、内存和IO设备的利用率和系统的吞吐量
          • 缺点
            • 系统平均周转时间长，缺乏交互能力
      • 分时
        • 含义
          • 允许多个用户通过终端机同时使用计算机
          • 多道程序系统的自然延伸，支持多个用户任务同时驻留内存，每个用户通过终端与主机交互时都能得到快速响应
        • 特点
          • 多路性
            • 允许一台主机上同时连接多台联机终端
          • 独立性
            • 各终端用户彼此独立操作，互不干扰
          • 及时性
            • 用户请求能在很短的时间内获得响应
          • 交互性
            • 用户可以通过终端与系统进行广泛的人机对话
        • 优点
          • 向用户提供了人机交互的方便性，使多个用户可以通过不同的终端共享主机
      • 实时
        • 含义
          • 及时响应外部事件的请求，在规定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
          • 主要用于实时控制和实时信息处理领域
        • 特点
          • 多路性
          • 独立性
          • 及时性
          • 交互性
          • 可靠性
    • 批处理系统、分时系统和实时系统是三种基本的操作系统类型，而一个实际的操作系统可能兼有三者或其中两者的功能特点。
    • 操作系统产品现状
      • 1）主机操作系统
        • 主机操作系统是运行在大型主机上的操作系统，主要提供三类服务：批处理、事务处理和分时处理。
      • 2）服务器操作系统
        • 服务器操作系统是运行在网络服务器上的操作系统，可以通过网络同时为众多用户服务，允许用户共享硬件和软件资源。
        • 服务器可提供打印服务、文件服务和Web服务。
      • 3）微机操作系统
        • 微机操作系统也称个人机操作系统，现代微机操作系统都支持多道程序处理，就是通常所说的支持多任务。
        • 微机操作系统为单个用户提供良好的应用环境和应用软件开发环境。
      • 4）嵌入式操作系统
        • 嵌入式操作系统的特征是小巧、实时性、可装卸、代码固化、弱交互性、强稳定性、接口统一、低能耗。
  • 操作系统的特征
    • 并发
      • 指两个或多个事件在同一时间间隔内发生
    • 共享
      • 共享是指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用
      • 资源共享有两种方式，即互斥共享和同时共享
    • 虚拟
      • 是指通过某种技术把一个物理实体变成若干逻辑上的对应物
    • 异步性
      • 进程以不可预知的速度向前推进
  • 操作系统的功能
    • 管理资源
      • 内存管理
        • 内存分配
          • 主要任务是为每道程序分配内存空间
          • 可采用两种分配方式，即静态分配方式和动态分配方式
        • 内存保护
          • 内存保护的任务：一是使操作系统内核的空间不会被用户随意访问，以保证系统的安全和稳定
          • 二是确保每道用户程序都在自己的内存空间中运行，互不干扰。
        • 地址映射
          • CPU执行程序过程中访问内存时，需要把程序的逻辑地址转变为物理地址，这个转换的过程称为地址映射
        • 内存扩充
          • 内存扩充的任务是借助虚拟存储技术，从逻辑上扩充内存容量，使系统能够向用户提供比物理内存大的存储容量
      • 进程管理
        • 进程可以被认为是程序的执行实体
        • 进程管理功能主要包括进程的描述与组织、进程控制、进程同步、进程通信及进程调度
      • 设备管理
        • 设备管理主要完成用户的I/O请求，为用户分配I/O设备
        • 为了完成这些任务，设备管理应具有以下功能：
          • （1）缓冲管理
          • （2）设备分配
          • （3）设备处理
          • （4）设备独立性和虚拟设备
      • 文件管理
        • 文件存储空间的管理
          • 为每个文件分配必要的外存空间，提高外存利用率，并能有助于提高访问文件的速度
        • 目录管理
          • 为每个文件建立目录项并对众多目录项进行有效组织
        • 文件的读、写管理和存取控制
          • 根据用户的请求，从外存中读取数据或将数据写入外存
          • 防止未经核准的用户存取文件，防止冒名顶替存取文件，防止以不正确的方式使用文件
    • 提供接口
      • 向最终用户提供命令行和图形用户接口
      • 向程序员提供应用程序与操作系统之间的接口即系统调用
  • 操作系统的体系结构
    • 简单的监控程序模型
      • 这种系统的功能相当简陋，任意时刻系统中只能运行一个任务，这样保证了对系统信息的互斥访问，保护了系统数据的安全
    • 单体结构模型
      • 单体结构模型中，所有的软件和数据结构都放置在一个逻辑模块中，对外层的用户程序提供一个完整的内核界面——系统调用
    • 层次结构模型
      • 层次结构模型为系统中各个模块赋予了位置的理念
      • 在操作系统的系统结构中，各个模块都有相对固定的位置、相对固定的层次
      • 层与层之间有严格的接口定义，并且每一层只依赖于它下层提供的服务而工作，不能访问上层所提供的服务
    • 客户/服务器模型与微内核结构
      • 微内核技术的核心思想是核心功能外移，即把传统操作系统内核中的一些组成部分放到内核之外作为一个独立的服务器进程来实现，在微内核中只保留了操作系统最基本的功能
    • 动态可扩展结构模型
      • 动态可扩展结构的基本思想就是在运行过程中，能够动态地实现系统行为扩展的结构，也可称之为弹性结构
  • 指令的执行
    • 指令周期
      • 一个单一指令需要的处理称为指令周期
        • 取指周期
        • 执行周期
    • 取指令和执行指令
      • 取指令
        • 在每个指令周期开始时，处理器从存储器中取一条指令
      • 执行指令
        • 取到的指令被放置在处理器的指令寄存器IR中
• 操作系统概论
  • 操作系统简介
    • 什么是操作系统
    • 操作系统的发展
    • 操作系统的特征
    • 操作系统的功能
    • 操作系统的体系结构
    • 指令的执行
  • 第二章 进程管理
    • 第一节 进程的描述
    • 第二节 进程的控制
    • 第三节 操作系统内核
    • 第四节 进程同步
    • 第五节 进程通信
    • 第六节 线程
  • 进程调度与死锁
    • 进程调的功能与时机
    • 进程调度算法
    • 实时系统中的调度
    • 进程切换
    • 多处理器调度
    • 死锁
  • 内存管理
    • 存储器的层次结构
    • 程序的链接和装入
    • 连续分配存储管理方式
    • 基于分页存储管理方式
    • 基本分页的虚拟存储系统
    • 分段存储管理
    • LINUX的伙伴系统
  • 文件管理
    • 文件
    • 目录
    • 文件系统的实现
  • 设备管理
    • I／O系统的组成
    • I／O控制方式
    • 缓冲管理
    • 设备分配
    • I／O软件原理
    • 磁盘管理