实用操作系统期末考试重点案例.docx

计算机系统概述1.1计算机基础构成处理器主存储器 I/O模块系统总线处理器和存储器交换数据存储器和I/O交换数据1.3指令的执行1.4中断为什么要中断：I/O设备比处理器慢中断的类别：程序中断，时钟中断，I/O中断，硬件失效中断1.4.4多道程序设计处理器有多个程序需要执行，当一个中断处理完成后，处理器控制权不一定返回被中断的用户程序，而是根据优先级，可能转移到其他待运行的程序。1.5存储器的层次的结构1.7直接内存存取可编程i/o中断驱动直接存储器访问1.8多处理器和多核操作系统概述操作系统：控制应用程序执行的程序，充当应用程序和计算机硬件之间的接口操作系统提供的服务：程序开发程序运行 I/O设备访问文件访问控制系统访问错误检测和响应审计2.2操作系统的发展2.2.1串行处理程序员直接与硬件打交道2.2.2简单批处理系统监控程序完成调度、错误处理等2.2.3多道程序批处理系统一个程序在等待i/o操作，处理器能转换到另外一个程序2.2.4分时系统多个用户共享处理器时间2.2.5实时系统即时响应高可靠性2.2.6网络操作系统2.2.7分布式操作系统2.2.8云计算操作系统2.3主要的成就进程内存管理信息保护和安全调度和资源管理系统结构2.3.1进程组成部分：一段可执行的程序程序所需要的相关数据程序的执行上下文2.3.2内存管理进程隔离自动分配和管理支持模块化程序设计保护和访问控制长期存储虚存2.3.3信息保护和安全2．3.4调度和资源管理公平性有差别的响应性有效性2．3.5系统结构2.4现代操作系统的特征多线程对称多处理分布式操作系统面向对象设计2.5虚拟机进程描述和控制一个具有一下特征的活动单元：一组指令序列的执行、一个当前状态和一组相关的系统资源集合3.1.2进程和进程控制块进程可以被表征为一下元素：标识符状态优先级程序计数器内存指针上下文数据 I/O状态信息审计信息，存放在进程控制块的数据结构中(Process Control Block)进程=程序代码+数据+PCB3.2进程状态通过进程的轨迹是如何被交替执行来描述处理器的行为3.2.2进程的创建和终止进程的创建：新的批处理作业交互登陆 OS因为提供一项服务而创建由现有的进程派生进程的终止：正常完成算术错误数据误用3.2.3五状态模型多个阻塞队列（按照事件分）多个就绪队列（按照优先级分）3.2.4被挂起的进程除非代理显式地命令系统进行状态转换，否咋进程无法从这个状态中转移3.3进程描述OS是管理系统资源的实体：控制计算机系统的内部事件为处理器执行进程进行调度和分派给进程分配资源响应用户程序的基本服务请求3.3.1操作系统的控制信息内存表 I/O表文件表进程表内存表所包含的信息：分配给进程的主存分配给进程的辅存主存块或虚拟内存块的任何保护属性，如共享区域的访问保护，管理虚拟内存所需要的任何信息I/O表：io设备的状态，io操作的状态，作为io传送的源和目的地主存单元地址文件表：文件的存在性，在辅存中的位置，文件的当前状态，文件的属性，大部分信息由文件管理系统维护和使用进程表：进程加载的位置，进程映像（用户程序，用户数据，系统栈，进程控制块）3.3.2进程控制块PCBPCB:进程标识处理器状态信息进程控制信息PCB作用：进程调度资源管理中断处理性能监控和分析通过唯一的进程ID访问PCB3.4进程控制3.4.1执行模式用户模式系统模式/控制模式/内核模式模式切换3.4.2进程创建（1）给新进程分配一个唯一的进程ID（2）给进程分配空间（3）初始化进程控制块PCB（4）设置正确的连接（5）创建或扩充其他数据结构3.4.3进程切换时钟中断io中断内存错误陷阱系统调用3.5操作系统的执行3.5.1无进程内核3.5.2在用户进程中执行执行OS代码时，切换到内核模式。在同一进程中执行，只进行模式切换，不需要进程切换3.5.3基于进程的OS3.6安全问题3.7Unix svr4进程管理线程4.1进程和线程多线程是指OS支持在一个进程中执行多个线程的能力4.1.2线程功能特性派生阻塞解除阻塞结束4.2进程分类4.2.1用户级和内核级线程纯粹的用户级线程优点：线程切换不需要模式切换，调度算法可以是应用程序专用的，可以在任何OS中运行缺点：系统调用引发阻塞，一个多线程应用程序无法利用多处理器技术纯粹内核级线程内核管理进程和线程的上下文信息，基于线程调度优点：内核可以调度同一个进程的多个线程到多个处理器上同时运行。线程的阻塞不会引起同一进程内其他进程的阻塞，内核进程自身也可以使用多线程缺点：进程内线程切换需要模式切换组合方法4.3多核和多线程4.3.1多核系统上的软件性能4.4微内核第七章内存管理内存=OS使用+用户使用7.1内存管理的需求重定位保护共享逻辑组织物理组织7.1.1重定位内存访问