王道考研 操作系统整理笔记

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1、ChapterOne操作系统概述操作系统概念：操作系统是指控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源，并合理组织和调度计算机的工作和资源分配，是最基本的系统软件。特征：并发、共享（两个最基本的特征）、虚拟、异步。并发：指同一时间间隔内发生，区别于并行。微观上分时地交替执行。功能：是计算机系统资源（处理机、存储器、文件、设备）的管理者用户与计算机硬件系统之间的接口：①命令接口（允许用户直接使用）（1）联机（交互式）命令接口（适用于分时or实时）（2）脱机（批处理）命令接口②程序接口（=系统调用命令）③GU

2、I（图形接口调用系统命令）注：在多道程序环境下，处理机的分配和运行都以进程（或线程）为单位。系统调用是由操作系统提供给用户的，它只能通过用户程序间接使用。操作系统的发展：批处理—>分时—>实时—>网络和分布式①批处理（缺点：没有交互能力）单道批处理—>顺序性（CPU大量时间在空闲等待I/O）多道批处理（失去封闭性）—>制约性、间断性、共享性特点：多道、宏观上并行，微观上串行。②分时系统：（以时间片为单位）允许多个用户以交互的方式使用计算机特点：同时性、交互性、独立性、及时性分时系统能较快、及时接收并处

3、理命令，快速响应用户。（通常采用优先级+非抢占式调度算法）分时系统中，时间片一定时，用户数越多，响应时间越长。③实时系统：在某个时间限制内完成某些紧急任务而不需时间片排队特点：及时性、可靠性（通常采用抢占式优先级高者优先算法）④网络（网络资源共享）和分布式：区别是在分布式中，若干计算机相互协同完成同一任务系统调用（运行在核心态）（涉及设备、文件、进程、内存）用户程序凡是与资源有关的操作（存储分配、I/O、管理文件）都必须通过系统调用。过程：传递系统调用参数—>执行陷入（trap）指令（用户态）—>执行

4、系统调用相应服务程序（核心态）—>返回用户程序系统调用功能是操作系统向用户程序提供的接口注：系统调用是一种特殊公共子程序陷入指令是唯一一个只能在用户态执行，而不可在核心态执行的指令。广义指令：也就是系统调用命令（可能在用户态调用，但处理必须在核心态）用户程序（用户自编or系统外层应用程序）工作在用户态；内核程序工作在核心态。特权指令：只能在核心态运行的指令如：I/O指令、置中断指令、存取用户内存保护的寄存器、送程序状态字（可区分目态、管态）到程序状态字寄存器。（包括系统调用类、时钟类、中断和原语指令，

5、清内存、分配系统资源、修改虚拟存储里的页表段表、修改用户访问权限等）中断和异常：引入中断技术的初衷是提高多道程序运行环境中CPU的利用率中断的分类：①内中断（异常、例外、陷入trap）（不可被屏蔽！）自愿中断—指令中断：访管指令（只能用户态使用）强迫中断—硬件故障（缺页）—软件中断（非法操作码、地址越界、算数溢出、虚存系统缺页以及专门的陷入）②外中断（强迫中断）外设请求：I/O结束、时钟中断人的干预：用户按ESCor退出键注：区分内/外中断看信号来源：CPU内部/外部。访管中断：用户程序在用户态下要使

6、用特权指令（由访管中断引起）引起的中断。用户程序需要输入/输出时（I/O），调用OS提供的接口，此时引起访管中断。所有中断都是在核心态下执行的！（进程切换、对资源的释放）用户态（发生中断or异常）—>核心态（通过硬件、系统调用、访管指令实现）核心态（使用特权指令）—>用户态（通过中断返回指令）注：中断系统（OS必需）和地址映射需要硬件支持，进程调度不需要。原语处于最底层；不可分割的指令序列；运行时间短，调用频繁PV操作是一种低级的进程通信语言，由两个不可中断的过程组成，并非系统调用。体系结构：大内核（

7、高性能；结构混乱）、微内核（内核功能少；在用户态、核心态之间切换频繁，性能低；结构清晰；添加系统服务时不必修改内核；使系统更可靠）ChapterTwo进程管理进程概念：进程（动态）是资源分配的一个独立单位。程序：静态进程的特征：动态性（最基本）、并发性（重要特征）、独立性、异步性、结构性（进程实体（进程映像）由程序段、数据段、PCB三部分组成）注：进程的组织（结构性）：PCB、程序段（多个进程可运行同一程序）、数据段PCB是进程存在的唯一标志。主要包括了：进程描述信息（ID）、进程控制（优先级）和管理

8、信息、资源分配和处理机相关（不重要）。二进制代码和常量放在正文段；动态分配的存储区在数据堆段；临时用的变量在数据栈段。进程的状态：运行、就绪、阻塞、创建、结束运行—>阻塞（等待）主动阻塞阻塞—>就绪被动唤醒注：在可剥夺OS中，当有更高优先级的进程就绪时，调度程序将正在执行的进程—>就绪态，让更高优先级的执行。就绪态：进程已处于准备运行的状态（只缺CPU了！）进程切换：（区别于调度！切换是执行行为，而调度是决策行为）：时间片用完、主动放弃处理机、被更高优先