操作系统复习笔记（第一章）

Posted 2021-07-25 RonaldDong

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前言：

笔者期末考试临近，为了方便自己和他人，自己整理《操作系统》学科的知识点，由于该科目内容较为简单，笔者只整理知识点，不做额外讲解，如果有不懂的地方，可以私信我。祝大家都能高分通过！

计划每章分为两个部分：识记部分和题目部分

注意：

这一科目比较简单，识记内容较多，因此所列出的均为考点，不再额外标注，复习重点应该是记忆！

全系列参考文献：

[1]汤小丹、梁红兵、哲凤屏、汤子瀛.计算机操作系统[M].西安电子科技大学出版社:西安,2014:1.
[2]Randal E.Bryant,David R.O'Hallaron.深入理解计算机系统[M].机械工业出版社:北京,2020:1.

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操作系统（第一章：操作系统引论）

第一部分-知识部分

1.操作系统的目标和作用

1.1 计算机系统层次结构

1.2 操作系统的目标

方便性、有效性、可扩充性、开放性

1.3 操作系统的作用

1） OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口（OS是系统软件，因此这种接口是软件接口）

2） OS作为计算机系统资源的管理者

计算机资源包括：处理器、存储器、I/O设备、各类数据

OS的功能：处理器管理、存储器管理、I/O设备管理、文件管理

3） OS实现了对计算机资源的抽象

1.4 操作系统层次模型

1.5 推动操作系统发展的主要动力（考的少）

1） 不断提高计算机资源利用率

2） 方便用户

3） 器件的不断更新换代

4） 计算机体系结构的不断发展

5） 不断提出新的应用需求

1.6 操作系统定义：是一组控制和管理计算机硬件和软件资源、合理地对各类作业进行调度，以及方便用户的程序的集合。

1.7 操作系统五大功能：处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理、接口管理

 

2.操作系统的发展过程

2.1 无操作系统的计算机系统

2.1.1 人工操作方式

用打纸带的方式操作，缺点：用户独占全机、CPU等待人工操作

2.1.2 脱机输入/输出(Off-Line I/O)方式

优点：减少了CPU的空闲时间、提高I/O速度

2.2 单道批处理系统

      单道批处理系统是最早出现的一种OS，严格地说，它只能算作是OS的前身而并非是现在人们所理解的OS。

1） 处理流程

2） 特征：自动性、顺序性、单道性

2.3 多道批处理系统

2.3.1设计优势

  

（1）提高CPU的利用率

（2）可提高内存和I/O设备利用率。

（3）增加系统吞吐量。

  

2.3.2 特征：多道性、无序性、多路性

2.3.3 优缺点

(1) 资源利用率高  (2) 系统吞吐量大  (3) 平均周转时间长  (4) 无交互能力

2.3.4 多道批处理未解决的问题（由此引出的分时系统）

处理机争用问题、内存分配和保护问题、I/O设备分配问题、文件组织和管理问题、作业管理问题、用户与系统接口问题

2.4 分时系统

推动分时系统形成和发展的主要动力，是用户的需求

2.4.1 用户需求：人机交互、共享主机、便于用户上机

2.4.2 关键问题：如何使用户能与自己的作业进行交互（及时接收、及时处理）

2.4.3 特征： 多路性、独立性、及时性、交互性

2.5 实时系统

系统能及时(或即时)响应外部事件的请求，在规定的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

2.5.1 应用需求： 实时控制、实时信息处理

2.5.2 实时系统类型：工业（武器）控制系统、信息查询系统、多媒体系统、嵌入式系统

2.5.3 实时任务类型：

1） 周期性和非周期性实时任务

周期性实时任务是要求计算机必须按照某一周期循环执行某任务，非周期性要求必须在某一时间前完成

该类型任务关联两个时间：

 开始截止时间：任务在某时间前必须开始执行；
 完成截止时间：任务在某时间前必须完成。

2） 硬实时任务和软实时任务

硬实时任务要求任务必须严格遵守规定时间，如工业武器等。

软实时任务如果错过时间影响也不会太大（如你的校园网经常导致的“网络超时，请稍后再试”）

2.5.4 实时系统与分时系统特征比较（下为实时系统具有或体现的更强的特征）

多路性、独立性、及时性、交互性、可靠性

2.6 操作系统的发展

微机操作系统（单用户单任务、单用户多任务、多用户多任务）、多处理机系统、网络操作系统、分布式操作系统

2.6.1 多处理机操作系统 

目的：增加系统吞吐量、节省投资​​​​​​​、提高系统的可靠性

类型：紧密耦合、松散耦合

2.6.2 网络操作系统

网络通信、资源管理、网络服务、网络管理、互操作能力

2.6.3 分布式系统

特点 ：分布性、并行性、透明性、共享性、健壮性

 

3. 操作系统基本特征：并发性、共享性、虚拟性、异步性

​​​​​​​3.1 并发性

并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生，微观上程序只能是分时地交替执行

区分：并行性是指两个或多个事件在同一时刻发生，宏观上程序同时运行

程序被调用成为进程，进程分为多个线程

3.2 共享性

系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程(线程)共同使用

3.2.1互斥共享方式

在一段时间内只允许一个进程访问的资源称为临界资源或独占资源

3.2.2同时访问方式

允许在一段时间内由多个进程“同时”进行访问。

“同时”往往是宏观上的，而在微观上，这些进程可能是交替地对该资源进行访问。

注：

并发和共享是操作系统的两个最基本的特征，它们互为存在的条件。

3.3 虚拟性

两种方式：时分复用、空分复用

3.4 异步性

即：程序停停走走

 

4.操作系统主要功能（先背住，后面几章会讲）

处理机管理（进程控制、进程管理）、存储器管理（内存分配、内存保护、地址映射、内存扩充）、设备管理（缓存管理、设备分配、设备处理）、文件管理（储存空间管理、目录管理、读写保护）、接口管理（命令接口、图形用户接口、程序接口）

 

本章后续内容，如现代操作系统等内容较简单，很容易看会，如果有疑问请留言，会及时回复并更新。

明天更新第一章练习题和第二章主要知识点