自动化 软件技术复习Word下载.docx

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5.掌握进程的安全序列，死锁与安全序列的关系；

第四章存储器管理

1.掌握用户程序的主要处理阶段；

2.掌握存储器管理的功能；

有关地址、重定位、虚拟存储器、分页、分段等概念；

3.掌握分页存储管理技术的实现思想；

4.掌握分段存储管理技术的实现思想；

5.掌握页面置换算法。

第五章设备管理

1.掌握设备管理功能；

2.掌握常用设备分配技术；

3.掌握使用缓冲技术的目的；

第六章文件管理

1.掌握文件、文件系统的概念、文件的逻辑组织和物理组织的概念；

2.掌握目录和目录结构；

路径名和文件链接；

3.掌握文件的存取控制；

对文件和目录的主要操作

1操作系统

1.1概述

是计算机系统最基本的系统软件。

运行在裸机之上，是硬件与其他所有软件的接口，是计算机系统管理与控制中心。

对计算机系统的功能进行扩充。

1.1.1操作系统的功能特征

三个方面的功能：

●控制和管理计算机系统的硬件与软件资源，使之能协调地最大效果的发挥作用；

●提供策略，合理地组织计算机系统的工作流程，提高计算机处理能力与效率；

●为用户使用计算机系统提供方便的接口。

上述三方面的功能反映了对计算机系统功能的三种不同的观点。

即：

1、资源管理的观点：

静态观点。

硬件资源与软件资源，硬件资源包括处理器、内存储器和外设等。

软件资源包括各种数据信息文件与作业（用户程序文件）。

因此，操作系统的作用是对处理器、内存储器、外设、文件与作业进行有效的调配和管理，称为操作系统的5大管理功能。

1、虚拟计算机的观点：

由于用户不可能直接使用裸机，操作系统为用户提供了各种方便的使用与操作计算机系统的接口，并扩充的计算机系统的功能和性能。

2、进程的观点：

动态的观点。

进程是指计算机工作时为完成某一特定的任务（如控制作业、输入输出等）而独立运行的程序。

操作系统的功能就是由进程和对进程进行管理、协调组成。

因此，操作系统的作用是协调、控制进程的运行，实现资源共享和作业的并发执行。

1.1.2操作系统的分类

针对处理不同作业，操作系统类别很多，目前主要有：

一、批处理系统

将用户的作业成批地提交给计算机，操作系统会负责管理、组织和调度作业的执行。

根据对作业的控制机制的不同，有单道批处理和多道批处理系统之分：

1、单道批处理系统：

也根据提交的时间，按时间顺序对作业进行处理，同时只能处理一个作业。

也称为顺序批处理系统。

2、多道处理系统：

作业不仅可以成批地提交给计算机系统，在内存中可以同时运行多个作业。

批处理系统需要解决对作业的组织、控制、调度、连接、输入输出等控制问题。

对作业的吞吐量大，处理效率高。

但在作业运行过程中，用户与计算机系统不能交互。

因此，批处理系统适合于时间要求不太严、作业运行步骤规范、程序无重大错误的作业。

二、分时系统

每一个用户通过各自的终端向系统提交请求，系统按一定的次序把CPU的时间按时间片分配给每一个用户，处理各自的作业。

分时系统的特点是多路线、交互性、独立性和及时性。

由于分时系统同时几十、甚至上百个用户的作业，在一个时间片段内又不一定可能处理完作业，因此需要采用对换方式对作业进行储存。

而不可能将内存储器无限增大，一般采用磁盘进行对换空间。

三、实时系统

实时能够及时响应随机发生的外部请求并以足够的速度完成请求处理。

其特点是及时性、高可靠性。

实时系统实用于实时过程的控制、实时通信和实时管理的场合。

四、网络操作系统

计算机网络是通过通信设备将物理上分布的具有独立功能的计算机系统连接起来，实现信息交换和资源共享，并能进行相互操作和协调处理的计算机系统。

实现上述功能需要一种软件系统进行处理，完成这种处理的软件系统就是网络操作系统。

网络操作系统是在原来各自独立计算机操作系统的基础上，按网络功能要求协调各自操作系统之间联系的操作系统。

网络操作的主要功能包括：

网络管理、通信、资源共享、系统安全和网络服务。

五、分布式操作系统

也是一种网络操作系统，与网络操作系统的区别是分布式操作系统对对分布系统中所有资源负责管理、协调、分配和调度。

原有的各自的操作系统失去作用。

六、PC操作系统

是一种单用户、交互式微机操作系统。

由于是属于个人专用，功能方面相对其它系统上简单。

但用户接口和操作方式方面更为方便。

1.1.3操作系统的硬件支持

操作要实现并行与共享，必须要有相应的硬件支持。

一般有两种硬件支持：

一、特权指令与处理机状态

处理机有两种指令：

特权指令和非特权指令。

特权指令是操作系统专用，如启动设备、设置时钟、清除内存等指令。

特权指令不允许用户使用。

二、中断

由于某种原因，处理机暂时中止执行现行程序并转去执行其它程序。

当条件具备后，被中断的程序根据操作系统的安排又恢复执行，这样一个过程称为中断。

引发中断的原因称为中断源。

发生中断时被中止程序的暂停点称为断点；

CPU转去执行中断的处理称为中断响应；

处理中断源的程序称为中断处理程序。

中断分两大类：

硬件中断和程序中断

程序中断有两种：

一种是由于程序出错产生；

另一种是人为安排执行中断指令产生的

硬件中断和第一种程序中断叫强迫中断，第二种程序中断叫自愿中断。

中断处理过程分为四个阶段：

中断现场保护、分析中断源确定中断原因、执行中断处理程序、恢复中断程序的现场。

1.2进程管理

进程管理（处理机管理）：

是一种最重要资源管理，主要作用是把处理器的时间合理地分配给各个进程。

1.2.1进程的概念

一、进程

进程是操作系统中可以并行工作的基本单位，也是操作系统进行调度与分配资源的基本单位。

从静态看，进程是由程序、数据和必要的控制信息组成；

从动态看，进程是具有独立功能的程序的关于某个数据集合的一次运行活动。

进程与程序的关系：

1、程序是指令的集合，进程是一系列指令的执行

2、程序是静态的，进程是动态的，一个进程可以执行一个或几个程序，一个程序可以由多个进程组成。

3、程序存储在介质上，进程占用CPU

4、程序的存在是永久性的，而进程有一定生命期

二、进程的特点

进程具有以下特征：

1、动态性：

是程序的一次执行过程。

由系统创建并独立运行。

运行过程可以被挂起，也可被恢复。

2、并发性：

不同进程的执行在时间上可以重叠，即进程可以交叉执行。

3、异步性

进程按照各自独立的、不可预知的速度执行。

三、进程的状态及相互转换

在多道程序中，进程的并发性，存在对资源的争夺，因此，进程之间存在制约的关系。

进程有三种状态

1、运行状态

当前，进程获得CPU，程序在CPU上运行。

在同一时刻，只有一个进程处理运行状态。

2、就绪状态

进程已具备运行条件，但没有获得CPU。

3、等待（阻塞）状态

也成为挂起状态，进程还不具备运行条件。

三种状态关系可用下图表示

四、进程控制块

为了对进程进行管理，系统在创建进行时会为进行设置一个进程控制块----PCB。

进程撤消，系统收回进程块，进程消失。

PCB包括两部分内容：

一是进程的调度信息：

进程标识号、优先级、存储信息、状态及队列指针等；

二是进程的运行信息（现场信息）：

保留进程由运行状态转入就绪或等待状态时的各种寄存器的数据，如程序状态字、时钟、界地址寄存器、运算寄存器、通用寄存器等数据。

1.2.2进程通信

进程通信是指进程之间的信息交换。

由于进程的独立性、并发性和共享性，进程之间既有联系，又相互制约。

主要体现在进程之间的互斥与同步。

一、临界资源

不能同时提供两个或以上个进程使用的资源称为临界资源。

如打印机、绘图仪、磁带机等硬件资源或某些数据、表格等软件资源。

进程中，访问临界资源的那段程序称为临界区。

二、进程的互斥

当一个进程进入临界区使用临界资源时，另一个进程必须等待，直到被占用的临界资源被释放为止。

这种现象称为进程互斥。

进程的互斥就是保证不会出现两个或两个以上的进程同时进入临界区。

要实现进程的互斥，必须采用统一调度和协调措施。

并遵循下列原则：

1、当没有进程进入临界区时，任何一个要求进入临界区的进程应立即得到满足。

2、当已有进程进入临界区时，其它任何一个要求进入临界区的进程都必须等待。

3、进程进入临界区的要求必须在有限时间内得到满足。

有多种实现进程的互斥方法，其中P、V操作法是目前普遍使用的一种方法。

1、信号量

信号量是一个特殊的整型变量，表示系统中某种资源的数目。

用S表示。

当S>

0，S表示可以利用资源数目

当S<

0，S绝对值表示处于等待该资源状态的进程数目。

S值由P、V操作改变。

2、P和V操作

P、V操作都是一种不可分割的原子操作，也称通信原语。

原子操作一旦执行在结束之前是不能在中断的。

原子操作一般是由若干条机器指令构成的一段程序。

设信号量为S，某个进程的P操作定义如下：

P（S）:

S:

=S-1

如果执行P（S）操作后，S≧0，说明具备该进程所需要的资源，则进程可以执行。

否则，资源不具备，进程被阻塞，进入等待队列。

某个进程的V操作定义如下：

V（S）:

=S+1

如果执行V（S）操作后，S﹥0，说明具备该进程所需要的资源，则进程可以继续执行。

否则，资源不具备，从信号量等待队列中移出一个进程，使其由等待状态变为就绪状态。

设S为一信号量，其初值为1，则A、B两进程竞争进入临界区的程序为：

三、进程的同步

1、进程同步概念

进程同步是指系统中两个以上进程共同完成同一个任务，它们相互合作、协调运行。

如A、B两进程共同完成一个打印任务，A进程将计算结果数据送入缓冲区，为B进程提供打印数据，B进程完成打印。

若A进程计算完并将结果送入缓冲区后，应向B进程发送一个信号，B进程受到信号后，从缓冲区取出数据并打印。

若缓冲区有数据，A进程不能将数据送入。

当缓冲数据被打印完后，B进程应向A进程发送一个信号。

二、同步的实现

利用P、V操作可以实现进程之间的同步。

设有两个进程，A是计算进程、B是打印进程，其信号量分别为SA、SB（私有）

SA表示缓冲区中需要打印的数据，SB表示缓冲区中需要打印的数据是否被取走。

A进程执行时，对SA执行一次V操作，即SA++，在执行B进程之前，对SA执行一次P操作，即SA--，若SA<

0，表示缓冲区无数据打印，若SA=0则，B进程执行打印。

每当A进程向缓冲区输送一次数据后，对SA执行一次V操作，即SA++，SB执行一次P操作，即SB—

SA和SB的初始值都为0

进程A

进程B

…

进行计算；

V（SA）

P（SB）

P（SA）

进行打印；

V（SB）

注意：

A进程先执行。

SA>

0时，B进程才能执行，A进程不能执行

SA<

0时，B进程不能执行，A进程能执行

SB<

0时，进程A不能执行，B进程才能执行

四、进程间的高级通信

在并发进程执行时，除对信号量