1、操作系統(tǒng)具有層次結(jié)構(gòu)

層次結(jié)構(gòu)最大特點(diǎn)是整體問題局部化來優(yōu)化系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的正確性、高效性使系統(tǒng)可維護(hù)、可移植。

主要優(yōu)點(diǎn)是有利于系統(tǒng)設(shè)計(jì)和調(diào)試;主要困難在于層次的劃分和安排。

2、多道程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)

“多道程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)” 簡(jiǎn)稱“多道系統(tǒng)”，即多個(gè)作業(yè)可同時(shí)裝入主存儲(chǔ)器進(jìn)行運(yùn)行的系統(tǒng)。在多道系統(tǒng)中一點(diǎn)必須的是系統(tǒng)須能進(jìn)行程序浮動(dòng)。所謂程序浮動(dòng)是指程序可以隨機(jī)地從主存的一個(gè)區(qū)域移動(dòng)到另一個(gè)區(qū)域，程序被移動(dòng)后仍不影響它的執(zhí)行。多道系統(tǒng)的好處在于提高了處理器的利用率;充分利用外圍設(shè)備資源;發(fā)揮了處理器與外圍設(shè)備以及外圍設(shè)備之間的并行工作能力。可以有效地提高系統(tǒng)中資源的利用率，增加單位時(shí)間內(nèi)的算題量，從而提高了吞吐率。

3、程序浮動(dòng)

若作業(yè)執(zhí)行時(shí)，被改變的有效區(qū)域依然能正確執(zhí)行，則稱程序是可浮動(dòng)的。

4、進(jìn)程

進(jìn)程是一個(gè)程序在一個(gè)數(shù)據(jù)集上的一次執(zhí)行。由定義知進(jìn)程關(guān)鍵組成是程序、數(shù)據(jù)集。

進(jìn)程通過一個(gè)控制塊來被系統(tǒng)所指揮，因此進(jìn)程由程序、數(shù)據(jù)集和進(jìn)程控制塊三部分組成。進(jìn)程控制塊是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志 .進(jìn)程是要執(zhí)行的，據(jù)這點(diǎn)可分將進(jìn)程的狀態(tài)分為等待態(tài)然后是就緒態(tài)最后是運(yùn)行態(tài)。

進(jìn)程的基本隊(duì)列也就是就緒隊(duì)列和等待隊(duì)列，因?yàn)檫M(jìn)程運(yùn)行了，也就用不上排隊(duì)了，也就沒有運(yùn)行隊(duì)列了。

5、重定位

重定位即把邏輯地址轉(zhuǎn)換成絕對(duì)地址。

重定位的方式有“靜態(tài)重定位”和“動(dòng)態(tài)重定位”兩種。

(1)靜態(tài)重定位

在裝入一個(gè)作業(yè)時(shí)，把作業(yè)中的指令地址和數(shù)據(jù)地址全部轉(zhuǎn)換成絕對(duì)地址。這種轉(zhuǎn)換工作是在作業(yè)開始前集中完成的，在作業(yè)執(zhí)行過程中無需再進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換。所以稱為“靜態(tài)重定位”。

(2)動(dòng)態(tài)重定位

在裝入一個(gè)作業(yè)時(shí)，不進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換，而是直接把作業(yè)裝到分配的主區(qū)域中。在作業(yè)執(zhí)行過程中，每當(dāng)執(zhí)行一條指令時(shí)都由硬件的地址轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換成絕對(duì)地址。這種方式的地址轉(zhuǎn)換是在作業(yè)執(zhí)行時(shí)動(dòng)態(tài)完成的，所以稱為動(dòng)態(tài)重定位。

動(dòng)態(tài)重定位由軟件(操作系統(tǒng))和硬件(地址轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu))相互配合來實(shí)現(xiàn)。動(dòng)態(tài)重定位的系統(tǒng)支持“程序浮動(dòng)”，而靜態(tài)重定位則不能。
 

6、單分區(qū)管理

除操作系統(tǒng)占用的一部分存儲(chǔ)空間外，其余的用戶區(qū)域作為一個(gè)連續(xù)的分區(qū)分配給用戶使用。

固定分區(qū)的管理

分區(qū)數(shù)目、大小固定 設(shè)置上、下限寄存器 邏輯地址+下限地址→絕對(duì)地址。

可變分區(qū)的管理

可變分區(qū)管理方式不是把作業(yè)裝入到已經(jīng)劃分好的分區(qū)中，而是在作業(yè)要求裝入主存儲(chǔ)器時(shí)，根據(jù)作業(yè)需要的主存量和當(dāng)時(shí)的主存情況決定是否可以裝入該作業(yè)。

分區(qū)數(shù)目大小不定 設(shè)置基址、限長(zhǎng)寄存器

邏輯地址+基址寄存器的值→絕對(duì)地址。 基址值≤絕對(duì)地址≤基址值+限長(zhǎng)值

頁式存儲(chǔ)管理

主存儲(chǔ)器分為大小相等的“塊”。程序中的邏輯地址進(jìn)行分“頁”，頁的大小與塊的大小一致。　 用頁表登記塊頁分配情況 邏輯地址的頁號(hào)部分→頁表中對(duì)應(yīng)頁號(hào)的起始地址→與邏輯地址的頁內(nèi)地址部分拼成絕對(duì)地址。 由頁表中的標(biāo)志位驗(yàn)證存取是否合法，根據(jù)頁表長(zhǎng)度判斷是否越界。

段存儲(chǔ)管理 程序分段 每一段分配一個(gè)連續(xù)的主存區(qū)域，作業(yè)的各段可被裝到不相連的幾個(gè)區(qū)域中。 設(shè)置段表記錄分配情況 邏輯地址中的段號(hào)→查段表得到本段起始地址+段內(nèi)地址→絕對(duì)地址 由段表中的標(biāo)志位驗(yàn)證存取是否合法，根據(jù)段表長(zhǎng)度判斷是否越界。

頁式虛擬存儲(chǔ)管理 類似頁式管理將作業(yè)信息保存在磁盤上部分裝入主存 類似頁式管理：邏輯地址的頁號(hào)部分→頁表中對(duì)應(yīng)頁號(hào)的起始地址→與邏輯地址的頁內(nèi)地址部分拼成絕對(duì)地址。

若該頁對(duì)應(yīng)標(biāo)志為0，則硬件形成“缺頁中斷”先將該頁調(diào)入主存 類似頁式管理。

段式虛擬存儲(chǔ)管理

類似段式管理將作業(yè)信息保存在磁盤上部分裝入主存 類似段式管理。

7、存儲(chǔ)介質(zhì)是指可用來記錄信息的磁帶、硬磁盤組、軟磁盤片、卡片等。 存儲(chǔ)介質(zhì)的物理單位定義為“卷”。

存儲(chǔ)設(shè)備與主存儲(chǔ)器之間進(jìn)行信息交換的物理單位是塊。塊定義為存儲(chǔ)介質(zhì)上存放的連續(xù)信息所組成的一塊區(qū)域。

邏輯上具有完整意義的信息集合稱為“文件”。

用戶對(duì)文件內(nèi)的信息按邏輯上獨(dú)立的含義劃分的信息單位是記錄，每個(gè)單位為一個(gè)邏輯記錄。
 

8、文件的分類

文件可以按各種方法進(jìn)行分類：

按用途 系統(tǒng)文件、庫文件、用戶文件

按保護(hù)級(jí)別 可執(zhí)行文件、只讀文件、讀寫文件

按信息流向 輸入文件、輸出文件、輸入輸出文件

按存放時(shí)限 臨時(shí)文件、永久文件、檔案文件

按設(shè)備類型 磁盤文件、磁帶文件、卡片文件、打印文件

按文件組織結(jié)構(gòu) 邏輯文件、物理文件(順序文件、鏈接文件、索引文件)

9、文件結(jié)構(gòu)

文件結(jié)構(gòu)分為邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)

邏輯結(jié)構(gòu)

用戶構(gòu)造的文件稱為文件的邏輯結(jié)構(gòu)。如用戶的一篇文檔、一個(gè)數(shù)據(jù)庫記錄文件等。邏輯文件有兩種形式：流式文件和記錄式文件。

流式文件是指用戶對(duì)文件內(nèi)信息不再劃分的可獨(dú)立的單位，如我們的word文件，圖片文件等。整個(gè)文件是以順序的一串信息組成。

記錄式文件：是指用戶對(duì)文件內(nèi)信息按邏輯上獨(dú)立的含義再劃分信息單位，每個(gè)單位為一個(gè)邏輯記錄。記錄式文件可以存取的最小單位是記錄項(xiàng)。每個(gè)記錄可以獨(dú)立存取。這個(gè)在數(shù)據(jù)庫中我們學(xué)得比較多，容易理解。

2、物理結(jié)構(gòu)

由文件系統(tǒng)在存儲(chǔ)介質(zhì)上的文件構(gòu)造方式稱為文件的物理結(jié)構(gòu)。物理結(jié)構(gòu)有：

1)順序結(jié)構(gòu)：在磁盤上就是一塊接著一塊地放文件。邏輯記錄的順序和磁盤順序文件塊的順序一致。順序文件的最大優(yōu)點(diǎn)是存取速度快(可以連續(xù)訪問)。

2)鏈接結(jié)構(gòu)：把磁盤分塊，把文件任意存入其中，再用指針把各個(gè)塊按順序鏈接起來。這樣所有空閑塊都可以被利用，在順序讀取時(shí)效率較高但需要隨機(jī)存取時(shí)效率低下(因?yàn)橐獜牡谝粋€(gè)記錄開始讀取查找)。

3)索引結(jié)構(gòu)：磁盤不分塊，文件的邏輯記錄任意存放在磁盤中，通過一張“索引表”指示每個(gè)邏輯記錄存放位置。這樣，訪問時(shí)根據(jù)索引表中的項(xiàng)來查找磁盤中的記錄，既適合順序存取記錄，也可以隨機(jī)存取記錄，并且容易實(shí)現(xiàn)記錄的增刪和插入，所以索引結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用。

10、記錄的成組與分解

1、記錄的成組與分解的原因：由于磁盤塊的大小是預(yù)先劃分好的，大小固定，而邏輯記錄的大小是用戶文件性質(zhì)決定的，不一定和塊大小一致。

2、記錄的成組：把若干個(gè)邏輯記錄存入一個(gè)塊的工作稱為“記錄的成組”。每塊中邏輯記錄的個(gè)數(shù)稱“塊因子”。

3、記錄的分解：這是記錄成組的一個(gè)逆過程。經(jīng)程是先從磁盤中找到記錄所在的塊，并將本塊讀入主存緩沖區(qū)，再從緩沖區(qū)取出所需要的記錄送到用戶工作區(qū)。如果用戶所需的記錄已經(jīng)在緩沖區(qū)中，則不需要啟動(dòng)外設(shè)讀塊信息，這也可以提高系統(tǒng)工作效率。

11、作業(yè)和作業(yè)步

1、作業(yè)：我們把用戶要求計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理的一個(gè)問題稱為一個(gè)“作業(yè)”

2、作業(yè)步：完成作業(yè)的每一個(gè)步聚稱為“作業(yè)步”。

12、作業(yè)控制方式

1、作業(yè)控制方式，包括批處理方式和交互方式。

批處理控制方式：也稱脫機(jī)控制方式或自動(dòng)控制方式。就是一下子交待任務(wù)，執(zhí)行過程中不再干涉。

批處理作業(yè)：采用批處理控制方式的作業(yè)稱為“批處理作業(yè)”。

批處理作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)必須提交：源程序、運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)、用作業(yè)控制語言書寫的作業(yè)控制說明書。

交互控制方式：也稱聯(lián)機(jī)控制方式。就是一步一步地交待任務(wù)。做好了一步，再做下一步。

2、批處理作業(yè)的控制(領(lǐng)會(huì))

1) 按用戶提交的作業(yè)控制說明書控制作業(yè)的執(zhí)行。

2) 一個(gè)作業(yè)步的工作往往由多個(gè)進(jìn)程的合作來完成。

3) 一個(gè)作業(yè)步的工作完成后，繼續(xù)下一個(gè)作業(yè)步的作業(yè)，直至作業(yè)執(zhí)行結(jié)束。

3、交互式作業(yè)的管理(領(lǐng)會(huì))

1)交互式作業(yè)的特點(diǎn)： 交互式作業(yè)的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在交互性上，它采用人機(jī)對(duì)話的方式工作。

2)交互式作業(yè)的控制：一種是操作使用接口，另一種是命令解釋執(zhí)行。

操作使用接口包括操作控制命令，菜單技術(shù)，窗口技術(shù)。

命令的解釋執(zhí)行 一類是操作系統(tǒng)中的相應(yīng)處理模塊直接解釋執(zhí)行; 另一類必須創(chuàng)建用戶進(jìn)程去解釋執(zhí)行。

13、死鎖

若系統(tǒng)中存在一組進(jìn)程(兩個(gè)或多個(gè)進(jìn)程)，它們中的每一個(gè)進(jìn)程都占用了某種資源而又都在等待其中另一個(gè)進(jìn)程所占用的資源，這種等待永遠(yuǎn)不能結(jié)束，則說系統(tǒng)出現(xiàn)了“死鎖”。或說這組進(jìn)程處于“死鎖”狀態(tài)。

14、相關(guān)臨界區(qū)

1、并發(fā)進(jìn)程中與共享變量有關(guān)的程序段稱為“臨界區(qū)” .并發(fā)進(jìn)程中涉及到相同變量的那些程序段是相關(guān)臨界區(qū)。

2、對(duì)相關(guān)臨界區(qū)的管理的基本要求。

對(duì)相關(guān)臨界區(qū)管理的基本原則是：如果有進(jìn)程在相關(guān)臨界區(qū)執(zhí)行，則不讓另一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入相關(guān)的臨界區(qū)執(zhí)行。

15、進(jìn)程同步的含義：進(jìn)程的同步是指并發(fā)進(jìn)程之間存在一種制約關(guān)系，一個(gè)進(jìn)程的執(zhí)行依賴另一個(gè)進(jìn)程的消息，當(dāng)一個(gè)進(jìn)程沒有得到另一個(gè)進(jìn)程的消息時(shí)應(yīng)等待，直到消息到達(dá)才被喚醒。
 

16、中斷：一個(gè)進(jìn)程占有處理器運(yùn)行時(shí)，由于自身或自界的原因使運(yùn)行被打斷，讓操作系統(tǒng)處理所出現(xiàn)的事件到適當(dāng)?shù)臅r(shí)候再讓被打斷的進(jìn)程繼續(xù)運(yùn)行，這個(gè)過程稱為“中斷”。

17、中斷機(jī)制

在它執(zhí)行程序的時(shí)候，如果有另外的事件發(fā)生(比如用戶又打開了一個(gè)程序)那么這時(shí)候就需要由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的中斷機(jī)制來處理了。

中斷機(jī)制包括硬件的中斷裝置和操作系統(tǒng)的中斷處理服務(wù)程序。

18、中斷響應(yīng) (硬件即中斷裝置操作)

處理器每執(zhí)行一條指令后，硬件的中斷位置立即檢查有無中斷事件發(fā)生，若有中斷事件發(fā)生，則暫停現(xiàn)行進(jìn)程的執(zhí)行，而讓操作系統(tǒng)的中斷處理程序占用處理器，這一過程稱為“中斷響應(yīng)”。

19、中斷屏蔽

中斷屏蔽技術(shù)是在一個(gè)中斷處理沒有結(jié)束之前不響應(yīng)其他中斷事件，或者只響應(yīng)比當(dāng)前級(jí)別高的中斷事件。

20、存儲(chǔ)保護(hù)：防止主存儲(chǔ)器穩(wěn)中有降個(gè)程序的相互干擾和保護(hù)穩(wěn)中有降區(qū)域內(nèi)的信息安全，限定各程序在規(guī)定的主存區(qū)域內(nèi)執(zhí)行，稱為存儲(chǔ)保護(hù)。

特權(quán)指令：即可能影響系統(tǒng)安全的指令。全文是為保護(hù)輸入輸出的完整性，把“啟動(dòng)I/O”等的一類可能影響系統(tǒng)安全的指令定義為特權(quán)指令。優(yōu)點(diǎn)在于：這種方式不但保證安全地使用外圍設(shè)備，正確地傳送信息，而且可減少用戶為啟動(dòng)設(shè)備而必須了解外圍設(shè)備特性以及啟動(dòng)等工作，大大方便了用戶。
 

21、文件的保護(hù)與保密

1)文件的保護(hù)是防止文件被破壞。文件的保密是防止文件被竊取。

2)文件的保護(hù)措施：

可以采用樹形目錄結(jié)構(gòu)、存取控制表和規(guī)定文件使用權(quán)限的方法。

3)文件的常用保密措施：隱藏文件目錄、設(shè)置口令和使用密碼(加密)等。

22、UNIX系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

UNIX的層次結(jié)構(gòu)。

UNIX可以分為內(nèi)核層和外殼層兩部分。//內(nèi)核層是UNIX是核心。/外殼層由shell解釋程序(即為用戶提供的各種命令。)、支持程序設(shè)計(jì)的各種語言(如C、PASCAL和BASIC等)、編譯程序和解釋程序、實(shí)用程序和系統(tǒng)庫等組成。

UNIX系統(tǒng)的主要特點(diǎn)。

短小精悍 //簡(jiǎn)潔有效 //易移植 //可擴(kuò)充 //開放性

23、線程的概念

線程是進(jìn)程中可獨(dú)立執(zhí)行的子任務(wù)，一個(gè)進(jìn)程中可以有一個(gè)或多個(gè)線程，每個(gè)線程都有一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)符。

進(jìn)程與線程有許多相似之處，所以線程又稱為輕型進(jìn)程。

支持線程管理的操作系統(tǒng)有Mach，OS/2，WindowsNT，UNIX等。

24、通道命令

通道命令規(guī)定設(shè)備的操作，每一種通道命令規(guī)定了設(shè)備的一種操作，通道命令一般由命令碼/數(shù)據(jù)。

主存地址/傳送字節(jié)個(gè)數(shù)及標(biāo)志碼等部分組成。

通道程序

是一組通道命令規(guī)定通道執(zhí)行一次輸入輸出操作應(yīng)做的工作，這一組命令就組成了一個(gè)通道程序。

25、管道機(jī)制

把第一條命令的輸出作為第二條命令的輸入，如此進(jìn)行連接的技術(shù)。

26、操作系統(tǒng)概述

移動(dòng)技術(shù)

移動(dòng)技術(shù)是把某個(gè)作業(yè)移到另一處主存空間去(在磁盤整理中我們應(yīng)用的也是類似的移動(dòng)技術(shù))。最大好處是可以合并一些空閑區(qū)。

對(duì)換技術(shù)

把一個(gè)分區(qū)的存儲(chǔ)管理技術(shù)用于系統(tǒng)時(shí)，可采用對(duì)換技術(shù)把不同時(shí)工作的段輪流裝入主存儲(chǔ)區(qū)執(zhí)行。

27、UNIX系統(tǒng)的存儲(chǔ)管理

1、對(duì)換(Swapping)技術(shù)：這就是前面我們所學(xué)的虛擬存儲(chǔ)器在UNIX中的應(yīng)用。磁盤上設(shè)置開辟一個(gè)足夠大的區(qū)域，為對(duì)換區(qū)。當(dāng)內(nèi)存中的進(jìn)程要擴(kuò)大內(nèi)存空間，而當(dāng)前的內(nèi)存空間又不能滿足時(shí)，則可把內(nèi)存中的某些進(jìn)程暫換出到對(duì)換區(qū)中，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候又可以把它們換進(jìn)內(nèi)存。因而，對(duì)換區(qū)可作為內(nèi)存的邏輯擴(kuò)充，用對(duì)換技術(shù)解決進(jìn)程之間的內(nèi)存競(jìng)爭(zhēng)。

UNIX對(duì)內(nèi)存空間和對(duì)換區(qū)空間的管理都采用最先適應(yīng)分配算法。

2、虛擬頁式存儲(chǔ)管理技術(shù)。 UNIX把進(jìn)程的地址空間劃分成三個(gè)功能區(qū)段：系統(tǒng)區(qū)段、進(jìn)程控制區(qū)段、進(jìn)程程序區(qū)段。系統(tǒng)區(qū)段占用系統(tǒng)空間，系統(tǒng)空間中的程序和數(shù)據(jù)常駐內(nèi)存。其余兩個(gè)區(qū)段占用進(jìn)程空間，是進(jìn)程中非常駐內(nèi)存部分。

通過頁表和硬件的地址轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)完成虛擬地址和物理地址之間的轉(zhuǎn)換。

28、UNIX系統(tǒng)的I/O系統(tǒng)

緩沖技術(shù)：這個(gè)技術(shù)就是前面我們學(xué)過的虛擬設(shè)備(SPOOL技術(shù))在UNIX中的實(shí)際應(yīng)用UNIX采用緩沖技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的讀寫操作。

29、進(jìn)程的調(diào)度

我們使用不同的調(diào)度是為了優(yōu)化，具體說來是提高處理器利用率，增大吞吐量，減少等待時(shí)間，縮短響應(yīng)時(shí)間。

30、頁式存儲(chǔ)管理中為什么要設(shè)置頁表和快表?

在頁式存儲(chǔ)管理中，主存被分成大小相等的若干塊，同時(shí)程序邏輯地址也分成與塊大小一致的若干頁，這樣就可以按頁面為單位把作業(yè)的信息放入主存，并且可以不連續(xù)存放，為了表示邏輯地址中的頁號(hào)與主存中塊號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，就需要為每個(gè)作業(yè)建立一張頁表。

頁表一般存放在主存中，當(dāng)要按給定的邏輯地址訪問主存時(shí)，要先訪問頁表，計(jì)算出絕對(duì)地址，這樣兩次訪主存延長(zhǎng)了指令執(zhí)行周期，降低了執(zhí)行速度，而設(shè)置一個(gè)高速緩沖寄存器將頁表中的一部分存放進(jìn)去，這部分頁表就是快表，訪問主存時(shí)二者同時(shí)進(jìn)行，由于快表存放的是經(jīng)常使用的頁表內(nèi)容，訪問速度很快，這樣可以大大加快查找速度和指令執(zhí)行速度。