《操作系统》
第一部分    操作系统引论
操作系统的目标:
• 方便性（用户的观点）：提供良好的、一致的用户接口，弥补硬件系统的类型和数量差别
• 有效性（资源管理的观点）：管理和分配硬件、软件资源，合理地组织计算机的工作流程
• 可扩充性（开放的观点）：硬件的类型和规模、操作系统本身的功能和管理策略、多个系统之间的资源共享和互操作
• 开放性:  实现应用的可移植性和互操作性的要求
作用和层次模型；
1. OS是用户使用系统硬件、软件的接口
2. OS是计算机硬件、软件资源的管理者。
3. OS是扩展机(extended machine)/虚拟机(virtual machine)
。
操作系统的发展过程；
1. 无操作系统时代
2. 单道批处理系统(simple batch processing)
3. 多道批处理系统(multiprogramming system)
4. 分时系统(time-sharing system)
5. 实时系统(real-time system)
6. 多处理操作系统(Multi-processor OS)
7. 网络操作系统(NOS, Network OS)
8. 分布式操作系统(Distributed OS)
9. 嵌入式操作系统(Embedded OS)
10. 个人计算机操作系统(Personal Computer OS)
多道程序设计的基本概念；
多道程序设计技术是在计算机内存中同时存放几道相互独立的程序，它们在管理程序的控制下相互穿插地运行。
操作系统的特征；
1.3.1 并发(concurrency)
1.3.2 共享(sharing)
1.3.3 虚拟(virtual)
1.3.4 异步性(asynchronism)
操作系统的功能:
1.4.1 处理机管理
1.4.2 存储管理
1.4.3 设备管理
1.4.4 文件管理
1.4.5 用户接口
第二部分    进程管理
前趋图的作用:
是一个有向无循环图，记为DAG（Directed Acyclic Graph), 用于描述进程之间执行的前后关系。
程序顺序执行和并发执行的特征；
顺序执行：1.顺序性2.封闭性3.结果的可再现性
并发执行：1.间断(异步)性：2.失去封闭性：3.不可再现性：
进程的概念和特征、进程的基本状态及转换；
在多道程序设计的环境下，为了使程序能并发执行，并描述和控制并发执行的程序，必须引人新的概念－－进程。
结构特征：程序段、数据段和进程控制块（PCB）(也称进程映像, 进程要素)构成进程实体；通常所说的创建/撤消进程实体，实质上是创建/撤消其PCB
动态性：进程的实质是进程实体的一次执行过程，是动态的。
并发性：多个进程实体同时存在内存中，能在同一段时间内同时运行
独立性：各进程的地址空间相互独立，除非采用进程间通信手段；
异步性：进程按各自独立的、不可预知的速度（异步）向前推进
进程的基本状态
          进程在系统中的活动规律是：
      执行  ->    暂停  ->    执行
进程的三种基本状态：
      就绪状态：执行状态；阻塞状态（又称等待状态）
进程控制块的作用、包含信息和组织方式；
    A.概念：
  系统为了管理进程设置的一个专门的数据结构，用它来记录进程的外部特征，描述进程的运动变化过程
    B.作用：
  系统利用PCB来控制和管理进程，所以PCB是系统感知进程存在的唯一标志
  C.进程与PCB是一一对应的
包含信息：
A. 进程映像(进程要素)
❑ 用户程序
❑ 用户数据
❑ 栈
  用于过程调用和参数传递
❑ 进程控制块PCB (执行上下文)
  控制进程所需的数据(进程属性) ，包括:
进程标识符信息
处理器状态信息
进程调度信息
进程控制信息
B. PCB的内容：
调度信息：
    调度和状态信息
– 进程状态 (如: 运行，就绪，阻塞...)
– 进程优先级
进程间通信效率最高的方式是
– 该进程在等待的事件 (若被阻塞)
– 其他信息
现场信息：
    记录了重要的寄存器；(虚)时钟等内容
C. PCB中的信息
1.进程标识符2.处理机状态3.进程调度信息4.存放与进程有关调度和进程对换有关的信息5.进程控制信息
组织方式：
A. 链接方式:把具有同一状态的PCB,用其中的链接字链接成一个队列.
B. 索引方式:系统根据所有进程的状态建立几张索引表,  并把各索引表在内存的首地址记录在内存的一些专用单元中.
操作系统内核的主要功能；
原语的概念和特点；
原语(primitive)：由若干条指令构成的“原子操作(atomic operation)”过程，作为一个整体而不可分割－－要么全都完成，要么全都不做。许多系统调用就是原语。
线程的引进、线程的基本概念和属性，线程与进程的联系与区别:
是轻量级进程
是进程内的一个执行单元
是进程中一个可调度实体
是程序（或进程）中相对独立的一个控制流序列
是执行的上下文，其含义是现场数据和其他调度所需信息是进程内一个相对独立、可调度执行单元
线程是进程内一个相对独立、可调度的执行单元。线程基本上不不拥有资源，只拥有一点在运行时必不可少的资源（如：程序记数器、一组寄存器和栈），但他可以与同属一个进程的其他线程共享进程拥有的全部资源资源。
线程和进程：
单进程、单线程
单进程、多线程
多进程、一个进程一个线程
多进程、一个进程多个线程
第三部分    进程的同步与通信
临界资源和临界区的概念
临界资源(critical resource)
A. 一次仅允许一个进程使用的资源称为临界资源。
B. 硬件或软件（如外设、共享代码段、共享数据结构），多个进程在对其进行访问时（关键是进行写入或修改），必须互斥地进行－－有些共享资源可以同时访问，如只读数据。
临界区（Critical section）
一个程序片段的集合，这些程序片段分散在不同的进程中，对某个共享的数据结构（共享资源）进行操作
在进程中涉及到临界资源的程序段叫临界区
进程同步机制应遵循的准则；
整型信号量和记录型信号量机制；
1. 整型信号量
❑ 信号量只能通过初始化和两个标准的原语来访问－－作为OS核心代码执行，不受进程调度的打断
❑ 初始化指定一个非负整数值，表示空闲资源总数（又称为"资源信号量"）－－若为非负值表示当前的空闲资源数，若为负值其绝对值表示当前等待临界区的进程数

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