【计算机操作系统】知识点

计算机系统中配置操作系统的目的是什么？
操作系统OS(Operating System)是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对硬件系统的首次扩充，其主要作用是管理好这些设备，提高它们的利用率和系统的吞吐量，并为用户和应用程序提供一个简单的接口，便于用户使用。
推动操作系统发展的主要动力是什么？
1.不断提高计算机资源利用率2.方便用户3.器件的不断更新迭代4.计算机体系结构的不断发展5.不断提出新的应用需求
操作系统有哪几种基本类型，各有何特点？
1.批处理系统（特点：有着高的资源利用率和系统吞吐量）2.分时系统（特点：能获得及时响应）3.实时系统（特点：具有实时特征，对安全性的要求较高）
操作系统具有哪些基本特征？
1.并发（1.1并行与并发1.2引入进程）2.共享（2.1互斥共享方式2.2同时访问方式）3.虚拟(3.1时分复用技术3.2空分复用技术)4.异步
操作系统的主要功能？
1.处理机管理功能2.存储器管理功能3.设备管理功能4.文件管理功能5.操作系统与用户之间的接口5.现代操作系统的新功能
程序（顺序执行）运行具有哪几个特征？
1.顺序性（指处理机严格按照程序规定的顺序执行，即每一操作必须在下一操作开始之前结束）2.封闭性（程序在封闭的环境下运行，程序运行时会独占全机资源，资源状态只有本程序才能改变，程序一旦开始执行，其结果不受外界因素影响）3.可再见性（指只要程序执行时的环境和初始条件相同，不管程序如何执行。都可获得相同的结果）
程序并发执行有何特征？
1.间断性2.失去封闭性3.不可再现性
进程实体的组成
由程序段、相关的数据段、进程控制块（PCB）组成
进程控制块（PCB）的作用
为了使参数与并发执行的每个程序（含数据）都能独立运行（操作系统为之配备一个专门的数据结构-----PCB），系统利用PCB来描述进程的基本情况和活动过程，进而控制和管理进程。
1.作为独立运行基本单位的标志2.能实现间断性运行方式3.提提供进程管理所需要的信息4.提供进程调度所需要的信息5.实现与其它进程的贴同步与通信
进程的特征
1.动态性2.并发性3.独立性4.异步性
进程的状态
1.就绪状态2.执行状态3。阻塞状态
三种基本状态的转换

为何引入挂起状态？
为了系统和用户观察和分析进程的需要。1.终端用户的需要2.父进程请求3.负荷调节的需要4.操作系统的需要
引入挂起状态后三个进程状态的转换
活动就绪 静止就绪
活动阻塞 静止阻塞
静止就绪 活动就绪
静止阻塞 活动阻塞

进程同步应当遵循的原则有哪些？
1.空闲让进2.忙则等待3.有限等待4.让权等待
临界资源与临界区
临界资源：临界资源是一次仅允许一个进程使用的共享资源。各进程采取互斥的方式，实现共享的资源称作临界资源。
临界区：每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区，每次只允许一个进程进入临界区，进入后，不允许其他进程进入。不论是硬件临界资源还是软件临界资源，多个进程必须互斥的对它进行访问。
实现进程同步的方式?
1、临界区:通过对多线程的串行化来访问公共资源或一段代码，速度快，适合控制数据访问。
2、互斥量（Mutex）:为协调共同对一个共享资源的单独访问而设计的。互斥量跟临界区很相似，比临界区复杂，互斥对象只有一个，只有拥有互斥对象的线程才具有访问资源的权限。
3、信号量（Semaphore）:为控制一个具有有限数量用户资源而设计。它允许多个线程在同一时刻访问同一资源，但是需要限制在同一时刻访问此资源的最大线程数目。互斥量是信号量的一种特殊情况，当信号量的最大资源数=1就是互斥量了。
4、事件（Event）: 用来通知线程有一些事件已发生，从而启动后继任务的开始。
记录型信号量机制
记录型信号量机制则是一种不存在“忙等”现像的进程同步机制
Typedef struct{
Int value; //value代表资源数目的整形变量
Struct process_control_block*list; //list代表进程链表指针
}semaphore
wait(S)和signal(S)操作
wait(semaphore *S){
S->value–；//S->value（资源信号量）的初值表示系统中某类资源的数目；对它的每次wait操作意味着进程请求一个单位的该类资源，使系统中该类资源数减少一个；
if(S->value<0)block(S->list);
}
Signal(semaphore *S){
S->value++;
If(S->value<=0)wakeup(S->list);
}
管程的概念
1.管程可以看做一个软件模块，它是将共享的变量和对于这些共享变量的操作封装起来，形成一个具有一定接口的功能模块，进程可以调用管程来实现进程级别的并发控制。
2.进程只能互斥得使用管程，即当一个进程使用管程时，另一个进程必须等待。当一个进程使用完管程后，它必须释放管程并唤醒等待管程的某一个进程。
3.在管程入口处的等待队列称为入口等待队列，由于进程会执行唤醒操作，因此可能有多个等待使用管程的队列，这样的队列称为紧急队列，它的优先级高于等待队列。
条件变量的作用
当一个进程调用了管程，在管程中被被阻塞或挂起，直到管程阻塞或挂起的原因被解除，在此期间，如果不释放管程，则其它进程无法进入管程，被迫长时间的等待。为了解决这个问题引入条件变量（一个进程被阻塞或挂起的原因可能有多个，因此在管程中设置多个条件变量，这些条件变量只能在管程中进行）
进程间通信有哪些方式
1.共享存储器系统2.管道通信系统3.消息传递系统4.客户机—服务系统
调度的层次 1.高级调度（长程调度、作业调度）2.低级调度（进程调度、短程调度）3.中级调度（内存调度）