心智圖資源庫 作業系統
作業系統期末考重點,包含概述、進程管理、處理機管理、記憶體管理、檔案管理等。希望可以對大家有幫助。
編輯於2023-12-13 23:51:20Einhundert Jahre Einsamkeit ist das Meisterwerk von Gabriel Garcia Marquez. Die Lektüre dieses Buches beginnt mit der Klärung der Beziehungen zwischen den Figuren. Im Mittelpunkt steht die Familie Buendía, deren Wohlstand und Niedergang, interne Beziehungen und politische Kämpfe, Selbstvermischung und Wiedergeburt im Laufe von hundert Jahren erzählt werden.
Einhundert Jahre Einsamkeit ist das Meisterwerk von Gabriel Garcia Marquez. Die Lektüre dieses Buches beginnt mit der Klärung der Beziehungen zwischen den Figuren. Im Mittelpunkt steht die Familie Buendía, deren Wohlstand und Niedergang, interne Beziehungen und politische Kämpfe, Selbstvermischung und Wiedergeburt im Laufe von hundert Jahren erzählt werden.
Projektmanagement ist der Prozess der Anwendung von Fachwissen, Fähigkeiten, Werkzeugen und Methoden auf die Projektaktivitäten, so dass das Projekt die festgelegten Anforderungen und Erwartungen im Rahmen der begrenzten Ressourcen erreichen oder übertreffen kann. Dieses Diagramm bietet einen umfassenden Überblick über die 8 Komponenten des Projektmanagementprozesses und kann als generische Vorlage verwendet werden.
Einhundert Jahre Einsamkeit ist das Meisterwerk von Gabriel Garcia Marquez. Die Lektüre dieses Buches beginnt mit der Klärung der Beziehungen zwischen den Figuren. Im Mittelpunkt steht die Familie Buendía, deren Wohlstand und Niedergang, interne Beziehungen und politische Kämpfe, Selbstvermischung und Wiedergeburt im Laufe von hundert Jahren erzählt werden.
Einhundert Jahre Einsamkeit ist das Meisterwerk von Gabriel Garcia Marquez. Die Lektüre dieses Buches beginnt mit der Klärung der Beziehungen zwischen den Figuren. Im Mittelpunkt steht die Familie Buendía, deren Wohlstand und Niedergang, interne Beziehungen und politische Kämpfe, Selbstvermischung und Wiedergeburt im Laufe von hundert Jahren erzählt werden.
Projektmanagement ist der Prozess der Anwendung von Fachwissen, Fähigkeiten, Werkzeugen und Methoden auf die Projektaktivitäten, so dass das Projekt die festgelegten Anforderungen und Erwartungen im Rahmen der begrenzten Ressourcen erreichen oder übertreffen kann. Dieses Diagramm bietet einen umfassenden Überblick über die 8 Komponenten des Projektmanagementprozesses und kann als generische Vorlage verwendet werden.
作業系統
概述
作業系統的概念
作業系統的地位
作業系統是覆蓋在裸機上的第一層軟體
直接控制、管理各種硬體資源
為其他軟體和使用者提供工作環境
是整個電腦系統的控制管理中心
各類應用用戶使用對應的應用軟體完成各種工作
應用軟體由應用程式開發人員採用開發工具(例如:高階語言程式設計工具)開發
應用軟體和開發工具都工作在作業系統提供的運作環境中,它們的運作由作業系統管理,由作業系統為它們分配所需的資源,並由作業系統對I/O設備進行控制。
作業系統的功能
提供人機介面
命令級介面(使用者可以透過此介面向作業發出命令以控製作業的運行,此介面又進一步分為線上使用者介面和離線使用者介面)
線上用戶介面
離線使用者介面(為批次作業的使用者提供,也稱為批次使用者介面)
程式級介面(由一組系統功能呼叫命令以及完成這些命令的程式模組組成)
圖形介面
管理電腦資源
處理機管理(處理機的任務是運行程序,程序在某個資料物件上的一次運行過程稱為進程,所以處理機管理又稱為進程管理)
單道程序順序執行:要執行的多個程序按一定次序依序執行,一個程序運行完畢才能運行下一個程序,即在一個程序運行期間不插入運行其他程序
多道程序並發執行:在記憶體中同時存放多道程序,按一定策略調度多道程序交叉運行,形成「微觀上串列、宏觀並行」的情況,使得處理機和設備可以並行工作
(1)處理機調度( 要在單處理機系統中並發運行多道程序,必須按照一定策略對處理機進行調度,要決定在某個時刻把處理機分配給哪個進程進行計算操作,這是處理機管理的核心任務)
(2)進程控制: 進程是程式的動態運行過程,在其生存期內從產生到消亡經過了一系列狀態的轉換(判斷題)
(3)進程通訊( 在多道程序環境下,可以由系統為一個應用程式建立多個進程,這些進程相互合作,完成某一共同任務,它們之間要交換資訊-進程通信)
(4)進程同步( 在多道程序系統中,多個並發進程處在同一運行環境中,必然存在某種聯繫,如進程之間的資源共享和進程之間的協作)
儲存管理(在多道程序環境中,要在記憶體中同時存放多道程序,必須對記憶體進行合理管理以保證程序的順利運行,並提高記憶體的使用率)選擇題
(1)記憶體分配
(2)地址轉換
(3)記憶體保護
(4)內存擴充
設備管理
設備管理的任務是接受用戶程式提出的I/O請求,並為用戶程式分配I/O設備
使CPU和I/O設備並行操作,提高CPU和I/O設備的使用率
提高I/O速度
方便用戶程式使用I/O設備
為完成以上任務,作業系統的裝置管理子系統應具備裝置分配、緩衝管理、裝置驅動、裝置無關性等功能
文件管理
(1)文件儲存空間的管理
(2)目錄管理
(3)文件操作
(4)檔案的存取權限控制
作業系統的發展過程
電腦硬體發展的四個階段
第一代:電子管時代(1946-1955)
第二代:晶體管時代(1955-1965)
第三代:積體電路時代(1965-1980)
第四代:大規模積體電路時代(1980-至今)
速度、容量、穩定性、可靠性都逐步穩定提升!
作業系統發展的四個典型階段
手工操作(無作業系統)50年代早期
單道批次系統 50年代(會看圖辨識)
如右圖
多道批次系統 60年代初(會看圖辨識)
缺點:作業處理時間長 缺少人機互動能力 運行過程不確定
分時系統 60年代中
分時系統
中斷技術
CPU收到外部訊號(中斷訊號)後,停止目前工作,轉去處理該外部事件,處理完畢後回到原來工作的中斷處(斷點)繼續原來的工作
通道技術
專門處理週邊裝置與記憶體之間的資料傳輸的處理機
分時系統特點(高效能主機 多個終端機)
多路調製性
多用戶線上使用同一台計算機
獨佔性
使用者感覺獨佔計算機
互動性
及時回應用戶的請求
即時系統(即時系統是為了滿足具有即時作業要求而發展的作業系統,強調及時性和可靠性)
即時控制
通常把要求即時控制的系統稱為即時控制系統,應用領域包括生產過程的控制、武器的控制(如火砲的自動控制系統、飛機的自動駕駛系統,以及飛彈的導引系統等)
即時資訊處理
通常,把要求對資訊進行即時處理的系統稱為即時資訊處理系統,典型的即時資訊處理系統有飛機訂票系統、情報檢索系統
微電腦作業系統
單一使用者多任務作業系統(Win)
多用戶多工作業系統(UNIX和Linux)
作業系統的特性(選擇題)
1.並發
在單處理機系統中,並發行指‘宏觀上多道程序同時運行,微觀上交替執行”
2.共享
電腦系統中的資源被多個任務共同使用
3.異步
微觀上,進程是交替執行的,進程的執行、暫停等狀態不可預知,具有非同步性
4.虛擬
物理實體映射為多個邏輯實體,使用者程式使用邏輯實體
流行的作業系統
UNIX系統
結構
核心程序(kernel)
外圍程序(shell)
Linux系統
是一套免費使用且自由傳播的類Unix作業系統
作業系統的體系結構
作業系統的邏輯結構
邏輯結構的種類
整體式結構
以模組為基本單位構建
特點
模組設計、編碼與調試獨立
模組調用自由
模組通訊多以全域變數形式完成
缺點
訊息傳遞隨意,維護與更新困難
層次式結構(默圖)
每一層僅使用其下層提供的服務(Unix,Linux)
所有功能模組依調用次序排成若干層,相鄰層間只有單向依賴或單向調用
核心
中斷處理程序
各種設備驅動程式
運行頻率較高的模組(如時脈管理程式、進程調度程序
低階通訊模組、記憶體管理模組等)
微核心結構(Win)
優點
簡化內核程式碼維護工作
建構靈活
安全性高
方便移植
CPU的態
支援作業系統的最基本硬體結構
CPU
記憶體
中斷
時鐘
CPU態的分類
核態
能夠存取所有資源和執行所有指令
管理程式/OS內核
管態
介於核態和用戶態之間
使用者態
僅能存取部分資源,其他資源受限
使用者程式
Intel CPU的態
Ring0~Ring3(Ring0最核心,Ring最外層)
記憶體
儲存程式和資料的部分
分類
依記憶體(半導體記憶體)讀寫工作方式
RAM
ROM
按存儲元的材料
半導體記憶體(常做主記憶體)
磁性記憶體(磁帶,磁碟)
光記憶體(光碟)
按與CPU的聯繫
主存:直接和CPU交換訊息
輔存:不能直接和CPU交換訊息
理想儲存系統:速度快,容量大,成本低
實際儲存體系(順序從上往下讀
暫存器
高速緩存
主存
輔存
中斷機制
引起系統中斷的事件稱為中斷來源
作業系統使用者介面
🔥作業系統啟動過程
Windows的啟動過程
POST
加電後BIOS啟動主機自我檢測程序
初始引導
BIOS從MBR讀入開機程序,裝入記憶體的特定位置
引導程式啟動DOS7.0,調入作業系統核心
WINDOWS開始接手系統
核心初始化
資源狀態、核心資料等初始化
系統初始化
GUI介面生成,系統處於待命/訊息接受狀態
使用者介面的分類
操作介面
圖形介面
命令介面
批次命令/程序
shell
系統調用
行程管理
進程的引進
程序的順序執行
一個程式的執行過程就是一個計算
程序順序執行時的特徵
順序性
封閉性
可再現性
程式的並發執行及其特徵
並發執行的概念
多道程序在同一時間間隔內同時發生
程式並發執行時的特徵
間斷性
失去封閉性
不可再現性
進程的定義與特徵
進程是程序的一次執行
進程是可以和別的進程並發執行的計算
進程就是一個程式在給定活動空間和初始條件下,在一個處理機上的執行過程
進程是程式在一個資料集合上的運作過程,是系統進行資源分配和調度的一個獨立單位
進程是動態的、有生命週期的活動。核心可以創建一個進程,最終將由核心終止該進程使其消亡
行程的基本狀態及轉換
🔥進程的三個基本狀態
就緒狀態
執行狀態
阻塞狀態
進程控制塊PCB
進程的同步與互斥
臨界資源的概念
兩個或兩個以上的流程不能同時使用的資源稱為臨界資源(Critical Resource,簡稱CR)。臨界資源可能是一些獨佔設備,如印表機、磁帶機等;也可能是一些共享變數、表格、鍊錶等
進程的概念
行程的狀態
就緒狀態
運作狀態
阻塞狀態
進程調度演算法
先來先服務演算法
短作業優先演算法
時間片輪轉演算法
執行緒
線的概念
執行緒是進程中執行運算的最小單位,即執行處理機調度的基本單位
行程與執行緒的比較
行程是資源分配的基本單位
執行緒是分配處理機的基本單位,它與資源分配無關
一個執行緒只能屬於一個行程,而一個行程可以有多個執行緒,但至少有一個執行緒
線程的狀態
就緒狀態
運作狀態
阻塞狀態
執行緒調度演算法
優先權調度演算法
時間片輪轉演算法
處理機管理
作業管理
作業的概念及分類
作業的概念
它是由程序,數據,作業說明書組成
作業的分類
依據處理方式
離線作業
線上作業
線上作業(互動式作業/終端機型作業)
使用者和電腦系統直接交互
使用者透過終端機或控制台鍵盤上的操作命令、或圖形視窗介面等方式,控製作業的運行
主要在分時系統中使用
作業的狀態
提交狀態
後備狀態
執行狀態
完成狀態
分級調度
行程調度
搶佔方式
非搶佔方式
作業調度
Linux系統沒有作業排程的概念
行程調度
進程調度的功能
記錄系統中所有程序的執行情況
從就緒狀態佇列中選擇一個行程
進行進程上下文的切換
調度演算法
先來先服務調度演算法(FCFS)
利於長作業或進程,不利於短作業或進程
週轉時間=等待時間 運轉時間
帶全週轉時間=1 (等待時間/運行時間)
短作業(行程)優先調度演算法(SJF或SPF)
適合作業調度、進程調度
對長作業不利
此演算法未考慮作業的緊迫度,,因而無法保證緊迫作業的及時處理
由於作業或進程的長短只是由使用者估計的,而使用者可能有意無意地縮短作業的估計運行時間,因此不一定保證做到真正意義上的短作業優先調度,因此該調度演算法經常作為其他調度演算法的比較演算法
高響應比優先調度演算法(HRN)
此演算法通常用於作業調度
回應比R=1 (已等待時間/要求服務時間) R越大優先權越高
優先權調度演算法(HPF)
優先權
靜態優先權
動態優先權
優先權調度演算法的類型
搶佔式優先權調度演算法
非搶佔式優先權調度演算法
優先數小的優先等級高
時間片輪轉法(RR演算法)
多層隊列調度演算法(MLQ)
(設備的概念)
設備的分類
輸入裝置
輸出裝置
儲存裝置
設備的管理方式
裝置驅動程式
裝置控制器
(設備驅動程式)
設備驅動程式的概念
裝置驅動程式的功能
設備初始化
設備控制
設備中斷處理
裝置驅動程式的類型
字元裝置驅動程式
區塊設備驅動程式
網路裝置驅動程式
記憶體管理
記憶體管理概述
儲存管理的幾個基本概念
一個運算元在邏輯空間裡的位址稱為邏輯位址
一個操作數載入載入記憶體的位址稱為實體位址
分區儲存管理方式
分區管理方式類型
單一分區
固定分區
可變分區
可重定位分區
單道程序的連續分配
記憶體
系統區
使用者區
固定分區分配方式(判斷)
內碎片
一旦一個區域被分配到某個作業後,它所剩餘空間就不能再用
外碎片
當一個作業載入記憶體時,如果記憶體中分區的長度小於作業程序的長度,則程式無法裝入
內碎片和外碎片都造成了儲存空間的浪費
動態分區分配
首次適應演算法
從前往後
循環首次適應性演算法
從前往後,前後相連
最佳適應性演算法
從小到大排序
最壞適應性演算法
從大到小排序
頁式儲存管理
頁式儲存管理的思想
在分頁儲存管理中,主記憶體被分成一些大小相等的實體區塊
程式的位址空間被分成一些邏輯頁面
邏輯頁與物理區塊大小相同
通常物理塊的大小為2n個扇區,如1K、2K、4K等
頁式儲存管理的資料結構
題目給出頁面大小L和邏輯位址空間的位址A,算出頁號P和頁內位址W
其係統的頁大小為1 KB,設A = 2170 B,則由上式可求得P = 2,w = 122B
P =(int) [A/L] W=A%L
快表
若頁表全部放在主記憶體內,則取一個資料(或一條指令)至少要存取兩次內存
(記憶體的概念)
記憶體的分類
實體記憶體
虛擬記憶體
記憶體分配策略
固定分區分配策略
動態分區分配策略
頁式記憶體分配策略
(記憶體保護)
記憶體保護的概念
記憶體保護的方法
地址空間保護
門禁保護
文件管理
文件管理概述
文件(大):是相關記錄的集合,它通常存放在外存上,可以作為一個獨立的單位存放和實施相應的操作
一個檔案包含有:檔案類型、檔案長度、檔案的實體位置、檔案的建立時間、使用權限(讀寫)等屬性
檔案名稱通常由ASCll字元或漢字構成
記錄(中):是一組相關資料項的集合,用來描述一個物件在某方面的屬性。例如,一個學生記錄有學號、姓名、性別、年齡、班級等
資料項(小):是描述一個物件的某種屬性的字元集,是資料組織中可以命名的最小邏輯資料單位,即原子數據,又稱為資料元素或字段
檔案系統
檔案系統的概念
檔案系統的功能
文件及目錄的管理,如開啟、關閉、讀取、寫入等。
提供有關文件本身的服務,如文件共享機制、文件的安全性等。
檔案儲存空間的管理,如分配和釋放,主要針對可改寫的外存,如磁碟。
提供使用者介面
(檔案系統的類型)
FAT檔案系統
NTFS檔案系統
EXT檔案系統
文件的分類
按文件的資料形式分類
原始檔
目標文件
執行檔
Win .exe檔後綴
Linux 都可以
按用途分類
系統檔案
庫檔案
使用者檔案
按存取權限分類
只讀文件
讀寫文件
執行檔
按保存時間分類
臨時檔案
檔案文件
永久文件
以文件管理的方式分類
普通文件
目錄檔案
特別文件
文件存取方式
順序存取方式
依照文件的邏輯地址依序存取
對記錄式文件,是按照記錄的排序順序依序訪問
順序文件即順序存放的文件,物理記錄的順序和邏輯記錄的順序是一致的
隨機存取方式
又稱直接存取方式
它是按照記錄的編號或地址來存取文件中的任一記錄
對於定長記錄檔隨機存取是把一個檔案視為若干編上號的區塊或記錄,每區塊的大小是相同的
隨機存取允許隨意讀入區塊寫入區塊。因而,對文件的隨機存取是沒有限定順序的。當接到存取請求時,計算記錄的邏輯位址,然後存取該記錄
對於變長記錄文件,用計算從頭至指定記錄長度的方法,來確定讀寫位移的方式是很不方便的,通常採用索引表組織方式
按鍵存取方式
以邏輯記錄中的某個資料項值(稱為關鍵字)作為索引而進行存取
按鍵存取方式實質上屬於隨機存取方式
文件的邏輯結構
記錄檔案
按記錄的長度分類
定長記錄檔是指文件中所有記錄的長度都相同
不定長記錄文件是指文件中幾個記錄的長度不相同,如姓名、家庭住址、備註等,有長有短
索引文件
當記錄為可變長度時,通常會為此建立一張索引表
為每個記錄設定一個表項,以加快記錄檢索的速度
(文件儲存設備)
硬碟
光碟
磁碟