软考总结---(四)操作系统知识

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前言:下面和大家分享一下第四章的知识点,希望对大家有帮助。

(一)操作系统概述

1.【操作系统定义】

能有效地组织和管理系统中的各种软/硬件资源,合理地组织计算机系统工作流程,控制程序的执行,并且向用户提供一个良好的工作环境和友好的接口。

2.【作用】

通过对资源管理提高计算机系统的效率;改善人机界面,向用户提供友好的工作环境。

3.【特征】并发性、共享性、虚拟性、不确定性

4.【5大部分】

(1)进程管理:对时间进行管理,采用多道程序等技术将CPU的时间合理地分配给每个任务。
(主要包括:进程控制/同步/通信/调度)
(2)文件管理(主要包括:文件存储空间管理、目录管理、文件的读/写管理和存取控制)
(3)存储管理迪欧主存器“空间”进行管理(存储分配与回收、存储保护、地址映射、主存扩充)
(4)设备管理(输入 /输出设备的分配、启动、完成和回收)
(5)作业管理(任务、界面管理、人机交互、图形界面、语音控制和虚拟现实等)

5.【操作系统的分类】

(1)批处理操作系统:单道/多道批处理(特点:多道、宏观上并行运行、微观上串行运行)
(2)分时操作系统(特点:多路性、独立性、交互性、及时性)
(3)实时操作系统(专用系统,仅允许操作并访问有限的专用程序,不能随便修改,交互能力差,响应时间能力强)
(4)网络操作系统(分类:集中模式、客户端/服务器模式、对等模式;三大阵营:UNIX、Windows NT、NetWare)
(5)分布式操作系统(多个分散的计算机经连接而成的计算机系统;透明性、可靠性、高性能)
(6)微型计算机操作系统
(7)嵌入式操作系统(微型化、可定制、实时性、可靠性、易移植性)

(二)进程管理

1.程序【顺序执行】的特征:顺序性、封闭性、可再现性

2.程序【并发执行】的特征

失去程序的封闭性、程序和机器的执行程序的活动不在一一对应、并发程序间的相互制约性。

3.【进程的组成】

PCB(进程控制块):进程存在的唯一标志
程序:描述了进程需要完成的功能
数据:程序执行时所需的数据及工作区

4.【进程的状态】

运行:当一个程序在处理机上运行时
就绪:一个进程获得了处理机外的一起所需资源,一单得到处理机即可运行
阻塞:一个进程正在等待某一事件发生而暂时停止运行,这时即使把处理机分配给进程也无法运行

5.【进程控制】

对系统中所有进程从创建到消亡的全过程实施有效的控制。

6.【原语】

(1)由若干条机器指令组成的,用于完成特定功能的程序段。
(2)特点:执行时不能被分割,即原子操作要么什么都做,要么什么都不做。
(3)内核中包含的原语主要有
进程控制原语(创建、撤销、挂起、激活、阻塞、唤醒)、进程通信原语、资源管理原语、其他方面原语

7.【进程间的同步和互斥】

同步:多个进程可以并发执行每个进程都各自独立、不可预知的速度向前推进
互斥:多个进程因争用临界资源而互斥执行。

8.【信号量】

【公用】信号量:实现进程间的【互斥】,初值为1或资源的数目。
【私用】信号量:实现进程间的【同步】,初值为0或某个正整数。
进程同步可以用一个信号量与消息联系起来,当信号量的值为0时表示希望的消息未产生,非0消息已存在。

9.【高级通信方式】

【共享】存储模式:共享某些数据结构
【消息】传递模式:进程间数据交换以信息为单位
【管道】通信:连接一个读写进程实现它们通信。共享文件向管道提供输入的发送程序,以字符流的形式将大量数据送入管道

10.三级调度

高级调度:决定哪个成为【就绪】程序
中级调度:决定哪个就绪程序可以存入【内存】
低级调度:决定内存中哪个就绪程序可以【占用CPU】

11.【产生】死锁的4个必要条件

互斥条件、请求保持条件、不可剥夺条件、环路条件

12.死锁的【处理】

(1)预防:破环四个必要条件之一
(2)避免:银行家算法
(3)检测
(4)解除:资源剥夺、撤下进程

(三)存储管理

1.存储器层次结构:寄存器–高速缓存–主存–外存

2.地址结构

页号+页内地址(地址长度为32,页号为12~31,页内地址0-11)

3.【段表寄存器】

在进行地址变换时,系统将逻辑地址中的段号S与段表长L进行比较。
若S>L,表示短号太大,访问越界,产生越界信号中断;
未越界,则更段表的始址和该段号,计算出该段表项的位置,从中读取主存中的起始地址,然后再检查段内地址d是否超过段长SL。
若超过,即d>=SL,同同样发出越界中断信号;
未越界,则该段的基址S与段内地址d相加,得到要访问的主存物理地址。

4.【程序局部性原理】

【时间】局限性:程序中某条指令一单执行,在不久将来该指令【再次】被执行
【空间】局限性:一旦程序访问了某个存储单元,则在不久的将来,其【附近】的存储单元最有可能被访问。

(四)设备管理

1.【设备分类】

(1)按数据【组织】分类:块设备、字符设备
(2)按照【设备功能】分类:输入设备、输出设备、存储设备、网络联网设备、供电设备
(3)【资源分配角度】分类:独占设备、共享设备、虚拟设备
(4)数据【传输率】分类:低、中、高速设备

2.设备管理中,主要利用的技术有:

中断技术、DMA技术、通道技术、缓冲技术

3.I/O设备软件分层:

用户进程–设备无关软件–设备驱动程序–中断处理程序–硬件

4.【磁盘调度】分类:移臂调度、旋转调度
【先】进性【移臂】调度,然【后】进行【旋转】调度

(五)文件管理

1.【信息项】文件内容的基本单位

2.【文件系统】:按名存取

3.文件的【类型】

(1)按文件性质和用途分类:系统文件、库文件、用户文件
(2)信息保存期限分类:临时文件、档案文件、永久文件
(3)保护方式:只读文件、读/写文件、可执行文件、不保护文件
(4)UNIX系统分类:普通文件、目录文件、设备文件

4.【文件控制块】:基本信息类、存取控制信息、使用信息类

5.【目录结构】

组织好文件的目录是设计文件的重要环节
一级目录结构(线性结构)、二级目录结构(主文件目录、用户目录)、多级目录结构
【文件的【相对】路径是从【当前】工作目录下的路径名】
【绝对】路径名是从【根】目录开始的完整文件名】

6.文件的保护

存储控制矩阵、存取控制表、用户权限表、密码

7.【系统安全】

系统级、用户级、目录级、文件级

8.【文件系统可靠性】

转储和恢复、日志文件、文件系统一致性

(六)作业管理

1.【作业调度算法】

先来先服务、短作业优先、响应比高优先

2.【响应时间】=1+作业等待时间/作业执行时间

3.【用户界面】

(1)控制面板式用户界面:早期
(2)字符用户界面:通过键盘输入字符
(3)图形用户界面:图形、多媒体
(4)新一代用户界面:语言、手势

总结:软考的学习也是一个不断重复不断总结的过程,越重复越总结越清晰。在总结中不断地完善和提高。

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