操作系统
2021-03-25 17:46:33 3 举报AI智能生成
自考计算机科学与技术（W080901）的操作系统（02326）思维导图
作者其他创作
大纲/内容
操作系统的概念
操作系统的概念
计算机系统
1 定义
2 分类
广义：机械式系统和电子式系统
电子式系统：模拟式和数字式计算机系统
3 组成：硬件（子）系统和软件（子）系统
操作系统的定义
1 组织和管理计算机系统中的硬件资源和软件资源
2 有效
3 合理
4 方便
操作系统的特征
并发性
共享性
互斥共享
同时共享
随机性
虚拟性
研究操作系统的观点
软件的观点
外在特性：接口
内在特性：与硬件交互
资源管理的观点
进程的观点
虚机器的观点
服务提供的观点
操作系统的功能
进程管理
存储管理
文件管理
设备管理
用户接口
操作系统的体系结构
Windows
UNIX
Linux
Android
操作系统的发展
1 手工阶段
2 监控程序
3 多道批处理
4 分时与实时操作系统
5 unix通用操作系统
6 个人计算机操作系统
7 Android操作系统
操作系统的分类
三种基本类型
1 批处理系统
1 基本工作方式
2 特点和分类
3 设计思想
4 作业控制说明书
5 一般指令和特权指令
6 系统调用的过程
7 SPOOLing技术
2 分时系统
1 基本工作方式
2 设计思想
3 特点
3 实时系统
1 基本工作方式
2 目标
3 分类
硬实时系统
软实时系统
4 能力
实时时钟管理
过载保护
高可靠性
新类型
嵌入式操作系统
个人操作系统
网络操作系统
分布式操作系统
操作系统的结构设计
操作系统的设计过程
功能设计
算法设计
结构设计
操作系统的设计目标
可靠性
高效性
易维护性
可移植性
安全性
简明性
操作系统的结构设计
操作系统结构设计的重要性
操作系统结构研究的目标
系统模块化
模块标准化
通行规范化
操作系统的结构
整体式结构
层次式结构
微内核（客户/服务）结构
操作系统运行环境
处理器
处理器的构成与基本工作方式
处理器中的寄存器
用户可见的寄存器，由编译程序分配，减少程序运行时访问内存的次数。
控制和状态寄存器，用来控制处理器的操作。
指令执行的基本过程
特权指令和非特权指令
特权指令
非特权指令
处理器的工作状态
管态和目态
处理工作状态的转换
限制用户程序执行特权指令
程序状态字（PSW）
CPU的工作状态代码：指明当前的工作状态是管态还是目态。
条件码：反映指令执行的结果特征，比如结果为0等。
中断屏蔽码：指出是否允许中断
计算系统中的相关硬件部件
存储系统
存储器的类型
类型
读写性存储器（RAM），用来存储随机存取的程序和数据
只读存储器（ROM），存放一些固化的程序
存储分块
存储器的存储结构
容量、速度和成本的匹配
存储访问局部性原理
存储器保护
I/O部件
I/O结构
通道
DMA技术
缓冲技术
时钟部件
中断/异常机制
中断与异常的概念
中断与异常
中断与异常的分类
中断系统
中断请求的接收
中断响应
中断处理
几种经典中断的处理
I/O中断
时钟中断
硬件故障中断
程序性中断
系统服务请求（自愿性中断）
中断优先级、中断屏蔽与中断嵌套
多级中断与中断优先级
中断屏蔽
中断嵌套
系统调用
系统调用简介
系统调用与函数调用的区别
系统调用的分类
系统调用与库函数、API、内函数的关系
系统调用的处理过程
进程与线程
多道程序设计
程序的顺序执行
顺序程序设计
程序的顺序执行的特点
程序的并发执行
并发执行的特征如下：
（1)在执行期间并发程序相互制约
（2)程序与计算不再一－对应允许多个程序共享一个程序段
（3)并发程序的执行结果不可再现
并发程序与其执行的相对速度以及并发执行的多道程序之间的相互关系有关。
（4)程序的并行执行和程序的并发执行
程序的并发执行是宏观上的同时，微观是顺序。并行则是微观上是同时的。
（1)在执行期间并发程序相互制约
（2)程序与计算不再一－对应允许多个程序共享一个程序段
（3)并发程序的执行结果不可再现
并发程序与其执行的相对速度以及并发执行的多道程序之间的相互关系有关。
（4)程序的并行执行和程序的并发执行
程序的并发执行是宏观上的同时，微观是顺序。并行则是微观上是同时的。
多道程序设计
多道程序设计技术引入
多道程序设计环境的特点
多道程序设计的缺陷
进程
进程的概念
进程与程序的联系和区别
可再入程序
进程的特征
进程的状态
三状态进程模型
运行状态
就绪状态
等待状态
五状态进程模型
七状态进程模型
进程控制块
PCB的内容
进程的组成
PCB组织
线性方式
索引方式
链接方式
进程的队列
就绪队列
等待队列
运行队列
进程队列的组成
进程控制
进程控制原语
创建原语
撤销原语
阻塞原语
唤醒原语
UNIX操作系统的进程创建操作fork
线程
线程的基本概念
什么是线程
线程的属性
引入线程的好处
线程和进程
调度
并发性
拥有资源
系统资源
线程实现机制
用户级线程
内核级线程
混合方式
实例：pthread线程包
进程调度
概述
进程调度的主要功能
进程调度的时机
调度算法设计原则
进程行为
系统分类
调度算法的设计目标
进程调度算法
先来先服务
最短进程优先算法
最短剩余时间优先算法
最高响应比优先算法
轮转算法
最高优先级算法
多级反馈队列算法
系统内核
内核的概念
内核的位置
内核的功能
进程同步与互斥
进程间的相互作用
相关进程和无关进程
与时间有关的错误
进程的同步与互斥
进程的同步
进程的互斥
临界区
信号量及P、V操作
信号量
P、V操作
信号量与P、V操作的物理含义
用P、V操作实现进程之间的互斥
用P、V操作实现进程之间的同步
信号量及P、V操作小结
经典的进程同步问题
简单生产者--消费者问题
多个生产者--消费者问题
读者--写者问题
同步与互斥机制的综合作用
管程机制
管程的提出
管程的概念及组成
进程通信
共享内存
消息机制
消息缓冲通信
信箱通信
管道通信
死锁
死锁的产生
死锁的定义
死锁产生的原因
资源的概念
死锁的例子
产生死锁的四个必要条件
解决死锁的方法
死锁预防
死锁预防的概念
资源的静态分配策略
资源的有序分配法
死锁避免
死锁避免的概念
安全状态与安全序列
银行家算法
死锁的检测与解除
死锁检测的时机
死锁检测的算法
死锁的解除方法
资源分配图
资源分配图
死锁定理
资源分配图化简方法
哲学家就餐问题
存储管理
存储管理概述
存储体系
存储管理的任务
内存的分配和回收
存储共享
存储保护
“扩充”内存容量
地址转换
地址重定位
静态重定位
动态重定位
分区管理方案
固定分区
可变分区
基本思想
紧缩技术
可变分区的实现
可变分区的分配策略
分区的回收
分区的保护
分区管理方案的优缺点
覆盖技术和交换技术
覆盖技术
交换技术
虚拟页式存储管理方案
虚拟存储技术
虚拟页式存储管理
物理内存的分配与回收
虚拟页式存储地址转换过程
虚拟页式存储管理的优点缺点
虚拟存储管理的性能问题
典型的页面置换算法
文件系统
文件管理的基本概念
文件系统的任务
文件的定义
文件系统的定义
文件的存储介质及存取方式
文件的分类
文件的逻辑结构和物理结构
文件的逻辑结构
文件的物理结构
UNIXDE三级索引结构
文件目录的实现
文件控制块
文件目录和当前目录
目录项和目录文件
目录项分解法
UNIX的文件目录实现
FAT文件系统的实现
文件存储空间管理
磁盘空间管理
磁盘空间的分配回收算法
空闲块成组链接法
成组链接的含义
成组链接法的分配
成组链接法的回收
成组链接法的优点
实现文件系统的表目
系统打开文件表
用户打开文件表
文件及文件目录的操作
典型的文件操作
典型的目录操作
文件系统的性能
磁盘高速缓存
记录的成组
RAID技术
文件共享、保护和保密
文件共享
文件存取控制
UNIX的文件使用权限管理方案
文件的保密措施
I/O设备管理
I/O设备管理的基本概念
I/O设备管理的任务
I/O设备分类
I/O设备管理与文件管理的关系
I/O硬件和I/O软件组成
I/O硬件组成
I/O软件组成
设备独立性
I/O设备控制方式
程序控制方式
中断控制方式
DMA控制方式
通道控制方式
设备分配与回收
独占设备的分配
共享设备的分配
磁盘驱动调度策略
信息传输时间
移臂调度及调度算法
旋转调度优化
信息的优化分布
缓冲技术
缓冲的引入
缓冲的种类
缓冲池管理
虚拟设备技术
虚拟设备的实现原理－－SPOOLing系统工作原理
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