计算机操作系统思维导图模板_ProcessOn思维导图、流程图

第一章-操作系统概论

操作系统的概念

计算机系统

机械式系统

电子式系统

模拟式

数字式

操作系统的特征

并发性

共享性

随机性

研究操作系统的观点

软件的观点

资源管理的观点

进程的观点

虚机器的观点

服务提供者的观点

操作系统的功能

进程管理

进程控制

进程同步

进程间的通信

调度

储存管理

管理内存资源

文件管理

设备管理

用户接口

操作系统体系结构

windows体系结构

内核

硬件抽象层（HAL）

执行体

系统进程与系统线程

UNIX体系结构

内核层

系统调用层

应用层

Linux体系结构

内核

shell

文件系统

应用程序

Android体系结构

应用程序

应用框架

本地库和运行环境

linux内核

操作系统的分类

批处理系统

分时系统

实时系统

个人操作系统

网络操作系统

分布式操作系统

嵌入式操作系统

操作系统设计

设计过程

功能设计

算法设计

结构设计

整体式结构

层次式结构

微内核（客户/服务器）结构

设计目标

可靠性

高效性

已维护性

可移植性

安全性

简明性

第二章-操作系统的运行环境

处理器

结构

运算器

控制器

寄存器

用户可见寄存器

数字寄存器

地址寄存器

条件码寄存器

控制和状态寄存器

程序计数器（PC）

指令寄存器（IR）

程序状态字（PWS）

CPU工作状态码

条件码

中断屏蔽码

高速缓存

运行过程

一个周期

取指令+执行指令

指令分类

访问储存器指令

I/O指令

算术逻辑指令

控制转移指令

处理器控制指令

工作状态

管态

处理器初始状态

目态

计算机系统硬件部件

存储系统

储存器类型

RAM

ROM

PROM

EPROM

储存最小单位

二进位（bit）

最小编址单位

字节

内存分配最小单位

块

界地址储存器

广泛使用的一种存储保护技术

设计考虑的问题

容量

速度

成本

I/O部件

时钟部件

中断机制

中断的概念

系统中和系统外发送异步事件的响应

中断分类

时钟中断

输入输出中断

控制台中断

硬件故障

程序性中断

访管指令异常

中断系统

组成

硬件中断装置

软件处理程序

过程

中断请求的接收

中断响应

中断处理

IO中断

时钟中断

维护软件时钟

处理器调度

控制系统定时任务

实时处理

硬件故障中断

程序性中断

程序指令出错，指令越权，指令寻址越界

可由操作系统或程序自身完成

系统服务请求

中断优先级

中断屏蔽

中断嵌套

系统调用

与函数调用的区别

运行在不同的系统状态

状态转换

返回问题

嵌套调用

分类

进程控制类系统调用

文件操作类系统调用

进程通信类系统调用

设备管理类系统调用

信息维护类系统调用

系统调用的处理过程

参数传递

陷入指令自带参数

通用寄存器来传递参数

堆栈来传递参数

第三章-进程与线程

多道程序设计

可以提高处理器的利用率

进程

定义

系统进行资源分配和调度的独立单位

组成

程序

数据

进程控制块

特征

并发性

动态性

独立性

交往性

异步性

结构性

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

创建

就绪

运行

阻塞

结束

七状态进程模型

创建

就绪

就绪挂起

阻塞

阻塞挂起

运行

结束

进程控制块（PCB）

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

只调用一次

返回两次

父进程中，返回子进程PID

子进程中，返回0

线程

用户线程

调度时间是以进程为单位

内核级线程

调度时间是以线程为单位

进程调度

调度方式

抢占式

非抢占式

调度算法

先来先服务算法（FCFS）

最短进程优先算法（SJF）

最短剩余时间优先算法（SRTN）

抢占式

最高响应比算法（HRRF）

1 + 等待时间 / 预计运行时间

轮转算法（RR）

最高优先级算法（HPF）

可抢占式最高优先级算法

不可抢占式最高优先级算法

多级反馈队列算法

系统内核

第四章-进程同步与互斥

临界区

访问临界资源的程序

原则

有空让进

无空等待

多种选一

有限等待

让权等待

信号量及P、V操作

管程

组成

管程名称

共享数据的说明

对数据进行操作的一组过程

对共享数据赋初值的语句

进程通信

大量信息通信方案

共享内存

消息机制

消息缓冲通信

信箱通信

管道通信

通过共享文件进行通信（管道通信）

第五章-死锁

死锁的产生

产生的主要原因

系统资源不足

进程推进顺序不合理

四个必要条件

互斥条件

不可剥夺条件，又称不可抢占或不可强占

请求和保持条件，又称部分分配或占有申请

循环等待条件，又称环路等待

死锁预防

增加资源

破坏互斥条件

等待状态剥夺全部资源

破坏不可剥夺条件

一次性请求全部资源

破坏请求和保持条件

资源有序分配策略

破坏循环等待条件

死锁避免

动态地申请资源

在进行资源分配之前，先分析资源分配的安全性

银行家算法

死锁检查与解除

死锁检测

检测死锁的实质是确定是否存在“循环等待”条件

死锁解除

剥夺资源

还原算法

恢复计算结果和状态

建立检查点

对实时系统和长时间运行的数据处理是一种常用技术

撤销进程

资源分配图

有向图

无环路，无死锁

有环路，可能存在死锁

第六章-储存管理

内容和重点

图片

储存器分类

内存

内存空间组成

系统区

用户区

主要任务

内存的分配和回收

内存分配表

位图表示法

空闲页面表

空闲块表

储存共享

代码共享

数据共享

储存保护

地址越界保护

权限保护

扩充内存容量

虚拟存储技术

地址转换

逻辑地址

物理地址（绝对地址）

地址重定位

静态重定位

不支付程序浮动

动态重定位

支持程序浮动

外存

分区管理方案

固定分区

可变分区

紧缩技术（压缩技术）

把所有空闲碎片合并成一个连续的大空闲区

把所有程序占用区放到内存的另一端

实现

硬件地址转换机构

限长寄存器

储程序所占分区的长度

基址寄存器

存储程序所占分区的起始地址

内存分配表

已分配区表

空闲区表

空闲区分配策略

最先适配算法

分配第一个空闲区

最优适配算法

分配最小空闲区

最坏适配算法

分配最大空闲区

分区的回收

分区保护

设置界限寄存器

保护键方法

相当于一把锁

覆盖技术

多个程序共享某一内存空间

可以完成由用户控制

对用户不透明，增加用户的负担

程序段的最大长度仍受内存容量的限制

交换技术（对换技术）

内存与外存之间的动态调度

以进程为单位

对用户透明

关键问题

减少交换的信息量

虚拟页式存储方案

硬件部件

储存管理部件

逻辑地址（虚拟地址）

虚拟页号

页内地址

内存分配表

未分配

已分配

剩余空闲物理页

页表

多级页表

大多数操作系统采用二级页表

第一级（目录）

保存页表页地址

第二级（页表页）

保存物理页面号

散列页表

地址空间大于32位时

反置页表

转换检查缓冲区（TLB）（快表）

高速缓冲储存器

缺页异常处理

访问页面不在内存产生缺页异常

处理

选择一个页面移出内存

修改过，写回磁盘

未修改，直接覆盖

页面调度策略

调入策略

请求调页

预调页

置页策略

置换策略

物理内存满时

三种策略

固定分配局部置换

可变分配全局置换

可变分配局部置换

页面置换算法

理想页面置换算法（OPT）

先进先出页面置换算法（FIFO）

第二次机会页面置换算法

时钟页面置换算法（Clock）

最近最少使用页面置换算法（LRU）

Belady异常现象

当分配给进程的物理页面数增加时，缺页次数反而增加

优点

不要求进程的程序段和数据在内存中连续存放，解决了碎片问题，提供内存利用率

缺点

存在页面空间的浪费问题，最后一页内总有一部分空间得不到利用

第七章-文件系统

内容及重点

图片

基本概念

文件

一组带标识的、在逻辑上有完整意义的信息项的序列

建立在储存器空间里

抽象机制，用户不必关心文件实现的细节

文件系统

操作系统中统一管理信息资源的一种软件

外储存设备

组成

驱动部分

储存介质

分类

磁盘

磁盘空间

磁面

柱面

磁道

扇区

随机存储

磁带

顺序存储

存取速度慢

磁鼓

纸带

光盘

闪存

文件的分类

按用途

系统文件

库函数文件

用户文件

按组织形式

普通文件

目录文件

特殊文件

文件结构

逻辑结构

流式文件

记录式文件

定长记录文件

不定长记录文件

物理结构

顺序结构

支持顺序存取和随机存取

不能动态增长

链式结构

存取速度慢，不适合随机存取

索引结构

适合顺序存取和随机存取

索引表增加了储存空间的开销

文件目录

文件控制块（FCB）

所有文件控制块有机的组合起来形成了文件目录

目录项

用于管理文件的基本数据结构

一个目录项必定对呀一个文件

FAT文件系统中目录项就是文件控制块

目录文件

目录项的有序集合

记录式文件

目录分解法

符号目录项

文件名

文件号

基本目录项

文件名

其他全部信息

文件储存空间管理

位示图

空闲块表

适合顺序结构的文件系统

空闲块链表

空闲块成组链表

实现文件系统的表目

表目

系统打开文件表

文件控制块

共享记数

修改标志

用户打开文件表

文件描述符

打开方式

读写指针

系统打开表文件入口

文件及文件目录操作

文件系统调用

建立文件

create（文件名，访问权限，（最大长度））

打开文件

fd=open（文件路径名，打开方式）

读文件

read（文件名，（文件内位置），要读的长度，内存目的地址）

写文件

write（文件名，记录键，内存位置）

关闭文件

close（文件名）

删除文件

delete（文件名）

指针定位

seek（fd，新指针的位置）

unix文件目录系统调用

create

创建目录

delete

删除目录

opendir

打开目录

closedir

关闭目录

readdir

rename

重命名

link

类似快捷方式

unlink

删除目录项

文件系统的性能

磁盘高速缓存

减少设备访问次数

记录的成组和分解

缓冲区的长度=成组的最大逻辑记录长度X 成组的块因子

RAID技术

解决两个问题

磁盘速度慢

容易出现故障

文件的共享，保护，保密

文件共享

文件可以同时使用

文件不能同时使用

文件存取控制

建立副本

定时转储

存取权限

规定用户使用文件的权限

树形目录结构

存取控制表

对文件存取权限的设置方法

存取控制矩阵

二级存取控制

分用户组

文件的保密

隐藏文件目录

设置口令

使用密码

病毒防范

第八章-io设备管理

内容及重点

图片

io设备的概念

使用特性分类

输入设备

输出设备

交互式设备

储存设备

按信息组织方式分类

字符设备

鼠标、终端、打印机等

块设备

磁盘、磁带

使用共享性分类

独占设备

共享设备

虚拟设备

io硬件组成

第一层（中央部分）

处理器及内存

第二层

适配器

第三层

设备控制器

控制寄存器

状态寄存器

数据寄存器

数据缓冲区

第四层（最外层）

外围设备

io软件组成

设备独立层软件

从功能上看，设备独立层是I/O软件的主要部分

设备驱动层软件

从代码量上看，设备驱动层是I/O软件的主要部分

中断处理层软件

IO设备控制方式

程序控制方式

用户进程直接控制

处理器利用率低

无法异常响应

中断控制方式

需要硬件支持

处理器和设备控制器都具备中断机构

DMA控制方式

不经过处理器，直接在内存和io设备之间进行

通道控制方式

分类

选择通道

·

某一段时间内通道只能选择一个设备进行工作

通道利用率低

传输效率高

数组多路通道

通道利用率高

传输效率高

控制复杂

字节多路通道

通道利用率高

传输效率低

设备分配与回收

分配方式

静态分配

作业开始前一次性分配所有资源

不会出现死锁

设备使用效率低

动态分配

进程执行中按策略分配

设备利用率高

可能造成死锁

分配策略

先来来服务（FIFS）

高优先级优先

独占设备的分配（静态分配）

绝对号

设备类+相对号

用户使用

适应性好

灵活性强

设备分配表

设备类表

设备表

共享设备分配

磁盘调度策略

信息传输时间

寻找时间

磁头在移动臂带动下移动到指定柱面所花的时间

延迟时间

指定扇区旋转到磁头下所需的时间

传输时间

由磁头进行读写完成信息传送的时间

移臂调度算法

先来先服务算法

最短寻找时间优先算法

电梯调度算法

单向扫描算法

磁盘驱动调度

移臂调度

旋转调度

旋转调度优化

缓冲技术

引入

解决I/O设备和处理器的处理速度不匹配

分类

单缓冲

双缓冲

多缓冲

缓冲池

缓冲池管理

三种队列

空闲缓冲队列em

装满输入数据的输入缓冲队列in

装满输出数据的输出缓冲队列out

四种工作缓冲区

收容输入缓冲区hin

提取输入缓冲区sin

收容输出缓冲区hout

提取输出缓冲区sout

虚拟设备技术（SPOOLing）

概念及作用

是多道程序设计系统中处理独占I/O设备的一种方法，它可以提高设备利用率并缩短单个程序的响应时间

输入井

输出井

通道

假脱机

组成

输入程序模块

输出程序模块

作业调度程序

汇总

简答题

虚拟存储器的工作原理是什么

当进程开始运行时，先将一部分程序装入内存，另一部分暂时留在外存；
当要执行的指令不在内存时，由系统自动完成将它们从外存调入内存的工作；
当没有足够的内存空间时，系统自动选择部分内存空间，将其中原有的内容交换到磁盘上，并释放这些内存
空间供其他进程使用。这样做的结果使程序的运行丝毫不受影响，使程序在运行中感觉到拥有一个不受内存容量约束的、虚拟的、能够满足自己需求的存储器