第三章 操作系統

　　1、操作系統概念：一是管理系統中的各種資源;二是給用戶提供一個友好的界面。

　　2、操作系統包括以下3個基本特征：并發性、共享性、隨機性。

　　3、功能：進程管理、存儲管理、作業管理、文件管理、設備管理

　　4、操作系統類型

　　(1)批處理操作系統：成批、多道，交互性不強。系統目標：提高資源利用率、作業吞吐量和作業流程自動化。

　　(2)分時操作系統：多路、交互性、獨立性、及時性

　　(3)實時系統(實時控制、實時信息處理)：及時、可靠

　　(4)嵌入式操作系統：高可靠性、實時性、占資源少、智能化、易連接、低成本等。

　　5、操作系統與用戶的接口：程序級接口：系統調用命令組成。操作級接口：提供操作命令

　　6、操作系統的硬件環境(CPU、存儲體系、中斷系統、I/O控制和時鐘)

　　(1)CPU：CPU狀態：管態(CPU執行操作系統程序)和目態(CPU執行用戶程序)

　　目態到管態的轉變的唯一途徑是中斷，通過修改程序狀態字實現管態和目態的轉換

　　(2)中斷機制：

　　中斷的實現需要硬件和軟件結合完成。中斷類型：強迫性中斷和自愿性中斷。

　　強迫性中斷：不期望或不可預料的中斷.如：輸入輸出中斷、硬件故障中斷、時鐘中斷、程序性中斷。

　　自愿性中斷：程序有意安排的訪管指令或系統調用。

　　中斷向量：中斷處理程序的入口地址及運行環境(程序狀態字PSW)

　　中斷優先級由硬件規定，中斷屏蔽由程序狀態字的中斷屏蔽位決定。通過中斷屏蔽可以調整中斷事件的響應次序

　　(3)定時裝置：定時裝置硬件時鐘通常分為兩類：即絕對時鐘和相對時鐘。

　　CPU對外部設備的控制方式：

　　1、循環測試I/O 2、中斷 3、DMA(直接內存存取)：高速外設與內存批量處理數據 4、通道處理(I/O處理機)

　　7、進程管理

　　(1)進程與程序的區別與聯系：a.進程是程序的執行，是動態的;而程序是指令的集合，是靜態的。

　　b.進程有生命周期，即進程的存在是有限的，從運行到結束，是暫時的;而程序則是永久存在的。

　　c.進程包括程序、數據和進程控制塊(PCB)。

　　d.一個程序可以有多個進程，一個進程也可以包含多個程序。

　　進程控制塊PCB是一個數據結構，進程在內存中存在的唯一標志

　　(2)進程狀態: 運行態, 就緒態,等待狀態(阻塞狀態)

　　(3)線程：CPU調度和分派的基本單位。共享進程資源。

　　(4)進程的通信

　　臨界資源是指一次只允許一個進程使用的資源：一個進程中訪問臨界資源的那段程序代碼稱為臨界區。它們不允許兩個及以上的進程同時訪問或修改。

　　進程同步：多個進程協同完成任務。進程互斥：多個進程使用同一資源(臨界資源)。

　　低級通信：少量信息的交換(P操作和V操作)

　　高級通信：大信息交換(消息機制(消息緩沖、信箱通信)、共享內存，管道)

　　進程(線程)調度：先來先服務、時間片輪轉、最高優先級(緊迫度高的進程)、 多級隊列反饋算法：綜合了FCFS、時間片輪轉和可搶占最高優先數算法。

　　(5)死鎖：

　　產生死鎖的必要條件：互斥條件、不可剝奪條件、部分分配、循環等待

　　死鎖的預防： 破環必要條件之一：靜態預分配(破壞部分分配)、資源有序分配(破壞環路等待)、 可剝奪資源(破壞不可剝奪性)

　　死鎖的避免：銀行家算法

　　死鎖的檢測：進程等待時檢測、定時檢測、系統利用率降低時檢測

　　死鎖的解除：資源剝奪和撤銷進程

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