个人根据未来教育试卷从书上整理的重点，有问题请自己查书，不喜勿喷，非诚勿扰！ 操作系统原理
第一章 操作系统概论
操作系统的概念
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，虚拟机的观点， 服务提供者的 观点。
操作系统的功能：1.进程管理：进程控制，进程同步，进程间通信，调度。 2.存储管理：内存分配与回收，存储保护，内存扩充。
3.文件管理：文件存储空间管理，目录管理，文件系统安全性。 4.设备管理 5.用户接口
UNIX是一个良好的、通用的、多用户、多任务、分时操作系统。1969年AT&T公司Kenneth 用汇编语言编写了Unix第一个版本V1，之后Unix用C语言编写，因此事可移植的。
操作系统分类
1.批处理操作系统：优点是作业流程自动化较高，资源利用率较高，作业吞吐量大，从而提高了整个 系统的效率。
缺点是用户不能直接与计算机交互，不适合调试程序。 2.分时系统：特点是多路性，交互性，独占性，及时性。 3.实时操作系统 4.嵌入式操作系统 5.个人计算机操作系统 6.网络操作系统 7.分布式操作系统 8.智能卡操作系统
操作系统结构
1.整体式结构 2.层次结构
3.微内核（客户机/服务器）结构：可靠，灵活（便于操作系统增加新的服务功能）， 适宜分布式处理的计算机环境
第二章 操作系统运行机制
中央处理器
寄存器：用户可见寄存器：数据寄存器（通用寄存器），地址寄存器，条件码寄存器。 控制和状态寄存器：程序计数器，指令寄存器，程序状态字。 目态到管态的转换唯一途径是通过终端和异常。
管态到目态的转换可以通过设置PSW指令（修改程序状态字）实现。 PSW包括：CPU的工作状态代码条件码中断屏蔽码
存储体系
存储器设计：容量，速度，成本
存储保护：界地址寄存器（界限寄存器）：产生程序中断-越界中断或存储保护中断 存储键
中断与异常机制
分类：中断：时钟中断，输入输出（I/O）中断，控制台中断，硬件故障中断 异常：程序性中断，访管指令异常
系统调用
系统调用程序被看成是一个低级的过程，只能由汇编语言直接访问。系统调用是操作系统提供给编程人员的唯一接口。
分类：进程控制类，文件操作类，进程通信类，设备管理类，信息维护类。
第三章 进程线程模型
多道程序设计模型
顺序执行的特点：顺序性封闭性确定性④可再现性 多道程序设计的特点：独立性随机性资源共享性
进程模型
进程的三状态模型：运行，就绪，等待。 七状态模型：挂起（Suspend）：把一个进程从内存转到外存 激活（Active）：把一个进程从外存转到内存 事件出现（Event Occurs）： 提交（Admit）：完成一个新进程的创建过程，新进程进入就绪状态或就绪挂起状 态。
PCB是进程存在的唯一标志
包括：进程名，进程号，存储信息，优先级，当前状态，资源清单，“家族”关系，消息队列指针，当前打开文件夹等。
进程组成：程序，数据，PCB。
原语是操作系统核心的一个组成部分，它必须在管态下执行，并且必须常驻内存。原语有不可中断性。
线程模型
线程是进程中的一个实体，是CPU调度和分派的基本单位。 线程的好处：①创建或者结束一个线程花费时间少 ②两个线程切换花费时间少
③由于同一进程内的线程共享内存和文件，线程之间相互通信无需调用内核，故不需要 额外的通信机制，使通信更便捷，信息传送速度也快。
④线程能独立执行，能充分利用和发挥处理器与外围设备并行工作能力。 线程调用 描述 pthread_creat 创建一个新线程 pthread_exit 结束调用的线程 pthread_join 等待一个特定的线程退出 pthread_yield 释放CPU来运行另一个线程 pthread_attr_init 创建并初始化一个线程的属性结构 pthread_attr_destroy 删除一个线程的属性结构 进程（线程）调度
①先来先服务②最短作业优先③最短剩余时间优先④轮转法⑤最高优先级算法⑥多级反馈队列算法⑦最短进程优先⑧实时系统中的调度算法
第四章 并发与同步
进程互斥
互相感知的程度：相互不感知，间接感知，直接感知。 临界资源访问过程：①进入区②临界区③退出区④剩余区
进程同步机制准则：①空闲则入②忙则等待③有限等待④让权等待
经典的进程同步问题
读者进程： While(true){
P(mutex);
read_count:=read_count+1; If(read_count=1) P(write);
P(mutex);
read_count:=read_count-1; If(read_count=0) V(write); V(mutex);} 写者进程： While(true){
P(write);
V(mutex); 读文件；
写文件； V(write); }
管程
管程是一种高级同步原语
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和对共享数据赋初值 的语句。 线程调用 描述 pthread_mutex_init 创建一个互斥量 pthread_mutex_destroy 撤销一个已存在的互斥量 pthread_mutex_lock 获得一个锁或阻塞 pthread_mutex_trylock 获得一个锁或失败 pthread_mutex_unlock 释放一个锁 进程通信
共享内存，消息机制，管道通信。
第五章 内存管理
基本概念
内存分配表：位示图表示法，空闲页面表，空闲块表。
地址转换：静态重定位：装入一个程序时，把程序中的指令地址和数据地址全部转换成绝对地址。 动态重定位：装入程序时，不进行地址转换，而是直接把程序装入到分配的内存区域中。 在程序执行过程中，每当执行一条指令时都由硬件的地址转换机构将指令中 的逻辑地址转换为绝对地址
主要内存管理方案：单一用户（连续区）管理，分区管理，页式管理，段式管理，段页式管理。
分区存储管理方案
（1）固定分区：系统先把内存划分为若干个大小固定的分区，一旦划分好，在系统运行期间便不再 重新划分。
（2）可变分区：移动技术又称为紧凑技术或紧缩技术。 空闲分区分配策略：最先适应算法， 最优适应算法， 最坏适应算法， 下次适应算法。
分区管理是实现多道程序设计的一种简单易行的存储管理技术。分区管理的主要缺点是内存使用仍然不充分，并且存在较为严重的碎片问题。
覆盖技术和交换技术
覆盖技术: 作业1
A
20K C B 30K 50K
F D E
30K 20K 40K
交换技术：进程从内存移到磁盘并再移回内存称为交换。
作业1的常驻区 A（20K） 覆盖区0 （50K） 覆盖区1 （40K） ..... 页式存储管理方案
页号 页内地址 页表起始地址寄存器：用于保存正在运行进程的页表在内存的首地址 页表长度寄存器：用于保护正在运行进程的页表长度。 页表：多级页表，散列页表，反置页表。
快表：按给定逻辑地址进行读写时，必须访问两次内存，第一次按页号读出页表中对应的块号，第二 次按计算出来的绝对地址进行读写。查找快表和查找内存页表是并行进行的。
虚拟存储技术和虚拟页式存储管理方案的实现
虚拟页式存储管理时需要在页表中增加以下的表项： （1）页号——页面编号
（2）有效位——又称驻留位、存在位或中断位，表示该页是在内存还是外存。 （3）页框号——页面在内存中时对应的页框号。
（4）访问位——又称引用位和参考位，表示该页在内存期间是否被访问过。 （5）修改位——表示该页在内存中是否被修改过。 （6）保护位——是否能/读/写/执行。
（7）禁止缓存位——采用内存映射I/O的机器中需要的位。 访问位和修改位可以用来决定置换哪个页面。 调入页面来源：（1）进程装入时，将全部页面复制到交换区，以后总是从交换区调入。
（2）凡是未被修改的页面，都直接从文件区读入，而被置换时不需调出；已被修改的 页面被置换时需要调出到交换区，以后从交换区调入。 页面置换算法： （1）先进先出FIFO （2）最近最少使用LRU
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