1、第一章：引言操作系統(tǒng)是配置在計(jì)算機(jī)硬件上的第一層軟件，是對硬件系統(tǒng)的第一次擴(kuò)充。操作系統(tǒng)的主要功能：處理機(jī)管理，存儲器管理，設(shè)備管理，文件管理操作系統(tǒng)的三種基本類型：批處理操作系統(tǒng)，分時操作系統(tǒng)，實(shí)時操作系統(tǒng)批處理是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對一批作業(yè)自動進(jìn)行處理的技術(shù)分時系統(tǒng)是為了滿足用戶需求所形成的一種新型 OS 實(shí)時操作系統(tǒng)所謂實(shí)時,即及時,是指系統(tǒng)能及時(或即時)響應(yīng)外部 事件的請求,在規(guī)定的時間內(nèi)完成對該事件的處理，并控制所有實(shí)時任務(wù)協(xié)調(diào)一致地運(yùn)行。分時的概念：主要是指若干并發(fā)程序?qū)PU時間的共享-第二章：進(jìn)程管理進(jìn)程的參考定義有如下幾種：1、進(jìn)程是程序的一次執(zhí)行過程；2、進(jìn)程是一個可擁有資源的

2、獨(dú)立實(shí)體，同時又是一個可以獨(dú)立調(diào)度的基本單位。3、進(jìn)程是程序在一個數(shù)據(jù)集合上運(yùn)行的過程，它是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的一個獨(dú)立單位。、進(jìn)程與程序的區(qū)別進(jìn)程是一個動態(tài)的概念，而程序是一個靜態(tài)的概念進(jìn)程具有并發(fā)性，程序順序性獨(dú)立性：進(jìn)程是能獨(dú)立運(yùn)行、獨(dú)立分配資源和接受調(diào)度的基本單位異步性：進(jìn)程各自獨(dú)立的、按不可預(yù)知的速度向前推進(jìn)一個進(jìn)程可以包含多個程序；一個程序也可以對應(yīng)多個進(jìn)程進(jìn)程程序數(shù)據(jù)PCB ，即進(jìn)程是一個程序及其數(shù)據(jù)在處理機(jī)上順序地執(zhí)行時所發(fā)生的活動進(jìn)程具有創(chuàng)建其他進(jìn)程的功能引起進(jìn)程創(chuàng)建和進(jìn)程終止的幾個事件進(jìn)程創(chuàng)建：1 系統(tǒng)初始化2 執(zhí)行了正在運(yùn)行的進(jìn)程所調(diào)用的進(jìn)程創(chuàng)建系統(tǒng)調(diào)用3 用戶請求創(chuàng)

3、建一個新進(jìn)程4 一個批處理作業(yè)的初始化進(jìn)程終止：1 正常退出2 出錯退出3 嚴(yán)重錯誤4 被其他進(jìn)程殺死臨界資源和臨界區(qū)臨界資源(Critical Resource) ：某段時間內(nèi)只允許一個進(jìn)程使用的資源臨界區(qū)(Critical Section)：在每個進(jìn)程中訪問臨界資源的那段程序進(jìn)程基本狀態(tài)的轉(zhuǎn)換進(jìn)程由哪些部分組成，進(jìn)程控制塊的作用。程序、數(shù)據(jù)、進(jìn)程控制塊（PCB）組成進(jìn)程控制塊的作用是使一個在多道程序環(huán)境下不能獨(dú)立運(yùn)行的程序成為一個能獨(dú)立運(yùn)行的基本單位，一個能與其他進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程競爭條件：兩個或多個進(jìn)程讀寫某些共享數(shù)據(jù)，而最后的結(jié)果取決于進(jìn)程運(yùn)行的精確時序進(jìn)程互斥是指由于共享資源所要求的

4、排它性，進(jìn)程之間要相互競爭，當(dāng)某一進(jìn)程正在訪問這種資源時，不允許其它進(jìn)程來訪問，否則就會發(fā)生后果無法估計(jì)的錯誤。也即：多個進(jìn)程不能同時使用某一資源相互合作的并發(fā)進(jìn)程在一些關(guān)鍵點(diǎn)上可能需要互相等待與互通消息。這種時序上的相互制約關(guān)系，或者說是進(jìn)程之間為了協(xié)同工作而存在的一種等待關(guān)系，稱為進(jìn)程同步什么是進(jìn)程的同步與互斥?！竞唵卫斫猓和綍r伙伴，互斥是競爭】進(jìn)程同步是指多個進(jìn)程中發(fā)生的時間存在某種時序關(guān)系，必須協(xié)同動作、相互配合，以共同完成一個任務(wù)進(jìn)程互斥是指由于共享資源所要求的排他性，進(jìn)程之間要相互競爭，某個進(jìn)程使用這種資源時，其他進(jìn)程必須等待原子操作：是指一組相關(guān)聯(lián)的操作要么不間斷的執(zhí)行，要么都

5、不執(zhí)行進(jìn)程程序數(shù)據(jù)PCB當(dāng)創(chuàng)建進(jìn)程時，為之建立PCB ；當(dāng)撤消進(jìn)程時， PCB也隨之撤消。因此， PCB是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志，是系統(tǒng)感知進(jìn)程的唯一實(shí)體。PCB 中記錄了OS所需的、用于描述進(jìn)程的當(dāng)前情況以及控制進(jìn)程運(yùn)行的全部信息。PCB應(yīng)常駐內(nèi)存。信號量S的意義S 0時，S為可用資源數(shù)量；S = 0時，可用資源正好用完；S 0時，資源已用完，|S|為等待資源的隊(duì)列長度(在信號量上等待的進(jìn)程數(shù)) ，即還欠資源數(shù)了解消息傳遞、send和receiveSend：發(fā)送信息到一個特定的目標(biāo)Receive：從給定的來源收到信息線程的概念，引入線程的目的，線程與進(jìn)程的區(qū)別。線程是進(jìn)程中的一個實(shí)體，是被系統(tǒng)獨(dú)

6、立調(diào)度和分配的基本單位。引入線程的目的：為了減少程序并發(fā)執(zhí)行時所付出的時間和空間開銷，使操作系統(tǒng)具有更好的并發(fā)性線程和進(jìn)程的區(qū)別：1調(diào)度v 在引入線程的操作系統(tǒng)中： 線程是調(diào)度和分配的基本單位 進(jìn)程是資源擁有的基本單位v 把傳統(tǒng)進(jìn)程的兩個屬性分開，線程便能輕裝運(yùn)行，從而可顯著地提高系統(tǒng)的并發(fā)程度。v 在同一進(jìn)程中，線程的切換不會引起進(jìn)程的切換；在由一個進(jìn)程中的線程切換到另一個進(jìn)程中的線程時，才會引起進(jìn)程的切換。2 并發(fā)性v 在引入線程的操作系統(tǒng)中，不僅進(jìn)程之間可以并發(fā)執(zhí)行，而且在一個進(jìn)程中的多個線程之間亦可并發(fā)執(zhí)行，因而使操作系統(tǒng)具有更好的并發(fā)性，從而能更有效地使用系統(tǒng)資源和提高系統(tǒng)吞吐量。3

7、 擁有資源不論是傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)，還是設(shè)有線程的操作系統(tǒng)，進(jìn)程都是擁有資源的一個獨(dú)立單位，它可以擁有自己的資源。v 一般地說，線程自己不擁有系統(tǒng)資源（只有一些必不可少的資源），但它可以訪問其隸屬進(jìn)程的資源。4 系統(tǒng)開銷v 由于在創(chuàng)建或撤消進(jìn)程時，系統(tǒng)都要為之分配或回收資源，因此，操作系統(tǒng)所付出的開銷將顯著地大于在創(chuàng)建或撤消線程時的開銷。v 進(jìn)程切換的開銷也遠(yuǎn)大于線程切換的開銷。進(jìn)度調(diào)度的搶占方式和非搶占方式 v 搶占式優(yōu)先級調(diào)度法：任何時刻都嚴(yán)格按照“高優(yōu)先級進(jìn)程在處理機(jī)上運(yùn)行”的原則進(jìn)行進(jìn)程的調(diào)度。v 非搶占式優(yōu)先級調(diào)度法：當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)了比正在運(yùn)行的進(jìn)程優(yōu)先權(quán)更高的進(jìn)程時，不會剝奪正在運(yùn)行的進(jìn)

8、程占有的處理機(jī)，該進(jìn)程會一直運(yùn)行下去，直到完成或被阻塞，才讓另一優(yōu)先權(quán)更高的進(jìn)程運(yùn)行。生產(chǎn)者消費(fèi)者問題#define N 100semaphore mutex=1; semaphore empty=N; semaphore full=0;void producer ( ) int item;while (true) item = produce_item( );down(&empty); / decrement empty countdown(&mutex); / enter critical regioninsert_item(item);up(&mutex); / leave critic

9、al regionup(&full); / increment count of full slots void consumer ( ) int item;while (true) down(&full); / decrement full countdown(&mutex); / enter critical regionitem = remove_item(); / take item from bufferup(&mutex); / leave critical regionup(&empty); / increment count of empty slotsconsume_item

10、(item);讀者寫者問題semaphore mutex=1, db=1;int rc=0;void writer( ) / 寫者進(jìn)程while (true) think_up_data( );down(&db); / 排斥對文件的訪問write_database( ); / 寫數(shù)據(jù)up(&db); / 恢復(fù)對文件的訪問void reader ( ) while (true) down(&mutex); / 排斥對rc的訪問rc=rc+1;if (rc=1) down(&db); / 如果這是第1個讀者，則排斥對數(shù)據(jù)庫的寫操作up(&mutex); / 恢復(fù)對rc的訪問read_databas

11、e( ); / 讀數(shù)據(jù)down(&mutex); / 排斥對rc的訪問rc=rc-1;if (rc=0) up(&db); /如果這是最后一個讀者，則恢復(fù)對數(shù)據(jù)庫的寫操作 up(&mutex); / 恢復(fù)對rc的訪問/*算法掌握*/*/-第三章：存儲管理邏輯地址：目標(biāo)模塊中的地址成為邏輯地址物理地址：內(nèi)存的絕對地址。地址重定位：將裝入模塊裝入內(nèi)存實(shí)際牡蠣地址空間，并修改程序中與地址有關(guān)的代碼，這一過程稱為地址重定位靜態(tài)重定位：在程序執(zhí)行之前進(jìn)行重地位動態(tài)重定位：在程序執(zhí)行過程中進(jìn)行重地位虛擬內(nèi)存是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)存管理的一種技術(shù)。它使得應(yīng)用程序認(rèn)為它擁有連續(xù)的可用的內(nèi)存（一個連續(xù)完整的地址空間），

12、而實(shí)際上，它通常是被分隔成多個物理內(nèi)存碎片，還有部分暫時存儲在外部磁盤存儲器上，在需要時進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。將內(nèi)存等分成大小相同且固定的若干塊(或稱物理塊，或頁框)，依次命名為第0塊、第1塊，稱為物理塊號（頁框號）。將用戶程序的邏輯地址空間劃分成同樣大小的若干頁(或稱頁面)，依次命名為第0頁、第1頁，稱為頁號。由于進(jìn)程的最后一頁經(jīng)常裝不滿一塊，從而形成不可利用的碎片，稱為“內(nèi)部碎片(internal fragmentation)”在分頁管理系統(tǒng)中，進(jìn)程的若干個頁被離散地存儲在內(nèi)存的多個存儲塊中，為了能找到每個頁所對應(yīng)的存儲塊，系統(tǒng)為每個進(jìn)程建立一張頁表。頁表的基本組成：頁號、塊號頁表的作用是實(shí)現(xiàn)從頁

13、號到物理塊號的地址映射。分頁和分段的主要區(qū)別(1) 頁是信息的物理單位，分頁是為了實(shí)現(xiàn)離散分配，以解決內(nèi)存的外部碎片問題，提高內(nèi)存的利用率，或者說分頁是由于系統(tǒng)管理的需要，而不是用戶的需要。段是信息的邏輯單位，它含有一組意義相對完整的信息，分段的目的是為了更好地實(shí)現(xiàn)共享，滿足用戶的需要。(2) 頁的大小固定且由系統(tǒng)確定，將邏輯地址劃分為頁號和頁內(nèi)地址是由機(jī)器硬件實(shí)現(xiàn)的，因而一個系統(tǒng)只能有一種大小的頁面。段的長度不固定，決定于用戶所編寫的程序，通常由編譯程序在對源程序進(jìn)行編譯時根據(jù)信息的性質(zhì)來劃分。(3) 分頁的邏輯地址空間是一維的；分段的地址空間是二維的。/*算法掌握*/*/-第四章：文件系統(tǒng)

14、文件是進(jìn)程創(chuàng)建的信息邏輯單元文件系統(tǒng)：操作系統(tǒng)中處理文件的部分稱為文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)通常提供目錄或文件夾用于記錄文件-第五章：I/O設(shè)備I/O控制方式：程序直接控制方式，中斷控制方式，DMA方式，通道方式。設(shè)備的一般分類：塊設(shè)備（Block devices），字符設(shè)備（Character devices）；獨(dú)占設(shè)備，共享設(shè)備，虛擬設(shè)備；低速設(shè)備，中速設(shè)備，高速設(shè)備。I/O設(shè)備的組成：電子部件（electronic component），機(jī)械部件（mechanical component）。Device independence (設(shè)備獨(dú)立性): 用戶程序獨(dú)立于具體物理設(shè)備?！緄t should

15、be possible to write programs that can access any I/O device without having to specify the device in advance】引入緩沖的目的：緩和CPU與I/O設(shè)備速度不匹配的矛盾減少對CPU的中斷頻率，放寬對中斷響應(yīng)時間的限制提高CPU和I/O設(shè)備之間的并行性SPOOLing技術(shù)：將一臺獨(dú)占設(shè)備改造成共享設(shè)備的一種技術(shù)。SPOOLing組成： 輸入井和輸出井 輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū) 輸入進(jìn)程SPi和輸出進(jìn)程Spo實(shí)現(xiàn)思想：在聯(lián)機(jī)情況下，實(shí)現(xiàn)的輸入/輸出與CPU的工作并行的操作稱為SPOOLing輸入緩

16、沖區(qū)輸出緩沖區(qū)輸入井輸出井輸入進(jìn)程SPi輸出進(jìn)程SPo磁盤輸入設(shè)備輸出設(shè)備內(nèi)存 輸入井和輸出井在磁盤上開辟的兩個大存儲空間輸入井模擬脫機(jī)輸入時的磁盤，用于收容I/O設(shè)備的輸入數(shù)據(jù)輸出井模擬脫機(jī)輸出時的磁盤，用于收容用戶程序的輸出數(shù)據(jù) 輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū)在內(nèi)存中開辟的兩個緩沖區(qū)輸入緩沖區(qū)用于暫存由輸入設(shè)備送來的數(shù)據(jù)，以后再傳送到輸入井輸出緩沖區(qū)用于暫存從輸出井送來的數(shù)據(jù)，以后再傳送給輸出設(shè)備 輸入進(jìn)程SPi和輸出進(jìn)程SPoSPi模擬脫機(jī)輸入時的外圍計(jì)算機(jī)，將用戶要求輸入的數(shù)據(jù)從輸入設(shè)備通過輸入緩沖區(qū)再送到輸入井SPo模擬脫機(jī)輸出時的外圍計(jì)算機(jī)，將用戶要求輸出的數(shù)據(jù)，先從內(nèi)存送到輸出井，待輸出

17、設(shè)備空閑時，再將輸出井中的數(shù)據(jù)，經(jīng)過輸出緩沖區(qū)送到輸出設(shè)備見下磁盤臂調(diào)度算法先來先服務(wù)FCFS-第6章 ：死鎖死鎖：在一個進(jìn)程集合中，若每個進(jìn)程都在等待某些事件（指：釋放資源）的發(fā)生，而這些事件又必須由這個進(jìn)程集合中的其它進(jìn)程來產(chǎn)生，則該進(jìn)程集合處于死鎖狀態(tài)?！続 set of processes is deadlocked if each process in the set is waiting for an event that only another process in the set can cause.】產(chǎn)生死鎖的四個必要條件：Mutual exclusion condition (互斥條件).Hold and wait condition (占有與等待條件). No preemption condition (不可搶占條件). Circular wait condition (環(huán)路等待條件).-第7章 ：Linux系統(tǒng)進(jìn)程描述符是一個名為task_stru