软考指令周期软考重点4操作系统

导读一、概述1.操作系统五大组成部分进程管理存储管理设备管理文件管理作业管理2.操作系统的分类（1）批处理操作系统又分为单道批处理操作系统（一种早期的操作系统）....一、概述1. 操作系统五大组成部分

• 进程管理
• 存储管理
• 设备管理
• 文件管理
• 作业管理

2. 操作系统的分类（1）批处理操作系统

又分为单道批处理操作系统（一种早期的操作系统）、多道批处理操作系统（一次多个作业进入内存，宏观上并行但微观还是串行）。

（2）分时操作系统

一个计算机与多个终端设备连接，CPU轮流为各个终端的用户服务，特点是多路性、独立性、交互性、及时性。

（3）实时操作系统

又分为实时控制系统和实时信息处理系统，交互能力要求不高、可靠性高、响应速度要快，通用性一般不太好。

（4）网络操作系统

网络操作系统是使联网计算机能方便、有效地共享网络资源，主要是高效、可靠的网络通信、对网络共享设备有效管理、提供电子邮件、文件传输、共享硬盘和打印机等服务。

（5）分布式操作系统

网络操作系统更高级的表现形式，由多个分散的计算机经连接而成的计算机系统，系统中的计算机无主次之分，任意两台计算机可以通过通信交换信息。通常，为分布式计算机系统配置的系统称为分布式操作系统，具有透明性、可靠性、高性能等特性。

（6）微型计算机操作系统

常见的Windows、MacOS、Linux。

（7）嵌入式操作系统

运行在嵌入式智能芯片环境中，特点有：

• 微型化
• 可定制
• 实时性
• 可靠性
• 易移植性常见的嵌入式操作系统有： VxWorks，uClinux、PalmOS、WindowsCE等。

二、进程管理

又称为处理机管理。

1. 进程的三态模型

阻塞态也称为等待、睡眠状态，表示一个进程正在等待某一事件发生。

2. 进程的五态模型3. 进程调度4. 信号量机制

信号量S：信号量是一个整形变量和一个等待队列；信号量除了初始化，只能进行P操作和V操作。S>=0： 表示资源可用数，S<0：这时S的绝对值表示排队进程数。如果有n个资源、m个进程来申请，每个进程需要一个资源，这时信号量的范围为：n − m 到 n n-m 到 nn−m到n

5. 死锁

多个进程在运行过程中争夺互斥资源和软件资源（如进程表、临界区等）时造成的一种僵局。n个进程，每个进程至少需要m个资源，要避免死锁的临界情况，则：资源数 = n ∗ ( m − 1 ) 1 资源数 = n*(m-1) 1资源数=n∗(m−1) 1

6. 同步和互斥

进程通信时：

• 同步指直接制约；
• 互斥指申请临界资源间接制约。

7. 信号量操作

• P : 申请一个资源，即 S=S-1
• V : 释放一个资源，即 S=S 1

当S>0时表示已经没有等待进程，资源过剩。

示例： 多进程共享一台打印机，信号量S初始值为1（即打印机资源）

• P(S): 使用打印机
• V(S): 释放资源

1. 文件1打印，P(S)操作，导致变化：S=S-1 =>0，可以使用打印机；
2. 文件2打印，P(S)操作，导致变化：S=S-1 =>-1小于0，进入排队队列；
3. 文件3打印，P(S)操作，导致变化：S=S-1 =>-2小于0，进入排队队列；
4. 文件1释放资源，V(S)操作， 此时：文件2：S=S 1=>0，文件3：S=S 1=>-1，文件2可以打印；
5. 文件2释放资源，V(S)操作，此时：文件3：S=S 1=>0，可以打印。

8. 同步模型

• 单缓冲区生产者、消费者问题
• 多缓冲区生产者、消费者问题市场容量S，单缓冲区时S=1。P(s1)表示生产一个产品，放入市场；P(s2)再生产一个产品，要进行排队；

三、存储管理1. 基本概念

相对地址/虚地址/逻辑地址：在目标程序中，程序指令和数据的位置是基于一个0地址的相对位置。相对地址要通过地址再定位转换成物理地址。

2. 分区存储管理3. 分页存储管理

把程序分成同样大小的多个部分，每个部分称为一页；物理地址分成多个块；用一个页表记录每个页放在哪个块里，页表的格式是：-页号—页内地址31 - 12 11 ----- 0

优点：利用率高、碎片小，分配及管理简单；缺点：增加了系统开销，可能产生抖动现象。

4. 分段存储管理

表示方法： 段-页-页内地址

5. 段页式存储管理

先分段、每个段再进行分页。

6. 虚拟存储管理

利用外部存储作内部存储用。

四、设备管理

重点是磁盘管理，硬盘的寻址信息由硬盘驱动号、圆柱面号、碰头号、数据块号及交换量组成。驱动调度：先来先服务、最短寻道时间优先、扫描算法、单向扫描调度算法。

1. 磁道搜索（寻道时间）
2. 扇区搜索
3. 数据搜索

1. 先来先服务五、文件管理

用户级：最高Administrator.

六、作业管理1. 作业调度

• 先来先服务
• 短作业优先
• 响应比高优先
• 优先级调度
• 均衡调度

2. 用户界面设计原则：

• 方便用户操作、操作简单、人性化……

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