（一）操作系统概论复习要点笔记
一、基本概念
?一、操作系統(tǒng)基本概念
定義：操作系統(tǒng)是管理軟硬件資源、控制程序執(zhí)行，改善人機(jī)界面，合理組織計算機(jī)工作流程和為用戶使用計算機(jī)提供良好運行環(huán)境的一種系統(tǒng)軟件
任務(wù)：管理好計算機(jī)全部軟硬件資源，提高計算機(jī)的利用率；擔(dān)任用戶與計算機(jī)之間的接口，使用戶通過操作系統(tǒng)提供的命令或菜單方便地使用計算機(jī)
目的是管理計算機(jī)，任務(wù)是管理好軟件硬件資源
二、不同操作系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)
PC：支持復(fù)雜的計算機(jī)游戲、商務(wù)軟件、以及任何可能的應(yīng)用軟件
手機(jī)：更注重友好方便的用戶界面
大型主機(jī)：更加注重硬件能力的優(yōu)化利用
三、操作系統(tǒng)的功能
從資源管理的角度劃分：cpu管理、存儲管理、I/O設(shè)備管理、文件系統(tǒng)、用戶接口
操作系統(tǒng)主要特性：并發(fā)性，共享性，異步性
四、操作系統(tǒng)引導(dǎo)和控制計算機(jī)
第一步：上電
從指令存儲器中的第一條指令地址處：0ffff:0000這個內(nèi)存中取出一條指令執(zhí)行，轉(zhuǎn)向BIOS軟件的入口。（BIOS：基本輸入輸出）
第二步：BIOS自檢和加載引導(dǎo)扇區(qū)
第一，進(jìn)行計算機(jī)自檢，即檢查計算機(jī)是否出現(xiàn)異常，是否可以繼續(xù)運行下去;
第二，加載引導(dǎo)扇區(qū)，即把磁盤引導(dǎo)扇區(qū)的內(nèi)容加載到內(nèi)存中來，并且轉(zhuǎn)跳到引導(dǎo)程序的第一條指令。
第三步：加載引導(dǎo)扇區(qū)(Boot Loader)
引導(dǎo)扇區(qū)就是硬盤的第一個邏輯扇區(qū)，硬盤需要先加載一個分區(qū)上的引導(dǎo)扇區(qū)，然后由該引導(dǎo)扇區(qū)來加載本分區(qū)上的操作系統(tǒng)。
第四步: 加載操作系統(tǒng)(OS Loader)
所謂加載操作系統(tǒng)，也就是把操作系統(tǒng)從磁盤拷貝到內(nèi)存。由于此時還沒有文件系統(tǒng)，引導(dǎo)程序必須通過絕對位置來訪問，即獲取操作系統(tǒng)在磁盤的開始扇區(qū)和結(jié)束扇區(qū)。
第五步: 運行操作系統(tǒng)
引導(dǎo)程序把操作系統(tǒng)拷貝到內(nèi)存后所要做的第一件事就是轉(zhuǎn)跳到操作系統(tǒng)的第一條指令，這樣，操作系統(tǒng)就開始運行了
二、cpu管理
一、中斷
1.中斷處理：中斷是指CPU對系統(tǒng)發(fā)生的某個事件做出的一種反應(yīng)，即CPU暫停正在執(zhí)行的程序，保留現(xiàn)場(CPU當(dāng)前的狀態(tài)）后, 自動轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的處理程序，處理完該事件后再返回斷點，繼續(xù)執(zhí)行被“打斷”的那個程序。
中斷源（中斷事件）：引起中斷的事件
中斷請求：中斷源向CPU提出處理的請求
斷點：發(fā)生中斷時，被中斷的暫停點
中斷處理程序：每類中斷事件的處理程序
2.中斷對于操作系統(tǒng)的作用：
中斷或中斷機(jī)制是實現(xiàn)多道程序設(shè)計與并發(fā)執(zhí)行的基礎(chǔ)和必要條件，如果沒有中斷，操作系統(tǒng)就無法獲得系統(tǒng)的控制權(quán)，就不會將CPU（也作為一種資源）分派給不同的進(jìn)程而實現(xiàn)并發(fā)執(zhí)行。
3.中斷類型
強(qiáng)迫性中斷
? 時鐘中斷：如硬件實時時鐘到時等
? 輸入輸出中斷：設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束/設(shè)備出錯等。
? 控制臺中斷：系統(tǒng)操作員通過控制臺發(fā)出命令等。
? 硬件故障中斷：如掉電、內(nèi)存校驗錯等。
? 程序性中斷：如地址越界、數(shù)據(jù)溢出，除零等。
自愿性中斷：程序事先有意識安排的；通過執(zhí)行訪管指令（系統(tǒng)調(diào)用）而引起的，其目的要求系統(tǒng)提供某種服務(wù)。
二、CPU調(diào)度：對處理機(jī)的調(diào)度最終歸結(jié)為對進(jìn)程和線程的管理
1.進(jìn)程定義：進(jìn)程是一個可并發(fā)執(zhí)行的具有獨立功能的程序關(guān)于某個數(shù)據(jù)集合的一次執(zhí)行過程，也是操作系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和保護(hù)的基本單位
2.a process = a program in execution進(jìn)程包含了正在運行的一個程序的所有狀態(tài)信息。包括：程序代碼、程序的數(shù)據(jù)、PC中的值，用于指示下一條將運行的指令、一組通用的寄存器的當(dāng)前值，堆和棧、一組系統(tǒng)資源（如打開的文件）。
3.進(jìn)程三態(tài)：就緒態(tài)、運行態(tài)、等待態(tài)
4.PCB系統(tǒng)利用PCB來控制和管理進(jìn)程，所以PCB是系統(tǒng)感知進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志。
進(jìn)程與PCB是一一對應(yīng)的
5.進(jìn)程存在不足：進(jìn)程時空的開銷大；進(jìn)程間通信的代價大；進(jìn)程之間的并發(fā)性粒度較粗；不適合并行計算和分布式計算的要求；不適合客戶/服務(wù)器計算的要求
6.線程是獨立運行的基本單位。引入線程的目的為了簡化線程間的通信，以小的開銷提高進(jìn)程內(nèi)的并發(fā)程度。
7.引入進(jìn)程的好處：多個程序可并發(fā)執(zhí)行，改善資源使用率，提高系統(tǒng)效率
引入線程的好處：減少并發(fā)程序執(zhí)行時所付出的時空開銷，使得并發(fā)粒度更細(xì)、并發(fā)性更好
8.調(diào)度層次：高級調(diào)度：作業(yè)調(diào)度：外存調(diào)入內(nèi)存
低級調(diào)度：進(jìn)程調(diào)度，分配cpu
中級調(diào)度：內(nèi)存調(diào)入外存
三、存儲管理
一、高速緩存Cache：解決CPU速度與內(nèi)存速度不匹配矛盾
二、虛擬存儲器是操作系統(tǒng)提供的一個假象的特大存儲器。它不是物理上擴(kuò)大內(nèi)存空間，而是邏輯上擴(kuò)充了內(nèi)存容量，用戶可以使用比實際物理內(nèi)容大得多的虛擬存儲容量。在硬件支持下，軟硬件相互協(xié)作，將內(nèi)存和外存結(jié)合起來統(tǒng)一使用。通過這種方法把內(nèi)存擴(kuò)充，使用戶在編制程序時不受內(nèi)存限制
三、內(nèi)存管理
內(nèi)存管理程序首先通過內(nèi)存映射機(jī)制把用戶的邏輯地址映射到物理地址，在用戶程序運行時，
如果發(fā)現(xiàn)程序中要用的虛地址沒有對應(yīng)的物理內(nèi)存時，就發(fā)出請頁要求（1）
如果有空閑的內(nèi)存可供分配，就請求分配內(nèi)存（2），并把正在使用的物理頁記錄在頁緩存中（3）。
如果沒有足夠的內(nèi)存可供分配，那么就調(diào)用交換機(jī)制，騰出一部分內(nèi)存（4，5）。
交換機(jī)制中也要用到交換緩存（6），并且把物理頁內(nèi)容交換到交換文件中后也要修改頁表來映射文件地址（7）
地址映射中要通過TLB（快表）來尋找物理頁（8）
四、設(shè)備管理
1.I/O管理概念：就是設(shè)備管理，他是操作系統(tǒng)的一個重要組成部分，負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)中的所有外部設(shè)備。
存儲設(shè)備：存放各種信息：軟盤硬盤磁帶
I/O設(shè)備：輸入輸出設(shè)備：鼠標(biāo)打印機(jī)
2.按資源分配角度分類：
獨占設(shè)備：在一段時間只有一個進(jìn)程使用的設(shè)備，一般為低速I/O設(shè)備
共享設(shè)備：在一段時間內(nèi)多個進(jìn)程使用的設(shè)備
虛設(shè)備：假脫機(jī)技術(shù)
3.Linux設(shè)備分類
塊設(shè)備，字符設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備
4.設(shè)備管理的目標(biāo)：1.完成用戶請求控制各種設(shè)備的操作2.向用戶提供使用外部設(shè)備的接口，拜托繁瑣的編程負(fù)擔(dān)。提高cpu與設(shè)備，設(shè)備與設(shè)備之間的并行工作能力，事系統(tǒng)有條不紊的工作
五、文件管理
文件：是在邏輯上具有完整意義的并賦有名稱的? 信息集合體。
文件系統(tǒng)：是操作系統(tǒng)中負(fù)責(zé)操縱和管理文件的一整套設(shè)施，它實現(xiàn)文件的建立、讀寫、修改、共享和保護(hù)等操作，還負(fù)責(zé)完成對文件的按名存取和進(jìn)行存取控制。
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總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的（一）操作系统概论复习要点笔记的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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