【正文】 . . . . .第一章 概論1. 操作系統(tǒng)設(shè)計原則A. 能使計算機(jī)系統(tǒng)使用方便B. 能使計算機(jī)高效的工作2. 操作系統(tǒng)基本類型:批處理、分時、實時、網(wǎng)絡(luò)（計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)配置的）、分布（多臺計算機(jī)組成的體術(shù)網(wǎng)絡(luò)）、多機(jī)、嵌入式 批處理系統(tǒng)：批量化處理作業(yè)的系統(tǒng)。1. 批處理單道系統(tǒng)；2. 批處理多道系統(tǒng)：*并行工作減少了處理器的空閑時間，提高了效率；*作業(yè)調(diào)度可以按一定的組合裝入主存儲器，充分利用系統(tǒng)資源；*作業(yè)過程中，不訪問低速設(shè)備，直接訪問高速磁盤，單位時間處理能力提高；*作業(yè)成批輸入，自動選擇控制，減少人工和作業(yè)交接時間，提高系統(tǒng)吞吐率。分時操作系統(tǒng)：準(zhǔn)許多個用戶同時與計算機(jī)系統(tǒng)交互。多采用分時技術(shù)。 分時多道程序特點：同時性（多用戶）、獨立性（用戶服務(wù)各自獨立）、及時性 （三秒內(nèi)響應(yīng)用戶請求）、交互性（人機(jī)對話工作方式）實時操作系統(tǒng)：能及時處理計算機(jī)系統(tǒng)接收的外部信號并及時處理，在嚴(yán)格規(guī)定的時間 里處理結(jié)束，并反饋信號。3. UNIX簡介：交互式分時系統(tǒng)。UNIX Version 1 （ATamp。TBell） KTamp。DR 1969 PDP74. 操作系統(tǒng)功能：處理器管理（處理器的調(diào)度）；存儲管理（對主存管理）；文件管理 （面向用戶實現(xiàn)按名存取，存儲、檢索、共享、保護(hù)、保密）；設(shè)備管理（管理外圍 設(shè)備，分配、啟動、故障處理）；操作系統(tǒng)的兩類接口：程序員級接口：用戶通過“系統(tǒng)調(diào)用”使用操作系統(tǒng)功能；操作員級：用戶通過操作控制命令提出要求。第二章 計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡介1. 計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)A. 層次結(jié)構(gòu)：硬件系統(tǒng)：CPU、存儲器、輸入輸出控制、輸入輸出設(shè)備軟件系統(tǒng)：系統(tǒng)軟件（與硬件結(jié)合最緊密）；支撐軟件（支持其他軟件開發(fā)和維護(hù)）應(yīng)用軟件（專用程序等）B. 工作框架：先由引導(dǎo)程序引導(dǎo)2. 硬件環(huán)境A. CPU與外設(shè)并行工作:CPU按程序規(guī)定的順序執(zhí)行指令。B. 存儲體系：1. 寄存器:1. 通用寄存器：操作數(shù)，指令結(jié)果；2. 指令寄存器：從主存讀出的指令；：程序狀態(tài)字寄存器、中斷字寄存器、基址寄存器、限長寄存器2. 主存儲器：“字節(jié)”為單位，幾個字節(jié)為“字”。32位四字、64位八字。被CPU 直接訪問，斷電易失。3. 高速緩存：cache減少對主存訪問時間，加快程序執(zhí)行速度。4. 輔助存儲器：磁盤磁帶等。C. 保護(hù)措施：1. 特權(quán)指令:不允許用戶程序直接使用的指令。2. 非特權(quán)指令:特權(quán)指令以外的指令。3. 管態(tài)和目態(tài):管態(tài)下可執(zhí)行所有機(jī)器指令。目態(tài)只能執(zhí)行非特權(quán)指令。4. 存儲保護(hù)：（基址寄存器值=訪問地址值=基址寄存器值+限長寄存器值）3. 操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)A. 操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計目標(biāo)：正確性、高效性、維護(hù)性、移植性。B. 操作系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)：文件管、理設(shè)備管理、存儲管理、處理器管理、硬件C. unix系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：內(nèi)核（a. 匯編語言文件、b. C語言文件、c. C語言全局變量文件）、外殼（shell解釋支持程序）4. 操作系用與用戶接口：程序員級的（一組系統(tǒng)功能調(diào)用，為用戶程序提供服務(wù)）、操作員級的（用于用戶提出作業(yè)控制要求）A. 操作控制命令：操作系統(tǒng)提供的讓聯(lián)機(jī)用戶（操作員一級）表示作業(yè)執(zhí)行步驟的手段。B. 系統(tǒng)調(diào)用：操作系統(tǒng)提供的子程序可分為：a. 文件操作類:打開文件、建立文件、讀文件、關(guān)閉文件、刪除文件。b. 資源申請類：請求分配主存空、歸還主存空間、分配外圍設(shè)備、歸還外圍設(shè)備。c. 控制類：d. 信息維護(hù)類：如設(shè)置日期，文件屬性等。5. UNIX的用戶接口：Shell命令：UNIX提供的操作控制命令。6. UNIX系統(tǒng)調(diào)用：A. 常用系統(tǒng)調(diào)用：文件操作類、控制類、信號與時間類。B. trap指令：系統(tǒng)調(diào)用指令，訪管指令。C. 系統(tǒng)調(diào)用程序入口表D. 系統(tǒng)調(diào)用實現(xiàn)過程第三章 處理器管理1. 什么是多道程序設(shè)計系統(tǒng)（多道系統(tǒng)）：讓多個計算問題同時裝入一個計算機(jī)系統(tǒng)的主存儲器并行執(zhí)行的系統(tǒng)。（設(shè)計時注意a. 存儲保護(hù)；b. 程序浮動（內(nèi)存中浮動）；c. 資源分配和調(diào)度；）2. 為什么采用多道程序設(shè)計：A. 程序的順序執(zhí)行（任何時間只有一個作業(yè)執(zhí)行、使用設(shè)備）；B. 程序的并行執(zhí)行（發(fā)揮CPU與外設(shè)并行工作能力，使CPU處理效率有所提高）；C. 多道并行執(zhí)行（提高CPU利用率、充分利用外設(shè)資源、發(fā)揮了CPU與外設(shè)、外設(shè) 與外設(shè)的并行工作能力）。3. 多道程序設(shè)計注意的問題：a. 可能延長程序的執(zhí)行時間；b. 并行工作道數(shù)與系統(tǒng)效率不成 正比。（主存空間限制裝入作業(yè)量、外圍設(shè)備量、多道程序使用統(tǒng)一資源沖突）4. 進(jìn)程的定義：把一個程序在一個數(shù)據(jù)集合上的一次執(zhí)行稱為一個進(jìn)程(Process)5. 為什么要引入進(jìn)程：a. 提高資源利用率（通過使用同步從而提高資源利用率）；b. 正確描述程序的執(zhí)行情況。（系統(tǒng)進(jìn)程、用戶進(jìn)程）6. 進(jìn)程的屬性：動態(tài)性、并發(fā)性、異步性:A. 進(jìn)程的動態(tài)性；B. 多個不同的進(jìn)程可以包含不同的程序可再入程序：能被多個用戶同時調(diào)用的程序C. 進(jìn)程可以并發(fā)；D. 進(jìn)程三種基本狀態(tài)。等待態(tài)、就緒態(tài)（等待系統(tǒng)分配資源）、運行態(tài)（占用CPU）。運行→等待→就緒→運行→就緒7. 進(jìn)程控制塊(PCB)：組成：A. 標(biāo)識信息：每個進(jìn)程有唯一標(biāo)示符，用以標(biāo)示進(jìn)程存在和區(qū)分各進(jìn)程；B. 說明信息：說明本進(jìn)程的情況，其中“進(jìn)程狀態(tài)”（運行、就緒、等待）；C. 現(xiàn)場信息：進(jìn)程離開CPU時，用以保留與CPU有關(guān)的各種現(xiàn)場信息，以便恢復(fù)；D. 管理信息：對進(jìn)程進(jìn)行管理和調(diào)度。8. 進(jìn)程的創(chuàng)建和撤銷：A. 進(jìn)程創(chuàng)建：系統(tǒng)為程序分配工作區(qū)和建立進(jìn)程控制塊B. 進(jìn)程完成后，回收工作區(qū)和撤銷進(jìn)程控制塊. 原語：創(chuàng)建原語、撤銷原語、阻塞原語、喚醒原語、9. 進(jìn)程隊列：就緒隊列、等待隊列。隊列管理：管理出隊入隊. (隊首進(jìn)程出隊、非隊首或隊尾進(jìn)程出隊、隊尾進(jìn)程出隊)10. unix進(jìn)程特點:用戶態(tài)、核心態(tài)有不同的權(quán)利11. unix進(jìn)程的組成：進(jìn)程控制塊、正文段、數(shù)據(jù)段。A. 進(jìn)程控制塊：進(jìn)程基本控制塊（數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為proc結(jié)構(gòu)）：標(biāo)示、進(jìn)程常駐內(nèi)存、進(jìn)程調(diào)度以及其他信息；進(jìn)程擴(kuò)充控制塊（數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為user結(jié)構(gòu)）：B. 正文段：UNIX中可供多個進(jìn)程共享的程序C. 數(shù)據(jù)段：包括進(jìn)程執(zhí)行的非共享程序和程序執(zhí)行時用到的數(shù)據(jù)。由用戶棧（用戶態(tài)）、用戶數(shù)據(jù)區(qū)（存放進(jìn)程執(zhí)行中的非共享程序和用戶數(shù)據(jù)）、系統(tǒng)工作區(qū)（分核心棧（核心態(tài)）、user區(qū)，用于函數(shù)調(diào)用參數(shù)傳遞‘現(xiàn)場保護(hù)、存放返回地址和局部變量）組成12. UNIX進(jìn)程的狀態(tài)：任何進(jìn)程都有生命周期。A. 運行狀態(tài)：占用CPUB. 就緒狀態(tài)：從CPU出來，等待下一次分配C. 睡眠狀態(tài)：進(jìn)程等待某事件，讓出CPU時D. 僵死狀態(tài)：進(jìn)程消亡時的暫時狀態(tài)13. UNIX進(jìn)程的創(chuàng)建和終止A. UNIX進(jìn)程樹，第一建立0號進(jìn)程（或稱交換進(jìn)程，始終核心態(tài)），0→1（初始化進(jìn)程），1→login→shell（shell為用戶的第一個進(jìn)程）B. 進(jìn)程的創(chuàng)建：其他進(jìn)程由fork創(chuàng)建形成父子進(jìn)程C. 進(jìn)程的終止：子進(jìn)程調(diào)用exec請求終止自己，并釋放父進(jìn)程，僵死狀態(tài)后，由父進(jìn)程作善后處理。14. 進(jìn)程的換進(jìn)換出：進(jìn)程在主存與磁盤之間的轉(zhuǎn)換（由0號進(jìn)程來做）15. 進(jìn)程的睡眠與喚醒：sleep 和 wakeup 16. 中斷和中斷類型：A. 中斷：一個進(jìn)程占用CPU時，由于自身或外界原因使運行被打斷，讓操作系統(tǒng)處理所出現(xiàn)的事件，適當(dāng)時再回復(fù)進(jìn)程的運行。B. 中斷類型：1. 強迫性中斷（隨機(jī)發(fā)生，不可預(yù)知）:硬件故障中斷、出現(xiàn)性中斷事件、外部中斷事件、駛?cè)胼敵鲋袛嗍录?. 自愿性中斷（訪管中斷）：請求系統(tǒng)調(diào)用引起的中斷，斷點是確定的。17. 中斷響應(yīng)：CPU沒執(zhí)行完一條指令，硬件的中斷裝置立即檢查有無中斷事件發(fā)生。若有，則暫?，F(xiàn)行進(jìn)程的執(zhí)行，讓操作系統(tǒng)的中斷處理程序占用CPU。中斷裝置主要做三件事：1檢查是否有中斷；2有則暫?，F(xiàn)行進(jìn)程，保存中斷點以便恢復(fù)執(zhí)行；3啟動中斷程序怎么完成三件事：a. 中斷字寄存器（0無或1有）b. 程序狀態(tài)字（PSW）和其寄存器：指令地址（下一條）、條件碼（指令執(zhí)行結(jié)果特征）、管目態(tài)）c. 中斷響應(yīng)：當(dāng)前PSW（占用CPU的），新PSW（中斷程序的，中 斷地址入口）、舊PSW（保護(hù)好的被中斷的PSW）18. 中斷事件的處理：保護(hù)被中斷進(jìn)程的現(xiàn)場信息、分析中斷原因、處理發(fā)生的中斷事件19. 中斷優(yōu)先級和中斷屏蔽位：中斷處理程序只屏蔽比自己級別低的中斷事件。中斷碼：保存程序執(zhí)行時當(dāng)前發(fā)生的中斷事件中斷屏蔽位：指出程序執(zhí)行中發(fā)生中斷事件時，要不要響應(yīng)出現(xiàn)的中斷事件。20. unix中斷處理：. . . . . . 21. 處理器調(diào)度：擔(dān)負(fù)對處理器的分配