1、操作系統具有層次結構

層次結構最大特點是整體問題局部化來優化系統，提高系統的正確性、高效性使系統可維護、可移植。

主要優點是有利于系統設計和調試;主要困難在于層次的劃分和安排。

2、多道程序設計系統

“多道程序設計系統” 簡稱“多道系統”，即多個作業可同時裝入主存儲器進行運行的系統。在多道系統中一點必須的是系統須能進行程序浮動。所謂程序浮動是指程序可以隨機地從主存的一個區域移動到另一個區域，程序被移動后仍不影響它的執行。多道系統的好處在于提高了處理器的利用率;充分利用外圍設備資源;發揮了處理器與外圍設備以及外圍設備之間的并行工作能力。可以有效地提高系統中資源的利用率，增加單位時間內的算題量，從而提高了吞吐率。

3、程序浮動

若作業執行時，被改變的有效區域依然能正確執行，則稱程序是可浮動的。

4、進程

進程是一個程序在一個數據集上的一次執行。由定義知進程關鍵組成是程序、數據集。

進程通過一個控制塊來被系統所指揮，因此進程由程序、數據集和進程控制塊三部分組成。進程控制塊是進程存在的唯一標志 .進程是要執行的，據這點可分將進程的狀態分為等待態然后是就緒態最后是運行態。

進程的基本隊列也就是就緒隊列和等待隊列，因為進程運行了，也就用不上排隊了，也就沒有運行隊列了。

5、重定位

重定位即把邏輯地址轉換成絕對地址。

重定位的方式有“靜態重定位”和“動態重定位”兩種。

(1)靜態重定位

在裝入一個作業時，把作業中的指令地址和數據地址全部轉換成絕對地址。這種轉換工作是在作業開始前集中完成的，在作業執行過程中無需再進行地址轉換。所以稱為“靜態重定位”。

(2)動態重定位

在裝入一個作業時，不進行地址轉換，而是直接把作業裝到分配的主區域中。在作業執行過程中，每當執行一條指令時都由硬件的地址轉換機構轉換成絕對地址。這種方式的地址轉換是在作業執行時動態完成的，所以稱為動態重定位。

動態重定位由軟件(操作系統)和硬件(地址轉換機構)相互配合來實現。動態重定位的系統支持“程序浮動”，而靜態重定位則不能。
 

6、單分區管理

除操作系統占用的一部分存儲空間外，其余的用戶區域作為一個連續的分區分配給用戶使用。

固定分區的管理

分區數目、大小固定 設置上、下限寄存器 邏輯地址+下限地址→絕對地址。

可變分區的管理

可變分區管理方式不是把作業裝入到已經劃分好的分區中，而是在作業要求裝入主存儲器時，根據作業需要的主存量和當時的主存情況決定是否可以裝入該作業。

分區數目大小不定 設置基址、限長寄存器

邏輯地址+基址寄存器的值→絕對地址。 基址值≤絕對地址≤基址值+限長值

頁式存儲管理

主存儲器分為大小相等的“塊”。程序中的邏輯地址進行分“頁”，頁的大小與塊的大小一致。　 用頁表登記塊頁分配情況 邏輯地址的頁號部分→頁表中對應頁號的起始地址→與邏輯地址的頁內地址部分拼成絕對地址。 由頁表中的標志位驗證存取是否合法，根據頁表長度判斷是否越界。

段存儲管理 程序分段 每一段分配一個連續的主存區域，作業的各段可被裝到不相連的幾個區域中。 設置段表記錄分配情況 邏輯地址中的段號→查段表得到本段起始地址+段內地址→絕對地址 由段表中的標志位驗證存取是否合法，根據段表長度判斷是否越界。

頁式虛擬存儲管理 類似頁式管理將作業信息保存在磁盤上部分裝入主存 類似頁式管理：邏輯地址的頁號部分→頁表中對應頁號的起始地址→與邏輯地址的頁內地址部分拼成絕對地址。

若該頁對應標志為0，則硬件形成“缺頁中斷”先將該頁調入主存 類似頁式管理。

段式虛擬存儲管理

類似段式管理將作業信息保存在磁盤上部分裝入主存 類似段式管理。

7、存儲介質是指可用來記錄信息的磁帶、硬磁盤組、軟磁盤片、卡片等。 存儲介質的物理單位定義為“卷”。

存儲設備與主存儲器之間進行信息交換的物理單位是塊。塊定義為存儲介質上存放的連續信息所組成的一塊區域。

邏輯上具有完整意義的信息集合稱為“文件”。

用戶對文件內的信息按邏輯上獨立的含義劃分的信息單位是記錄，每個單位為一個邏輯記錄。
 

8、文件的分類

文件可以按各種方法進行分類：

按用途 系統文件、庫文件、用戶文件

按保護級別 可執行文件、只讀文件、讀寫文件

按信息流向 輸入文件、輸出文件、輸入輸出文件

按存放時限 臨時文件、永久文件、檔案文件

按設備類型 磁盤文件、磁帶文件、卡片文件、打印文件

按文件組織結構 邏輯文件、物理文件(順序文件、鏈接文件、索引文件)

9、文件結構

文件結構分為邏輯結構和物理結構

邏輯結構

用戶構造的文件稱為文件的邏輯結構。如用戶的一篇文檔、一個數據庫記錄文件等。邏輯文件有兩種形式：流式文件和記錄式文件。

流式文件是指用戶對文件內信息不再劃分的可獨立的單位，如我們的word文件，圖片文件等。整個文件是以順序的一串信息組成。

記錄式文件：是指用戶對文件內信息按邏輯上獨立的含義再劃分信息單位，每個單位為一個邏輯記錄。記錄式文件可以存取的最小單位是記錄項。每個記錄可以獨立存取。這個在數據庫中我們學得比較多，容易理解。

2、物理結構

由文件系統在存儲介質上的文件構造方式稱為文件的物理結構。物理結構有：

1)順序結構：在磁盤上就是一塊接著一塊地放文件。邏輯記錄的順序和磁盤順序文件塊的順序一致。順序文件的最大優點是存取速度快(可以連續訪問)。

2)鏈接結構：把磁盤分塊，把文件任意存入其中，再用指針把各個塊按順序鏈接起來。這樣所有空閑塊都可以被利用，在順序讀取時效率較高但需要隨機存取時效率低下(因為要從第一個記錄開始讀取查找)。

3)索引結構：磁盤不分塊，文件的邏輯記錄任意存放在磁盤中，通過一張“索引表”指示每個邏輯記錄存放位置。這樣，訪問時根據索引表中的項來查找磁盤中的記錄，既適合順序存取記錄，也可以隨機存取記錄，并且容易實現記錄的增刪和插入，所以索引結構被廣泛應用。

10、記錄的成組與分解

1、記錄的成組與分解的原因：由于磁盤塊的大小是預先劃分好的，大小固定，而邏輯記錄的大小是用戶文件性質決定的，不一定和塊大小一致。

2、記錄的成組：把若干個邏輯記錄存入一個塊的工作稱為“記錄的成組”。每塊中邏輯記錄的個數稱“塊因子”。

3、記錄的分解：這是記錄成組的一個逆過程。經程是先從磁盤中找到記錄所在的塊，并將本塊讀入主存緩沖區，再從緩沖區取出所需要的記錄送到用戶工作區。如果用戶所需的記錄已經在緩沖區中，則不需要啟動外設讀塊信息，這也可以提高系統工作效率。

11、作業和作業步

1、作業：我們把用戶要求計算機系統處理的一個問題稱為一個“作業”

2、作業步：完成作業的每一個步聚稱為“作業步”。

12、作業控制方式

1、作業控制方式，包括批處理方式和交互方式。

批處理控制方式：也稱脫機控制方式或自動控制方式。就是一下子交待任務，執行過程中不再干涉。

批處理作業：采用批處理控制方式的作業稱為“批處理作業”。

批處理作業進入系統時必須提交：源程序、運行時的數據、用作業控制語言書寫的作業控制說明書。

交互控制方式：也稱聯機控制方式。就是一步一步地交待任務。做好了一步，再做下一步。

2、批處理作業的控制(領會)

1) 按用戶提交的作業控制說明書控制作業的執行。

2) 一個作業步的工作往往由多個進程的合作來完成。

3) 一個作業步的工作完成后，繼續下一個作業步的作業，直至作業執行結束。

3、交互式作業的管理(領會)

1)交互式作業的特點： 交互式作業的特點主要表現在交互性上，它采用人機對話的方式工作。

2)交互式作業的控制：一種是操作使用接口，另一種是命令解釋執行。

操作使用接口包括操作控制命令，菜單技術，窗口技術。

命令的解釋執行 一類是操作系統中的相應處理模塊直接解釋執行; 另一類必須創建用戶進程去解釋執行。

13、死鎖

若系統中存在一組進程(兩個或多個進程)，它們中的每一個進程都占用了某種資源而又都在等待其中另一個進程所占用的資源，這種等待永遠不能結束，則說系統出現了“死鎖”。或說這組進程處于“死鎖”狀態。

14、相關臨界區

1、并發進程中與共享變量有關的程序段稱為“臨界區” .并發進程中涉及到相同變量的那些程序段是相關臨界區。

2、對相關臨界區的管理的基本要求。

對相關臨界區管理的基本原則是：如果有進程在相關臨界區執行，則不讓另一個進程進入相關的臨界區執行。

15、進程同步的含義：進程的同步是指并發進程之間存在一種制約關系，一個進程的執行依賴另一個進程的消息，當一個進程沒有得到另一個進程的消息時應等待，直到消息到達才被喚醒。
 

16、中斷：一個進程占有處理器運行時，由于自身或自界的原因使運行被打斷，讓操作系統處理所出現的事件到適當的時候再讓被打斷的進程繼續運行，這個過程稱為“中斷”。

17、中斷機制

在它執行程序的時候，如果有另外的事件發生(比如用戶又打開了一個程序)那么這時候就需要由計算機系統的中斷機制來處理了。

中斷機制包括硬件的中斷裝置和操作系統的中斷處理服務程序。

18、中斷響應 (硬件即中斷裝置操作)

處理器每執行一條指令后，硬件的中斷位置立即檢查有無中斷事件發生，若有中斷事件發生，則暫停現行進程的執行，而讓操作系統的中斷處理程序占用處理器，這一過程稱為“中斷響應”。

19、中斷屏蔽

中斷屏蔽技術是在一個中斷處理沒有結束之前不響應其他中斷事件，或者只響應比當前級別高的中斷事件。

20、存儲保護：防止主存儲器穩中有降個程序的相互干擾和保護穩中有降區域內的信息安全，限定各程序在規定的主存區域內執行，稱為存儲保護。

特權指令：即可能影響系統安全的指令。全文是為保護輸入輸出的完整性，把“啟動I/O”等的一類可能影響系統安全的指令定義為特權指令。優點在于：這種方式不但保證安全地使用外圍設備，正確地傳送信息，而且可減少用戶為啟動設備而必須了解外圍設備特性以及啟動等工作，大大方便了用戶。
 

21、文件的保護與保密

1)文件的保護是防止文件被破壞。文件的保密是防止文件被竊取。

2)文件的保護措施：

可以采用樹形目錄結構、存取控制表和規定文件使用權限的方法。

3)文件的常用保密措施：隱藏文件目錄、設置口令和使用密碼(加密)等。

22、UNIX系統結構

UNIX的層次結構。

UNIX可以分為內核層和外殼層兩部分。//內核層是UNIX是核心。/外殼層由shell解釋程序(即為用戶提供的各種命令。)、支持程序設計的各種語言(如C、PASCAL和BASIC等)、編譯程序和解釋程序、實用程序和系統庫等組成。

UNIX系統的主要特點。

短小精悍 //簡潔有效 //易移植 //可擴充 //開放性

23、線程的概念

線程是進程中可獨立執行的子任務，一個進程中可以有一個或多個線程，每個線程都有一個唯一的標識符。

進程與線程有許多相似之處，所以線程又稱為輕型進程。

支持線程管理的操作系統有Mach，OS/2，WindowsNT，UNIX等。

24、通道命令

通道命令規定設備的操作，每一種通道命令規定了設備的一種操作，通道命令一般由命令碼/數據。

主存地址/傳送字節個數及標志碼等部分組成。

通道程序

是一組通道命令規定通道執行一次輸入輸出操作應做的工作，這一組命令就組成了一個通道程序。

25、管道機制

把第一條命令的輸出作為第二條命令的輸入，如此進行連接的技術。

26、操作系統概述

移動技術

移動技術是把某個作業移到另一處主存空間去(在磁盤整理中我們應用的也是類似的移動技術)。最大好處是可以合并一些空閑區。

對換技術

把一個分區的存儲管理技術用于系統時，可采用對換技術把不同時工作的段輪流裝入主存儲區執行。

27、UNIX系統的存儲管理

1、對換(Swapping)技術：這就是前面我們所學的虛擬存儲器在UNIX中的應用。磁盤上設置開辟一個足夠大的區域，為對換區。當內存中的進程要擴大內存空間，而當前的內存空間又不能滿足時，則可把內存中的某些進程暫換出到對換區中，在適當的時候又可以把它們換進內存。因而，對換區可作為內存的邏輯擴充，用對換技術解決進程之間的內存競爭。

UNIX對內存空間和對換區空間的管理都采用最先適應分配算法。

2、虛擬頁式存儲管理技術。 UNIX把進程的地址空間劃分成三個功能區段：系統區段、進程控制區段、進程程序區段。系統區段占用系統空間，系統空間中的程序和數據常駐內存。其余兩個區段占用進程空間，是進程中非常駐內存部分。

通過頁表和硬件的地址轉換機構完成虛擬地址和物理地址之間的轉換。

28、UNIX系統的I/O系統

緩沖技術：這個技術就是前面我們學過的虛擬設備(SPOOL技術)在UNIX中的實際應用UNIX采用緩沖技術實現設備的讀寫操作。

29、進程的調度

我們使用不同的調度是為了優化，具體說來是提高處理器利用率，增大吞吐量，減少等待時間，縮短響應時間。

30、頁式存儲管理中為什么要設置頁表和快表?

在頁式存儲管理中，主存被分成大小相等的若干塊，同時程序邏輯地址也分成與塊大小一致的若干頁，這樣就可以按頁面為單位把作業的信息放入主存，并且可以不連續存放，為了表示邏輯地址中的頁號與主存中塊號的對應關系，就需要為每個作業建立一張頁表。

頁表一般存放在主存中，當要按給定的邏輯地址訪問主存時，要先訪問頁表，計算出絕對地址，這樣兩次訪主存延長了指令執行周期，降低了執行速度，而設置一個高速緩沖寄存器將頁表中的一部分存放進去，這部分頁表就是快表，訪問主存時二者同時進行，由于快表存放的是經常使用的頁表內容，訪問速度很快，這樣可以大大加快查找速度和指令執行速度。