軟考重點4 作業系統
- 一、概述
- 1. 作業系統五大組成部分
- 2. 作業系統的分類
- （1）批處理作業系統
- （2）分時作業系統
- （3）實時作業系統
- （4）網絡作業系統
- （5）分布式作業系統
- （6）微型計算機作業系統
- （7）嵌入式作業系統
- 二、程序管理
- 1. 程序的三态模型
- 2. 程序的五态模型
- 3. 程序排程
- 4. 信号量機制
- 5. 死鎖
- 6. 同步和互斥
- 7. 信号量操作
- 8. 同步模型
- 三、存儲管理
- 1. 基本概念
- 2. 分區存儲管理
- 3. 分頁存儲管理
- 4. 分段存儲管理
- 5. 段頁式存儲管理
- 6. 虛拟存儲管理
- 四、裝置管理
- 1. 先來先服務
- 五、檔案管理
- 六、作業管理
- 1. 作業排程
- 2. 使用者界面設計原則：
一、概述
1. 作業系統五大組成部分
- 程序管理
- 存儲管理
- 裝置管理
- 檔案管理
- 作業管理
2. 作業系統的分類
（1）批處理作業系統
又分為單道批處理作業系統（一種早期的作業系統）、多道批處理作業系統（一次多個作業進入記憶體，宏觀上并行但微觀還是串行）。
（2）分時作業系統
一個計算機與多個終端裝置連接配接，CPU輪流為各個終端的使用者服務，特點是多路性、獨立性、互動性、及時性。
（3）實時作業系統
又分為實時控制系統和實時資訊處理系統，互動能力要求不高、可靠性高、響應速度要快，通用性一般不太好。
（4）網絡作業系統
網絡作業系統是使聯網計算機能友善、有效地共享網絡資源，主要是高效、可靠的網絡通信、對網絡共享裝置有效管理、提供電子郵件、檔案傳輸、共享硬碟和列印機等服務。
（5）分布式作業系統
網絡作業系統更進階的表現形式，由多個分散的計算機經連接配接而成的計算機系統，系統中的計算機無主次之分，任意兩台計算機可以通過通信交換資訊。通常，為分布式計算機系統配置的系統稱為分布式作業系統，具有透明性、可靠性、高性能等特性。
（6）微型計算機作業系統
常見的Windows、MacOS、Linux。
（7）嵌入式作業系統
運作在嵌入式智能晶片環境中，特點有：
- 微型化
- 可定制
- 實時性
- 可靠性
-
易移植性
常見的嵌入式作業系統有： VxWorks，uClinux、PalmOS、WindowsCE等。
二、程序管理
又稱為處理機管理。
1. 程序的三态模型
阻塞态也稱為等待、睡眠狀态，表示一個程序正在等待某一事件發生。
2. 程序的五态模型
3. 程序排程
4. 信号量機制
信号量S：信号量是一個整形變量和一個等待隊列；信号量除了初始化，隻能進行P操作和V操作。
S>=0： 表示資源可用數，
S<0：這時S的絕對值表示排隊程序數。
如果有n個資源、m個程序來申請，每個程序需要一個資源，這時信号量的範圍為：
5. 死鎖
多個程序在運作過程中争奪互斥資源和軟體資源（如程序表、臨界區等）時造成的一種僵局。
n個程序，每個程序至少需要m個資源，要避免死鎖的臨界情況，則：
6. 同步和互斥
程序通信時：
- 同步指直接制約；
- 互斥指申請臨界資源間接制約。
7. 信号量操作
- P : 申請一個資源，即
S=S-1
- V : 釋放一個資源，即
S=S+1
當S>0時表示已經沒有等待程序，資源過剩。
示例： 多程序共享一台列印機，信号量S初始值為1（即列印機資源）
- P(S): 使用列印機
- V(S): 釋放資源
- 檔案1列印，P(S)操作，導緻變化：S=S-1 =>0，可以使用列印機；
- 檔案2列印，P(S)操作，導緻變化：S=S-1 =>-1小于0，進入排隊隊列；
- 檔案3列印，P(S)操作，導緻變化：S=S-1 =>-2小于0，進入排隊隊列；
- 檔案1釋放資源，V(S)操作， 此時：檔案2：S=S+1=>0，檔案3：S=S+1=>-1，檔案2可以列印；
- 檔案2釋放資源，V(S)操作，此時：檔案3：S=S+1=>0，可以列印。
8. 同步模型
- 單緩沖區生産者、消費者問題
- 多緩沖區生産者、消費者問題
-
市場容量S，單緩沖區時S=1。
P(s1)表示生産一個産品，放入市場；
P(s2)再生産一個産品，要進行排隊；
三、存儲管理
1. 基本概念
相對位址/虛位址/邏輯位址：
在目标程式中，程式指令和資料的位置是基于一個0位址的相對位置。
相對位址要通過位址再定位轉換成實體位址。
2. 分區存儲管理
3. 分頁存儲管理
把程式分成同樣大小的多個部分，每個部分稱為一頁；
實體位址分成多個塊；
用一個頁表記錄每個頁放在哪個塊裡，頁表的格式是：
-頁号—頁内位址
31 - 12 11 ----- 0
優點：使用率高、碎片小，配置設定及管理簡單；
缺點：增加了系統開銷，可能産生抖動現象。
4. 分段存儲管理
表示方法： 段-頁-頁内位址
5. 段頁式存儲管理
先分段、每個段再進行分頁。
6. 虛拟存儲管理
利用外部存儲作内部存儲用。
四、裝置管理
- 磁道搜尋（尋道時間）
- 扇區搜尋
- 資料搜尋
1. 先來先服務
五、檔案管理
六、作業管理
1. 作業排程
- 先來先服務
- 短作業優先
- 響應比高優先
- 優先級排程
- 均衡排程
2. 使用者界面設計原則：
- 友善使用者操作、操作簡單、人性化……