第一章 操作系统引论
1.2操作系统的发展过程
操作系统是：
一组控制和管理计算机硬件和软件资源，
合理地对各类作业进行调度（多道），
方便用户使用的程序的集合。
1.多道批处理系统
强调吞吐能力
优点：
资源利用率高：CPU和内存利用率较高；
系统吞吐量大：单位时间内完成的工作总量大；
缺点：
平均周转时间长：短作业的周转时间显著增长；
无交互能力：整个作业完成后或中间出错时，才与用户交互，不利于调试和修改；
2.分时系统：
多个用户连接主机
请求的作业发送到主机后，直接进入主机内存以快速响应
系统采用时间片轮转方式处理服务请求
响应时间RT(response time)≈时间片×用户数
时间片：就是分配给进程运行的一段时间（time slice）
分时系统是多道程序的逻辑扩充
分时用户所运行程序的特性 不影响分时系统响应时间
3.实时系统
系统必修有能够保证其承担的多个任务在规定的时间完成，调度和能力是关键。
1)按任务执行时是否呈现周期性来划分
•周期性实时任务
•非周期性实时任务——截止时间
2)根据对截止时间的要求来划分
•硬实时任务
•软实时任务
1.3 操作系统的基本特性
1.多道批处理系统、分时系统、实时系统共同具有 并发、共享、虚拟、异步四个基本特征
2.
并行性：两个或多个事件在同一时刻发生
并发性：两个或多个事件在同一时段发生
并发和进程是现代OS最重要的基本概念
1.4操作系统的主要功能
1.处理机管理功能
1）进程控制：
为作业创建进程、撤销已结束的进程，控制进程在运行过程中的状态转换。以及线程的创建撤销等。
（可理解为对单个进程基本信息进行管理）
2）进程同步：
为多个进程运行进行协调（包括互斥和同步）
3）进程通信：
p用来实现在相互合作进程间的信息交换；（直接通信和网络通信）
4）调度：
作业调度（入内存）和进程调度（分配CPU）
2.存储器管理功能
1）内存分配：为每道程序分配内存空间（包产到户）具体分配涉及许多细节：
分配方式：动态、静态
分配机制需要的数据结构、分配算法、回收内存功能
2）内存保护：确保每道用户程序都只在自己的内存空间中运行
需要一个硬件——界限寄存器，存放正在执行进程的内存上下界，每条指令的访问地址都要进行越界检查，一般用硬件实现检查.
3）地址映射(变换)：进程的逻辑地址到内存物理地址的映射。
程序编译形成的目标程序地址都是从0开始，是逻辑地址
真正调入内存某个空间存放的地址是物理地址
4）内存扩充：用虚拟存储技术解决内存容量不足的问题；
请求调入功能
页面置换功能
3. 设备管理功能
1）缓冲管理：匹配CPU和外设的速度，提高两者的利用率和并行操作程度；
2）设备分配：按某种设备分配策略，为之分配所需的设备;
应设置设备控制表等数据结构记录设备及其控制器的标识符和状态;不同的设备，分配方式不同
3）设备处理：设备处理程序即驱动程序，及时X响应设备控制器请求，实现CPU和设备控制器之间的通信。
4. 文件管理功能
1）存储空间的管理：分配外存空间，提高外存的利用率，提高文件系统的运行速度;
需要相应的数据结构，记录文件存储空间的使用情况；要有对存储空间分配和回收的功能
2）目录管理：为文件建立目录项，并有效组织，实现方便的按名存取;提供快速的目录查询手段，提高文件检索速度；还需实现文件共享。
3）文件的读写管理和保护：读写操作与有效的存取控制功能。
第二章 进程的描述与控制
2.1 前驱图和程序执行
1.前趋图关注的是前趋关系，不能有循环
2.程序执行时的特征：
(1) 顺序性
处理机的操作严格按程序规定顺序执行
(2) 封闭性
程序一旦开始执行，其计算结果不受外界因素影响。
(3) 可再现性
程序执行只要初始条件一样，不论如何停顿，重复执行多少次结果都一样。
3.程序并发执行的特征：
（1）间断性
（2）失去封闭性
（3）不可再现行
2.2 进程的描述
1.进程是进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。
2.进程的特征：
①结构性特征，进程的根本——PCB
②动态性
l进程实质上是进程实体的一次有生命期的执行过程。程序只是静态的一组有序指令。
l进程最基本特征
③并发性
l多个进程实体同存于内存中，在一段时间内同时运行。
l有PCB的程序才能并发。
④独立性
⑤异步性
3.进程状态的转换
4.进程控制块PCB
进程实体：代码段+数据段+PCB
进程控制块是进程存在的唯一标志：
进程创建时，PCB建立并伴随进程运行的全过程，直到进程撤消而撤消。PCB就象我们的户口。
5.进程控制块中的信息（pcb内）
（1）进程标识符信息
（2）处理机状态信息
（3）进程调度信息
（4）进程控制信息
6.pcb的组织方式
链接方式
同一状态的PCB，依靠链接指针链接成队列。就绪队列；若干个阻塞队列；空白队列（PCB区的空PCB块）
索引方式
同状态的PCB同样集中记录，但以索引表的方式记录PCB的地址。用专门的单元记录各索引表的首地址。
2.3进程控制
1.进程控制的基本过程：
进程的创建
进程的终止
进程的阻塞与唤醒
进程的挂起和**
2.进程的创建
(1) 申请空白PCB
(2) 为新进程分配资源
主要是内存资源的处理
(3) 初始化进程控制块
标识符（包括父进程的）、程序计数器指向程序入口地址，就绪态、优先级等信息的填写。
(4) 将新进程插入就绪队列
3.由进程调用阻塞原语阻塞自己，是主动行为：
（1）将PCB中的状态改为阻塞
（2）该PCB加入到阻塞队列中
（3）转进程调度，将处理机分配给另一进程
（4）进行进程切换，即根据两切换进程的PCB，保护与重新设置处理机状态
4.阻塞与唤醒原语作用相反，成对使用
（1）把阻塞进程从等待该事件的阻塞队列中移出
（2）将其PCB中的现行状态改为就绪
（3）将PCB插入到就绪队列中。
5.进程的挂起与**
（1）检查被挂起进程的状态，活动就绪则改为静止就绪，活动阻塞则改为静止阻塞
（2）将该PCB复制到内存（方便检查）/外存（对换）指定区域
（3）*若挂起的进程是执行态，则需重新进行进程调度。
6.**原语的执行过程
若挂起进程在外存上，将其调入内存
检查进程状态，若处于静止就绪，则改为活动就绪，若处于静止阻塞，则改为活动阻塞
2.4进程同步
1.进程间有什么相互影响？
两种制约关系：
（1）.间接相互制约关系：主要源于资源共享,表现为
进程A---打印机资源---进程B（互斥）
（2）.直接相互制约关系：主要源于进程合作，表现为进程A写缓冲---进程B读缓冲（有序）
2. 每个进程中访问临界资源的那段代码叫临界区。
为了正确同步，对临界区的代码要增加控制
3.实现互斥的方法应符合如下每条原则
空闲让进：资源使用最基本原则
忙则等待：保证互斥
有限等待：合适时被唤醒防止死等
让权等待：能主动释放CPU防止忙等
4.同步控制的关键
不应被打断（原语，OS核心态运行）
信号量机制
1.整形信号量
2.记录型信号量
