操作系统的基本知识主要知识点操作系统

以下小编讲解操作系统的主要知识，欢迎大家阅读，一起跟随小编辑，学习更多知识，终身受益。
掌握操作系统的类型、功能、层次结构和过程概念，以及操作、处理器、存储、文件和设备管理的原则和方法。
1.1操作系统类型和功能
根据使用环境和用户操作方式，操作系统的基本类型可分为3类：批处理操作系统、分析操作系统和实时操作系统。
分时操作系统允许多个用户在会话的方式同时控制自己的节目。每个用户都觉得他们每个人都有一个独立的系统来支持自己的请求服务。
实时系统往往是专用的，与系统和应用程序很难分离往往紧密结合。实时系统并不强调资源利用率，但更关注的是时效性（时间的紧迫性）、可靠性和完整性。实时系统分为实时过程控制和实时信息处理。
操作系统在网络环境下分为网络操作系统和分布式操作系统，分布式操作系统要求一个统一的操作系统，它负责整个系统的资源分配和调度，并为用户提供一个统一的接口，它是一个逻辑上的紧耦合系统和网络运行。系统的用户需要指定资源的计算机是用。
操作系统主要有5个功能模块：处理器管理、存储管理、设备管理、文件管理和用户界面。
1.2过程与过程管理
（1）过程
一个过程是在一个数据集上运行的程序，也就是说，一个过程是一个运行的程序，一个程序的运行活动。相对于一个程序，一个过程是一个概念，程序是一个静态的概念，一组指令，所以这个过程是动态的和并发的。
在操作系统中，进程是分配、调度和管理系统资源的最小单元。线程（线程）是在现代操作系统中引入的概念，它是由处理器分配的最小资源单元。
（2）过程的状态及其转换
在多通道系统中，进程在离开时运行，它在处理器上交替运行，使其运行状态不断变化，并且有3种基本状态：运行、就绪和阻塞。
操作：正处理器。
准备好：让处理器运行。
阻塞：等待事件发生。
（3）过程控制块
这个过程是一个动态的概念，在操作系统、数据结构导论--一个进程控制块（PCB）标记process.pcb是一个进程存在的唯一标志，和PCB的过程中描述的基本情况，从静态的角度来看，一个过程由一个程序，一个数据和进程控制块；从动态的角度来看，一个过程是一组有序的计算机的状态。
程序运行的代码是对应于操作的过程，一个过程对应一个程序，一个程序也可以对应多个进程，这个代码在操作过程中将不会改变，通常称为纯代码或重入程序，它们是共享程序。
进程控制块保存状态的过程，这个过程的本质，如优先级，和控制信息的相关流程，如参数、信号量和消息，等，以及相应的队列和现场保护区。一个进程控制块生成过程的建立和在完成的过程中被撤销。
pcb是操作系统核心中最重要的数据结构之一。它不仅是过程的存在和调度的基础，也是中断和恢复过程的基础，操作系统的核心是通过pcb管理过程，PCB一般驻留在内存中，特别是调度信息必须存储在内存中。
（4）过程管理
操作系统中有许多进程，它们对应不同或相同的程序，与系统资源竞争，流程管理包括过程控制、队列管理和进程调度等。
一个过程的生命过程从它被创造的时间开始，直到它终止，它将在这个过程中经历各种转变。它们都是由操作系统控制的，操作系统提供了这个过程的基本操作，也称为原语，这些原语包括原语的创建、原语的阻塞、终止原语、优先级原语和调度原语。
进程调度是处理机调度，其主要功能是确定当处理器分配和处理分配。在分时系统中，通常有一个固定的时间单位（时间片），当一个进程运行的时间单位，有一个进程调度，即改变的运行过程的状态转移到就绪队列中排队，然后提取线程队列的第一个进程运行的原始语言并投入运行。
过程调度方法基本上分为两类：非剥夺调度和剥夺调度，所谓非剥夺调度是指一旦工件或过程占用处理器，其他进程不能将处理器从过程中带走。相反，如果其他进程可以将处理器从进程中带走，则是缺少调度。
进程调度算法采用服务于系统目标的策略，对于不同的系统和系统目标，通常采用不同的调度算法，如先到先服务、优先数调度和循环轮询等。
（5）关成
管过程是并行结构，包括数据和用于分配一个特定的共享资源或一组资源共享的过程。为了完成资源配置的功能，程序必须调用一个特定的管道入口。许多过程可以计划在不同的时间进入管道，但严格执行互斥在管边。在任何时候，只有一个过程可以进入。当有一个过程在管过程中，其他进程要进入管过程必须等待。这种等待是自动管理的管过程。
管过程中的数据或管道过程中的所有全局变量，或某一特定过程的局部变量，所有这些数据只能在管过程中访问，管程之外的过程不能访问管过程中的数据，称为信息掩蔽。
1.3存储管理
现代计算机系统中的存储系统通常是一个多层次的存储系统，至少主存储器（内存）和辅助存储器（内存）的水平，有些系统具有更多的系列。主存储器的大小由系统硬件决定的，这是真正的存储，其存储容量是由实际存储单元的有限虚拟存储（虚拟内存）不采取实际内存和数据访问的实际地址大小。它只考虑相互关联的数据的相对位置，其容量是由计算机的地址数决定的。
1.4设备管理
设备管理是计算机输入/输出系统的管理，主要任务是：实现对外部设备的分配回收；启动外部设备；控制输入/输出设备与处理器和主内存之间的数据交换，调度盘，处理设备的中断，对实现虚拟设备等。
主、外存储器常用的传输控制方法有4种：程序控制方式、中断方式、直接存取方式（DMA）和信道模式。
1.5文件管理
（1）文件系统
操作系统的文件系统包括两个方面。一方面，它包括一组系统软件负责管理文件，另一方面，它包括管理对象的文件。该文件系统的主要目的是为了提高内存的利用率，接受用户的委托，实施对文件的操作，主要的问题是次要的存储管理，文件名字空间转换到次级丛的地址空间，决定了存储和存储位置，存储访问文件的信息，文件和目录的操作，提供文件共享能力和安全设施，提供了一个友好的用户界面。
（2）文件的结构和组织
文档的结构是指文档的组织形式，从用户视图中看到的文件组织形式称为文件的逻辑结构。从实现的角度来看，它通常被称为文件的物理结构。
文件的逻辑结构是为了方便用户，一般文档的逻辑结构可以分为两种类型：非结构化字符流。
Files and structured records, which are also called formatted files.The physical structure of the optimized file is to improve the efficiency of memory utilization and reduce access time.The storage devices of a file are usually divided into the same size physical blocks, and the physical blocks are the basic units of the distribution and transmission of information.The physical structure of the file is the file on the storage device storage method.The physical structure of the file involves the block strategy and file allocation strategy of the file storage device, and determines the storage location of the file information on the storage device.
1.6作业管理和用户界面
作业是系统完成用户计算任务或事务处理所完成的工作的总和。一组用于控制输入、执行和退出作业的程序称为作业管理程序。这些控制功能还可以通过细化作业步骤和执行过程来实现。
用户的作业可以按照作业步骤的顺序由用户直接操作。它也可以由用户预先以间接的方式预先编写，并且依次执行的指令将立即交给操作系统，然后按照指令顺序处理，前者称为联机模式，后者称为脱机模式。
The general operating system provides two kinds of job control methods, one is on-line operation mode, the other is off-line operation mode.Online operation is to submit and run user jobs by direct input job control commands.Offline operation is written by the job control language (JCL, also known as the job control command).In this way, the user does not directly interfere with the operation of the job, but instead gives the job and the job deｓｃｒｉｐｔion to the system (referred to as submission).
作业调度主要是选择一个（或一些）从备份操作运行工作。根据不同的调度目标，有不同的算法，有许多种类的作业调度算法，这是类似的进程调度，有些是单通道系统，有些是多通道系统合适。他们是先服务（FCFS），短作业优先（SJF），高响应比优先（HRN）和第一级调度等。
1.7其他管理
（1）死锁问题
如果一个进程正在等待某一事件是不可能发生的，被称为死锁状态的过程。一个系统的僵局意味着一个或多个进程处于死锁状态，僵局的主要原因是共享系统资源不足，与资源分配策略和过程不当的进展。系统资源既可以是可重复使用的和永久性的资源，也可以一次性临时资源。这一过程是死锁状态不能继续运行，占用系统资源和阻碍其他进程的操作策略处理死锁。
主要：
（1）防止僵局，如果没有生产和死亡的必要条件，僵局是可以避免的。
（2）避免死锁，这种策略不限制用户进程的顺序。当流程应用于资源时，它首先决定分配是否安全。只有安全分配，典型的算法是银行家算法。
（3）死锁的检测。这种策略使用请求资源分配图的简化方法来确定是否已发生的不安全状态，请求资源分配图是一个有向图，表示一个过程和资源之间的关系。死锁检测是在需要的时候进行的，当系统是不安全的，即死锁的执行。
（4）死锁的释放。消除死锁的基本途径是剥夺。一个方法是把一些资源从剥夺的过程属于其他进程，剥夺带回办公室请求资源等执行过程中的资源；另一种方法是终止一个进程，剥夺其所有的资源，并重新运行被终止的进程。
（2）多处理器系统和线程
多重处理系统的主要目标是提高系统的处理能力，以及提高系统的可靠性。另外单处理器操作系统的功能，多处理系统的操作系统也应该提供处理器负载均衡的功能，结构重组后的通用处理器故障。多处理系统的操作系统可以分为3种类型：主型、分离型和移动型执行执行。
对称多处理器系统，SMP，是由许多同构甚至相同的处理器系统。操作系统如Solaris和Windows NT支持SMP系统。操作系统提供的线程机制发挥多处理器的作用。在多线程系统中，一个进程可以由一个或多线程，进程是资源分配的基本单位，也是基本单位的保护。一个过程对应于一个虚拟地址空间保留处理图像。每个线程都可以独立运行进程线程来共享进程的地址空间，实现多线程系统的方法有很多种。一个是核心级线程，另一个是用户级线程，它们也可以合并。
1.8操作系统的结构
（1）无序结构方法，也称为整体结构或模块化组合结构，它以大的形式和队列为中心，操作系统的各个部分围绕着表运行，整个系统是一个程序，这种操作系统通常称为面向过程的操作系统。
（2）层次结构法是将大型复杂操作系统分解成若干个单向依赖的层次，通过多层正确性保证操作系统的可靠性，层次结构清晰，有利于增加或删除系统功能。
（3）面向对象的操作系统是基于面向对象编程的概念，并运用各种不同的对象技术，在计算机系统中，对象是抽象的信息和资源，操作系统管理，是一种抽象的数据类型。系统中的最小单位，其操作系统组成的对象，对象的操作和保护对象是一个面向对象的操作系统。例如，在Windows NT中，有可执行对象（进程，线程，文件，标记等）和内核对象（时钟、事件和信号，等）。
（4）微内核结构方法抽象出系统的公共部分，形成底层的核心，提供最基本的服务，其他功能以服务器的形式建立在微内核上，具有良好的模块化和结构化特征，模块间和上下。
低层的通信通过消息，服务器建立在微内核可以根据不同的需要形成了不同操作系统，如Windows NT操作系统。
1.9通用操作系统
UNIX是一个分时操作系统。它利用内部硬件提供最外层的所有应用程序所需的服务基本服务。应用程序组可以形成一个应用子系统，如源代码管理系统（SCCS）、图形（X-Window，主题的），UNIX系统等。
Windows NT系统是在上世纪90年代的操作系统技术，适用于高端工作站平台，局域网服务器，或骨干电脑。Windows NT支持对称处理器结构，支持多线程并行，采用90年代操作系统技术（微内核技术），并采用客户/服务器模式的体系结构。