操作系统

1. 操作系统概述

操作系统的作用: 通过资源管理提高计算机系统的效率,改善人机界面,向用户提供友好的工作环境。

操作系统的特征:并发性、共享性、虚拟性、不确定性。

操作系统的功能:进程管理、存储管理、文件管理、设备管理、作业管理。

操作系统的分类:批处理操作系统、分时操作系统(轮流使用CPU工作片)、实时操 作系统(快速响应)、网络操作系统、分布式操作系统(物理分散的计算机互联系 统)、微机操作系统(Vindows)、嵌入式操作系统。

计算机启动的基本流程为:BOS->主引导记录->操作系统。

2.进程的组成和状态

进程的组成: 进程控制块PCB(唯一标志),程序(描述进程要做什么),数据(存放进程执行时所需数据)

进程基础的状态是下左图中的三态图,这是系统自动控制时只有三种状态,而下右图 中的五态,是多了两种状态:静止就绪和静止阻塞,需要人为的操作才会进入对应状 态,活跃就绪即就绪,活跃阻塞即等待。


可知,当人为干预后,进程将被挂起,进入静止状态,此时,需要人为激活,才能恢复到活跃状态,之后的本质还是三态图。

3. 前趋图

用来表示那些任务可以并行执行,哪些任务之间有顺序关系,例如:



4. 进程资源图

进程资源图: 用来表示进程和资源之间的分配和请求关系。

例如:

P代表进程,R代表资源,R方框中有几个圆球就表示 有几个这种资源,在图中,R1指向P1,表示R1有 个资源已经分配给了P1,P1指向R2,表示P1还需要 请求一个R2资源才能执行

阻塞节点:某进程所请求的资源已经全部分配完毕,无法获取所需资源,该进程被阻 塞了无法继续。如上图中2。

非阻塞节点:某进程所请求的资源还有剩余,可以分配给该进程继续运行。如上图中 P1、P3.

当一个进程资源图中所有进程都是阻寒节点时,即陷入死锁状态。


进程资源图化简的方法:先看系统还剩下多少资源没分配,再看有哪些进程是不阻塞的,接着把不阻塞的进程的所有边都去掉,形成一个孤立的点,再把系统分配给这个进程的资源回收回来,这样,系统剩余的空闲资源便多了起来,接着又去看看剩下的进程有哪些是不阻塞的,然后又把它们逐个变成孤立的点。最后,所有的资源和进程都变成孤立的点。图中p3是不阻寒的,故P3为化简图的开始,把P3孤立再回收分配给他的资源,可以看到P1也变为不阻塞节点了,故P3、P1、P2是可以的。


5. 同步和互斥

互斥:某资源(即临界资源)在同一时间内只能由一个任务单独使用,使用时需要加锁,使用完后解锁才能被其他任务使用;如打印机。

同步:多个任务可以并发执行,只不过有速度上的差异,在一定情况下停下等待,不存在资源是否单独或共享的问题;如自行车和汽车。

临界资源:各进程间需要以互斥方式对其进行访问的资源。

临界区:指进程中对临界资源实施操作的那段程序。本质是一段程序代码。

互斥信号量:对临界资源采用互斥访问,使用互斥信号量后其他进程无法访问,初值 1。

同步信号量:对共享资源的访问控制,初值一般是共享资源的数量。

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