計算機作業系統知識點彙總(一)
1、計算機系統是一個複雜系統,其包括硬體資源(中央處理器、主儲存器、各種外圍裝置)和軟體資源(程式、資料)。
2、計算機系統的硬體主要是中央處理器(CPU)、儲存器、輸入輸出控制系統和各種輸入輸出裝置組成。
3、人與計算機硬體之間的介面介面是計算機軟體(分為系統軟體、支撐軟體以及應用軟體)。系統軟體是計算機系統中最靠近硬體層次的軟體,是計算機系統中不可缺少的軟體,作業系統為系統軟體;支撐軟體是支撐其他軟體的開發和維護的軟體,如各種介面軟體、軟體開發工具和環境等都是支撐軟體;應用軟體是特定應用領域的專用軟體。
4、迄今為止,計算機硬體的組織結構仍採用馮▪諾依曼基本原理,即“儲存程式控制”原理。它一般歸納為控制器
5、CPU在每個工作的基本週期中首先從記憶體中提取指令,之後對其解碼以確定其型別和運算元,最後執行;重複取指、解碼並執行下一條指令,直至所有程式執行完畢。
6、快取記憶體(Cache)是CPU與記憶體之間的臨時儲存器,它的容量比記憶體小,但存取速度卻比記憶體快很多。Cache的出現主要是為了解決CPU運算速度與記憶體讀寫速度不匹配的矛盾。
7、匯流排是連線多個部件的資訊傳輸線,是各部件共享的傳輸介質。
8、在計算機啟動時,BIOS開始執行。它首先檢查RAM數量、鍵盤和其他裝置是否安裝並正常啟動;接著掃描ISA和PCI匯流排,並找出連線其上的所有裝置,若現有裝置不同於上次啟動,則配置新裝置;然後,
9、CPU執行的程式是由一組儲存在儲存器中的指令組成的。一條單一的指令需要處理的時間成為一個指令週期,僅當機器關機,發生某種未發現的錯誤或者遇到與停機相關的程式指令時,程式執行才會停止。
10、當外部裝置做好服務的準備,也就是說,當它準備好從處理器接收更多的資料時,該外部裝置的
11、注意,中斷可以在程式中的任何位置發生,而不是在一條指定的指令處。
12、在中斷階段,處理器檢查是否有中斷髮生,即檢查是否出現中斷訊號。如果沒有中斷,處理器繼續執行,並在取指階段取當前程式的下一條指令,如果有中斷,處理器掛起當前程式的執行,並執行一箇中斷處理程式。這個中斷處理程式通常是作業系統的一部分,它確定中斷的性質,並執行所需要的操作,當中斷處理程式完成後,處理器在中斷點恢復對使用者程式的執行。
13、處理多箇中斷有兩種方法:第一種方法是當正在處理一箇中斷時,禁止再發生中斷。禁止中斷的意思是處理器將對任何新的中斷請求訊號不予理睬;第二種方法是定義中斷優先順序,允許高優先順序的中斷中斷掉低優先順序的中斷處理程式的執行。
14、作業系統是控制和管理計算機的軟、硬體資源,合理組織計算機的工作流程,以方便使用者使用的程式集合。從資源管理的角度,作業系統被劃分成處理機管理、儲存管理、裝置管理、檔案管理及使用者介面。
15、多道批處理系統和分時系統的出現標誌著作業系統的形成。
16、作業系統的四大特徵:併發性、共享性、虛擬性、不確定性。
17、當某個使用者程式執行時,系統的全部資源(輸入裝置、處理機、輸出裝置以及一些軟體資源等)均由該使用者佔有,直至結束時才釋放全部資源,轉交給其他後繼使用者。
18、程式具有的特徵:順序性、封閉性、可再現性。
19、多道程式設計是在記憶體中存放多道程式,它們在作業系統的控制下在CPU上交替執行。多道程式設計具有提高系統資源利用率和增加系統吞吐量的優點,但程式的併發執行和系統資源的共享使得作業系統的工作變得很複雜,不像單道程式執行時那樣簡單、直觀。
20、程序可以定義為“併發執行的程式在一個數據集合上的執行過程”。
21、程序定義了三種基本狀態,即執行狀態、就緒狀態和阻塞狀態。程序的狀態隨著其自身的推進和外界的變化,由一種狀態變遷到另一種狀態。
22、正在執行的程序,由於規定的時間片用完而被暫停執行,該程序就會從執行狀態轉變為就緒狀態。此程序根據其自身的情況(如優先順序)插入就緒佇列的適當位置,系統收回處理機後轉入程序排程程式重新進行排程。
23、當阻塞的原因解除後,被阻塞的程序並不能立即投入執行,而是從阻塞狀態轉化為就緒狀態繼續等待處理機。僅當程序排程程式再次把處理機分配給它時,才可以從就緒狀態轉化為執行狀態繼續執行。
24、作業系統在建立程序時,要為程序分配PCB結構;填寫相關內容,為程序分配程序組,連線程序的父子關係;為程序分配所需的資源;為程序建立地址空間,填寫有關管理記憶體的表格,等載入程式等。
25、當程序已經完成了預期的任務,或者發生時間(如出現地址越界、非法指令等錯誤)而被異常終止時,程序將由執行狀態轉化為退出狀態。
26、把掛起狀態根據原來的就緒狀態和阻塞狀態進行細分,就形成了單掛起狀態和多掛起狀態。在單掛起狀態中增加了一個掛起狀態,在多掛起狀態中,增加了阻塞掛起狀態和就緒掛起狀態。
27、程序控制塊是程序存在的唯一標識。它記錄了作業系統所需的用於描述程序情況及控制程序執行的全部資訊。作業系統根據程序控制塊對併發執行的程序進行控制和管理。在程序整個生命週期中,系統總是通過訪問程序控制塊來實現對程序的控制,通過程序控制塊感知程序的存在。
28、程序控制塊的組織方式目前常用的是連結方式,連結方式把具有相同狀態的程序控制塊連結在一起,形成一個執行佇列、一個就緒佇列、若干個阻塞佇列和一個空閒佇列。
29、為了防止作業系統及其關鍵的資料結構(如PCB等)受到使用者程式有意或無意的破壞,通常將處理機的執行狀態分成核心態和使用者態。當用戶程式需要作業系統服務而呼叫作業系統呼叫時,處理機的執行狀態設定為核心態;當系統呼叫完成返回使用者程式時,處理機的執行狀態又重置為使用者態。
30、核心是在計算機硬體上擴充的第一層軟體,作業系統要對這部分軟體進行保護。核心是利用原語來實現的。原語由若干條指令構成,是用於完成一定功能的過程。它與一般過程的區別在於,原語是原子操作構成的。所謂原子操作,是指過程中的所有操作要麼全做,要麼全不做。換句話說,原子操作是一個不可分割的操作,因此原語在被執行時是不可以被中斷的。
31、程序控制的職責是對系統中的全部程序實行有效管理,其主要表現在對一個程序進行建立、撤銷以及程序狀態的轉換控制。通常允許一個程序建立和控制另一個程序,前者稱為父程序,後者稱為子程序。子程序可以繼承父程序所擁有的資源。當子程序撤銷時,要將從父程序哪裡獲得的資源歸還給父程序。此外,在撤銷父程序時,必須撤銷其所有子程序。為了標識程序之間的家族關係,PCB中設定有家族關係的表項,以標明自己的父程序及所有的子程序。
32、一個正在執行的程序,因為不能滿足其所需要的資源而被迫處於阻塞狀態,等待事件的發生,所以程序的阻塞是程序自身的一種主動行為,是程序通過呼叫阻塞原語把自己阻塞。
33、執行緒是程序的一個實體,是被獨立呼叫和分派的基本單位,表示程序中的一個控制點,執行一系列指令。執行緒由執行緒控制塊和屬於該執行緒的使用者棧和核心棧組成。執行緒必須在某個程序內執行。使用程序的其他資源,如程式、資料、開啟的檔案和訊號量等。
34、程序中的所有執行緒共享該程序的資源,它們駐留在同一塊地址空間中,並且可以訪問相同的資料。
35、在大多數作業系統中,程序之間的通訊需要核心的支援,以提供保護和通訊所需要的機制。但是,由於同一個程序中的執行緒共享儲存空間和檔案,它們無須核心的支援就可以相互通訊。