全國(guó)計(jì)算機(jī)等級(jí)考試四級(jí)復(fù)習(xí)綱要四

　　第四章考試要點(diǎn)
　　
　　本章內(nèi)容主要是:操作系統(tǒng)的功能、類型，多用戶操作系統(tǒng);進(jìn)程及線程的概念，進(jìn)程間的通信，進(jìn)程管理，作業(yè)調(diào)度，作業(yè)控制，死鎖;頁(yè)式、段式、段頁(yè)式存儲(chǔ)，虛擬存儲(chǔ)原理，地址轉(zhuǎn)換機(jī)制，頁(yè)面淘汰算法;文件和文件系統(tǒng)的概念，文件控制塊，文件目錄，文件分類與磁盤調(diào)度;輸入輸出控制方式，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，通道，中斷，緩沖技術(shù)，SPOOLing系統(tǒng);操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng);操作系統(tǒng)（DOS/Unix/Windows）的使用;操作系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展。

　　一、操作系統(tǒng)的基本概念
 　　
　　1.引言

　　現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分構(gòu)成。硬件指的是構(gòu)成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的物理設(shè)備。操作系統(tǒng)控制和管理所有的系統(tǒng)硬件（如處理器、存儲(chǔ)器、各種設(shè)備），也控制和管理系統(tǒng)中所有的軟件，操作系統(tǒng)對(duì)計(jì)算機(jī)使用者提供了一種良好的操作環(huán)境，也為各種應(yīng)用系統(tǒng)提供了基本的支持環(huán)境。操作系統(tǒng)在硬件之上建立了一個(gè)服務(wù)體系，為各種軟件提供強(qiáng)有力的支持，呈現(xiàn)在用戶面前的計(jì)算機(jī)是一個(gè)方便的、友好的環(huán)境界面�，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中硬件與軟件之間的關(guān)系可分成若干層次。硬件（裸機(jī)）在最里層，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工作的物質(zhì)基礎(chǔ)，它的外面是操作系統(tǒng)，通過(guò)系統(tǒng)程序?qū)τ?jì)算機(jī)系統(tǒng)中各類資源（處理器、存儲(chǔ)器、設(shè)備、數(shù)據(jù)等）進(jìn)行管理和提供方便用戶使用的多種服務(wù)功能，隱蔽對(duì)硬件的復(fù)雜操作，把裸機(jī)改造成功能更強(qiáng)，使用更方便的系統(tǒng)。
 
　　2.什么是操作系統(tǒng)

　　有幾種不同的方法考察操作系統(tǒng)
　　
　�。�1）用戶觀點(diǎn)操作系統(tǒng)是用戶與計(jì)算機(jī)之間的接口，有了操作系統(tǒng)，用戶可以方便地使用計(jì)算機(jī);在功能上，操作系統(tǒng)提供功能很強(qiáng)的系統(tǒng)調(diào)用，用戶軟件使用這些系統(tǒng)調(diào)用（也稱管態(tài)）運(yùn)行。

　�。�2）資源管理觀點(diǎn)操作系統(tǒng)是控制和管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的程序，它的工作是當(dāng)用戶程序和其他程序爭(zhēng)用這些資源時(shí)，提供有序的和可控的分配。

　　（3）進(jìn)程觀點(diǎn)操作系統(tǒng)環(huán)境中，常同時(shí)運(yùn)行著多個(gè)程序（稱為并發(fā)），這些同時(shí)運(yùn)行的程序稱為“進(jìn)程”（process），或“任務(wù)”（task）。每個(gè)進(jìn)程都完成各自的特定任務(wù)（如用戶程序的運(yùn)行，處理某個(gè)設(shè)備的輸入輸出……）。操作系統(tǒng)則控制和協(xié)調(diào)這些進(jìn)程的運(yùn)行。它從系統(tǒng)各部分可以并行工作為出發(fā)點(diǎn)，考慮管理任務(wù)的分割和相互之間的關(guān)系，通過(guò)進(jìn)程之間的通信解決共享資源時(shí)帶來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題。通常，進(jìn)程可以分為用戶進(jìn)程和系統(tǒng)進(jìn)程兩大類。

　　（4）分層觀點(diǎn)根據(jù)使用環(huán)境和對(duì)用戶作業(yè)處理方式，操作系統(tǒng)的基本類型可能分為3大類:?批處理操作系統(tǒng)（batch processing operating system）;?分時(shí)操作系統(tǒng)（time sharing system）;?實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（real time system）隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展與普遍使用，共享網(wǎng)絡(luò)資源的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的操作系統(tǒng)也已流行。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的操作系統(tǒng)又分成網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是在各單機(jī)操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，按照網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的各個(gè)協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行開發(fā)，形成網(wǎng)絡(luò)軟件，包括網(wǎng)絡(luò)管理、通信、資源共享、系統(tǒng)安全和多種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等;分布式操作系統(tǒng)要求一個(gè)統(tǒng)一的操作系統(tǒng)，即廢棄（或改造）各單機(jī)的操作系統(tǒng)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)有單一的操作系統(tǒng)。分布式操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)全系統(tǒng)的資源分配和調(diào)度，為用戶提供統(tǒng)一的界面。用戶據(jù)此使用系統(tǒng)資源、完成所需任務(wù)。至于設(shè)備在何處用戶是不必知道的，這稱為位置透明性。分布式操作系統(tǒng)是一個(gè)邏輯上緊密耦合的系統(tǒng)。而網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)用戶則需指明欲使用哪一臺(tái)計(jì)算機(jī)上的哪個(gè)資源。
　　
　　3.操作系統(tǒng)的功能

　　操作系統(tǒng)的職能是管理和控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的全部硬件、軟件資源，合理組織計(jì)算機(jī)工作流程，并為用戶提供一個(gè)良好的工作環(huán)境和友好的接口，系統(tǒng)資源管理和提供用戶界面是操作系統(tǒng)的功能要點(diǎn)。

　�。�1）處理器（處理機(jī)）管理處理器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的心臟，在單用戶系統(tǒng)或單道系統(tǒng)中，處理器為一個(gè)用戶或一個(gè)作業(yè)服務(wù)，其管理簡(jiǎn)單。為提高系統(tǒng)資源利用率，引入多道程序技術(shù)，即多個(gè)程序（作業(yè)）同時(shí)運(yùn)行，他們爭(zhēng)用處理器，就要解決對(duì)處理器分配調(diào)度策略、實(shí)施分配和回收資源。許多操作系統(tǒng)是以作業(yè)和進(jìn)程的方式進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)作業(yè)和進(jìn)程的調(diào)度，分配處理器，控制作業(yè)和進(jìn)程的執(zhí)行。現(xiàn)代的操作系統(tǒng)更引入線程（Thread）作為分配處理器的基本單位�；�于操作系統(tǒng)對(duì)處理器管理策略的不同，其提供的作業(yè)處理方式也就不同，如簡(jiǎn)單的批處理方式、分時(shí)處理方式、實(shí)時(shí)處理方式、多道成批處理方式和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的處理方式。從而，呈現(xiàn)在用戶面前的就是不同的操作系統(tǒng)。

　�。�2）存儲(chǔ)管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，存儲(chǔ)器（一般稱為主存或內(nèi)存）是運(yùn)行程序、存放工作數(shù)據(jù)的，存儲(chǔ)管理的工作主要是對(duì)主存儲(chǔ)器進(jìn)行分配、擴(kuò)充和保護(hù)。系統(tǒng)中有多個(gè)程序（操作系統(tǒng)，實(shí)用程序和用戶程序）共享存儲(chǔ)器，它們彼此之間不能相互干擾和破壞，這就是存儲(chǔ)保護(hù)問(wèn)題。當(dāng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中運(yùn)行的程序所需要的主存容量超過(guò)系統(tǒng)所提供的主存容量時(shí)，如何利用外部存儲(chǔ)器作為主存的后援，為用戶提供一個(gè)容量比實(shí)存（實(shí)際內(nèi)存）大得多的虛存（虛擬存儲(chǔ)器），讓用戶可運(yùn)行一個(gè)比實(shí)存大的用戶作業(yè)，這就是內(nèi)存擴(kuò)充問(wèn)題。

　　（3）設(shè)備管理現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)常常配置很多種類的輸入輸出設(shè)備，它們的輸入輸出速度差別很大，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)常常采用通道、控制器、設(shè)備三級(jí)控制方法管理這些設(shè)備，設(shè)備管理的任務(wù)就是監(jiān)視這些資源的使用情況，根據(jù)一定的分配策略，把通道、控制器和設(shè)備分配給請(qǐng)求輸入輸出操作的程序，并啟動(dòng)設(shè)備完成所需的操作。為了發(fā)揮設(shè)備和處理機(jī)的并行工作能力，常常采用緩沖技術(shù)和虛擬技術(shù)。

　�。�4）文件管理（信息管理）用戶使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)（信息），這些數(shù)據(jù)和程序作為文件儲(chǔ)存在外部存儲(chǔ)器（如磁盤、磁帶、光盤等）上，文件管理的任務(wù)是管理文件的存儲(chǔ)空間，提供信息的共享和保護(hù)，允許多個(gè)用戶協(xié)同工作又不引起混亂。

　　（5）用戶接口（工作管理）上述四項(xiàng)功能是操作系統(tǒng)對(duì)硬、軟件資源的管理，操作系統(tǒng)也必須為用戶提供一個(gè)友好的用戶接口———命令接口和圖形接口。一般，用戶通過(guò)兩種命令接口請(qǐng)求操作系統(tǒng)的服務(wù)。一種接口是作業(yè)一級(jí)的接口，即提供一組操作命令，如UNIX和Linux的shell命令語(yǔ)言或作業(yè)控制語(yǔ)言（JCL）讓用戶組織和控制自己作業(yè)的運(yùn)行。作業(yè)控制又分成兩類;聯(lián)機(jī)控制和脫機(jī)控制。另一種接口是編程接口，即提供一組系統(tǒng)調(diào)用命令（又稱進(jìn)管指令SVC）供各種程序（實(shí)用程序，應(yīng)用程序和用戶程序等）調(diào)用，請(qǐng)求操作系統(tǒng)的服務(wù)，這些服務(wù)�？煞殖�:處理器服務(wù)（作業(yè)、進(jìn)程、線程管理），存儲(chǔ)服務(wù)，設(shè)備服務(wù)，文件服務(wù)，用戶界面服務(wù)，異常處理服務(wù)，其他類型服務(wù)等。

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