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操作系统基础知识点解读

1. 前驱图及其意义

前驱图（Predecessor Graph）是一种有向无环图（DAG，Directed Acyclic Graph），用于描述程序之间的执行顺序。其核心思想是通过定义程序的前驱（Predecessor）和后继（Successor）关系，帮助理解程序的执行逻辑。

2. 程序的两种执行方式

程序的执行方式主要有顺序执行和并发执行两种。

顺序执行

• 特点：
  • 执行当前程序必须完成后，才能执行下一程序。
  • 该执行方式具有封闭性和可再现性，且能保证高效利用系统资源。

并发执行

• 特点：
  • 可能存在多个程序同时运行。
  • 该执行方式支持资源共享，但存在间断性（如进程被阻塞）、失去封闭性和不可再现性。

3. 进程的概念与特征

• 进程是程序的一次执行，用于描述程序在操作系统中的独立运行。

• 进程与程序的区别：进程包含程序及一个PCB（进程控制块）。

• 进程特征：

  • 动态性：进程的状态可动态变化。
  • 并发性：多个进程可同时运行。
  • 独立性：进程间独立，不影响其他进程的执行（除相互调用的情况）。
  • 异步性：进程间没有严格的先后顺序。

• 进程状态：

  • 就绪（Ready）：能够立即运行。
  • 执行（Running）：正在处理单个指令。
  • 阻塞（Blocked）：等待资源或事件的发生。
  • 终止（Terminated）：完成执行或异常终止。

4. 挂起操作及其状态转换

挂起的引入原因

• 用户请求：如终端用户要求暂停当前程序。
• 父进程请求：如父进程希望暂停子进程。
• 负荷调节：系统为了减轻负载可能挂起部分进程。

状态转换图

5. OS管理的数据结构与PC作用

四类数据结构

PC的作用

• 标识进程独立运行的基本单位。
• 支持进程间断运行（如中断服务）。
• 提供进程管理和调度所需的信息。
• 支持进程间的同步与通信。

6. 进程控制块的信息与组织方式

PCB信息

PCB组织方式

• 线性方式：PCB按顺序存储于一张表中。
• 链接方式：同态进程PCB以链接字链接成队列。
• 索引方式：根据进程状态建立多张索引表。

7. OS内核的组成与功能

内核组成

• 与硬件紧密相关的驱动程序和中断处理模块常驻内存。

内核目的

• 提供系统保护机制，防止破坏。
• 提高系统运行效率。

内核功能

8. 进程创建与终止

进程创建的原因

• 用户登录或注册成功。
• 作业调度或者系统服务启动。
• 应用程序请求。

进程创建过程

进程终止

• 正常结束：程序自然结束。
• 异常结束：如分割错误或 trap 启发。
• 外界干预：如终止进程或超时等待。

进程阻塞情况

唤醒机制

• 与阻塞成对使用，唤醒进程恢复就绪状态。

总结

以上知识点全面涵盖了操作系统的基础概念，涵盖了从基础图表到进程管理的核心内容。理解这些概念对掌握操作系统内核和进程管理至关重要。