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哈工大操作系统学习笔记3(第三周)

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简介:
本笔记为哈尔滨工业大学操作系统课程第三周的学习总结,涵盖进程管理、内存分配与调度算法等内容,适合对该主题感兴趣的读者参考学习。 操作系统是计算机科学中的核心课程之一,它负责管理硬件资源、为用户提供服务并控制程序的执行。哈尔滨工业大学的操作系统课程由刘国军老师讲授,旨在深入理解操作系统的原理与实践应用。第三周的学习内容通常涵盖操作系统的基础概念和关键组件,包括进程管理、内存管理和IO(输入输出)系统。 005_read03可能指的是阅读材料或笔记中的第三个部分,这部分可能包含以下知识点: 1. **进程管理**:在操作系统中,进程是程序的一次动态执行过程。这一部分内容会讲解进程的生命周期及其状态变化,包括创建、执行、等待、就绪和终止等阶段,并介绍进程间的通信方式(如管道、信号量、共享内存)以及常见的调度算法(例如FCFS先来先服务,SJF短作业优先及优先级调度法)。 2. **内存管理**:这部分内容会讲解如何确保多个进程安全且高效地使用主存资源。其中包括虚拟内存的概念和地址映射机制(如页表),以及常用的页面替换策略(比如LRU最近最少使用算法、OPT最优页面置换)。此外,还会涉及不同类型的内存分配方案及其优缺点分析。 3. **中断处理**:介绍操作系统如何通过硬件触发的中断来响应各种事件。这包括故障报告、时钟信号和I/O请求等,并讲解相关的中断流程管理技术(例如向量表设置)以及屏蔽机制的应用场景。 4. **IO系统设计与优化**:探讨输入输出操作在计算机体系结构中的重要性,分析不同类型的设备分类标准及其特性差异。此外还将讨论直接存储器访问(DMA)技术和I/O缓冲区的作用,并介绍如何通过合理调度提升整体性能水平。 5. **文件系统的组织和管理**:虽然没有明确提及,但作为操作系统的核心组成部分之一,文件系统也会被简要描述其结构(如目录树、链接)以及权限控制机制。此外还会讨论读写操作的基本原理及其在实际应用中的实现方式。 6. **死锁预防与解决策略及同步技术的应用**:针对多任务环境下的常见问题进行分析,并给出相应的解决方案,包括识别和防止死锁发生的条件(如互斥、占有等待等),以及利用信号量或管程等方式来保证线程间的协调工作。 7. **操作系统安全性和稳定性保障措施**:这部分内容将探讨如何通过各种手段确保数据的安全性不受威胁,同时维护系统的稳定运行状态以应对潜在的恶意攻击行为。 8. **多线程编程基础与实践技巧**:介绍现代操作环境下广泛采用的技术——即创建和管理多个执行流的能力。这涉及到线程的基本概念、同步机制以及它们区别于进程的主要特征等知识领域。 这些知识点构成了学习操作系统时不可或缺的基础部分,对于理解并设计高效可靠的软件系统具有重要意义。通过深入研究与应用上述内容,学生能够更好地解决实际的系统架构及性能优化问题。

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    本笔记为哈尔滨工业大学操作系统课程第三周的学习总结,涵盖进程管理、内存分配与调度算法等内容,适合对该主题感兴趣的读者参考学习。 操作系统是计算机科学中的核心课程之一,它负责管理硬件资源、为用户提供服务并控制程序的执行。哈尔滨工业大学的操作系统课程由刘国军老师讲授,旨在深入理解操作系统的原理与实践应用。第三周的学习内容通常涵盖操作系统的基础概念和关键组件,包括进程管理、内存管理和IO(输入输出)系统。 005_read03可能指的是阅读材料或笔记中的第三个部分,这部分可能包含以下知识点: 1. **进程管理**:在操作系统中,进程是程序的一次动态执行过程。这一部分内容会讲解进程的生命周期及其状态变化,包括创建、执行、等待、就绪和终止等阶段,并介绍进程间的通信方式(如管道、信号量、共享内存)以及常见的调度算法(例如FCFS先来先服务,SJF短作业优先及优先级调度法)。 2. **内存管理**:这部分内容会讲解如何确保多个进程安全且高效地使用主存资源。其中包括虚拟内存的概念和地址映射机制(如页表),以及常用的页面替换策略(比如LRU最近最少使用算法、OPT最优页面置换)。此外,还会涉及不同类型的内存分配方案及其优缺点分析。 3. **中断处理**:介绍操作系统如何通过硬件触发的中断来响应各种事件。这包括故障报告、时钟信号和I/O请求等,并讲解相关的中断流程管理技术(例如向量表设置)以及屏蔽机制的应用场景。 4. **IO系统设计与优化**:探讨输入输出操作在计算机体系结构中的重要性,分析不同类型的设备分类标准及其特性差异。此外还将讨论直接存储器访问(DMA)技术和I/O缓冲区的作用,并介绍如何通过合理调度提升整体性能水平。 5. **文件系统的组织和管理**:虽然没有明确提及,但作为操作系统的核心组成部分之一,文件系统也会被简要描述其结构(如目录树、链接)以及权限控制机制。此外还会讨论读写操作的基本原理及其在实际应用中的实现方式。 6. **死锁预防与解决策略及同步技术的应用**:针对多任务环境下的常见问题进行分析,并给出相应的解决方案,包括识别和防止死锁发生的条件(如互斥、占有等待等),以及利用信号量或管程等方式来保证线程间的协调工作。 7. **操作系统安全性和稳定性保障措施**:这部分内容将探讨如何通过各种手段确保数据的安全性不受威胁,同时维护系统的稳定运行状态以应对潜在的恶意攻击行为。 8. **多线程编程基础与实践技巧**:介绍现代操作环境下广泛采用的技术——即创建和管理多个执行流的能力。这涉及到线程的基本概念、同步机制以及它们区别于进程的主要特征等知识领域。 这些知识点构成了学习操作系统时不可或缺的基础部分,对于理解并设计高效可靠的软件系统具有重要意义。通过深入研究与应用上述内容,学生能够更好地解决实际的系统架构及性能优化问题。
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    本篇为哈尔滨工业大学操作系统课程第四周的学习笔记,涵盖了进程管理、内存分配及调度算法等内容,旨在帮助同学深化理解与复习。 操作系统是计算机科学中的核心课程之一,它负责管理和控制计算机硬件资源,并为用户提供服务以确保软件能够高效、稳定地运行。哈尔滨工业大学的操作系统课程由刘国军教授讲授,旨在深入理解操作系统的原理与实现机制。第四周的学习内容通常涵盖进程管理、线程概念以及进程间通信等相关知识点。 一、进程管理 在操作系统中,进程是程序的一次执行过程,并且它是资源分配和调度的基本单位。第四周的课程可能会涉及以下几个方面的内容: 1. 进程状态与转换:进程有新建、就绪、运行和等待四种基本状态,它们之间通过特定事件相互转变。例如,当一个进程获取到CPU资源时,它会从就绪状态转变为执行状态;如果需要等待某个事件,则会进入等待状态。 2. 进程调度:操作系统使用不同的算法来决定哪个进程应当获得CPU的使用权,如先来先服务(FCFS)、短作业优先(SJF)以及多级反馈队列等方法。 3. 进程同步:当多个进程协作完成任务时,需要通过信号量、管程或事件标志等方式进行同步以避免竞态条件和死锁的发生。 二、线程 线程是CPU调度和执行的基本单位,并且相对于完整的进程来说,它的创建与销毁成本较低。这使得它在多核处理器环境下能够实现高效的并发操作。 1. 线程的生成与终止:通常通过系统调用或库函数来完成线程的初始化工作,在任务完成后会由操作系统自动处理或者被其他线程显式地请求结束。 2. 同步机制和通信方式:为了保证数据的一致性,需要使用互斥量、条件变量等同步工具。同时还可以利用信号、管道以及消息队列进行进程间的通信操作。 三、进程间通信(IPC) 操作系统中提供了多种方法来支持不同程序之间的协作工作: 1. 管道(Pipe):这种单向的数据传输方式适用于父子进程之间信息的交换。 2. 消息队列(Message Queue): 支持异步发送结构化数据的功能,非常适合于复杂的信息传递任务。 3. 共享内存(Shared Memory): 让不同的程序可以直接访问同一个物理地址空间中的内容,虽然速度快但需要小心避免同步问题的发生。 4. 套接字(Socket):支持跨机器进程之间的通信,在网络编程中被广泛使用。 5. 文件映射(File Mapping): 通过将文件加载到内存来实现不同应用程序间的数据交换。 通过对这些知识点的学习,我们可以更好地掌握操作系统中的并发控制和资源共享机制的设计与应用。哈工大的刘国军教授会利用实例讲解并布置练习题以帮助学生们深入理解相关概念和技术要点。此外,《005_read04》文档可以进一步加深学生对上述内容的理解及实际运用能力。
  • 读书之二(
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    本篇笔记为哈尔滨工业大学操作系统课程第二周的学习总结,涵盖了进程管理、内存分配及处理机调度等相关概念和原理,并附有个人理解和思考。 操作系统是计算机科学的基础课程之一,在哈尔滨工业大学(哈工大),由刘国军老师主讲的操作系统课程具有很高的学术价值和实践意义。在第二周的学习中,我们将深入探讨操作系统的概念及其基本原理。 一、操作系统概述 操作系统(Operating System,简称OS)是管理计算机硬件与软件资源的程序,它是计算机系统的核心组成部分。它提供了一个用户界面,使用户能够方便地与计算机交互,并为应用程序提供运行环境。在哈工大的课程中,刘国军老师会详细讲解操作系统的五大功能:进程管理、内存管理、文件管理、设备管理和作业调度。 二、进程管理 进程是执行中的程序实例,它是系统资源分配的基本单位。第二周的学习内容将包括进程的生命周期和状态转换(创建、就绪、运行、等待和终止)、进程间通信的方式(如共享内存、消息传递及管道等)以及理解进程同步与互斥的概念。此外还将讨论多线程及其管理方式,了解它们如何提高系统效率。 三、内存管理 内存管理是操作系统中的关键环节之一,它负责分配回收和保护内存资源。本课程将介绍虚拟内存概念,并探讨分页和分段机制的原理以及页表与段表的工作模式。同时还会涉及连续分配及非连续分配策略(如最佳适配、最坏适配等)。 四、文件管理 文件是数据集合,而文件管理系统主要负责处理创建删除读写操作等功能,还包括命名组织保护措施等内容的学习。本课程将讲解不同类型的文件系统基本结构比如i节点目录结构以及权限控制机制。 五、设备管理 设备管理涉及输入输出(I/O) 设备的操控技术包括驱动程序中断处理DMA等环节,并且还会介绍缓冲区在提高IO效率中的作用,区分块设备和字符设备的功能特性。 六、作业调度 作业调度决定了进程何时获得CPU使用权。常见的调度算法如FCFS(先来先服务)、SJF(短作业优先)及优先级分配法将被讨论,这些选择会直接影响到系统的响应时间和吞吐量表现。 通过刘国军老师的第二周课程讲解与指导,学生可以对操作系统的核心概念有更深入的理解,并能运用所学知识分析解决实际问题。这门课的详细笔记和例题解析对于进一步学习复习非常重要,在后续的学习中我们将继续探索操作系统的原理和技术细节为今后编程设计奠定坚实基础。
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    这份文档《操作系统学习笔记》包含了作者在学习计算机操作系统原理过程中的心得体会和关键知识点总结,适用于希望深入理解操作系统的读者参考。 本段落介绍了操作系统的概念及其特征,包括并发、共享、虚拟及异步等方面的内容。操作系统负责控制与管理计算机的硬件和软件资源,并合理组织调度工作以及分配系统资源,是最基础级别的系统软件。其主要功能涵盖管理系统资源、提供命令接口和程序接口等。其中,命令接口分为联机和脱机两种形式,适用于分时或实时操作环境;而程序接口则通过系统调用实现。
  • 连理软件详尽
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    本资料为大连理工大学软件学院学生整理的操作系统课程复习笔记,涵盖全面,条理清晰,有助于深入理解和掌握相关知识点。 大连理工大学软件学院的操作系统复习详细笔记包含了非常全面的知识点总结。
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    该文档《Linux操作系统学习笔记汇总》包含了作者在学习和使用Linux过程中的重要知识点、命令及实用技巧的总结与归纳。 ### Linux操作系统学习笔记知识点 #### 一、Linux简介 **1.1 定义与特点** - **定义**: Linux是一种免费使用和自由传播的类UNIX操作系统。 - **创始人**: Linus Benedict Torvalds于1991年首次发布。 - **启发**: 主要受到Minix和Unix思想的影响。 - **设计思想**: 继承了Unix以网络为核心的设计理念,强调稳定性和高效性。 - **兼容性**: 支持主要的Unix工具软件、应用程序和网络协议。 - **硬件支持**: 支持32位和64位硬件架构。 **1.2 多样化的发行版** - **社区驱动**: 如Debian、Arch Linux。 - **商业支持**: 如Red Hat Enterprise Linux (RHEL)、SUSE、Oracle Linux等。 #### 二、Linux发展简史 **2.1 五大支柱** - **Unix操作系统**: 提供了理论和技术基础。 - **Minix操作系统**: 教学用途的操作系统,启发了Linus Torvalds。 - **GNU计划**: 力图创建一套自由的操作系统,提供了大量工具和库。 - **POSIX标准**: 确定了操作系统的标准化接口,保证跨平台的兼容性。 - **Internet网络**: 促进了开源文化的传播和发展。 **2.2 背景与起源** - **20世纪80年代背景**: 当时市场上缺乏既开放又强大的操作系统。 - **Minix的作用**: Andrew S. Tanenbaum教授开发的Minix用于教学目的,启发了Linux的发展。 - **Linus Torvalds贡献**: 1991年发布了Linux 0.01版本,基于Minix的启发,改进并开源。 **2.3 发展历程** - **1991年**: Linux 0.01版发布。 - **1994年**: Linux 1.0版发布,标志着成熟操作系统的诞生。 - **后续发展**: Linux逐渐成为服务器领域的重要参与者,并在嵌入式设备和个人电脑中广泛应用。 #### 三、Linux的应用领域 **3.1 IT服务器领域** - **市场份额**: Linux的市场占有率逐年上升,在Web和数据库服务器方面尤为突出。 - **企业应用**: 大型企业使用Linux搭建各种类型的服务器,如Web服务、邮件服务等,以降低成本并提高稳定性。 - **行业覆盖**: 包括电信、金融、政府、教育等行业。大型互联网公司(例如腾讯、阿里巴巴)普遍采用Linux作为服务器操作系统。 **3.2 嵌入式系统领域** - **优势**: 开放源代码;高可靠性与灵活性,支持多种硬件架构。 - **应用场景**: 路由器、交换机、手机、PDA及家电等设备中都有应用。 - **发展趋势**: 随着物联网技术的发展,Linux在嵌入式系统的使用将更加广泛。 #### 四、总结 Linux操作系统以其开放性、稳定性与可定制性的特点,在IT行业中占据重要位置。从服务器领域到嵌入式系统再到个人电脑领域,均有广泛应用场景。随着技术创新不断推进,Linux也将继续发展以满足更多领域的需要。
  • 尔滨
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    《哈尔滨工业大学操作系统》是一本针对高等院校计算机专业学生的教材,内容涵盖了现代操作系统的基本原理和关键技术。 操作系统是计算机科学的重要组成部分之一,它负责管理并控制硬件与软件资源,并为用户提供一个友好的交互环境。哈工大的操作系统课程涵盖了这一领域的核心概念和技术,主要针对Windows和Linux两大常用操作系统进行深入讲解。 一、操作系统概述 操作系统的功能包括进程管理、内存管理、文件管理和设备管理等基本方面。它在协调计算机硬件与应用程序之间的工作中起着关键作用。 二、Windows操作系统 1. Windows架构:采用微内核结构,由用户模式和内核模式组成,并提供图形界面。 2. 进程管理:包括进程的创建、调度、通信及销毁机制以及线程的概念和使用方法。 3. 内存管理:涉及虚拟内存技术、分页与分段机制,还有内存保护措施等重要环节。 4. 文件系统:介绍NTFS和FAT文件系统的特性及其组织方式,并讨论权限管理和备份恢复问题。 5. 设备驱动程序:讲解设备模型以及即插即用特性和如何安装更新这些组件的过程。 6. 安全性设置:包括用户账户控制、防火墙配置及反病毒策略等。 三、Linux操作系统 1. Linux内核结构特点及其模块化设计,支持动态加载和卸载内核模块的功能。 2. Shell与命令行使用技巧,如Bash shell的运用以及编写脚本程序的能力。 3. 文件系统:描述EXT4文件系统的组织形式及权限控制机制等要点。 4. 进程管理技术:通过fork、exec、wait等系统调用来创建和销毁进程,并介绍守护进程的概念及其通信手段。 5. 内存分配策略:物理内存与交换空间的使用,以及优化内存使用的技巧。 6. 网络服务配置知识:包括网络协议栈的工作原理和服务端口如HTTP, FTP, DNS等的相关设置。 7. 安全措施:探讨权限模型、SELinux及防火墙规则等内容。 四、操作系统理论 1. 进程与线程的区别,以及多任务同步和通信的实现方法。 2. 虚拟内存技术及其页面替换算法的应用场景分析。 3. 输入输出管理机制,包括中断驱动IO, DMA技术和缓冲区操作等细节。 4. 存储器分配策略:分区、动态分区及磁盘调度算法的选择依据。 5. 进程调度理论和常用方法的比较与评估。 通过哈工大的操作系统课程学习后,学生能够全面掌握这两种主流系统的运作机理及其实际应用技巧。无论是在软件开发、系统维护还是网络安全领域,深入理解操作系统的原理都是极其重要的基础技能之一。
  • 计算机整理
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    本资料为个人在学习计算机操作系统课程过程中的笔记整理与心得分享,涵盖进程管理、内存分配、文件系统等内容。适合相关专业学生及技术爱好者参考学习。 操作系统笔记PDF版,包含各章节详细知识点整理,适合期末复习巩固提高成绩的文档。文档内多种颜色标记重点内容,并且总结详尽,方便下载打印使用。
  • 兰州计算机整理
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    《兰州大学计算机操作系统复习笔记整理》是一份针对兰大计算机专业学生编写的详细学习资料,涵盖了操作系统的各项核心知识点和重要概念,旨在帮助学生更好地理解和掌握课程内容。 计算机专业考研复习兰大的操作系统课程时整理的笔记,内容相对全面。