2016OS复习.doc

福 建 农 林 大 学 教 案 编号： 14课时安排： 2 学时教学课型：理论课 实验课 习题课 实践课 其它题目（教学章、节或主题）：复习1、第一章OS引论2、第二章 进程管理3、第三章 处理机调度与死锁4、第四章 存储器管理5、第五章 设备管理6、第六章 文件管理7、第七章 磁盘存储器管理（注：其余章节自己复习）教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：1.掌握操作系统的概念2.掌握进程管理、存储管理、作业管理、OS接口的概念与应用。3.熟悉设备管理、文件管理的概念与应用。教学内容（注明：* 重点 # 难点 ？疑点）：第一章 操作系统的概念1、OS的基本概念：OS的目的和作用。2、OS的功能：P163、OS的特征：P134、OS中的相关概念：包括多道程序技术、进程、线程、作业等。典型示例：1、在计算机系统中配置操作系统的目的是（B）。A）增强计算机系统的功能B）提高系统资源的利用率C）提高系统的运行速度D）提高设备之间的协调性 操作系统定义：是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地对各类作业进行调度，方便用户使用计算机的程序的集合。OS三大作用中：2、OS是计算机资源的管理者。2、操作系统的主要功能是管理计算机系统中的（C）。A）程序和数据 B）进程C）资源 D）硬件OS是计算机中最重要的系统软件，是其他系统软件和应用软件运行的基础。3、操作系统是一种（B）软件。A）应用软件B）系统软件C）通用软件D）软件包操作系统的5大功能中，提供友好的用户接口功能分为用户接口和程序接口，程序接口指操作系统提供了一组系统调用，供用户程序调用操作系统服务。4、用户在程序设计过程中，可通过（D）获得操作系统的服务。A）库函数B）键盘命令C）图形化接口D）系统调用 5、从资源管理的角度看，操作系统具有四大功能，分别是_处理机管理功能_、_存储器管理功能_、_设备管理功能_和_文件管理功能_，为了方便用户，操作系统还要提供_用户和操作系统之间的接口_。第二章 进程管理 本章内容为掌握的重点，分成两部分：进程控制与同步、进程通信。1、 程序的执行方式：顺序与并发，以及它们的区别2、 程序并发执行的特征：P343、 进程的引入：为了更好地描述系统中的并发活动。4、 进程特征及状态：P365、 进程控制原语：Linux进程由什么函数创建？创建过程中内核为其所提供的服务过程？P456、 进程状态及变迁P377、 进程同步：是进程的低级，主要掌握互斥、同步机制。实现进程同步的机制有：以信号量同步为主，要求能进行信号量的设置和编程。8、 掌握经典进程的同步问题P60 PC问题、读者-写者问题9、 进程通信P67典型示例：1、一个运行的进程用完了分配的时间片后，状态将变为（A）。A）就绪B）等待C）运行D）由用户自己确定3、对进程的管理和控制使用（B）。A、指令B、原语C、信号量D、信箱通信3、进程的三种基本状态是_执行_、_就绪_、_阻塞 _。4、PCB是Process Control Block 进程控制块 ，操作系统感知进程 存在的唯一标志。5、wait( )操作相当于申请 资源，signal( )操作相当于释放 资源。6、有两个程序，A程序按顺序使用CPU10秒，使用设备甲5秒，使用CPU5秒，使用设备乙10秒，最后使用CPU10秒。B程序按顺序使用设备甲10秒，使用CPU10秒，使用设备乙5秒，使用CPU5秒，使用设备乙10秒。在顺序环境下先执行A程序再执行B程序，CPU利用率是多少？解：A的执行时间=10+5+5+10+10=40S其中CPU时间=10+5+10=25SB=10+10+5+5+10=40S其中CPU时间=10+5=15SCPU利用率= CPU /（A+B）=（25+15）/（40+40）=0.5=50如果是在并发环境下执行A和B程序，CPU利用率又是多少？CPU利用率 = CPU/(A+B) = 40 / 45 88.89%BP47 例17，例19，例21BP58 练习21，24第三章 处理机调度与死锁1、 进程调度（P91）：进程调度方式有剥夺、非剥夺两种。2、 调度算法有：FCFS，短进程优先、优先级法、轮转法、多级队列等。3、 实时调度P97 最低松驰度优先算法P1014、 死锁与避免P104：掌握产生死锁的必要条件、死锁的预防、避免、检测与解除。典型示例：1、作业从进入系统到最后完成，可能要经历三级调度：_高级调度_ 、_低级调度_ 和_中级调度_。2、临界资源是指_一次仅允许一个进程使用的共享资源_；临界区是指_每个进程中访问临界资源的那段代码_。 (P48、BP21)3、某系统有R1、R2、R3和R4共4类资源，有5个进程P0，P1，P2, P3, P4。各进程在T0时刻，对资源的占用和需求情况如下表：进程已分配资源数量尚需资源Need系统可用资源AvailableP00 0 3 20 0 1 21 6 2 2P11 0 0 01 7 5 0P21 3 5 42 3 5 6P30 3 3 20 6 5 2P40 0 1 40 6 5 6试求：1、 T0时刻系统是否安全？ 2、 如果进程P2提出请求Request2（1，2，2，2）后，系统能否将资源分配给它？为什么？解：（1）利用银行家算法对此时刻的资源分配情况进行分析，可得此时刻的安全性分析情况：ProcessWorkNeedAllocationWork +AllocationFinishP01 6 6 20 0 1 20 0 3 21 6 5 4trueP31 6 5 40 6 5 20 3 3 21 9 8 6trueP41 9 8 60 6 5 60 0 1 41 9 9 10trueP11 9 9 101 7 5 01 0 0 02 9 9 10trueP22 9 9 102 3 5 61 3 5 43 12 14 16true从上述分析中可以看出，此时存在一个安全序列P0，P3，P4，P1，P2，故此状态是安全的。（2）按银行家算法进行检查：Request2（1，2，2，2）Need2（2，3，5，6）；Request2（1，2，2，2）Available（1，6，2，2）；系统先假定为P2分配资源，并修改Available，Allocation2和Need2向量：Available=（0，4，0，0）Allocation2=（2，5，7，6）；Need2=（1，1，3，4）。此时，Available（0，4，0，0）不能满足任何进程的请求，故系统进入不安全状态，不能将资源分配给它。第四章 存储管理 重点掌握存储管理的功能，以及虚拟存储的概念和应用。具体的包括各种内存的分配策略、所用的数据结构及算法优劣的比较。1、 分区管理P126：包括固定分区与可变分区.2、 分页管理P138：原理是将一个作业的地址空间与物理地址分成大小相同的页或帧，使得一个作业可以被分配到不连接的区域。基本任务是实现页的虚拟地址到帧的映射。3、 分段管理P145：原理是作业按逻辑段管理，段的大小长度不等。4、 段页式管理P150：将作业按段划分，每个段再划分成若干大小相同的页，其地址机构由段号、段内页号和页内相对位移地址三部分组成。典型示例：例1、若在一分页存储管理系统中，某作业的页表如下所示，已知页面大小为1024字节，试将逻辑地址（1011）10，（2148）10，（0C5A）16转换为相应的物理地址。页号帧号0 11 42 83 6 逻辑地址：1011； 页号P = INT1011/1024 = 0； 位移量W = 1011 MOD 1024 = 1011； 物理地址 = 1 * 1024 + 1011 = 2035 逻辑地址：2148； 页号P = INT2148/1024 = 2； 位移量W = 2148 MOD 1024 = 100； 物理地址 = 8 * 1024 + 100 = 8292 页大小1024字节 = 210，可知页内地址占10位。逻辑地址：（0C5A）16； 化为二进制：0000 1100 0101 1010； 下划线为10位页内地址，故页号P = (000011)2 = 3； 对应块号为6 = (000110)2 ； 替换页号：物理地址 = (0001 1000 0101 1010)2 = (185A)16例2、某系统中用户空间共有32个页面，每页1K，内存16K。假设某时刻系统将该用户程序的第0，1，2，3页，分别分配到5，10，4，7号块，请将虚拟地址0A5C和093C变换为物理地址。 用户空间共有32个页面，32 = 25，可知页号部分占5位。每页1K，1K = 1024 = 210，即页内地址占10位。内存16K，16K/1K = 16块，16 = 24， 故块号占4位。逻辑地址：（0A5C）16； 化为二进制：000 1010 0101 1100； 下划线为10位页内地址，故页号P = (0 0010)2 = 2； 对应块号为4 = (0100)2 ； 替换页号：物理地址 = (01 0010 0101 1100)2 = (125C)16逻辑地址：（093C）16； 化为二进制：000 1001 0011 1100； 下划线为10位页内地址，故页号P = (0 0010)2 = 2； 对应块号为4 = (0100)2 ； 替换页号：物理地址 = (01 0001 0011 1100)2 = (113C)16BP102 例13，例15，例16第五章 虚拟存储器1、动态分页P157：基本功能是调入策略、替换策略和地址变换的实现。2、页面置换算法：FIFO， LRU示例：BP116 例6第六章 设备管理1、 I/O控制方式P1952、 缓冲技术P208：是为了解决与低速I/O设备之间的矛盾而采用的技术。典型示例：1、通道是一种_特殊的处理机_。2、常用的I/O控制方式有哪四种？ 使用轮询的可编程I/O方式、使用中断的可编程I/O方式、直接存储器访问方式、I/O通道控制方式。3、从固有属性上说，打印机是_独占_设备，磁盘是_共享_设备。4、SPOOLING系统的组成与特点？SPOOLING系统的组成：输入井和输出井、输入缓冲区和输出缓冲区、输入进程和输出进程、井管理程序。SPOOLING系统的特点：提高了I/O的速度、将独占设备改造为共享设备、实现了虚拟设备功能。5、在设备管理中，为什么要引入缓冲区？缓冲区有哪些类型？简述缓冲池的工作原理。(P209、BP137)引入缓冲区原因：缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾、减少对CPU的中断频率，放宽CPU响应中断的时间、（解决数据粒度不匹配的问题）提高CPU和I/O设备之间的并行性。缓冲区的类型：单缓冲区、双缓冲区、环形缓冲区、缓冲池。第七章 文件管理1、 文件与文件系统：文件是信息的一种组织方式，是在外存上具有标识名的一组相关数据的集合。2、 文件的逻辑结构P2263、 文件的管理P232：文件的管理实际上是文件目录的管理。文件目录，是文件系统在创建每个文件时，为文件建立的文件目录，也称文件说明或FCB，用于为文件设置文件描述和控制文件的数据结构，与文件一一对应。4、 目录文件：是文件系统管理文件的重要信息源，由全部的文件目录组成。常用目录结构有单级目录、二级目录和多级目录。示例：BP156 例7第八章 磁盘存储器管理1、文件的物理结构（外存分配方式）P2502、文件存储空间管理：P259：实现文件存储空间分配与空闲空间的组织。常用数据结构：位示图、成组链接法。典型示例：1、有一计算机系统利用下图所示的位示图来管理空闲盘块。如果盘块从1开始编号，每个盘块的大小为1KB。现要为文件分配两个盘块，请简单说明分配过程。1234567891011121314151611111111111111111211111111111111113111101111111111141101111111101111500000000000000006 第一个值为0的二进制位，行号、列号分别为i = 3, j = 5； 计算对应盘块号：b = (i-1)*16 + j = 2 * 16 + 5 = 37； 修改位示图，令map3,5 = 1,将对应块37分配给文件。 第二个值为0的二进制位，行号、列号分别为i = 4, j = 3； 计算对应盘块号：b = (i-1)*16 + j = 3 * 16 + 3 = 51； 修改位示图，令map4,3 = 1,将对应块51分配给文件。请看BP174例7，老师说过考试时行号、列号都从0开始，最好两种都懂，并不难。（其实直接数都可以。）2、BP175 例8第九章 操作系统接口1、用户接口包括：命令接口、程序接口、图形接口。综合练习：选择题：1、文件系统采用二级目录结构，目的是（D）。A）缩短访问文件的时间 B）实现共享 C）节省内存 D）解决文件重名问题2、在文件系统中，要求物理块必须连续的物理文件是（B）。A）索引文件 B）顺序文件 C）链接文件 D）串连文件3、下列哪个目录是默认的用户主目录（D）。A）root B）/binC）/etc D）/home/mike 4、Linux文件系统的文件都按其作用分门别类地放在相关的目录中，对于外部设备文件，一般应该将其放在（C）目录中。）/bin）/lib）/dev）/etc5、下面哪个功能不是操作系统具备的主要功能（D）。A内存管理 B设备管理 C处理机管理 D文档编辑6、若干个等待访问磁盘者依次要访问的磁道为20，44，40，4，80，12，76，当前磁头位于40号柱面，若用最短寻道时间优先磁盘调度算法，则访问序列为(C) 。A 20，44，40，4，80，12，76B 40，44，76，80，20，12，4C 40，44，20，12，4，76，80D 40，44，76，80，4，12，207、进程的调度方式有两种，它们是_抢占(剥夺)_ 和_非抢占(非剥夺)_方式。8、若干事件在同一时刻发生称为_并行_；在同一时间间隔内发生称为_并发_。9、cd / 是Linux系统下的命令，其功能是_进入系统根目录_。10、PCB是操作系统感知进程 存在的唯一实体。11、在Linux中，能够显示文件类型和访问权限的命令是_ls -l_。12、在Linux中，能够显示进程状态信息的命令是_ps_。13、所谓系统调用是用户在程序中调用_操作系统_所提供的一些子功能。14、执行命令： gcc first.c 结果将产生名为：_first.out_的文件。15、在Linux中，能够创建进程的函数是_fork()_。16、采用最低松弛度优先LLF算法时，若A进程需在200ms时完成，其本身运行需要100ms，当前时刻是10ms，则A的松弛度为 200 100 10 = 90ms 。17、 在解决死锁问题的方法中，一次性分配所有的资源采用的是 预防死锁 方法，银行家算法采用的是 避免死锁 的方法。18、简述进程的状态与变迁。19、简述缓冲池的工作原理。20、简述死锁的必要与充分条件21、设有一组作业，它们的提交时间与运行时间如下所示，试问在单道程序方式下，采用高响应比优先算法，作业的执行顺序如何？并求平均周转时间。作业号提交时间运行时间（分钟）18：007028：403038：50549：105解：由于1号作业执行完成时，时间为9：10，此时有2、3、4号作业到达，计算它们的响应比分别是：2 R=（作业等待时间+运行时间）/运行时间=（30+30）/30=23 R=（20+5）/5=54 R=（0+5）/5=1按高响