汤子瀛计算机操作系统总结.docx

1. 进程和线程的概念进程：进程是进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位线程：线程是进程中的一个实体，是被系统独立调度和分派的基本单位2. 进程的基本状态及状态转换的原因基本状态：就绪状态、执行状态、阻塞状态状态转换原因：就绪状态到执行状态：进程调度程序为处于就绪状态的进程分配处理机后，程序进入执行状态执行状态到阻塞状态：正在执行的进程因为需要等待某事件而无法执行阻塞状态到就绪状态：进程所等待的事情发生了执行状态到就绪状态：正在执行的状态因为时间片用完而暂停执行；或者在可抢占调度方式中，一个优先权高的进程到来后，正在执行的优先权低的进程强制被撤下处理机3. pcb的作用pcb中记录了操作系统所需的、用于描述进程的当前状况以及控制进程运行的全部信息。pcb是进程存在的唯一标志。4. 进程控制的原语操作进程创建creat()、进程撤销kill()、进程挂起suspend()、进程激活active()、进程阻塞block()、进程唤醒wakeup()。5. 进程互斥、临界区、进程同步的基本概念、同步准则进程互斥：两个或两个以上进程，不能同时进入关于同一组共享变量的临界区域，否则可能发生与时间有关的错误。临界区：每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区进程同步：使并发执行的诸进程之间能有效地共享资源和相互合作，从而使程序的执行具有可再现性同步准则：（1）空闲让进（2）忙则等待（3）有限等待（4）让权等待6. 记录型信号量一种不存在”忙等”的进程同步机制。每个信号量s除了一个整型值s.value之外，还有一个进程等待队列s.l。7. 信号量的应用生产者消费者问题、哲学家就餐问题、读者写者问题8. 进程间通信的原理和实现方法 信箱共享存储系统：相互通信的进程共享某些数据结构或共享存储区消息传递系统分为直接通信和间接通信直接通信：通信的每个进程直接指明通信的接收方和发送方。在这种方式下，发送和接收原语如下：send(p,message)、receive(q,message)间接通信：消息的发送和接收通过信箱进行。发送和接收原语如下：send(a,message)、receive(a,message)1. 处理机调度的基本概念和种类在多道程序环境下，进程数目往往多于处理机数目，这就要求系统能按某种算法，动态地把处理机分配给就绪队列中的一个进程，使之执行，分配处理机的任务是由处理机调度程序完成的。处理机调度的种类：高级调度、低级调度、中级调度高级调度：用于把外存上处于后备队列中的作业调入内存，并为他们创建进程、分配必要资源，再将新创建的进程挂在就绪队列。低级调度：从就绪队列中选择一个就绪队列来执行并给其分配处理机。中级调度：在内存和外存对换区之间按照给定的原则和策略选择进程对象，以解决内存紧张问题，从而提高内存利用率和系统吞吐量。2. 选择调度算法的准则，周转时间，带权周转时间，响应时间面向用户的准则：周转时间短、响应时间快、截止时间的保证面向系统的原则：系统吞吐量高、处理机利用率好、各类资源的平衡利用周转时间：从作业被提交给系统开始，到作业完成为止这段时间间隔带权周转时间：作业的周转时间与系统为它服务的时间之比响应时间：用户从键盘提交一个请求开始，直至系统首次产生响应为止的时间3. 常见调度算法、抢占、响应比常见调度算法：先来先服务调度算法和短进程优先、高优先权优先、基于时间片的轮转抢占：在进程运行期间，如果出现了另一个优先权更高的进程，进程调度程序就立即停止当前进程的执行，重新将处理机分配给新到的优先权最高的进程。响应比：系统对作业的响应时间/要求服务时间4. 常见的两种实时调度算法常见的实时调度算法：最早截止时间优先、最低松弛度优先5. 死锁产生的原因，四个必要条件死锁：多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局，当进程处于这种僵持状态时，若无外力作用，他们将无法再想前推进。产生原因：竞争资源、进程间推进顺序非法四个必要条件：互斥条件、请求和保持条件、不剥夺条件、环路等待条件6. 死锁的预防预防死锁和避免死锁预防死锁：破坏四个必要条件中的2,3,4之一不能成立，必要条件1是固有的，不能改变。避免死锁：安全状态和不安全状态。7. 利用银行家算法避免死锁8. 死锁的检测与解除1. 重定位的基本概念：为什么要引入把程序中的逻辑地址空间变换成内存中实际物理地址空间的过程，也就是装入时对目标程序中指令和数据的修改过程。是实现多道程序在内存中同时运行的基础。2. 如何提高内存利用率：离散分配、对换机制、动态链接、虚拟存储器、存储器共享离散分配：连续分配会形成很多”碎片”，虽然可以通过紧凑将许多碎片拼接成可用的大块空间，但须为之付出很大开销，离散分配允许将一个进程直接分散地装入到许多不相邻接的分区中，无需紧凑。离散分配分为分页存储管理和分段存储管理；对换机制：把内存中暂时不能运行的进程或暂时不用的程序和数据，调出到外存上，以便腾出足够的内存空间，再把已经具备运行条件的进程或进程所需的程序和数据，调入内存；动态链接：分为装入时动态链接和运行时动态链接；虚拟存储器：具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量加以扩充的一种存储器系统；存储器共享：允许若干个进程共享一个活多个分段；3. 动态分区分配方式：分配、回收算法动态分区分配的数据结构为空闲分区表、空闲分区链；分区分配算法：首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法；回收算法：（1）回收区与插入点前一个空闲分区相邻接，将会插入点与前一分区合并，只需修改前一分区大小（2）回收区与插入点后一空闲分区相邻接（3）回收区同时与插入点前后两个分区邻接（4）与前后分区都不邻接，为回收区单独建立新表项，填写回收区的首址和大小，插入到空闲分区链中的适当位置；4. 基本分页存储管理方式：为什么引入；地址变换机构和过程（含具有快表的情况）5. 基本分段存储管理方式：为什么引入；地址变换机构和过程；信息的共享和保护；6. 虚拟存储器的基本概念：为什么引入；特征；实现虚拟存储的关键技术特征：（1）多次性（2）对换性（3）虚拟性关键技术（1）请求调页（段）技术（2）置换页（段）技术7. 请求分页系统的基本原理：页表机制；地址变换过程；页面置换算法页面置换算法：最佳置换算法；先进先出置换算法；最近最久未使用置换算法；clock算法1. i/o控制方式：四种i/o方式的基本原理；四种i/o由低到高效的演变程序i/o控制方式：处理机向控制器发出一条i/o指令启动输入设备输入数据时，要同时把状态寄存器中的忙闲标志busy置为1，然后不断循环测试busy；中断驱动i/o控制方式：处理机向设备处理器发出一条i/o命令，执行原来的任务，一旦数据进入数据寄存器，控制器便通过控制线向处理器发送中断信号，输入过程无错，处理器发出信号，通过控制器和数据线，将数据写入内存中指定单元；dma控制方式：数据传输的基本单位是块，所传送的数据直接从设备直接送入内存，传输块开始和结束时，处理器才干预；i/o通道控制方式：处理器直接以一组数据块及有关的控制和管理为单位的干预，向i/o通道发送一条i/o指令，给出其所要执行的通道程序的首址和要访问的i/o设备；2. 缓冲的概念，为什么引入缓冲（1） 缓和cpu与i/o设备间速度不匹配的矛盾（2） 减少对cpu的中断频率，放宽对cpu中断响应时间的限制（3） 提高cpu和i/o设备间的并行性3. 单缓冲如何提高i/o速度，它存在哪些不足，双缓冲、循环缓冲又如何提高处理器和i/o设备的并行性单缓冲：当用户进程发出一个i/o请求时，操作系统在主存中分配一块缓冲区，对每一块数据的处理时间表示为max（c,t）+m，不足：在输入期间，用户进程被挂起等待数据输入完毕；输出时，用户进程将一行数据输入到缓冲区后，继续进行处理；双缓冲：设备输入时，先将数据送入第一缓冲区，装满后转向第二缓冲区，操作系统从第一缓冲区移出数据，送入用户进程对每一块数据处理的时间可以认为是max(c,t)；循环缓冲：设置多个缓冲区，多个指针，使用时，包括getbuf过程和releasebuf过程；4. 缓冲池是为了解决什么问题而引入，引入缓冲池后系统将如何处理i/o设备与处理器间的数据传输，缓冲池的工作方式及getbuf和putbuf过程上述缓冲仅适用于某特定的i/o进程和计算进程，属于专用缓冲，缓冲池设置了公用缓冲池；由空缓冲队列、输入队列、输出队列组成，缓冲池工作方式：收容输入，提取输入，收容输出，提取输出5. 设备独立性：什么是设备独立性，如何实现设备独立性设备独立性：应用程序独立于具体使用的物理设备实现：逻辑设备和物理设备，逻辑设备表用于将逻辑设备名映射为物理设备名6. 虚拟设备和spooling技术虚拟设备：通过虚拟技术将一台独占设备虚拟成多台逻辑设备，供多个进程同时使用，这种经过虚拟的设备成为虚拟设备spooling技术：在多道程序技术中，利用一道程序，模拟脱机输入时的外围控制机功能，把低速i/o设备上的数据传送到高速磁盘上；再利用另一道程序模拟输出时外围控制机的功能，把数据从磁盘传送到低速输出的设备上；有输入井和输出井、输入缓冲去和输出缓冲区、输入进程spi和spo组成；共享打印机的例子；特点：提高了i/o速度，将独占设备改造为共享设备，实现了虚拟设备功能7. 磁盘调度的目标，磁盘访问时间的计算，磁盘调度算法的演变过程，分别解决了哪些问题，各算法性能比较目标：多个进程访问磁盘时，使各进程对磁盘的平均访问时间最小；磁盘访问时间=寻道时间+旋转延迟时间+传输时间；先来先服务到最短寻道时间优先到扫描算法（优先移动方向）到循环扫描（优先移动方向，到头后从最里欲访问磁道）1. 文件的逻辑结构：顺序文件、索引文件和索引顺序文件顺序文件：组织方式，串结构和顺序结构，访问方法，一直当前记录的地址，计算下一个记录的地址，rptr：=rptr+l；索引文件：组织方式，建立索引表，有索引号和指向该记录的指针，访问方法，根据用户提供的关键字，利用折半查找去检索索引表，找到相应的表项，利用指向记录的指针值，访问所需记录；索引顺序文件：组织方式，将顺序文件中所有记录分为若干个组，为顺序文件建立一张索引表，在索引表中为每组中第一个记录建立一个索引项，访问方法，检索索引表，找到该记录所在记录组中第一个记录的表项，得到该记录组第一个记录在主文件中的位置，再用顺序查找法查找主文件，找到所要求记录；优缺点：顺序文件最佳应用场合对诸记录进行批量存储时，每次读或写一大批记录，如果查找或修改单个记录，性能较差，增加或删除一个记录，性能较差；索引文件最佳应用场合是对信息处理的及时性要求较高的场合，主要问题是除了主文件外，须配置一张索引表，每个记录都要有一个索引项，提高了存储费用；索引顺序文件，可以建立多级索引，处理大文件；2. 外存分配方式：连续分配、链接分配和索引分配显示链接：把用于链接文件各物理块的指针，显式第存放在内存的一张链接表中，由于分配给文件的所有盘块号都放在该表中，故把该表成为文件分配表fat；索引分配：将每个文件所对应的盘块号放在一块，建立文件时，在为之建立的目录项中，填上指向该索引块的指针；混和索引分配：在unix系统中应用，设置了13个地