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第一章 操作系统引论 1、现代 OS 的目标-有效性、方便性、可扩充性、开放性。（p1） 2、什么是操作系统，它由哪几部分组成？ 操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源；有效地组织多道程序运行的系统软件；是用户与计算机之间的接口。 组成，对应它的 5 大功能： 处理机管理程序（处理机管理功能）(作业管理、进程管理、线程管理)； 存储管理程序（存储器管理功能）； 设备管理程序（设备管理功能）； 文件系统（文件管理功能）(文件管理程序、文件存储空间管理程序和文件)； 用户接口（操作系统与用户之间的接口）(包括：系统调用，终端处理程序、命令解释器、联机命令)。（p16-p20） 3、多道程序设计技术的原理;在多道系统中，并发与并行的概念。 多道程序设计技术原理：为了进一步提高资源的利用率和系统吞吐量。在系统中，用户所提交的作业先存放在外存上，并排成一个队列，称为“后备队列”；再由作业调度程序按一定的算法，从后备队列中选择若干个作业调入内存，使他们共享CPU和系统中的各种资源。（p7） 并行与并发概念：并行性和并发性是既相似又有区别的两个概念。并行性是指两个或多个事件在同一时刻发生。并发性是只两个或多个事件在同一时间间隔内发生。（p13） 4、几类典型的操作系统： 单道批处理系统(自动顺序处理)（p6）、 多道批处理系统(多道并发处理)（p7）、 分时系统(支持联机用户，交互方便)（p8）、 实时系统(及时地和高可靠地响应、处理突发事件)（p10）， 各自的工作原理、各自的特色。 分时操作系统特征：（1）多路性（2）独立性（3）及时性（4）交互性（p9） 多道批处理系统的优缺点：（1）资源利用率高（2）系统吞吐量大（3）平均周转时间长（4）无交互能力（p7）第二章 进程的描述与控制 5、什么是进程、什么是线程、什么是 PCB？ 进程定义：（1）进程是程序的一次执行 （2）进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时所发生的活动 （3）进程是具有独立功能的程序，在一个数据集合上运行的过程，它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。（p36） 线程定义：调度和分配的基本单位。 PCB是进程控制块：为了使参与并发执行的每个程序（含数据）都能独立地运行，在操作系统之中必须为之配置一个专门的数据结构，称为进程控制块。（p35） 6、进程有哪几种基本状态？掌握进程基本状态转换图。 进程三种基本状态：（1）就绪状态（2）执行状态（3）阻塞状态（p36） 状态转换图见课本（p37） 7、并发进程间存在哪两种相互制约关系？含义分别是什么？ （1）间接互制关系（互斥）多个程序在并发执行时，由于共享系统，如CPU、I/O设备等，致使在这些并发执行的程序之间形成相互制约关系。 （2）直接互制关系（同步）在某些应用程序，为了完成某个任务而建立了两个或者多个进程。在这些进程将为完成同一项任务而相互合作。进程间的直接制约关系就是源于它们之间的互相合作。（p48） 8、什么是信号量，信号量数值(整型)分量各种取值的含义。 信号量定义：信号量机制是一种卓有成效的进程同步工具。（p53） 整型分量各种取值含义（未确定） 9、什么是 P、V 操作；利用信号量和 P、V 操作如何控制几个合作进程间的互斥和同步(生产者消费者问题的应用)？ 整形变量S若其值大于0，则表示可用资源数量；若小于0则其绝对值表示因请求该资源而被阻塞的进程数量。 P操作中，S减一以后： 若S0，则减一前必有S=0，表示仍有资源可用，进程继续运行。 V操作中，S加一以后： 若S=0，则表示在加一之前必有S0，表示加一之前没有任何进程被封锁，程序继续执行。 P、V分辨表示两个标准的原子操作wait(S)和signal(S)（p53） 互斥：为使多个进程能互斥访问某临界资源，只需为该资源设置一个互斥信号量mutex，并设其初始值为1，然后将各进程访问该资源的临界区（代码）置于wait(mutex)和signal(mutex)操作之间即可。（p56）第三章 处理机调度与死锁 10、理解4个级别的处理机调度(作业调度、进程调度、线程调度、交换调度)，分别完成哪些工作，什么是最基本的。 高级调度又称长程调度又称作业调度。它的调度对象是作业。其主要功能是根据某种算法，决定将外存上处于后备队列中的哪几个作业调入内容，为他们创建进程，分配必要的资源，并将他们放入就绪队列。高级调度主要用于多道批处理系统，而在分时和实时系统中不设置高级调度。 低级调度又称为进程调度或者短程调度，它的调度对象是进程（或内核级线程）。其主要功能是根据某种算法，决定就绪队列中的哪个进程应获得处理机，并由分派程序将处理机分配给被选中的进程。进程调度是最基础的一种调度，在多道批处理、分时和实时三种类型的OS中，都必须配置这级调度。 中级调度又称内存调度。引入中级调度的目的是，提高内存利用率和系统吞吐量。把那些暂时不能运行的进程，调至外存等待，此时进程的状态称为就绪驻外存状态（或挂起状态）。当它们已经具备运行条件且内存又稍有空闲时，由中级调度决定，把外存上的那些已经具备运行条件的就绪进程重新调入内存，并修改状态为就绪状态，挂在就绪队列上等待。中级调度实际上就是存储器管理中的对换功能（交换调度）（p85） 11、理解静态和动态优先权、非抢占式和抢占式(剥夺)调度策略。 静态优先级：静态优先级算法是在创建进程时确定的，在进程整个运行期间保存不变。确定优先级大小依据如下3个：（1）进程类型（2）进程对资源的需求（3）用户需求。静态优先级法简单易行，系统开销小，但不够精确，可能会出现优先级低的进程长期没有被调度的情况。 动态优先级：动态优先级是指在创建进程之处，先赋予一个优先级，然后其随进程的推进或等待时间增加而改变，以便更好的调度性能。 非抢占式优先调度算法：该算法规定，一旦把处理机分配给就绪队列中优先级最高的进程后，该进程便一直执行下去直至完成，或者因该程序发生某事件而放弃处理机时，系统方可将处理机重新分配给另一优先级最高的进程。 抢占式优先级调度算法：把处理机分配给优先级最高的进程，使之执行。但在其执行期间，只要出现了另一个优先级更高的进程，调度程序就将处理机分配给新到的优先级最高的进程。（p94-p95） 12、几种基本的处理机调度算法(先来先服务、时间片轮转、优先权调度)：每种算法的基本思想(如何调度)；就绪队列的组织；重点用在在哪种类型 OS 中；特点。 先来先服务调度算法（FCFS）：当在作业调度中采用该算法时，系统按照作业到达的先后次序来进行调度。该算法在单片机系统中已经很少作为主调度算法，但是经常把他与其他调度算法相结合使用。（p89） 优先级调度算法（PSA）：基于作业的紧迫程度，由外部赋予相应的优先级，调度算法是根据该优先级进行调度的。（p90） 时间片轮转（轮转调度算法（RR）：系统将所有就绪进程按FCFS策略排成一个就绪队列。系统可设置隔一定事件便产生一次中断，去激活进程调度程序进行调度，把CPU分配给队首进程，并令其执行一个时间片。当它运行完毕后，又把处理机分配给就绪队列中新的队首进程，也让它执行一个时间片。（p93） 13、在处理机调度中，什么是死锁？死锁产生的原因是什么？ 死锁的定义：如果一组进程中的每一进程都在等待仅由该组进程中的其他进程才能引发的事件，那么该组进程是死锁的(Deadlock)。 产生死锁的必要条件：死锁必须具备下面四个必要条件，只要其中一个条件不成立，死锁就不会发生：（1）互斥条件；（2）请求和保持条件；（3）不可抢占条件；（4）循环等待条件（p107-p108） 14、处理死锁的几种方法分别是什么？基本原理？ （1）预防死锁：该方法是通过设置某些限制条件，去破坏产生四个必要条件中的一个或几个来预防产生死锁。 （2）避免死锁：同样是属于事先预防策略，但它并不是实现采取各种限制措施，去破坏产生死锁的四个必要条件，而是在资源的动态分配过程中，用某种方法防止系统进入不安全状态，从而可以避免发生死锁。 （3）检测死锁：这种方法无须事先采取任何限制性措施，允许进程在运行过程中发生死锁，但通过检测机构及时地检测出死锁的发生，然后采取适当的措施，在进程从死锁中解脱出来。 （4）解除死锁：将进程从死锁状态解脱出来，常用的方法是撤销一些进程，回收他们的资源，将他们分配给已处于阻塞状态的进程，使其能继续运行。（p108）第四章 存储器管理 15、什么是地址重定位(地址转换)，静态地址重定位，动态地址重定位；它们的时机、过程？ 地址重定位就是把程序中相对地址转换为绝对地址。通常把在装入时对目标程序中的指令和数据的修改过程称为重定位。（位置不明） 静态重定位：地址变化在装入时一次完成，以后不再改变。（p124） 动态重定位：作业装入内存后的所有地址仍然都是相对地址（逻辑地址），而将相对地址转换为绝对地址（逻辑地址）的工作推迟到程序指令要真正执行时进行。为使地址转换不会影响到指令的执行速度，必须在系统中增设一个重定位寄存器，用它存放程序（数据）在内存中的起始地址。程序在执行时，真正访问的内存地址是相对地址与重定位寄存器中的地址相加而成的。（p134） 16、基本的存储管理方法：动态分区、分页、分段；理解基本思想、管理使用的数据结构、方法的特点(优缺点)。 （1）动态分区： （2）分页： 基本思想：连续分配方式会形成许多“碎片”，虽然可通过“紧凑”方法将许多碎片拼成可用的大块空间，但必须为之付出很大开销。如果允许将一个进程直接分散地装入到许多不邻接的分区中，便可充分得利空内存空间，无须再进行“紧凑”。（p138） （3）分段： 17、动态分区式存储管理中存储分配的算法，每种算法的特点。 基于顺序搜索的动态分区分配算法 （1）首次适应算法（FF）：该算法倾向于优先利用内存中低址部分的空闲分区，从而保留了高址部分的大空闲区。这为以后到达的大作业分配大的内存空间创造条件。 （2）循环首次适应算法（NF）：该算法使内存中的空闲分区分布得更均匀，从而减少了查找空闲分区时的开销，但这样会缺乏大的空闲分区。 （3）最佳适应算法（BF）：该算法要求将所有的空闲分区按其容量以从小到大的顺序形成一空闲分区链。 （4）最坏适应算法（WF）：该算法要求将所有的空闲分区，按其容量从大到小的顺序形成一空闲分区链，查找时，只要看第一个分区能否满足作业要求即可。 基于索引搜索的动态分区分配算法 （1）快速适应算法：该算法又称分类搜索法，是将空闲分区根据其容量大小进行分类，对于每一类具有相同容量的所有空闲分区， 单独设立一个空闲分区链表，这样系统中存在多个空闲分区链表。 （2）伙伴系统：该算法规定，无论分配分区或空闲分区，其大小均为2的k次幂（k为整数，1=k=m）。 （3）哈希算法：哈希算法就算利用哈希快速查找的优点，以及空闲分区在可利用空闲表中的分区规律，建立哈希函数，构建一张以空闲分区大小为关键字的哈希表，该表的每一个表项记录了一个对应的空闲分区链表表头指针。（p130-p133） 18、什么是对换技术，引入的原因，对换的类型？ 对换技术也称为交换技术：把内存中暂时不能运行的进程或者暂时不用的程序和数据换出到外存上，以腾出足够的内存空间，再把已具备运行条件的进程或进程所需要的程序和数据换入内存。 引入原因：在多道程序环境下，一方面，在内存中某些进程由于某事件尚未发生而阻塞，但它却占用了大量的内存空间，甚至有时可能在内存中所有进程都被阻塞，而无可运行的进程，迫使CPU停止下来等待的情况；另一方面，却又有着许多作业，因内存空间不足了，一直驻留在外存上，不能进入内存运行。 对话类型：（1）整体对换 （2）部分（分页、分段）对换 （p135-p136）第五章 虚拟存储器 19、什么是虚拟存储技术，引入的目的？ 虚拟存储技术 引入目的：解决的主要问题是从逻辑上扩充内存容量。（来自ZEAL） 20、虚拟存储是由哪类基本存储管理技术扩充而来的，主要包含哪两种存储管理方法，存储管理的数据结构如何被改进？ 基本存储技术包括：一定容量的内存和外存，（请求分页存储管理方式）页表机制、断页中断机构以及地址变换机构，（请求分段存储管理方式）段表机制、缺段中断机构以及地址变换机构（p157 p173） 两种存储管理方法：请求分页存储管理方式和请求分段存储管理方式。 分页请求系统：在分页系统的基础上增加了请求调页功能和页面置换功能。它允许用户程序只装入少数页面的程序（及数据）即可启动运行。 请求分段系统：在分段系统的基础上，增加了请求调段和分段置换。允许用户程序只要装入少数段（而非所有的段）的程序和数据即可启动运行。（p156） 21、在虚拟存储中，什么是“抖动”，为什么会发生？ 抖动定义： 发生“抖动”的根本原因是，同时在系统中运行的进程太多，由此分配给每一个进程的物理块太少，不能满足进程正常运行的基本要求，致使每个进程在运行时，频繁地出现缺页，必须请求系统将所缺之页调入内存。这会使得在系统中排队等待页面调进/调出的进程数增加。显然，对磁盘的有效访问也随之急剧增加，造成每个进程的大部分时间都用于页面的换进/换出，而几乎不能再去做任何有效工作，从而导致发生处理机的利用率急剧下降并趋于0的情况。（p170）第六章 输入输出系统 28、中断技术：什么是中断，中断向量，中断处理的一般步骤。 中断是指CPU对I/O设备发来的中断信号的一种响应。由于中断是由外部设备引起的，故又称外中断。 中断向量：为了处理上的方便，通常是为每种设备配以相应的中断处理程序，并把该程序的入口地址放在中断表的一个设备的中断请求规定一个中断号，它直接对应于中断向量表的一个表项中。（p189） 中断处理一般步骤：（1）测定是否有未响应的中断信号（2）保护被中断进程的CPU环境（3）转入相应的设备处理设备（4）中断处理（5）恢复CPU的现场并退出中断（p190-p191）第七章 文件和文件系统 22、文件系统的功能，面向用户和面向系统的最基本功能。 文件系统的功能：文件系统的管理功能是将其管理的程序和数据通过组织为一系列文件的方式实现的。（p221） 面向用户和面向系统的最基本功能：（找不到） 23、在文件系统中什么是 FCB，其中包含的主要内容是什么？ 文件控制块（FCB）：为了能对系统中的大量文件施以有效的管理，在文件控制模块中，通常应含有三类信息：基本信息、存取控制信息及使用信息。（p233） 24、什么是索引结点，为什么要引入索引结点？ 索引结点：文件的描述信息，不包含文件名。 索引结点引入：（p233） 25、什么是文件目录；文件系统的目录结构(单级目录、两级目录、树形目录)；每种结构能够引进哪种新功能，特点如何？ 文件目录：用于标识系统中的文件及物理地址的数据结构 单级文件目录：最简单的文件目录。在整个文件系统中只建立一张目录表，每个文件占用一个目录项，目录项中含文件名、文件扩展名、文件长度、文件类型、文件物理地址以及其他文件属性。为了表明每个目录是否空闲，有设置了一个状态位。 两级文件目录：为了克服单级文件目录所存在的缺点，可以为每一个用户建立一个单独的用户文件目录UFD。这些文件目录具有相似的结构，它由用户所有文件的文件控制块组成。此外，在系统中建立一个主文件目录MFD，在主文件目录中，每个用户目录都占有一个目录项，其目录项中包括用户名和指向该用户目录文件的指针。优点：（1）提高了检索目录的速度（2）在不同的用