操作系统 概念,问答.doc

第一章 操作系统概述1操作系统：是管理系统资源，控制程序执行，改善人机界面，提供各种服务，并合理组织计算机工作流程和为用户方便而有效地使用计算机提供良好运行环境的最基本的系统软件。2操作系统功能：a处理器管理b存储管理c设备管理d文件管理e网络与通信管理f用户接口3操作系统的主要特性：并发性，共享性，异步性并发性：两个或两个以上的活动或时间在同一时间间隔内发生，其实质是对有限的物理资源强行复用，供多用户共享以提高效率并行性：两个或两个以上的活动或事件在同一时刻发生并发性和并行性的关系：并行活动一定是并发的，反之并发活动未必是并行的，并行性是并发性的特例，而并发性是并行性的扩展4多道程序设计基本思想多道程序设计是指允许多个作业同时进入计算机系统的主存并启动交替计算的方法，也就是说，主存中多个相互独立的程序处于开始和结束之间，从宏观上看是并行的，多道程序设计都处于运行过程中，但尚未运行结束；从微观上看是串行的，各道程序轮流占用cpu交替地执行，引入多道程序设计技术，可以提高cpu的利用率，充分发挥计算机硬部件的并行性5内核及其属性内核是一组程序模块，作为可信软件来提供支持进程并发执行的基本功能和基本操作，通常驻留在内核空间，运行于核心态，具有访问硬件设备和所有主存空间的权限，是仅有的能够执行特权指令的程序内核的功能：资源抽象，资源分配，资源共享内核的属性：a内核是由中断驱动的b内核是不可抢占的c内核部分程序在屏蔽中断状态下执行d内核可使用特权指令6API，库函数和系统调用第二章 处理器管理1特权指令和非特权指令，访管指令，原语特权指令：指仅供内核程序使用的指令，如启动设备，设置时钟，控制中断屏蔽位，清空主存，建立存储键，加载psw等敏感性操作内核能够执行全部指令，应用程序只能使用非特权指令访管指令包括操作码和访管参数两部分，前者表示此指令时访管指令，后者则表示具体的访管要求原语是在管态下执行，完成系统特定功能的过程，其特点是执行过程中不允许被中断。是一个不可分割的基本单位，原语的执行顺序不可能并发2处理器的两种状态 核心态（管态）用户态（目态）有两类情况会导致处理器从用户向核心态转换。意识程序请求操作系统服务执行系统调用，二是在程序运行时，产生中断或异常事件，运行程序被中断，转向中断处理程序或异常处理程序工作，这两种情况都通过中断机制发生，可以说，中断和异常是用户态到核心态转换的仅有权利3中断的概念中断是指在程序执行过程中遇到急需处理的事件时，暂时中止现行程序在cpu上的运行，转而执行相应的事件处理程序，待处理完成后再返回断点或调度其他程序执行中断的分类按中断事件的性质和激活方式：a强迫性中断b自愿性中断按中断事件的来源和实现手段a硬中断，内外b软中断，信号，软件中断4进程：进程是可并发执行的程序在某个数据集合上的一次计算活动，也是操作系统进行资源分配和保护的基本单元进程属性：a结构性b共享性c动态性d独立性e制约性f并发性进程的三态转换5进程控制块PCB及其作用每个进程有且仅有一个进程控制块（PCB），它是进程存在的唯一标识，是操作系统用来记录和刻画进程状态及有关信息的数据结构，是进程动态特征的一种汇集，也是操作系统掌握进程的唯一资料结构和管理进程的主要依据6线程的定义及其特性，状态转换线程是进程中能够并发执行的实体，是进程的组成部分，也是处理器调度和分派的基本单位线程的特性a并发性多线程在CPU上运行b共享性多线程共享同意进程c动态性创建产生，撤消消亡d结构性线程的标识，线程控制块线程的状态有运行，就绪和等待，线程的状态转换盒进程类似。由于线程不是资源的拥有单位，挂起状态对于线程是没有意义的7线程与进程的比较允许进程包含多个可并发执行的线程，这些线程共享进程所获得的主存空间和资源，可以为完成某一项任务而协同工作进程可以分为两个部分：资源集合和线程集合。进程要支撑线程的运行，为线程提供地址空间和各种资源，进程封装管理信息，包括对指令代码，全局数据打开的文件和信号量等共享部分的管理，线程封装执行信息，包括对CPU，寄存器，执行栈和局部变量，过程调用参数，返回值等私有部分的管理，由于线程具有传统进程的许多特性，所以，也把线程称为轻量进程8平均周转时间，平均带权时间的计算9调度算法 FCFS,SJF,SRTF,HRRF,优先级，轮转法P126第三章 同步通信和死锁1同步互斥及其关系进程互用是指若干进程因相互争夺独占型资源而产生的竞争制约关系进程同步是指为完成共同任务的并发进程基于某个条件来协调其活动，因为需要在某些位置上排定执行的先后次序而等待传递信号或消息所产生的协作制的关系相互关系进程互斥是一种特殊的进程同步关系，即逐次使用互斥共享资源，也是对进程使用资源的次序的一种协调2临界资源，临界区，临界区调度原则并发进程中与共享变量有关的程序段称为临界区共享变量所代表的资源称被临界资源临界区调度的三个原则：a一次至多有一个进程进入临界区内执行b如果已有进程在临界区中，试图进入此临界区的其他进程应等待c临界区内的进程应在有限时间内退出，以便让等待队列中的一个进程进入总结成三句话：互斥使用，有空让进，忙则等待，有限等待，择一而入，算法可行3P,V操作P17343.5了解5死锁：如果一个进程集合中的每个进程都在等待只能由此集合中的其他进程才能引发的事件，而无限期陷入僵持的局面称为死锁死锁产生的4个条件a互斥条件：系统中存在临界资源，进程应互斥地使用这些资源b占有和等待条件：进程在请求资源得不到满足而等待时，不释放已占有的资源c不剥夺条件：一被占用的资源只能由属主释放，不允许被其他进程剥夺d循环等待条件：存在循环不等待链，其他每个进程都在链中等待下一个进程所持有的资源，造成这组进程处于永远等待状态死锁的防止：只要破坏4个必要条件之一，就可以防止死锁破坏条件1使资源可同时访问而非互斥使用2静态分配策略3剥夺调度4层次分配策略6银行家算法P204（计算题，画表格）7资源分配图和死锁定理第四章 存储管理1物理地址，逻辑地址，重地址定义物理主存储器从统一的基地址开始顺序编址的存储单元称为物理地址链接时程序地址空间中的地址总是相对某个基准开始编号的顺序地址，称为逻辑地址重地址2可变分区存储管理可变分区存储管理又称动态分区模式，按照作业的大小来划分分区，但划分的时间大小，位置都是动态的常用的可变分区分配算法a最先适应分配算法b下次适应分配算法c最优适应分配算法d最坏e快速3主存不足的存储管理技术a移动技术b对换技术c覆盖技术第五章 设备管理1设备管理的基本功能设备中断处理，缓冲区处理，设备分配和去配，2I/O控制方式及其与CPU并行程度的高低a轮询方式-CPU与设备只能串行工作b中断方式-CPU与设备可实现部分并行操作cDMA方式-CPU把总线占有权让给DMA4通道方式-与CPU并行地执行操作第六章 文件管理1文件管理的功能a文件的按名存取，实现从逻辑文件到屋里文件的转换b文件目录的建立和维护c文件的查找和定位d文件存储空间的分配和管理e提供文件的存取方法和文件存储结构f实现文件的共享，保护和保密g提供一组易用的文件操作和命令h提供与设备管理交互的统一接口补充：中断：是指程序执行过程中，当发生某个事件时，中止cpu上现行程序的运行，引发处理该事件服务程序执行的过程。操作系统：是管理系统资源，控制程序执行，改善人机界面，提供各种服务，并合理组织计算机工作流程和为用户方便而有效地使用计算机提供良好运行环境的最基本的系统软件。并发：临界资源：共享变量所代表的资源 临界区：并发进程中与共享变量有关的程序段地址重地位：一个程序或程序某一部分能随机的从某个内存储器区域移动到另一个区域而不影响执行死锁：是如果在一个进程集合中的每个进程都在等待，只能由该集合中的其他一个进程才能引发的事件，则称一组进程或系统发生死锁虚拟存储器：在具有层次结构存储器的计算机系统中，自动实现部分装入盒部分替换功能，从逻辑上为用户提供的物理内存容量大得多的可寻址的主存储器工作集：在某一段时间间隔内进程运行所需访问的页面Spooling技术：是用一类物理设备模拟另一类物理设备的技术，是使独占型设备变成共享设备的一种技术2 多道程序设计是什么？及其需解决的问题有哪些？是指允许多个作业同时进入计算机系统的主存并启动交替计算的方法。a存储保护与程序浮动，b处理器的管理和分配，c资源的管理与调度抖动：是指花费大量时间用于对换页面而不是执行计算任务的现象记录成组：若干逻辑记录合并成一组，写入一块叫做记录成组记录分解：当存储介质上的一个物理块读进系统输入缓冲区吼，把逻辑记录从块中分离出来的操作叫记录的分解虚