操作系统复习指导.doc

计算机操作系统期末复习指导 计算机操作系统课是计算机科学与技术专业的一门专业必修课。通过学习掌握计算机操作系统的设计基本原理及组成；计算机操作系统的基本概念和相关的新概念、名词及术语；了解计算机操作系统的发展特点和设计技巧和方法。 主要内容包括：计算机操作系统概述、作业管理、文件管理、存储管理、输入输出设备管理、进程及处理机管理、操作系统结构及程序设计。 该课程使用的教材为计算机操作系统，汤小丹编著，西安电子科技大学出版社出版。 操作系统是计算机系统的基本组成部分，是整个计算机系统的基础和核心。计算机操作系统课程是理论性和实践性都较强的课程，具有概念多、较抽象、涉及面广。为帮助大家复习操作系统课程，下面按照教学大纲要求，对各章的重点、难点进行归纳、总结，给出解答问题的指导，最后给出模拟试题和参考答案，供大家复习时参考。 一、学习重点和教学要求 第一章 计算机操作系统概述 1.学习重点： （1）什么是操作系统，操作系统在软件层次中的地位；操作系统的设计观点 （2）操作系统的形成和五大类型（批处理操作系统、分时操作系统、 实时操作系统、网络操作系和分布式操作系统） （3）操作系统的五大功能（作业管理、文件管理、存储管理、设备管理和处理机及进程管理 （4）操作系统的属性：响应比、并发性（共行性）、信息的共享、保密与保护、可扩充性、可移植性、可读性、可“生成”性、可测试性、安全可靠性等 （5）操作系统的“生成”、配置、设置和引导 2教学要求： （1）牢固掌握操作系统的定义：计算机操作系统是方便用户、管理和控制计算机软、硬件资源的系统（或程序集合）；清楚地了解操作系统所处的地位：是裸机之上的第一层软件，是建立其他所有软件的基础。 （2）牢固掌握操作系统目前有五大类型（批处理、分时、实时、网络和分布式）和五大主要功能：界面管理、文件管理、存储管理、设备管理、进程管理。 （3）理解衡量操作系统优劣的属性：响应比、并发性（共行性）、信息的共享、保密与保护、可扩充性、可移植性、可读性、可“生成”性、可测试性、安全可靠性等。 （4）在实践方面至少掌握一种实际操作系统的安装、使用和维护。 （5）研究操作系统面对用户的服务观点和系统内部的管理观点。即为用户提供方便而安全的工作环境，体现“用户至上”、“服务至上”的原则；内部管理采用中断、通道、串行、并发、并行和本地远地通信等分设的各种管理部门机构，；里外协作分工组织，力争达到“多快好省”。 （6）考虑到cpu与外部设备在速度方面的差异，采用硬通道、缓冲区、多种队列和多种调度算法，以“小步快跑”等策略管理和控制计算机资源，平衡协调为用户服务。 （7）了解现代操作系统为用户提供的三种使用界面：命令界面、系统调用界面和图形界面。一般用户通过命令、图形方式控制，编程人员通过系统调用方式控制计算机。 （8）初步了解如何认识和解剖操作系统。 （9）了解操作系统（dos、windows、unix、linux）版本简况。 第二章作业管理 1.学习重点： （1）概念和术语：作业、作业步、作业同步、作业流和作业类型。 （2）作业管理的任务和功能。 （3）作业输入方式：联机输入、脱机输入、直接藕合、假脱机（spooling）工作和网络输入等方式。 （4）用户界面的任务和功能。操作系统的三代人机交互界面（第一代用户界面，一维空间的命令行界面和编程人员在程序中的系统调用、第二代用户界面，在二维图形界面空间以及第三代用户界面，在三维虚拟现实的界面元素空间) ；界面管理的功能以及用户界面的设计特点（实现高效的人机通信） （5）作业调度功能以及作业调度算法（先来先服务、最短作业优先法、最高响应比法、优先数法、定时轮转法、事件驱动法以及各种不同类型作业搭配调度算法）。 （7）操作系统常用命令分类与使用 （8）shell命令解释和控制语言特点 2.教学要求： （1）掌握作业管理的任务和功能。理解关于作业调度的概念和术语。 （2）掌握用户界面的功能及设计特点，能把这种基本设计思想体现在一些人机接口界面的设计中。 （3）理解常用的作业调度算法的实现思想，如fcfs、sjf、hrm等。 （4）理解shell命令解释和控制语言。 第三章 文件管理 1.学习重点： （1）文件管理的任务和功能 （2）操作系统文件的特点。文件的组织机构：文件元素（物理上: 位、字节、块、页、盘等组成；逻辑上：有字、字段、记录、虚拟块、文件、文件目录、文件夹和文件卷等。 （3）文件分类（按文件性质与用途分：系统文件、库文件；按操作保护分：只读文件、可读可写文件、可执行文件；按使用情况分：临时文件、永久文件、档案文件；按用户观点分统：普通文件、目录文件、特殊文件；按存取的物理结构分：顺序（连续）文件、链接文件、索引文件；按文件的逻辑存储结构分：有结构文件和无结构文件；按文件中的数据形式分：源文件和目标文件等 （4）文件的文件的物理结构和逻辑结构：空闲表法、自由链表法和成组链接法 （5）文件的目录结构：一级文件目录、二级文件目录、多级文件目录，文件目录的管理，“活动文件表” （6）文件的存取控制：存取控制矩阵、用户权限表、使用密码 （7）文件的使用：文件系统的系统调用（创建、打开、读写、关闭、刪除等） 2.教学要求： （1）理解文件管理的任务和功能。 （2）牢固掌握文件、文件系统的概念。 （3）掌握文件系统的分类。 （4）掌握文件的逻辑组织和物理组织的概念，以及相应的组织形式。 （5）掌握文件系统的目录分类管理特点。 （6）理解文件存取控制的作用及unix系统中采取的办法。 （7）了解文件系统的系统调用，如创建、打开、读写、关闭、刪除等。 （8）了解：文件系统的编程设计 第四章 存储管理 1.学习重点： （1）存储管理的任务和功能。 （2）概念：逻辑（相对）地址、物理（绝对）地址、重定位、虚拟存储、分区分配存储管理（固定分区分配、可变式动态分区分配、可重定位分区分配、多重分区分配）。 （3）动态分区分配的分配算法：首次适应法、循环适应法、最佳适应法和最坏适应法。 （4）内存“扩充”技术：交搎与覆盖；内存保护技术：存储保护键和界限寄存器。 （5）请求页式存储管理：实现原理、页表的设计、请求淘汰搎页算法（先进先出算法、循环检测法、lru最近最少使用页面先淘汰、lfu最不经常使用的页面先淘汰、nur最近没有使用页面先淘汰、opt最优淘汰算法replacement 和随机数淘汰页面算法）；页式存储管理优缺点。 （6）段式存储管理特点；段页式存储管理特点。 2.教学要求： （1）理解内存管理的任务和功能。 （2）理解三级存储器结构：高速缓存、内存、外存。 （3）掌握分区存储器管理方法：内存分配、内存扩充、内存保护。 （4）掌握分页和分段概念，二者的主要区别。 （5）掌握页式存储管理技术的实现思想，如何实现从逻辑地址到物理地址的转换。 （6）掌握解分段存储管理技术的实现思想。 （7）理解页面置换的先进先出法、循环检测法和最近最少使用置换法（lru）等。 （8）牢固掌握以下概念：逻辑地址、物理地址、可重定位地址、重定位、虚拟存储器。 第五章 输入输出设备管理 1.学习重点： （1）设备管理的任务和功能。 （2）设备分类和使用特点：按输入输出传送方式分为字符型设备和块设备；按资源特点分为独享设备、共享设备和虚拟设备；按设备硬件物理特性分为顺序存取设备、直接存取设备；按设备使用分为物理设备、逻辑设备和伪设备。 （3）设备i/o方式：询问、中断和通道技术。 （4）设备分配技术和管理：设备分配算法按先来先服务和优先级队列。 （5）缓冲技术：单缓冲、双缓冲、多缓冲和缓冲池等。 （6）虚拟设备的技术（spooling技术）：共享打印机实例。 （7）设备处理程序的功能。 （8）设备处理程序特点和编制内容（设备标题、数据存储和局部过程、策略过程、中断过程、命令处理子程序）。 2.教学要求： （1）理解设备管理的任务和功能。 （2）熟练掌握设备分类及其特点，设备的i/o方式。 （3）了解外部设备的安装。 （4）掌握输入输出设备的分类设计方法。 （5）理解使用缓冲技术的目的和缓冲区的设置方式。 （6）了解spooling系统的功能和实现思想。 （7）了解输入输出设备处理程序的编程要点。 （8）了解i/o控制过程。 第六章 进程及处理机管理 1.学习重点 （1）操作系统“核心”功能和特点 （2）程序的顺序执行与并发执行 （3）进程的定义，进程的五个基本特征，进程控制块，程序与进程的对比，进程与线程 （4）进程的描述；进程的基本状态及转搎（就绪、执行、等待） （5）进程调度算法（先来先服务、rr轮转法、多级反馈轮转法和优先数法） （6）进程通信：同步与互斥、临界区、原语（加锁/开锁原语、信号量及p-v操作）、消息缓冲 （7）什么是死锁？产生死锁的四个必要条件（互斥使用、保持和等待、非剥夺性、循环等待和处理） 2.教学要求： (1)牢固掌握进程的概念。 (2)熟练掌握操作系统核心功能、核心形式。 (3)掌握顺序执行与并发执行的比较。 (4)熟练掌握进程的五个基本特征，掌握进程与程序的主要区别。理解进程与线程的关系。 (5)掌握进程的基本状态：执行态、就绪态、等待态。在什么条件下发生状态转换？ (6)理解进程的一般组成，应深入理解进程控制块的作用。每个进程有惟一的进程控制块。 (7)理解常用的进程调度算法。 (8)掌握进程同步与互斥的比较，简单理解为同步是伙伴，互斥是竞争。 (9)理解信号量概念，p、v操作执行的动作。 (10)掌握死锁的概念、死锁的必要条件、解决死锁的基本方法。 第七章 操作系统结构和程序设计 1.学习重点： (1)操作系统的编程概念和特点。 (2)结构设计的目标；分层原则：自底向上或自顶向下的有序分层（全序或半序）；分块原则；模块接口法的设计步骤；模块接口法的优缺点； (3)层次模块化结构设计：层次模块模型、整体内核模型、内核进程模型、对象模型。 (4)微内核体系结构主要优点。 2.教学要求： (1)理解计算机操作系统的内结构和外结构、用户态和核心态运行的特点：给系统以特殊权限，以利于计算机操作系统的安全可靠。 (2)理解操作系统的编程特点：模块化结构、层次化结构、内核结构和有序结构。 (3)了解现代计算机操作系统的基本设计思想和方法 二本课程复习方法和考试形式 1.复习方法 (1)抓住重点，掌握课程的主要内容，注意知识的前后连贯。 计算机操作系统课程的基本要求是记住两句话： 第一句话是：计算机操作系统是方便用户，管理和控制计算机软硬件资源的系统软件（或程序集合）。第二句话是：操作系统目前有五大类型（批处理、分时、实时、网络和分布式）和五大功能（作业管理、文件管理、存储管理、设备管理和进程管理）。 在复习时围绕操作系统的五大功能这一主线领会各章的主要内容，分别进行总结。操作系统中概念很多，要突出掌握重点概念，如：操作系统定义，进程、重定位、死锁等概念，要结合主教材教学要求及教材中使用的黑体字。首先对每一章讲的问题是什么要搞清楚。然后，总结一下：针对该问题引入什么概念，该概念用来解决什么基本问题，采用什么基本方法予以解决。如果能把各章知识连贯起来、并结合上机体会进行复习，效果会更好。 在对于基本概念理解的基础上，掌握解决问题的方法。要注意总结自己的学习方法和效果。 (2)注重上机实验和平时作业 操作系统的上机实验很重要，它不仅可以加深对课本知识的理解，而且可以学到很多实际工作的经验，这对于增强动手技能和分析解决实际问题的能力、提高专业素质很有帮助。大家应尽量做全、做好实验。实验前要进行预习：准备做什么，用到哪些知识，大致会出现什么结果，心中应有数。实验时应注意出现的结果，并分析原因，特别是不正常的情况，对现象、解决办法、原因都最好记下来。解决一个问题，就增长一份才干。 平时应认真、独立地完成自测题、作业。根据教学大纲要求，考试难度不会超出规定范围。对基本内容应牢固掌握，并能进行适当地灵活应用。 2.考试形式 操作系统期末考试是闭卷考试，实行百分制。试题将覆盖全部所学的内容（小号字内容为扩展知识面部分，不在考核范围内）。在题目安排上，以需要“掌握”和“理解”的内容为主，一般“了解”的内容为辅。 试题类型包括：是非题、选择题、填空题和应用题。具体考核要求参见该课程的考核说明。 三模拟试题 是非题 （ ）1进程的互斥和同步总是因相互制约而同时引起 （ ）2操作系统“生成”,是可以按用户的任意要求，装配成各种应用核心。 （ ）3多用户操作系统离开了多终端硬件支持，无法使用。 （ ）4作业同步就是进程同步的条件控制。 选择题 1.引入进程概念的关键在于: （ ）独享资源（ ）共享资源（ ）顺序执行（ ）便于调试。 2.操作系统核心部分的主要特点是: （ ）一个程序模块（ ）常驻内存（ ）有头有尾的程序（ ）串行执行。 3.系统调用是: （ ）一条机器指令.（ ）提供编程人员的接口.（ ）中断子程序.（ ）用户子程序。 4.操作系统中用得最多的数据结构是: （ ）堆栈（ ）队列（ ）表格（ ）树。 填充题 1.按资源分配，设备类型分为以下三类： _，_和_。 2. 文件的三种物理结构是_，_和_。 3. 常用的进程调度算法有_，_和_。 4. 作业i/o方式有如下三种：_，_和_。 回答题 1.试以某航空公司为两旅行社a和b的顾客预订飞机票为例，说明互斥的含义。 2.试以生产者-消费者问题为例，用操作说明进程同步问题的实质。 模拟试题答案 是非题 1（） 2（）