计算机操作系统复习提纲.doc

精品文档 1欢迎下载 计算机操作系统 第四版 计算机操作系统 第四版 编著 汤小丹 梁红兵 哲凤屏 汤子瀛 1 考试题型 一 选择题 15 题 每题 2 分 二 判断题 10 题 每题 2 分 三 简答题 2 题 每题 10 分 四 计算题 2 题 每题 10 分 五 应用题 2 题 每题 10 分 2 考试内容分布 第一章 操作系统概论 1 1 1 操作系统目标 1 1 2 操作系统的作用 1 1 3 推动操作系统发展的主要动力 1 2 1 未配置操作系统的计算机系统 1 2 2 单道批处理系统 1 2 3 多道批处理系统 多道批处理系统的优缺点 1 2 4 分时系统 特征 1 2 5 实时系统 概念 1 3 操作系统基本特征 并行 并发 共享 虚拟 1 4 1 处理机管理功能 1 4 2 存储管理系统 1 4 3 设备管理功能 1 4 4 文件管理功能 1 4 5 操作系统与用户之间的接口 习题 1 2 11 第二章 进程的描述和控制 2 1 1 前趋图 2 1 2 程序顺序执行 2 2 进程的描述 进程的基本状态及转化 2 3 进程控制 进程的创建 2 4 进程同步 临界资源 同步机制应遵循的规则 2 4 3 信号量机制 2 4 4 信号量的应用 2 5 经典进程同步问题 2 6 进程通信 2 7 线程的基本概念 2 8 3 线程的创建和终止 习题 7 9 11 16 22 第三章 处理机调度与死锁 3 1 1 处理机调度的层次 3 1 2 处理机调度算法的目标 3 2 作业和作业调度 3 2 3 先来先服务和短作业优先调度算法 3 2 4 优先级调度算法和高响应比优先调度算法 精品文档 2欢迎下载 3 3 进程调度 3 3 2 轮转调度算法 3 3 4 优先级调度算法 3 5 死锁概述 3 5 3 死锁的定义 必要条件和处理方法 3 6 预防死锁 3 7 避免死锁 3 8 死锁的检测与解除 习题 12 13 27 31 第四章 存储器管理 4 1 1 多层结构的存储器系统 4 1 3 高速缓存和磁盘缓存 4 2 1 程序的装入 4 3 连续分配存储管理方式 分区分配操作 4 3 4 基于顺序搜索的动态分区分配算 4 3 6 动态可重定位位分区分配 4 4 对换 4 5 分页存储管理方式 4 6 分段存储管理方式 习题 7 13 18 19 24 第五章 虚拟存储器 5 1 虚拟存储器概述 5 2 请求分页存储管理方式 5 3 页面置换算法 最佳置换算法 和先进先出置换算法 5 3 2 最近最久未使用和最少使用置换算法 5 4 抖动 产生 抖动 的原因 5 5 请求分段存储管理方式 请求段表机制 缺页中断机构 习题 3 8 13 18 第六章 输入输出系统 6 2I O 设备和设备控制器 6 3 中断机构和中断处理程序 6 7 缓冲区管理 6 8 2 早起的磁盘调度算法 6 8 3 基于扫描的磁盘调度算法 SCAN 第七章 文件管理 7 1 1 数据项 记录和文件 7 1 2 文件名和类型 7 2 文件的逻辑结构 7 3 文件目录 FCB 文件控制快 第九章 操作系统接口 9 4 系统调用的概念和类型 3 题目预测 计算不同算法的作业调度算法时间 精品文档 3欢迎下载 信号量机制 页面置换算法 LRU 等 银行家算法判断 资源分配图 即死锁的检测 注 主要章节在第三章 适用于计算机专业 书籍为 计算机操作系统 第四版 个人整理 4 以前出现的题目 以下题目是由网上提供 请参照 考试内容分布 选择性阅读 第第 1 1 章操作系统引论章操作系统引论 1 11 1 知识点总结知识点总结 1 1 什么是操作系统 什么是操作系统 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 或程序集合 是用户与计算机之间的接口 1 OS 是什么 是系统软件 一整套程序组成 如 UNIX 由上千个模块组成 2 管什么 控制和管理系统资源 记录和调度 2 操作系统的主要功能操作系统的主要功能 操作系统的功能 存储器管理 处理机管理 设备管理 文件管理和用户接口 管理 1 存储器管理 内存分配 地址映射 内存保护和内存扩充 2 处理机管理 作业和进程调度 进程控制和进程通信 3 设备管理 缓冲区管理 设备分配 设备驱动和设备无关性 4 文件管理 文件存储空间的管理 文件操作的一般管理 目录管理 文件的 读写管理和存取控制 5 用户接口 命令界面 图形界面和系统调用接口 3 3 操作系统的地位 操作系统的地位 操作系统是裸机之上的第一层软件 是建立其他所有软件的基础 它是整个系 统的控制管理中心 既管硬件 又管软件 它为其它软件提供运行环境 4 4 操作系统的基本特征 操作系统的基本特征 精品文档 4欢迎下载 操作系统基本特征 并发 共享和异步性 1 并发 并发性是指两个或多个活动在同一给定的时间间隔中进行 2 共享 共享是指计算机系统中的资源被多个任务所共用 3 异步性 每个程序什么时候执行 向前推进速度快慢 是由执行的现场所决 定 但同一程序在相同的初始数据下 无论何时运行都应获得同样的结果 5 5 操作系统的主要类型 操作系统的主要类型 多道批处理系统 分时系统 实时系统 个人机系统 网络系统和分布式系统 1 多道批处理系统 1 批处理系统的特点 多道 成批 2 批处理系统的优点 资源利用率高 系统吞吐量大 3 批处理系统的缺点 等待时间长 没有交互能力 2 分时系统 1 分时 指若干并发程序对 CPU 时间的共享 它是通过系统软件实现的 共享 的时间单位称为时间片 2 分时系统的特征 同时性 若干用户可同时上机使用计算机系统 交互性 用户能方便地与系统进行人 机对话 独立性 系统中各用户可以彼此独立地操作 互不干扰或破坏 及时性 用户能在很短时间内得到系统的响应 3 优点主要是 响应快 界面友好 多用户 便于普及 便于资源共享 3 实时系统 1 实时系统 响应时间很快 可以在毫秒甚至微秒级立即处理 2 典型应用形式 过程控制系统 信息查询系统 事务处理系统 3 与分时系统的主要区别 分时系统分时系统实时系统实时系统 交互能力交互能力强 通用系统 弱 专用系统 响应时间响应时间秒级及时 毫秒 微妙级 可靠性可靠性一般要求要求更高 精品文档 5欢迎下载 4 个人机系统 1 单用户操作系统 单用户操作系统特征 个人使用 整个系统由一个人操纵 使用方便 界面友好 人机交互的方式 图形界面 管理方便 根据用户自己的使用要求 方便的对系统进行管理 适于普及 满足一般的工作需求 价格低廉 2 多用户操作系统多 代表是 UNIX 具有更强大的功能和更多优点 网络操作系统 计算机网络 计算机技术 通信技术 计算机网络的特征 分布性 自治性 互连性 可见性 网络操作系统功能 本机 网络操作系统 本地 OS 之上覆盖了网络 OS 可以是同构的也可以是异构 的 功能 实现网络通信 资源共享和保护 提供网络服务和网络接口等 分布式操作系统 定义 运行在不具有共享内存的多台计算机上 但用户眼里却像是一台计算机 分布式系统无本地操作系统运行在各个机器上 分布式系统特征 分布式处理 模块化结构 利用信息通信 实施整体控制 分布式操作系统特点 透明性 灵活性 可靠性 高性能 可扩充性 1 2 习题 练习 1 1 选择题 选择题 1 操作系统是一种 A A 系统软件 B 系统硬件 C 应用软件 D 支援软件 2 多道程序设计是指 D A 在实时系统中并发运行多个程序 B 在分布系统中同一时刻运行多个程序 C 在一台处理机同一时刻运行多个程序 D 在一台处理机上并发运行多个程序 3 操作系统的设计目标之一是正确性 下列 D 因素不会影响该目标 A 并发性 B 共享性 C 高效性 D 随机性 精品文档 6欢迎下载 4 在下列操作系统的各个功能组成部分中 哪一个不需要有硬件的支持 A 进程调度 B 时钟管理 C 地址映射 D 中断系统 5 下列操作系统中 A 是网络操作系统 A Windows 3 X B DOS 6 22 C CP M 2 2 D linux 6 若把操作系统看作是计算机系统资源的管理者 下列 D 不属于操作系统所 管理的资源 A CPUB 内存C 程序D 中断 7 操作系统负责管理计算机系统的 A A 程序 B 文件 C 资源 D 进程 8 没有下列设备 计算机无法工作 A 硬盘B 软盘C 内存D 打印机 9 操作系统采用最多的数据结构是 A 队列B 表格C 树D 堆栈 2 2 判断题 判断题 1 OS 的最终目标是管理好软件和硬件资源 2 系统软件指的就是操作系统 3 操作系统是存在 ROM 上的软件 4 从用户的角度 操作系统可以看成计算机硬件的扩充 5 虚拟机是指硬件外层的软件 6 用户使用计算机 不必知道内部数据是如何存放的 7 操作系统的两大使命 服务用户和管理资源是统一的 8 多道程序设计既在内存中的多个程序并行运行 9 多用户系统一定采用多道技术 10 只有多重处理系统可以为多用户服务 11 多用户必须使用多终端 12 分时系统中时间片越长越好 13 用户可以完全按照自己的意愿 生成 操作系统 14 操作系统的冷 热启动差别只在于是否有加电自检的过程 3 3 填空题 填空题 1 从人机交互方式来看 操作系统是用户与机器的 2 从管理角度看 操作系统是管理资源的 精品文档 7欢迎下载 3 计算机操作系统是 管理和控制的系统软件 4 4 简答题 简答题 1 何谓脱机 I O 联机 I O 2 分时系统为什么能实现人机交互的操作 为什么主机间断的服务 用户却觉得 在连续地工作 3 批处理系统及分时系统中各用户均能共享系统资源 在共享系统资源的方法上 有什么不同 4 为什么 UNIX 系统是小型机的主导操作系统 从系统功能的角度说明之 5 操作系统的五大类型的特点 6 简述操作系统的功能 7 多道程序设计的基本思想 8 操作系统一般为用户提供了哪三种界面 各有什么特点 9 解释下列术语 并发 吞吐量 分时 实时 1 3 习题解答 1 1 选择题 选择题 4 4 简答题 简答题 1 脱机 I O 是指输入 输出工作不受主机直接控制 而由卫星机专门负责完成 I O 主机专门完成快速计算任务 从而二者可以并行操作 联机 I O 是指作业的输入 调入内存以及结果输出都在 CPU 直接控制下进行 2 分时系统提供两种接口 命令接口和系统调用 主机在中断结构和时钟系统的 支持下 把 CPU 时间分成时间片 每个程序只运行一个时间片 就产生一个时钟中断 控制转向操作系统 操作系统选择另一个用户程序 它提供命令接口 交互性好 用户 在终端上操作 即可得到系统的即时响应 在交互环境下 一个用户使用终端 大部分时间用于操作键盘输入字符 或阅读思 考系统送回显示的信息 这个阶段终端可独立完成 无需主机直接的服务 用户感觉主 机在不间断地为自己服务 因此这种系统也称为联机系统 各用户在自己享用的时间 片内 取得主机的服务 3 批处理系统采用并发处理方式 作业搭配 利用外设申请中断的功能 通过 系统调度程序进行操作 分时系统各用户按时间片分享 CPU 使系统具备共享能力 精品文档 8欢迎下载 4 核心层提供基本功能 具有较强的进程管理 存储管理和文件管理的功能 实用层有命令的解释和语言系统等实用软件 也有大量的应用软件 系统便于掌握 也便于扩展 代码采用 C 语言移植性强 很强的文件处理能力 以文件方法实现 I O 功能 管理十分方便 良好的开发 环境 5 操作系统有以下几种类型 多道批处理系统 分时系统 实时系统 网络操 作系统和分布式操作系统 多道批处理系统的特点 多道 成批分时系统的特点 同时性 交互性 独立性 及时性 实时系统的特点 交互能力较弱 系统专用 响应时间更严格 及时 可靠性 要求更高 网络操作系统的特点 分布性 自治性 互连性 可见性 分布式操作系统的特点 透明性 灵活性 可靠性 高性能 可扩充性 6 存储器管理 包括内存分配 址映射 内存保护和内存扩充 作业管理 包括作业的创建 撤消 用户界面的设计 进程管理 进程控制和进程通信 设备管理 包括缓冲管理 设备分配 和设备无关性 文件管理 包括文件存空间的管理 文件操作的一般管理 目录管理 文件的 读写管理和存取控制 7 教材 P10 8 操作系统一般为用户提供的三种界面是 命令界面 图形界面和系统调用界 面 命令界面 在提示符之后用户从键盘上输入命令 系统提供相应服务 图形界面 用户利用鼠标 窗口 菜单 图标等图形用户界面工具 可以直观 方便 有效地使用系统服务和各种应用程序及实用工具 系统调用界面 用户在自己的 程序中使用系统调用 从而获取系统更基层的 服务 9 教材 P6 10 并发 是指两个或多个活动在同一给定的时间间隔中进行 是宏观上的概念 吞吐量 在一段给定的时间内 计算机所能完成的总工作量 分时 主要是指若干并发程序对 CPU 时间的共享 精品文档 9欢迎下载 实时 表示 及时 或 既时 精品文档 10欢迎下载 第 2 章进程管理 1 1 程序顺序执行与并发执行比较 程序顺序执行与并发执行比较 顺序执行顺序执行并发执行并发执行 程序顺序执行间断执行 多个程序各自在 走走停停 种进行 程序具有封闭性程序失去封闭性 独享资源共享资源 具有可在现性失去可再现性 有直接和简接的相互制约 2 2 多道程序设计概念及其优点 多道程序设计概念及其优点 1 多道程序设计 是在一台计算机上同时运行两个或更多个程序 2 多道程序设计的特点 多个程序共享系统资源 多个程序并发执行 3 多道程序设计的优点 提高资源利用率 增加系统吞吐量 3 3 什么是进程 进程与程序的区别和关系 什么是进程 进程与程序的区别和关系 1 进程的引入 由于多道程序的特点 程序具有了并行 制约和动态的特征 就使得原来程序 的概念已难以刻划和反映系统中的情况了 2 进程 程序在并发环境下的执行过程 3 进程与程序的主要区别 1 程序是永存的 进程是暂时的 2 程序是静态的观念 进程是动态的观念 3 进程由三部分组成 程序 数据 进程控制块 描述进程活动情况的数据 结构 4 进程和程序不是一一对应的 一个程序可对应多个进程即多个进程可执行同一程序 一个进程可以执行一个或几个程序 4 进程特征 动态性 并发性 调度性 异步性 结构性 4 4 进程的基本状态及其转换 进程的基本状态及其转换 1 进程基本状态 1 运行态 Running 进程正在占用 CPU 2 就绪态 Ready 进程具备运行条件 但尚未占用 CPU 精品文档 11欢迎下载 3 阻塞态 Blocked 进程由于等待某一事件不能享用 CPU 2 进程状态的转换 1 就绪态 运行态 2 运行态 就绪态 3 运行态 阻塞态 4 阻塞态 就绪态 5 5 进程是由哪些部分组成 进程是由哪些部分组成 进程控制块的作用进程控制块的作用 1 进程的组成 由程序 数据集合和 PCB 三部分组成 2 进程控制块的作用 进程控制块是进程组成中最关键的部分 1 每个进程有唯一的 PCB 2 操作系统根据 PCB 对进程实施控制和管理 3 进程的动态 并发等特征是利用 PCB 表现出来的 4 PCB 是进程存在的唯一标志 6 6 PCBPCB 组织方式组织方式 线性队列 链接表 索引表 7 7 进程的同步与互斥 进程的同步与互斥 1 同步 是进程间共同完成一项任务时直接发生相互作 用的关系 2 互斥 排它性访问即竞争同一个物理资源而相互制约 8 8 什么是临界资源 临界区 什么是临界资源 临界区 1 临界资源 一次仅允许一个进程使用的资源 2 临界区 在每个进程中访问临界资源的那段程序 3 互斥进入临界区的准则 1 如果有若干进程要求进入空闲的临界区 一次仅允许一个进程进入 2 任何时候 处于临界区内的进程不可多于一个 如已有进程进入自己的临界 区 则其它所有试图进入临界区的进程必须等待 3 进入临界区的进程要在有限时间内退出 以便其它进程能及时进入自己 的临界区 4 如果进程不能进入自己的临界区 则应让出 CPU 避免进程出现 忙等 现 象 9 9 信号量 信号量 1 信号量定义 信号量 信号灯 信号量的值 指向 PCB 的指针 2 信号量的物理意义 精品文档 12欢迎下载 1 信号量的值大于 0 表示当前资源可用数量 小于 0 其绝对值表示等待使用该资源的进程个数 2 信号量初值为非负的整数变量 代表资源数 3 信号量值可变 但仅能由 操作来改变 1010 P VP V 操作原语操作原语 1 P 操作原语 P S 1 P 操作一次 S 值减 即 S S 请求分配一资源 2 如果 S 0 则该进程继续执行 如果 S 0 表示无资源 则该进程的状态置 为阻塞态 把相应的 PCB 连入该信号量队列的末尾 并放弃处理机 进行等待 直 至另一个进程执行 V S 操作 2 V 操作原语 荷兰语的等待 V S 1 V 操作一次 S 值加 1 即 S S 释放一单位量资源 2 如果 S 0 表示有资源 则该进程继续执行 如果 S 0 则释放信号 量队列上的第一个 PCB 所对应的进程 阻塞态改为就绪态 执行 V 操作的进 程继续执行 1111 进程间简单同步与互斥的实现 进程间简单同步与互斥的实现 1 用 P V 原语实现互斥的一般模型 设互斥信号量 mutex 初值为 1 2 用 P V 原语操作实现简单同步的例子 S1 缓冲区是否空 0 表示不空 1 表示空 初值 S1 0 S2 缓冲区是否满 0 表示不满 1 表示满 初值 S2 0 3 生产者 消费者问题 OS 典型例子 mutex 互斥信号量 初值为 1 full 满缓冲区数 初值为 0 empty 空缓冲区数 初值为 N 精品文档 1欢迎下载 第三章处理机调度与死锁第三章处理机调度与死锁 处理机调度级别处理机调度级别 1 调度 选出待分派的作业或进程 2 处理机调度 分配处理机 3 三级调度 高级调度 作业调度 中级调度 内存对换 低级调度 进 程调度 作业状态作业状态 1 作业状态分为四种 提交 后备 执行和完成 2 作业状态变迁图 作业调度和调度的功能作业调度和调度的功能 1 作业调度的任务 后备状态 执行状态执行状态 完成状态 2 作业调度的功能 1 记录系统中各个作业的情况 2 按照某种调度算法从后备作业队列中挑选作业 3 为选中的作业分配内存和外设等资源 4 为选中的作业建立相应的进程 5 作业结束后进行善后处理工作 进程调度和调度的功能进程调度和调度的功能 1 进程调度 后备状态 执行状态 2 进程调度时机 任务完成后 等待资源时 运行到时了 发现重调标志 3 进程调度的功能 保存现场 挑选进程 恢复现场 两级调度模型作业调度和进程调度的区别两级调度模型作业调度和进程调度的区别 作业调度 宏观调度 为进程活动做准备 即有获得处理机的资 格 调度次数 有的系统不设 作业调度 精品文档 2欢迎下载 评价调度评价调度算算 法的指标法的指标 调度性 能评价准则 CPU 利用率 吞吐量 周转时间 就绪等待时间和响应时间 1 吞吐量 单位时间内 CPU 完成作业的数量 2 周转时间 1 周转时间 完成时刻 提交时刻 2 平均周转时间 周转时间 n 3 带权周转时间 周转时间 实际运行时间 4 平均带权周转时间 带权周转时间 n 简单的调度算法简单的调度算法 1 先来先服务先来先服务 FCFSFCFS 调度算法的实现思想 按作业 进程 到来的先后次序进行调度 即先来的先 得到运行 用于作业调度 从作业对列 按时间先后为序 中选择队头的一个或几 个作业运行 用于进程调度 从就绪队列中选择一个最先进入该队列的进程投入运 行 例如设有三个作业 编号为 1 2 3 各作业分别对应一个进程 各作业依次 到达 相差一个时间单位 图示出采用 FCFS 方式调度时这三个作业的执行顺序 算出各作业的周转时间和带权周转时间 作 业 到 达时间 运 行时间 开 始时间 完 成时间 周 转时间 带权 周转时间 1024024241 2132427268 67 3232730289 33 平均周转时间 T 26 平均带权周转时间 W 6 33 2 时间片轮转 时间片轮转 RRRR 调度算法的实现思想 系统把所有就绪进程按先进先出的原则排成一个队列 新来的进程加到就绪队列末尾 进程调度 微观调度 使进程活动起来 即 分配得到了处理机 调度频率高 进程调度必不 可少 精品文档 3欢迎下载 每当执行进程调度时 进程调度程序总是选出就绪队列的队首进程 让它在 CPU 上运行一个时间片的时间 当时间片到 产生时钟中断 调度程序便停止该进程的运行 并把它放入就绪队列末尾 然后 把 CPU 分 给就绪队列的队首进程 时间片 是一个小的时间单位 通常 10 100ms 数量级 例如设四个进程 A B C 和 D 依次进入就绪队列 同时到达 四个进程分别 需要运行 12 5 3 和 6 个时间单位 图示 RR 法时间片 q 1 和 q 4 示进程运行情况 算出各进程的周转时间和带权周转时间 3 优先级调度算法的实现思想优先级调度算法的实现思想 从就绪队列中选出优先级最高的进程到 CPU 上运行 1 两种不同的处理方式 非抢占式优先级法 抢占式优先级法 2 两种确定优先级的方式 静态优先级 动态优先级 例如假定在单 CPU 条件下有下列要执行的作业 作业运行时间优先级 1103 211 323 414 552 用执行时间图描述非强占优先级调度算法执行这些作业的情况 算出各作业的周转时间和带权周转时间 作 业 到 达时间 运 行时间 开 始时间 完 成时间 周 转时间 带权 周转时间 10100101010 21128191818 0 3221113115 5 435101188 0 精品文档 4欢迎下载 54513181428 平均周转时间 T 12 2 平均带权周转时间 W 7 06 ShellShell 命令执行过程命令执行过程 1 读命令 shell 命令解释程序将命令行读到自己的工作区中 2 判对错 判断命令是否正确 若有错则发出相应的错误信息 3 建子进程 终端进程调用系统调用 fork 创建一个子进程 4 等待完成 终端进程将等待自己创建的子进程完成工作 变成睡眠态 如果用户键入的命令行末尾有 for i 4 i 0 i print buff i 高级语言例子 读硬盘文件 f1 的第 10 到 20 个字节 seek fd 10 0 read fd buff 11 凡是与硬件相关 与应用无关的工作 都通过操作系统程序来完成 用户程序 函数 操作系统 系统调用与一般过程调用的对比 相同点 改变指令流程 重复执行和公用 要返回原处 精品文档 17欢迎下载 不同点 一般过程调用 调用程序和被调用程序都运行在相同状态 系统态或用户态 调 用时不涉及系统状态转换 系统调用 调用程序在用户态 被调用程序在系统态 调用时涉及系统状态的转 换 不允许由调用过程直接转向被调用过程 先通过软中断机制由用户态转换为系统 态 在 OS 核心分析后 再转向相应的系统调用处理子程序 系统调用的分类 将系统的功能分为两部分 系统自身所需要的 作为服务提供给用户的 OS 的系统调用 进程控制类系统调用 文件操作类系统调用 进程通信类系统调用 设备管理类系统调用 信息维护类系统调用 系统调用的实现 DOS 21h 号中断的系统服务功能以及参数列表 Linux 0 x80 或 128 中断向量用来实现系统调用 现代操作系统一般不直接提供系统调用指令接口 通常做法 提供一套方便 实 用的应用程序函数库 应用程序设计接口 API 从应用层面重新封装系统调用 屏蔽复杂的系统调用传参问题 提供高级语言 接口 有助于快速开发 在更高层面提供系统程序设计模板库和类库 如 Windows 2000 XP 提供封装系统用 Win32 API 和高层编程设施 MFC 以及 ATL Linux 提供封装系统调用 符合 POSIX 标准 API 和 C 运行库 2 2 系统调用的处理过程系统调用的处理过程 为了保证 OS 不被用户程序破坏 不允许用户程序直接访问 OS 的系统程序和数据 用户怎样得到系统服务的呢 精品文档 18欢迎下载 需要有一个类似于硬件中断处理的处理机构 当用户使用操作系统调用时 产生 一条相应的指令 处理机在执行到该指令时发生 相应的中断 并发出有关的信号给该处理机构 该处理机构在收到了处理机发来 的信号后 启动相关的处理程序去完成该系统调 用所要求的功能 在系统中为控制系统调用服务的机构被称为陷入 TRAP 或异常处理机构 相对应 把由于系统调用引起处理机中断的指令称为陷入或异常指令 或称访 管指令 在操作系统中 每个系统调用都对应一个事先给定的功能号 如 0 1 2 3 等 在陷入指令中必须包括对应系统调用的功能号 而且 在有些陷入指令中 还带有传给陷入处理机构和内部处理程序的有关参 数 必须为实现系统调用功能的子程序编造入口地址表 每个入口地址与相应的系统程序名对应 陷入处理程序把陷入指令包含功能号与入口地址表有关项对应 系统调用功能号 驱动有关子程序执行 在系统调用处理结束之后 用户程序需利用系统调用返回结果继续执行 保护和恢复现场 在进入系统调用处理之前 陷入处理机构还需保存处理机现场 在系统调用处理结束之后 要恢复处理机现场 现场被保护在特定的内存区或 寄存器中 3 Win323 Win32 应用程序接口应用程序接口 在 Windows 中 定义了种类非常多的数以千计的应用程序接口 Win32 API 提供 OS 服务 Windows 中分辨不出哪些是系统调用 被内核执行 哪些是用户空间的库调用 事实上 一个 Windows 版本中的系统调用 也许 在另一个 Windows 版本中会在用户空间的库调用 在某些 Windows 版本中 图形子系统在内核中运行 它们也是系统调用 否则是用 户空间的库调用 四 操作系统的安装与启动四 操作系统的安装与启动 精品文档 19欢迎下载 操作系统怎样开始运行 引导和装入 怎样形成系统操作环境 配置和初始化 怎样从程序的顺序执行转换到支持程序的并发执行 1 1 操作系统的引导和装入操作系统的引导和装入 操作系统的引导有两种方式 独立引导 bootup 辅助下装 download 大多数系统采用 OS 核心文件存储在系统本身的存储设备中 由系统自己将 OS 核心程序读入内存并运行 最后建立一个操作环境 独立引导方式步骤 1 系统加电 执行 BIOS 中的系统初启程序 2 对系统硬件和配置进行自检 保证无硬件错误 3 从硬盘中读入操作系统启动文件 并将控制权交给该程序模块 4 执行操作系统启动程序 完成系统环境配置和操作系统初始化工作 5 继续读入其余的 OS 文件 逐个执行相应的系统程序 完成 OS 各种功能模 块的装入 完善 OS 的操作环境 做好程序并发执行的准备 6 等待用户请求和用户作业的输入 经过操作系统调度后并发执行 2 辅助下装方式 OS 主要文件不放在系统本身的存储设备中 而是在系统启动后 执行下装操作 从另外的计算机系统中将操作系统常驻部分传送到该计算机中 使它形成一个 操作环境 优点 可以节省较大的存储空间 下装的 OS 并非是全部代码 只是常驻部分或者专用部分 当这部分 OS 出现问题和故障时 可以再请求下装 2 2 系统配置与初始化系统配置与初始化 操作系统引导是从程序的顺序执行到并发执行的过程 操作系统初始化完成后 才能建立这样的环境 步骤 精品文档 20欢迎下载 1 关掉系统中断 以保证系统顺利引导 2 对当前的系统运行环境进行检查 对系统的配置进行认定 保存检测的结果 作为系统的初始配置条件 3 进行操作系统的初始化 BIOS 基本输入输出系统 概览 1 打开电源 2 硬件将控制权交给 BIOS 3 BIOS 运行通电自测试程序 4 确认所有外部设备 硬盘或扩充卡 5 确定主引导程序或初始程序加载设备的位置 6 BIOS 建立系统资源表 7 选择并启用初始输入设备 键盘 和输出设备 显示器 BIOS 在成功启动时俘 获这些设置 并将他们存储到存储器中 8 搜索非 PnP 设备 如外部设备互连 PCI 总线 并将这些设备的 ROM 的数 据添加到资源表中 9 BIOS 解决设备冲突 并配置选择的引导设备 10 通过用适当参数呼叫 PnP 设备的任选 ROM 来启动这些设备 11 启动引导装入程序 12 初始程序加载设备将操作系统装到存储器中 13 BIOS 将控制权交给操作系统 操作系统可以进行其他资源的分配 初始化工作要点 1 根据 OS 设计时定义的全局参数 在内存中建立 OS 工作时所必需的数据结 构和各种记录表格 并且根据当前系统的环境配置情况 填写相应的表格和结构 设 定它们的初始条件 参数和状态 2 最重要的是建立有关进程的所有数据结构 如建立 PCB 表 建立相应的进 程队列 3 操作系统根据检查得到的数据获得自由存储空间的容量 并以此作为存储 分配的基数之一 同时建立存储管理的若干数据结构 如自由空间队列 分配空间队 列等 获得待分配的自由空间的地址 4 分别建立系统设备和文件系统的控制结构及相应表格 并填写好设备的初 始条件 状态和类型 建立好访问文件系统的各种索引表格 精品文档 21欢迎下载 5 对 PCB 表和几个进程队列进行初始化 此时 可以建立一个空进程 NULL 或者把执行的这个程序本身作为第一个进程 如果系统有实时时钟控制 还需对时钟控制逻辑进行初始化 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 但 重点是前六章 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 但所占比例很小 教学大纲中没有要求的内容不考试 试题类型包括 选择题 20 分 判断题 10 分 填空题 30 分 解答题 25 分 应用题 15 分 精品文档 22欢迎下载 第一章操作系统引论第一章操作系统引论 第二章进程管理第二章进程管理 选择题选择题 1 死锁预防是保证系统不进入死锁状态的静态策略 其解决办法是 破坏产生死锁的四个必要条件之一 下列方法中哪一个是破坏了 循 环等待 条件 A 银行家算法 B 一次性分配策略 C 剥夺资源法 D 资源有序分配策略 2 下列关于进程的叙述中 哪一个是正确的 A 进程获得处理机而运行是通过调度而得到的 B 优先数是进行进程调度的重要依据 一旦确定不能改变 C 在单 CPU 系统中 任一时刻有 1 个进程处于运行状态 D 进程申请 CPU 得不到满足时 其状态变为等特状态 3 设系统中 A 类资源有 10 个实例 B 类资源有 5 个实例 又设系统中有 5 个进程 P1 P2 P3 P4 P5 在某一时刻 T0 系统状态如下 最大 减法需求量已分配资源数量 A B A B P1 7 5 0 1 P2 3 2 2 0 P3 9 0 3 0 P4 2 2 2 1 P5 4 3 0 0 现在系统可用资源为 A 3 个 B 3 个该状态是安全状态 现 在进程 P2 发出新的资源申请 A 1 个 B 0 个 分配后系统仍处于安全状态 其某一安全序列是 A P2P3P5P4P1 B P2P4P5P1P3 C P4P3P1P5P2 D P5P1P3P4P2 4 用 P V 操作可以解决进程间的各种同步和互斥问题 下列说法中哪一个 是正确的 两个 P 操作的顺序无关紧要 用于互斥的 P 操作应在用于同步的 P 操作之前 用于同步的 P 操作应用于互斥的 P 操作之前 精品文档 23欢迎下载 A 只用 B 只有 C 只有 D 都不正确 5 下列哪一条指令只能在管态下执行 A 读时钟日期 B 访管指令 C 屏蔽中断指令 D 取数指令 6 在进程状态转换时 下列哪一种状态转换是不可能发生的 A 就绪态 运行态 B 运行态 就绪态 C 运行态 等待态 D 等待态 运行态 7 假设就绪队列中有 10 个进程 系统将时间片设为 200ms CPU 进行 进程切换要花费 10ms 则系统开销所占的比率约为 A l B 5 C 10 D 20 8 通过破坏产生死锁的四个必要条件之一 可以保证不让死锁发生 其中采用资源有序分配法是破坏 A 互斥条件 B 不可剥夺条件 C 部分分配条件 D 循环等待条件 9 下列进程状态的转换下 哪一个是不正确的 A 就绪 运行 B 运行 就绪 c 就绪 等待 D 等待 就绪 10 下面各项工作步骤中 哪一个不是创建进程所必需的步骤 A 建立一个 PCB 进程控制块 B 由 CPU 调度程序为进程调度 CPU C 为进程分配内存等必要资源 D 将 PCB 链入进程就绪队列 11 操作系统中 死锁 的概念是指 A 程序死循环 B 硬件发生故障 C 两个或多个并发进程各自占有某种资源而又都等待别的进程释放它们所占有 的资源 D 系统停止运行 12 从供选择的答案中 选出应填入下面叙述中 内最确切的解答 把相应编号写在答卷的对应栏内 操作系统中 可以并行工作的基本单位是 进程 A 进程 也是核心 调度及资源分配的基本单位 它是由 程序 数据 PCB 组成的 它与程 序的重要区别之一是 它有状态 而程序没有 C 当因资源竞争可能会引 起死锁时 可以有两种策略对付 死锁的避免和预防 D 和 死锁 的检测和修复 E 其中 重新启动 D 付出的代价较高 供选择的答案 A 作业 函数 进程 过程 精品文档 24欢迎下载 B 程序 数据和 P C B 程序 数据和标识符 程序 标识符和 PCB 数据 标识符和 P C B C 程序有状态 而它没有 它有状态 而程序没有 程序可占有资源 而它不可 它能占有资源 而程序不能 D E 死锁的避免和预防 修改控制字 死锁的检测和修复 撤消锁 改写 Config 文件 重新启动 13 用时间片轮转法分配 CPU 时 当处于运行状态的进程用完一个时间片后 它的状态是 A 等待 B 运行 C 就绪 D 消亡 14 windows95 属于下列哪种类型操作系统 A 单用户 单用户 B 多用户 多任务 C 单用户 多任务 D 实时 15 在单 CPU 系统中 关于进程的叙述正确的是 A 最多只有一个进程处于运行状态 B 只能有一个进程处于就绪状态 C 一个进程可以同时处于就绪状态和等待状态 D 一个处于等待状态的进程一旦分配了 CPU 即进入运行状态 是非题是非题 1 并行处理只与硬件性能有关 与软件无关 2 单机系统最多允许二个进程处于运行状态 3 程序的封闭性和再现性使得系统管理很简单 程序编制调试很容易 从而大大提高了资源的利用率 4 程序的封闭性是指该程序不允许某些进程调用 5 并发程序与顺序程序的执行有不同的特性 顺序程序的封闭性和再现 性在并发程序中依然存在 6 进程由程序和数据二部分组成 7 进程处于就绪状态 已获得所有运行所需系统资源 只要通过调度原语 调出 即可进入运行状态 8 进程在运行过程中 进入阻塞状态只因为等待 I O 等资源 9 操作系统中的第一个进程是由系统初始化程序执行完后 建立的一个空 进程或者一个系统的主进程 10 因为缺乏资源 时间片到或外部中断 则可以引起进程调度 精品文档 25欢迎下载 11 临界区是指进程中用于实现进程互斥的那段代码 12 进程的同步与互斥是其两种状态 13 进程就绪队列就是一个在一个时刻只能允许一个进程访问的临界资源 14 进程的互斥是指两个进程不能同时进入访问同一临界资源的临界区 只能交替执行 15 信号量是一种控制进程互斥和同步的整型物理变量 16 管道通信是以管道消息为单位进行读写的 可进行大批量数据交换 其工作是以先进先出为顺序的 17 消息缓冲是一种直接通信方式 也是一种低级通信 18 产生死锁的原因之一是进程推进的顺序不合适 19 产生死锁的原因之一是计算机病毒被激活 20 信号量机构 只能用于进程互斥 不能用于进程同步操作 填空题填空题 1 进程是 并发 活动 在其生存过程中 出现种种制约关系 互斥 同步 2 为保证进程间正确地实施通信 系统内部设置了 通信原语 3 通过 中断机构 实现进程从用户态到核心态的转变 4 进程的三种基本状态 运行态 就绪态 封锁态 5 进程通常由 程序 数据 PCB 组成 6 PCB 表的物理组织形式有两种常用的方式 线性表 链接表 7 进程通信是实现进程间同步与互斥的一种机制 8 按功能分中断源分为 机器故障 I O 中断 外部中断 程序性中断 访管中 断 9 按产生中断的方式划分 强迫中断 自愿中断 10 按中断事件来源 中断 陷入 11 进程的最基本特性 并发性 动态性 12 外界对进程的控制可利用 系统调用 实现 13 进程间控制信息的交换称为 低级通信 而把进程间大批量数据的交换称为 高级通信 14 产生死锁的必要条件 互斥条件 不剥夺条件 部分分配 环路条件 15 解决死锁的方法分为三种 预防 避免 检测与恢复 16 比较常用的死锁的解决方法是 检测与恢复方法 精品文档 26欢迎下载 17 进程的通信方式分为 主从式 会话式 消息与邮箱方式 共享虚存方式 应答题应答题 精品文档 27欢迎下载 1 什么是进程 它与程序有什么不同 进程是在并发环境下程序的一次运行 这种执行是一种有生命的动态活动 进程与程序的主要区别是 进程是动态的 程序是静态的 进程有独立性 能并发执行 程序不能并发执行 二者无一一对应关系 进程异步运行 会相互制约 程序不具备此特征 但进程与程序又有密切的联系 进程不能脱离具体程序而虚设 程序规定了相 应进程所要的 完成的动作 2 进程有几种工作状态 分别是那些状态 运行态 阻塞态 就绪态 3 为什么要引入进程的概念 在操作系统中 由于多道程序并发执行时共享系统资源 共同决定这些资源的 状态 因此系统 中各程序在执行过程中就出现了相互制约的新关系 程序的执行出现 走走停 停 的新状态 这些都是在程序的动态过程中发生的 用程序这个静态概念已不能如实反映程 序并发执行过程 中的这些特征 为此 人们引入 进程 这一概念来描述程序动态执行过程的 性质 4 从资源使用的角度说明进程状态相互装换的原因 1 从运行态到阻塞态的转换 缺少除 CPU 以外的其他资源 迫使进程放弃 CPU 和其他资源 2 从阻塞态到就绪态的转换 其他进程放弃某些资源 本进程除 CPU 以外获 得所有的资源 3 从就绪态到运行态的转换 由操作系统 CPU 调度程序调度 分配给 CPU 给 本进程 使它所获得的全 部资源处于运作推进状态 4 由运行态到就绪态的转换 由操作系统 CPU 调度程序调度 如时间片结束 放弃 CPU 返回就绪等待 精品文档 28欢迎下载 5 什么是 管态 什么是用户态 他们与进程状态存在什么关系 执行核心程序时称为核心态或管态 能够存取核心和用户的指令和数据 执 行特权指令 执行用户程序时称为用户态 存取自己的指令和数据 没有执行特权指令的能 力 系统的运行状态 当进程状态转换的时候 有时系统的运行状态会跟着变化 在系统状态中 也存 在着不同的进程状态 6 什么是进程控制块 它在进程控制中主要起什么作用 它是怎样描述进程 的动态性质的 控制进程的标志 PCB 是进程组成中最关键的部分 每个进程有惟一的进程控制块 操作系统根 据 PCB 对进程实施控制和管理 进程的动态 并发等特征是利用 PCB 表现出来的 PCB 是进程存在的惟一标志 PCB 中有表明进程状态的信息 该进程的状态是运行态 就绪态还是阻塞态 利用状态信息来描述进程的动态性质 7 什么叫临界资源和临界区 进程进入临界区的调度原则是什么 临界资源 同一时间只准一个进程使用的资源 硬件 软件 临界区 进程访问临界资源期间所执行的那段程序 进程进入临界区的调度原则是 如果有若干进程要求进入空闲的临界区 一次仅允许一个进程进入 任何时候 处于临界区内的进程不可多于一个 如已有进程进入自己的临界 区 则其它所有试图进入临界区的进程必须等待 进入临界区的进程要在有限时间内退出 以便其它进程能及时进入自己的临 界区 如果进程不能进入自己的临界区 则应让出 CPU 避免进程出现 忙等 现象 8 什么叫进程同步和互斥 举例说明 进程同步是在几个进程合作完成一项任务时 体现各进程相互连续相互协调的 关系 例如 A B 两个进程合作通过缓存区输出数据 精品文档 29欢迎下载 我们把两个以上进程不能同时访问临界区的工作规则称为进程互斥 两个进程同时使用打印机 9 P V 操作中信号量 S 他们的数值表示什么意义 在操作前及操作后出现 S 0 他们分别表示 什么意义 试分别说明之 S 的数值是判断进程继续运行或暂停等待的依据 操作前 S 0 表示已有进程占用了临界资源 进程不能使用 本进程需插入阻 塞队列等待操作后 表明无进程 进入临界区 本进程可进入临界区继续运行 10 什么是死锁 造成死锁的根本原因是什么 系统中几个进程无限期的等待永远不会发生的条件 系统处于停滞状态 系统资源不足 进程运行推进的顺序不合适 资源分配不当之处 11 出现死锁的必要条件有哪些 分别扼要说明之 1 互斥条件系统使用临界资源 2 部分的分配条件进程投入时不是一次性地申请所需全部资源 而是运行 时按需要临时动态的申请 3 资源的循环等待条件系统中的几个进程形成循环地等待对方所占用的资 源的关系 4 不可抢占条件一个进程占用资源 未经本进程释放 其他进程不能强行 剥夺 12 解决死锁的途径 破坏形成死锁的四个条件 打破循环等待资源的环路 13 死锁预防的基本思想是什么 破坏死锁的四个必要条件的一个或多个 14 死锁避免的基本思想是什么 资源动态分配过程中使用某种方法防止系统进入死锁状态 银行家算法 15 简述引起调度的原因 缺乏资源 外部中断 时间片到 16 顺序执行和并发执行的区别 顺序执行是指在程序运行时将独占系统资源 只有程序本身能改变系统资源状 态的程序执行方式 它有两个 精品文档 30欢迎下载 重要特点 程序的封闭性和再现性 系统资源的利用率非常低 并发执行是指多道程序在执行时间有重叠的程序运行方式 原来顺序程序的两 个特点不再存在 它能大大提 高处理器的利用率 17 设系统中只有一台打印机 有三个用户的程序在执行过程中都要使用打印 机输出计算结果 设每个用户对应一个进程 问 这三个进程间有什么样的制约关 系 试用 P V 操作写出这些进程使用打印机的算法 18 设有一台计算机 有两条 I O 通道 分别接一台卡片输入机和一台打印机 卡片机把一叠卡片逐一输入到 缓冲区 B1 加工处理后再搬到缓冲区 B2 中 并在打印机上印出 问 1 系统要设几个进程来完成这个任务 各自的工作是什么 2 这些进程间有什么样的相互制约关系 3 用 P V 写出这些进程的同步算法 精品文档 31欢迎下载 第三章处理机调度与死锁第三章处理机调度与死锁 精品文档 32欢迎下载 选择题选择题 精品文档 33欢迎下载 1 假设有 5 个批处理作业 J1 J5 几乎同时到达系统 它们的估计运行 时间为 10 6 2 4 和 8 分钟它们的优先级别为 3 5 2 1 和 4 5 为最高优 先级 若