操作系统复习材料

操作系统复习材料 第一章 1 理解操作系统概念 答 操作系统是控制其他程序运行 管理系统资源并为用户提供操作界面的系统软件的集 合 2 掌握三种基本类型及特点 批处理操作系统的特点是 脱机使用 多道和成批处理 分时操作系统特点 交互性 多用户同时性 独立性 实时系统的特点 提供即时响应和高可靠性 3 理解操作系统功能 答 处理机管理 存储管理 设备管理 信息管理 4 熟练掌握算法描述的规则 第三章 自己看书把 第二章 1 理解操作系统与用户两类接口 操作系统提供了 3 类型的接口供用户使用 1联机命令接口 提供一组命令供用户直接或间接操作 根据作业的方式不同 命 令接口又分为联机命令接口和脱节命令接口 2程序接口 程序接口由一组系统调用命令组成 提供一组系统调用命令供用户程 序使用 3图形界面接口 通过图标 窗口 菜单 对话框及其他元素 和文字组合 在桌面上形 成一个直观易懂 使用方便的计算机操作环境 用户接口可分为三个部分 1 命令接口 为了便于用户直接或间接控制自己的作业 操作系统向用户提供了命令接 口 命令接口是用户利用操作系统命令组织和控制作业的执行或管理计算机系统 命令是 在命令输入界面上输入 由系统在后台执行 并将结果反映到前台界面或者特定的文件内 命令接口可以进一步分为联机用户接口和脱机用户接口 2 程序接口 程序接口由一组系统调用命令组成 这是操作系统提供给编程人员的接口 用户通过在程序中使用系统调用命令来请求操作系统提供服务 每一个系统调用都是一个 能完成特定功能的子程序 如早期的 UNIX 系统版本和 MS DOS 版本 3 图形接口 图形用户接口采用了图形化的操作界面 用非常容易识别的各种图标来将 系统各项功能 各种应用程序和文件 直观 逼真地表示出来 用户可通过鼠标 菜单和 对话框来完成对应程序和文件的操作 图形用户接口元素包括窗口 图标 菜单和对话框 图形用户接口元素的基本操作包括菜单操作 窗口操作和对话框操作等 2 理解作业级接口 1 图形用户接口 即 GUI 是指采用图形方式显示的计算机操作环境用户接口 典 型软件有 Dev C X scan nmap 等 2 命令行接口 即 CLI 是基于文本的配置实用程序 它支持一组键盘命令和参数 以配置和管理 AP 用户输入由 CLI 命令以及相关参数组成的命令语句 这些语句 可以通过键盘发布以进行实时控制 实现自动配置 3 掌握常用操作系统命令 命令组合 课堂有说 望认真听讲的同学补充 答 pwd 显示工作目录 cd 进入或者退出某级目录 LS LIST 列出目录内容 cp copy 不解释 其他不知道了 4 能阅读理解简单的 batch 和 shell 脚本程序 课件 5 28 作业 课本 28 到 31 页看看 5 了解系统调用的概念以及基本用法 答 系统调用是操作系统提供给编程人员的唯一接口 大致分为以下六类 1设备管理 该类系统调用被用来请求和释放有关设备以及启动设备操作等 2文件管理 包括对文件的读写创建删除等 进程控制 进程是一个在功能上独立的程序的一次执行过程 进程控制的有关调用 包括进程创建 执行 撤销 执行等待和执行优先级控制等 4存储管理 包括调查作业占据内存区的大小 获取作业占据内存去的始址等 5进程通信 该类系统调用被用在进程之间传递信息或信号 6 线程管理 包括线程创建调度执行撤销等 6 了解系统调用的实现原理 答 linux 的系统调用形式与 POSIX 兼容 也是一套 C 语言函数名的集合 然而 linux 系统调用的内部实现方式却与 DOC 的 INT 21H 相似 它是经过 INT 0X80H 软中断进入 后 再根据系统调用号分门别类地服务 第三章 1 掌握进程概念 组成 并发 并行 与执行的异步性 课件 6 了解并发执行条件 Beistein 条件 答 概念 并发执行的程序在执行过程中分配和管理资源的基本单位 组成 程序 数据 进程控制块 PCB 并发 并行 并发和并行是即相似又有区别的两个概念 并行是指两个或者多个事件在同 一时刻发生 而并发是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生 在多道程序环境下 并 发性是指在一段时间内宏观上有多个程序在同时运行 但在单处理机系统中 每一时刻却 仅能有一道程序执行 故微观上这些程序只能是分时地交替执行 倘若在计算机系统中有 多个处理机 则这些可以并发执行的程序便可被分配到多个处理机上 实现并行执行 即 利用每个处理机来处理一个可并发执行的程序 这样 多个程序便可以同时执行 执行的异步性 进程以不可预知的速度向前推进 内存中的每个进程何时执行 何时暂停 以怎样的速度向前推进 每道程序总共需要多少时间才能完成等 都是不可预知的 并发执行的条件 独立性 随机性 资源共享性 2 掌握 PCB 的作用与地位 进程控制块是用来记录进程的外部特征 描述进程的运动变化过程 系统利用 PCB 来控 制和管理进程 PCB 是系统感知进程存在的唯一标志 进程与 PCB 是一一对应的 PCB 集中反映一个进程的动态特征 在进程并发执行时 由于资源共享 带来各进程之间的相互制约 为了反映这些制约关系 和资源共享关系 在创建一个进程时 首先创建其 PCB 然后才根据 PCB 中信息对进程 实施有效的管理和控制 3 了解进程上下文概念 进程切换与模式切换 进程上下文是进程执行过程中顺序关联的静态描述 是一个与进程切换和处理机状态发生 交换有关的概念 进程切换 就是从正在运行的进程中收回处理器 然后再使待运行进程来占用处理器 这就像多个同学要分时使用同一张课桌一样 9 说是要收回正在使用课桌同学的课桌使用 权 实质上就是让他把属于他的东西拿走 而赋予某个同学课桌使用权 只不过就是让他 把他的东西放到课桌上罢了 谁拥有使用权谁就把他的东西放桌上 模式切换 中断是引起模式切换的原因 进程切换是进程调度的本质 进程切换需要对进程上下文信息全部切换 而模式切换主要是寄存器上下文的切换 模式 切换可以不改变当前执行进程的状态 开销比较小 速度比较快 模式切换有可能引起进 程切换 而进程切换则是保存老进程的上下文并装载新进程的上下文过程 与模式切换无 必然联系 4 熟练掌握进程的状态以及转换 转换原因 初始 等待 就绪 执行 终止 调度 时间片到 等待某个事件 发生而睡眠 完成 因等待事件发 生而唤醒 5 理解进程控制的实现 答 进程控制简单的说相当于在一个程序中执行另一个程序 进程控制的意义在于可以创 建一个进程 并可以通过进程句柄结束进程 这个有点答非所问 资料比较难找 理解 就好 6 掌握进程的制约关系以及表现的互斥与同步概念 要能判断进程间的同步和互斥 答 制约关系 同步与互斥 同步 指两个或两个以上随时间变化的量在变化过程中保持一定的相对关系 好比是 A 和 B 各自完成自己的工作才算完成整个工作 互斥 一组并发进程中的一个或多个程序段 因共享某一个公有资源而导致他们必须以一 个不允许交叉执行的单位执行 好比是一样东西要么给 A 用要么给 B 用 就是不允许一起 用 判断同步与互斥 以生产者和消费者为例 在单缓冲区中 A 生产完了要等待 B 消费才能 继续生产 这就是同步 互斥就是有你没我 7 理解锁机制解决互斥的方法 答 书上是用 lock key s 和 unlock key s 解决的 8 掌握信号量 私有 公有 和 P V 概念用法 答 直接制约 间接制约 私有信号量 公有信号量 一般来说 也可以把各进程之间发送的消息作为信号量看待 与进程互斥时不同的是 这 里的信号量只与制约进程及被制约进程有关而不是与整组并发进程有关 因此 称该信号 量为私用信号量 Private Semaphvre 一个进程 Pi 的私用信号量 Semi 是从制约进程 发送来的进程 Pi 的执行条件所需要的消息 与私用信号量相对应 称互斥时使用的信号量 为公用信号量 信号量的物理意义 大于零 表示可用资源数目 小于零 绝对值表示请求资源而被阻塞 的进程数 p 原语为申请资源 v 原语为释放资源 pv 操作必须成对出现 2 熟练掌握应用 PV 原语解决互斥 答 还是自己看例子给力 9 熟练掌握 PV 解决同步 生产消费 读写者 答 同上 重点 10 理解进程的通信方式 消息缓冲 邮箱 管道 答 消息缓冲机制 发送进程和接收进程采用消息缓冲机制进行数据传送时 发送进程在 发送消息前 先在自己的内存空间设置一个发送区 把欲发送的消息填入其中 然后再用 发送过程将其发送出去 接收进程则在接收消息之前 在自己的内存空间内设置相应的接 收区 然后用接收过程接收消息 必须满足 1 消息队列的互斥操作 2 收发进程的同步 邮箱 邮箱通信就是由发送进程申请建立一与接收进程链接的邮箱 发送进程把消息送往 邮箱 接收进程从邮箱中取出消息 从而完成进程间信息交换 设置邮箱的最大好处就是 发送进程和接收进程之间没有处理时间上的限制 对于只有一发送进程和一接收进程使用 的邮箱 则进程间通信应满足如下条件 发送进程发送消息时 邮箱中至少要有一个空格能存放该消息 接收进程接收消息时 邮箱中至少要有一个消息存在 管道管道 管道通信即发送进程以字符流形式将大量数据送入管道 接收进程可从管道接收数 据 二者利用管道进行通信 管道是连接读写进程的一个特殊文件 允许进程按先进先出 方式传送数据 也能使进程同步执行操作 11 理解死锁的概念 答 所谓死锁 是指两个或两个以上的进程在执行过程中 因争夺资源而造成的一种互相 等待的现象 若无外力作用 它们都将无法推进下去 12 死锁的必要条件 1 互斥 不允许两个或者两个以上占用同一个资源 2 不剥夺 未使用完毕不能释放 3 部分分配 吃着碗里瞧着锅里 4 环路条件 A 需要 B B 需要 C C 需要 A 13 掌握防止死锁的方法以及应用 了解理解资源分配图 答 死锁预防 打破资源的互斥与不可剥夺条件 有缺点 1 进程在执行之前不会 一次性分配所要的所有资源 2 进程只有在所有资源全部满足才执行 3 不经常使 用的进程 会占着茅坑不拉屎 4 降低并发性 死锁避免 动态预防 典型的有银行家算法 自己看书 该过程占去较大开销 死锁检测 进程请求资源时检查并发进程组是否构成资源的请求和保持环路 防 止系统进入不安全状态 死锁恢复 最简单的就是终止各锁住进程 或按一定顺序终止 直到释放足够资 源完成 资源分配图 进程的死锁问题可以用有向图来形象的描述 这种有向图称为系统资源分配图 一个系统资源分配图 SRAG 可定义为一个二元组 即 SRAG V E 其中 V 是顶点的集合 而 E 是有向边的集合 顶点集合可分为两种部分 P P1 P2 Pn 是由系统内的所有进程组成的 集合 每一个 Pi 代表一个进程 R r1 r2 rm 是系统内所有资源组成的集合 每一个 ri 代表 一类资源 如果资源分配图出现环 有循环 看课件把 第三章 191 207 如果每类资源只有一个实例 则一定会死锁 如果每类资源有多个实例 则可能会死锁 没有环 就不会死锁 14 熟练掌握哲学家进餐问题的几种解法 基本解法 可能死锁 改进算法 答 有五个哲学家围坐在一圆桌旁 桌中央有一盘通心粉 每人面前有一只空 盘子 每两人之间放一只筷子每个哲学家的行为是思考 感到饥饿 然后吃通 心粉 为了吃通心粉 每个哲学家必须拿到两只筷子 并且每个人只能直接从自 己的左边或右边去取筷子 不过 这种显然的解法是错误的 如果五位哲学家同时拿起左面的叉子 就没有人能够拿 到他们右面的叉子 于是发生死锁 为防止死锁发生可采取的措施 最多允许 4 个哲学家同时坐在桌子周围仅当一个哲学家左右两边的筷子都可用 时 才允许他拿筷子 给所有哲学家编号 奇数号的哲学家必须首先拿左边 的筷子 偶数号的哲学家则反之 为了避免死锁 把哲学家分为三种状态 思考 饥饿 进食 并且一次拿到两只筷子 否则不拿 16 熟练掌握死锁避免的方法与应用 安全状态 银行家算法 安全测试子算法 答 课件第三章 214 224 期中考试也有类似的 17 理解线程的概念 基本状态 使用场合 与进程区别 答 一个进程内的基本调度单位称为线程或称为轻权进程 基本状态 一般说有 3 种 但也有说 4 种的 就绪 线程分配了 CPU 以外的全部资源 等待获得 CPU 调度 执行 线程获得 CPU 正在执行 阻塞 线程由于发生 I O 或者其他的操作导致无法继续执行 就放弃处理机 转入线程就绪队列 第四种 挂起 由于终端请求 操作系统的要求等原因 导致挂起 适用场合 虽然线程可以提高系统的执行效率 但不适用于在那些很少做进程 调度和切换的实时系统 个人数字助理系统中 由于任务的单一性 反而会占 用更多资源 典型应用有 服务器中的文件管理或通信控制 前后台处理 异 步处理 书上 78 79 区别 1 线程是进程的一部分 所以线程有的时候被称为是轻权进程或者轻量级进程 2 一个没有线程的进程是可以被看作单线程的 如果一个进程内拥有多个进程 进 程的执行过程不是一条线 线程 的 而是多条线 线程 共同完成的 3 系统在运行的时候会为每个进程分配不同的内存区域 但是不会为线程分配内存 线程所使用的资源是它所属的进程的资源 线程组只能共享资源 那就是说 出 了 CPU 之外 线程在运行的时候要占用 CPU 资源 计算机内部的软硬件资源的分 配与线程无关 线程只能共享它所属进程的资源 4 与进程的控制表 PCB 相似 线程也有自己的控制表 TCB 但是 TCB 中所保存 的线程状态比 PCB 表中少多了 5 进程是系统所有资源分配时候的一个基本单位 拥有一个完整的虚拟空间地址 并不依赖线程而独立存在 第四章 1 理解处理机调度的四个层次 答 课件第四章前 11 页 2 了解作业与进程的关系 答 作业可被看作是用户向计算机提交任务的任务实体 例如一次计算 一个控制过程等 反过来 进程则是计算机为了完成用户任务实体而设置的执行实体 是系统分配资源的基 本单位 一个作业总是由一个以上的多个进程组成的 首先 系统必须为一个作业创建一个根 进程 然后 在执行作业控制语句时 根据任务要求 系统或根进程为其创建相应的子进 程 然后 为各子进程分配资源和调度各子进程执行以完成作业要求的任务 3 了解作业的组织与调度 答 作业是一个比程序更为广泛的概念 它不仅包含了通常的程序和数据 而且还应配有 一份作业说明书 系统根据该说明书来对程序的运行进行控制 在批处理系统中 是以作 业为基本单位从外存调入内存的 调度 书上 88 89 1 记录系统中各作业的状况 2 从后备队列挑选出一部分作业投 入执行 3 为被选中作业做好执行前的准备工作 4 在作业执行结束时做善后处理工作 3 熟练掌握常用的调度算法 应用以及评价指标 平均周转时间 带权周转时间 算法 FCFS SJF HRN RR 优先级 答 周转时间 T T1 T2 T1 为作业 i 的完成时间 T2 为作业 i 的提交时间 平均周转为所有作业的周转时间 作业数 一个作业的周转时间说明了该作业在系统停留的时间 一部分为等待时间 另一部分为执 行时间 T3 主要指作业 i 从后备状态到执行状态的等待时间 不包括作业进入执行状态后 的等待时间 T T3 T4 带权周转时间是作业周转时间与作业执行时间的比 W T T4 平均的如上 FCFS 先来先服务 SJF 最短作业优先 HRN 最高相应比优先 公式 响应比 R 定义如下 R W T T 1 W T 假如有 4 道作业 它们的提交时间及运行时间如下表所示 采用单道运行 试问下述调度算法下 它们的调度顺序 并分别计算各调度算 法下三个作业的平均周转时间 T 和平均带权周转时间 W 1 FCFS 先来先服务 2 SJF 短作业优先 3 HRRN 响应比高者优先 解 RR 算法 轮流法 优先级 自己手动算一下结果把 第五章 1 掌握虚拟存储器的概念 实现的理论依据 程序运行的局部性原理 答 虚拟存储器是指具有请求调入功能和置换功能 能从逻辑上对内存容量进 行扩充的一种存储器系统 原理 在虚拟存储器系统中 作业无需全部装入 只要装入一部分就可运行 引入虚拟存储技术之后 可以 1 提高内存利用率 2 程序不再受现有物理内存空间的限制 编程变得更容易 3 可以提高多道程序度 使更多的程序能够进入内存运行 2 熟练掌握地址的映射方法 静动态 答 静态重定位的优点是不需要硬件支持 但是 使用静态重定位方法进行地 址变换无法实现虚拟存储器 缺点 静态重定位方法一旦将程序装入内存之后 就不能再移动 并且必须在程序执行之前将有关部分全部装入 必须占用连续 的内存空间 这就难以做到程序和数据的共享 结论 静态重定位不允许进程从一个内存段移动到另一个内存段 结论 静态重定位不允许进程从一个内存段移动到另一个内存段 其具体过程是 1 设置基地址寄存器 BR 虚拟地址寄存器 VR 2 将程序段装入内存 且将其占用的内存区首地址送 BR 中 例如 在图 5 3 中 BR 1000 3 在程序执行过程中 将所要访问的虚拟地址送入 VR 中 例如在图 5 3 中执行 LOAD A 500 语句时 将所要访问的虚拟地址 500 放入 VR 中 4 地址变换机构把 VR 和 BR 的内容相加 得到实际访问的物理地址 动态重定位的主要优点有 1 可以对内存进行非连续分配 显然 对于同一进程的各分散程序段 只要 把各程序段在内存中的首地址统一存放在不同的 BR 中 则可以由地址变换机 构变换得到正确的内存地址 2 动态重定位提供了实现虚拟存储器的基础 因为动态重定位不要求在作业 执行前为所有程序分配内存 也就是说 可以部分地 动态地分配内存 从而 可以在动态重定位的基础上 在执行期间采用请求方式为那些不在内存中的程 序段分配内存 以达到内存扩充的目的 3 有利于程序段的共享 3 理解内存的共享与保护 答 在多道程序设计环境下 内存中的许多用户或系统程序和数据段可供不同 的用户进程共享 这种资源共享将会提高内存的利用率 但是 反过来说 除 了被允许共享的部分之外 又要限制各进程只在自己的存储区活动 各进程不 能对别的进程的程序和数据段产生干扰和破坏 因此须对内存中的程序和数据 段采取保护措施 常用的内存信息保护方法有硬件法 软件法和软硬件结合三 种 另外一种常用的内存保护方式是 界限寄存器与 CPU 的用户态或核心态工作方式相结合 的保护方式 在这种保护模式下 用户态进程只能访问那些在界限寄存器所规定范围内的 内存部分 而核心态进程则可以访问整个内存地址空间 UNIX 系统就是采用的这种内存 保护方式 4 掌握分区管理的概念 分配与回收算法 会收区的合并 内存拼接 内存利用率 等 答 分区管理是把内存划分成若干个大小不等的区域 除操作系统占用一个区域之外 其 余由多道环境下的各并发进程共享 分区管理是满足多道程序设计的一种最简单的存储管 理方法 分区的分配与回收 1 固定分区的分配 固定分区的回收更加简单 当进程执行完毕 不再需要内存资源时 管理程序将对应的分 区状态置为未使用即可 2 动态分区的分配 1最先适应法 2最佳适应法 3最坏适应法 通俗地说 好比有几个地方 依次能容纳如下位置个数 5 6 7 2 4 如果我有 3 个人 最先适应就是去有五个容量的地方 最佳适应就是从最小的空间开 始 2 4 5 6 7 找有 4 个容量的地方 最坏就是从最大的开始找 找有 7 个容量 的地方 回收 作业或进程结束 存储管理程序要收回已使用完毕的空间 并将其插入空闲区可 用表或自由链 5 了解覆盖与交换技术的用途 答 覆盖与交换技术是在多道环境下用来扩充内存的两种方法 覆盖技术主要用在早期的 操作系统中 而交换技术则在现代操作系统中仍具有较强的生命力 6 理解段 页式存储管理的基本原理 答 页式 各进程的虚拟空间被划分成若干个长度相等的页 页长的划分和内存 外存之间数据传输速度以及内存大小有关 用户进程在内存空间除了在每个页 面地址连续之外 每个页面不再连续 课本 P124 段式 把程序按内容或过程 函数 关系分成段 每段有自己的名字 一个用 户作业或进程所包含的段对应一个二维线性虚拟空间 也就是一个二维虚拟存 储器 段式管理程序以段为单位分配内存 然后通过地址映射机制把段式虚拟 地址转换成实际的内存物理地址 7 掌握程序运行的局部性原理 答 局部性原理是指在几乎所有程序的执行过程中 在一段时间内 CPU 总是集 中地访问程序中的某 个部分而不是对程序的所有部分具有平均的访问概率 这样就有可能把要使用的程序和数据 按其使用的急迫和频繁程度 分 时间段 分批量 合理地调入存储容量不同 读写速度不同的存储器部件中 并由计算机硬件 软件自动地统一管理与调度 即是 把CPU 最近一小 段时间要频繁 高速使用的信息存储在高速缓冲存储器中 可以快速完成读 写操作 不至于拖慢 CPU 的运行速度 把那些暂时可以先不使用的信息保 存在容量非常大的虚拟存储器中 用到时再从那里以更大的批量读入主存储 器 8 熟练掌握段 页式管理的地址映射 计算和画图 数据结构 页表 存储页面 表 位图表 块表 答 自己看书上 P126 以及作业 最简单的页表由页号与页面号组成 页表在内存中占有一块固定的存储区 页表的大小由 进程或作业的长度决定 例如 对于一个每页长 1 K 大小为 20 K 的进程来说 如果一个 内存单元存放一个页表项 则只要分配给该页表 20 个存储单元即可 位图表 横坐标代表页面 纵坐标代表单元 0 为未分配 例题 设每个页面长度为 1K 指令 LOAD 1 2500 的虚地址为 100 怎样通过图 5 19 所示 页表来找到该指令所对应的物理地址呢 由控制寄存器的页表始址 可以找到页表所在位置 并由虚地址 100 可知 指令 LOAD 1 2500 在第 0 页的第 100 单元之中 由于第 0 页与第 2 个页面 块 相对应 因此 该 指令在内存中的地址为 2048 100 2148 当 CPU 执行到第 2148 单元的指令时 CPU 要从有 效地址 2500 中取数据放入 1 号寄存器中 为了找出 2500 对应的实际物理地址 地址变换 机构首先将 2500 转换为页号与页内相对地址组成的地址形式 即 p 2 w 452 由页表 可知 2 号页所对应的页面 块 号等于 8 最后 将页面 块 号 8 乘以块长 1024 再 加上页内相对地址 w 452 得到待访问的物理内存地址 8644 快表中 存入那些当前执行进程中最常用的页号与所对应的页面号 从而以提高查找速度 9 熟练掌握动态段 页式的常用算法 缺段 页中断的改练以及处理 答 FIFO 设进程 P 共有 8 页 且已在内存中分配有 3 个页面 块 程序访问内存的顺序 访问串 为 7 0 1 2 0 3 0 4 2 3 0 3 2 1 2 0 1 缺页率为 12 17 70 5 最近最久未使用页面置换算法 LRU 理想型淘汰算法 OPT 平时作业有做过的 缺页中断就是要访问的页不在主存 需要操作系统将其调入主存后再进行访问 10 了解段页式存储管理的基本思想和实现原理 答 基本思想 发挥段和页的优点 P138 实现原理 1 虚地址的构成 一个进程中所包含的具有独立逻辑功能的程序或数据仍被划分为段 并有各自 的段号 s 这反映相继承了段式管理的特征 其次 对于段 s 中的程序或数据 则按照一定的大小将其划分为不同的页 和页式系统一样 最后不足一页的部 分仍占一页 这反映了段页式管理中的页式特征 从而 段页式管理时的进程 的虚拟地址空间中的虚拟地址由三部分组成 即段号 s 页号 P 和页内相对地 址 d 虚拟空间的最小单位是页而不是段 从而内存可用区也就被划分成为着 干个大小相等的页面 且每段所拥有的程序和数据在内存中可以分开存放 分 段的大小也不再受内存可用区的限制 2 段表和页表 为了实现段页式管理 系统必须为每个作业或进程建立一张段表以管理内存分 配与释放 缺段处理 存储保护相地址变换等 另外 由于一个段又被划分成 了若干页 每个段又必须建立一张页表以把段中的虚页变换成内存中的实际页 面 显然 与页式管理时相同 页表中也要有相应的实现缺页中断处理和页面 保护等功能的表项 另外 由于在段页式管理中 页表不再是属于进程而是属 于某个段 因此 段表中应有专项指出该段所对应页表的页表始址和页表长度 3 动态地址变换过程 在一般使用段页式存储管理方式的计算机系统中 都在内存中辟出一块固定的 区域存放进程的段表和页表 因此 在段页式管理系统中 要对内存中指令或 数据进行一次存取的话 至少需要访问三次以上的内存 第八章 1 理解文件和文件系统的概念 答 文件被解释成一组赋名的相关联字符流的集合 或者是相关联记录的集合 操作系统中与管理文件有关的软件和数据成为文件系统 2 掌握文件的逻辑结构和存取方法 答 文件的逻辑结构是用户可见结构 文件的逻辑结构可分为两大类 字符流式的无结构 文件和记录式的有结构文件 一般情况下 选取文件的逻辑结构应遵循下述原则 1 当用户对文件信息进行修改操作时 给定的逻辑结构应能尽量减少对已存储好的文件 信息的变动 2 当用户需要对文件信息进行操作时 给定的逻辑结构应使文件系统在尽可能短的时间 内查找到需要查找的记录或基本信息单位 3 应使文件信息占据最小的存储空间 4 应是便于用户进行操作的 存取方法 1 顺序存取法 按照文件的逻辑地址顺序存取 在记录式文件中 这反映为按记录的排 列顺序来存取 例如 若当前读取的记录为 Ri 则下一次读取的记录被自动地确定 Ri 1 2 随机存取法 直接存取法 随机存取法允许用户根据记录的编号来存取文件的任一记 录 或者是根据存取命令把读写指针移到欲读写处来读写 3 按键存取法 根据给定的键或记录名进行的 按键存取法首先搜索到要进行存取的记 录的逻辑位置 再将其转换到相应的物理地址后进行存取 3 熟练掌握文件的无力结构与存储设备 磁盘的物理结构 磁头 磁道 柱面 扇区 物理块的概念 文件内字节偏移量与物理块号和块内偏移量的转换 了解块号与柱面号 磁道 磁头号 和扇区号的转化 作业 答 文件的物理结构是指文件在存储设备上的存放方法 事实上 由于文件的物理结构决 定了文件信息在存储设备上的存储位置 因此 文件信息的逻辑块号 逻辑地址 到物理 块号 物理地址 的变换也是由文件的物理结构决定的 常用的有 串联 连续 索引文 件 常用的存储设备有磁盘 光盘 磁带等 磁盘可分为硬盘和软盘 要了解磁盘的构造以及专用名词 书上 P208 物理块就是实际中划分的块 转换例子 在连续分配方式中 如何将文件的字节偏移量 3500 转化为物理块号和偏移量 设盘块大小为 1KB 盘块号占 4 字节 解 如果第一块的块号是 0 每块前 4 字节是块号 则每块大小 1020B 那么就是块号 3 块内偏移量 440 余下的看书 P208 作业 4 熟练掌握文件存储空间管理 链 位示图 答 空闲块链把文件存储设备上的所有空闲块链接在一起 当申请者需要空闲块时 分配 程序从链头开始摘取所需要的空闲块 然后调整链首指针 反之 当回收空闲块时 把释 放的空闲块逐个插入链尾上 主要的是成组链法课本 P209 210 位示图 P210 4 理解文件目录管理的功能 按名存取 答 单级目录 二级目录和多级目录 按名存取的原因 1 实现从逻辑文件到物理文件间的转换 即 按名存取 外存上的文件 2 分配文件的存储空间 3 建立文件目录 文件目录是实现按名存取的有效手段 也是保证文件安全 的机构 4 提供合适的存取方法以适应各种不同的应用 5 实现文件的共享 保护和保密 不同用户能在系统的控制下共享其他用户 的文件 5 提供一组文件操作 完成对文件的诸如建立 删除 更名 复制和移 动等操作 是么 6 掌握文件控制块 FCB 文件说明 文件目录 的概念 含 i 节点 答 FCB File Control Block 文件控制块 存储文件在磁盘中的相关信息 从文件管理角度看一个文件包含文件说明和文件体 文件说明有时也叫 FCB 至 少包括文件名 与文件名相对应的文件内部标识以及文件信息在文件存储设备 上第一个物理块的地址 不同结构对应不同的存储方法 文件说明组成目录文件 文件系统利用目录文件完成按名存取和对文件信息的 共享和保护 7 理解文件目录的构成 文件目录 目录项 目录文件的区别 答 单级目录 二级目录和多级目录 文件目录是系统为了管理用的 目录文件是一个文件 目录项是虾米 8 理解文件目录结构 bin 启动所需的命令和用户可能用到的 sbin 一般给管理员用的 ect 系统配置文件 root 超级用户 lib 共享库 是这个 9 掌握文件共享的方法 链接法 基本文件目录表和 BFD 法 答 链接法 将一个目录中的链指针直接指向被共享文件所在目录 需要用户 指定被共享的文件和被链接的目录 BFD 书 P214 215 课件 第八章 89 91 10 加快文件检索的方法 答 1 设置当前目录 2 把文件目录分成两部分 从长度来考虑先找到文件名 11 了解文件的存取控制和使用 答 文件存取控制是指限制文件共享 保护文件的方法 实施文件存取控制的 方案有存取控制矩形 存取控制表 用户权限表和口令密码等 第九章 1 了解设备管理的功能和任务 设备类别 虚拟设备的概念 答 设备管理是对计算机输入输出系统的管理 是操作系统中最具多样性和复 杂性的部分 其主要任务是 1 选择和分配输入输出设备以进行数据传输操作 2 控制输入输出设备和 CPU 或内存 之间交换数据 3 为用户提供友好的透明接口 把用户和设备硬件特性分开 使得用户在编 制应用程序时不必涉及具体设备 系统按用户要求控制设备工作 另外 这个 接口还为新增加的用户设备提供一个和系统核心相连接的入口 以便用户开发 新的设备管理程序 4 提高设备和设备之间 CPU 和设备之间 以及进程和进程之间的并行操 作度 以使操作系统获得最佳效率 按设备的使用特性分 可分为存储设备 输入输出设备 终端设备以及脱机设 备等 按设备的从属关系 可把设备划分为系统设备和用户设备 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 供多个用户进程 同时使用 通常把这种经过虚拟的设备 2 掌握数据传送控制方式 答 1 程序直接控制方式 2 中断控制方式 3 DMA 方式 4 通道方式 课件 P21 50 3 理解中断的概念以及向量中断的应用 答 中断是指计算机在执行程序的过程中 当出现异常情况或特殊请求时 计 算机停止现行程序的运行 转向对这些异常情况或特殊请求的处理 处理结束 后再返回现行程序的间断处 继续执行原程序 要求中断的设备既发出中断请求信号也给出一个中断号 中断号作为中断服务程序 入口地址 表的偏移量 中断服务程序 入口地址 表称为中断向量 采用这种机制 要求中断的设备可以让 CPU 马上执行特定的中断处理程序 5 理解引入数据缓冲的原因 缓冲的种类 答 原因 CPU 和外围设备速度不一致 减少中断次数和 CPU 中断处理时间 单缓冲 双缓冲 多缓冲 一部分用于输入一部分用于输出的缓冲结构 缓冲池 缓冲池由多个缓冲区组成 而一个缓冲区由两部分组成 一部分是用来标识该缓冲器和用 于管理的缓冲首部 另一部分是用于存放数据的缓冲体 这两部分有一一对应的映射关系 对缓冲池的管理是通过对每