操作系统课第四篇考前辅导材料（辅导老师董震）2014

1、复习教材: 汤子赢的教材试卷题型: 单选题，多选题，判断题，填空题，判断题，简单题，综合题。知识要点:第一章 操作系统引论操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源、合理地对各类作业进行调度，以及方便用户使用计算机的程序的集合。操作系统是配置在计算机上的第一层软件，是对硬件功能的首次扩充。操作系统在计算机系统中占据着特别重要的作用，它是计算机中最重要的系统软件，是其他系统软件和应用软件运行的基础。操作系统的目标：方便性 有效性 可扩充性 开放性操作系统的作用：A、从一般用户的观点看，操作系统是用户与计算机硬件系统之间的接口。B、从资源管理的观点看，操作系统是计算机资源的管理者。C、从虚拟机的

2、观点看，操作系统是扩充裸机功能的软件。D、从任务组织的观点看，操作系统是计算机工作流程的组织者。多道批处理系统是指在内存中同时存在若干个作业，使它们共享系统资源并同时运行的技术。在单处理机环境中，这些作业在宏观上同时运行，在微观上交替执行。在OS中引入多道程序设计技术的好处：提高CPU的利用率可提高内存和I/O设备利用率增加系统吞吐量多道批处理系统的优缺点：资源利用率高系统吞吐量大平均周转时间长无交互能力推动多道批处理系统形成和发展的主要动力：提高资源利用率和系统吞吐量推动分时系统形成和发展的主要动力：用户需求分时系统的特征： 多路性 独立性 及时性 交互性操作系统的基本特征: 并发 共享 虚

3、拟 异步性并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。并行性是指两个或多个事件在同一时刻发生。操作系统的主要功能:处理机管理 存储器管理 设备管理 文件管理 提供友好的用户接口操作系统的结构设计:分层次结构 分层的原则 客户/服务器技术 面向对象技术 微内核结构第二章 进程管理程序的顺序执行的特征： 顺序性 封闭性 可再现性 程序的并发执行的特征： 间断性 失去封闭性 不可再现性为何要引入进程？ 为了使内存中的多道程序能够正确地并发执行。 进程的特征: 结构特性 动态性 并发性 独立性 异步性 进程的典型定义: 进程是进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。 进程是程序的

4、一次执行。 进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时发生的活动。 进程是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独立单位。 程序只是一组指令的有序集合。 进程概念和程序概念最大的不同之处在于： 进程是动态的，而程序是静态的。 进程有一定的生命期，而程序是指令的集合，本身无“运动”的含义。 一个程序可以对应多个进程，但一个进程只能对应一个程序。作业是用户需要计算机完成某项任务,而要求计算机所做工作的集合 进程概念和作业概念最大的不同之处在于： 作业是用户向计算机提交任务的任务实体。 一个作业可由多个进程组成。 作业的概念主要用在批处理系统中。 进程的三种状态及其转换：PCB

5、的作用: 为了描述和控制进程的运行 是进程实体的一个组成部分 将程序变成可并发执行的进程 是进程存在的唯一标志 必须常驻内存 PCB包含以下信息: 进程控制符 处理机状态 进程调度和控制信息 进程间的同步：是指异步环境下的一组并发进程因直接制约互相发送消息而进行互相合作、互相等待,是各进程按一定的速度执行的过程。 进程互斥：一组并发进程中的一个或多个程序段，因共享某一公有资源而导致它们必须以一个不允许交叉执行的单位执行。也就是说，不允许两个以上的共享该资源的并发进程同时进入临界区称为互斥。 临界资源：指一次仅允许一个进程访问的资源。 临界区：进程中访问临界资源的那段代码。 临界区是由属于不同并

6、发进程的程序段共享公用数据或公用数据变量而引起的。临界区也可以被称为访问公用数据的那段程序。 同步机制应遵循的规则：空闲让进，忙则等待，有限等待，让权等待信号量是一个用来实现同步的整型或记录型变量 例题：我们为某临界区设置一把锁W，当W=1时，表示关锁；当W=0时，表示锁已打开。试写出开锁和关锁原语，并用它们去实现互斥。相应的关锁原语lock(W)和开锁原语unlock(W)可描述为：Lock(W)： while W=1 do no-op; W:=1;Unlock(W): W:=0;在利用关锁原语和开锁原语实现进程互斥时，可将临界区CS放在期间，即lock(W); CS;unlock(W);w

7、ait和signal操作 信号量的物理意义: S.value的初值表示系统中某类资源的数目S.value0时，其绝对值表示已阻塞进程的数目 用信号量实现互斥用信号量实现前驱 经典进程中的同步问题:以哲学家进餐问题为例 该问题用于解决什么问题 如何实现进程互斥 如何实现进程同步 对程序的阅读方式线程：为何要引入线程 线程的特征 如何创建和终止线程 什么是内核支持线程 什么是用户级线程第三章 处理机调度与死锁作业调度与进程调度各自的主要功能进程调度的调度方式：非抢占式，抢占式抢占原则：优先权，短作业优先，时间片例题：抢占式与非抢占式哪一种系统的开销更大？为什么？可抢占式会引起系统的开销更大。可抢占

8、式调度是严格保证任何时刻，让具有最高优先数（权）的进程占有处理机运行，因此增加了处理机调度的时机，引起为退出处理机的进程保留现场，为占有处理机的进程恢复现场等时间（和空间）开销增大。在选择调度方式和调度算法时，应遵循的原则：面向用户的准则，面向系统的准则调度算法：先来先服务FCFS短作业优先SJ(P)F高优先权优先基于时间片的轮转调度算法 时间片轮转法多级反馈队列算法计算：作业周转时间平均周转时间带权周转时间平均带权周转时间优先权响应比死锁：产生死锁的原因 产生死锁的必要条件 预防死锁的方法和各种方法的比较 避免死锁的方法银行家算法 死锁的检测和解除的方法第四章 存储器管理重定位：为什么要引入

9、重定位 重定位的优缺点 在连续分配方式中如何实现动态重定位 在分页系统中如何实现动态重定位 在分段系统中如何实现动态重定位动态分区分配方式：如何提高内存利用率 分配算法 如何进行分区的保护 分页和分段存储管理方式的区别分页存储管理方式： 分页系统的地址转换，页表中由逻辑地址计算绝对地址的方法 分段存储管理方式： 信息的共享和保护虚拟存储器：为何要引入虚拟存储器 虚拟存储器有哪些特征 实现虚拟存储器的关键技术请求分页系统的基本原理：页表机制 地址变换过程 页面置换算法： 最佳置换算法先进先出置换算法最近最久未使用置换算法Clock置换算法最少使用置换算法页面缓冲置换算法抖动的概念第五章 设备管理

10、 I/O控制方式程序I/O方式 中断驱动I/O方式 DMA I/O控制方式 I/O通道控制方式缓冲管理：为何要引入缓冲 单缓冲是如何提高I/O速度的 为何要引入缓冲池设备独立性：什么是设备独立性 如何实现设备独立性虚拟设备和SPOOLing技术：什么是虚拟设备技术 实现虚拟设备技术的关键 什么是SPOOLing技术 SPOOLing技术的组成 假脱机I/O和脱机I/O的比较 如何共享打印机设备处理：什么是设备驱动程序 设备驱动程序的功能和方式 I/O中断处理程序 设备处理的过程磁盘访问时间的组成和计算 磁盘调度算法： FCFSSSTFSCANCSCANN-Step-SCANFSCAN第六章 文

11、件管理顺序文件、索引文件和索引顺序文件：三种文件的定义 如何对顺序文件读写操作 为何要引入索引文件 为何要引入索引顺序文件 三种文件的优缺点 顺序文件的应用场合 索引文件的组成形式 如何对索引顺序文件进行检索 连续分配、链接分配和索引分配：三种分配方式的定义 三种分配方式的优缺点 如何对连续分配的文件进行顺序访问或随机访问 为何要引入隐式链接分配方式 为何要引入显示链接分配方式 链接分配方式的适应场合 为何要引入索引分配方式 为何要引入混合索引分配方式 如何将文件的逻辑地址装转换成物理地址 位示图法和成组链接法：如何应用位示图来进行磁盘块的分配和回收 位示图的优缺点 如何将盘块进行分组 如何将盘块组链成一个成组链 如何应用成组