广东海洋大学操作系统复习提纲

1、操作系统复习提纲 by 九虎一、操作系统引论：1. 操作系统的目标： 、 、 、 ；2. 操作系统的作用： ， ， ；3. 操作系统的主要发展动力： ， ，器件更新换代，体系结构发展，应用需求；4. 操作系统的发展过程：（1） 方式；（2） 方式：目的：为了解决 及 之间速度不匹配的矛盾。（3） 系统；（4） 系统；（5） 系统；目的：为了满足 的需求。特征： 、 、 、 。（6） 系统；5. 操作系统的基本特性： 、 、 、 ；6. 并发进程是指多个进程在同一 时刻 / 时段 运行。7. 操作系统的主要功能： 、 、 、 、 ； 新功能： 、 、 ；8. 操作系统的结构设计： （1）传统OS

2、结构： 、 、 ； （2）微内核OS的结构特点： 、 、 、 ；二、进程的描述与控制：1. 程序顺序执行时的特征： 、 、 ； 程序并发执行时的特征： 、 、 ；2. 进程的定义：进程实体由 、 和 构成。其中， 为操作系统对进程进行管理和控制的基本单位，是进程存在的唯一标识。3. 进程的特性（与程序的区别）： 、 、 、 ；4. 进程的基本状态： 挂起与激活：5. PCB的作用： 、 、 、 、 ；内容： 、 、 、 ；组织方式： 、 、 ；6. 引起进程创建/终止的条件：（1）创建： 、 、 、 ；（2）终止： 、 、 ； 应用请求 异常结束 外界干预 作业调度 用户登录 进程结束 提供服

3、务 过程：（1）创建： ； （2）终止： ；A. 初始化PCB B. 资源释放 C. PCB移出队列 D. 修改调度标志E. 分配资源 F. 读取PCB G. 终止子孙进程 H. 申请PCB7. 并发环境下多进程之间的制约关系： 、 ；8. 临界资源：一次只允许 个进程使用的 资源； 临界区：访问 的代码；9. 进程同步机制的主要任务：对多个相关进程在 上进行协调； 遵循规则： 、 、 、 ；10. 利用信号量实现进程互斥，应将 置于 和 之间；11. 记录型信号量：wait(semaphore * S) signal(semaphore * S) ; ; if( ) / 申请资源 if( )

4、 / 释放资源 block(Slist); wakeup(Slist); 12.（1）7进程共享3个临界资源，最多允许1进程进入临界区，则互斥信号量初值= ，取值范围 ；若互斥信号量当前值为-2，则表示 ；（2）有M个进程共享R个临界资源，每个进程资源的最大需求量为N，则以下哪个选项会发生死锁（ ）A、R=4,M=3,N=1 B、R=2,M=2,N=1 C、R=4,M=2,N=3 D、R=5,M=3,N=213. 管程：一个管程定义了一个 和能为并发进程所执行的一组 ，能同步进程和改变管程中的数据；组成： 、 、 、 ；特性： 、 、 ；区别进程管程数据结构权限私有操作顺序执行目的实现并发工作

5、方式主动执行方式并发执行执行特性动态14. 进程通信的类型：（1） ； 基于 的通信方式； 基于 的通信方式；（2） ；（3） ；（4） ； 直接通信 间接通信；15. 操作系统引入线程的目的：减少 ，使OS有更好的并发性，原因： ；线程的实现方式：（1） (KST)；在OS中的所有进程（系统进程和用户进程），都是在 的支持下运行的，是与 紧密相关的。（2） (ULT)；是在 中实现的。对线程的创建、撤销、同步与通信功能，都需要 /无需 内核的支持，即与内核有关 /无关 的。（3）组合方式； 多对一 一对一 多对多16.进程和线程的区别：进程线程调度的基本单位调度和分派并发性进程并发拥有资源拥

6、有资源独立性低系统开销高支持多处理机系统不支持17. 生产者-消费者问题、读者-写者问题及其变体。三、处理机调度与死锁：1. 处理机调度的层次：（连线）高级调度 进程中级调度 内存低级调度 作业2. 算法目标：（1）共同目标： = ， ， ，策略强制执行；（2）批处理目标： ，周转时间 = - ； ，带权周转时间 = ， ， ；（3）分时系统目标： ， ；（4）实时系统目标： ， ；3. 作业调度算法： ， ，优先级调度算法（PSA）， ：响应比Rp = = ；4. 进程调度算法： ，多队列调度算法， ：5. 实时调度算法： ， ；6. ：高优先级进程被低优先级进程延迟或阻塞的现象；7. 死锁

7、：（1）产生原因： ， ；（2）定义：发生死锁的每个进程，都在 ；（3）必要条件： ， ， ， ；（4）处理方法： ， ， ， ；（5）银行家算法： 数据结构： ， ， ， ； 检查步骤：Pi发出资源请求，请求K个Rj资源a. 如果Requestij ,则转到b，否则返回出错信息；b. 如果Requestij ,则转到c，否则返回出错信息；c. 试分配：1） ； 2） ； 3） ；8. 死锁定理：判断以下进程是否发生死锁：9. 调度算法和银行家算法分析题：四、存储器管理：1. 判断：设立高速缓存的目的是减少处理机对主存的访问次数，提高程序执行速度（ ）2. 程序装入方式： 、 、 ； 程序链接

8、方式： 、 、 ；3. ：用户程序使用 地址，执行程序时使用 地址，将地址空间中的 变换为内存空间中的 的过程；4. 静态/动态重定位的区别：（1）静态重定位在作业 中进行，动态重定位在作业 中运行；（2） 态重定位地址变换一次完成， 态重定位地址变换多次完成；（3） 态重定位地址可能经常改变， 态重定位地址以后不再改变；5. 存储管理方式：（1） 分配： 分配：在用户区内存中仅装有一道程序； 分配：用户区内存划分为若干固定区域； 分配：数据结构： ， ； 分配；（2） 分配： ： ： ：6. ：分配给用户使用而未被利用的空闲分区部分，在 时产生； ：存在于各分区间不能充分利用的小空闲区，在

9、时产生；7. 基于顺序搜索的动态分区分配算法：（1） 算法：倾向于使用地地址空闲区，要求空闲分区按 顺序链接；（2） 算法：能使内存空间中的空闲区分布较均匀；（3） 算法：每次分配时，把既能满足要求，又是最小空闲区分配给进程，要求空闲分区按 顺序链接；（4） 算法：能使剩下的空闲区不至于太小，产生碎片的可能性最小；8. 基于索引搜索的动态分区分配算法：（1） 算法；（2） ：buddyk(x) = (x mod 2k+1=0) (x mod 2k+1=2k)（3） 算法；9. 为了实现进程对换，系统必须实现 ， ， 功能；对换空间的管理：在具有兑换功能的OS中，通常把磁盘空间分为 和 两部分。

10、 的主要目标是提高文件存储空间的利用率，因此采取 分配方式； 的主要目标是提高进程换入和换出的速度，因此采取 分配方式；10. 分页存储管理方式：（1）基本方法：为进程分配内存时，以 为单位； 在分页系统中，若页面较小，虽有利于 ，但会引起 ； 而页面较大，虽可以减少 ，但会引起 ； 地址结构：给定逻辑地址A，页面大小L，则页号P = ，页内地址d = ， 页表：页表的作用是实现 到 的转换；基本数据项： ；（2）变换机构：在地址变换机构中加入一个小容量快速寄存器，存放常用页号和对应块号，称为 ，目的是 ；11. 分段存储管理方式：（1）目的： ， ， ， ， ；（2）基本数据项： 和 ；（3

11、）访问内存时，若被访问地址超过范围，则产生 ；五、虚拟存储器：1. 常规存储器管理方式的特征： ， ； 虚拟存储器管理方式的特征： ， ， ；3. 程序的 规律：即在较短时间内，程序的执行仅局限于某个部分；4. 虚拟存储器是指具有 功能和 功能，能从逻辑上对 加以扩充的存储器系统。其逻辑容量由 所决定；5. 实现方法：分页/段请求系统的硬件支持： ， ， ；6. 设访问页面成功S次，失败F次，则缺页率f = ；7. 缺页率的影响因素： ， ， ， ；8. 页面置换算法： （1） ：置换最长未来时间不再被访问的页面； （2） ：置换最先进入内存的页面； （3） ：可用寄存器或堆栈来实现； （4）

12、 ：需要设置访问位，再将所有页面都链接成循环队列；*9. 页面缓冲算法：*10. 访问内存的有效时间：11. 在请求调页系统中，反复进行页面换入换出的现象称为 ，其产生的主要原因是 ；*预防方法： ， ， ； ：在某段时间间隔里进程实际所要访问页面的集合；12. 分段保护： ， ， ， 一个程序可以访问驻留在相同环或 内/外 环中的数据，可以调用驻留在 相同环或 内/外 环中的服务；操作系统复习提纲-答案 by 九虎一、操作系统引论：1. 操作系统的目标： 方便性 、 有效性 、 可扩充性 、 开放性 ；2. 操作系统的作用： 作为计算机资源的管理者 ， 作为用户与硬件系统之间的接口 ， 实现

13、对计算机资源的抽象 ；3. 操作系统的主要发展动力： 提高计算机资源利用率 ， 方便用户 ，器件更新换代，体系结构发展，应用需求；4. 操作系统的发展过程：（1） 人工操作 方式；（2） 脱机输入/输出 方式：目的：为了解决 人机矛盾 及 CPU和I/O设备 之间速度不匹配的矛盾。（3） 单道批处理 系统；（4） 多道批处理 系统；（5） 分时 系统；目的：为了满足 用户对人机交互 的需求。特征： 多路性 、 独立性 、 及时性 、 交互性 。（6） 实时 系统；5. 操作系统的基本特性： 并发 、 共享 、 虚拟 、 异步 ；6. 并发进程是指多个进程在同一 时刻 / 时段 ü 运

14、行。7. 操作系统的主要功能： 处理机管理（二、三章） 、 存储器管理（四、五、八章） 、 设备管理（六章） 、 文件管理（七章） 、 操作系统与用户之间的接口（九章） ； 新功能： 系统安全 、 网络服务 、 支持多媒体 ；8. 操作系统的结构设计： （1）传统OS结构： 无结构OS 、 模块化结构OS 、 分层式结构OS ； （2）微内核OS的结构特点： 微内核 、 基于客户(C)/服务器(S)模式 、 “机制与策略分离” 、 采用面向对象技术 ；二、进程的描述与控制：1. 程序顺序执行时的特征： 连续性 、 封闭性 、 可再现性 ； 程序并发执行时的特征： 间断性 、 开放性 、 不可再

15、现性 ；2. 进程的定义：进程实体由 数据段 、 代码段 和 进程控制块(PCB) 构成。其中， PCB 为操作系统对进程进行管理和控制的基本单位，是进程存在的唯一标识。3. 进程的特性（与程序的区别）： 动态性 、 并发性 、 独立性 、 异步性 ；4. 进程的基本状态： 挂起与激活：挂起就绪静止活动激活执行阻塞5. PCB的作用： 作为独立运行基本单位 、 实现间断性运行 、 提供进程管理信息 、 提供进程调度信息 、 与其他进程的同步与通信 ；内容： (内/外部)进程标识符 、 处理机状态 、 进程调度信息 、 进程控制信息 ；组织方式： 线性 、 链接 、 索引 ；6. 引起进程创建/

16、终止的条件：（1）创建： 、 、 、 ；（2）终止： 、 、 ； 应用请求 异常结束 外界干预 作业调度 用户登录 进程结束 提供服务 过程：（1）创建： H E A ； （2）终止： F D G B C ；A. 初始化PCB B. 资源释放 C. PCB移出队列 D. 修改调度标志E. 分配资源 F. 读取PCB G. 终止子孙进程 H. 申请PCB7. 并发环境下多进程之间的制约关系： 直接制约 、 间接制约 ；8. 临界资源：一次只允许 1 个进程使用的 非抢占式 资源； 临界区：访问 临界资源 的代码；9. 进程同步机制的主要任务：对多个相关进程在 执行次序 上进行协调； 遵循规则：

17、空闲让进 、 忙则等待 、 有限等待 、 让权等待 ；10. 利用信号量实现进程互斥，应将 临界区 置于 wait(mutex) 和 signal(mutex) 之间；11. 记录型信号量：wait(semaphore * S) signal(semaphore * S) Svalue- ; Svalue+ ; if( Svalue<0 ) / 申请资源 if( Svalue<=0 ) / 释放资源 block(Slist); wakeup(Slist); 12.（1）7进程共享3个临界资源，最多允许1进程进入临界区，则互斥信号量初值= 3 ，取值范围 -43 ；若互斥信号量当前值

18、为-2，则表示 当前有2个进程在等待 ；（2）有M个进程共享R个临界资源，每个进程资源的最大需求量为N，则以下哪个选项会发生死锁（ C ）A、R=4,M=3,N=1 B、R=2,M=2,N=1 C、R=4,M=2,N=3 D、R=5,M=3,N=213. 管程：一个管程定义了一个 数据结构 和能为并发进程所执行的一组 操作 ，能同步进程和改变管程中的数据；组成： 管程名 、 共享数据结构说明 、 一组操作过程 、 共享数据初始化语句 ；特性： 模块化 、 抽象数据类型 、 信息隐蔽 ；区别进程管程数据结构权限私有公共操作顺序执行同步和初始化操作目的实现并发解决共享资源互斥使用工作方式主动被动执

19、行方式并发执行供进程调用执行特性动态静态14. 进程通信的类型：（1） 共享存储器系统 ； 基于 共享数据结构 的通信方式； 基于 共享存储区 的通信方式；（2） 管道通信系统 ；（3） 客户机-服务器系统 ；（4） 消息传递系统 ； 直接通信 间接通信；15. 操作系统引入线程的目的：减少 时空开销 ，使OS有更好的并发性，原因： 线程不占有资源 ；线程的实现方式：（1） 内核支持线程 (KST)；在OS中的所有进程（系统进程和用户进程），都是在 OS内核 的支持下运行的，是与 内核 紧密相关的。（2） 用户级线程 (ULT)；是在 用户空间 中实现的。对线程的创建、撤销、同步与通信功能，都

20、需要 /无需 ü 内核的支持，即与内核有关 /无关 ü 的。（3）组合方式； 多对一 一对一 多对多16.进程和线程的区别：进程线程调度的基本单位调度和分派运行并发性进程并发进程&线程并发拥有资源拥有资源不拥有资源独立性低高系统开销高低支持多处理机系统不支持支持17. 生产者-消费者问题、读者-写者问题及其变体。三、处理机调度与死锁：1. 处理机调度的层次：（连线）高级调度 进程中级调度 内存低级调度 作业2. 算法目标：有效工作时间有效工作时间+空闲等待时间（1）共同目标： 资源利用率 = ， 公平性 ， 平衡性 ，策略强制执行；周转时间（2）批处理目标： 平均周

21、转时间短 ，周转时间 = 完成时间 - 提交时间 ；服务时间 平均带权周转时间短 ，带权周转时间 = ， 吞吐量大 ， 利用率高 ；（3）分时系统目标： 响应时间快 ， 均衡性 ；（4）实时系统目标： 截止时间保证 ， 可预测性 ；3. 作业调度算法： 先来先服务(FCFS)， 短作业优先(SJF)，优先级调度算法（PSA）， 高响应比优先(HRRN)：等待时间 + 要求服务时间要求服务时间响应时间要求服务时间响应比Rp = = ；4. 进程调度算法： 轮转调度(RR) ，多队列调度算法， 多级反馈队列(MFQ) ：5. 实时调度算法： 最早截止时间优先(EDF) ， 最低松弛度优先(LLF)

22、 ；6. 优先级倒置 ：高优先级进程被低优先级进程延迟或阻塞的现象；7. 死锁：（1）产生原因： 竞争资源 ， 进程推进顺序不合理 ；（2）定义：发生死锁的每个进程，都在 等待另一进程释放所占资源 ；（3）必要条件： 互斥 ， 请求和保持 ， 不可抢占 ， 循环等待 ；（4）处理方法： 预防 ， 避免 ， 检测 ， 解除 ；（5）银行家算法： 数据结构： Available ， Allocation ， Max ， Need ； 检查步骤：Pi发出资源请求，请求K个Rj资源a. 如果Requestij <= Needij ,则转到b，否则返回出错信息；b. 如果Requestij <

23、;= Availableij ,则转到c，否则返回出错信息；c. 试分配：1） Needij -= Requestij ； 2） Availableij -= Requestij ； 3） Allocationij += Requestij ；8. 死锁定理：判断以下进程是否发生死锁：ACB答：对A类资源，P1和P2进程都需要2个该种资源；对B类资源，P1和P2进程各需3个和2个该种资源，P1持有的B类资源和P2持有的A类资源无法释放，故会发生死锁。9. 调度算法和银行家算法分析题：四、存储器管理：1. 判断：设立高速缓存的目的是减少处理机对主存的访问次数，提高程序执行速度（ ü ）

24、2. 程序装入方式： 绝对装入 、 可重定位装入 、 动态运行时装入 ； 程序链接方式： 静态链接 、 装入时动态链接 、 运行时动态链接 ；3. 地址重定位 ：用户程序使用 逻辑 地址，执行程序时使用 物理 地址，将地址空间中的 逻辑地址 变换为内存空间中的 物理地址 的过程；4. 静态/动态重定位的区别：（1）静态重定位在作业 装入 中进行，动态重定位在作业 运行 中运行；（2） 静 态重定位地址变换一次完成， 动 态重定位地址变换多次完成；（3） 动 态重定位地址可能经常改变， 静 态重定位地址以后不再改变；5. 存储管理方式：（1） 连续 分配： 单一连续 分配：在用户区内存中仅装有一道程序； 固定分区 分配：用户区内存划分为若干固定区域； 动态分区 分配：数据结构： 空闲分区表 ， 空闲分区链 ； 动态可重定位分区 分配；（2） 离散 分配： 分页 ： 分段 ： 段页式 ：6. 内部碎片 ：分配给用户使用而未被利用的空闲分区部分，在 分页和动态分区 时产生； 外部碎片 ：存在于各分区间不能充分利用的小空闲区，在 分段 时产生；7. 基于顺序搜索的动态