操作系统复习概要

1、07081操作系统原理复习概要一、 LINUX部分1、 文件存取控制权限（种类、符号表示方法、修改方法）2、 目录（文件）的操作：建立、复制、移动、删除等3、 链接：硬链接、软链接4、 文件子系统的挂载、卸载5、 进程状态的查看6、 后台进程的概念7、 用户的建立、删除8、 文件的绝对路径、相对路径二、 教材(操作系统教程原理和实例分析)第一章 概述1、操作系统的定义、主要功能。答：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的程序集合。 （1） 作业管理（job management）；（2） 文件管理（file management）；（3） 存储管理（stor

2、e,storage,main storage management）；（4） 设备管理（devices management）；进程管理2、操作系统的启动方式。鼠标方式启动ê命令方式启动ê批方式启动ê程序中启动方式ê纯硬件启动方式ê自启方式（OS本身的启动方式）3、实时系统、分时系统、多道程序设计的概念。实时系统：系统能及时响应外部事件的请求，在规定时间内完成对该事件的处理。分时系统：指一台主机上连接了多个带有显示器和键盘的终端，同时允许多个用户共享主机中的资源，各个用户都可通过自己的终端以交互方式使用计算机。多道程序设计：4、什么是系统调用？

3、操作系统为什么要提供系统调用？用户在程序中调用操作系统提供的子功能称为系统调用。5、系统调用与程序中的一般调用有什么区别?为什么会有这种区别？（P.21P.22）6、中断、陷入、中断向量、中断描述符表、关中断、开中断、中断屏蔽的概念。指CPU在收到外部中断信号后，停止原来工作，转去处理该中断事件，完毕后回到原来断点继续工作。陷入(内中断，捕获)是由CPU内部事件引起的中断7、独立程序、非独立程序的概念。8、程序的并行执行、并发执行的含义。 并行是指两或多个事件在同一时刻发生。 并发是两或多个事件在同一时间间隔内发生。9、操作系统的特点（p.37）l 硬件相关、应用无关l 常驻内存l 中断驱动l

4、 权威性l 并发共享。竞争互斥、同步、通信现象的大量存在l 庞大、复杂l 重要性（无处不在、无时不有） 第二章 处理机管理1、处理机管理的概念、功能。处理机管理是操作系统的基本管理功能之一，它所关心的是处理机的分配问题。功能：l     进程控制l     进程同步l     进程通信l     调度2、CPU保护机制（p.57）它由处理机各种寄存器（通用寄存器、指令计数器、程序状态字PSW、用户

5、栈指针等）的内容所组成，该类信息使进程被中断后重新执行时能恢复现场从断点处继续运行。3、进程的三种基本状态及其变迁分析。（1）运行状态（2）阻塞状态（3）就绪状态状态变化 ：（1）就绪状态变化到运行状态 。（2）运行状态变化到就绪状态。 （3）运行状态变化到阻塞状态。 （4）阻塞状态变化到就绪状态。 4、进程、进程控制块、进程上文、正文、下文、上下文的概念。进程是程序的一次执行，该程序可以与其它程序并发执行。 为了对进程进行有效的控制和管理，系统为每一进程设置一个进程控制块，PCB其是进程存在的唯一标志。近程上下文实际上是进程执行过程中顺序关联的静态描述，进程上下文是一个与进程切换和处理机状态

6、发生交换有关的概念5、进程中的可抢先、不可抢先、完全可抢先的概念。P706、静态优先级、动态优先级的概念。F 静态优先级：在进程创建时指定优先级, 在进程运行时优先数不变。F 动态优先级：在进程创建时创立一个优先级，但在其生命周期内优先数可以动态变化。如等待时间长优先数可改变。7、线程的概念。进程内一个执行单元或一个可调度实体。 四种状态：运行，阻塞、就绪或终止8、LINUX系统中0#进程的作用。9、LINUX中counter的作用和初值是什么？10、LINUX的进程调度策略是什么？1. 先进先出 (最先进入就绪态的进程，最先运行)2. 时间片调度算法（轮转调度法）3. 优先级调度法 (一种是

7、短作业优先法)4. 短作业优先 5. 最短剩余时间优先6. 最高响应比优先7. 多级反馈法 (多重队列法)8. 策略驱动法 (基于对各个用户承诺的算法)9. 最晚时间限调度10. 二级调度法(进程在后备队列和就绪队列间的转换)11、输入井、输出井的概念和作用各是什么？12、作业的响应比、响应时间的概念。响应比=(估计运行时间+等待时间)/估计运行时间F 响应时间：用户输入一个请求（如击键）到系统给出首次响应（如屏幕显示）的时间分时系统13、进程或作业的调度策略（FIFO等）。【作业调度算法】1）先来先服务（FCFS）：2）最短作业优先（SJF）：3）高响应比优先(HRF)：4）按时间片定时轮转

8、法5）事件驱动发14、p.117习题2.2 、2.4 、2.5第三章 内存管理1、处理机管理的概念、功能多道环境下，处理机的运行及分配都是以进程为单位，因此处理机管理可归结为进程管理。 l     进程控制l     进程同步l     进程通信l     调度（p.127、p.130）。2、地址空间、内存空间、程序空间的概念。（p.122p.123） 地址空间：程序经编译后和连接以后转变为相对地

9、址编址形式，它是以0为基址的。 相对地址也叫逻辑地址或虚地址。地址空间是逻辑地址的集合。内存空间：整个内存可以看作一个大的字（节）数组，每个字节或字有自己的地址，形成一个内存地址空间，简称内存空间程序空间：一个可执行目标程序，不管是操作系统还是用户程序，所生成的所有内存地址的集合称为程序地址空间，简称程序空间。3、符号地址、相对地址、绝对地址、物理地址的概念。（p.122p.123） 符号地址：编译前源程序中的地址是符号地址相对地址：相对于本目标模块起址（通常为0）的 相对地址绝对地址：4、动态重定位、静态重定位的概念。（p.123p.124）(1)静态地址重定位静态地址重定位是在程序执行之前

10、由操作系统的重定位装入程序完成的。 (2)动态地址重定位 动态地址重定位是在程序执行期间由地址变换机构动态实现的。 5、程序可重入的概念。（p.123p.124）可重入：是指在一次执行后内容是否有变化l 程序代码一般可重入(代码通用性)l 程序数据、栈通常不可重入6、程序的局部性原理。（p.129）l 一个程序的所有代码和数据，在任一时刻或时间段通常只用到其中的一小部分l 最近访问过的，最近再被访问的可能性也最大l 在多道下，当一个程序正在CPU上执行时，其他程序的代码和数据可以暂时不在内存 7、内存、高速缓存的概念。n 主存储器（memory），又称为内存，是存放系统和用户程序指令及数据的存

11、储器。运控部件只对主存和缓存中的数据和程序进行操作执行。高速缓冲存储器（cache），又称为缓存，它是一种存取速度很高的存储器，通常用来存放主存储器中最频繁使用的数据，但其价格昂贵，因此容量很小。9、 虚存的概念和计算机系统虚存大小的确定方法。虚存：是为提高内存利用率而提出的一种技术虚拟存储技术的基本思想是把有限的内存空间与大容量的外存统一管理起来，构成一个远大于实际内存的、虚拟的存储器。实质：以时间换空间，但时间牺牲不大。10、 覆盖技术、交换技术。对覆盖的关键：是分析和建立程序的覆盖结构。通常覆盖技术主要用于系统程序的内存管理上，因为系统设计者容易了解系统程序的覆盖结构。覆盖技术的基本思想

12、是把主存的同一区域分配给一道程序的若干子程序或数据段。开始时只有程序的一部分装入主存，在其执行过程中根据请求动态地把其他部分装入到该程序原来已经占用过的存储区域中。交换技术可以克服覆盖技术的不足。所谓交换，就是系统根据需要，将内存中的某个作业换出到外存的交换区（swap area），而把外存中的某个作业换入到内存，并占据前者所占用的内存区域，被换出的作业在以后的某时刻可以再次换进内存。10、内存管理技术（交换、多道、不连续、虚存、共享、二维编址、稀疏编址） 1 OS出现前的内存无管理模式 2 单一分区模式 3 固定分区模式 4 可变分区模式 5 页模式（目前最常用模式） 6 段式存储管理 不连

13、续模式 7 段页式存储管理模式n 存储管理的4个基本任务：n 内存管理、重定位 、内存的共享与保护、内存扩充。1）内存管理 内存的分配和回收。2）地址转换或重定位 将目标程序的逻辑地址转换为物理地址。3）内存的共享与保护 用“界限寄存器”和读写权限控制等手段确保多个程序进入内存的空间、所共享的同一个内存区域（如编译程序内存区） ，互不干扰、不发生冲突和不被破坏。4） 扩充内存空间 在不增加实际内存容量的情况下，采用覆盖、交换、虚拟存储等技术，来实现在有限内存容量的情况下，可以执行比内存实际容量大得多的程序。这样，程序的编写只受处理器的字长、而不受实际内存容量的限制。11、动态连接与装入技术动态

14、装入，准确地说是动态连接并装入，是指一个子程序只有在被调用到时才确定其在内存位置、连接并装入内存过程: 1.所有子程序以可重定位格式驻留在盘上 2.主程序执行前只装入主程序不装入子程序 3.当主程序要调用一个子程序或者一个子程序要调用另一个子程序时l 主程序首先检查子程序是否已被装入l 如未装入,调用可重定位连接装入程序来装入希望调用的子程序并更新相应表格l 将控制传递给新装入的例程12、动态地址映射（p.135）动态地址映射是指把逻辑地址到物理地址的转换推迟到每次访存请求（每个指令有若干次访问请求）前进行。13、固定分区的实现方法、适用范围、优点、缺点。（p.138）由操作员或操作系统把内存

15、可用空间划分成若干个固定大小的存储区，除操作系统占用一个区域外，其余区域为系统中多个用户共享，因为在系统运行期间，分区大小、数目都不变，所以固定式分区也称为静态分区。l 划分内存分区l 装入与重定位l 记录空间的使用情况,进行分配和回收l 保护问题(1)相对单一模式，存储的分配和释放工作复杂了,2 有碎片(3)程序间不能共享。(4)动态扩充时需要付出移动代价。14、可变分区的实现方法、适用范围、优点、缺点。（p.139p.142）实现：1.本模式进行动态存储分配2.需维持一张表记录内存使用情况3.程序进入内存时的例行工作是根据并针对所用的数据结构进行分配；程序执行完毕退出内存时的例行工作为回收

16、4.一旦一个内存块被分配给一个进程，这个进程就可能被装入该块中执行，入时需重定位5.装入后运行中需解决地址映射、内存保护和动态伸缩问题 常见分配方法： （1）首次适应算法 （2）最佳适应算法 （3）最差适应算法 可变分区模式相关算法与数据结构l 1.分配算法:分配何处(五种算法)l 最先适配/下次适配/最佳适配/最坏适配/快速适配法l 2.分配多大空间l 无动态扩充要求的：恰好分配法l 有动态扩充要求的：预留空间法l 一般留法（见图3.13）l “数据段与栈段合留法”（见图3.14）l 有时，选定一个空闲块后，还存在着分配高端还是低端的选择l 3.内存登记表的数据结构选择:位图/表/伙伴系统l

17、 相对于固定分区模式：l 存储分配和释放工作更复杂,除了必须记录各进程使用存储的有关信息,还必须进行自然划分与合并工作l 提高了内存空间利用率,但仍存在空间浪费,表现在外部存储碎片和内部存储碎片这两方面15、不连续模式：分页管理的中基本概念（页、页表、页面、帧、逻辑页、物理页、页长、页面长、实存，虚存、保护方式、缺页中断、调页、缺页率。n 物理页（页面） 将内存（物理）空间固定划分成等长(如2KB)的块，称之为物理页（页面）。n 逻辑页（页） 将程序（逻辑）空间也划分成等长(如2KB)的块，称之为逻辑页（页）。n “页长=页面长”、程序逻辑地址一维连续编址、程序不一定连续装入 。(1) 不连续

18、存放：程序由系统离散在不连续的的页内。(2) 虚存：非一次性完全装入程序。一次性完全装入称实存。(3) 一维连续编址：程序逻辑地址一维连续编址。而在段式和段页式内存管理模式上就是二维编址。16、虚存的概念和作用（p.148）n 虚拟内存 是指操作系统采用虚拟技术，在不改变物理内存实际大小的情况下提供的 逻辑上被扩充了的内存。这种物理上不具备而逻辑上具备的内存就是虚拟内存。17、块表、页表页的概念和作用。（p.148p.151）18、讲义中虚拟地址转换称物理地址的计算方法。19、段式管理的概念、优点、缺点。分段式存储管理中是以段为单位进行分配。每段分配一个连续的内存区，各段之间的内存区不一定连续

19、，且各个内存区长度也不一定等长。内存的分配和释放是根据需要动态自动进行的。段式存储管理的优点:v 实现了虚拟存储，但缺段中断率要比缺页中断率少得多。v 段在逻辑上的完整性使得段共享更易于实现。v 段长可以根据需要动态增长。v 便于实现动态链接。段式存储管理的缺点:Ø 需要更多的硬件支持，这将提高机器的成本。Ø 存在“碎片”问题。Ø 允许段的动态增长也会给系统带来一定的开销。Ø 段长受到系统可用空闲区空间大小的限制。Ø 段的淘汰策略不当也存在系统“抖动”的危险。 20、段式管理中逻辑地址转换称物理地址的步骤和方法。段页式内存管理模式地址变换过程n

20、 段页式管理中，地址映射需要查询段表和页表。其过程可分为以下5步：1.根据程序的逻辑地址得到段号和段内位移，并将段内位 移根据页容量分解为页号和页内位移。2.根据该进程的段表寄存器得到段表起始地址，在段表中查找该段号的表项，得到页表起始地址。3.根据页号在页表中查找该页对应的内存块号。4.根据块号计算得到该块的起始地址。5.将块的起始地址加上页内位移，得到物理地址。21、内部碎片、外部碎片、抖动的概念。抖动（thrashing）现象即，刚被调出内存的页面马上又要访问它，刚调入内存的页面，立即又要将其调出，如此反复、频繁调入调出的现象。第四章 外存管理和文件系统1、 外存的概念和外存管理的功能。

21、2、 文件的定义。3、 文件的属性。4、 文件句柄或文件描述字的概念。5、 硬链接、软链接的概念和实现方法。6、 文件子系统的概念。7、 磁盘的高级格式化和低级格式化的作用和区别。8、 文件子系统的安装和卸载的概念。9、 什么是文件描述信息或文件管理信息？10、 设备目录区的概念。11、 外存空间管理数据结构（位图、链表、分组链接、计数）12、 Unix系统中文件链表的实现过程（空闲块分配、回收、0#专用块的结构）13、 讲义中关于UNIX系统利用分组链接方法实现空闲块分配、回收的实现过程的例题。14、 i结点中利用多重索引法进行逻辑块到物理块的地址映射方案的实现原理、方法（讲义 例题、p.2

22、28p.231中的例题详解）。15、 文件共享的概念及其实现方法。16、 缓冲区、缓冲池的概念、作用、及二者之间的区别。17、 磁臂调度技术（FCFS、SSTF/SSF、电梯调度算法、SCAN等）18、 讲义中关于磁臂调度的例子。第五章 设备管理1、 外部设备的概念。P268外部设备又称输入输出设备，有时简称设备或外设，是指计算机系统中用于与人通信或与其他机器通信的所有设备以及所有外存设备2、 设备管理的功能。 缓冲管理 设备分配 设备处理 设备独立性和虚拟设备3、 外存设备、字符设备、块设备、独占设备、共享设备、虚拟设备、逻辑设备、物理设备设备符号名的概念。外存设备：是指计算机系统中具有以下

23、两个特性的设备首先：这些设备可在断电或脱机情况下长期保存信息其次：，写入后还可以把这种信息以原有方式或按地址取出来。字符设备:以字符为单位传送数据的I/O设备块设备：由于外存设备通常是以物理扇区惯称为块，-为最小单位寻址和传送数据的，故外村设备又称为块设备4、 设备控制寄存器的组成及其作用。5、 程序对设备的独立性的概念和作用。P2826、 通道的概念和作用。通道之所以称为通道，是因为他提供了在I/O设备与主存之间流通数据的通路，是可以执行程序的，负责且只负责操作I/O设备的、功能简单专用的、低速低性能的、低造价的专用处理机，负责管理设备和主存之间有关数据传送的一切工作。7、 利用通道传输数据

24、的原理。通道控制方式与DMA方式相类似，也是一种内存和设备直接进行数据交换的方式。与DMA方式不同的是，在通道控制方式中，数据传送方向存放数据的内存始址及传送的数据块长度均由一个专门负责输入/输出的硬件通道来控制。另外，DMA方式每台设备至少需要一个DMA控制器，而通道控制方式中，一个通道可控制多台设备与内存进行数据交换。 8、 标准输入设备、标准输出设备、标准出错设备（文件）。P2859、 联机设备、脱机设备、假脱机技术的概念。假脱机技术：通过共享设备来模拟独享设备所采用的操作是假脱机操作，即在联机情况下外部设备设备同时操作。所使用的假脱机技术称之为假脱机技术。10、 什么是虚拟设备？如何将

25、独占设备转化为共享设备。所谓虚拟设备是指代替独享设备的那部分存储空间及有关的控制结构。对虚拟设备采用的是虚拟分配，其过程是：当进程中请求独享设备时，系统将共享设备的一部分存储空间分配给它。11、 与中断方式相比，使用DMA或通道方式进行设备输入输出处理的主要优点是什么？通道控制方式与DMA方式相类似，也是一种内存和设备直接进行数据交换的方式。12、教材p.329习题5.4第六章 进程通信1、 什么是协作（合作）进程、协作进程 ： 在并发环境下，若一个进程受到其他进程的影响，则称该进程和影响他的进程为协作进程。2、 解释：互斥进程、同步进程、异步进程、进程通信、消息或事件。(1)互斥: 一个进程

26、对某种资源使用时不允许其他进程使用。(2)同步: 某个进程的执行因等待另一个进程的某个事件而受影响。（3） 异步：两个进程执行的步调和速度完全不相互影响。(4)通信: 进程间需要交换数据。3、 解释：临界资源、临界区（段）。n 临界资源（critical resource），我们将一次只能供一个进程使用的资源称为临界资源。这里临界资源的含义是广义的，它既包括物理实体资源，如打印机、磁带机等，又包括软件资源，如程序中使用的数据结构、表格和变量、文件等。操作系统中的就绪队列就是一种在一个时刻只能允许一个进程访问的临界资源。n 临界区（critical region），我们把并发进程中访问临界资源的

27、那个程序段代码称为临界区（或临界段, critical section)。4、 进程通信机制的实现必须满足哪些条件？互斥性：不能同时有两个进程进入临界区内；前进性：在临界区外的进程不能阻塞其他进程进入临界区；有限等待 进程不能无休止地等待着进入临界区（饥饿/死锁）；通用性： 对进程的速度或CPU个数、有无硬件指令支持等不做假设。5、 P/V操作的概念、作用、实现方法。P和V分别取自荷兰语“发信号（或降低）”（Passeren，）和“等待（或增高）”（Verhoog）两词的首字母。P/V操作的概念：在其执行时不可中断的过程称为“原语”，于是P、V操作也可称为P操作原语和V操作原语，简称PV操作。

28、6、 信号的初值是如何确定的。在操作系统中，信号量S被定义为一个整型变量其初值是一个非负数，对信号量的操作只能通过P、V操作进行，每个信号量对应设置了一个等待队列。信号量S的初值为0或1或其它整数，应在系统初始化时确定。7、 进程的死锁和饥饿的概念及其产生的原因。死锁（deadlock） 是指两个或两个以上的进程在永远地等待其中的一个进程所占用的资源的状态。饥饿指某进程正在等待这样一个事件，它发生了但总是受到其他进程的影响，以至一直轮不到（或很难轮到）该进程当某个进程提出申请资源后，使得有关进程在无外力协助下，永远分配不到必需的资源而无法继续运行，这就产生了一种特殊的现象死锁。形成死锁的原因（

29、1） 系统资源不足，进程之间竞争系统资源产生死锁；（2）进程推进顺序不合适；（3）不正确地使用PV操作。8、 死锁发生的必要条件。1）互斥 一个资源一次只能给一个进程使用。2）占用不释放 一个进程请求的资源得不到满足时而等待，且不释放已占有的资源。3）不可抢占 任何进程占用的资源只能由它自己来释放，不能被另一个进程抢占（剥夺）。4）循环等待 存在一组进程，其中每个进程分别在等待另一个进程所占有的资源。9、 解决死锁的策略。只要破坏死锁形成的四个条件中的一个就可以避免死锁。为此，可以采用三种预防措施：1）破坏“互斥条件”，使资源可以同时访问而不是互斥使用，是个简单办法。2）破坏“占用且等待条件”（适用可行的方法之一）3）破坏“非抢占条件”4）破坏“循环等待条件”1存储器管理的功能l    内存分配l     内存保护l     地址映射l     内存扩充2处理机管理的功能l     进程控制l     进程同步l &#