操作系统总复习2015

1、总复习总复习2015-112013级软件3-4考试时间与题型考试时间与题型 考试时间：考试时间：12.3，第，第14周周四上午周周四上午10：10-12：00 考试题型：考试题型： 选择题（选择题（20分），分），20个选择，每个选择个选择，每个选择1分分 填空题（填空题（20分），分），20个空，每空个空，每空1分分 简答题（简答题（30分），分），6道题，每题道题，每题5分，每章分，每章1题题 综合题（综合题（30分），分），3道题，道题， 第二章：用信号量解决进程同步、互斥问题第二章：用信号量解决进程同步、互斥问题 第三章：处理机调度第三章：处理机调度/银行家算法银行家算法 第四章第四章

2、/第五章：地址第五章：地址 变换变换/页面置换算法页面置换算法 总分：总分：100分（闭卷，考试允许带计算器，所有计分（闭卷，考试允许带计算器，所有计算结果精确至小数点后算结果精确至小数点后2位）位）考试范围考试范围 第一章第一章 操作系统引论操作系统引论 第二章第二章 进程的描述与控制进程的描述与控制 第三章第三章 处理机调度与死锁处理机调度与死锁 第四章第四章 存储器管理存储器管理 第五章第五章 虚拟存储器虚拟存储器 第六章第六章 输入输出系统输入输出系统 第七章第七章 文件管理文件管理 第八章第八章 磁盘存储器的管理磁盘存储器的管理71%第第1章章 操作系统引论操作系统引论 操作系统的目

3、标操作系统的目标 有效性、方便性、可扩充性、开放性有效性、方便性、可扩充性、开放性 操作系统的作用操作系统的作用 用户观点、资源管理者、虚拟机用户观点、资源管理者、虚拟机 操作系统的发展过程操作系统的发展过程脱机脱机/联机输入输出技术联机输入输出技术1.减少了CPU的空闲时间。 2.提高I/O速度。 单道程序设计技术，解决了哪单道程序设计技术，解决了哪 二对矛盾二对矛盾1.解决人机矛盾，提高系统资源的利用率。2.解决CPU与I/O设备速度不匹配的矛盾，提高系统吞吐量 为什么引入分时系统为什么引入分时系统为了改进响应时间和性能，提供交互式操作环境，导致了分时系统的出现。 为什么引入实时系统为什么

4、引入实时系统指系统能及时（或即时）响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致地运行。 操作系统四大特征操作系统四大特征 并发、共享、虚拟、异步并发、共享、虚拟、异步 并发与并行概念并发与并行概念并行性并行性是指两个或多个事件在同一时刻发生；并发性并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。 五大功能五大功能 处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理、处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理、提供接口提供接口 接口类型：用户接口（接口类型：用户接口（CLI、GUI）、程序员接口）、程序员接口（API/系统调用）系统调用） OS结构结构 微内核结构：所采

5、用的技术，微内核中包括什么微内核结构：所采用的技术，微内核中包括什么内容？内容？机制与策略分离机制与策略分离第第2章章 进程的描述与控制进程的描述与控制 程序并发执行时的特征程序并发执行时的特征（间断、失去封闭、不可（间断、失去封闭、不可再现）再现） 进程相关的概念进程相关的概念 为什么要引入进程为什么要引入进程为了能使程序并发执行，并对并发执行的程序加以描述和控制。 进程由什么组成的（程序段进程由什么组成的（程序段+数据段数据段+PCB） 为什么说为什么说PCB是进程存在的唯一标志是进程存在的唯一标志系统是通过系统是通过PCB感知进程的存在的感知进程的存在的 进程的三种基本状态进程的三种基本

6、状态，它们之间如何进行转换，它们之间如何进行转换 就绪、执行和阻塞就绪、执行和阻塞进程的同步与互斥进程的同步与互斥 临界资源临界资源、临界区的概念、临界区的概念1.在一段时间内只允许一个进程访问的资源。2.每个进程中访问临界资源的那段代码 忙等的概念忙等的概念 信号量：记录型信号量的含义、信号量集信号量：记录型信号量的含义、信号量集引入进程阻塞机制，解引入进程阻塞机制，解决了决了“忙等忙等”问题问题 一次需要N个某类资源时，需进行N次wait(S)操作，这是低效的。 某些情况下，当资源数量低于某一下限值时，便不予分配。 应用信号量机制解决进程的同步与互斥问题（前趋图、应用信号量机制解决进程的同

7、步与互斥问题（前趋图、生产者与生产者与消费者消费者、哲学家进餐、读者、哲学家进餐、读者-写者）写者）进程通信（进程通信（4种高级通信种高级通信）1.共享存储器系统2.管道通信系统3.消息传递系统4.客户机-服务器系统管程管程 管程的组成（管程的组成（4部分）部分）-1.管程的名称 局部于管程内部的共享数据结构说明； 对该数据结构进行操作的一组过程； 对局部于管程内部的共享数据设置初始值的语句。 线程线程 线程的特点线程的特点为了减少程序在并发执行时所付出的时空开销，使OS具有更好的并发性，从而进一步提高了资源的利用率和系统的吞吐量第第3章章 处理机调度与死锁处理机调度与死锁 调度层次调度层次

8、低级调度：进程调度低级调度：进程调度 高级调度：作业调度高级调度：作业调度 中级高度：内存调度中级高度：内存调度 处理机调度算法处理机调度算法 先来先服务先来先服务FCFS、段作业优先、段作业优先SJF、高响应比优高响应比优先调度、轮转先调度、轮转RR，要求知道每种算法的调度规，要求知道每种算法的调度规则、调度方式与偏好性，会计算则、调度方式与偏好性，会计算周转时间周转时间与带与带权周转时间权周转时间 实时调度算法实时调度算法 实时系统调度能力实时系统调度能力其中Ci 表示处理时间，Pi表示周期时间 最低松弛度优先算法最低松弛度优先算法（调度规则、松弛度）（调度规则、松弛度）松弛松弛度度 =

9、必须完成的时间 其本身的运行时间 - 当前时间STTW 11nisiTTnW11miiiPC 死锁的相关概念死锁的相关概念 死锁的定义与产生死锁的原因死锁的定义与产生死锁的原因如果一组进程中的每一个进程都在等待仅由该组进程中的其他进程才能引发的事件，那么该组进程就是死锁的. 源于多个进程对资源的竞争，包括不可抢占性资源和可消耗性资源 产生死锁的产生死锁的4个必要条件个必要条件1.互斥互斥2.请求和保持请求和保持3.不可抢占不可抢占4.循环等待条件循环等待条件 预防死锁的方法预防死锁的方法 静态资源分配法、资源剥夺法、有序资源分配法静态资源分配法、资源剥夺法、有序资源分配法 避免死锁避免死锁 -

10、银行家算法银行家算法 并非所有不安全状态都是死锁状态，但只要系统并非所有不安全状态都是死锁状态，但只要系统处于安全状态便可避免死锁状态。处于安全状态便可避免死锁状态。 检测并解除死锁检测并解除死锁 检测死锁：资源分配图完全简化法检测死锁：资源分配图完全简化法 解除死锁：剥夺资源与撤消进程解除死锁：剥夺资源与撤消进程第第45章（虚拟）存储器管理章（虚拟）存储器管理 程序的装入与链接程序的装入与链接-装入：绝对、可重定位、动态运行时的装入方式装入：绝对、可重定位、动态运行时的装入方式 链接：静态、装入时动态、运行时动态链接：静态、装入时动态、运行时动态 重定位：重定位、静态重定位、动态重定位重定位

11、：重定位、静态重定位、动态重定位 地址空间：地址空间：作业地址空间与物理地址空间作业地址空间与物理地址空间 动态分区分配算法动态分区分配算法 首次适应首次适应 循环首次循环首次 最佳最佳 最坏最坏 空闲分区的分配与回收算法空闲分区的分配与回收算法基本分页存储管理基本分页存储管理 页页面面、页框、页框、页表、页表的概念的概念 页面：页面：将一个进程的逻辑地址空间分成若干个大小相等的片，称为页面(page)或页。 页框：页框：把内存空间分成与页面相同大小的若干个存储块，称为（物理）块或页框( frame) 页表：页表：中存放着块号，通常还包括一存取控制字段。 逻辑地址结构逻辑地址结构 地址变换机构

12、地址变换机构(有例题有例题) 快表快表基本分段存储管理基本分段存储管理 为什么要引入分段存储管理方式为什么要引入分段存储管理方式 方便编程方便编程 信息共享信息共享 信息保护信息保护 动态增长动态增长 动态链接动态链接 逻辑地址结构逻辑地址结构 地址变换机构地址变换机构五五.虚拟存储器基本概念虚拟存储器基本概念 引入虚拟存储器的目的：引入虚拟存储器的目的：提高内存利用率 虚拟存储器的特征：多次性、对换性、虚拟性虚拟存储器的特征：多次性、对换性、虚拟性 整体对换整体对换VS虚拟存储器虚拟存储器请求分页存储管理请求分页存储管理系统系统需要需要的硬件支持的硬件支持：请求页表机制、缺页中断机构、地址变

13、换机构：请求页表机制、缺页中断机构、地址变换机构 系统系统需要需要的的软件软件支持支持 物理块分配物理块分配: n为系统内的进程数；Si为i进程的页面数；m为可用的物理块总数；i进程能分到的物理块数为bi 置换的策略置换的策略 缺页中断与一般中断的不同缺页中断与一般中断的不同 抖动抖动:。如果一个进程花费在页面置换的时间多于执行时间，就是抖动抖动。 页面置换算法（页面置换算法（OPT、FIFO、LRU、CLOCK）niiss1mssbii第第6章章 输入输出系统输入输出系统 I/O系统系统I/O和存储信息的设备 设备控制器 高速总线 I/O通道或I/O处理机 设备控制器设备控制器 设备控制器是

14、设备控制器是CPU与与I/O设备之间的接口设备之间的接口 功能：完成设备与主机间的连接和通信功能：完成设备与主机间的连接和通信 分类分类：字符设备与块设备，典型的设备是什么：字符设备与块设备，典型的设备是什么 通道通道 概念，作用：实现内存与外设之间的信息传输概念，作用：实现内存与外设之间的信息传输 I/O控制方式控制方式：程序、中断、程序、中断、DMA、通道、通道 中断、中断、DMA控制方式适用于何种类型的设备控制方式适用于何种类型的设备 缓冲管理缓冲管理 引入缓冲区的目的引入缓冲区的目的:为了缓解CPU和I/O设备之间速度不匹配的矛盾，提高CPU的利用率 设备独立性的概念设备独立性的概念

15、什么是什么是设备独立性，如何实现设备独立性，如何实现即设备无关性，指应用程序独立于具体使用的物理设备;引入逻辑设备和物理设备的概念 设备驱动设备驱动 设备的分配设备的分配 数据结构数据结构 独占设备的分配独占设备的分配 SPOOLing技术技术及组成及组成 磁盘存储器磁盘存储器的调度的调度 磁盘调度算法磁盘调度算法（FCFS；SSTF；SCAN；CSCAN）第第7章章 文件管理文件管理 文件系统的目标文件系统的目标:对文件进行操纵和管理的软件集合 文件的逻辑结构文件的逻辑结构 逻辑结构：概念及分类（顺序文件、索引文件、逻辑结构：概念及分类（顺序文件、索引文件、索引顺序文件）索引顺序文件）是从用户的观点出发，所观察到的文件组织形式，是用户可以直接处理的数据及其结构，它独立于物理特性，又称文件组织 目录管理目录管理第第8章章 磁盘存储器的管理磁盘存储器的管理 文件的文件的物理结构物理结构 物理结构：概念及分类（连续分配方式、链接分物理结构：概念及分类（连续分配方式、链接分配、索引分配）配、索引分配）又称为文件的存储结构，是指文件在外存上的存储组织形式，与存储介质的存储性能、所采用的外存分配方式有关 文件存储空间的管理文件存储空间的管理 -位示图法位示图法P261 磁盘容错技术磁盘容错技术 第