操作系统教学复习资料全

1、 操作系统复习资料赖国勇一、教学容、要求、重点和难点：第一章 操作系统引论教学容：操作系统的定义，特征，功能，分类与其发展简史等。教学要求：1、了解：操作系统的发展简史，分时和实时操作系统的特点。2、理解：操作系统的分类，分时概念。3、掌握：操作系统的定义，特征和主要功能。4、重点：操作系统的定义、特征、功能与其分类。5、难点：操作系统的特征和主要功能。第二章 进程管理教学容：进程、线程的基本概念，进程状态，进程控制，进程同步和互斥，进程通信等。教学要求：1、了解：经典进程同步问题，进程通信方式，线程的类型、特征、创建和终止。2、理解：引入进程的原因，进程控制块的作用，信号量的物理意义，用信号

2、量实现互斥与同步（P、V操作），引入线程的原因。3、掌握：进程的定义与特征，进程与程序的异同，进程基本状态变化，临界资源，临界区，同步机制应遵循的原则，信号量的含义。4、重点：进程基本状态转换，用信号量实现互斥与同步（P、V操作），经典进程同步算法。5、难点：进程基本状态转换，用信号量实现互斥与同步（P、V操作），经典进程同步算法。第三章 处理机管理教学容：进程（作业）调度，死锁的概念，产生死锁的原因和必要条件，处理死锁的方法等。教学要求：1、了解：高响应比优先调度算法，多级队列调度算法，多级反馈队列调度算法，预防死锁的方法。2、理解：调度层次，FIFO调度算法，短进程（作业）优先调度算法，时

3、间片轮转调度算法，优先权调度算法，银行家算法。3、掌握：死锁的概念，产生死锁的原因和必要条件。4、重点：进程（作业）调度算法，死锁的概念，银行家算法。5、难点：进程（作业）调度算法，产生死锁的原因，银行家算法。第四章 存储管理教学容：存的各种管理方式，包括分区式、页式、段式、段页式存储管理方式，以与虚拟存储器的基本概念和请求调页、请求调段存储管理方式等容。教学要求：1、了解：引入重定位的原因；连续分配方式的类型；动态分区分配方式下，如何提高存利用率，采用何种分配算法，如何管理空闲分区表或空闲分区链，如何进行分区的保护；存管理方式变化的原因；分段系统比分页系统更容易实现信息共享和保护的原因。2、

4、理解：地址重定位，分页、分段、段页式存储管理模式；引入虚拟存储器的原因；虚拟存储器的特征和实现。3、掌握：分页、分段系统的地址转换；实现虚拟存储器的页表机制，地址变化过程，页面置换算法。4、重点：地址重定位，分页、分段存储分配和淘汰算法，虚拟存储器的实现。5、难点：三种存储空间的划分，页面淘汰算法，虚拟存储技术。第五章 设备管理教学容：I/O设备分类，4种I/O控制方式，I/O硬件组成，I/O软件分层思想，设备独立性，设备驱动程序，I/O中断处理程序，I/O处理过程，设备分配算法，缓冲技术，SPOOLING技术（虚拟设备）等。教学要求：1、了解：I/O硬件组成，I/O软件分层思想，设备驱动程序

5、、I/O中断处理程序，I/O处理过程。2、理解：缓冲技术，DMA，通道技术，设备独立性。 3、掌握：I/O设备分类，4种I/O控制方式，SPOOLING技术（虚拟设备），设备分配算法。4、重点：设备分类，SPOOLING技术（虚拟设备），设备独立性，设备分配算法。5、难点：I/O软件分层思想，I/O处理过程，SPOOLING技术（虚拟设备）。第六章 文件管理教学容：文件和文件系统的基本概念，文件的逻辑结构和物理结构，文件存取方式，文件目录与目录管理，文件共享与保护，文件存储空间管理，磁盘调度算法（FCFS、SSTF、SCAN）等。教学要求：1、了解：文件系统的功能，文件共享，文件系统性能的改善

6、。2、理解：文件保护，磁盘调度的目的。3、掌握：文件和文件系统的基本概念，文件的逻辑结构和物理结构，文件目录与目录管理，文件存储空间管理，磁盘调度算法（FCFS、SSTF、SCAN）。4、重点：文件和文件系统的基本概念，文件的逻辑结构和物理结构，磁盘调度算法（FCFS、SSTF、SCAN）。5、难点：文件目录与目录管理，文件存储空间管理，磁盘调度算法（FCFS、SSTF、SCAN）。二、重点举例：第一章 操作系统引论1.1、主要基本概念操作系统，分时操作系统，用户接口，命令接口，系统调用，图形接口。第二章 进程管理2.1、主要基本概念多道程序设计，并发性-并行性，进程，进程控制块，进程映像，核

7、，进程状态，进程同步和互斥，临界资源，临界区，可再入程序，管道，线程。2.2、有两个用户进程A和B，在运行过程中都要使用系统中的一台打印机输出计算结果。（1）说明A、B进程之间存在什么样的制约关系？（2）为保证这两个进程能正确地打印出各自的结果，请用信号量和P、V操作写出各自的有关申请、使用打印机的代码。要求给出信号量的含义和初值。解：(1) A、B两个进程之间存在互斥的制约关系。因为打印机属于临界资源，必须一个进程使用完之后另一个进程才能使用。 （2）iMutex：用于互斥的信号量，初值为1。（注：信号量名称可变，下面的伪代码相应变化。）各进程代码如下：进程B：.P（iMutex）申请打印机

8、使用打印机V（iMutex）.进程A：.P（iMutex）申请打印机使用打印机V（iMutex）.2.3、试画出下面5条语句的前趋图： S1：a=5-x； S2：b=a*x； S3：c=4*x； S4：d=b+c； S5：e=d+3。 参考答案：S2S3S4S1S52.4、有两个程序，A程序按顺序使用CPU10秒，使用设备甲5秒，使用CPU5秒，使用设备乙10秒，最后使用CPU10秒。B程序按顺序使用设备甲10秒，使用CPU10秒，使用设备乙5秒，使用CPU5秒，使用设备乙10秒。在顺序环境下先执行A程序再执行B程序，CPU的利用率是多少？（要求写出详细计算过程）参考答案：由题目所给条件可知，

9、两个程序顺序执行，先执行程序A，再执行程序B。A程序的执行时间为：     10+5+5+10+10=40秒其中使用CPU时间为：10+5+10=25秒（3分）B程序的执行时间为  ：10+10+5+5+10=40秒其中使用CPU时间为：10+5=15秒（3分）两个程序的总执行时间为：40+40=80秒其中使用CPU时间为：15+25=40秒故CPU利用率为4080=50%（3分）2.5、有一个系统有存32KB，OS占用2KB，每一个用户进程占用10KB。用户进程80%时间进行I/O，问CPU利用率是多少？如果增加30KB存，CPU利用率又是多

10、少？（要求写出详细计算过程）参考答案：（1）用户进程数为：（32-2）/10 = 3 。CPU利用率为：1 - Pn = 1- (80%)3 = 48.8%。（2）用户进程数为：（32+30-2）/10 = 6 。CPU利用率为：1 - Pn = 1- (80%)6 = 73.79%。 注：CPU空闲等价于所有用户进程均在进行I/O。第三章 处理机管理3.1、主要基本概念分级调度，作业，作业控制块，作业调度，进程调度，抢占式进程调度，周转时间，平均周转时间，带权周转时间，平均带权周转时间，响应比，死锁，中断，中断源，中断请求，中断响应，中断屏蔽。3.2、分别用先来先服务、短作业优先和响应比高者

11、优先三种算法填写下表（时间单位：小时）。（要求：写出必要的计算步骤）执行序号作业提交时间运行时间开始时间完成时间周转时间带权周转时间J18.002J28.500.5J39.000.1J49.500.2平均答：FCFS执行序号作业提交时间运行时间开始时间完成时间周转时间带权周转时间1J18.0028.008.00+2=10.0010.00-8.00=2.002.00/2=12J28.500.510.0010.00+0.50=10.5010.50-8.50=2.002.00/0.5=43J39.000.110.5010.50+0.10=10.6010.60-9.00=1.601.60/0.1=16

12、4J49.500.210.6010.60+0.20=10.8010.80-9.50=1.301.30/0.2=6.5平均6.9/4=1.72527.5/4=6.875SJF执行序号作业提交时间运行时间开始时间完成时间周转时间带权周转时间1J18.0028.008.00+2=10.0010.00-8.00=2.002.00/2=14J28.500.510.3010.30+0.50=10.8010.80-8.50=2.302.30/0.5=4.62J39.000.110.0010.00+0.10=10.1010.10-9.00=1.101.10/0.1=113J49.500.210.1010.10

13、+0.20=10.3010.30-9.50=0.800.80/0.2=4平均6.2/4=1.5520.6/4=5.15响应比高者优先执行序号作业提交时间运行时间开始时间完成时间周转时间带权周转时间1J18.0028.008.00+2=10.0010.00-8.00=2.002.00/2=13J28.500.510.1010.10+0.50=10.6010.60-8.50=2.102.10/0.5=4.22J39.000.110.0010.00+0.10=10.1010.10-9.00=1.101.10/0.1=114J49.500.210.6010.60+0.20=10.8010.80-9.5

14、0=1.301.30/0.2=6.5平均6.5/4=1.62522.7/4=5.6753.3、表1给出10个进程的相关信息：进程名称、进程状态(1就绪 2等待 3运行) 、运行时间和优先级(0级最高)。请采用短进程优先调度算法完成表2的进程调度执行流。表1进程的相关信息进程名称进程状态运行时间优先级PA153PB1351PC1702PD1603PE1202PF153PG1104PH113PI153PJ1102参考答案：表2短进程优先调度执行流序号进程名运行时间等待时间1PH102PA513PF564PI5115PG10166PJ10267PE20368PB35569PD609110PC7015

15、13.4、在银行家算法中，某时刻出现下述资源分配情况：ProcessAllocationNeedAvailableP01，2，6，60，1，2，02，8，5，6P11，3，2，42，9，8，4P22，5，8，82，3，5，6P32，3，5，21，8，8，6P41，2，4，80，6，5，6试问：此时，如果进程P3提出请求：Request3（1，4，3，5）后，系统能否将资源分配给它？请详细描述算法过程。解：、Request3（1，4，3，5） Need3 (1，8，8，6)、Request3（1，4，3，5） Available (2，8，5，6) 、预分配资源，有：Available:=Ava

16、ilable (2，8，5，6) - Request3（1，4，3，5）=(1，4，2，1);Allocation3 ():=Allocation3(2，3，5，2)+ Request3（1，4，3，5）=(3，7，8，7);Need3 ():= Need3 (1，8，8，6) - Request3（1，4，3，5）=(0，4，5，1)ProcessAllocationNeedAvailableP01，2，6，60，1，2，01，4，2，1P11，3，2，42，9，8，4P22，5，8，82，3，5，6P33，7，8，70，4，5，1P41，2，4，80，6，5，6、安全性检测：WorkNee

17、dAllocationWork+AllocationFinishP01，4，2，10，1，2，01，2，6，62，6，8，7TP22，6，8，72，3，5，62，5，8，84，11，16，15TP14，11，16，152，9，8，41，3，2，45，14，18，19TP35，14，18，190，4，5，13，7，8，78，21，26，26TP48，21，26，260，6，5，61，2，4，89，23，30，34T （ 注：安全序列不唯一。）、结论：存在安全序列：P0、P2、P1、P3、P4，故预分配资源后的状态是安全状态，可以将资源分配给进程P3。第四章 存储管理4.1、主要基本概念逻辑空间，

18、物理空间，地址重定位（地址映射），碎片，外碎片，存紧缩(compaction)，可重定位装入(re locatable loading)，动态装入(dynamic run-time loading)，最先匹配法(first-fit)，下次匹配法(next-fit)，最佳匹配法(best-fit)，最坏匹配法(worst-fit)，局部性原理，虚存，联想存储器，OPT算法(OPT，optimal)，先进先出算法(FIFO)，LRU算法(LRU，Least Recently Used)，最不常用算法(LFU，Least Frequently Used)，最近未使用算法 (NRU，Not Recen

19、tly Used轮转算法)，页面缓冲算法(page buffering)，抖动。4.2、某系统主存容量为 512KB，采用动态分区存储管理技术。某时刻 t 主存中有三个空闲区，它们的首地址和大小分别是：空闲区1（30KB，100KB）、空闲区2（180KB，36KB）、空闲区3 （260KB，60KB） 1、画出该系统在时刻 t 的存分布图； 2、用首次适应算法和最佳适应算法画出时刻 t 的空闲区队列结构； 解： 1、 2、  4.3、某系统采用分页存储管理，设计如下：页面大小为 4KB ，允许用户虚地址空间最大为 16 页，允许系统物理存最多为 512个存块。试问该系统虚

20、地址寄存器和物理地址寄存器的长度各是多少位？作必要的说明。解：页面大小为4KB 4KB=212 12位 允许用户虚地址空间最大为16页 16=24 4位 允许系统物理存最多为512个存块 512=29 9位 虚地址寄存器位数： 12+4 = 16物理地址寄存器位数 12+9 = 214.4、某虚拟存储器的用户编程空间共 64KB，每页为1KB，存为16KB。假定某时刻一用户页表中已调入存的页面的页号和物理块号的对照表如下： 页号物理块号152103447则逻辑地址 0A5C（H）所对应的物理地址是什么？ 答：0A5C(H)： 0000 10 10 0101 11002 查表得： 100010

21、10 拼接得： 0010 10 10 0101 11002A5C(H)4.5、在一基本分页存储管理系统中，某进程的页表如表2所示。已知页面大小为1024字节，试将逻辑地址1011，2148，3000，4000，5012（十进制）转化为相应的物理地址。表2 某进程页表页号块号02132136解：在本题中，为了描述方便，设页号为P，页位移为W，逻辑地址为A，页面大小为L，则：PINT(A/L)WA%L逻辑地址1011：PINT(10111024)0；W1011% 10241011查页表知第0页在第2块，所以物理地址为：2×102410113059。逻辑地址2148：PINT(2148/1

22、024)2；W2148% 1024100查页表知第2页在第一块，所以物理地址为：1×1024 + 100 = 1124。逻辑地址3000：PINT(3000/1024)2；W3000% 1024952查页表知第2页在第1块，所以物理地址为：1×10249521976。逻辑地址4000：PINT(4000/1024)3；W4000% 1024928查页表知第3页在第6块，所以物理地址为：6×10249287072。逻辑地址5012：P= INT(5012/1024)=4；W=5012%1024=916因页号4超过页表长度，该逻辑地址非法。4.6、在一个分段存储管理系

23、统中，其段表如表1所示。试求表2中逻辑地址对应的物理地址是什么？ 表1段表段号存起始地址段长02105001235020210090313505904193895表2 逻辑地址段号段位移0430110250034004112532答：（1）由于第0段的存始址为210，段长为500，故逻辑地址(0,430)是合法地址。逻辑地址（0,430）对应的物理地址为：210430640。（2）由于第1段的存始址为2350,段长为20,故逻辑地址(1,10)是合法地址。逻辑地址（1，10）对应的物理地址为：2350102360。3）由于第2段起始地址为100,段长为90,逻辑地址(2,500)的段位移超过了

24、段长，故该地址为非法地址。（4）由于第3段的存始址为1350,段长为590,故逻辑地址(3,400)是合法地址。逻辑地址（3,400）对应的物理地址为（5）由于第4段的存始址为1938,段长为95,逻辑地址(4,112)的段位移超过了段长，故该地址为非法地址。（6）由于系统中不存在第5段，故逻辑地址(5,32)是非法地址。4.7、在一个请求分页系统中，采用 FIFO 页面置换算法时，假如一个作业的页面走向为 4，3，2，1，4，3，5，4，3，2，1，5，当分配给该作业的物理块数 M 分别为 3 和 4 时，试计算访问过程中所发生的缺页次数和缺页率？比较所得结果？ 解

25、答：A、当分配给该作业的物理块数 M 为 3 时，FIFO432143543215块0432143555211块143214333522块24321444355缺页×××××××××（缺页用“×”表示，不缺页用“”表示，）12次访问中有缺页9次，缺页率：9/12=75%B、当分配给该作业的物理块数 M 为 4 时，FIFO432143543215块0432111543215块143222154321块24333215432块3444321543缺页××××

26、××××××（缺页用“×”表示，不缺页用“”表示，）12次访问中有缺页10次，缺页率：10/12=83.33%结论：增加物理块数并不能保证有效降低缺页率。4.8、 在一请求分页系统中，某程序在一个时间段有如下的存储器引用： 12 、 351 、 190 、 90 、 430 、30 、 550 （以上数字为虚存的逻辑地址）。假定存中每块的大小为 100B ，系统分配给该作业的存块数为 3 块。回答如下问题：、对于以上的存储器引用序列，给出其页面走向。、设程序开始运行时，已装入第 0 页。 在先进先出页面置换算法和最久未使用页

27、面置换算法 (LRU 算法 )下，分别画出每次访问时该程序的存页面情况；并给出缺页中断次数。解：、页面走向：0、3、1、0、4、0、5、先进先出页面置换算法      LRU页面置换算法    4.9、在一个请求分页系统中，采用最近最久未使用算法(LRU，Least Recently Used)，假如一个进程的页面走向为 15，12，14，13，15，11，15，14，11，12，当分配给该进程的物理块数 M为 3 时，填写下表（缺页用“”表示，不缺页用“”表示），试计算访问过程中所发生的缺页次

28、数和缺页率？参考答案：（1） LRU15121413151115141112块015121413151115141112块1151214131511151411块21512141313111514缺页（2）10次访问中有缺页8次，缺页率：8/10=80%4.10、有一页式系统，其页表存放在主存中： （1）如果对主存的一次存取需要2 s，试问实现一次页面访问的存取时间是多少?（2）如果系统中有快表，平均命中率为75%，当页表项在快表中时，其查找时间为0.4s，试问此时的存取时间是多少?参考答案：（1）2*2s = 4s （3分）（2）（1*2s + 0.4s）*75%+ （2*2s）*25% = 1.8 + 1 = 2.8 s （4分）第五章 设备管理5.1、主要基本概念块设备，字符设备，设备驱动程序、虚拟设备，设备独立性，总线技术，通道，DMA，SPOOLING技术，缓冲。第六章 文件管理6.1、主要基本概念文件，文件系统，文件的逻辑结构，文件的物理结构，连续（顺序）文件，（串联）文件，索引文件，文件目录，目录项，目录文件，文件控制块，文件寻址，当前目录（工作目录，值班目录），