四川大学操作系统复习资料

1、重载：程序和数据组织方式，各模块可以被分配相同的内存区域寄存器：是中央处理器内的组成部分。寄存器是有限存贮容量的高速存贮部件，它们可用来暂存指令、数 据和位址中断：用于提高处理器效率的一种手段中断周期：处理器检查是否出现中断信号，没有中断，处理器维持运行。并在取指阶段取当前程序的下一 条指令，有中断，挂起当前程序的执行，并执行一个中断处理器中断处理流程：1.中断请求2.中断排队3.中断响应4.中断处理5.中断返回命中率:对较快存储器的访问次数与对所有存储器访问次数的比值存储结构：板上存储器板外存储器离线存储器局部性原理：CPU访问存储器时，无论是存取指令还是存取数据，所访问的存储单元都趋于聚集

2、在一个较小的连续区域中。时间局部性(Temporal Locality )空间局部性顺序局部性缓存：是位于CPU与内存之间的临时存储器，它的容量比内存小的多但是交换速度却比内存要快得多。I/O操作三种方法：可编程I/O中断驱动I/O直接存储器访问I/O (DMA)操作系统：控制应用程序执行的程序并充当应用程序和计算机硬件之间的接口操作系统的目标：方便有效扩展能力批处理系统:是一个简单的计算机程序它依赖于处理器可以以内存的不同部分取指令的能力。以交替地获 取或释放控制权多道：多道程序设计技术是在计算机内存中同时存放几道互相独立的程序。使他们在管理程序控制下相互 穿插运行。分时系统：由多个用户分享

3、处理器时间分时系统，批处理器异同 批分时主要目标充分使用处理器减少响应时间操作系统指令源作业提供的作业控制语言命令从终端键入命令起源20世纪50年代中IBM7011961 IBM709进程：一组指令序列的执行，一个当前状态和相关系统资源集合PCB进程控制模块：与每个进程相关联的操作系统用于控制进程的属性集合。构成：进程标识信息处理器状态信息进程控制信息用户模式：非特权模式内核模式：特权模式进程的创建：1给新进程分配一个唯一的进程标示符。2给进程分配空间3初始化进程控制块4设置正确的 连接5创建或扩种其他数据结构进程切换流程：1保存处理器上下文，包括程序计数器和其他寄存器2更新当前处于运行台进程

4、的进程控 制模块，包括将进程的状态改变到另一种状态3将进程的进程控制块移到相应的队列4选择另一个进程执 行5更新所选择进程的进程控制块，包括将进程的状态改变为运行态6更新内存管理的数据结构，这取决 于如何管理地址转换7回复处理器在被选择的进程最近一次切换出运行状态时的上下文环境，这可以通过 载入进程计数器和其他寄存器以前的值来实现。进程切换是否导致状态转换：状态改变，反之不一定线程：拥有资源所有权的单位引入线程的原因：1在一个巳有进程中创建一个新线程比创建一个全新的进程所需的时间少2终止一个线 程比终止一个进程花费的时间少3同一进程内线程间切换比进程间切换花费的时间少4 线程提高了不同的执行程

5、序间通信的效率进程线程之间的关系：多线程中进程为资源分配和保护的单位，一个进程可以有多个线程用户级线程ULT:优点由于所有的线程管理数据结构都在一个进程的用户地址空 间中，线程切换不需要内核态特权；调度可以是应用程序相关的；用户级线程 可以在任何操作系统运行ULT, KLT;优点：ULT相对于KLT优：1。线程切换不需要内核模式特权进程不需切换，节省切换状态开销调用可以使应用程序专用用户级线程可以在任何操作系统中运行，不需要对底层内核修改缺点：许多系统调用会引起阻塞，纯粹用户级线程策略，一个多线程应用程序不能利用多处理技术线程实现方式：用户态：一个进程中都维护着一个线程表来追踪本进程中的线程，

6、当一个线程完成了其工作或等待需要被阻塞时，其调用系统过程阻塞自身，然后将CPU交由其它线程。内核态：阻塞线程的调用都以系统调用(System Call)的方式实现混合模式：用户空间中进程管理自己的线程，操作系统内核中有一部分内核级别的线程，并行：一组程序按独立异步的速度执行，不等于时间上的重叠并发：同一时间内，两个或多个程序执行，时间上叠加互斥：当一个进程在临界区访问共享资源时。其他进程不能进入该临界区访问任何共享资源同步：进程间合作进程间共同完成一项任务时直接发生相互作用的关系。临界区：是一段代码，在这段代码中进程将访问共享资源，当另一个进程巳经在这段代码中运行时，这个 进程就不能在这段代码

7、中运行产生竞争条件：多个进程在执行过程中需要访问一个资源，每个进程并不知道其他进程的存在，并且每个 进程不受其他进程执行影响SMP:通过服用处理器来提高性能或可靠性的并行手段微内核：一个小型的操作系统核心。单一内核：系统主要核心组件全部在内核实现。如果内核的所有模块都在同一进程中，就叫。信号量：多进程可以在接受一个特定信号后停止发信号使用的特殊度量。类型：二元信号量，一段信号量， 强信号量，弱信号量原子操作：不能被中断的单个步骤指令，在一个指令周期对一个存储单元操作，执行中，其他任何指令访 问内存都将被阻止。硬件实现互斥操作的方法：中断禁用：单处理器机器，并发进程不能重叠专用机器指令死锁；两个

8、或两个以上的进程因期中的每个进程都在等待其他进程做完某些事情而不能继续执行形成永久 阻塞。饥饿：值一个可运行的进程尽管能继续执行，但被调度器无限期的忽视而不能被调度器执行的情况。死锁充分条件：互斥占优且等待非抢占死锁充要条件：互斥占优且等待非抢占循环等待死锁预防：1.互斥：一般不可能禁止占有且等待：要求进程一次性请求所有需要的资源，阻塞这个进程直到所有的请求同时满足非抢占：一个进程进一步申请资源需释放其最初资源或操作系统抢占一个进程要求他释放资源循环等待：定义资源类型的线性顺序来预防死锁避免：一个进程请求会导致死锁不启动该进程，一个进程增加资源请求会死锁，不允许此分配饥饿：一个可运行的进程尽管

9、能继续执行，但是被无限期忽视而不能被调度执行饥饿死锁关系：都有与资源分配策略不公平导致饿死逻辑地址：指与当前数据在内存中的物理分配地址无关的访问地址物理地址：数据在主存中实际位置重定位：把程序的逻辑地址空间变成内存中的实际物理地址空间的过程换入：进程被装入主存某分区换出：进程被取出主存某分区内部碎片：被装入数据块小于分区大小，导致分区内部有空间浪费外部碎片：动态分区导致内存中出现的小的空洞固定分区：在系统生成阶段，内存被划分成许多静待分区，进程可以被装入到大于或等于自身大小的分区 中。(内部碎片)动态分区：分区是动态创建的，因而使得每个进程可以被装入与自身大小正好相等的分区(外部碎片) 固定分

10、区和分页异同：同：主存在系统生成阶段划分为许多静态分区，产生内部碎片，无外部碎片异：分页技术分区相当小，一个程序可以占据多个分区并且这些分区不需要是连续 的页表构造和使用：给出进程的每一页对应的帧的位置，页表项包含主存中的用于保存相应页的帧的帧号， 由逻辑地址处理器用页表产生物理地址动态分区与分段的异同：异：在分段方案中一个程序可以占据多个分区并且这些分区不需要连续的。首次适应：从头开始扫描内存，选择大小足够的第一个可用块。邻近分配：从上次防止的位置开始扫描内存，选择下一个大小足够的可用快最佳分配：选择与要求大小最接近的块动态分区与分段异同：同：主存分为许多大小不等的段，产生外部碎片不内部碎片

11、异：一个程序可以占多个分区，这些分区不要求连续，进程分成小块页错误：需要的页不在主存中，产生一次访问故障反向页表：虚拟地址页号部分使用一个简单散列函数映射到哈希表中，哈希表包含一个指向反向页表指针 而反向表含有页表项TLB：转移后备缓冲器，储存最近访问过的页表项以加快访问速度页抖动：驻留进程太多，平均每个进程的驻留集大小将不够用，短时间内出现大量页错误清除策略：确定在何时将一个被修改过的页写回辅存加载策略：为每个活动进程提供需要驻留集大小时自动动态确认活动程序数目缺页中断处理流程：产生缺页中断后、操作系统把被中断的进程置于阻塞状态，并取得控制，把包含引发 访问故障的逻辑地址的进程块取进主存。并

12、产生一个磁盘IO读请求，在执行磁 盘IO，期间操作系统可以分派另一个进程运行，一旦需要的块被取进主存，则 产生一个IO中断，控制交回操作系统，把进程置回就绪态分页地址翻译流程：一个寄存器存该进程页表起始地址，虚拟地址页号用于检索页表，查找相应帧号，并 与虚拟地址的偏移量组合起来产生需要的实地址分级页表优缺点：优：防止放置页表的内存空间过多缺：页表大小与虚拟地址空间大小成正比页表项：包含有与主存中的页相对应的帧号段表项：包含相应段在主存中起始地址和段长度长调度：决定加入到待执行的进程池中中程调度：决定加入到部分或全部在主存中的进程集合中短程调度：决定哪一个可用进程将被处理器执行抢占：当前正在运行

13、的进程可能被操作系统中断，并转移到就绪态长中短关系：长程调度所决定的进程添加到短程调度器使用队列中执行，长程调度控制多道程序设计的程度，中程调度则针对多道程序设计的程度进行交换功能周转服务等待时间关系：周转时间为这一项在系统中花费的总时间等待时间+服务时间服务时间：一个周期所需要的处理器时间周转时间：指一个进程从提交到完成之间的时间间隔，包括实际执行时间加上等待资源的时间 (Block-oriented device)基于块设备：将信息储存在固定大小块中，每次传输一块 (Stream-oriented device)基于流设备：数据按照字节流或字符流形式传送设备IO BUFF原因实现方式：原因

14、：程序被挂起，等待相对比较慢的IO完成干扰了操作系统交换决策实现方式：在输入请求发出前就开始执行输入传送，并在输出请求发出一段时间之 后开始执行输出传送延迟：旋转延迟：磁头到达扇区开始位置时间排队延迟：无结构文件：对文件信息不再划分单位，依次的一串字符流构成的文件结构文件：用户把文件内的信息按逻辑上独立含义划分信息单位，每个单位称为一个逻辑记录文件结构组成要素：域：基本数据单元包含一个值记录：一组相关域集合，应用程序的一个单元文件：一组相似记录的集合，被用户和应用程序看作一个实体，可通过名字访问数据库：一组相关数据集合，特征为数据元素间存在着明确关系，可供不同应用程序使 用四种文件优缺：堆：适

15、合未处理或难以组织的数据大小结构不同的文件，空间利用情况好，易修改，较好 用于穷举，除此之外，对大多数应用不适用顺序文件：适合涉及到对所有记录处理掉文件，易于储存磁带或磁盘中，对查询或更新记 录的交互或应用较差索引顺序文件：快速接近目标记录查找能力及顺序文件优点随机访问文件索引和溢出文件 索引文件：对记录放置位置无限制，可使用长度可变的记录，缺：每次新记录增加索引文 件须更新不适用于经常处理的应用程序文件：以计算机硬盘为载体储存计算机上的信息集合文件系统：一组系统文件，未使用文件的用户和应用程序提供服务，用于明确磁盘或分区上的文件的方法 和数据结构文件分配表：为跟踪分配给文件的分区相对路径和绝对路径区别：相对路径指文件所在位置相对于父级目录位置，绝对路径指文件所在位置相对 于根目录所在位置目录实现方式：1.一个目录项列表，每个文件一个目录项每位用户有一个目录及一个主目录，主目录有每个用户目录的目录项，