操作系统知识点总结(原稿)

1、第一章 绪论操作系统的基本功能一个良好的工作环境和友好的接口。操作系统的基本功能包括：处理机管理、存储管理、设备管理、信息管理（件系统管理）和用户接口等。研究操作系统的几种不同观点（） I/O 分配与操作；文件管理：文件存取、共享和保护（2）作为扩充机器：把覆盖了软件的机器称为扩充机或虚拟机；分层扩充的特点。第二章 操作系统用户界面操作系统为用户提供哪两种接口请和释放外设等类资源、控制程序的执行速度等。什么是系统调用调用像一个黑箱子那样，对用户屏蔽了操作系统的具体动作而只提供有关的功能。系统调用与库函数的区别（）函数库提供的函数通常不需要操作系统的服务，函数在用户空间内执行，除非函数涉及到O

2、操作。系统函数库调用是语言或应用程序的一部分，而系统调用是操作系统的一部分。系统调用时在操作系统内核发现一个“trap”或中断后进行的（其中系统调用是软中断库函数是在系统调用上的一层包装，运行在用户态。第三章 进程管理进程控制块包含哪些信息1）描述信息：进程名或进程标识名；用户名或用户标识名；家庭关系。控制信息：进程当先状态；进程优先级；程序开始地址；各种计时信息；通信信息。小及起始地址；输入输出设备的设备号，所要传送的数据长度、缓冲区地址、缓冲区长度及所用设备的有关数据结构指针；指向文件系统结构的指针及有关标识。CPU进程的五态模型及转换答：五个基本状态：初始状态、就绪状态、执行状态、等待（

3、阻塞）状态、终止状态。进程控制的原语与流程图语的程序段不允许并发执行。流程图如图。进程阻塞与挂起（唤醒）用户模式，系统模式答：大多数处理器至少支持两种执行模式，某些指令只能在特权模式下运行， 包括读取或改变诸如程序状态字之类控制寄存器的指令、原式 I/O 指令和与内存管理相关的指令。另外，有部分内存区域仅在特权模式下可以被访问到。特权模式可成为系统模式或系统态、控制模式或内核模式。非特权模式通常称为用户模式或用户态，这是因为 用户程序通常在该模式下运行。进程创建方式有哪两种？进程何时会被撤销答：进程创建方式有以下两种（）有系统程序模块统一创建2）由父进程创建。以下三种情况导致进程被撤销（）该进

4、程已完成所要求的功能而正常终止）3）祖先进程要求撤销某个子进程。放同类资源的进程称为该资源的生产者。者进程和消费者进程之间必须互斥执行。设公用信号量 mutex 保证生产者进程和消费者进程之间的互斥，设信号量avail 为生产者进程的私用信号量， 信号量 full 为消费者进程的私用信号量。信号量avail 表示有界缓冲区中的空单元数，初值为n；信号量 full 表示有界缓冲区中的非空单元数，初值为 0。信号量 mutex 表示可用有界缓冲区的个数，初值为1。从而有： Deposit(data):beginP(avail) P(mutex)送数据入缓冲区某单元V(full) V(mutex)E

5、nd Rcmovc(data): BeginP(full) P(mutex)取缓冲区中某单元数据V(avail) V(mutex)End由于一个过程中包含多个公用、私用信号量，P、V 原语的操作次序要非常小心。由于V 原语是释放资源的， 所以可以以任意次序出现。但P 原语则不行，如果次序混乱，将会造成进程之间的死锁。解释有名管道（无名）管道，及两者的区别pipe无名管道是一个临时文件，是利用系统调用 pipe（）建立起来的无名文件，没有路径名，只有调用 pipe 的进程及其子孙进程才能识别此文件描述符而利用改文件（管道mknod 系统调用建立的，是可以在文件系统中长期存在的，既有路径名的文件，

6、其他进程可以知道其存在，并利用该路径名来访问该文件。多进程架构，多线程应用实例1xb sever服务器服务都有多进程；Chrome 浏览器是多进程方式；Redis，（2）多线程的案例：桌面软件，响应用户输入的是用户级线程，系统级线程，及二者区别答：线程的两个基本类型是：用户级线程和系统级线程（核心级线程。用户级线程的管理过程全部由用户程序完 API，以使用户程序可以创建、执行、撤销进程。塞不会影响该进程内的其他线程，但线程管理的开销过大，缺乏灵活性。进程和程序的区别1）（2）进程具有并行特征（独立性，异步性（）不同的进程可以包含同一个程序，同一程序在执行中也可以产生多个进程。什么是互斥？什么是

7、同步？叉执行的单位执行，即不允许两个以上的共享该资源的并发进程同时进入临界区。按一定的速度执行的过程。互斥有哪几种可能的实现方法答：对临界区加锁实现互斥；用信号量实现并发进程互斥；用P,V 原语实现进程互斥分析加锁法的原理和存在的问题答：当某个进程进入临界区之后，他将锁上临界区，直到它退出临界区时为止。并发进程在申请进入临界区时，首临界区的类名为 。为了保证每一次临界区中只能有一个程序段被执行，又设锁定位keySkeyS标识该锁定位属于类名为SLock(keyS) 设 keyS=1 时表示类名为S 的临界区可用，keyS=0 时表示类名为S 的临界区不可用。则 Unlock(keyS)只用一条

8、语句即可实现。1不过，由于 Lock(keyS)必须满足 keyS=0 时，不允许任何进程进入临界区，而keyS=1 时仅允许一个进程进入临界区的推测，因而实现起来较为困难。线程的概念，进程与线程的区别擎称为线程。线程是进程的一部分，有时被称为轻权进程或轻量级进程，和线程一样是CPU 调度的一个单位。线4地址空间和其它资源（如打开文件它进程不可见。通信：进程间通信 IPC，线程间可以直接读写进程数据段（如全局变量）和互斥手段的辅助，以保证数据的一致性。调度和切换：线程上下文切换比进程上下文切换要快得多。OS第四章 处理机调度最短作业优先法的原理，存在的问题及改进方法（1）定义：对优先执行时间短

9、的作业（进程）优先分配处理机。通常后来的短作业不抢先正在执行的作业（2）缺点：对长作业非常不利，可能长时间得不到执行；未能依据作业的紧迫程度来划分执行的优先级；难以准确估计作业（进程）的执行时间，从而影响调度性（HRN） 是对 FCFS 方式和 SJFHRN 调度策略同时考虑每个作业的等待时间长短和估计需要的执行时间长短，从中选出响应比最高的作业投入执行。什么是分级调度答：一般来说，处理机调度可以分为4（1）作业调度。又称宏观调度或高级调度（2）（3）进程调度。又称微观调度或低级调度4.1进程调度的功能1）记录系统中所有进程的执行情况2）选择占有处理机的进程）进行进程上下文切换。常见的进程调度

10、算法（）先来先服务）2）5）6）最高响应比优先法。第五章 存储管理虚存的概念储器的容量是由计算机的地址结构和寻址方式确定的。页式管理、段式管理、段页式管理中的地址变换过程答：如图分别是页式管理、段式管理、段页式管理中的地址变换过程有快表时的平均存取时间计算例：有一页式系统，其页表存放在主存中1）如果对主存一次存取需要 多少？（2）如果系统加有快表，平均命中率为 %，当页表项在快表中时，查找时间忽略为 0，问此时的平均存取时间是多少？答：若页表存放在主存中，则要实现一次页面访问需两次访问主存：一次是访问页表，确定所存取页面的物理地址（称为定位=1.52=3（s）增加快表后的存取访问时间=0.85

11、1.5+（1-0.85）21.5=1.725（s）局部性原理答：局部性原理是指 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在一个较小的连续区域中。页式管理、段式管理、段页式管理的实现原理及对比分析（）(page（e 内容或过程（函数）关系分成段，每段有自己的名字。一个用户作业或进程所包含的段对应一个二维线形虚拟空间，也就是一个二维虚拟存储器。段式管理程序以段为单位分配内存，然后通过地址影射机构把段式虚拟地址转换为实际内存(segmentation)划分为多个模块，如代码段、数据段、共享段。其优点是：可以分别编写 段页式管理：如右图方法页式方法页式段式段页式功能

12、静态动态适用环境多道多道虚拟空间一维二维重定位方式动态分配方式静态或动态页为单位非连续分配方式静态或动态页为单位非连续动态分配段为单位非连续动态分配页为单位非连续释放执行完毕释放淘汰与执行完后释放保护越界保护与控制权保护内存扩充覆盖与交换技术外存、内存统一管理的虚存共享较难方便硬件支持地址变换机构，中断机构段氏地址变换机，保护与中断，动态连接结构保护机构答：虚拟存储器；地址变换；内外存数据传输的控制；内存的分配与回收；内存信息的共享与保护常用的内存信息保护办法答：常用的内存信息保护办法有：硬件法：上下界保护法；软件法：保护键法；软硬件结合法：界限寄存器 与 CPU 的用户态或核心态工作方式相结

13、合的保护方式。动态分区管理的常用内存算法有几种？比较它们各自的优缺点答：动态分区式管理的常用内存分配算法有最先适应法、最佳适应法F）和最坏适应法较：从搜索速度上看最先适应法最佳，最佳适应法和最坏适应法都要求把不同大小的空闲区按大小进行排队。从回收过程来看，最先适应法也是最佳，因为最佳适应法和最坏适应法都必须重新调整空闲区的位置。少，但是对内存的请求较多的进程有可能分配失败。第八章 文件系统文件的物理结构有哪几种及其工作原理1）（）索引文件。串联文件结构的优缺点分析（1）优点：提高了磁盘空间利用率，不需要为每个文件预留缺点：存取速度慢，不适于随机存取；当物理块间的链接指针出错时数据丢失；更多的寻

14、道次数和寻道时间；链接指针占用一定空间，降低了空间利用率。答：方法：空闲文件目录，位示图，空闲块链。（）位示图法在查找空闲块时无须启动，但要占用空 间； （3）空闲物理块链法简单，但因多次启动I/O文件目录的概念名和文件物理位置之间的映射关系，这种文件的索引称为文件目录。单级目录、二级目录、多级目录的比较文件系统的层次模型文件存储设备分配模块和设备策略模块；启动输入输出层。第九章 设备管理1.及优缺点（1）程序直接控制方式：其特点是控制简单，所需硬件支CPU低；不能实现设备之间的并行工作；只适用于那些CPU 执行速度较慢，而且外部设备较少的系统。CPU 的利用率大大提高并且能支持多道程序和设备的并行操作。其缺点是消耗的 CPU 处理时间较多；随着外部 I/O 设备的增多和速度的提高， CPUDMA 方式：其优点是 I/O 速度较快，大大减少了 CPU 进行中断处理的次数；排除了因并行操作设备过多时 CPUDMA 控制器的同时使用会引起内存地址的冲突并使得控制过程进一步复杂化。通道方式：其优点是I/O 速度快，进一步减轻了C