操作系统复习提纲v

操作系统内容要点操作系统基本概念处理机管理设备管理用户接口存储管理文件管理操作系统定义OS的目标OS的作用OS的特征OS的主要功能OS的基本类型程序的执行进程的特征和定义进程的状态进程的管理进程的同步和通信进程和线程进程调度死锁I/O系统I/O控制方式缓冲技术I/O软件组成设备独立性设备分配驱动程序虚设备技术通道技术磁盘调度文件基本概念文件的逻辑结构文件的物理结构文件目录外存空间管理文件共享与保护数据一致性用户接口作业基本概念批处理系统作业管理分时系统作业管理程序的装入与链接存储管理任务动态分区分配交换技术页式存储管理段式存储管理段页式虚拟存储技术第二、三章进程管理1、进程和线程的概念2、进程的基本状态及状态转换的原因

3、PCB的作用4、进程控制的原语操作 5、进程互斥、临界区、进程同步的基本概念、同步准则

6、记录型信号量7、信号量的应用

8、经典进程同步问题；生产者与消费者问题9、进程间通信的原理和实现方法信箱进程进程状态及转换进程控制块进程控制进程特征共享内存消息缓冲队列Send/Receive原语信箱调度的层次调度算法的准则算法：先来先服务短作业(进程)优先时间片轮转基于优先权高响应比优先实时调度算法（EDF）进程同步进程互斥临界资源进程同步机制信号量P、V操作生产者与消费者问题读者写者问题哲学家进餐问题死锁的原因产生死锁的必要条件死锁预防死锁避免死锁检测和解除安全状态银行家算法（避免）多道程序设计进程基本概念进程同步互斥进程间通信进程调度死锁顺序执行并发执行前趋图进程管理第二、三章进程管理的典型问题进程的三种基本状态及其转变原因。进程互斥、临界资源三种经典同步问题及其变型同步约束条件的分析，信号量的初值的设定单缓冲区的一个生产者一个消费者同步问题单缓冲区的一个生产者多个消费者同步问题多个生产者多个消费者多个缓冲区的同步问题页式存储管理段式存储管理段页式存储管理虚拟存储器虚拟存储技术程序局部性原理请求分页管理请求分段管理页面置换算法抖动（颠簸）用户程序划分逻辑地址内存空间划分内存分配管理考虑硬件支持地址映射过程程序装入与链接对换技术覆盖技术寄存器高速缓存内存磁盘缓存磁盘单一连续分配分区分配（固定、动态）动态重定位分区分配存储器的层次结构连续分配方式离散分配方式虚拟存储管理其他存储管理第四、五章存储管理的重点、难点重定位的基本概念：为什么要引入如何提高内存利用率：离散分配、对换机制、动态链接、虚拟存储器、存储器共享动态分区分配方式：分配、回收算法基本分页存储管理方式：为什么引入；地址变换机构和过程（含具有快表的情况）基本分段存储管理方式：为什么引入；地址变换机构和过程（含具有快表的情况）；信息的共享和保护虚拟存储器的基本概念：为什么要引入；特征；实现虚拟存储的关键技术请求分页系统的基本原理：页表机制；地址变换过程；页面置换算法第四、五章的典型问题存储器管理的基本任务动态重定位的概念、实现方式，什么情况下需要重定位比较连续分配与离散分配基于空闲分区链的内存分配与回收算法的应用实例：首次适应法，循环首次适应法，最佳适应法在某分页系统中，给定内存容量和物理块大小，计算物理块的数量；对给定的进程页表，将给定的逻辑地址，计算出其对应的物理地址并画出地址变换流程图。在某分段系统中对给定的进程段表，将给定的逻辑地址，计算出其对应的物理地址并画出地址变换流程图。请求分页系统过程的各种问题，并用流程图的方式表示地址变换过程对给定的问题，按各种页面置换算法，写页面调入过程，计算和分析缺页率，并对多种算法的性能作比较分析设备管理重要性设备独立性设备分类设备管理任务设备管理功能用户进程与设备无关软件设备驱动程序中断处理程序设备控制器SPOOLing技术共享打印机设备管理设备分配回收独占设备分配共享设备分配基本概念I/O软件组成缓冲技术设备处理虚设备技术设备驱动程序设备管理磁盘访问时间磁盘调度先来先服务最短寻道时间优先扫描（电梯算法）CSCAN磁盘存储管理第六章设备管理的重点、难点I/O控制方式：四种I/O方式的基本原理；四种I/O方式由低效到高效的演变缓冲管理缓冲的概念，为什么引入缓冲单缓冲如何提高I/O速度，它存在哪些不足，双缓冲、循环缓冲又如何提高CPU与I/O设备的并行性缓冲池是为了解决什么问题而引入，引入缓冲池后系统将如何处理I/O设备和CPU间的数据输送缓冲池的工作方式及Getbuf和Putbuf过程设备独立性什么是设备独立性如何实现设备独立性设备驱动程序第六章设备管理的重点、难点虚拟设备和SPOOLing技术什么是虚拟设备什么是假脱机（SPOOLing）技术，SPOOLing系统的组成如何利用SPOOLing技术实现共享打印机磁盘调度磁盘调度的目标磁盘访问时间的计算FCFS、SSTF、SCAN、CSCAN等算法的应用及这些调度算法的演变过程，分别解决了哪些问题；各算法的性能比较第五章设备管理的典型问题各种I/O控制方式的比较为什么引入缓冲区缓冲如何提高I/O速度为什么引入设备独立性，如何实现什么是虚拟设备，实现虚拟设备的关键技术SPOOLing技术的组成，如何利用SPOOLing技术实现共享打印机设备处理程序的功能和处理过程对各种磁盘调度算法，计算访问次序和平均寻道时间，性能磁盘访问时间的组成和计算文件控制块文件目录目录文件目录项树型目录结构目录查询技术文件文件系统文件分类文件操作文件逻辑结构外存分配方式空闲表空闲链表位示图文件目录文件基本概念文件存储空间的管理文件共享与保护

文件管理第七、八章文件管理的重点、难点文件的逻辑结构：顺序文件、索引文件和索引顺序文件原理和特征组织方式、访问方法及各种文件形式的比较外存分配方式：连续分配、链接分配和索引分配原理、优缺点显示链接FAT、增量式索引分配目录管理：目录管理的要求文件控制块（FCB）索引结点目录结构：单级、两级和多级文件磁盘空间管理空闲表法和空闲链法位示图法：分配和回收的具体计算第七、八章文件管理的典型问题画出链接分配方式的链接情况和FAT的链接情况、FAT长度计算等。增量式索引分配的的寻址方式、地址转换的计算和索引结点的地址映射图（书P259)对给定的位示图和文件的分配和回收需求，具体写出分配过程和回收过程。目录管理的要求；目前广泛采用的目录结构及其优点说明在树形目录结构中线性检索的过程，并画出相应的流程图文件的共享第九享章操作扣系统剂接口联机什命令余接口联机除命令终端悦处理解程序命令职解释砖程序程序钳接口系统特调用与一诸般过知程调唱用的将区别中断监与陷劳入图形锹用户负接口一个忧生产照者一辣个消语费者n个缓抓冲区由于扔只有馒一个扔生产载者和老一个途消费梳者，女不会唤发生挣几个盒生产除者和米消费押者同扮时存网取同吊一缓亚冲单催元的是情况炸，故添无须烈设置填互斥卵信号蛇量。假定协系统侮有3个并单发进阅程ge衫t、co侄py和pu魂t共享钞缓冲鞠器B1和B2。进案程ge灵t负责枪从输响入设非备上愈读信枣息，稀每读忠出一委条记双录后塔放到B1中。徒进程co盾py从缓遗冲器B1中取浸出一厉条记秘录拷也贝后与存入B2。进得程pu歇t取出B2中的伙记录延打印台输出毁。B1和B2每次画只能至存放典一条依记录至。要殿求3个进砌程协庆调完宜成任单务，等使打幼印出誉来的翁与读住入的原记录园个数药、次洁序完己全一咸样。芒请用圆记录据型信堆号量森写出丸并发旧程序箱。解：设置4个信批号量走，其号中em宏pt熟y1对应午空闲骄的缓概冲区1，其耻初值尼为1；fu涉ll软1对应虑缓冲仔区1中的目记录躺，其谢初值州为0；em后pt敲y2对应事空闲婶的缓奶冲区2，其锹初值句为1；fu己ll冻2对应脖缓冲悔区2中的灰记录来，其音初值读为0。相稀应进落程描脏述为垒：ge野t(块)秩{wh弱il牢e(宿tu左re扫){从输向入设役备读豪入一虑条记幼录;P(穿em申pt辰y1锦);将记剩录存殿入缓着冲区1；V(路fu面ll类1)抛;}}co直py懒(抄){wh摧il箩e(腊tr碌ue誓){P(扯fu冬ll件1)伯;从缓您冲区1中取丈出一嚷条记弱录;V(丽em皇pt香y1乐);P(应em残pt浮y2妖);将取垦出的单记录余存入陵缓冲葛区2；V(碍fu猎ll末2)昏;}}pu祥t(糠)驰{wh壤il阔e(际1)汇{P(璃fu嘴ll泪2)撇;从缓母冲区2中取躲出一腾条记稠录;V(集em摸pt赏y2败);将取越出的例记录磁打印游出来虾；}}Ma廉in轮(展){pa泻rb叛eg粱in知(g谢et盲,c谦op掘y,楚pu奸t)投;}例一台叙计算金机有10台磁妻带机虫被n个进拌程竞筒争，须每个克进程蛙最多球需要3台磁帆带机妥，那芒么n最多奇为__联__总_时，马系统活没有袖死锁否的危头险？解：n最大碰为4。补充奋：关裕于死链锁的染公式凉：当一率个系剑统有N个并炮发进养程，威每个抗进程状都需工要M个同亲类资领源，别那么蚊最少贤需要煌多少甜资源敢才能有避免帖死锁舌的出窜现？（M-芦1）*N床+1注：染每个垂进程亩分配M-前1个资组源，膏然后驾再加厘上一炮个资别源，门该资左源无小论给内哪个撕进程娇都可吊以保湖证当弦前系贴统不桥会出拾现死槽锁。例在银漂行家现算法雄中，愁若出扫现下笨述的敬资源弦分配厌情况挪：Pr新oc汤es冬s户Ma脖x掌Al化lo牛ca康ti易on踪蝶Av忙ai享la薄bl熟eP0敲0帆0狸4产4率0摇0殊3粗2蠢1迫6拆2股2P1延2投7埋5恋0际1己0阿0沿0P2楼3颜6海1猫0评10身1剥3介5墓4P3跳0喝9比8姜4皮0适3佣3封2P4吵0钻6捐6框10监0刻0柏1株4试问辫：1）该扁状态畅是否压安全杂？2）若因进程P2提出临请求Re仔qu睁es似t（1，2，2，2）后拦，系功统能职否将粗资源执分配钥给它骡？3）如凶果系压统立赢即满文足P2的上葬述请柴求，绿系统粗是否脱立即文进入散死锁帖状态停？解：1）利轮用安妙全性化算法稳对上脑面的赴状态灶进行指分析盟（如昂下表势所示蹲），路找到蚊了一倦个安铜全序痕列{P术0，P3，P4，P1，P2煮}或{P纱0，P3，P1，P4，P2访}，故今系统四是安锹全的般。资源

情况进程WorkNeedAllocationWork+AllocationFinishABCDABCDABCDABCDP01622001200321654TrueP31654065203321986TrueP419860656001419910TrueP1199101750100029910TrueP229910235613543121414True2)嘉P鹿2发出鸟请求晃向量Re导qu乡丰es件t（1，2，2，2）后池，系仪统按愁照银调行家址算法夸进行滥检查穴：Re过qu河es慕t2（1，2，2，2）≤Ne驻ed叶2（2，3，5，6）；Re阶qu礼es修t2（1，2，2，2）≤Av也ai居la管bl俗e（1，6，2，2）；系统浮先假璃定可狡为P2分配哥资源尝，并颗修改Av胶ai类la银bl习e，Al农lo构ca歼ti颗on厘2和Ne沟ed厌2向量提：Av更ai则la搅be哑=（0，4，0，0）Al基lo演ca躬ti嫌on垂2=（2，5，7，6）Ne扇ed蝇2=残(1这,1复,3械,4灵)进行旧安全赴性检例查：沾此时厕对所括有进纺程，罢条件Ne具ed害i≦根A绢va屑il孕ab丛le（0，4，0，0）都扯不成展立，握即Av构ai绕la弟bl喘e不能胀满足洒任何尽进程像的请付求，盘故系朴统进载入不柴安全杆状态柳。因浸此，拴当进柿程P2提出扁请求Re同qu些es软t（1，2，2，2）后帖，系希统不伙能将伏资源当分配衡给它泡。3）系统球立即悬满足钱进程P2的请发求（1，2，2，2）后幕，并锈没有求马上即进入起死锁私状态铺。因欣为，名此时亦上述大进程轻并没娃有申已请新饱的资讯源，壮并未向因得炊不到决资源透而进序入阻程塞状宋态。模只有感当上腹述进松程提酿出新苦的请少求，沫并导箱致所嘴有没来执行赛完的境多个口进程饿因得世不到鸡资源识而阻疗塞时席，系助统才吐进入晴死锁坡状态建。例2：已搁知某纲分页动系统叙，主却存容扁量为64表K，页耳面大卡小为1K，对咽一个4页大钻的作巩业，模其0、1、2、3页分蒸别被捏分配循到主办存的2、4、6、7块中司。（1）将遣十进辛制的暴逻辑痰地址10菊23、25厕00、35景00、45连00转换划成物密理地雀址？（2）以坏十进盲制的域逻辑蛛地址10绢23为例闭画出地址竭变换样过程毁图？答：①逻须辑地酿址10义23：10磁23予/1预K，得掉页号倍为0，页塑内地佩址为10桥23，查绩页表禽找到津对应苏的物城理块铃号为2，故械物理亦地址勉为2×1K热+1古02潜3=洁30碍71②逻辑退地址25睡00：25厕00碎/1塞K，得军页号桥为2，页夕内地岗址为45汤2，查赢页表译找到桂对应怀的物农理块派号为6，故炎物理轻地址英为6×1K族+4茂52徒=6在59班6③逻辑泳地址35免00：35令00帅/1巧K，得黑页号编为3，页芦内地辩址为42引8，查风页表京找到销对应齐的物臂理块筛号为7，故去物理赵地址男为7×1K积+4颠28杨=7必59怎6④逻辑秒地址45像00：45何00庸/1舱K，得侧页号渐为4，页龄内地粮址为40恒4，因队页号拣大于辅页表勇长度绍，故累产生越界欣中断。（2）地址荐变换体过程看图例题对访笛问串1，2，3，4，1，2，5，1，2，3，4，5，指钓出在铃驻留俗集大圾小分妨别为3、4时，兔使用FI久FO替换沉算法色的缺卖页次以数和拒缺页吸率。僵结果克说明倾了什雅么？Re蛙fe护re轨nc粘e狸st近ri铃ng脸:琴1,皱2孔,竭3,价4肠,要1,冻2串,膊5,身1谊,布2,落3沸,顽4,木53婆fr移am波es膝(票3搬pa匪ge革s阻ca茫n躲be悟i去n摊me获mo漂ry泰a添t士a碧ti冶me浪p申er理p栏ro者ce删ss)4fr甚am循esFI懂FORe东pl发ac她em员en铲tmo问re花f捉ra迟me辛s匪le贸ss央p素ag永efa组ul都ts财?先进赔先出龄（FI罚FO）页唐面置抗换算皆法（搁续）1231234125349顾pa世ge傻f棉au绍lt心s10汉p追ag券e签fa熔ul头ts12312351245443例一台启计算义机有完四个丹页框怎，装素入时钩间、满上次竿引用醋时间集、它胀们的R（读师）与M（修眉改）禁位如旷下表教所示罚（时春间单判位：爆嘀嗒贵），怕请问NR剖U、FI掀FO、LR苹U算法亏将替广换哪荡一页窝？页装入时间上次引用时间RM012627900123026010212027211316028011解答FI侍FO算法浴在需裁要淘视汰某杏一页堪时，腿淘汰穴最先毯进入齐内存哈的页团。在蚂题述蜓条件破下，蛇第2页是扬最先抛进入填内存涝的页链。故FI钞FO算法痒将淘竖汰第2页。LR月U算法降在需窃要淘茅汰某梯一页罚时，念淘汰柔最近堤最久打未使廊用的棒页面林。在贩题述疑条件登下，侨第1页是氏最近殖最久帐未使掩用的购页面炒。故LR虽U算法咱将淘赢汰第1页。NR课U算法吃在需重要淘辩汰某盲一页妈时，货从那缸些最识近一酒个时妄期内末未被预访问惊的页签中任拘选一宗页淘洽汰。贺在题愧述条饼件下案，只成有第0页是哈最近勺一个乞时期轧内未姻被访棕问的每页。呆故NR奶U算法漠将淘础汰第0页。一个掌磁盘朝系统芽，平满均寻侍道时居间为12咸ms，转含速为10班00奔0转/分，哪每个燥磁道借有18个扇于区，社每个兄扇区51克2个字程节。烫请问撤要读凤取一位个扇签区所剩花的皱时间蒜是多凝少？解：TS=丛12旷msTR=晨1/润2r明=火6胳0÷古10子00抓0×谋0.提5物=忧3m岭sTA=b间/r随N曲=慌51缝2÷显[(丈10腔00膝0/裹60厌)极×(润18武×5西12窗)]岭=匪0.仆33躬msTT=关TS+导TR+祸TA=1冶2检+森3匪+捡0.挣33毯=泥1哲5.内33侦ms答：河读取诉一个助扇区拆所花迈的时鲁间是15杀.3坝3m颈s。例磁盘调度目标参：减昂少寻掌道时臣间1、FC皮FS（Fi拦sr坛t击Co透me肉F她ir猪st业S貌er激ve油d）先主来先帖服务特点咱：公芦平、舟简单厌，寻泛道时地间长陆，相扛当于由随机守访问尸模式红。仅适暴用于毒请求预磁盘I/四O的进节程数鞋目较圈少的蜂场合缘瑞。2、SS幅TF（Sh易or足te挑st丽S明ee扰k忙Ti悠me版F促ir葡st）最魂短寻谈道时倦间优师先SS想TF比FC忘FS有更惧好的易寻道旧性能饥饿辟现象不能撞保证扭平均涌寻道劝时间亡最短额？图5-芦25君F滥CF准S调度雷算法图5-颈26晒S腥ST泄F调度迷算法3、SC究AN扫描差算法齿（也薄称为方电梯骡算法赖）。SS凉TF存在衫进程“饥饿胜现象”SC惰AN算法散：在移胸动方脾向固江定的水情况踏下采说用了SS沃TF，以她避免娘饥饿撕现象存在妨请求厚进程粉等待湿延迟务现象4、循恶环扫诱描CS栗CA贯N磁头讨单向响移动一个除方向输读完哗，不咐是象SC石AN那样沿回头挡，而迎是循纽奉环扫张描。请求盛延迟滔时间桐：2TT民+S桌ma众x图5-脾27驰S犹CA纯N调度崇算法朗示例图5-望28腔C久SC井AN调度跟算法矮示例例假定莫盘块纳的大菌小为1K劝B,硬盘伍的大图小为50远0M排B,采用址显示暖链接绍分配狂方式宜时,其FA遵T需占类用多弦少存轻储空表间（FA剑T表项晨占2.挪5个字辰节）?如果沈文件A占用靠硬盘隙的11烛,岔12怨,阀1菜6,慨1果4四个谱盘块,试画竖出文西件A中各断盘块钩在FA翁T表中扭的链辣接情桌况.解：此时撑硬盘东共有50迈0M观/1姑K=涛50誓0K个盘重块，FA瓜T表项暮共有50篮0K权*仓2.飞5B未=1瞎25今0K晌BFA战TFC羽B图筹混赛合索除引方捕式例存放保在某赢个磁臂盘上停的文够件系鹅统，锦对于孔采用少混合反索引虽分配介方式裙，其FC想B中共散有13项地凉址项亩，第0～9个地炼址项蚊为直巴接地败址，粪第10个地救址项偿为一许次间不接地室址，星第11个地狠址项闯为二绝次间问接地睬址，浆第12个地婆址项烦为三枝次间物接地圣址。批如果碧每个畅盘块患的大索小为51泡2字节舌，盘锦块号贯需要3个字匪节来砌描述谎，则裹每个拘盘块叨最多累存放17拦0个盘俊块地游址：(1甘)该文预件系冶统允帆许的旁最大荷长度录是多燃少？(2餐)将文粪件的同字节脑偏移妥量50续00、15窃00俩0、15罗00灯00转换膝为物两理块薯号和混块内炎偏移编量。(3红)假设趟某文嚷件的起索引语结点酷已在哄内存扶中，悬但其邀他信婚息均基在外饮存，掉为了租访问赤该文坏件中杠某个卵位置脊的内谊容，咸最多议需要筐几次管访问膛磁盘泛？文件按的最静大长只度为响：10斯+1匪70月+1央702+1速703=4卧94断20露80块=2乓47脉10线40盖KB50勾00役/5缸12得商9，余切数为39怖2。即丛逻辑辆块号个为9，块惭内偏症移为39箩2。故泪可直澡接从等该文浊件的FC陆B的第9个地幕址处赏得到射物理狮盘块抱号，灶块内框偏移摇为39得2。15杀00书0/酱51卫2得商含为29，余招数为15芽2。即裳逻辑煤块号锣为29，块夹内偏唇移为15碗2。由雹于10泽≤2团9<降10川+1挠70昼,而29乒-1碰0=租19，故调可从FC样B的第10个地柔址项底，即汇一次俗间址酱项中千得到饼一次吼间址飞块；偏并从卷一次盼间址计块的19项中此获得语对应菜的物丛理盘剑块号开，块谎内偏能移为15旨2。15恰00蜘00漠/5挠12得商逮为29君2，余洪数为49部6。即林逻辑宾块号纪为29抄2，块佛内偏滋移为49皮6。由僻于10被+1储70牵≤2勒92，故委可从FC持B的第11个地福址项枣，即览二次因间址寻项中败获得厅第1个一才次间非址块究；并事从该命一次饼间址节块的11家2项中蒸获得尘对应初的物率理盘脚块号屠，块南内偏岸移为49己6。(3畜)由于睡文件扫的索衬引结裕点已其在内棵存，蕉为了强访问屠文件眉中的暗某个姐位置个的内芳容，渗最少妈需要1次访肌问磁眼盘（续即通牛过直端接地趋址直新接读示文件掌盘块号），蹈最多虾需要4次访著问磁沸盘（里第一塔次是浆读三盲次间块