操作系统复习

1、1,操作系统复习2010年12月26日晚,考试题型,选择题（ 20分=20*1分） 填空题（ 15分= 15*1分） 判断题 （ 5分=5*1分） 简答题（ 10分= 2*5分） 程序题（ 15分=1*15分） 综合题（35分）,第一章 绪论,os地位、作用和定义。 os发展：手工操作阶段、批处理、多道程序设计系统、分时、实时 os分类：批处理、分时、实时、网络、分布式和个人机系统 os的功能 os的特征 os结构,第二章 用户接口,作业的定义与组成 作业的输入方式 作业组织和控制：脱机、联机（命令行） 系统调用：实现过程，与普通过程调用的区别、与高级语言函数库的区别,第三章 进程管理,本章内

2、容是本教材的重点和难点，主要讲述： 程序顺序和并发执行及特点； 进程的定义、进程控制块及作用； 进程的状态及变迁方式； 进程的互斥与同步及其区别与联系，并着重介绍运用操作系统提供的同步机构实现进程间的互斥与同步，解决经典的进程同步问题； 进程间的通信； 线程：引入的原因，与进程的比较 死锁问题：死锁的定义、产生的原因、必要条件及死锁的预防和避免。,第四章 处理机调度,分级调度 作业的状态及转换 作业调度和进程调度的任务及功能 常用的调度算法思想，及性能评价指标的计算,逻辑地址、物理地址、重定位； 分区管理原理； 覆盖与交换概念； 页式段式段页式管理原理，特点，地址映射机构及越界保护，缺页中断及

3、其处理过程； 页面置换算法及fifo异常现象; 局部性原理和抖动现象。,第五章 存储管理,第六章 文件管理,文件和文件系统的定义及文件的组成 文件的组织形式：逻辑结构、物理结构 文件空闲空间的管理：空闲文件目录法、空闲块链接法、成组链接法、位示图法 文件目录：单级目录、二级目录、多级目录 文件的存取控制：存取控制矩阵、存取控制表、口令、密码术 文件的使用：建立、删除、打开、关闭、读、写文件,第七章 设备管理,设备管理的功能 设备的分类 中断技术 缓冲技术 设备分配技术,第一章 绪论,1、操作系统的概念 操作系统（operating system，os），是一种软件，属于系统软件； 从用户角度看

4、，操作系统是用户与机器的接口； 从计算机的系统结构看，操作系统是一种层次、模块结构的程序集合；操作系统体现了计算机技术和管理技术的结合。,2、操作系统的类型 操作系统的六大类型是批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统、分布式操作系统、个人计算机操作系统。 批处理、分时、实时的特点,实时系统与批处理系统和分时系统的区别,专用系统：许多实时系统是专用系统，而批处理与分时系统通常是通用系统。 实时控制：实时系统用于控制实时过程，要求对外部事件的迅速响应，响应时间更为严格。 高可靠性：实时系统用于控制重要过程，要求高度可靠，具有较高冗余。如双机系统。 交互能力相对分时系统而言较弱。,

5、3、操作系统的五大功能 用户接口：包括任务管理、界面管理、人机交互、图形界面等； 进程管理：又称处理机管理，实质上是对处理机执行“时间”的管理，即如何将cpu真正合理地分配给每个任务。 存储管理：实质是对存储“空间”的管理，主要指对内存的管理； 文件管理：又称为信息管理； 设备管理：实质是对硬件设备的管理，其中包括对输入输出设备的分配、启动、完成和回收；,4、操作系统的特征 并发(concurrency) 共享(sharing) 虚拟(virtual) 异步性(asynchronism),第二章 用户接口,1、基本概念 作业(job)是让计算机完成一件事或任务。 作业步(job steps)

6、：作业顺序执行的工作单元。 作业流(job stream) ：作业步的控制流程。 2、用户接口 命令接口 图形接口 程序接口：系统调用（system call）,4、作业输入方式 输入输出方式：联机、脱机、直接耦合、spooling联机外围同时操作。 5、系统调用的实现过程,第三、四章 进程及处理机管理,1、为什么要引入“进程” （1）进程调度属于低级处理机管理，即确定系统中哪个进程将获得cpu；而作业调度属于高级处理机管理，即确定系统中哪些作业将获得cpu。 （2）进程是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。 （3）引入进程的意义是描述多道程序设计系统中程序的动态执行过程

7、。,2、进程的定义及特征 （1）程序和进程、作业与进程的区别； （2）进程控制块（pcb）是进程存在的唯一标志，它描述了进程的动态性。 （3）进程的三个基本状态及转换 三个基本状态是等待、执行和就绪 四个转换：进程的状态将在一定条件下发生转换。 （4）进程的五个基本特征：动态性、并发性、独立性、制约性、结构性,3、进程通信 （1）进程间的相互制约关系同步与互斥 同步：反映了进程之间的协作性质，往往指有几个进程共同完成一个任务时在时间次序上的某种限制，进程相互之间各自的存在及作用，通过交换信息完成通信。如接力比赛中一组队员使用接力棒等。 互斥：体现了进程之间对资源的竞争关系，这时进程相互之间不一

8、定清楚其它进程情况，往往指多个任务多个进程间的通讯制约，因而使用更广泛。如打篮球时双方挣抢篮板球等。 （2）临界区 并发进程中与共享变量有关的程序段定义为临界区。进入临界区的准则是：忙则等待；有限等待；有权等待； 空闲让进。,（3）原语：原语是不可中断的过程。 加锁/开锁（lock/unlock）原语 优点是实现互斥简单；缺点是效率很低。 信号量（semaphore）及pv操作 pv操作能够实现对临界区的管理要求。它由p操作原语和v操作原语组成，对信号量进行操作，具体定义如下： p（s）：将信号量s的值减1，即s=s-1； 如果s=0，则该进程继续执行；否则该进程置为等待状态，排入等待队列。

9、v（s）：将信号量s的值加1，即s=s+1； 如果s0，则该进程继续执行；否则释放队列中第一个等待信号量的进程。,信号量的数据结构为一个值和一个指针，指针指向等待该信号量的下一个进程。 信号量的值与相应资源的使用情况有关。 当它的值大于等于0时，表示当前可用资源的数量； 当它的值小于0时，其绝对值表示等待使用该资源的进程个数。 注意信号量的值仅能由pv操作来改变。,4、死锁 （1）死锁的概念：死锁是两个或两个以上的进程中的每一个，都在等待其中另一个进程释放资源而被封锁，它们都无法向前推进，称这种现象为死锁现象。 产生死锁的原因是共享资源有限，多个进程对共享资源的竞争，而且进程推进顺序不当。 （

10、2）产生死锁的四个必要条件是资源互斥使用、部分分配、不可剥夺性、循环等待。 （3）解决死锁的方法 一般有死锁的预防，即破坏产生死锁的四个必要条件中的一个或多个，使系统绝不会进入死锁状态；（资源的预先分配策略和资源的有序分配策略） 死锁的避免，即在资源动态分配的过程中使用某种办法防止系统进人死锁状态（银行家算法）； 死锁的检测与恢复：允许系统产生死锁，然后使用检测算法及时地发现并解除它。,5、作业的状态及转换 （1）作业的状态 提交、后备、运行、完成 （2）作业状态的转换 提交后备运行完成,6、处理机调度 （1）作业调度： 记录各作业状况； 挑选作业；（后备作业队列）； 准备工作：分配系统资源、

11、建立相应的执行进程； 作业运行结束的善后处理工作。 （2）进程调度 记录所有进程的运行状况； 选择适当的进程分派cpu ； 完成进程上下文切换。,（3）常用调度算法： 主要有先来先服务（fcfs）、时间片轮转法（rr）、短作业优先法（sjf）、最高响应比优先法（hrn）、优先数法。 周转时间=完成时刻 提交时刻 带权周转时间=周转时间/运行时间,第五章 存储管理,1、存储管理使用的基本概念 逻辑地址与物理地址 在具有地址变换机构的计算机中，允许程序中编排的地址和信息实际存放在内存中的地址有所不同。前者叫逻辑（相对）地址，后者叫物理（绝对）地址。 重定位：将逻辑地址转换为物理地址。 虚拟存储管理

12、：虚存是由操作系统调度，采用内外存的交换技术，各道程序在必需使用时调入内存，不用的调出内存，这样好象内存容量不受限制。,2、存储管理的目的及功能 目的是方便用户，提高内存资源的利用率，实现内存共享。 功能主要有内存的分配和管理、地址转换、内存的扩充技术、内存共享和保护技术,3、分区分配存储管理 分为固定分区（内、外碎片） 动态分区（外碎片） 。 动态分区的空闲区分配算法。 内存“扩充”技术： 交换：由操作系统做，用户不知道。 覆盖：由用户控制，操作系统提供覆盖机制。 内存保护技术： 存储保护键、界限寄存器,4、请求页式存储管理 （1）页式存储管理实现原理：基于程序在运行时不需要一开始都装入内存

13、（局部性原理），更不应该把最近较长一段时间内不用的程序装入内存。 （2）页表的作用：将逻辑页号转换为物理块号 （3）地址转换的过程 由逻辑地址转换成物理地址的过程。（逻辑地址10，16进制表示的转换） （4）页面淘汰算法：先进先出置换算法(fifo)、最近最久未使用置换算法（lru）、最不经常使用置换算法（lfu）、最近没有使用置换算法（nur）、最优置换算法（opt）等。 （5）页式存储管理的优、缺点（内碎片）,5、段式、段页式存储管理 段式（外碎片） 、页式存储管理的对比。 段页式（内碎片）存储管理特点： 每一段分若干页，再按页式管理，页间不要求连续； 用分段方法分配管理作业，用分页方法分

14、配管理内存； 兼有段式和页式管理的优点，系统复杂和开销增大，一般在大型机器上才使用。,第六章 文件管理,1、文件管理任务与功能 任务：能方便存储、检索、共享和保护文件，以达到方便用户和提高资源利用率的目的。 功能：分配与管理外存 提供合适的存储方法 文件共享、保护，解决命名冲突 实现按名存取,2、文件分类 （1）按文件性质与用途分：系统文件、库文件、用户文件 （2）按操作保护分：只读文件、可读可写文件、可执行文件 （3）按使用情况分：临时文件、永久文件、档案文件 （4）按用户观点分：普通文件、目录文件、特殊文件 （5）按存取的物理结构分：顺序（连续）文件、链接文件、索引文件 （6）按文件的逻辑

15、存储结构分：有结构文件、无结构文件 （7）按文件中的数据形式分：源文件、目标文件、执行文件,3、文件的逻辑结构和物理结构 文件的逻辑结构：无结构的字符流式文件 有结构的记录式文件 文件的存取方式：顺序、随机（直接）、按键 文件的物理结构：又称文件的存储结构，是指文件在外存上的存储组织形式，是与存储介质的存储性能有关； 顺序结构顺序（连续）文件 串联结构链接文件 索引结构索引文件 存储介质：顺序存储设备（磁带） 直接存储设备（磁盘：物理位置、读取时间、磁盘调度算法） 空闲空间的管理方法主要有：空闲表法、空闲块链接法、成组链接法、位示图法,4、文件目录 （1）文件目录分类 一级文件目录、二级文件目

16、录、多级文件目录 （2）文件目录的管理 目录做成文件，文件系统便于内部统一管理，目录文件在使用时调入内存；,5、文件存取控制 解决文件保护、保密和共享 常用的文件存取控制方法有：存取控制矩阵、存取控制表、口令、密码 6、文件的使用 文件的创建、撤消、打开、关闭、读、写,第七章 设备管理,1、设备管理的任务和功能 设备管理的任务 控制、分配、使用i/o设备 设备管理的功能 （1）设备的分配和回收 （2）实现缓冲区的管理 （3）控制i/o设备的启动 （4）进行i/o事件的中断处理 （5）管理共享设备的驱动调度 （6）提供虚拟设备,2、外部设备分类 （1）按从属关系分：系统设备、用户设备 （2）按信息的组织方式分（unix或linux操作系统）：字符型设备、块设备 （3）按资源特点分：独享设备、共享设备、虚拟设备 （4）按设备硬件物理特性分：顺序存取设备、直接存取设备,3、中断技术 中断的类型：内、外中断（区别） 优先级：内中断外中断 中断处理的过程：保护现场、执行中断处理程序、恢复现场,4、设备分配 i/o工作的物理条件：设备、控制器、通道 结构：sdt、dct、coct、chct 方式：静态和动态 算法：先来先服务（fcfs）、按优先级进行分配设备管理技术 分配过程：设备、控制