操作系统总复习

第1章操作系统概述1.操作系统:是控制和管理计算机硬件和软件资源，合理组织计算机工作流程以及方便用户的程序集合。2.操作系统的四个观点：(1)操作系统的虚拟机观点操作系统是添加在硬件上的第一层软件，是对硬件功能的首次扩充和直接延伸。(2)操作系统的资源管理观点操作系统是管理计算机系统资源的软件，负责控制和管理计算机系统中的全部资源，确保这些资源被高效合理的使用，确保系统能够有条不紊的运行。(3)操作系统的用户服务观点操作系统是一个为用户服务的大型程序。(4)操作系统的进程管理观点所谓进程，可简单的理解为并发程序的执行。用进程观点来研究操作系统就是要从并发程序执行的过程来讨论操作系统。3.操作系统的特征：(1)并发性：是指两个或两个以上事件在同一时间间隔内发生。(2)共享性：是指系统内的硬件和软件资源可被多个用户同时使用。(3)虚拟性：是指把物理上的一个实体变成逻辑上的多个对应物。(4)异步性：是指内存中的多个进程均按照各自独立的，不可预知的速度向前推进。4.操作系统的基本类型：多道批处理系统、分时系统、实时系统。5.操作系统的功能：处理机管理、存储管理、设备管理和文件管理、用户接口。第2章操作系统用户接口1.用户接口包括：命令接口、程序接口和图形接口。2.作业：计算机按指定步骤，为用户一次业务处理所完成的全部工作的总和。3.作业由程序、数据和作业说明书3部分组成。4.作业管理：指当一个用户的作业提交给系统后，操作系统对其实施的所有管理和控制工作。5.作业控制语言（JCL）6.程序的运行状态分为核心态和用户态（核心态指os管理程序执行时机器所处的状态，此时允许处理机使用全部资源和指令，实现资源的分配与管理，为用户使用外部设备提供服务。用户态指用户程序执行时机器所处状态，此时只允许使用有限命令，不能直接取用资源、改变机器状态，只允许用户访问自己的存储区域）。7.在一般的过程调用中，调用程序和被调用程序都运行在相同的状态——核心态或用户态。8.系统调用与一般调用的最大区别在于：调用程序（用户程序）运行在用户态，而被调用程序运行在核心态。9.一般用户程序在用户态下执行，而系统调用在核心态下执行。第3章进程管理1.进程：是程序的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。2.进程的特征：动态性、并发性、独立性、异步性、结构特征。3.进程的静态描述由进程控制块、程序段和数据结构集3部分组成。4.进程的组成：程序段、数据段和堆栈以及进程控制块（PCB）3部分组成。5.进程控制块（PCB）是进程存在的标志。6.进程控制块常用的组织方式主要有链接方式和索引方式两种。7.进程的基本状态及其转换8.进程控制原语包括进程创建原语、进程撤销原语、进程阻塞原语和进程唤醒原语9.临界资源：是指一次仅允许一个进程使用的资源。10.临界区：是指进程中访问临界资源的那一段代码。11.进程互斥：把不允许两个或两个以上共享临界资源的并发进程同时进入临界区成为进程互斥，也称为间接制约关系。12.进程互斥必须遵循以下4条准则：空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待。13.进程同步：是指多个合作进程为了完成一组相关任务在执行速度上的相互协调，也称为直接制约关系。14.s.value是记录信号量的值，当s.value0时，表示某类可用资源的数量；当s.value0时，表示该类资源已分配完，请求该资源的进程被阻塞；s.value的绝对值等于该信号量链表中等待该类资源的进程数。15.PV原语实现互斥：互斥信号量mutex，置初值为1，表示开始时无进程使用该临界资源；值小于等于0，表示该进程在临界区外等待。当n（n=2）个进程时，mutex的取值范围为1到-(n-1)。16.PV原语实现同步：StructsemaphoreSc,So=1,0;CobeginvoidPc(void){…While(TRUE){计算下一个结果；P(Sc);B←计算结果；V(Sc)；}…}VoidPo(void){…While(TRUE){P(So);从B中取出计算结果；V(Sc)；打印取出的数据；}…}Coend17.高级通信方式可分为3大类：共享存储器、消息传递及管道通信。就绪阻塞执行时间片用完调度创建撤销事件发生等待事件18.线程：是一种比进程更小的独立运行单位，是进程中可独立执行的子任务，仅是调度和CPU时间分配的基本单位，而不作为拥有资源的基本单位，一个进程可以有一个或多个线程。19.设有n个进程共享一个临界区，对于下述情况，说明信号量的初值、含义，并用PV原语写出有关进程的互斥算法。（1）一次只允许一个进程进入临界区。（2）一次允许m（mn）个进程进入临界区。解：（1）Structsemaphoremutex=1;VoidProcess(void){while(TRUE){…….P(mutex);使用打印机；V(mutex);……..}}(2)Structsemaphoremutex=m;VoidProcess1(void){while(TRUE){…….P(mutex);使用打印机；V(mutex);……..}}VoidProcess2(void){…………第4章处理机调度1.调度分为3个层次：高级调度（作业调度）、中级调度（交换调度）、低级调度（进程调度）。2.调度算法：先来先服务、短作业（进程）优先、高响应比优先、时间片轮转、优先级、多级反馈队列。第5章死锁及其对策1.死锁：指计算机系统中多道程序并发执行时，两个或两个以上的进程由于竞争系统资源而出现的一种互相等待的现象。2.产生死锁的原因：临界资源分配不当引起、进程推进顺序不当引起。3.死锁产生的必要条件：互斥、占用并等待、不可剥夺、环路等待。4.处理死锁的方法：对死锁视而不见、预防死锁、避免死锁、检测和解除死锁。5.在银行家算法中，设在某个时刻T1时，系统中有5个进程共享4种资源，此时资源进程AlR1R2R3R4NeedR1R2R3R4AvR1R2R3R4P1003200121622P210001750P313542356P403320652P500140656用安全性算法判断T1时刻是否为安全状态？若此时P3请求Re（1，2，2，2），系统能否满足P3的请求？资源进程WorkNeedAllocationWork+AllocationFinishP11622001200321654TrueP41654065203321986TrueP519860656001419910TrueP2199101750100029910TrueP329910235613543121414TrueT1时刻为安全状态，安全序列为{P1，P4，P5，P2，P3}若进程P3提出请求Request（1，2，2，2）后，系统不能将资源分配给它，若分配给进程P3，系统还剩的资源情况为（0，4，0，0），此时系统中的资源无法满足任何一个进程，系统将进入不安全状态，容易引起死锁。6.假设某个系统中有5个进程{P1，P2，P3，P4，P5}和3类资源{R1，R2，R3}，资源的数量分别为10，5，7。在T1时刻资源的分配情况如表所示。资源进程MaxR1R2R3AlR1R2R3NeedR1R2R3AvR1R2R3P1753010743332P2322200122P3902302600P4222211011P5433002431T1时刻的安全序列为{P2，P4，P5，P1，P3}资源进程WorkR1R2R3AlR1R2R3NeedR1R2R3Work+AlR1R2R3FinishP2332200122532TrueP4532211011743TrueP5743002431745TrueP1745010743755TrueP37553026001057True第6章存储管理1.三级存储器结构：高速缓冲存储器、主存储器和辅助存储器。2.重定位：就是把程序的逻辑地址空间变换成内存中的实际物理地址空间的过程地址重定位指把目标程序中的逻辑地址转换成主存空间的物理地址。3.静态重定位：是在程序运行之前由装配程序完成的。4.动态重定位：是在程序执行过程中由硬件地址变换机构实现的。5.分配算法：最佳适应，最坏适应，首次适应，下次适应，快速适应，分配和回收分区程序。6.分区的存储保护措施：界限寄存器和存储保护键。7.虚拟存储器：是指一种实际上并不存在的虚设的存储器。8.时间局部性：某个位置最近被访问了，往往很快又要再次访问。9.空间局部性：一旦某个位置被访问了，它附近的位置也将被访问。10.分段地址变换过程：“LOAD1,[2]|100”(1)根据控制寄存器的内容找到该作业的段表位置。(2)利用逻辑地址中的段号1作为检索段表的索引，得到该段主存的物理地址。(3)将段在主存的起始地址和偏移量W相加，得到访问主存的物理地址。10240+100=1034011.考虑一个由8个页面、每页1024个字节组成的逻辑空间，将其映射到32个物理块的存储器中。(1)逻辑地址有多少位？答：8*1024=2^13逻辑地址为13位(2)物理地址有多少位？答：32*1024=2^15物理地址为15位(3)存取储存中的一条指令或数据至少要访问几次主存？答：至少访问2次主存，一次访问页表，以页号为索引找到该页所在的存储块号，一次是把找到的块号，根据块号找到物理地址。12.在一个请求调页存储系统中，一个7个页面的进程页面走向为1,2,3,4,2,1,5,6,2,1,2,3,7,6,3,2,1,2,3,6。当系统分配给该进程页面为4页时，分别运用FIFO、LRU、OPT置换算法指出被置换的页面以及缺页率。FIFO:被置换页面：1234562137缺页率为（14/20）*100%=70%LRU：被置换页面：345617缺页率为（10/20）*100%=50%OPT：被置换页面：4517缺页率为（8/20）*100%=40%第7章设备管理1.I/O控制方式：程序直接控制方式、中断控制方式、DMA控制方式、通道控制方式2.中断：是指在计算机运行时，由于发生非寻常事件或非预期事件，使CPU暂停当前正在执行的进程而转去执行相应的事件处理程序，待处理完毕后，返回原中断点继续运行原来进程的过程。3.中断源：引起中断发生的事件称为中断源4.中断响应：CPU收到中断请求后转到相应事件处理程序的过程称为中断响应5.中断请求：中断源向CPU发出的请求中断处理信号称为中断请求6.中断处理过程：（1）保存被中断进程现场（2）分析中断原因（3）执行中断处理过程（4）退出中断，恢复被中断进程的现场（5）CPU继续执行被中断的过程。7.根据系统设置缓冲区的个数，可把缓冲技术分为单缓冲、双缓冲、多缓冲、缓冲池8.SPOOLing技术：在主机的直接控制下，实现了上述脱机的外围输入、输出功能，且此时的外围操作与CPU的数据处理也是同时并发执行的，把这种在联机情况下实现的同时外围操作称为SPOOLING或称为假脱机9.SPOOLING系统的基本组成：2100段号S位移量WLb控制寄存器段表大小段表始址段号段长主存始址01KB6KB1640B4KB2500B10KB3300B12KB123451034010.磁盘结构：柱面号、磁头号、扇区号11.执行一次I/O操作所花费的时间：寻道时间、延迟时间、传送时间3个部分。12.一个磁盘含有4个双面盘片，盘片的每个盘面有1500个磁道，每道有32KB，每个扇区为512B，则该磁盘的柱面数为多少？一个柱面包含多少个扇区？该磁盘总容量为多少？答：柱面数为1500个一个柱面包含8*32k/512=512个扇区；磁盘总容量为8*1500*32Kb=375MB13.现有磁盘请求队列对应的柱面顺序为8,160,94,129,98,165,112,24，假设磁头当前所处位置为100号柱面，试写出用SSTF算法来处理的柱面访问顺序并计算移臂所经过的柱面数。答：柱面访问顺序为98,94,112,129,160,165,24,8移臂所经过的柱面数为234.第8章文件系统1.文件：是具有名字的一组相关联信息的有序集合