2016OS(复习)

福建农林大学教案编号：14课时安排：2学时教学课型：理论课□实验课□习题课□实践课□其它□题目（教学章、节或主题）：复习1、第一章OS引论2、第二章进程管理3、第三章处理机调度与死锁4、第四章存储器管理5、第五章设备管理6、第六章文件管理7、第七章磁盘存储器管理（注：其余章节自己复习）教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：1.掌握操作系统的概念2.掌握进程管理、存储管理、作业管理、OS接口的概念与应用。3.熟悉设备管理、文件管理的概念与应用。教学内容（注明：*重点#难点？疑点）：第一章操作系统的概念1、OS的基本概念：OS的目的和作用。2、OS的功能：P163、OS的特征：P134、OS中的相关概念：包括多道程序技术、进程、线程、作业等。典型示例：1、在计算机系统中配置操作系统的目的是（B）。A）增强计算机系统的功能B）提高系统资源的利用率C）提高系统的运行速度D）提高设备之间的协调性操作系统定义：是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地对各类作业进行调度，方便用户使用计算机的程序的集合。OS三大作用中：2、OS是计算机资源的管理者。2、操作系统的主要功能是管理计算机系统中的（C）。A）程序和数据B）进程C）资源D）硬件OS是计算机中最重要的系统软件，是其他系统软件和应用软件运行的基础。3、操作系统是一种（B）软件。A）应用软件B）系统软件C）通用软件D）软件包操作系统的5大功能中，提供友好的用户接口功能分为用户接口和程序接口，程序接口指操作系统提供了一组系统调用，供用户程序调用操作系统服务。4、用户在程序设计过程中，可通过（D）获得操作系统的服务。A）库函数B）键盘命令C）图形化接口D）系统调用5、从资源管理的角度看，操作系统具有四大功能，分别是__处理机管理功能__、__存储器管理功能__、__设备管理功能__和__文件管理功能__，为了方便用户，操作系统还要提供_用户和操作系统之间的接口__。第二章进程管理本章内容为掌握的重点，分成两部分：进程控制与同步、进程通信。1、程序的执行方式：顺序与并发，以及它们的区别2、程序并发执行的特征：P343、进程的引入：为了更好地描述系统中的并发活动。4、进程特征及状态：P365、进程控制原语：Linux进程由什么函数创建？创建过程中内核为其所提供的服务过程？P456、进程状态及变迁P377、进程同步：是进程的低级，主要掌握互斥、同步机制。实现进程同步的机制有：以信号量同步为主，要求能进行信号量的设置和编程。8、掌握经典进程的同步问题P60PC问题、读者-写者问题9、进程通信P67典型示例：1、一个运行的进程用完了分配的时间片后，状态将变为（A）。A）就绪B）等待C）运行D）由用户自己确定3、对进程的管理和控制使用（B）。A、指令B、原语C、信号量D、信箱通信3、进程的三种基本状态是__执行__、___就绪___、___阻塞_。4、PCB是ProcessControlBlock进程控制块，操作系统感知进程存在的唯一标志。5、wait()操作相当于申请资源，signal()操作相当于释放资源。6、有两个程序，A程序按顺序使用CPU10秒，使用设备甲5秒，使用CPU5秒，使用设备乙10秒，最后使用CPU10秒。B程序按顺序使用设备甲10秒，使用CPU10秒，使用设备乙5秒，使用CPU5秒，使用设备乙10秒。在顺序环境下先执行A程序再执行B程序，CPU利用率是多少？解：A的执行时间=10+5+5+10+10=40S其中CPU时间=10+5+10=25SB=10+10+5+5+10=40S其中CPU时间=10+5=15SCPU利用率=CPU/（A+B）=（25+15）/（40+40）=0.5=50％如果是在并发环境下执行A和B程序，CPU利用率又是多少？CPU利用率=CPU/(A+B)=40/45≈88.89%BP47例17，例19，例21BP58练习21，24第三章处理机调度与死锁1、进程调度（P91）：进程调度方式有剥夺、非剥夺两种。2、调度算法有：FCFS，短进程优先、优先级法、轮转法、多级队列等。3、实时调度P97最低松驰度优先算法P1014、死锁与避免P104：掌握产生死锁的必要条件、死锁的预防、避免、检测与解除。典型示例：1、作业从进入系统到最后完成，可能要经历三级调度：__高级调度__、___低级调度__和__中级调度_。2、临界资源是指_一次仅允许一个进程使用的共享资源_；临界区是指_每个进程中访问临界资源的那段代码_。(P48、BP21)3、某系统有R1、R2、R3和R4共4类资源，有5个进程P0，P1，P2,P3,P4。各进程在T0时刻，对资源的占用和需求情况如下表：进程已分配资源数量尚需资源Need系统可用资源AvailableP0003200121622P110001750P213542356P303320652P400140656试求：1、T0时刻系统是否安全？2、如果进程P2提出请求Request2（1，2，2，2）后，系统能否将资源分配给它？为什么？解：（1）利用银行家算法对此时刻的资源分配情况进行分析，可得此时刻的安全性分析情况：ProcessWorkNeedAllocationWork+AllocationFinishP01662001200321654trueP31654065203321986trueP419860656001419910trueP1199101750100029910trueP229910235613543121416true从上述分析中可以看出，此时存在一个安全序列{P0，P3，P4，P1，P2}，故此状态是安全的。（2）按银行家算法进行检查：Request2（1，2，2，2）≤Need2（2，3，5，6）；Request2（1，2，2，2）≤Available（1，6，2，2）；系统先假定为P2分配资源，并修改Available，Allocation2和Need2向量：Available=（0，4，0，0）Allocation2=（2，5，7，6）；Need2=（1，1，3，4）。此时，Available（0，4，0，0）不能满足任何进程的请求，故系统进入不安全状态，不能将资源分配给它。第四章存储管理重点掌握存储管理的功能，以及虚拟存储的概念和应用。具体的包括各种内存的分配策略、所用的数据结构及算法优劣的比较。1、分区管理P126：包括固定分区与可变分区.2、分页管理P138：原理是将一个作业的地址空间与物理地址分成大小相同的页或帧，使得一个作业可以被分配到不连接的区域。基本任务是实现页的虚拟地址到帧的映射。3、分段管理P145：原理是作业按逻辑段管理，段的大小长度不等。4、段页式管理P150：将作业按段划分，每个段再划分成若干大小相同的页，其地址机构由段号、段内页号和页内相对位移地址三部分组成。典型示例：例1、若在一分页存储管理系统中，某作业的页表如下所示，已知页面大小为1024字节，试将逻辑地址（1011）10，（2148）10，（0C5A）16转换为相应的物理地址。页号帧号01142836逻辑地址：1011；页号P=INT[1011/1024]=0；位移量W=1011MOD1024=1011；物理地址=1*1024+1011=2035逻辑地址：2148；页号P=INT[2148/1024]=2；位移量W=2148MOD1024=100；物理地址=8*1024+100=8292页大小1024字节=2^10，可知页内地址占10位。逻辑地址：（0C5A）16；化为二进制：0000110001011010；下划线为10位页内地址，故页号P=(000011)2=3；对应块号为6=(000110)2；替换页号：物理地址=(0001100001011010)2=(185A)16例2、某系统中用户空间共有32个页面，每页1K，内存16K。假设某时刻系统将该用户程序的第0，1，2，3页，分别分配到5，10，4，7号块，请将虚拟地址0A5C和093C变换为物理地址。用户空间共有32个页面，32=2^5，可知页号部分占5位。每页1K，1K=1024=2^10，即页内地址占10位。内存16K，16K/1K=16块，16=2^4，故块号占4位。逻辑地址：（0A5C）16；化为二进制：000101001011100；下划线为10位页内地址，故页号P=(00010)2=2；对应块号为4=(0100)2；替换页号：物理地址=(01001001011100)2=(125C)16逻辑地址：（093C）16；化为二进制：000100100111100；下划线为10位页内地址，故页号P=(00010)2=2；对应块号为4=(0100)2；替换页号：物理地址=(01000100111100)2=(113C)16BP102例13，例15，例16第五章虚拟存储器1、动态分页P157：基本功能是调入策略、替换策略和地址变换的实现。2、页面置换算法：FIFO，LRU示例：BP116例6第六章设备管理1、I/O控制方式P1952、缓冲技术P208：是为了解决与低速I/O设备之间的矛盾而采用的技术。典型示例：1、通道是一种__特殊的处理机__。2、常用的I/O控制方式有哪四种？①使用轮询的可编程I/O方式、②使用中断的可编程I/O方式、③直接存储器访问方式、④I/O通道控制方式。3、从固有属性上说，打印机是__独占__设备，磁盘是__共享___设备。4、SPOOLING系统的组成与特点？SPOOLING系统的组成：①输入井和输出井、②输入缓冲区和输出缓冲区、③输入进程和输出进程、④井管理程序。SPOOLING系统的特点：①提高了I/O的速度、②将独占设备改造为共享设备、③实现了虚拟设备功能。5、在设备管理中，为什么要引入缓冲区？缓冲区有哪些类型？简述缓冲池的工作原理。(P209、BP137)引入缓冲区原因：①缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾、②减少对CPU的中断频率，放宽CPU响应中断的时间、（③解决数据粒度不匹配的问题）④提高CPU和I/O设备之间的并行性。缓冲区的类型：①单缓冲区、②双缓冲区、③环形缓冲区、④缓冲池。第七章文件管理1、文件与文件系统：文件是信息的一种组织方式，是在外存上具有标识名的一组相关数据的集合。2、文件的逻辑结构P2263、文件的管理P232：文件的管理实际上是文件目录的管理。文件目录，是文件系统在创建每个文件时，为文件建立的文件目录，也称文件说明或FCB，用于为文件设置文件描述和控制文件的数据结构，与文件一一对应。4、目录文件：是文件系统管理文件的重要信息源，由全部的文件目录组成。常用目录结构有单级目录、二级目录和多级目录。示例：BP156例7第八章磁盘存储器管理1、文件的物理结构（外存分配方式）P2502、文件存储空间管理：P259：实现文件存储空间分配与空闲空间的组织。常用数据结构：位示图、成组链接法。典型示例：1、有一计算机系统利用下图所示的位示图来管理空闲盘块。如果盘块从1开始编号，每个盘块的大小为1KB。现要为文件分配两个盘块，请简单说明分配过程。12345678910111213141516111111111111111112111111111111111131111011111111111411011111111011115000000000000000061第一个值为0的二进制位，行号、列号分别为i=3,j=5；②计算对应盘块号：b=(i-1)*16+j=2*16+5=37；③修改位示图，令map[3,5]=1,将对应块37分配给文件。1第二个值为0的二进制位，行号、列号分别为i=4,j=3；②计算对应盘块号：b=(i-1)*16+j=3*16+3=51；③修改位示图，令map[4,3]=1,将对应块51分配给文件。请看BP174例7，老师说过考试时行号、列号都从0开始，最好两种都懂，并不难。（其实直接数都可以。。。。）2、BP175例8第九章操作系统接口1、用户接口包括：命令接口、程序接口、图形接口。