操作系统复习资料2017

操作系统总结资料（以教材为准）2017年操作系统考试题型及分数比例：填空题10个每空2分，共计20分名词解释5个，每个4分，共计20分简答题5个，每题6分，共计30分综合题2个，每题15分，共计30分（PV操作、页式虚拟存储淘汰算法）第一章操作系统概述1、操作系统定义，计算机系统中所处的地位（1）定义：操作系统是管理系统资源、控制程序执行、改善人机界面、提供各种服务，合理组织计算机工作流程和为用户有效使用计算机提供良好运行环境的一种系统软件。（2）计算机系统的硬件层提供可计算性资源、包括处理器、寄存器、内部存储器（外存）、外部存储器和各种输入与输出设备。计算机系统的软件由程序、数据和文档组成，软件可分为系统软件、支撑软件和应用软件。2、实时操作系统的定义和分类（1）实时操作系统是指当外界事件或数据产生时，能够接收并以足够快的速度予以处理，其处理的结果又能在规定的时间之内来控制生产过程或对处理系统做出快速响应，并控制所有实时任务协调一致运行的操作系统。（2）目前有三种典型的实时系统：过程控制系统、信息查询系统、事务处理系统。3、分时系统中响应时间定义与影响因素分时操作系统的主要特征为同时性、共享性、及时性和独立性（1）响应时间是分时系统性能的主要指标之一，是指从终端发出命令到系统以及应答的时间。（2）影响分时系统的影响因素有：CPU速度、时间片长短、用户数、系统调度开销、切换进程时的交换信息量。4、用户与操作系统之间的接口分类（1）程序接口又称应用编程接口API，程序中使用这个接口可以调用操作系统的服务和功能。（2）操作接口又称作业（或功能）级接口，是操作系统为用户操作控制计算机工作和提供服务的手段的集合。5、系统调用与过程调用的主要区别（1）调用形式不同：过程使用一般调用指令，其转向地址是固定不变的，包含在跳转语句中，但系统调用中不包含处理程序入口，而仅仅提供功能号，按功能号调用。（2）被调用代码的位置不同：过程调用是一种静态调用，调用程序和被调用代码在同一程序内，经过连接编辑后作为目标代码的一部分。当过程升级或修改时，必须重新编译连接。而系统调用是一种动态调用，系统调用的处理代码在调用程序之外，当系统调用处理代码升级或修改时，与调用程序无关。而且，调用程序的长度也大大缩短，减少了调用程序占用的存储空间。（3）提供方式不同：过程往往有编译系统提供，不同编译系统提供的过程可以不同；系统调用由操作系统提供，一旦操作系统设计好，系统调用的功能、种类与数量边固定不变了。（4）调用的实现不同：程序使用一般机器指令来调用过程，是在用户态运行的，程序执行系统调用，是通过中断机构来实现，需要从用户态转变到核心态，在管理状态执行，因此，程序执行系统调用的安全性好。6、UNIX操作系统是典型的分时系统，Unix是第一个采用高级语言C编写的，便于移植不同的计算机系统7、为什么多道系统的程序要以进程的形式参与系统的并发执行？多道程序的并发执行有着与单道程序的独立执行所不同的许多新特点，即资源分配的动态性、程序执行的间断性、相互通讯的可能性以及同步互斥的必要性。程序在并发系统中执行的动态特性，程序本身是无法描述的。为此，当一个程序在并发系统内执行时，需要引进一个新的数据结构来描述和记录这些特性。这样，新引入的数据结构与它所描述的程序便形成了一个有机体，叫做进程。操作系统中采用多道程序设计技术提高CPU和外部设备的利用率（执行效率）8、区分并发和并行两个定义：从宏观和微观角度并发是两个或多个事件在同一个时间间隔内发生，在宏观上所有的时间同时发生，微观上事件串行发生的。并行是在任意时刻两个或多个事件同时发生。如果为多道程序设计，只有一个CPU只能是并发，如果有多个CPU，可以做到并行。9、多道程序设计：为了提高CPU、内存、IO等设备的利用率，充分发挥计算机系统部件的并行性，在计算机内存中同时存放几道相互独立的程序，使它们在管理程序控制之下，相互穿插的运行的方法叫多道程序设计。10、操作系统的主要特征是什么？1）并发特征（Concurrence）2）共享特征（Sharing）3）不确定性（异步性）11、操作系统的主要功能是什么？1）存储器管理的功能2）处理机管理的功能3）设备管理的功能4）文件管理的功能5）网络与通信管理12、现在计算机采用多道程序设计的主要原因是什么？1）提高了CPU的利用率2）提高了主存和I/O设备的利用率3）改进了系统的吞吐率4）充分发挥了系统的并行性13、操作系统常用的资源管理技术为复用、虚拟和抽象，其中复用技术分为空分复用共享和时分复用共享两种，抽象技术分为进程抽象、虚存抽象和文件抽象等三种基础抽象。14、按照功能、特点和使用方式三个方面；简述操作系统的三种基本类型：1)批处理操作系统2)分时操作系统3)实时操作系统15、处理机管理的功能1)进程控制和管理；2)进程同步和互斥；3)进程通信；4)进程死锁；5)线程控制和管理；6)处理器调度，又分高级调度，中级调度和低级调度16、设备管理的功能1)提供设备中断处理；2)提供缓冲区管理；3)提供设备独立性，实现逻辑设备到物理设备之间的映射；4)设备的分配和回收；5)实现共享型设备的驱动调度；6)实现虚拟设备。17、内存管理的功能1)内存分配；2)地址转换；3)存储保护；4)内存共享；5)存储扩充。18、文件管理的功能1)提供文件的逻辑组织方法；2)提供文件的物理组织方法；3)提供文件的存取和使用方法；4)实现文件的目录管理；5)实现文件的共享和安全性控制；6)实现文件的存储空间管理。19、操作系统管理资源的复用技术分为空分复用共享和时分复用共享两种20、计算机系统资源管理技术（空分复用和时分复用、虚拟、抽象）21、支持多道程序设计的硬件为中断和通道22、用户使用计算机系统控制作业执行的方式有两种：脱机方式和联机方式23、操作系统资源管理技术中的复用和虚拟的主要目标是解决物理资源数量不足的问题，而抽象用于处理系统复杂性、重点解决资源的易用性。24、多道程序设计、中断、通道三个概念第二章处理器管理1、CPU与外部设备的并行工作的硬件基础是中断和通道，其中中断最为重要计算机系统的处理器包括一组寄存器，其个数根据机型的不同而不同，它们构成了一级存储，比主存容量小，但访问速度快。这组寄存器所存储的信息与程序的执行有很大关系，构成了处理器现场。中断概念：异常概念：进程调度就是控制、协调进程对CPU资源的竞争2、特权指令与一般指令在多道程序设计环境中，从资源管理和控制程序执行的角度出发，必须把指令系统中的指令分作两类：特权指令和非特权指令。所谓特权指令是指那些只能提供给操作系统的核心程序使用的指令。只有操作系统才能执行全部指令（特权指令和非特权指令），如果一般用户执行特权指令，会导致非法执行而产生保护中断，转交给操作系统的“用户非法执行特权指令”的特殊处理程序处理。3、进程和线程的定义（1）进程是一个可并发执行的具有独立功能的程序关于某个数据集合的一次执行过程，也是操作系统进行资源分配和保护的基本单位。（2）线程是操作系统进程中能够独立执行的实体（控制流），是处理器调度和分派的基本单位。引入线程的目的是为了为了减少程序并发执行时所付出的时间和空间资源，使得并发粒度更细、并行性更好4、进程的三种基本状态含义及其转换条件（1）运行态：进程占有处理器正在运行。就绪态：进程具备运行条件，等待系统分配处理器以便运行。等待态：又称为阻塞态或睡眠态，指进程不具备运行条件，正在等待某个事件的完成。（2）运行态－等待态：等待使用资源或某事件发生。等待态－就绪态：资源得到满足或某事件已经发生。运行态－就绪态：运行时间片到，或出现有更高优先权进程。就绪态－运行态：CPU空闲时被调度选中一个就绪进程执行。5、进程的五种基本状态含义及其转换条件；以及进程的七种基本状态含义及其转换条件6、进程的内存映像分为PCB、程序、数据和核心栈，其中进程控制块包含的基本信息进程控制块包含三类信息：（1）标识信息。用于惟一地标识一个进程，常常分为由用户使用的外部标识符和被系统使用的内部标识号。（2）现场信息。用于保留一个进程在运行时存放在处理器现场中的各种信息，任何一个进程在让出处理器时必须把此时的处理器现场信息保存到进程控制块中，而当该进程重新恢复运行时也应恢复处理器现场。（3）控制信息。用于管理和调度一个进程。7、管程是由局部于自己的若干公共变量及其声明和所有访问这些功能变量的过程所组成的软件模块。管程的三个基本属性为共享性、安全性和互斥性。8、解释：（1）作业周转时间；（2）作业带权周转时间；（3）响应时间；（4）吞吐率。答：作业周转时间：批处理用户从作业提交给系统开始，到作业完成为止的时间间隔。作业带权周转时间：如果作业i的周转时间为ti，所需运行时间为tk，则称wi=ti/tk为该作业的带权周转时间，n个作业的带权周转时间的平均值为作业带权周转时间。响应时间：互式进程从提交一个请求(命令)到接收到响应之间的时间间隔。吞吐率：单位时间内处理的作业数。9、作业周转时间作业：在应用业务处理过程中，从输入开始到运行结束，用户要求计算机所做的有关该次业务处理的全部工作。批处理用户从作业提交给系统开始，到作业完成为止的时间间隔称作作业周转时间。也可以说作业周转时间：如果作业i提交给系统的时刻是ts，完成时刻是tf，该作业的周转时间ti为：ti=tf–ts。作业带权周转时间的概念10、作业生存周期共经历四个状态，它们是后备、提交、执行和完成11、选择作业/进程调度算法的基本原则资源利用率、响应时间、周转时间、吞吐率、公平性l)资源利用率，基本为CPU的利用率，越高越好2)吞吐率：单位时间内处理的作业数，越多越好3)公平性：确保每个用户每个进程获得合理的CPU份额或其他资源份额，不会出现饿死情况4)响应时间：越短越好5)周转时间：越短越好这几个基本原则存在一定的矛盾，要按照系统设计的目标进行综合平衡12、作业调度算法计算四个作业到达系统时间/所需CPU时间:作业1-0/20，作业2-5/15，作业3-10/5，作业4-15/10SJF调度顺序为作业1、3、4、2，平均作业周转时间T=25，平均带权作业周转时间W=2.25。FCFS调度顺序为作业1、3、4、2，平均作业周转时间T=28.75，平均带权作业周转时间W=3.125。HRRF调度顺序为作业1、3、4、2，平均作业周转时间T=26.25，平均带权作业周转时间W=2.46如果作业1、2、3、4的优先级为1、2、3、4，则调度顺序是什么？13、处理器分调度处理机调度可分为三级，它们是高级调度（或作业调度）、中级调度、低级调度（或进程调度）；在一般操作系统中，必须具备的调度是低级调度（或进程调度）。14、进程的属性：动态性：共享性：独立性：制约性：并发性15、操作系统对进程的管理是通过原语来实现的，有创建进程原语、撤销进程原语等16、线程的实现分为三类：内核线程、用户级线程和混合式线程17、进程并发执行中，如果不控制则会产生与时间有关的错误，通常表现为结果不唯一和永远等待两种情况。18、进程调度和线程调度内涵第三章同步、通信与死锁1、多道程序设计的实质以空间换时间进程通信进程之间互相交换信息的工作并发程序设计概念：2、进程互斥与同步定义（1）进程互斥是指若干个进程要使用同一共享资源时，任何时刻最多允许一个进程去使用，其他要使用该资源的进程必须等待，直到占有资源的进程释放该资源。（2）进程同步指两个以上进程基于某个条件来协调它们的活动，同步进程之间的关系为相互制约。（3）在多道程序设计中解决进程竞争和协作的机制为进程互斥和进程同步两种4、临界区把并发进程中与共享变量有关的程序段称为“临界区”。共享变量所代表的资源为“临界资源”在每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区。为实现对它的共享，应保证进程互斥进入临界区。对临界区管理的基本原则：一次至多允许一个进程进入临界区内一个进程不能无限地停留在临界区内一个进程不能无限地等待进入临界区5、共享变量临界区中共享变