2016操作系统课程复习

操作系统课程复习操作系统定义：计算机操作系统是方便用户、管理和控制计算机软硬件资源的系统软件（或程序集合）。操作系统的五大功能：作业管理、文件管理、存储管理、设备管理和进程管理。P11操作系统五大类型：批处理、实时、分时、网络、分布1、操作系统基本概念p22、用户接口，每种接口的含义p133、批处理技术、分时系统、实时系统p8,p9分时系统与实时系统：分时系统通用性强，交互性强，及时性要求一般（通常数量级为秒）；实时系统往往是专用的，系统与应用很难分离，常常紧密结合在一起，实时系统并不强调资源利用率，而更关心及时性（通常数量级为毫秒或微秒），可靠性等。4、操作系统的基本特征5、并发和并行的概念、区别程序并发与程序并行：程序并发是指多道程序在宏观上同时向前推进，如用户程序与用户程序之间的并发执行；用户程序与操作系统程序之间并发执行等。程序并行与程序并发完全不相同，并行要求微观上的同时，即在绝对的同一时刻同时推进多道程序。并发实质上宏观上并行，而微观上串行的意思。进程管理进程的概念、特征,结构、基本状态p45进程调度算法：先来先服务（FCFS）、轮转法（RR）、优先数法、多级反馈轮转法P、V操作算法进程同步、互斥、死锁、临界区、信号量、信号、共享缓冲区，管道。多道程序设计：指在计算机内存中同时存放多个程序，在管理程序的控制下交替的执行。进程：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。它是操作系统动态执行的基本单元，在传统的操作系统中，进程既是基本的分配单元，也是基本的执行单元。在采用微内核结构的现代操作系统中，进程的功能发生了变化：它只是资源分配的单位，而不再是调度运行的单位，其调度运行的基本单位是线程6、进程的概念、进程和程序的区别p397、进程的基本状态（就绪、执行、等待）及不同状态之间转换的条件p458、进程控制、PCB和进程的关系，是进程存在的唯一标志p419、用户态和系统态、进程上下文10、临界资源、临界区、直接制约、间接制约、互斥概念p48,p49,p5011、互斥的加锁实现p21212、信号量和P、V原语p51,p52,13、利用P、V原语实现进程互斥p21514、进程同步的概念15、私有和公有信号量的含义p21816、生产者消费者问题，哲学家进餐问题，读者写者问题p219,p22017、进程通信，进程的同步和互斥属于低级通信p22218、死锁的概念6919、产生死锁的原因p6920、死锁的四个必要条件p6921、死锁的解决方案：预防、避免及检测与恢复；银行家算法属于死锁避免算法p7022、线程的概念，p71处理机管理：作业管理的任务和功能：审查系统是否能满足用户作业的资源要求以及按照一一的算法来选取作业。作业调度算法：先来先服务（FCFS）、最短作业优先法（SJF）、最高响应比优先法（HRN）、定时轮转法、优先数法、多级反馈轮转法。23、作业调度、交换调度、进程调度、线程调度p6224、周转时间，平均周转时间，响应比p83,p9025、调度算法存储管理：p117表存储管理的任务和功能：解决多道作业的主存空间的分配问题。包括：内存区域的分配的管理、内存的扩充技术、内存的共享和保护技术存储管理方法：分区（动态分区、内存紧缩）、分页、分段页面置换算法：先进先出算法（FIFO）、最近最少使用算法（LRU）、最优淘汰算法（OPT）分页是将一个进程的逻辑地址空间分成若干个大小相等的部分，每一个部分称作页面。分段是一组逻辑信息的集合，即一个作业中相对独立的部分。逻辑地址、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。逻辑地址是指用户程序经编译后，每个目标模块以0为基地址进行的顺序编址。逻辑地址又称相对地址。物理地址是指内存中各物理存储单元的地址从统一的基地址进行的顺序编址。物理地址又称绝对地址，它是数据在内存中的实际存储地址。可重定位地址：当含有它的程序被重定位时将随之被调整的一种地址。重定位：把逻辑地址转变为内存的物理地址的过程。虚拟存储器：虚拟存储器是一种存储管理技术，用以完成用小的内存实现在大的虚空间中程序的运行工作。它是由操作系统提供的一个假想的特大存储器。但是虚拟存储器的容量并不是无限的，它由计算机的地址结构长度所确定，另外虚存容量的扩大是以牺牲CPU工作时间以及内、外存交换时间为代价的。26、逻辑地址、物理地址p10227、地址重定位，静态和动态p10228、内存扩充，覆盖技术和交换技术29、分区存储管理p10630、页式存储管理p11531、段式和段页式存储管理p设备管理：设备管理的任务和功能：分配设备、控制和实现输入输出操作、管理输入输出缓冲区、实现虚拟设备技术引入缓冲的目的设备分类设备I/O方式：询问、DMA,中断、通道32、设备的种类33、数据传送控制方式34、中断技术35、通道技术36、缓冲技术p13837、设备的独立性、设备分配原则和策略p142,14338、设备分配的数据结构p14439、虚拟设备、SPOOL技术p147,文件管理：文件管理的任务和功能：分配与管理外部存储器，实现“按名存取”；提供合适的存储方法；文件的共享与保护。文件的组织形式：文件的逻辑组织：有结构文件、无结构文件文件的物理组织：连续文件、链接文件、索引文件文件：具有符号名的一组相关元素的有序序列，是一段程序或数据的集合。文件系统：包含文件管理程序（文件与目录的集合）和所管理的全部文件。文件的逻辑组织：用户对文件的观察和使用是从自身处理文件中数据时采用的组织方式来看待文件组织形式。从用户观点出发所见到的文件组织形式。文件的物理组织：文件在存储设备上的存储组织形式。40、文件和文件系统概念p186，文件操作：创建、打开、关闭、读、写、复制等41、透明存取概念，文件层次模型42、文件的逻辑组织，记录式文件、流式文件P165文件的逻辑组织：有结构文件、无结构文件43、常见的文件存取方式P168顺序存取方式随机(直接)存取方式按键存取方式44、文件的物理组织P192文件的物理组织：连续文件、链接文件、索引文件磁带和磁盘，顺序结构、链接结构、索引结构45、文件目录，一级目录、二级目录和树形目录P200文件目录：把所有的FCB组织在一起，就构成了文件目录，即文件控制块的有序集合目录项：构成文件目录的项目（目录项就是FCB）目录文件：为了实现对文件目录的管理，通常将文件目录以文件的形式保存在外存，这个文件就叫目录文件46、文件共享,保密和保护概念P193银行家算法：设系统中有4个进程P1，P2，P3和P4.在某一时刻系统状态如下：最大需求量已分配资源量P162P274P332P420剩余资源量1(1)系统是否处于安全状态？如是，则给出所有的进程安全序列.(2)如果进程P4申请1个资源，能否实施分配？为什么？Page100短作业优先，三个作业都到达时刻开始调度。作业号提交时刻开始时刻执行时间完成时间周转时间110：0012：38214.3804:38210：2011：38112.3802:18310：4011：080.511.3800:58410：5010：500.311:0800:18T＝（4*60+38+2*60+18+58+18）／60/4=2.05小时W=(2.317+2.3+1.933+1)4=1.89书上1、简述操作系统的定义。操作系统是计算机系统的一种系统软件，它统一管理计算机系统的资源和控制程序的执行。2、在多道程序设计技术的系统中，操作系统怎样才会占领中央处理器？只有当中断装置发现有事件发生时，它才会中断当前占用中央处理器的程序执行，让操作系统的处理服务程序占用中央处理器并执行之。3、简述“删除文件”操作的系统处理过程。用户用本操作向系统提出删除一个文件的要求，系统执行时把指定文件的名字从目录和索引表中除去，并收回它所占用的存储区域，但删除一个文件前应先关闭该文件。4、对相关临界区的管理有哪些要求？为了使并发进程能正确地执行，对若干进程共享某一变量（资源）的相关临界区应满足以下三个要求：①一次最我让一个进程在临界区中执行，当有进程在临界区中时，其他想进入临界区执行的进程必须等待；②任何一个进入临界区执行的进程必须在有限的时间内退出临界区，即任何一个进程都不应该无限逗留在自己的临界区中；③不能强迫一个进程无限地等待进入它的临界区，即有进程退出临界区时应让下一个等待进入临界区的进程进入它的临界区。5、简述解决死锁问题的三种方法。①死锁的防止。系统按预定的策略为进程分配资源，这些分配策略能使死锁的四个必要条件之一不成立，从而使系统不产生死锁。②死锁的避免。系统动态地测试资源分配情况，仅当能确保系统安全时才给进程分配资源。③死锁的检测。对资源的申请和分配不加限制，只要有剩余的资源就呆把资源分配给申请者，操作系统要定时判断系统是否出现了死锁，当有死锁发生时设法解除死锁。6、从操作系统提供的服务出发，操作系统可分哪几类？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。7、简述计算机系统的中断机制及其作用。中断机制包括硬件的中断装置和操作系统的中断处理服务程序。中断装置由一些特定的寄存器和控制线路组成，中央处理器和外围设备等识别到的事件保存在特定的寄存器中，中央处理器每执行完一条指令，均由中断装置判别是否有事件发生。若无事件发生，CPU继续执行；若有事件发生，则中断装置中断原占有CPU的程序的执行，让操作系统的处理事件服务程序占用CPU，对出现的事件进行处理，事件处理完后，再让原来的程序继续占用CPU执行。8、选择进程调度算法的准则是什么？由于各种调度算法都有自己的特性，因此，很难评价哪种算法是最好的。一般说来，选择算法时可以考虑如下一些原则：①处理器利用率；②吞吐量；③等待时间；④响应时间。在选择调度算法前，应考虑好采用的准则，当确定准则后，通过对各种算法的评估，从中选择出最合适的算法。9、独占设备采用哪种分配方式？独占设备通常采用静态分配方式。即在一个作业执行前，将作业要使用的这类设备分配给作业，在作业执行期间均归该作业占用，直到作业执行结束才归还。10、产生死锁的原因是什么？①系统资源不足；②进程推进顺序不合适。在早期的系统中，由于系统规模较小，结构简单，以及资源分配大多采用静态分配法，使得操作系统死锁问题的严重性未能充分暴露出来。但今天由于多道程序系统，以至于数据系统的出现，系统中的共享性和并行性的增加，软件系统变得日益庞大和复杂等原因，使得系统出现死锁现象的可能性大大增加。11、何谓批处理操作系统？用户准备好要执行的程序、数据和控制作业执行的说明书，由操作员输入到计算机系统中等待处理。操作系统选择作业并按作业说明书的要求自动控制作业的执行。采用这种批量化处理作业的操作系统称为批处理操作系统。12、对特权指令的使用有什么限制？只允许操作系统使用特权指令，用户程序不能使用特权指令。13、影响缺页中断率有哪几个主要因素？影响缺页中断率的因素有四个：①分配给作业的主存块数多则缺页率低，反之缺页中断率就高。②页面大，缺页中断率低；页面小缺页中断率高。③程序编制方法。以数组运算为例，如果每一行元素存放在一页中，则按行处理各元素缺页中断率低；反之，按列处理各元素，则缺页中断率高。④页面调度算法对缺页中断率影响很大，但不可能找到一种最佳算法。14、磁盘移臂调度的目的是什么？常用移臂调度算法有哪些？磁盘移臂调度的目的是尽可能地减少输入输出操作中的寻找时间。常用的移臂调度算法有：①先来先服务算法②最短寻找时间优先算法③电梯调度算法④单向扫描算法。15、常用的作业调度算法有哪些？①先来先服务算法②计算时间短的作业优先算法③响应比最高者优先算法④优先数调度算法⑤均衡调度算法16、计算机系统的资源包括哪些？计算机系统的资源包括两大类：硬件资源和软件资源。硬件资源主要有中央处理器、主存储器、辅助存储器和各种输入输出设备。软件资源有编译程序、编辑程序等各种程序以及有关数据。17、CPU在管态和目态下工作有何不同？当中央处理器处于管态时，可以执行包括特