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操作系统基本概念处理机管理设备管理作业管理用户接口存储管理文件管理操作系统定义OS的作用OS特征OS的主要功能OS分类OS结构设计多道程序设计进程基本概念进程同步互斥进程间通信进程调度死锁I/O系统I/O控制方式缓冲技术I/O软件组成设备独立性设备分配驱动程序虚设备技术通道技术磁盘调度文件基本概念文件的逻辑结构文件的物理结构文件目录外存空间管理文件共享与保护数据一致性用户接口作业基本概念批处理系统作业管理分时系统作业管理程序的装入与链接存储管理任务动态分区分配交换技术页式存储管理段式存储管理段页式虚拟存储技术批处理操作系统分时系统实时操作系统个人计算机操作系统网络操作系统分布式操作系统操作系统定义OS功能OS特征OS分类硬件运行环境操作系统设计并发共享虚拟异步有效管理合理调度使用方便吞吐量时间片虚机器操作系统设计目标操作系统结构设计CPU状态系统堆栈中断技术时钟通道地址映射存储保护处理机管理存储管理设备管理文件管理用户接口操作系统基本概念第一章引论1、OS的定义与作用2、三种基本操作系统的基本原理和异同多道程序设计、时间片轮转法、及时性3、OS的特征和功能4、用户接口5、OS的结构设计进程进程状态及转换进程控制块系统并发度进程控制进程特性可重入程序共享内存消息缓冲Send/Receive原语管道通信信箱调度算法选择原则算法：先进先出时间片轮转基于优先数高相应比优先抢占式实时调度技术进程同步进程互斥临界区进程同步机制信号量P、V操作生产者与消费者问题读者写者问题哲学家进餐问题死锁的有关结论产生死锁的必要条件死锁预防死锁避免死锁检测解除资源分配图多道程序设计进程基本概念进程同步互斥进程间通信进程调度死锁顺序环境并发环境与时间有关的错误不可在现性进程管理•第二章进程管理1、进程和线程的概念2、进程的基本状态及状态转换的原因3、PCB的作用4、进程控制的原语操作5、进程互斥、临界区、进程同步的基本概念、同步准则6、记录型信号量7、信号量的应用8、经典进程同步问题；生产者与消费者问题9、进程间通信的原理和实现方法信箱第二章进程管理的典型问题进程的三种基本状态及其转变原因。进程互斥、临界区三种经典同步问题及其变型同步约束条件的分析，信号量的初值的设定单缓冲区的一个生产者一个消费者同步问题单缓冲区的一个生产者多个消费者同步问题多个生产者多个消费者多个缓冲区的同步问题第三章处理机调度与死锁1、处理机调度的基本概念和种类2、选择调度算法的准则，周转时间，带权周转时间，响应时间3、常见调度算法，抢占，响应比4、常见的两种实时调度算法处理死锁的基本方法5、死锁产生的原因，四个必要条件6、死锁的预防7、利用银行家算法避免死锁8、死锁的检测与解除段式存储管理页式存储管理段页式存储管理虚拟存储器虚拟存储技术程序局部性原理虚拟页式管理虚拟段式管理页面淘汰算法抖动（颠簸）用户程序划分逻辑地址内存空间划分内存分配管理考虑硬件支持地址映射过程装入与链接对换技术覆盖技术高速缓存内存磁盘系统区用户区内存管理分配回收存储共享存储保护内存扩充地址映射存储体系存储管理任务存储管理方案虚拟存储管理其他存储管理•第四章存储管理的重点、难点重定位的基本概念：为什么要引入如何提高内存利用率：离散分配、对换机制、动态链接、虚拟存储器、存储器共享动态分区分配方式：分配、回收算法基本分页存储管理方式：为什么引入；地址变换机构和过程（含具有快表的情况）基本分段存储管理方式：为什么引入；地址变换机构和过程（含具有快表的情况）；信息的共享和保护虚拟存储器的基本概念：为什么要引入；特征；实现虚拟存储的关键技术请求分页系统的基本原理：页表机制；地址变换过程；页面置换算法第四章的典型问题存储器管理的基本任务动态重定位的概念、实现方式，什么情况下需要重定位比较连续分配与离散分配基于空闲分区链的内存分配与回收算法的应用实例：首次适应法，循环首次适应法，最佳适应法在某分页系统中，给定内存容量和物理块大小，计算物理块的数量；对给定的进程页表，将给定的逻辑地址，计算出其对应的物理地址并画出地址变换流程图。在某分段系统中对给定的进程段表，将给定的逻辑地址，计算出其对应的物理地址并画出地址变换流程图。请求分页系统过程的各种问题，并用流程图的方式表示地址变换过程对给定的问题，按各种页面置换算法，写页面调入过程，计算和分析缺页率，并对多种算法的性能作比较分析设备管理重要性设备独立性设备分类设备管理任务设备管理功能用户进程与设备无关软件设备驱动程序中断处理程序SPOOLing技术共享打印机设备管理设备分配回收独占设备分配共享设备分配基本概念I/O软件组成缓冲技术设备处理虚设备技术设备驱动程序设备管理磁盘访问时间磁盘调度先来先服务最短寻道时间优先扫描（电梯算法）CSCAN磁盘存储管理•第五章设备管理的重点、难点I/O控制方式：四种I/O方式的基本原理；四种I/O方式由低到高效的演变缓冲管理缓冲的概念，为什么引入缓冲单缓冲如何提高I/O速度，它存在哪些不足，双缓冲、循环缓冲又如何提高CPU与I/O设备的并行性缓冲池是为了解决什么问题而引入，引入缓冲池后系统将如何处理I/O设备和CPU间的数据输送缓冲池的工作方式及Getbuf和Putbuf过程设备独立性什么是设备独立性如何实现设备独立性设备驱动程序第五章设备管理的重点、难点虚拟设备和SPOOLing技术什么是虚拟设备什么是SPOOLing技术，SPOOLing系统的组成如何利用SPOOLing技术实现共享打印机磁盘调度磁盘调度的目标磁盘访问时间的计算FCFS、SSTF、SCAN、CSCAN等算法的应用及这些调度算法的演变过程，分别解决了哪些问题；各算法的性能比较第五章设备管理的典型问题各种I/O控制方式的比较为什么引入缓冲区缓冲如何提高I/O速度为什么引入设备独立性，如何实现什么是虚拟设备，实现虚拟设备的关键技术SPOOLing技术的组成，如何利用SPOOLing技术实现共享打印机设备处理程序的功能和处理过程对各种磁盘调度算法，计算访问次序和平均寻道时间，性能磁盘访问时间的组成和计算文件控制块文件目录目录文件目录项树型目录结构目录项分解法目录检索文件文件系统文件分类文件管理功能文件逻辑结构文件物理结构文件存取方式外存空间管理主要数据结构文件系统使用文件系统安全、保护、保密、可靠性、一致性系统打开文件表用户打开文件表物理块磁盘结构磁带文件目录文件基本概念文件系统实现存储介质创建、打开、读写、关闭、删除、拷贝、重命名文件存取控制文件管理•第六章文件管理的重点、难点文件的逻辑结构：顺序文件、索引文件和索引顺序文件原理和特征组织方式、访问方法及各种文件形式的比较外存分配方式：连续分配、链接分配和索引分配原理、优缺点显示链接FAT、混合索引分配目录管理：目录管理的要求文件控制块（FCB）索引结点目录结构：单级、两级和多级文件磁盘空间管理空闲表法和空闲链法位示图法：分配和回收的具体计算成组链接法第六章文件管理的典型问题画出链接分配方式的链接情况和FAT的链接情况、FAT长度计算等。混合索引分配的的寻址方式、地址转换的计算（另见P350）和索引结点的地址映射图对给定的位示图和文件的分配和回收需求，具体写出分配过程和回收过程。Unix系统的成组链接法目录管理的要求；目前广泛采用的目录结构及其优点说明在树形目录结构中线性检索的过程，并画出相应的流程图文件的共享第七章操作系统接口联机命令接口联机命令终端处理程序命令解释程序程序接口系统调用与一般过程调用的区别中断与陷入图形用户接口期末试题题型及分值单选题（每小题1分，共20分）判断题（每小题2分，共20分）填空题（每空1分，共15分）解析题（5小题，共45分）分值分布：第一章、七章（约占5分）第二章（约占22分）第三章（约占20分）第四章（约占20分）第五章（约占15分）第六章（约占18分）司机和售票员之间的同步关系司机只有在售票员关车门后，才能启动汽车。售票员只有在司机到站停车后，才能开车门。解：Semaphoreclose=0，stop=0；driver(){/*司机*/while(True){P(close);启动车辆;正常行车;到站停车;V(stop);}}Conductor(){/*售票员*/while(True){关车门;V(close);售票;P(stop);开车门;上下乘客;}}Main(){parbegin(driver,conductor);}一个生产者一个消费者n个缓冲区中科院软件所1996年试题由于只有一个生产者和一个消费者，不会发生几个生产者和消费者同时存取同一缓冲单元的情况，故无须设置互斥信号量。假定系统有3个并发进程get、copy和put共享缓冲器B1和B2。进程get负责从输入设备上读信息，每读出一条记录后放到B1中。进程copy从缓冲器B1中取出一条记录拷贝后存入B2。进程put取出B2中的记录打印输出。B1和B2每次只能存放一条记录。要求3个进程协调完成任务，使打印出来的与读入的记录个数、次序完全一样。请用记录型信号量写出并发程序。（北大1990年试题）解：设置4个信号量，其中empty1对应空闲的缓冲区1，其初值为1；full1对应缓冲区1中的记录，其初值为0；empty2对应空闲的缓冲区2，其初值为1；full2对应缓冲区2中的记录，其初值为0。相应进程描述为：get(){while(1){从输入设备读入一条记录;P(empty1);将记录存入缓冲区1；V(full1);}}copy(){while(1){P(full1);从缓冲区1中取出一条记录;V(empty1);P(empty2);将取出的记录存入缓冲区2；V(full2);}}put(){while(1){P(full2);从缓冲区2中取出一条记录;V(empty2);将取出的记录打印出来；}}•Main(){parbegin(get,copy,put);}例一台计算机有10台磁带机被n个进程竞争，每个进程最多需要3台磁带机，那么n最多为_____时，系统没有死锁的危险？解：n最大为4。例在银行家算法中，若出现下述的资源分配情况：ProcessMaxAllocationAvailableP0004400321622P127501000P23610101354P309840332P4066100014试问：1）该状态是否安全？2）若进程P2提出请求Request（1，2，2，2）后，系统能否将资源分配给它？3）如果系统立即满足P2的上述请求，系统是否立即进入死锁状态？解：1）利用安全性算法对上面的状态进行分析（如下表所示），找到了一个安全序列{P0，P3，P4，P1，P2}或{P0，P3，P1，P4，P2}，故系统是安全的。资源情况进程WorkNeedAllocationWork+AllocationFinishABCDABCDABCDABCDP01622001200321654TrueP31654065203321986TrueP419860656001419910TrueP1199101750100029910TrueP229910235613543121414True2)P2发出请求向量Request（1，2，2，2）后，系统按照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）；系统先假定可为P2分配资源，并修改Available，Allocation2和Need2向量：Availabe=（0，4，0，0）Allocation2=（2，5，7，6）Need2=(1,1,3,4)进行安全性检查：此时对所有进程，条件Needi≦Available（0，4，0，0）都不成立，即Available不能满足任何进程的请求，故系统进入不安全状