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第一章操作系统▲问：操作系统答：操作系统是一组能有效组织和管理计算机软硬件资源、合理调度作业、方便用户使用的程序的集合，是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对硬件系统的首次扩充。▲主要作用作为用户与计算机硬件系统的接口；作为计算机系统资源的管理者：实现对计算机资源的抽象▲主要目标方便性、有效性、可扩展性和开放性。（使用编译指令或OS提供的命令操纵系统）（提高系统的吞吐量、系统资源利用率）（可添加或修改功能、模块）（能遵循世界标准规范，兼容性强）▲主要发展动力不断提高计算机利用率、方便用户、器件的不断更新换代、计算机体系结构的不断发展。主要/基本功能处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理基本特征并发、共享、虚拟、异步。▲问：并发性与并行性答：并发性是指多个事件在同一时间间隔内发生；并行性是指多个事件在同一时刻发生。▲问：共享（资源复用）答：指系统中的资源可供内存中的多个并发执行的进程共同使用。互斥共享方式在一段时间内只允许一个进程访问资源；同时访问方式允许多个进程在一段时间内“同时”访问资源，“同时”指的是宏观意义，在微观上是交替访问的▲问：虚拟答：把通过某种技术将一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物的功能称为“虚拟”。时分复用技术利用某设备为一用户服务的空闲时间，转去为其他用户服务，使设备得到最充分的利用。（虚拟处理机、虚拟设备。虚拟为n个，平均速度≤1/n）空分复用技术利用存储器的空闲时间分区域存放和运行其他的多道程序，以此提高内存的利用率。（虚拟后，平均内存≤1/n）▲问：异步性答：指进程以人们不可预知的速度向前推进。▲问：单道批处理系统答：将一批作业以脱机方式（使用外围机，脱离主机）输入在磁带上，使作业在监督程序的控制下一个个连续处理。目的提高系统资源利用率和系统吞吐量。缺点内存中只有一道程序，系统资源浪费。特性单道性、顺序性、自动性。▲问：多道批处理系统答：将作业输入在外存，排成后备队列，并在由于某程序I/O操作而暂停执行时的CPU空闲时间，按照一定算法，调度后备队列的另一个程序运行，使多道程序交替运行，保持CPU处于忙碌状态。目的进一步提高系统资源利用率和系统吞吐量。优点资源利用率高、系统吞吐量达。缺点平均周转时间长、无交互能力。特性多道性、无序性、调度性▲问：分时系统答：指在一台主机上连接了多个配有显示器和键盘的终端并由此所组成的系统。分时系统允许多个用户同时通过自己的终端，以交互方式使用计算机，共享主机资源。实现的关键问题及时接收、及时处理。▲特征多路性、独立性、及时性、交互性（多用户共享）（用户间互不干扰）（及时响应）（人机对话）▲问：实时系统答：能及时响应外部事件的请求、在规定时间内完成对事件的处理、并控制所有实时任务协调一致地运行的系统。特征多路性、独立性、及时性、交互性、可靠性。▲类型工业（武器）控制系统、信息查询系统、多媒体系统、嵌入式系统。▲问：用户与操作系统的接口答：分为用户接口（联机/脱机/图形用户接口）和程序接口传统操作系统结构的OS无结构、模块化结构、分层式结构早期的操作系统的内部既复杂又混乱，是无结构的，又称整体系统结构问：衡量模块独立性的标准答：①内聚性：指模块内部各部分之间的联系紧密程度。内聚性越高，模块独立性越强；②耦合度：指模块间的相互联系和相互影响程度。耦合度越低，模块独立性越高。问：分层设计的基本原则每一步设计都建立在可靠的基础上，各层间只存在单向依赖关系（高层依赖于紧贴着的低层）：客户/服务器模式简称为C/S模式问：裸机答：完全无软件的计算机系统，仅由硬件组成第二章进程的描述与控制▲问：前趋图答：是指一个有向无循环图，用于描述进程之间执行的先后顺序。把没有前趋的结点称为初始结点，把没有后继的结点称为终止结点。前趋图中不允许有循环，否则必然产生不可实现的前趋关系。▲问：程序答：程序是指令的有序集合，可以作为一种软件资料长期保存。▲问：程序顺序执行答：在早期未配置OS的系统和单道批处理系统中，程序的执行方式是顺序执行。具有以下特征：①顺序性：按规定的顺序操作；②封闭性：程序运行时独占全机资源，执行结果不受外界因素干扰；③可再现性：只要执行环境和初始条件相同，执行结果就相同。问：程序并发执行答：只有在不存在前趋关系的程序之间才有可能并发执行。▲特征：①间断性：“执行——暂停——执行”；②失去封闭性；③不可再现性。▲原因：程序在并发执行时，由于它们共享系统资源，以及为完成同一项任务而相互合作，致使在这些并发执行的程序之间形成了相互制约的关系，而相互制约导致了并发程序的间断性；多个并发执行的程序共享系统资源，势必会改变系统的资源状态，从而影响到使用该资源的程序，因而失去封闭性；在失去封闭性后，程序的计算结果将受到并发程序执行速度的影响，因而失去可再现性。▲问：进程答：进程是进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。进程实体简称进程，由程序控制块PCB、程序段、数据段构成。（创建/撤消进程，实质是创建/撤消PCB）。▲进程的特征动态性（生命期）、并发性、独立性、异步性（程序不具备这些特性）▲三种基本状态①就绪状态Ready：指进程已准备好运行，就差获得CPU；②执行状态Running；③阻塞状态Block：也称等待状态或封锁状态。▲转换图：答：▲进程的创建步骤（调用进程创建原语Creat）①申请空白PCB；②为新进程分配运行时所必须的资源（包括向PCB填写用于控制和管理进程的信息）；③初始化PCB；④将进程转入就绪状态并插入就绪队列。创建状态保证进程的调度在创建工作完成后执行，确保对进程控制块操作的完整性。终止状态进入终止状态的进程以后不能再执行，但有在操作系统中保留一个包含数据的记录，供其他进程收集。当其他进程完成对其的信息提取后就删除该进程。挂起操作答：使进程处于静止状态，例如，挂起前正在执行，挂起后暂停执行；挂起前是就绪状态，挂起后暂时不接受调度。与之对应的是激活操作。▲引发进程终止的条件①正常结束，表示进程已完成任务；②异常结束，表示进程在运行时发生了某种异常事件，或是出现了无法克服的错误；③外界干预，表示进程受外界请求而终止运行，例如被操作系统或其他进程所终结。▲进程的终止过程①从PCB集合中检索出该进程的PCB，读取进程状态；②终止处于执行状态的该进程，包括其子孙进程，并置调度标志为真；③将其所拥有的资源归还给父进程或系统；④将其移出队列。问：进程管理中的数据结构答：分为内存表、设备表、文件表、进程表。问：进程控制块PCB答：用于描述进程的当前情况及管理进程运行，记录了实现上述功能所需的全部信息，是操作系统中最重要的记录型数据结构▲问：PCB的作用答：使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序成为一个能独立运行的基本单位，一个能与其他进程并发执行的进程。具体如下：①作为独立运行基本单位的标志；②能实现间断性运行方式；③提供进程管理所需要的信息；④提供进程调度所需要的信息；⑤实现与其它进程的同步与通信。问：处理机状态信息答：也称为处理机的上下文，主要由处理机的各种寄存器的内容组成。这些寄存器包括：①通用寄存器；②指令计数器；③程序状态字PSW；④用户栈指针。问：进程调度信息答：①进程状态：指明进程当前状态；②进程优先级：描述进程使用处理机的优先级别；③进程调度所需的其他信息；④事件，即阻塞原因。问：进程控制信息答：①程序和数据的地址；②进程同步和通信机制；③资源清单；④链接指针。▲问：PCB的组织方式答：①线性方式（将PCB组织在线性表中）；②链接方式（队列）；③索引方式。问：操作系统内核答：通常将一些与硬件紧密相关的模块、各种常用设备的驱动程序以及运行频率较高的模块，都安装在紧靠硬件的软件层次，即OS内核中，使它们常驻内存。▲OS内核两大方面功能答：①支撑功能：中断处理、时钟管理、原语操作；②资源管理功能：存储器管理、设备管理、进程管理。问：处理机的执行状态答：①系统态，又称管态、内核态，具有较高特权，可执行一切指令；②用户态，又称目态，具有较低特权，仅能执行规定的指令。（一般情况下应用程序只能在用户态运行）▲问：原语答：原语是由若干条指令组成的、用于完成一定功能的过程。与一般过程的区别在于：原语是原子操作，即操作中的所有动作是一个不可分割的整体，要么全做要么全不做。所以原语执行时不允许被中断。常见原语：创建原语Creat，阻塞原语block，唤醒原语wakeup，挂起原语suspend，激活原语active。▲问：进程间的两种制约关系答：①间接相互制约：进程-资源-进程；②直接相互制约：进程-进程▲问：临界资源与临界区答：一次只允许一个进程使用的资源称为临界资源，访问临界资源的那段代码称为临界区。▲问：同步机制应遵循的规则答：空闲让进、忙则等待、有限等待（保证资源在有限时间内进入临界区，避免“死等”）、让权等待（进不了临界区时释放处理机，避免“忙等”）问：实现进程互斥的三个方法答：管理临界区时将标志看做一个锁，每个要进入临界区的进程必须先测试锁，关则等待，开则进入并关锁。锁测试和关锁操作必须是连续的，不可分开进行。①关中断：实现互斥的最简单的方法之一。在进行锁测试前关闭中断，完成锁测试并上锁后再打开中断。②使用原语Test-and-Set指令：booleanTS(boolean*lock){booleanold;old=*lock;*lock=TRUE;//TRUE表已上锁，及资源正被使用；FALSE表资源空闲returnold;}③使用Swap指令：为每个临界资源设置一个全局布尔变量lock，在每个进程使用局部布尔变量key。voidswap(boolean*a,boolean*b){booleantemp;temp=*a;*a=*b;*b=temp;}②③存在忙等状态（不停地锁测试），不符合让权等待的原则。▲问：进程同步互斥时常用的信号量①整形信号量：除初始化外仅能通过原子操作wait(S)和signal(S)（也称P、V操作）来访问。并未遵循“让权等待”原则。wait：请求资源；signal：释放资源②记录型信号量：遵循“让权等待”，不存在“忙等”。其中的list是一个链表指针，用于链接等待该资源的进程，value表示系统某类资源的数目，每次wait申请资源后，value减一，当value＜0表示资源已分配完毕，此时进程应调用block原语进行自我阻塞。signal释放资源使value加一。若加一后value仍小于0，表示仍有申请该资源的进程被阻塞，此时应调用wakeup原语，唤醒list链表中的第一个等待进程。③AND型信号量：基本思想是将进程在整个运行过程中需要的所有资源一次性全部分配给进程，待进程使用完后一起释放。可避免死锁。④信号量集：可设置信号量测试值n，一次性申请n个资源，并可设置分配下限值t，当申请资源数低于下限值时不予分配。如：Swait（S，t，n），表示只有一个信号量S，允许每次申请n个资源，申请数不可小于t；Swait（S，1，1）相当于普通的记录型信号量；Swait（S，1，0）相当于可控开关，S≥1时允许多个进程进入，S=0时阻止任何进程进入。对应有Ssignal（S，n）▲在生产者-消费者问题中，如果对调生产者进程中的两个wait操作，可能导致死锁。由于signal操作是释放资源，因此对该操作的次序无关紧要。▲问：线程与进程的比较答：①独立运行：线程和进程都是能独立运行的基本单位，但线程被调度时的开销更小；②并发性。进程间可以并发，进程内的线程间或不同进程的线程间也可以并发，更加有效地提高系统资源利用率和系统吞吐量；③拥有资源：进程可以拥有资源，线程不仅可以拥有少量资源还可以共享该进程的资源；④独立性：同一进程的线程间的独立性远低于不同进程间的独立性；⑤系统开销：线程的创建、撤消、切换远低于进程；⑥线程支持多处理机系统。▲问：进程通信答：指进程间的信息交换。四种通信机制/类型：①共享存储器系统；②管道通信系统；③消息传递系统；④客户机-服务器系统▲问：引入线程的原因答：为了减少程序在并发执行时所付出的时空