操作系统总结

第一章 操作系统概论

一、知识点

1.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，并合理组织计算机工作流程和为用户方便而有效地使用计算机提供良好运行坏境的最基本的系统软件。 2.操作系统的功能：OS作为用户接口和服务提供者、OS作为扩展机或虚拟机、OS作为资源管理者和控制者、OS作为程序执行的控制者和协调者。 3.操作系统的主要特性：并发性、共享性、异步性。

4.分时操作系统的特点：同时性、独立性、及时性、交互性。 5.操作系统接口分为：程序接口和作业接口。

6.当前主流的两种操作系统为：Windows OS和Linux OS。

第二章 处理器管理

周转时间=完成时间－提交时间

带权周转时间=周转时间÷运行时间（或执行时间） FCFS即先来先服务算法 SJF即最短作业优先算法

SRTF即最短剩余时间优先算法 8、在道数不受限制的多道程序系统中，作业进入系统的后备队列时立即进行作业调度。现有4个作业进入系统，有关信息列举如下，作业调度和进程调度均采用高优先级算法（规定数值越大则优先级越高）。 作业名 Job1 Job2 Job3 Job4 进入后备队列的时间 8:00 8:30 8:40 8:50 执行时间/min 60 50 30 10 优先数 1 2 4 3 解：

10:00 10:30

Job1 8:00 8:30

8:30 8:40 9:20 10:00

Job2

8:40 9:10 Job3

9:10 9:20 Job4

从上面的作业流程可知 作业名 Job1 Job2 Job3 Job4 进入后备队列的时间 执行时间/min 60 50 30 10 开始执行时间 8:00 8:30 8:40 8:50 结束执行时间 10:30 10:00 9:10 9:20 周转时间/min 150 90 30 30 带权周转时间 2.5 1.8 1 3 8:00 8:30 8:40 8:50 平均周转时间 T=（150+90+30+30）/4=75min 带权平均周转时间 W=(2.5+1.8+1+3)/4=2.075

17、如果在限制为两道的多道程序系统中，有4个作业进入系统，其进入系统时间、估计运行时间列于下表中。系统采用SJF作业调度算法，采用SRTF进程调度算法，请填充下表。 作业 Job1 Job2 Job3 Job4 进入系统时间 10:00 10:05 10:10 10:20 估计运行时间/min 30 20 5 10 开始运行时间 结束运行时间 10:00 10:05 10:25 10:30 11:05 10:25 10:30 10:40 周转时间/min 65 20 20 20 平均周转时间 T=(65+20+20+20)/4=31.25min 带权平均周转时间 W=(65/30+20/20+20/5+20/10)/4≈2.2916

Job1 Job2 Job3 Job4

时间 10:00 10:05 10:25 10:30 10:40 11:05 知识点

1.中断的概念：中断是指在程序执行过程中，遇到急需处理的事件时，暂时中止现行程序在CPU上的运行，转而执行相应的事件处理程序，待处理完成后再返回断点或调度其他程序执行。

2.中断源分类：

按中断事件的性质和激活方式划分：机器故障中断、程序性中断、外部中断、输入输出中断。 按中断事件的来源和实现手段划分：硬中断、软中断。

3.进程是指可并发执行的程序在某个数据集合上的一次计算活动，也是操作系统进行资源分配和保护的基本单位。 4.程序与进程区别：“程序”自身只是计算任务的指令和数据的描述，是静态概念无法刻画程序的并发特性，系统需要寻找一个能描述程序动态执行过程的概念，这就是进程。 5.进程三态模型及其状态转换： 运行态 出现等待事件 进程调度

时间片完

就绪态 等待态 等待事件结束 第三章 同步、通信与死锁

一、知识点

1.并发进程中与共享变量有关的程序段叫“临界区”，共享变量代表的资源叫“临界资源”。 2.临界区的调度原则：空闲让进，忙则等待，有限等待，让权等待。（老管版）

临界区的调度原则：互斥使用，有空让进；忙则等待，有限等待；择一而入，算法可行。（课本）

3.死锁：如果一个进程集合中的每个进程都在等待只能由此集合中的其他进程才能引发的事件，而无限期陷入僵持的局面称为死锁。

4.死锁产生的条件：互斥条件、占有和等待条件、不剥夺条件、循环等待条件。 二、分析操作

采用pv信号量操作来实现以下两种算法 1）消费者—生产者问题 2）读者—写者问题

三、计算题（银行家算法）

28.设当前的系统状态下，此时Aavilable=(1,1,2)。 进程 Claim Allocation R1 R2 R3 R1 R2 R3 1 0 0 5 1 1 2 1 1 0 0 2 P1 P2 3 2 2 6 1 3 3 1 4 4 2 2 P3 P4 （1）计算机各个进程还需要的资源数Cki-Aki。 （2）系统是否处于安全状态，为什么？

（3）进程P2发出请求向量request2(1,0,1)，系统能把资源分配给它么？

进程 Claim Allocation Cki?Aki(Need) R1 R2 R3 2 2 2 1 0 2 1 0 3 4 2 0 Available R1 R2 R3 (1 1 2) 7 2 2 6 2 2 (Avai+Allo所得) 9 3 3 9 3 5 R1 R2 R3 P1 P2 3 2 2 6 1 3 3 1 4 4 2 2 R1 R2 R3 1 0 0 5 1 1 2 1 1 0 0 2 P3 P4

（1）Cki?Aki如上图

（2）系统处于安全状态，安全序列为P2、P1、P3、P4

（此状态序列不定，由进程执行序列决定）

（3）进程P2发出请求向量request2(1,0,1)，系统能把资源分配给它，因为Available=（1,0,1）+(5,1,1)=(6,1,2),可形成安全队列。

29.系统有A、B、C、E共4种资源，在某时刻进程P0、P1、P2、P3和P4对资源的占有和需求情况如下表所示，试解答下列问题。 进程 AllocationAB00330C3053101100 ClaimD AB2 00 24 32 04 069607C45 AvailableD AB4 10 6 C2 D 2 P0P1P2 108610 4 P3P410 （1）系统此时处于安全状态吗？ （2）若此时进程P1发出request1（1,2,2,2），系统能分配资源给它吗？为什么？ 解： 进程 ClaimAB076966C4502300 AllocationB00330C30531 NeedD A2 00 14 22 04 0B07366C15555 AvailableBC D D A4 00 1D AP0P1 2 (1622) 1654 0 2986 P210810 14 06 312132 19810 6 P3P410 06 1121414 (1)系统此时处于安全状态,安全序列为P0、P3、P1、P2、P4；

（2）若此时进程P1发出request1（1,2,2,2），系统不能分配资源给它，由于

Available=(1,0,0,0)+（1,2,2,2）=(2,2,2,2)无法形成安全队列。

第五章 设备管理

一、填空题

缓冲技术分为单缓冲、双缓冲和多缓冲。 二、简答题

1.引入缓冲技术的目的？

答：为了解决CPU与设备之间速度不匹配的矛盾；

协调逻辑记录大小与物理记录大小不一致的问题； 提高CPU和I/O设备的并行性，减少I/O操作对CPU的中断次数，放宽对CPU中断响应的要求。

2.什么是设备独立性,其好处是什么?

答：通常用户不指定特定的设备，而指定逻辑设备使得用户作业和物理设备独立开来，再通过其他途径建立逻辑设备和物理设备之间的对应关系，称这种特性为设备独立性； 设备独立性带来的好处，用户与物理的外围设备无关，系统增减或变更外围设备时程序不必修改，易于对付输入输出设备的故障。 三、计算题 优化分布

信息在存储空间中的排列方式会影响存取等待时间。考虑到10条逻辑记录A,B?,J被存放于旋转型设备上，每道存放10个物理块，安排如图5.4（a）所示。 物理块 逻辑记录 物理块 逻辑记录 1 A 1 A 2 H 2 B 3 E 3 C 4 B 4 D 5 I 5 E 6 F 6 F 7 C 7 G 8 J 8 H 9 G 9 I 10 D 10 J (b) （a） 图5.4优化分布示例 (a)优化前 (b)优化后

假定需要经常需要顺序处理这些记录，旋转速度为一周20ms,处理程序读出每块花4ms进行处理，由于读出并处理记录A之后将旋转到记录D的开始，为了读出记录B，必须再转一周。于是，处理10条记录的总时间为10ms（旋转到记录A的平均时间）+2ms（读记录A）+4ms（处理记录A）+9×[16ms（访问下一条记录）+2ms（读记录）+4ms（处理记录）]=214ms。

按照图5.4（b）所示方式对信息优化分布：当读出记录A并处理结束后，恰巧旋转至

记录B的位置，立即就可读出记录B并处理。按照这一方案，处理10条记录的总时间为10ms（旋转到记录A的平均时间）+10×[2ms（读记录）+4ms（处理记录）]=70ms，所花费的时间是原方案的1/3。如果有众多记录需要处理，所节省的时间更加可观。

例题：1、旋转型设备上信息的优化分布能够减少为若干I/O服务的总时间。设磁鼓分为8个区，每区存放一条记录，磁鼓旋转一周用时20ms，读取每条记录后经4ms处理，再继续处理下一条记录。当前磁鼓位置未知的情况下：

（1）顺序存放记录1、记录2、?、记录8时，试计算读出并处理8条记录的总时间； （2）给出优化分布8条记录的一种方案，使得总处理时间缩短，计算出这个方案所花费的总时间。

解：读一个区所用时间为20/8=2.5ms

（1）读取并处理记录1的时间t1=2.5+4=6.5ms

读取并处理记录2的时间t2=1+6×2.5+2.5+4=22.5ms

总处理时间t顺=t1+7×t2=164ms

（2）读取并处理记录1的时间t1=2.5+4=6.5ms

读取并处理记录2的时间t2=1+2.5+4=7.5ms

总处理时间t优=t1+7×t2=59ms

2、旋转型设备上信息的优化分布能够减少为若干I/O服务的总时间。设磁鼓分为8个区，每区存放一条记录，磁鼓旋转一周用时8ms，读取每条记录后经5ms处理，再继续处理下一条记录。当前磁鼓位置未知的情况下：

（1）顺序存放记录1、记录2、?、记录8时，试计算读出并处理8条记录的总时间； （2）给出优化分布8条记录的一种方案，使得总处理时间缩短，计算出这个方案所花费的总时间。

解：读一个区所用时间为16/8=2ms

（1）读取并处理记录1的时间t1=2+5=7ms

读取并处理记录2的时间t2=1+2×5+2+5=18ms

总处理时间t顺=t1+7×t2=7+7×18=133ms （2）读取并处理记录1的时间t1=2+5=7ms

后续读取并处理需t2=8×4+10×3=62ms

总处理时间t优=t1+t2=7+62=69ms

第二类计算题：移动臂调度算法（磁盘寻道算法） 1.假定磁盘有200个柱面，编号0~199，当前存取臂的位置在143号柱面上，并刚刚完成125号柱面的服务请求。如果请求队列的先后顺序是：86,147,91,177,94,150,102，175，130；试问：为了完成上述要求，下列算法存取臂所移动的总量是多少？并计算存取臂移动的顺序。 （1）“先来先服务”算法FCFS 当前：143 86 147 91 177 94 150 102 175 130 移臂长度：57 61 56 86 83 56 48 73 45 移臂总长度：57+61+56+86+83+56+48+73+45=565

（2）最短查找时间优先算法SSTF 86 91 94 102 130 143 147 150 175 177 扫描队列：143 147 150 130 102 94 91 86 175 177

移臂长度： 4 3 20 28 8 3 5 89 2

移臂总长度：4+3+20+28+8+3+5+89+2=162

一直向最近的编号扫描

（3）扫描算法SCAN 扫描序列：143 147 150 175 177 199 130 102 94 91 86 移臂长度： 4 3 25 2 22 69 28 8 3 5 移臂总长度：4+3+25+2+22+69+28+8+3+5=169 按扫描方向扫到一端末，然后反向扫描（不扫到末，只扫到请求队列末那个 编号）

（4）电梯调度算法

扫描序列：143 147 150 175 177 130 102 94 91 86

移臂长度： 4 3 25 2 47 28 8 3 5

移臂总长度：4+3+25+2+47+28+8+3+5=125

按扫描方向扫到请求队列端末，然后反向扫描（也不扫到末，只扫到请求队

列另一边末那个编号）

第六章 文件管理

一、知识点

1.文件名由文件名称和扩展名两部分组成，前者用于识别文件，后者用于区分文件类型，中间用“.”分割开来。

2.文件是由文件名字标志的一组信息集合。 3.文件名是字母或数字组成的字母数字串。

4.文件的逻辑结构：流式文件和记录式文件，物理结构：顺序、连接、直接、索引文件。 二、计算

如果一个索引节点为128B，磁盘块指针长4B，状态信息占用68B，而每块大小为8KB。试问索引节点中有多大空间留给磁盘块指针？使用直接、一次间接、二次间接和三次间接指针分别可表示多大的文件？

解：索引节点容量=状态信息块占用的容量+磁盘指针块占用的容量

即：索引节点中磁盘指针块的大小为 128?68?60B 文件块的数量为 60/4?15

由于一次间接、二次间接、三次间接共占用3个指针块，那么剩余即直接指针块 15?3?12块

直接指针表示文件大小为：12?8?96KB

8KB?8KB?16MB 4B8KB8KB??8KB?32GB 二次间接指针表示文件大小为：4B4B8KB8KB8KB???8KB?64TB 三次间接指针表示文件大小为：4B4B4B一次间接指针表示文件大小为：

注：如有错误请自行改正！！！

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