操作系统期末复习大纲

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操作系统期末复习大纲

第一章 绪论

1、什么是操作系统?

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。 2、操作系统的基本功能

处理机管理 存储管理 设备管理 信息管理 用户接口 3、操作系统的基本类型及其特点。

批处理操作系统 优点:提高了CPU利用率、系统吞吐量 分时操作系统 交互性 及时性 多用户同时性 实时操作系统 实时性 可靠性

网络操作系统 共享数据文件、软件应用以及硬盘等

分布式操作系统 大量的计算机通过网络被连接在一起,可以获得极高的运算能力及广泛的数据共享

第二章 进程管理

1、进程的定义

进程是描述程序执行过程且能用来共享资源的基本单位,是并发执行的程序在执行过程中分配和管理资源的基本单位。

引入目的:描述程序动态执行过程的性质 2、Bernstein条件P21

如果对于语句S1和S2,有 ① R(S1)∩ W(S2)={∮}, ② W(S1)∩ R(S2)={∮},

③ W(S1)∩ W(S2)={∮} 同时成立,则语句S1和S2是可以并发执行的。

3、进程控制块PCB的作用

进程控制块PCB 是系统感知进程存在的唯一实体:1标识进程的存在2为系统控制和管理进程提供所需的一切信息

4、进程的五种基本状态及状态转换

初始态、就绪态、执行态、等待状态和终止状态 图2P63:

1.在进程状态转换时,下列哪一种状态转换是不可能发生的?D A)就绪态→执行态 B)执行态→就绪态 C)执行态→阻塞态 D)阻塞态→执行态

2.某进程在执行过程中需要等待从磁盘上读入数据,此时该进程的状态将( )。 A.从就绪变为执行 B.从执行变为就绪 C.从执行变为阻塞 D.从阻塞变为就绪

3. 如果进程A正在使用打印机,进程B又要申请打印机,此时 A)可将打印机分配给进程B,让他们共同使用 B)可让进程B在阻塞队列中等待

C)将打印机从进程A中收回,使它们都不能使用 D)可让进程B在就绪队列中等待

4.进程获得了除CPU外的所有资源, 一旦获得CPU即可执行, 这时进程处于_____状态。 5. 操作系统的所有程序都必须常驻内存.

6.进程申请CPU得不到满足时, 其状态变为阻塞态.

7.当一个进程从阻塞态变成就绪态, 则一定有一个进程从就绪态变成执行态. 8.当一个进程从执行态变成阻塞态时,则一定有一个进程从就绪态变成执行态。

5、线程、线程与进程的比较、线程的优点(为什么引入线程)

线程:是进程中的一个实体,是被系统独立调度和分配的基本单位,故又称为轻型 比较:1.拥有资源方面

进程都是拥有资源的一个独立单位,它可以拥有自己的资源。而线程几乎不拥有系统资源 ,但它可以访问其隶属进程的资源。

2.可调度性

以进程为单位进行处理机切换和调度时,处理机切换时间长,资源利用率降低。以线程为单位进行进行处理机切换和调度时,由于不发生资源变化,处理机切换时间较短,从而处理机效率较高。

3.并发性

在引入线程的操作系统,不仅进程之间可以并发执行,而且一个进程中的多个线程之间也可并发执行,因而使操作系统具有更好的并发性,从而能更有效地利用系统资源,提高系统的吞吐量。

4.系统开销

由于在创建或撤消进程时,系统要为之分配或回收资源,如内存空间、I/O设备等,所以操作系统创建进程的开销远大于创建线程的开销。类似地,操作系统为进程切换付出的开销也远大于为同一进程内的线程切换付出的开销。另外,由于同一进程内的多个线程具有相同的地址空间,致使它们之间的同步与互斥的实现,也变得比较容易。

线程是进程的一部分,它没有自己的地址空间,它和进程内的其他线程一起分享分配给该进程的所有资源。 线程的优点:

一个进程中至少有一个线程。线程继承所属进程的一切资源,它自己只拥有运行所需的很少的一点资源,如几个寄存器和一个堆栈等。因此,一个进程内的几个线程之间的切换的开销比进程间切换的开销小得多,这是系统引入线程可以提高效率和并发性的主要原因。

6、原语、临界区、信号量及P、V操作

? 原语:把系统态下执行的某些具有特定功能的程序段称为原语。

? 临界区:进程中访问临界资源的那段程序代码称为临界区或临界段。

? 信号量:信号量,也叫信号灯,一般是由两个成员组成的数据结构,是一个确定的

二元组(S,Q)

? S是个具有非负初值的整型变量,表示该信号量的值,且S的值只能由定义在信号

量上的P操作原语和V操作原语(wait、signal)来改变; ? Q是个初始状态为空的队列。 **信号量的整型分量S的值的物理含义:当S≥0时,表示可供并发进程使用的资源实体数;

? 当S<0时,其绝对值表示正在等待使用临界区的进程数,即系统中因请求该类资

源而被阻塞的进程的数目。

? 另外,S的值只能由P、V操作来改变。 1.定义在信号量S上的P原语操作的算法描述为: (1)S减1;

(2)若S≥0,则调用P原语的进程返回,继续执行; (3)若S<0,调用者进程调用阻塞原语Block(Q),把自己插入到信号量S的阻塞队列Q中(把相应的PCB连入该信号量队列的末尾,并放弃处理机,进入等待)。 2.定义在信号量S上的V原语操作的算法描述为:(1)S加1; (2)若S>0 ,则调用V原语的进程继续执行,返回; (3)若S<=0 ,调用者进程调用唤醒原语Wakeup(Q),把信号量S的阻塞队列Q中的队首进程移出并唤醒,返回。

注意P操作和V操作的物理含义:P操作表示“等信号”,即测试一个要等的信号是否到达;

V操作表示“发信号”。这个信号在实现互斥时就是“临界资源可用”。

另外,在互斥问题中,每执行一次P操作的含义,也可理解为进程请求一个单位的S类资源;每执行一次

V操作的含义,也可理解为进程释放一个单位的S类资源。

7、用P、V操作解决进程间互斥同步问题(生产者——消费者、读者——写者、理发师睡觉、爸爸分水果)P111——

8、进程通信常用的三种方式:消息缓冲 信箱 管道通信方式

9、死锁产生的四个必要条件、死锁的解决方法(防止、避免、检测、恢复)、银行家算法(安全状态检测算法)

四个必要条件:1.互斥条件:2.占有并请求条件3.不可剥夺条件4.循环等待条件

? 显然,只要使上述4个必要条件中的某一个不满足,则死锁就可以排除。 死锁的解决方法:防止、避免、检测、恢复 银行家算法:P220——P240

第三章 处理机调度

1、高级调度、中级调度定义

? 高级调度又称为作业调度,主要功能是根据某种算法,把外存上处于后备队列中的

那些作业调入内存,调度的对象是作业。

? 中级调度又称中程调度。引入中级调度的主要目的,是为了提高内存利用率和系统

吞吐量。 为此,应使那些暂时不能运行的进程不再占用宝贵的内存资源,而将它们调至外存上去等待,把此时的进程状态称为就绪驻外存状态或挂起状态。当这些进程重又具备运行条件、且内存又稍有空闲时,由中级调度来决定把外存上的哪些又具备运行条件的就绪进程,重新调入内存,并修改其状态为就绪状态,挂在就绪队列上等待进程调度。

? 低级调度用于决定就绪队列中的哪个进程获得处理机。 (考低级中的某一种) 2、进程调度算法(先来先服务、最短作业优先、最高响应比优先、优先级、时间片轮转),会计算作业或进程的周转时间、平均周转时间、等待时间、带权周转时间。P20

第四章 存储管理

1、连续分配方法:单道连续分配、多道固定划分法(固定分区分配)、多道连续可变划分法(动态分区分配)

2、物理地址和逻辑地址(绝对地址与相对地址)、地址重定位、静态重定位、动态重定位 3、动态分区分配(内存分配算法[首次满足法,最佳满足法,最大满足法]) 4、页式存储管理原理?

5、段页式管理的基本划分

5、页面调度算法(写出访问串、按照某种算法给出页面调度次序和页故障数)P86 第五章 文件管理

1、文件的逻辑结构

操作系统感知文件信息的组织形式叫文件的逻辑结构。它包括流式文件(无结构文件)和记录式文件(有结构文件)两种,每种文件信息的逻辑单位分别是字节和记录。

2、文件物理结构(会计算文件的最大长度、寻找文件启动磁盘次数)P16 文件的物理结构:逻辑文件在辅存的组织机构称为文件的物理结构,也叫文件的存储结构。它包括顺序结构(连续结构)、链接结构、索引结构三种。

2、文件目录结构的种类、特点 一级目录结构:在整个文件系统中只建立一张目录表,每个文件占用一个目录项。 每个目录项就是一个文件的FCB。

目录表中包含所有文件的FCB。当要访问一个文件时,先按文件名在目录中找到对应的文件FCB。

优点:简单,易实现 缺点:

? 限制了用户对文件的命名(存在“命名冲突”问题) ? 检索文件时平均检索时间长 ? 不适于多用户系统

二级目录结构 :为克服单级目录结构存在的命名冲突问题,并提高对目录文件的检索速度而引入。

? 目录分为两级:一级称为主文件目录MFD ,给出用户名,用户子目录所在的物理

位置;二级称为用户文件目录UFD (又称用户子目录),给出该用户所有文件的FCB。每个UFD在MFD中均设置一项,用以描述UFD的用户名及其物理位置。 ? 特点:解决了文件的重名问题; 可用于多用户系统; 顺序查找时间降低。

二级目录解决了将不同用户文件分开存放并建目录进行索引的问题,但是如果用户文件太多,在一个子目录下存放用户所有文件同样也会存在“重名”问题,因此引入了树形目录(多级目录)。

树形目录结构(多级目录结构)

? 对二级目录简单扩充可得三级或三级以上的多级目录结构,即允许每一级目录中的

FCB要么指向文件,要么指向下一级子目录即可。这是当今主流OS普遍采用的目录结构。

? 树形目录中有根目录,树中的每个文件具有唯一的路径名。 ? 优点: ①解决了命名冲突问题

②层次结构清晰,便于对文件分类管理

? 缺点:查找一个文件按路径名逐层检查,由于每个文件都放在外存,多次访盘影响

速度

? 唯一确定文件的路径名太长,故引入当前目录 概念,提供相对于当前目录的相对

路径名可加速文件FCB的查找。

3、文件存储空间管理(空闲块管理方法):位示图、空闲文件目录、空闲块链

第六章 设备管理

1、设备控制方式:(4种)程序直接控制方式 中断控制方式 DMA方式 通道方式 2、SPOOLING技术的作用:把这种技术用于对设备的使用实质就是对输入/输出数据成批处理。

? Spooling技术能将( )改造成可以共享的虚拟设备。 A.内存 B.独占设备 C.CPU D.I/O设备

虚拟设备:指通过虚拟技术将一台独占设备变换为若干台供多个用户(进程)共享的逻辑设备。一般可以利用假脱机(SPOOLing)技术实现虚拟设备。

? Spooling技术可以实现设备的( )分配。 ? A.独占 B.共享 C.虚拟 D.物理

3、缓冲技术的作用:缓冲技术提高CPU与设备之间的并行程度。

4、移臂调度算法(先来先服务,最短寻找时间优先,电梯调度,单向扫描)P38

本文来源:https://www.bwwdw.com/article/akr3.html

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