操作系统复习2010

操作系统复习2010

操作系统学科是围绕操作系统的功能来展开的，包括进程管理、存储管理、文件管理、作业管理和设备管理(输入/输出管理)。

1、操作系统概述

在操作系统的基础知识方面，主要掌握操作系统的概念、特征、功能和提供的服务，操作系统的发展与分类。

提问内容：

? 什么是OS？其地位、作用、设计目标？ ? 什么是裸机、虚拟机？

? OS发展的几个阶段（什么是批处理系统、分时系统、实时系统？它们的优缺点比较）

? OS特征（解释概念：并发、并行、共享、异步、虚拟等） ? OS主要功能（解释几大模块、接口有哪几种）

2、进程管理

进程管理是操作系统的核心功能，也是考试的重点。进程管理知识点的细化，可以包括4个考点，分别是进程与线程的基本概念、处理机调度、进程同步与互斥、死锁。

（1）进程与线程的基本概念：主要掌握进程的概念、进程的状态与转换(三态模型、五态模型)、进程控制、进程组织、进程通信(共享存储系统、消息传递系统、管道通信)，以及线程的概念。

（2）处理机调度：主要掌握调度的基本概念、调度时机、调度的基本准则、调度方式，特别是要掌握几种典型的调度算法，包括先来先服务调度算法、短作业(短任务、短进程、短线程)优先调度算法、时间片轮转度算法、优先级调度算法、高响应比优先调度算法、多级反馈队列调度算法等，搞清楚这些算法的基本原理和调度过程，以及每种调度算法的优点和缺点。

（3）进程同步与互斥：是进程管理的重点，也是操作系统学科的一个难点。具体包括进程同步的基本概念、实现临界区互斥的基本方法、信号量(PV操作，此部分重点)、管程、经典同步问题(包括生产者-消费者问题、读者-写者问题、哲学家进餐问题等)。一定要掌握PV操作的概念、流程，以及PV操作在同步问题、互斥问题中的应用。

（4）死锁：是进程之间“互相等待、互相不放弃”的一种僵持状态。此部分主要理解死锁的概念，知道死锁发生的根本原因和有关条件（四个必要条件），死锁处理策略和死锁的预防、死锁的避免(系统安全状态、银行家算法)，以及死锁检测和解除方法。在这个知识点中，特别是要掌握死锁产生的条件，因为知道了条件，就知道了解决办法。比较常考的内容是银行家算法、死锁定理。

提问内容： ? 进程概念 ? 前驱图

? 并发与顺序执行的特点（解释概念：封闭性、可再现性等） ? 进程基本状态及转换条件 ? 进程特征、与程序的区别

? 作业状态及演变（包括与进程的区别） ? 什么是PCB，其作用？ ? 唤醒、阻塞、挂起、激活等概念

? 系统内核、管态、目态、原语等概念 ? 进程同步、互斥、临界区、临界资源等概念 ? 互斥原则

? 何为信号量，其含义（不同值），P、V操作及含义

? 利用信号量机制解决具体同步互斥问题（包括描述前驱图问题） ? 经典同步互斥问题

? 何为管程，如何解决同步互斥问题 ? 进程通信（消息缓冲）

? 何为线程，为何引入线程、与进程的区别

? 何为处理机调度、分为哪几级、分别说明各级调度 ? 作业与进程关系

? 作业调度算法（先来先服务、短作业、优先级、高响应比等） ? 进程调度算法（先来先服务、短作业（抢占、非抢占）、时间片、优先级（静态、动态）、多级反馈队列等） ? 何为死锁、原因 ? 死锁必要条件

? 解决死锁的主要方法：预防、避免、检测、解除（会应用银行家、死锁定理）

3、内存管理

这部分内容主要考查内存管理基础和虚拟内存管理。

（1）内存管理基础：主要掌握内存管理的基本概念(程序装入与链接、逻辑地址与物理地址空间、内存保护)、交换与覆盖，以及连续分配管理方式(单一连续分配、分区分配)和离散分配管理方式(分页管理方式、分段管理方式、段页

式管理方式)。理解这些管理方式的基本原理和工作过程，搞清楚它们之间的关系和区别，以及各种方式的优点和缺点。

（2）虚拟内存管理：主要掌握虚拟内存的基本概念、请求分页管理方式和页面置换算法，包括最佳置换算法(OPT)、先进先出置换算法(FIFO)、最近最少使用置换算法(LRU)、时钟置换算法(CLOCK)。理解这些算法的基本工作原理和置换过程，所产生的缺页次数(缺页率)。与置换算法相关的是页面分配策略，包括首次适应、最佳适应、最差适应等策略。不管采用哪一种策略和算法，都要防止抖动现象的发生。与抖动相关的概念是工作集和程序局部性原理。

另外，还要掌握请求分段管理方式、请求段页式管理方式的基本概念、工作流程。

提问内容： ? 存储管理功能

? 何为地址映射、逻辑地址、物理地址、地址空间、内存空间 ? 何为静态地址重定位、动态地址重定位

? 存储分配方法：连续、离散（固定分区、可变分区、分页、分段、段页式），会画图（地址变换方法）

? 首次适应法、最佳适应法、最坏适应法等 ? 碎片及解决办法 ? 覆盖及交换的概念 ? 引入分页的主要目的 ? 分页的思想，页与块的关系

? 任给一逻辑地址，如何知道它在哪页，它与什么直接相关 ? 如何从某页找到相应块

? 如何找到页表位置，页表寄存器作用，其内容从哪来

? 逻辑地址——》物理地址过程

? 快表及作用（其内容：访问位、状态位用于什么） ? 分页分配方法 ? 具有快表的地址变换

? 什么是虚拟存储，其主要思想 ? 虚拟存储的依据，局部性原理 ? 虚拟存储的特征、实现方法 ? 请求分页系统的思想

? 如何知道哪些页在内存，若不在内存怎么办 ? 缺页中断的主要工作

? 页面分配与置换的三种策略，什么是固定分配局部置换 ? 常用的几种分配算法，平均分配公平吗 ? 文件区与对换区有何区别 ? 页面置换算法的优劣如何判断 ? FIFO、LRU思想 ? 什么是抖动，原因

4、输入输出管理

输入输出管理(I/O)的功能是进行设备的分配和实现真正的I/O操作，在这个知识点，要理解和熟悉I/O设备、I/O管理目标、I/O管理功能、I/O应用接口和I/O控制方式等基本概念，要掌握I/O核心子系统的基本功能和工作原理，包括I/O调度的概念、高速缓存与缓冲区、设备分配与回收、假脱机技术(SPOOLing)、出错处理等。

掌握磁盘的组织与管理，包括磁盘的结构、磁盘调度算法(先来先服务调度

算法FCFS、最短寻道时间优先调度算法SSTF、扫描算法SCAN等)、磁盘的管理等内容。

提问内容：

? I/O系统结构（总线I/O、通道I/O） ? 什么是控制器，其作用

? 什么是通道，为何引入，与CPU的区别 ? 通道工作方式

? 通道结构有哪两种，各有何特点

? 几种I/O控制方式（循环I/O、中断I/O、DMA、通道）及各自的特点 ? 为何引入缓冲，其作用 ? 设备分配过程 ? 何为虚拟设备

? 何为SPOOLING系统，其基本思想 ? 设备独立性概念，如何实现，好处 ? 何为设备驱动程序，主要工作 ? 何时执行中断处理，其主要工作

? 真正的I/O执行是由谁负责完成的，此时I/O驱动程序做什么 ? 磁盘的组织结构，磁盘格式的主要工作

? 磁盘调度算法（FCFS、最短寻道优先、电梯算法） ? 何为RAID，引入的优点

5、文件管理

我们要掌握文件系统的基础知识，包括文件的概念、文件结构(顺序文件、索引文件、索引顺序文件)、目录结构(文件控制块和索引节点、单级目录结构和

两级目录结构、树形目录结构、图形目录结构)、文件共享(共享动机、共享方式、共享语义)、文件保护(访问类型、访问控制)。

其次，我们要掌握操作系统中文件系统的实现，包括文件系统层次结构、目录实现和文件实现。

提问内容：

? 文件的逻辑结构，有哪几种 ? 文件的物理结构，有哪几种 ? 磁盘空间管理 ? 何为FCB，其作用

? 什么是目录、为何设立文件目录 ? 什么是索引节点、为什么设立 ? 树形目录结构的好处 ? 什么是记录的成组与分解

? 索引表的组织有哪几种，什么是FAT，作用 ? 成组链接法的思想 ? 为什么要建立多级索引 ? 什么是文件寻址 ? 如何实现按名存取 ? 打开文件的工作

6、操作系统接口

主要掌握操作系统提供的两种接口：程序接口和命令接口。特别掌握系统调用过程。

提问内容：

? 两种接口 ? 系统调用 一、操作系统概述

（一）操作系统的概念、特征、功能和提供的服务 （二）操作系统的发展与分类 二、进程管理 （一）进程与线程

1. 进程概念 2. 进程的状态与转换 3. 进程控制 4. 进程组织 5. 进程通信

共享存储系统；消息传递系统；管道通信。 6. 线程概念与多线程模型 （二）处理机调度

1. 调度的基本概念 2. 调度时机、切换与过程 3. 调度的基本准则 4. 调度方式 5. 典型调度算法

先来先服务调度算法；短作业（短任务、短进程、短线程）优先调度算法；时间片轮转调度算法；优先级调度算法；高响应比优先调度算法；多级反馈队列调度算法。 （三）进程同步

1. 进程同步的基本概念 2. 实现临界区互斥的基本方法 软件实现方法；硬件实现方法。 3. 信号量 4. 管程 5. 经典同步问题

生产者-消费者问题；读者-写者问题；哲学家进餐问题。 （四）死锁 1. 死锁的概念 2. 死锁处理策略 3. 死锁预防 4. 死锁避免

系统安全状态：银行家算法。 5. 死锁检测和解除 三、内存管理

（一）内存管理基础 1. 内存管理概念

程序装入与链接；逻辑地址与物理地址空间；内存保护。 2. 交换与覆盖 3. 连续分配管理方式 单一连续分配；分区分配。 4. 非连续分配管理方式

分页管理方式；分段管理方式；段页式管理方式。 （二）虚拟内存管理

1. 虚拟内存基本概念 2. 请求分页管理方式 3. 页面置换算法

最佳置换算法（OPT）；先进先出置换算法（FIFO）；最近最少使用置换算法（LRU）；时钟置换算法（CLOCK）。 4. 页面分配策略 5. 抖动

抖动现象；工作集。 6. 请求分段管理方式 7. 请求段页式管理方式 四、输入输出（I/O）管理 （一）I/O管理概述 1. I/O设备 2. I/O管理目标 3. I/O管理功能 4. I/O应用接口 5. I/O控制方式 （二）I/O核心子系统 1. I/O调度概念 2. 高速缓存与缓冲区 3. 设备分配与回收

4. 假脱机技术（SPOOLing） 5. 出错处理 （三）磁盘组织与管理

1. 磁盘的结构 2. 磁盘调度算法 3. 磁盘的管理 五、文件管理

（一）文件系统基础 1. 文件概念 2. 文件结构

顺序文件；索引文件；索引顺序文件。 3. 目录结构

文件控制块和索引节点；单级目录结构和两级目录结构；树形目录结构。 4. 文件共享

共享动机；共享方式；共享语义。 5. 文件保护

访问类型；访问控制。 （二）文件系统实现 1. 文件系统层次结构 2. 目录实现 3. 文件实现 六、操作系统接口

1. 程序接口：系统调用 2. 命令接口

1. 磁盘的结构 2. 磁盘调度算法 3. 磁盘的管理 五、文件管理

（一）文件系统基础 1. 文件概念 2. 文件结构

顺序文件；索引文件；索引顺序文件。 3. 目录结构

文件控制块和索引节点；单级目录结构和两级目录结构；树形目录结构。 4. 文件共享

共享动机；共享方式；共享语义。 5. 文件保护

访问类型；访问控制。 （二）文件系统实现 1. 文件系统层次结构 2. 目录实现 3. 文件实现 六、操作系统接口

1. 程序接口：系统调用 2. 命令接口

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