2022年操作系统期末复习重点 2.pdf

操作系统（ Operating System）复习要点第一章操作系统 ：计算机系统中的一组系统软件，由它统一管理计算机系统的各种资源并合理组织计算机的工作流程，方便用户使用。具有管理和服务功能操作系统的特征：并发性，共享性，随机性，可重构性，虚拟性。并发是指计算机系统中同时存在多个程序，宏观上看，这些程序是同时向前推进的。共享性： 批操作系统程序与多个用户程序共用系统中的各种资源虚拟性：物理实体转化为若干逻辑上的对应物。操作系统的功能：1，进程管理； 2，存储管理； 3，文件管理；4，作业管理； 5，设备管理； 6，其他功能（系统安全，网络通信）。传统 OS 中，进程是系统调度的最小单位，是程序的一次执行；而现代 OS 中则是线程，是程序一次相对独立的执行过程。操作系统的发展历史1,手工操作：穿孔卡片2,监督程序 早期批处理：计算机高级语言出现，单道批处理单道批处理：串行执行作业中，由监督程序识别一个作业，进行处理后再取下一个作业的自动定序处理方式3,多道批处理系统现代意义上的操作系统多道批处理：允许多个程序同时存在于主存之中，由中央处理机以切换方式为之服务，使得多个程序可以“ 同时 ” 执行。操作系统分类：批处理OS，分时 OS，实时 OS，嵌入式 OS，个人计算机 OS，网络 OS，分布式 OS，智能卡OS。操作系统类型：批处理OS，分时 OS，实时 OS，网络 OS，分布式OS。分时系统： 支持多个终端用户共享一个计算机系统而互不干扰，能实现人机交互的系统。特点： 支持多用户，具有同时性、独立性、及时性、交互性。实时系统： 使计算机系统接收到外部信号后及时进行处理，并且在严格的规定时间内处理结束、再给出反馈信号的系统。特点： 及时响应，快速处理，安全可靠。宏观和微观两个发展方向：网络 OS、分布式OS（大型系统）、嵌入式 OS（微机）研究操作系统的几种视角：软件的视角、用户接口、资源管理、虚拟机、服务提供者视角第二章作业的定义：用户要求计算机系统处理的一个计算问题。（或参考“小结”）作业的两种控制方式1， 批处理： 操作系统按各作业的作业控制说明书的要求，分别控制相应的作业按指定步骤执行。2， 交互： 在作业执行过程中，操作系统与用户之间不断交互作用。作业调度：从后备作业队列中选取某个作业投入主存参与多道运行。调度算法原则：尽可能运行更多的作业，优先考虑短作业；使处理机保持繁忙，优先考虑计算量大的作业；使 I/O 设备保持繁忙， 优先考虑 I/O 繁忙的作业；对所有的作业都是公平合理的。选择原则： 选择的调度算法与系统的整体设计目标一致；注意系统资源的均衡使用，使I/O 作业与 CPU 作业搭配合理；作业应该在规定时间内完成，能缩短作业周转时间。调度性能的衡量周转时间、平均周转时间、带权周转时间、平均带权周转时间周转时间 =完成时间提交时间；运行时间 =完成时间开始时间；带权周转时间 =周转时间运行时间；响应比等待时间运行时间调度算法：（注意：一律以小时为单位）FCFS：按到达先后顺序执行；短作业优先法：按运行时间最短优先；响应比优先法：按响应比最高的作业优先，注意每执行完一次作业计算一次响应比。交互式作业的管理接口（操作控制命令菜单技术窗口技术） ：字符（命令行） 、菜单、图形用户和操作系统之间的接口：程序一级接口作业控制一级接口P42 中的第二题（应用题） ，必做。第三章进程的定义： 具有独立功能的并行程序一次执行过程进程和程序的区别与联系：区别： 程序是指令的有序集合，静态；进程是程序的一次运行活动，动态；进程是一个独立运行单位，共享资源的实体， 能并发执行；而程序不能。联系： 一个程序对应多个进程，一个进程至少对应一段程序；静态地观察进程，与程序一样都由指令集和数据构成。进程的特征：动态性、并行性、独立性，异步性，结构性。进程和线程的区别：线程是进程内一个可独立执行的子任务，基本上不拥有或少量拥有资源。进程的状态：就绪状态，自由状态（执行状态和阻塞状态）状态转换： .原因是自身的推进和外界条件的变化。执行阻塞： 某一事件的请求执行；阻塞就绪： 事件结束，等待调度；就绪执行： 处理机分配进程。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 3 页 - - - - - - - - - 进程控制块（） ：管理和控制进程进程标识符现行状态CPU 状态保护区进程程序起始地址资源清单进程优先数队列指针或队列表进程的互斥： 进程对某一资源进行请求时，当且仅当只许一个使用。进程的同步：异步环境下，一组并发进程因直接制约而互相发送消息，进行互相合作，互相等待，使得各进程在时间上先后次序的过程。临界区： 访问临界资源的那段程序临界资源： 一次仅供允许一个进程使用的资源临界区的调度原则：互斥访问，空闲让进，忙则等待，有限等待，让权等待信号量和P、V 操作 : P（S） ：每执行一次，申请一次单位资源。S：=S+1 S0，继续执行；S0：继续执行；S0，从信号量的等待队列中移出一个进程赋予其就绪状态。读者和写者问题：begin S , Sr , Semaphore ; rc : integer ; S := 1; Sr := 1; /S 是判断写者， Sr 是判断读写权利Rc := 0 ; /判断读者是否存在cobegin PROCESS readr i (i=1,2, ,) Begin P(Sr); rc :=rc +1; if rc=1 then P(S); V(Sr); read file F ; P(Sr); rc := rc 1; if rc=0 then V(S); V(Sr); end; PROCESS Writer j (j=1,2, ,) begin P(S); write file F; V(S); end; coend; end; 生产者和消费者问题: begin semaphore ,mutex ,empty ,full; mutex:=1, empty:=n, full:=0; cobegin producer:begin L1:produce next message; P(empty); P (mutex); Add to buffer; V(mutex); V(full); Goto L1; consumer: begin L2: P(empty); P (mutex); Take from buffer; V(mutex); V(full); Consume product; Goto L2; End; coend; End; 进程调度引起调度的原因：正在执行的进程执行完毕执行中进程阻塞自己，进行等待状态执行中进程提出I/O 请求后被阻塞执行中进程执行了某种原语操作而阻塞在分时系统中， 分配给该进程运行时间片已用完在执行完系统调用，当系统程序返回用户进程时，可认为系统进程执行完毕，可调度选择新一个用户进程执行可剥夺方式下，就绪队列中，某进程优先级高于当前执行进程调度算法： FCFS、短进程优先、最高优先级优先（剩余作业最短优先、高响应比者优先） 、轮转法（简单轮转，可变时间轮转，多队列轮转）死锁的定义： 计算机系统和进程所处的一种状态，当某进程提出资源请求后， 使得若干进程在无外力作用下永远不能继续前进的状态。引起死锁的原因：当进程提出资源请求时，而系统中多道程序共享的系统资源不足；进程推进顺序非法。两种资源： 永久性资源：可供进程重复使用的资源消耗性资源： 由某个进程产生而由另一个进程消耗的资源死锁产生的四个必要条件：互斥条件请求和保持条件不剥（只要死锁， 4 个同时成立）夺条件循环等待条件名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 3 页 - - - - - - - - - 死锁的解决： 预防、检测和恢复死锁定理： 当且仅当当前状态的进程资源图是不可完全化简。死锁的解除：资源剥夺法撤销进程法第四章存储管理的目的和功能：对主存空间进行分配和管理提高主存的利用率“扩充”主存容量实现地址的变换存储分配：直接方式：编译时，直接使用实际的存储器地址静态分配： 装入内存时直接确定主存中的相对位置动态分配： 静态分配后，允许浮动和临时申请附加空间重定位： 逻辑地址和物理地址逻辑地址： 目标模块的地址物理地址（绝对地址） ： 单位编号静态重定位： 装入作业时，把作业中的指令地址和数据地址全部转换成绝对址址动态重定位： 在程序执行过程中，当访问指令或数据时才进行的地址变换方法实存管理技术（重）固定式分区： 在处理作业之前把存储器划分成若干个确定个数的分区，每个分区大小不变。优点：硬件支持小，不受某个作业干扰或破坏系统和其他作业缺点：多个作业共享时，区内零头过多，空间严重浪费可变式分区原理：在作业执行之前不建立分区，而在处理作业中进行，其大小根据需求而改变。优点：主存利用率高，更好适应多作业共享。缺点：检查、回收分区次数高计算量过大；需要大量的空表目登记占用分区和空闲区可变式分区的管理算法：首次适应： 系统顺序查找空闲表，把作业装入最先能满足要求的空闲区最佳适应： 按作业要求选择一个能满足作业要求的最小最合适的空闲区最坏适应： 以最大空闲区进行分配作业基址寄存器：存放作业所占分区的起始地址限长寄存器：存放作业所占分区长充度可重定位分区分配原理（消除碎片）： 移动所有已分配区的内容，使原来不连续的若干个小的空闲区合并成一个较大的空闲区，以存放更多作业。多重分区分配管理，不仅部分解决了零头，而且也便于诸作业共享使用公共的子程序和数据。换算法则页( 段) 内位移 =逻辑地址 %页 (段) 长=逻辑地址该页(段) 首地址块( 段) 起始地址 =块( 段)号块 ( 段) 长如题无说明，页长=块长页面页号 =逻辑地址 / 页长分页存储管理实现原理：保持页面在逻辑上的连续性情况下，分页存储器把一个作业存放到若干个不相邻的大小相等的分区中。地址映射：绝对地址=块号块长页内位移虚存管理技术请求页式管理原理：当地扯映射机构遇到一个具有状态为N 的页时，便产生一个缺页中断，请求操作系统装入所需的页，调整页面映象表，然后重启该指令优点：不必将地扯空间限定在主存物理空间范围内；有效解决碎片问题，利于多道程序执行。缺点：管理复杂，易因置换算法不当产生抖动要求有相应硬件支持如果作业较多，也会有空间浪费页面置换算法（重） ：先进先出算法，最近最久未用页面算法分段存储管理原理： 系统为每个进程建立一个段表和一个段表控制寄存器，通过它们分段存储进行管理。地址映射：绝对地扯段起始地址+段内位移P132 第二题（计算题）必做第五章I/O 设备的分类I/O 类设备： 以字节为单位进行数据交换。eg：打印机、扫描仪存储类型设备：存储程序和数据。eg: 磁盘、磁带、光盘网络通信设备：交换、共享数据。eg: 各种网络接口，调制解调器I/O 控制方式的发展：循环测试程序中断DMA 通道技术通道的类型： 字节多路、数据选择、数组多路缓冲技术缓冲的引入：以空间换取时间，缓解“瓶颈”问题，减少中断CPU 次数，以及提高I/O 设备与 CPU 并行操作的能力几种缓冲技术：单缓冲、双缓冲、多缓冲、缓冲池中断机构中断： CPU 暂停正在执行的程序，保留现场后自动转去执行该事件的处理程序；执行完后再返回断点继续执行原程序。外中断时间中断异常（内中断、陷阱）的分类机器故障程序性异常陷入指令存储设备： 磁带、光盘、磁盘P165 1（ 4）（7）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 3 页 - - - - - - - - -