操作系统原理独家期末考试复习资料.docx

操作系统原理考试大纲1、 操作系统概论（1） 理解操作系统的定义及目的； _1（2） 驾驭操作系统的特征； _61、操作系统的定义P1操作系统是限制和管理计算机系统硬件和软件资源、合理地组织计算机工作流程以及便利用户运用计算机系统的程序的集合2、操作系统的作用 P22.操作系统是计算机系统资源的管理者/合理管理3、操作系统的功能 P3处理机管理，内存管理，设备管理，文件管理，用户接口和嘱咐接口4、多道批处理操作系统 P10指内存中可同时存在多任务，且可实现处理器及I/O设备的并发执行，进一步进步系统资源利用率。5、多道指的什么？批处理指的什么？P10多道是指在内存中装入多道作业，使它们6、操作系统的特征 P171并发2共享3虚拟4异步性7、并发性及并行性的区分P17并发是指两个或多个事务在同一时间间隔内发生，并行是指两个或多个事务在同一时刻发生。并行性具有并发的含义，但并发事务不愿定具有并行性。2、 处理机管理（1） 理解进程及程序的区分。 _3（2） 理解CPU的工作状态； _4（3） 驾驭进程状态的转换？ _5（4） 驾驭进程的主要限制功能进程的创立、进程的撤销、进程的堵塞及唤醒、进程的挂起及激活（5） 进程高级通信的三大类型 _12（6） 驾驭线程提出的意义 _13具有干脆前驱关系的进程必需是依次执行的。1、进程的定义 P261进程是程序在处理机上的一次执行过程。2进程是可以和别的计算机并行执行的计算。3进程可定义为一个数据构造及能在其上进展操作的一个程序。4进程是一个程序及其数据在处理机上依次执行时所发生的活动。5进程是程序在一个数据集合上的运行过程，是系统进展资源支配和调度的一个独立单位。国内定义：进程是一个具有确定独立功能的程序关于某个数据集合的一次可以并发执行的运行活动。2、进程组成的三要素，PCB的作用以及其主要包括的内容 P26三要素：程序，数据和进程限制块 。 PCB作用： 为了描绘和记录进程的动态变更过程。PCB内容：PID、名称、下一指针、优先级、状态。3、进程及程序的关系答出4点即可 P261进程是动态的，程序是静态的2进程是短暂的，程序是永久的3进程的组成包括程序4进程具有并发性5进程具有创立其他进程的功能，程序没有6进程和程序是亲密相关的4、进程的类型及CPU的状态 P28进程类型：1系统进程和用户进程 2父进程和子进程CPU状态：核心态及用户态管态和目态5、进程的三个根本状态及其转换？ P29三态：就绪态，运行态，堵塞态 转换： 就绪运行进程调度时 运行就绪时间片用完时 运行堵塞因等待某事务而无法接着运行时 堵塞就绪等待的事务已经发生时6、创立态及完毕态 P30创立态：进程正在被创立，还没转到就绪态之前完毕态：进程已完毕运行，释放资源7、进程创立过程 P321先向系统申请一个空闲的PCB2为新进程支配必要的资源3初始化进程限制块4将新进程插入就绪队列8、进程引入挂起功能的目的 P35为了更好的管理和调度进程及适应系统的功能目的，进步资源利用率9、进程堵塞及唤醒以及进程的挂起及激活的方式 P35堵塞：正在执行的进程当出现某个事务无法接着执行时，进程便通过调用堵塞原语把自己堵塞起来唤醒：一是由系统进程唤醒；二是由事务发生进程唤醒挂起：把发出挂起原语的进程自身挂起或者它的子孙挂起激活：激活一个具有指定标识名的进程或者激活某进程及其子孙进程堵塞和挂起是主动的，唤醒和激活是被动的。10、进程从用户态切换到核心态的缘由？ P37当机器指令发生中断，操作系统马上疼惜中断点的处理机现场，将处理机形式从用户态转换成核心态11、进程切换过程 P371保存处理机的上下文2修改当前运行进程的进程限制块3选择另一个进程执行4修改被调度进程的进程限制块5将当前进程存储管理数据构造修改为新选进程的存储管理数据构造6复原上次切换出的现场，运行新选进程 12、进程高级通信方式 P38分为三大类：共享存储器系统，管道通信系统以及消息传递系统13、线程引入的目的以及其及进程的关系 P42目的：为了削减程序并发执行时所付出的时空开销，使操作系统具有更好的并发性关系：线程是进程内一个相对独立的可以并行执行单元，是进程内的一个可调度实体3、 进程调度、同步、通信及死锁（1） 理解进程的调度形式 （2） 重点驾驭进程同步及互斥的机制的应用，特殊是3个信号量以上的应用；（3） 重点驾驭死锁产生的缘由及条件以及银行家算法的应用；（4） 重点驾驭进程的调度及作业调度的关系及区分。（5） 驾驭各种进程调度算法，特殊是时间片轮回和优先级调度算法（6） 理解临界区（7） 驾驭互斥问题的软件方法和硬件方法以及优缺点（8） 理解管程的思想调度1、调度形式 P54调度形式一般分为三级：高级调度作业调度、中级调度中程调度对换调度和低级调度作业调度2、选择调度算法的根据 P551系统设计目的主要根据推断题2资源利用率3平衡系统及用户的要求3、进程及作业的关系P55 P56进程是作业的执行状态，一个作业事实上是由一组相应的进程来完成的，当作业所对应的进程完成时，作业便进入了完成状态，整个作业也就完成了4、作业调度及进程调度算法P58 P60作业调度算法：先来先效劳算法、最短作业优先算法和响应比高者优先调度算法。进程调度算法：1)先来先效劳算法 2)短进程优先算法 3)时间片轮转算法() 4)优先权调度算法() 5)多队列调度算法 6多级反响队列调度算法5、高响应比优先、时间片轮转、优先权调度算法P61-63时间片轮转优点：1进步进程的并发性 2缩短每一作业的相应时间 3进步系统的资源利用率。 缺点：开销大优先权的类型：A、静态优先权优缺：简洁易行、系统开销小，但不够精确，简洁出现故障B 、动态优先权1.随其等待时间的增长，其优先权以速率增加； 2.随着进程运行时间增加，其优先权以速率下降6、衡量调度算法优劣的性能指标 P651周转时间2吞吐率3相应时间4设备利用率进程互斥及同步1、互斥及同步P73互斥关系：共享资源、独占资源同步关系：进入区、退出区、临界区2、临界资源定义，主要包含哪些？ P75临界资源是指一次仅允许一个进程运用的硬件或软件资源。一般包括慢速输入/输出及存储设备如打印机、磁带机等，共享代码段、共享变量、共享数据构造、缓冲区等。3、竞态条件 P75两个或多个进程并发地读写一个共享数据，共享数据的值取决于最终访问它的进程的执行结果的状况称为竞态条件。4、同步机构 P76同步机构是指能实现进程同步的机制，该机制能把其它进程须要的信息发送出去，也能测试自己须要的信息是否到达。同步机构应遵循的4个准那么：1空闲让进 2忙那么等待 3有限等待 4让权等待5、解决互斥问题的软件方法及硬件方法的优缺点？ P76软件方法：1.单标记法缺：强迫各进程轮番进入临界区，没有考虑进程的实际须要，简洁造成资源利用不充分 2.双标记法优：各进程不用交替进入临界区，进程可连续屡次运用临界资源 缺：Pi和Pj可能同时进入临界区硬件方法的优点：适用于随意数目的进程；在单处理器或多处理器上实现简洁，简洁验证其正确性；可以支持进程内存在多个临界区，只需为每个临界区设立一把锁(一个共享变量)缺点：存在忙等现象，未能实现“让权等待，还可能产生“饥饿现象，恒久在推断等6、信号量机制以及其种类 P80种类：整形信号量、纪录型信号量、信号量集7、记录型信号量解决忙等待现象的原理 P801原句waitS： waitsemaphore S S.value -; if (S.value<0) block(S,L); 8、信号量集机制P861)AND型信号量 2一般信号量集9、经典同步模型？P881消费者消费者问题2读者写者问题3哲学家进餐问题10、进程同步及互斥的经典模型实际应用举例P88-9311、管程机制P95管程是管理进程间同步的另一种机制，它基于抽象数据类型，通过将系统中硬件及软件资源用数据构造加以抽象地描绘，是一种实现便利、平安有效的同步机制。管程由三部分组成：1部分于管理的共享变量说明；2对该数据构造进展操作的一组过程。死锁1、死锁定义P104当某一进程提出资源的运用要求后，使得系统中一些进程处于无休止的堵塞状态，在无外力的作用下，这些进程恒久也不能接着前进，这种现象称为死锁。2、产生死锁的条件P1091互斥2占有等待3非剥夺4等待循环3、解决死锁的途径 P111死锁预防、死锁防止、死锁检测及死锁复原4、死锁防止，平安状态和银行家算法P113-115平安状态：指系统处于确定无死锁状态。5、平安状态检查算法的原理P1156、银行家算法举例P1144、 存储管理（1） 驾驭内存支配的各种算法；（2） 驾驭不同存储支配的疼惜机制；（3） 理解虚拟内存的定义和作用；（4） 重点驾驭动态可变分区；（5） 理解分页式管理及分段式管理？（6） 驾驭虚拟内存的实现方法（7） 重点驾驭恳求分页式管理的一般过程存储管理1、存储管理的主要功能 P123主要功能包括主存空间空间支配和管理、地址转换和重定位、存储疼惜和共享及存储扩大等四方面。2、主存支配及管理实现的方法P123连续支配、离散支配3、分区存储管理，特殊是动态分区管理原理以及其优缺点 P127动态分区是指分区的大小、数量和位置随着内存中进程的大小和数量动态变更。优缺点：4、 动态分区管理支配及回收P1305、覆盖技术及交换技术P132交换技术是指把内存中短暂不能运行的进程或短暂不用的程序和数据，换出到外存，已腾出足够的内存空间，把已具备运行条件的进程，或进程所须要的程序和数据，换入内存运行。6、分页管理的原理以及其目的 P134原理：将进程连续逻辑地址空间转换成主存中不连续物理地址空间的一种方式。目的：为理解决内存连续支配所产生的过多碎片，及由于承受紧凑处理碎片而造成的过大的系统开销。7、地址转换的原理P138 8、分段存储管理原理以及地址转换原理P139虚存管理1、 程序访问的部分性原理 P1451） 时间部分性2） 空间部分性3） 依次部分性2、 虚存实现的方法 P1471） 恳求分页管理2） 恳求分段管理3、 实现虚存原理的硬件及软件有哪些？ 恳求分页管理 P147硬件：缺页中断机构、地址变换机构软件：数据构造主要是页表，实现用户地址空间到物理地址空间的映射。 页表的内容包括：页号、页框号、状态位、访问字段、修改位、外存地址恳求分段管理 P156硬件：缺段中断机构、地址变换机制软件：数据构造主要是段表，实现用户地址空间到物理地址空间的映射。 段表的内容包括：段号、段长、段起始地址、存取方式、访问字段、修改位、存在位、增补位、外存始址4、 恳求分页式管理的地址转换过程 P1491） 获得访问要求，即逻辑地址；2） 推断页号是否大于页表长度，假设大于那么进展越界处理；否那么接着；3） CPU检索快表，推断页表项是否在快表中，假设页表项不在快表中，访问页表，否那么接着；4） 推断页是否在内存，假设不在内存，那么产生缺页中断，恳求调页，保存CPU现场，从外存中找到缺页，否那么修改快表；5） 推断内存是否已满，是就选择一页被修改正的写到外存去，否就干脆从外存中读取缺页，启动I/O硬件将一页从外存读入内存，修改页表，修改快表；6） 修改访问字段和修改位；7） 形成访问的物理地址，完毕地址变换过程。5、 置换算法、缺页率、有效访问时间、工作集和抖动现象 P151置换算法： P1511） 最正确置换算法2） 先进先出置换算法3） 最近很久未运用置换算法4） 时钟置换算法5） 最少运用置换算法6） 页面缓冲置换算法缺页率是指出现缺页的概率，或是缺页时间间隔的概率。 P152有效访问时间是指访问程序代码或数据所须要的时间。 P153抖动现象是虚存恳求分页管理机制下的产物，缺页率上升，程序的大部分时间都进展换入换出，CPU的利用率下降。6、 恳求分段式管理的地址转换过程 P1571） 获得访问要求，即逻辑地址；2） 推断段内偏移地址量w是否小于段长，假设不小于那么进展分段越界处理；否那么接着；3） 推断该恳求是否符合存取方式，假设不符合那么进展分段疼惜处理；否那么接着：4） 推断段S是否已经调入主存，假设没有，那么进展分段疼惜处理；否那么接着；5） 修改访问字段，根据存取方式设置改位的值；6） 形成访问的物理地址，完毕地址变换过程。5、 设备管理（1） 理解外设的数据传送方式；（2） 理解中断过程（3） 驾驭设备的支配机制；（4） 驾驭磁盘调度算法； 1、系统设备构造 P167计算机的I/O系统是主机和外部设备之间的数据传送系统，主要有总线型和通道型两种构造。2、 数据传送方式 P169程序干脆限制方式、程序中断限制方式、DMA限制方式、I/O通道限制方式3、 向量型中断 P171向量中断即中断源的识别标记，有中断向量表，可用来存放中断效劳程序的入口地址或跳转到中断效劳程序的入口地址。中断处理过程：中断恳求、中断响应、中断处理、中断返回4、 设备支配的虚拟方式 P177SPOOLng系统，是操作系统中承受的一项将独占设备改造成共享设备的技术。5、 磁盘调度策略 P1831) 先来先效劳2) 最短寻道时间优先3) SCAN算法扫描算法4) C-SCAN算法6、 文件管理（1） 文件管理的定义及作用；（2） 理解文件的逻辑构造和物理构造；1、文件管理功能哪些？ P190最根本的功能是存放按名存取、访问、更新、共享和保密2、文件管理的实现方法 P190书目管理，操作系统实现对文件信息“按名存取，力求文件查找简便，进步对书目的检索速度，便利灵敏地存取信息，允许文件重名，便于文件共享和保密。3、为啥目前PC机操作系统都运用多级书目形式即树形书目 P192因为树形书目具有以下特点：1解决了重名问题。允许在不同的子书目中运用一样的名字命名文件或下级子书目2层次清晰。承受分支构造，不同性质、不同用户的文件可以构成不同的子树，便于管理。3进步检索文件速度。4能进展存取权限的限制。检索文件需核对存取权限，防止了用户未经受权就存取了其他用户的文件，保证了文件的私有性，实现了文件的疼惜和保密。4、 文件的逻辑构造及物理构造 逻辑构造 P195流式文件根本单位是字节，即字符流记录型文件是指用户对文件内的信息按逻辑上独立的含再划分信息单位，每个单位成为一个逻辑记录简称记录。物理构造 P199依次构造、链接构造、索引构造考试题型：一、单项选择题10题，共20分；二、填空题，10分三、推断题，20分四、简答题，5题，共30分五、综合题2题，共20分