2022年操作系统复习大纲 2.pdf

第一章1.操作系统的目标(1).有效性(2).方便性(3).可扩充性(4).开放性2.OS 引入多道程序设计带来的好处:(1)提高 CPU 的利用率。(2)可提高内存和I/O 设备利用率。(3)增加系统吞吐量。3.批处理操作系统的特点:(1)资源利用率高。由于在内存中驻留了多道程序，它们共享资源，可保持资源处于忙碌状态，从而使各种资源得以充分利用。(2)系统吞吐量大。系统吞吐量是指系统在单位时间内所完成的总工作量。能提高系统吞吐量的主要原因可归结为：第一，CPU 和其它资源保持“忙碌”状态；第二，仅当作业完成时或运行不下去时才进行切换，系统开销小。(3)平均周转时间长。作业的周转时间是指从作业进入系统开始，直至其完成并退出系统为止所经历的时间。在批处理系统中，由于作业要排队，依次进行处理，因而作业的周转时间较长，通常需几个小时，甚至几天。(4)无交互能力。用户一旦把作业提交给系统后，直至作业完成，用户都不能与自己的作业进行交互，一旦发现作业错误不能及时改正，这对修改和调试程序是极不方便的。所以适用于成熟的程序。4.分时系统实现中的关键问题:如何使用户能与自己的作业进行交互，即：（1）及时接收（2）及时处理5.分时系统的特征:(1)多路性。允许在一台主机上同时联接多台联机终端，系统按分时原则为每个用户服务。宏观上，是多个用户同时工作，共享系统资源；而微观上，则是每个用户作业轮流运行一个时间片。多路性即同时性，它提高了资源利用率，降低了使用费用，从而促进了计算机更广泛的应用。(2)独立性。每个用户各占一个终端，彼此独立操作，互不干扰。因此，用户所感觉到的，就像是他一人独占主机。(3)及时性。用户的请求能在很短的时间内获得响应。此时间间隔是以人们所能接受的等待时间来确定的，通常仅为13 秒钟。(4)交互性。用户可通过终端与系统进行广泛的人机对话。其广泛性表现在：用户可以请求系统提供多方面的服务，如文件编辑、数据处理和资源共享等。6.操作系统的基本特征:并发性共享性虚拟技术异步性7.操作系统的主要功能:处理机管理功能存储器管理功能名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 6 页 -设备管理功能文件管理功能操作系统与用户之间的接口第二章 P81:2 8.什么是程序的并发执行。在多道程序环境下，并发性史指在一段时间内宏观上有多个程序在同时进行，但在单处理机系统中，每一刻却仅能有一道程序使行，故微观上这些程序只能是分时地交替。9.程序并发执行的特征：1)间断性：程序在并发执行时，由于它们共享系统资源，以及为完成同一项任务而相互合作，致使在这些并发执行的程序之间，形成了相互制约的关系。相互制约将导致并发程序具有“执行 暂停 执行”这种间断性的活动规律。2)失去封闭性：程序在并发执行时，是多个程序共享系统中的各种资源（软件资源和硬件资源），因而这些资源的状态将由多个程序来改变，致使程序的运行失去了封闭性。这样，某程序在执行时，必然会受到其它程序的影响。3)不可再现性：上述情况说明，程序在并发执行时，由于失去了封闭性，其计算结果已与并发程序的执行速度有关，从而使程序的执行失去了可再现性，亦即，程序经过多次执行后，虽然它们执行时的环境和初始条件相同，但得到的结果却各不相同。10.进程的特征（1）结构特征：从结构上看，进程的实体是由一个程序段和相应的数据集，以及一个PCB 三部分组成。（2）动态特征：其动态特征表现在，因创建而产生，由调度而执行，因得不到资源而暂停，由撤消而消亡。可见，进程有一定的生命周期。（3）并发特征：引入进程的目的就是为了能使程序并发执行，以提高资源利用率。（4）独立特征：进程是一个能独立运行的单位，也是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。（5）异步特征：进程按照各自独立的，不可预知的速度向前推进。所以要求系统为它们提供某些设施，使进程之间能协调操作和共享资源。11.进程的三种基本状态及其转换图：（1）就绪状态（2）执行状态（3）阻塞状态75.进程状态的转换进程的状态反映进程执行过程的变化。这些状态随着进程的自身的推进和外界条件的变化而改变。就绪就绪运行运行阻塞阻塞进程调度时间片完等待事件事件 结束进程的三种基本状态及其转换S1S2S3S4名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 6 页 -12.进程控制块（PCB）中的信息：（1）进程标识符（内，外）（2）处理机状态（3）进程调度信息（4）进程控制信息13.什么是临界区P50：把在每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区14.同步机制应遵循的规则：(1)空闲让进。(2)忙则等待。(3)有限等待。(4)让权等待。15.记录型信号量s中 s.value 各种值的含义P51:Type semaphore=record Value:integer；/变量类型L:list of process;/进程链表指针End Procedure wait(S)Var S:semaphore;Begin S.value=S.value-1;If S.value0 then block(S.L);End Procedure signal(S)Var S:semaphore;Begin S.value:S.value+1;If S.value=0then wakeup(S.L);End 在记录型信号量机制中，S.value资源信号量（系统中某类资源的数目）对它的每次wait 操作，异味着进程请求一个单位的该类资源，使系统中可分配的资源数减少一个 S.value=S.value-1;当 S.value0 时，表示该类资源分配完毕，进程调用block 原语，进行自我阻塞，放弃处理机，并插入到信号量链表S.L 中。（“遵循让权等待”）此时 S.value的绝对值表示链表中已阻塞的进程数目。Signal 的操作，表示执行进程释放一单位资源，使系统中可分配的该类资源数增加一个，S.value=S.value+1 表示资源数加1.若加 1 后仍是S.value=0，则表示在该信号链表中，仍有等待该资源的进程阻塞，故还要调用wakeup 原语，将 S.L 链表中的第一个等待进程唤醒。如果S.value 初值为 1，表示允许一进程访问临界资源。16.能够用记录型信号量解决生产者-消费者问题、哲学家进餐问题、读者-写者问题 P58-65 17.能够利用信号量实现前驱关系P82:22 答：（a）Var a,b,c,d,e,f,g,h;semaphore:=0,0,0,0,0,0,0,0;begin parbegin begin S1;signal(a);signal(b);end;名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 6 页 -begin wait(a);S2;signal(c);signal(d);end;begin wait(b);S3;signal(e);end;begin wait(c);S4;signal(f);end;begin wait(d);S5;signal(g);end;begin wait(e);S6;signal(h);end;begin wait(f);wait(g);wait(h);S7;end;parend end（b）Var a,b,c,d,e,f,g,h,i,j;semaphore:=0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;begin parbegin begin S1;signal(a);signal(b);end;begin wait(a);S2;signal(c);signal(d);end;begin wait(b);S3;signal(e);signal(f);end;begin wait(c);S4;signal(g);end;begin wait(d);S5;signal(h);end;begin wait(e);S6;signal(i);end;begin wait(f);S7;signal(j);end;begin wait(g);wait(h);wait(i);wait(j);S8;end;parend end 18.进程与线程的区别：1)调度：在传统的操作系统中，作为拥有资源的基本单位和独立调度、分派的基本单位都是进程。而在引入线程的操作系统中，则把线程作为调度和分派的基本单位，而进程作为资源拥有的基本单位，把传统进程的两个属性分开，使线程基本上不拥有资源，这样线程便能轻装前进，从而可显著地提高系统的并发程度。2)并发性：在引入线程的操作系统中，不仅进程之间可以并发执行，而且在一个进程中的多个线程之间亦可并发执行，使得操作系统具有更好的并发性，从而能更加有效地提高系统资源的利用率和系统的吞吐量。3)拥有资源：不论是传统的操作系统，还是引入了线程的操作系统，进程都可以拥有资源，是系统中拥有资源的一个基本单位。一般而言，线程自己不拥有系统资源(也有一点必不可少的资源)，但它可以访问其隶属进程的资源，即一个进程的代码段、数据段及所拥有的系统资源，如已打开的文件、I/O 设备等，可以供该进程中的所有线程所共享。4)系统开销：在创建或撤消进程时，系统都要为之创建和回收进程控制块，分配或回收资源，如内存空间和 I/O 设备等，操作系统所付出的开销明显大于线程创建或撤消时的开销。类似地，在进程切换时，涉及到当前进程CPU 环境的保存及新被调度运行进程的CPU 环境的设置，而线程的切换则仅需保存和设置少量寄存器内容，不涉及存储器管理方面的操作，所以就切换代价而言，进程也是远高于线程的。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 6 页 -第三章19.处理机调度的层次20.选择调度方式和调度算法的面向用户和系统的准则21.能够利用先来先服务、短作业（进程）算法计算作业（进程）各自的开始执行时间、完成时间、周转时间和带权周转时间。22.实现实时调度的基本条件23.产生死锁的原因24.产生死锁的必要条件25.处理死锁的基本方法26.什么是安全状态27.能够利用银行家算法判断系统的安全状态第四章28.计算机中各个存储层次29.什么是高速缓存和磁盘缓存30.什么是重定位、静态重定位、动态重定位31.什么是物理地址、逻辑地址，能够利用页表将逻辑地址转换为物理地址32.能够利用首次适应、最佳适应算法、最坏适应算法进行各作业内存的分配，画出对应的内存分布图33.动态分区内存回收几种情况34.分页存储管理的基本思想35.分段存储管理方式引入的几个原因36.分页和分段的主要区别37.虚拟存储器的特征38.请求分页中页表各字段及含义39.能够利用最佳置换算法和先进先出置换算法、最近最久未使用算法画出置换图。第五章40.从 OS 观点看，I/O 设备的重要性能指标以及分类41.设备控制器的基本功能42.通道的分类43.I/O 控制几种方式44.缓冲引入原因45.设计 I/O 软件的设计原则应该达到的目标46.设备独立性含义，设备独立性软件的主要功能。47.基本设备分配程序48.spooling 全称，如何利用SPOOLING 技术共享打印机49.磁盘访问时间组成50.能够利用先来先服务、最短寻道、扫描算法计算进程调度中的磁道访问顺序和移动距离（磁道数），并计算平均寻道长度。第六章51.文件逻辑结构类型52.对目录管理的要求53.文件控制块应该包含的信息54.文件存储空间的管理方法第七章名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 6 页 -55.“用户与操作系统的接口”，该接口通常可分为两大类56.键盘终端处理程序，应具有的功能57.命令解释程序的主要作用58.什么是特权指令59.系统调用与一般的过程调用差别名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 6 页 -