2023年计算机操作系统期末复习指导本科.docx

计算机操作系统期末复习指导（本科）中央电大计算机教研室计算机操作系统课程是中央电大计算机科学与技术专业的一门必修课。通过学习使学员 掌握计算机操作系统的组成及基本设计原理，基本概念和相关的新概念和名词术语;了解计 算机操作系统的发展特点、设计技巧和方法，对常用计算机操作系统（如Dos、Windows 和UNIX/Li nux）会进行基本的操作使用。该课程使用的教材为计算机操作系统（第2版），吴企渊、梁燕编著，清华大学出版社 2 0 2 3年8月出版。重要内容涉及：计算机操作系统概述、作业管理、文献管理、存储管 理、输入输出设备管理、进程及解决机管理、操作系统结构和程序设计，并附录课程实验。操作系统是计算机系统的基本组成部分,是整个计算机系统的基础和核心。计算机操作 系统课程是理论性和实践性都较强的课程，具有概念多、较抽象、涉及面广的特点。为帮助 大家复习这门课程，下面按照教学大纲，对各章的重点、难点进行归纳、总结，给出解答问题 的指导，最后给出练习及参考解答，供大家复习时参考。一、各章复习要点第一章 计算机操作系统概述1、操作系统的概念操作系统（Opera t i ng System, OS）是方便用户、管理和控制计算机软硬件资源的系 统软件（或程序集合）。从用户角度看，操作系统可以当作是对计算机硬件的扩充：从人机交互方式来看，操作 系统是用户与机器的接口;从计算机的系统结构看，操作系统是一种层次、模块结构的程序集 合，属于有序分层法，是无序模块的有序层次调用。操作系统在设计方面体现了计算机技术 和管理技术的结合。2、操作系统的发展形成了五大类型(2)驱动程序与I / 0设备的特性紧密相关。(3)驱动程序与I /O控制方式紧密相关。(4)由于驱动程序与硬件紧密相关，因而其中的一部分程序用汇编语言书写，目前有很 多驱动程序，其基本部分已经固化，放在R OM中。 设备解决方式将抽象规定转换为具体规定；检杳I /O请求的合法性；读出和检查设备的状态;传送必 要的参数;方式的设立WO设备启动。第六章进程及解决机管理1、进程的引入(1)进程调度属于低档解决机管理，即拟定系统中哪个进程将获得CPU；而作业调度属 于高级解决机管理，即拟定系统中哪些作业将获得CPU。(2)进程是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运营活动。(3 )引入进程的意义是描述多道程序设计系统中程序的动态执行过程。2、进程的定义及特性(1)程序和进程的区别见教材1 53页的表6 -2;(2)进程的五个基本特性：动态性、并发性、独立性、制约性、结构性；(3 )进程与线程：线程是由进程进一步派生出来的一组代码(指令组)的执行过程。3、进程调度(1)进程的三个基本状态及转换三个基本状态是等待、执行和就绪，在定的条件下，进程的状态将发生转换。见教材 1 58页图6-1。(2)进程调度算法重要有先来先服务(FCFS)、轮转法、多级反馈轮转法、优先数法。(3)进程控制块(PCB)是进程存在的唯一标志，它描述了进程的动态性。4、进程通信(1)进程的同步与互斥进程的同步与互斥是指进程在推动时的互相制约关系。般来说同步反映了进程之间的协作性质，往往指有几个进程共同完毕个任务时在时 间顺序上的某种限制，进程互相之间各自的存在及作用，通过互换信息完毕通信。如接力比赛 中一组队员使用接力棒等。进程互斥体现了进程之间对资源的竞争关系,这时进程互相之间不一定清楚其它进程情 况，往往指多个任务多个进程间的通讯制约，因而使用更广泛。如打篮球时双方挣抢篮板球 等。(2)临界区一次仅允许一个进程使用的共享资源称为临界资源,每个进程中访问临界资源的程序段 称为临界区。(3)原语原语是不可中断的过程。力口锁/开锁(LOCK / UNLOCK)原语优点是实现互斥简朴;缺陷是效率很低。 信号量(Sem a ph o r e )及PV操作PV操作可以实现对临界区的管理规定。它由P操作原语和V操作原语组成，对信号量 进行操作，具体定义如下：P(S):将信号量S的值减1,即s=s-i；假如S>0,则该进程继续执行;否则该进程置为等待状态，排入等待队列。V (S):将信号量S的值加1,即S = S+1；假如S>0,则该进程继续执行；否则释放队列中第一个等待信号量的进程。信号量的数据结构为一个值和一个指针，指针指向等待该信号量的下一个进程。信号量 的值与相应资源的使用情况有关。当它的值大于0时，表达当前可用资源的数量;当它的值 小于0时，其绝对值表达等待使用该资源的进程个数。注意信号量的值仅能由PV操作来改 变。一般来说,信号量S>0时,S表达可用资源的数量。执行一次P操作意味着请求分派一个 单位资源，因此S的值减I;当SVO时，表达已经没有可用资源，请求者必须等待别的进程 释放该类资源，它才干运营下去。而执行个V操作意味着释放个单位资源，因此S的值 加1；若SKO,表达有某些进程正在等待该资源，因此要唤醒一个等待状态的进程,使之运 营下去。 消息缓冲通信原语高级通信原语，用于一组信息发送（Se nd）与读取（Read）。5、死锁（1）死锁的概念。死锁是两个或两个以上的进程中的每一个都在等待其中另一个进程释放资源而被封锁, 它们都无法向前推动，称这种现象为死锁现象。产生死锁的因素是共享资源有限，多个进程对共享资源的竞争，并且操作不妥。（2）产生死锁的四个必要条件是资源互斥使用、保持和等待、非剥夺性、循环等待。（3）解决死锁的方法一般有死锁的防止，即破坏产生死锁的四个必要条件中的一个或多个，使系统绝不会进 入死锁状态；死锁的避免，即在资源动态分派的过程中使用某种办法防止系统进人死锁状态; 以及允许系统产生死锁,然后使用检测算法及时地发现并解除它。第七章操作系统结构和程序设计1、操作系统的设计目的和原则操作系统的设计目的:对的性、安全可靠性、可扩充性和可移植性、易维护性。分层原则：环节、方法、层次间的调用；有序分层法分块原则：模块接口法2、层次结构设计操作系统的结构模型：层次模块模型、整体内核模型、进程模型和对象模型。操作系统的结构设计环节：总体设计、逐步求精、结构码。3、DOS模块结构，Windows编程模式，Linux程序模块举例二、例题解析 如何理解操作系统在计算机系统中的地位？解：操作系统是软件，并且是系统软件。它在计算机系统中的作用，大体可以从两方面体会: 对内，操作系统管理计算机系统的各种资源，扩充硬件的功能;对外，操作系统提供良好的人机 界面，方便用户使用计算机。它在整个计算机系统中具有承上启下的地位。 系统调用与般过程调用的区别。解：系统调用在本质上是一种过程调用，但它是一种特殊的过程调用，它与一般过程调用的 重要区别如下：（1）运营状态不同。一般的过程调用,其调用和被调用过程都是用户程序，它们都运营 在同一系统状态下;而系统调用的调用过程是用户程序，它运营在用户态，其被调用过程是 系统过程，运营在系统态。（2）进入方式不同。一般过程调用可以直接通过过程调用语句将控制转移到被调用过 程；而执行系统调用时.，由于调用和被调用过程处在不同系统状态，必须通过访管中断进入。（3）代码层次不同。一般过程调用中的被调用程序是用户级程序，而系统调用是操作 系统中的代码程序，是系统级程序。 下表给出作、业1, 2, 3的提交时间和运营时间。采用先来先服务调度算法和短作'也优 先调度算法，试问平均周转时间各为多少？（时间单位:小时，以十进制进行计算。）作业号提交时间运营时间10. 08.020. 44.031. 01.0【分析】解答这道题一方面需要清楚作业调度算法的含义（先来先服务调度算法和短作 业优先调度算法），还要清楚：作业周转时间=作业完毕时间一作业提交时间，作业平均周转时 间=各作业周转时间之和/作业数，为此我们画下面这样一个表来明确各作业的执行情况。解:采用先来先服务调度策略,则调度顺序为1、2、3。作业号。提交时间运营时间开始时间。完毕时间，周转时间1 。0. 0 。8.01»»0.0oo8. 0 -8 . 02 0 44.0 。8. 01 2.0。1 1 .63。1.0。1.012. 01 3.0 o 1 2.0平均周转时间 T= (8+11.6+1 2)/3= 1 0. 53采用短作业优先调度策略，则调度顺序为1、3、2。提交时间运营时间在始时间完F时间用精时间1 。0.0 a 8,0 00.08. 0 。8.03(» .0*»1.09.0 88. 02 。0.4 a4.0 。9.0。13.0 。12.6平均周转时间 T=(8 + 8+l 2.6 ) / 3=9.53试述文献管理系统设立打开文献、关闭文献命令的因素。解：操作系统需要解决大晟用户文献，而访问一个文献需要查询目录,有时甚至需要多次查 询目录。由于文献目录与文献一起存放在辅存上，当存取文献时，必须先到辅存中读取文献 目录信息，从中获得文献的存放地址，然后再去存取文献。这样一来，文献信息的存取将花 费很多时间。假如将整个文献目录放入主存，虽然可以提高存取速度,但这需要占用大量主 存空间，显然这也是不可取的。事实上，在一段时间内使用的文献数总是有限的，因此只要将目录中当前要使用的那些 文献的目录表目复制到内存中就可以了。这样既不占用太多的主存空间，又可显著提高查询 文献目录的速度。为此，大多数操作系统中设立了两个文献操作:打开文献和关闭文献。打开文献操作完毕的功能是将文献的有关目录信息复制到主存活动文献表中，以建立用 户和这个文献的联系。关闭文献操作的功能是用户宣布这个文献当前不再使用，系统将其在 主存中的相应目录信息删去，因而也就切断了用户同这个文献的联系。 采用可变分区管理存储空间时，若主存中按地址顺序依次有五个空闲区，大小分别为15K、28K、1 OK、22 6 K、1 1 0K。现有五个作业J1到J5,它们所需的主存空间依次是10K、 15K、102K、26K、180K。问假如采用初次适应分派算法,能否把这五个作业按J 1至U J 5的 顺序所有装入主存。使用哪种分派算法装入这五个作业，可使主存的运用率最高？解：按初次适应分派算法，不能把这五个作业所有依次装入主存。这时JI、J2装入第1、2个空闲区,J3、J 4装入第4、5个空闲区,J5有18 0 K,无法装入仅有的1OK空闲区。能使主存运用率最高的是采用最佳适应分派算法。这时,这五个空闲块分别装入作业J2、 J4、 J 1、 J5、 J 3。 某虚拟存储器的用户编程空间共32个页面，每页为1KB,内存为l6KBo假定某时刻一用户页表中已调入内存的页面的页号和物理块号的对照表如下：页号物理块号051102437请计算逻辑地址OA 5 c(H)所相应的绝对地址。【分析】在分页存储管理方式中，逻辑地址结构为:市母n面内岫加d假如给定的逻辑地址是A,页面大小为L,则页号p和页内地址d可按下式求得：P =int A/Ld=A mo d L其中，i nt表达取结果的整数部分,mo d表达取结果的余数部分。页号的位数表达地址空间中最多可容纳的页面个数，页内地址的位数表达每 页的大小，页表的作用是实现从页号到物理块号的地址映射。在页式存储管理中，逻辑空间 页的大小与主存地址空间中块的大小相同。解：页式存储管理的逻辑地址分为两部分:页号和页内地址。由己知条件“用户编程空间共 32个页面“，可知页号部分占5位;由“每页为1 KB”，1K=2 可知内页地址占10位。由 “内存为16KB”，可知有16块，块号为4位。逻辑地址OA 5 c(H )所相应的二进制表达形式是:00 0 10100 1 01 1 1 00 ,根据上面 的分析，下划线部分为页内地址，编码“000 10”为页号，表达该逻辑地址相应的页号为 2。查页表，得到物理块号是4(十进制)，即物理块地址为：01 00 ，拼接块内地址100101 1 I 00,得01 00 1 0 0 101 II OO,即25c（H）。 某采用页式存储管理的系统，接受了一个共7页的作业，作业执行时依次访问的页为:1、 2、3、4、2、1、5、6、2、I、2、3、7。当内存块数量为4时，请分别用先进先出（FIFO ） 调度算法和最近最少使用（LRU）调度算法，计算作业执行过程中会产生多少次缺页中断？写 出依次产生缺页中断后应淘汰的页。（所有内存开始时都是空的，凡第一次用到的页面都产 生一次缺页中断。规定写出计算过程）解：（1）采用先进先出（FIFO）调度算法，页面调度过程如下：页面顺序3 7 2 3 6 2 15 6 2 15 6 2 45 6 3 45 2 3 412 3 421 -2-臼存面况 主页情3 7 2 3 6 2 15 6 2 15 6 2 45 6 3 45 2 3 412 3 421 -2-臼存面况 主页情【分析】使用FI FO置换算法时，淘汰最先进入内存的页面。例如，当加灰页面5要换入内存时, 此时内存中的页面情况是1，2,3和4（加灰的部分），其中页面4是最近新换入的，页面3比页 面2换入的时间晚（参考加框部分的演示），所以按照该置换算法，需淘汰最早进入内存的页 面1,换入页面5。所以，共产生1 0次缺页中断，依次淘汰的页是1、2、3、4、5、6。（2）采用最近最少使用（LRU）调度算法，页面调度过程如下:页面顺序1 2目0056212371 1111111222222233553344667【分析】使用LRU置换算法时，淘汰最近最少使用的页面。例如，当加灰页面5要换入内存时, 此时内存中的页面情况是1，2,3利4 （加灰的部分），我们考察加灰页面5之前的页面序列， 分别是1, 2,4,3（参考加框部分的演示）,可见在内存中的页面3是最近用得最少的, 所以按照该置换算法，需淘汰页面3,换入页面5。因此，共产生8次缺页中断，依次淘汰的页是3、4、5、6。 试述分页式存储管理系统和分段式存储管理系统的重要区别。解：分页和分段有许多相似之处，比如两者都不规定作业连续存放。但在概念上两者完全不 同，重要表现在以下几个方面：（1）页是信息的物理单位，分页是为了实现非连续分派，以便解决内存碎片问题，或者 说分页是由于系统管理的需要。段是信息的逻辑单位，它具有一组意义相对完整的信息，分 段的目的是为了更好地实现共享，满足用户的需要。（2）页的大小固定，由系统拟定，将逻辑地址划分为页号和页内地址是由机器硬件实现的。 而段的长度却不固定，决定于用户所编写的程序，通常由编译程序在对源程序进行编译时根据 信息的性质来划分。（3）分页的作业地址空间是一维的。分段的地址空间是二维的。 为什么说有了通道技术和中断技术才真正做到了 CPU与外设的并行操作？ 解：通道是负责外围设备与主存之间进行数据互换，能单独完毕输入输出操作的解决机。有 了通道，主存和外围设备之间的数据互换就不要CPU干预了,C PU可以做与输入输出无关 的其他工作，从而使计算机系统获得了 CPU与外围设备之间并行工作的能力。I/O中断是通道和CPU协调工作的一种手段。假如没有中断技术，CPU就要不断去查 询通道以及设备执行的情况，这样一来，CPU还是把大量的时间花在了查询上，不能很好地 为其他进程服务。使用中断技术，CPU可以完全不管通道和设备的执行情况，由于无论操 作正常结束或操作异常结束，通道都会发出中断，告知CPU来解决。综上所述，通道技术和中断技术的出现,使得主存可以直接与外设互换数据，而CPU得以 并行地工作，大大提高了 CPU的使用效率。 某分时系统的进程出现如下图所示的状态变化。就绪进程队列试问：(1)你认为该系统采用的是何种进程调度算法？(2 )把图中所示的六个状态变化的因素写出来。【分析】从图中可以看出在、和“就绪进程队列”之间存在一个环路,有的进程在执 行过程中被剥夺解决机,排入就绪队列的尾部，等待下一次调度,同时进程调度程序又去调度 当前就绪队列中的第一个进程，这样的进程调度算法为时间片轮转法。解：(1)该分时系统采用的进程调度算法是时间片轮转法。(2)进程被选中，变成运营态；时间片到，运营的进程排入就绪队列尾部;运营的进 程启动打印机，等待打印;打印工作结束，等待的进程排入就绪队列尾部；等待磁盘读 文献工作;磁盘传输信息结束，等待的进程排入就绪队列尾部。 如何理解操作系统的作业调度和进程调度的关系？解：作业调度和进程调度都属于解决机调度。作业调度是解决机管理的高级形式，它的重:要 功能是审查系统是否能满足用户作业的资源规定以及按照一定的算法来选取作业。进程调度 是解决机管理的低档形式,它的重要功能是根据一定的算法将CPU分派给就绪队列中的一个 进程。操作系统中作业的状态重要有：提交、后备、执行、完毕，进程的状态重要有等待、就作业调度执行作业调度作业的状态及其转换绪、执行。作业调度和进程调度的转换关系见下图。 用PV操作实现进程间的同步与互斥应当注意什么？解：用PV操作实现进程间的同步与互斥，应当注意以下四方面问题：(1)对每一个共享资源都要设立信号量。互斥时对一个共享资源设立一个信号量;同步 时对一个共享资源也许要设立两个或多个信号软，要视由几个进程来使用该共享变显而定。(2)互斥时信号量的初值一般为I；同步时至少有一个信号量的初值大于等于h(3)PV操作一定要成对调用。互斥时在临界区前后对同一信号量作PV操作;同步时 则对不同的信号量作PV操作,PV操作的位置一定要对的。(4 )对互斥和同步混合问题，PV操作也许会嵌套，一般同步的PV操作在外,互斥的PV 操作在内。三、课程练习及参考解答一、填空1、设备I/O方式有如下三种:、和操作系统的五大类型是批解决操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统、 分布式操作系统。 多通道批解决操作系统多道程序设计：即在系统内（内存）同时存放并运营几道互相独立的程序。多道程序设计的基础:是将运营过程进一步细化成几个小的环节,从而实现宏观上的并 行。但从微观上看，内存中的多道程序轮流地或分时地占用解决机，交替执行。多道批解决系统=批解决系统+多道程序设计技术 分时与实时分时:鉴于CPU运转的高速度，把CPU的时间提成很短的时间片（例如，几十至几百毫秒） 进行工作。时间片的大小影响系统的响应时间，并与系统用户的数量、系统时间片的切换速 度有关。实时是指计算机对于外来信息可以以足够快的速度进行解决，并在被控对象允许的时间 范围内做出快速反映。实时系统对交互能力规定不高，但规定可靠性有保障。 网络操作系统与分布式操作系统分布式操作系统是网络操作系统的更高级形式,它保持网络系统所拥有的所有功能，同时 又有透明性、可靠性、高性能等。网络操作系统与分布式操作系统虽然都属于管理分布在不 同地理位置的计算机，但最大的差别是:网络操作系统的工作，用户必须知道网址，而分布 式系统用户则不必知道计算机的确切地址。3、操作系统的五大功能 作业管理：涉及任务、界面管理、人机交互、图形界面、语音控制和虚拟现实等； 文献管理：又称为信息管理； 存储管理：实质是对存储“空间”的管理，重要指对主存的管理；设备管理:实质是时硬件设备的管理,其中涉及对输入输出设备的分派、启动、完毕 和回收； 进程管理:实质上是对解决机执行“时间”的管理，即如何将cPU真正合理地分派 给每个任务。2、文献存取方式按存取顺序通常分、，尚有一类 o3、从用户观点看,UN IX系统将文献分三类：、和 O4、引起死锁的四个必要条件是 、和。5、进程的三个最基本状态是、和。6、传统操作系统提供编程人员的接口称为。7、三代人机界面的发展是指：、和8、常用的进程调度算法有、和二、选择一个对的答案的序号填入括号中1、计算机操作系统是一个（）。A.应用软件B.硬件的扩充 C.用户软件 D.系统软件2、操作系统程序结构的重要特点是（）。A. 一个程序模块B.分层结构C.层次模块化结构D.子程序结构3、面向用户的组织机构属于（）。A.虚拟结构B.逻辑结构 C.实际结构 D.物理结构4、操作系统中应用最多的数据结构是（）oA. 堆栈 B.队列 C.表格 D.树5、可重定位内存分区分派目的为（）。A.解决碎片问题B.便于多作业共享内存C.回收空白区方便C.回收空白区方便D.摆脱用户干预6、逻辑地址就是（）。A.用户地址 B.相对地址 C.物理地址D.绝对地址7、原语是（ ）oA. 一条机器指令B.若干条机器指令组成C. 一条特定指令D.半途能打断的指令8、索引式（随机）文献组织的一个重要优点是（）。A.不需要链接指针B.用户存取方便C.I可收实现比较简朴D.能实现物理块的动态分派9、几年前一位芬兰大学生在I nt e rnet上公开发布了以下一种免费操作系统核心（）,通过许多人的努力，该操作系统正不断完善，并被推广。A. W i ndows N TB. LinuxC. UN I X D. 0 S 210.文献目录的重要作用是（）。A.按名存取B.提高速度C.节省空间 D.提高外存运用率11、某进程在运营过程中需要等待从磁盘上读入数据，此时该进程的状态是（）。A.从就绪变为运营B.从运营变为就绪C.从运营变为阻塞D.从阻塞变为就绪1 2、把逻辑地址转变为内存的物理地址的过程称作（）。A.编译B.连接 C.运营D.重定位13、进程和程序的一个本质区别是（）。A.前者分时使用CPU,后者独占CPUB.前者存储在内存，后者存储在外存C.前者在一个文献中，后者在多个文献中D.前者为动态的，后者为静态的三、是非题，对的的在括号内划，错的划X。（）1、进程间的a相制约关系体现为进程的互斥和同步。()2、只有一个终端的计算机无法安装多用户操作系统。()3、UNIX的最大特点是分时多用户、多任务和倒树型文献结构。()4、常用的缓冲技术有双缓冲，环形缓冲和缓冲池。()5、实时操作系统的响应系数最小，设备运用率最差。()6、死锁是指两个或多个进程都处在互相等待状态而无法继续工作。()7、具有多道功能的操作系统一定是多用户操作系统。()8、一般的分时操作系统无法做实时控制用。()9、多用户操作系统在单一硬件终端硬件支持下仍然可以工作。()10、常用的缓冲技术是解决慢速设备与快速CPU解决之间协调工作。四、问答题I、试以生产者-消费者问题说明进程同步问题的实质。2、以一台打印机为例，简述SPOOLin g技术的优点。3、简述请求页式存储管理的优缺陷。4、虚拟存储器的基本特性是什么?虚拟存储器的容量重要受到什么限制？5、现代操作系统与传统操作系统相比，设计中采用了哪些先进技术？练习参考解答一、填空1、询问、中断、通道2、顺序存取、直接存取、按键索引3、普通(用户)、目录、特殊4、互斥使用、保持和等待、非剥夺性、循环等待5、准备(就绪)、执行、等待6、系统调用7、一维命令行、二维图形界面、三维虚拟现实 8、先来先服务、优先数法、轮转法 二、选择题1、D 2、C 3、B 4、C 5、A 6、B7、B 8、D 9、B 10、A 11、C 12、D 13、D三、是非题有错误的是第2、5、7题，其余均是对的的。四、问答题1、答:一个生产者，一个消费者和一个产品之间关系是典型的进程同步问题。设信号量S为仓 库内产品，P-V操作配对进行缺一不可。生产者进程将产品放入仓库后告知消费者可用;消 费者进程在得知仓库有产品时取走，然后告诉生产者可继续生产。2、答：以一台打印机为例,SPOOLing技术的重要优点是在多用户情况下，每一个用户使用 打印机就仿佛自己拥有一台打印机。不会产生打印机“忙”而等待。3、答：优点：(1 )虚存量大，适合多道程序运营，用户不必紧张内存不够的调度操作。动态页式管理提供 了内存与外存统一管理的虚存实现方式。(2)内存运用率高，不常用的页面尽量不留在内存。(3)不规定作业连续存放，有效地解决了 “碎片”问题。与分区式比，不需移动作业；与 多重分区比，无零星碎片产生。UN I X操作系统较早采用。缺陷：(1)要解决页面中断、缺页中断解决等，系统开销较大。(2 )有也许产生“抖动”。(3)地址变换机构复杂，为提高速度采用硬件实现，增长了机器成本。4、答：虚存是由操作系统调度，采用内外存的互换技术，各道程序在必需使用时调入内存， 不用的调出内存，这样仿佛内存容量不受限制。但要注意：(1)虚存容量不是无限的，极端情况受内存、外存的可使用的总容量限制;(2)虚存容量还受计算机总线长度的地址结构限制；(3)速度和容量的“时空”矛盾，虚存量的“扩大”是以牺牲CPU工作时间以及内、外存互 换时间为代价的。5、答：现代操作系统是指网络操作系统和分布式操作系统，采用了网络地址方案、网络协议、 路由技术和微内核等先进技术。4、表征操作系统的属性重要有：响应系数，并发性，信息的共享、保密与保护，可扩充性、可移植性、可读性、可生成性，安全可靠性,可测试性等。第二章作业管理1、基本概念作业(Job)是让计算机完毕一件事或任务，可大可小，可多可少。作业步(J ob s lep s )：作业顺序执行的工作单元。作业流(Job S t rc a m):作业步的控制流程。作业类别分为终端型作业和批量型作业。2、三代用户界面 第一代用户界面：操作命令和系统调用(一维空间) 第二代用户界面：图形界面(二维空间) 第三代用户界面:虚拟现实的界面元素(三维空间)3、界面管理的功能 实现高效的人机通信 改善计算机的可用性、可学性和有效性 支持三维及多媒体技术 为广大用户提供适应不同应用的众多界面构造工具及语言4、作业调度 作业调度功能(1)采用JCB (作业控制块)表格，记录各作业状况；(2)按选定的算法，从后备作业队列中选出一部分(多道)或一个作业投入运营；(3)为被选中的作业做好运营前的准备工作，例如建立相应的执行进程和分派系统资源；(4 )作业运营结束的善后解决工作。 作业调度算法(1)先来先服务(FCFS )作业平均周转时间=2(作业完毕时刻i-作业提交时刻i ) /n个作业(2)最短作业优先：在作业内容参差很不均衡时有合理性(3)最高响应比优先响应比(系数)=作业响应时间(等待+运营)/作业运营时间(4 )定期轮转法：准时间片分为固定期间片和不固定期间片(5)优先数法：急事先办的原则(6 )事件驱动法:MS-W i ndows采用此算法5 She 1 1命令解释和控制语言She1 1是用户与操作系统交互作用的界面。作为命令解释程序它接受用户输入的命令, 进行分析，创建子进程实现命令的功能，等子进程终止工作后，发出提醒符。此外,Shell还 是一种高级程序设计语言，有变量、关键字、各种控制语句，支持函数模块，有自己的语法 结构。第三章文献管理1、文献管理的任务与功能任务:把存储、检索、共享和保护文献的手段，提供应操作系统自身和用户，以达成方便 用户和提高资源运用率的目的。功能：一分派与管理外存,实现按名存取-提供合适的存储方法一文献共享、保护，解决命名冲突，控制存取权限文献的组织结构：文献、文献元素、文献系统，其中文献系统包含文献管理程序(文献 和FI录的集合)和所管理的所有文献。2、文献分类(1)按文献性质与用途分：系统文献、库文献、用户文献(2)按操作保护分：只读文献、可读可写文献、可执行文献(3)按使用情况分：临时文献、永久文献、档案文献(4 )按用户观点分:普通文献、目录文献、特殊文献(5)按存取的物理结构分：顺序(连续)文献、链接文献、索引文献(6)按文献的逻辑存储结构分:有结构文献、无结构文献(7)按文献中的数据形式分：源文献、目的文献3、文献的逻辑结构和物理结构 文献的逻辑结构-从用户使用角度拟定的文献结构一按文献名及记录号存取文献，是一维、连续的字符序列，方便存储、检索或加工文献由若干个逻辑记录组成，并加以命名或编号 文献的物理结构又称文献的存储结构，是指文献在存储介质上的存储组织形式，与存储介质的存储 性能有关。空闲空间的管理方法重要有:空闲表法、空闲链表法、成组链接法4、文献目录(1)文献目录分类:一级文献目录、二级文献目录、多级文献目录(2)文献目录的管理 目录做成文献，文献系统便于内部统一管理，目录文献在使用时调入内存； 在操作系统中，大量采用“表格”管理。5、文献存取控制 解决文献保护、保密和共享 常用的文献存取控制方法有:存取控制矩阵、用户权限表、使用口令、使用密码 Un i x/L i n ux系统的安全性与计算机病毒简介6、文献系统的数据结构和表达UNIX或Li n ux操作系统中文献系统的重要特点(1)操作系统文献的目录组织是一个树形结构；(2)文献自身是无结构的字符流：(3)把外部设备的特殊文献和普通文献以及目录文献都统一在文献这一概念之下。第四章存储管理1、存储管理的基本概念 逻辑地址与物理地址在具有地址变换机构的计算机中，允许程序中编排的地址和信息实际存放在内存中的 地址有所不同。前者叫逻辑(相对)地址，后者叫物理(绝对)地址。 重定位：将逻辑地址转换为物理地址。 三级存储器结构辅存c主存c高速缓存为三级存储器结构，从辅存到高速缓存，存储器容量减小,存取时 间减少，速度增长,但每位存储器成本增长了。 虚拟存储管理虚存是由操作系统调度，采用内外存的互换技术,各道程序在必需使用时调入内存，不 用的调出内存，这样仿佛内存容量不受限制。虚存的特点：(1)虚存容量不是无限的，极端情况受内存和外存可运用的总容量限制；(2)虚存容量还受计算机总线地址结构限制；(3)速度和容量的“时空”矛盾，虚存量的“扩大”是以牺牲CPU工作时间以及内外存 互换时间为代价的。存储管理的任务和功能任务是方便用户，提高内存资源的运用率，实现主存共享。功能重要有主存的分派和回收、地址映射、主存扩充、内存的共享和保护技术2、分区分派存储管理分为固定分区、可变分区、可重定位分区、多重分区。内存“扩充”技术: 互换:由操作系统做，用户不知道。 覆盖：由用户控制，操作系统提供覆盖机制。内存保护技术：保护系统工作区和用户作业区，特别是如何防止系统区被破坏。方法有 存储保护键、界线寄存器3、请求页式存储管理(1)页式存储管理实现原理基于程序在运营时不需要一开始都装入内存(局部性原理)，更不应当把最近较长一段 时间内不用的程序装入内存。(2)页表的作用是将逻辑页号转换为物理块号。(3)页面淘汰算法先进先出算法(FIFO)、循环检测法、最近最少使用页面先淘汰(LRU)、最不经常使 用的页面先淘汰(LFU)、最近没有使用页面先淘汰(NUR)、最优淘汰算法(OPT)等。(4)页式存储管理的优、缺陷优点： 虚存量大，适合多道程序运营，用户不必紧张内存不够的调度操作； 内存运用率高，不常用的页面尽量不留在内存；不规定作业连续存放，有效地解决了 “碎片”问题。与分区式相比，不需移动作业; 与多重分区比，无零星碎片产生。缺陷： 要解决页面中断、缺页中断解决等，系统开销较大； 有也许产生“抖动”： 地址变换机构复杂,为提高速度采用硬件实现，增长了机器成本。4、段式、段页式存储管理段式、页式存储管理的对比表参考教材1 17页。段页式存储管理特点: 每一段分若干页，再按页式管理，页之间不规定连续； 用分段方法分派管理作业，用分页方法分派管理内存； 兼有段式和页式管理的优点，系统复杂和开销增大，一般在大型机器上才使用。A 第五章输入输出设备管理1、设备管理的任务和功能 设备管理的任务(1)按用户需求提出的规定接入外部设备，系统按一定算法分派和管理控制，而用户不必 关心设备的实际地址和控制指令；(2)尽最提高输入输出设备的运用率，例如发挥主机与外设以及外设与外设之间的真正 并行工作能力。 设备管理的功能(1)分派设备(2)控制和实现真正的输入输出操作(3)而输入输出缓冲区进行管理(4 )在一些较大系统中实现虚拟设备技术2、外部设备分类(I)按系统和用户分：系统设备、用户设备(2)按输入输出传送方式分(UNIX或Li nux操作系统)：字符型设备、块设备(3)按资源特点分:独享设备、共享设备、虚拟设备(4)按设备硬件物理特性分：顺序存取设备、直接存取设备(5)按设备使用分：物理设备、逻辑设备、伪设备 设备I/O方式：询问、中断、通道 1/。设备分派算法:先来先服务(FCFS)、按优先级进行分派3、外部设备的安装设备驱动程序的作用、分类、使用。CPU与外部信息的互换:程序直接控制方式、中断控制方式、DMA方式和通道方式总线与接口： PC系统总线、标准接口类型、USB接口4、设备管理技术(1)1/0设立缓存理由 解决信息的到达率和拜别率不一致的矛盾； 缓存起中转站的作用； 在通道或控制器内设立局部寄存器作为缓冲存储器,可暂存I /0信息，以减少中断 CPU的次数。这种情形可进一步推广，使得一次读入的信息可多次反复使用。(2)虚拟设备的技术(S POOLing)SPOOLing,即外围设备联机并行操作，它是关于慢速字符设备如何与计算机主机互换信 息的一种技术，通常也叫做“假脱机技术”。是一种预输入、缓输出和转储的管理技术.SPOOL in g系统的特点： 提高了 I/O速度； 将独享设备改造为共享设备(典型例子是打印机的“共享”)； 实现了虚拟设备功能。5、设备解决程序编制内容 设备驱动程序的功能(1)将接受到的抽象规定转换为具体规定；(2)检查用户I/O请求的合法性，了解I/O设备的状态，传递1 /0有关参数，设立设备的工作 方式；(3)发出I/O命令，启动分派到的I/O设备，完毕指定的I/O操作：(4)及时响应由控制器或通道发来的中断请求，并根据其中断类型调用相应的中断解决 程序进行解决；(5 )对于设立有通道的计算机