轻松过关高程之操作系统篇.pdf

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1、冀黔：过关赢器一琴2 毒；j 1 之操作系统篇文周毅根据软考大纲的要求，高级程序员或程序员必须要熟练掌握操作系统的基本知识，它也是每年理论考试的重头戏。本文将紧扣大纲要求，对要求掌握的知识点进行系统的讲解，并重点对历年软考中出现的经典题型进行详细解析以帮助考生提高应试能力和解题技巧。一、操作系统概述1、操作系统的定义：可以从两个角度来对操作系统进行定义。从用户角度。操作系统是用户与计算机之间的接口，有了操作，用户可以方便地使用计算机。从资源管理角度，引入操作系统是为了合理地组织计算机的工作流程，管理和分配计算机系统硬件和软件资源，使资源能为多个用户共享可以这么说操作系统是计算机资源的管理者。对

2、这两个观点进行归纳可以将操作系统定义为：操作系统是计算机系统中的一个系统软件，它管理和控制计算机系统中硬件和软件资源，合理地组织计算机工作流程，以便有效地使用这些资源为用户提供一个功能强、使用方便的工作环境，从而在计算机与用户之间起到接口作用。2、操作系统的功能：从资源管理和用户接口的角度来看，可把操作系统分为处理机管理(进程管理)、存储管理、设备管理、文件管理和作业管理五个主要部分。所以操作系统的主要功能也可分为处理机管理功能、存储管理功能、设备管理功能、文件管理功能和作业管理功能。3、操作系统的分类：根据使用环境和对用户作业处理方式划分，操作系统的基本类型有批处理操作系电脑知识与技术馥联豢

3、藏：统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统和分布式操作系统。【题型解析】从供选择的答案中选出同下列各条叙述关系最密切的字句。f 1)多个用户在终端的设备上以交互的方式输入、排错和控制其程序的运行。答案是：(A)。(2)由多台计算机组成的一个系统。这些计算机之间可以通过通信来交换信息；互相之间无主次之分；它们共享系统资源：程序由系统中的全部或部分计算机协同执行。管理上述计算机系统的操作系统。答案是：(B)。(3)有一类操作系统的系统响应时间的重要性超过系统资源的利用率它被广泛地应用于卫星控制、导弹发射、飞机飞行控制和飞机订票业务等领域。答案是f C)。供选择的答案：A D：分时操作系统(参

4、实时操作系统(爹分布式操作系统解析：本题主要是考查各种类型操作系统的特征和适应范围相关的知识点。目前流行的操作系统有几种类型：分时操作系统、实时操作系统、分布操作系统、网络操作系统。分时操作系统：主要特征为交互性、及时性、多用户同时性和独立性。即多个用户通过各自的终端交互式地运行自己的作业，如调试程序、控制程序的阶段性执行等。实时操作系统：主要特征是保证事件的处理必须 万方数据在规定的时限内完成，这个时限可以是几秒、几毫秒，甚至是微秒的数量级。常用于生产过程控制、武器控制、数据采集和订票系统等。分布式操作系统：主要特征是多个任务的协同执行，并且各系统之间无主次之分。系统之间也无需采用标准的通信

5、协议进行通讯。网络操作系统：按照网络体系结构的各个协议、标准进行开发的包括计算机网络管理、通信、资源共享、系统安全和多种网络应用服务等。综上所述，本题的答案为：A()B()c)二、处理机管理1、进程的定义：在处理机管理中，进程是一个重要的概念。进程是可以与其他进程并发执行的一段程序的一次执行过程，是系统进行资源分配和调度的基本单位。进程是一个程序关于某个数据集的一次运行。也就是说，进程是运行中的程序，是程序的一次运行活动。相对于程序，进程是一个动态的概念，而程序是静态的概念，是指令的集合。因此，进程具有动态性和并发性。2、进程的状态：进程是当操作系统从磁盘上加载程序列内存中开始其生命周期的，在

6、整个生命周期是进程可能呈现三个状态，即就绪状态、执行状态和等待状态。就绪状态，指进程具备了除处理机以外的所有必需的资源，此时它已经具备了执行条件，但由于当前处理机被其他进程占用，所以它处于等待处理机执行权过程。执行状态，一当进程在就绪状态获得处理机执行权后。进程进行了执行状态，开始执行程序指令。等待状态指进程因等待某个事件的发生而放弃处理机进入等待状态，当该事件发生时，进程就立即从等待状态转换到就绪状态。3、进程同步与互斥：在多任务操作系统中，可以允许多个进程同时存在于内存中，处理机通过进程调度算法分时分配处理机给每个进程。但是，由于计算机的硬件和软件资源有限也导致了进程之间对有限资源的竞争和

7、共享。这不仅制约了进程的并发执行效率，而且有时会引起竞争资源，甚至于导致进程死锁的发生。所以，在多任务操作系统中必须需要处理好进程的互斥和同步问题。进程互斥，一组并发进程中一个或多个程序段，因共享某一公有资源而导致它们必须以一个不允许交叉执行的单位执行。进程同步，把异步环境下的一组并发进程因直接制约而互相发送消息而进行互相合作、互相等待。使得各进程按一定的速度执行的过程称为进程同步。当前各种操作系统对进程互斥主同步都采用多种不同的实现方式常用的方法有：信号量、临界区、管道等等。4、进程死锁：因计算机系统的资源不足、资源分配策略和进程的推进顺序不当，导致两个或多个进程相互交叉等待占用某资源，从而

8、导致进程不能正常执行，称为进程死锁。产生进程死锁的必要条件是：互斥条件、保持和等待条件、不剥夺条件及环路等待条件。死锁的预防策略通常有资源的静态分配法和有序分配法。5、进程调度：也称处理器调度，用于确定什么时候分配处理器并确定分给哪个进程。进程调度的方式有：剥夺方式与非剥夺方式。常用的调度算法有：先来先服务(F c F S)、优先数调度和轮转法。【题型解析】操作系统是一种f A)，进程管理是操作系统的重要组成部分。进程管理可把进程的状态分成f B)3 种。用户可以通过(C)建立和撤销进程。进程的调度实际上是确定(婴。供选择的答案：A：专用软件应用软件系统软件(D 实用软件B：提交、运行、后备(

9、爹等待、提交、完成就绪、运行、等待等待、提交、就绪C：宏指令过程调用(9 函数调用(多系统调用D：处理机的占用内存的分配寄存器状态计算方法解析：本题重点考查进程管理中的一些概念性知识点。(A)操作系统是一种系统软件，主要用于管理系统资源。它是所有软件中最核心的软件，其界于硬件与其它软件之间，可以把它看成一个虚拟计算机环境。所以，此空应填系统软件。(B)在进程整个生命周期中，进程可处于三种状态，即就绪、执行(运行)、等待状态。就绪状态表示进程仅等待处理机资源；执行状态表示处理机正在执行本进程指令：等待状态表示进程因等待某一事件的发生或资源的释放而暂时挂起。一当等待的事件发生进程将电脑知识与技术二

10、“盘嘲睡攀1 3 万方数据立即进入就绪状态。所以此空应填就绪、运行、等待。f C l 用户可以通过系统调用建立进程、撤销进程、阻塞进程和唤醒进程。例如，U N I X 中的f o r k 0 和e x i t O 系统调用分别用于建立系统模块。所以此空应填系统调用。f D)进程调度的最主要功能是确定哪个进程有资格获取处理机及时间片的长度，并实施处理机的分配，它不负责存储器等其他资源的分配。所以此空应填处理机的占用。综上所述，本题的答案为：A(勤B()c()D()三、存储管理1、存储管理的功能：存储管理主要是指对内存储器的管理，负责对内存的分配和回收、内存的保护和内存的扩充。存储管理的最终目标是

11、尽量提高内存的使用效率。2、单一连续区管理和分区存储管理，两者都是一种存储管理形式。单一连续区管理仅用于单道程序系统中内存分配方法主要采用静态分配方法。分区存储管理可用于多道程序系统，它包括固定分区和可变分区两种，其基本思想是把内存划分成若干个连续区域，每个分区装入一个作业运行。3、页式存储管理：分页存储的基本思想是把程序的逻辑空间和内存的物理空间按照同样的大小划分成若干页面，以页面为单位进行分配。在页式存储管理中，系统中虚地址是一个有序对(页号、位移)。系统为每一个进程建立一个页表，其内容包括进程的逻辑页号与物理页号的对应关系和状态等。页面调度是页式存储管理中最核心的内容，常用的页面调度算法

12、有：最优(0 P 町算法、随机(R A N D)算法、先进先出(F l F 0)算法和最近最少使用(L R U)算法等。4、段式存储管理：段式存储管理与页式存储管理相似它是把用户作业按逻辑意义上有完整意义的段来划分以段为单位作为内外存交换的空间的尺度。由于一般编译器将程序代码按类型进行段管理所以采用段存储管理可以加快程序的加载过程。同页式管理一样分段系统中虚地址也是一个有序对(段号、位移)，系统为每个作业也建立一个段表，其内容包括段号、段长、内存地址和状态等。【题型解析】1 4电脑知识与技术珑裁攀辚存储分配解决多道作业(A)的划分问题。为了实现静丰收的动态存储分配，需要采用地址重定位，即把(B

13、)变换成(9，静态重定位由(必实现。动态重定位由 实现。供选择的答案：A：地址空间符号名空间(萤主存空间(鸯虚存空间B，C：(D 页面地址段地址逻辑地址(蓟物理地址外存地址设备地址D。E：硬件地址变换机构(爹执行程序(萤汇编程序连接装入程序调试程序编译程序解释程序解析：本题重点考查存储分配的知识点。存储分配解决多道作业主存空间的划分问题。有两种分配主存的方法：静态分配和动态分配。静态分配是指作业的主存空间在作业运行前确定，运行中不再增减作业的主存；动态分配则是在作业运行时还可以根据作业的运行需要来分配和释放主存。将用户编程所使用的地址称为逻辑地址或相对地址、虚地址。把主存储器中的单元编号称为物

14、理地址或绝对地址、实地址。为了实现静态和动态存储分配，需要采用地址重定位，即逻辑地址转换为物理地址。重定位方法有两种：静态重定位和动态重定位。静态重定位的地址转换是在程序运行之前完成一般由连接装入程序在程序装入主存的过程中实现逻辑地址到物理地址的转换。动态重定位是在程序装入主存后，在指令执行阶段完成对该指令中的逻辑地址到物理地址的转换。它的实现由硬件地址变换机构完成。综上所述，本题的答案：A()B()c()D()E()。四、设备管理设备的类型：按工作特征分：存储设备，即用来保护信息的设备；输入输出设备，用于接受来自计算机外部信息和将计算机内部信息送出计算机的外设。从资源分配的观点分：独占设备、

15、共享设备和虚拟设备。按设备使用特征分：存储设备、输入输出设备、终端设备以及脱机设备等。按信息组织方式分：字符设备和块设备常用的字符设备有键盘、终端和打印机；常用的块设备有磁盘和磁带。设备管理的任务：设备管理是对计算机输入输 万方数据出系统的管理。其主要任务有：选择和分配输入输出设备以便进行数据传输操作；控制输入输出设备和C P U(或内存)之间的交换数据；为用户提供一个友好的透明的设备接口；提高设备和设备之间、C P U 和设备之间，以及进程和进程之间的并行操作度，以使用操作系统获得最佳效率。设备管理的功能：提供和进程管理系统的接口；进行设备分配；实现设备和设备、设备和C P U 等之间的并行

16、操作；进行缓冲区管理。设备管理技术：设备管理常用的技术有：中断技术、通道技术和缓冲技术。设备分配：设备分配的原则是既要充分发挥设备的使用效率，但又要避免由于不合理的分配方法造成进程死锁。另外还要做到把用户程序和具体物理设备隔离开来，做到设备的独立性。设备分配方式有两种：静态分配和动态分配。常用的分配策略有请求先分配、优先级高者先分配等。【题型解析J设备管理的任务是分配和回收设备控制设备的正常工作。使用(A)后，C P U 不必时时去查询外设，减少了C P U 询问外调的时间从而提高了C P U 和外设并行工作的能力；使用(B)后，可以不需要C P U 的参与就可以直接实现内存与外设直接传输数据

17、。可供选择的答案：A B：通道技术程序查询技术直接传输技术缓冲技术(勤中断技术虚拟外设解析：本题重点考查设备管理技术相关知识点。设备管理的主要任务是分配和回收设备，控制设备工作完成用户的输入输出请求，其主要设备管理技术有：中断技术、通道技术和缓冲技术。中断技术：当外设向C P U 发出中断请求时，C P U 暂停正在执行的程序，转去执行中断处理程序。处理完后，再返回到断点继续执行被中断的程序。中断处理能对输入输出是否正常结束或发现错误等进行相应的处理。使用中断技术后，C P U 不必时时去查询外设，减少了C P U 询问外设的时间，从而提高了C P U 和外设并行工作的能力。通道技术：通道技术

18、是专门建立一个用于控制外设和内存之间进行信息传输的硬件机构，使用该机构后，外设可以不需要C P U 参与的情况下直接与内存进行信息传输，从而提高了并行处理能力。缓冲技术：缓冲区是在内存中开辟的专门用于数据传输过程中暂存数据的区域，是一种解决高速C P U和低速外设之间速度不匹配的存储装置。综上所述，本题的答案为：A()B()。五、文件管理1、文件管理的功能：建立、修改和删除文件：按文件名进行访问：决定文件信息的存放位置、存放形式及存取权限；管理文件间的联系以及提供对文件的共享、保护和保密等，允许多个用户协同工作又不引起混乱。2、文件的逻辑结构和组织：为了方便用户使用一般文件的逻辑结构可以分为两

19、种：无结构的字符流文件和有结构的记录文件。记录文件由记录组成即文件内的信息划分成多个记录以记录为单位组织和使用信息，记录文件有顺序文件、索引顺序文件、索引文件和直接文件。3、文件的物理结构和组织：文件物理结构涉及文件存储设备的组织策略和文件分配策略，决定文件信息在存储设备上的存储位置，常用的文件分配策略有：顺序分配、链接分配、索引分配。4、文件访问方法：用户通过对文件的访问来完成对文件的查找、修改、删除和添加等操作。常用的访问方法有两种：顺序访问和随机访问。与、文件存储设备管理：文件存储设备管理就是操作系统要有效地进行存储空间的管理。由于文件存储设备是分成许多大小相同的物理块，并以块为单位交换

20、信息，因此文件存储设备管理的实现是对空闲块的组织和管理，包括空闲块的组织、空闲块的分配与空闲块的回收等。常用的空闲块管理方法有：索引法、链接法和位图法。6、文件目录：文件目录是许多文件控制块(F C B 存储文件所必需的信息的数据结构1 的集合，文件目录也是一个文件，称为目录文件。文件管理的一个重要方面是对文件目录的组织和管理文件系统一般采用一级目录结构、二级目录结构和多级目录结构，当前流行的操作系统如W i n d o w s U N I X 都采用多级树型目录结构。电脑知识与技术0。j 茹鳞#1 0 嚣1 5 万方数据轻松过关高程之操作系统篇轻松过关高程之操作系统篇作者：周毅作者单位：刊名：电脑知识与技术(认证考试)英文刊名：COMPUTER KNOWLEDGE AND TECHNOLOGY年，卷(期)：2004(2)本文链接：http:/