2023年操作系统考试重点及超详细解析超详细解析超详细解析答案.pdf

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1、Chap-1 绪论 1、理解操作系统设计的目标 方便性、有效性、可扩充性、开放性 2、掌握操作系统的特性及含义 并发：在一个时间段上来看，每一道作业都能不同程度地向前推进（并行）。但在任何一个时间点上只能有一道占用 CPU。（串行）-并发性引入进程、线程 共享：系统中的资源可供多个并发的进程共同使用。根据资源属性的不同，有两种资源共享方式：互斥共享方式（临界/独占资源）同时访问方式 虚拟：通过某种技术将一个物理实体映射为若干个逻辑上对应物（如 CPU；一个屏幕可看成多个屏幕-窗口）。或将多个物理实体映射为一个逻辑实体（如虚拟存储是内存和外存的虚拟）。异步性：操作系统必须随时对以不可预测的次序发

2、生的事件进行响应。1、进程的运行速度不可预知。2、难以重现系统在某个时刻的状态（并发和共享是 OS 的两个最基本的特性，二者互为条件！）3、理解操作系统的作用 OS 是用户与硬件系统之间的接口;OS 是计算机系统资源的管理者;OS 是扩充机/虚拟机 4、理解不种类型操作系统的定义（1）无操作系统的计算机系统：先把程序纸带装上输入机，启动输入机把程序和数据送 入计算机，然后通过控制台开关启动程序运行，计算完毕后，用户拿走打印结果，并卸下纸带。（2）单道批处理系统：在内存中只有一道程序。（3）多道批处理系统：在内存中放多道程序,使它们在管理程序的控制下相互穿插地运行。（4）分时系统：划分时间片（3

3、）实时系统：系统能及时响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致地运行。（4）微机操作系统：批处理、分时、实时系统是三种基本的操作系统类型。一个实际的操作系统可能兼有三者或其中两者的功能。Chap-2 进程管理 5、进程的定义 进程是指进程实体的运行过程，是可并发执行的程序在一个数据集合上的运行过程。6、理解进程的三状态及其转换和典型原因 NULL 新建态：创建一个子进程。新建态就绪态：系统完成了进程创建操作，且当前系统的性能和内存的容量均允许。运行态终止态：一个进程到达自然结束点，或出现了无法克服的错误，或被操作系统所终结，或被其他有终止权的进程所终结。

4、终止态NULL：完成善后操作。就绪态终止态：某些操作系统允许父进程终结子进程。等待态终止态：某些操作系统允许父进程终结子进程。7、理解 CPU 的两种状态及其含义 8、为什么引入线程，线程与进程的对比 引入进程的目的是为了使多个程序更好的并发执行，改善资源利用率、提高系统效率。线程与进程的对比：（1）、调度 传统 OS 中，拥有资源、独立调度的基本单位是进程；引入线程的系统中，线程是调度和分派的基本单位，而进程是拥有资源的基本单位。在同一个进程内线程切换不会产生进程切换，由一个进程内的线程切换到另一个进程内的线程时，将会引起进程切换。（2）、并发性 在引入线程的系统中，进程之间可并发，同一进程

5、内的各线程之间也能并发执行。因而系统具有更好的并发性。（3）、拥有资源 无论是传统 OS，还是引入线程的 OS，进程都是拥有资源的独立单位，线程一般不拥有系统资源，但它可以访问隶属进程的资源。即一个进程的所有资源可供进程内的所有线程共享。（4）、系统开销 进程创建和撤消的开销远大于线程创建和撤消的开销，进程切换时，当前进程的 CPU 环境要保存，新进程的 CPU 环境要设置，线程切换时只须保存和设置少量寄存器，并不涉及存储管理方面的操作，因此进程切换的开销远大于线程切换的开销。同一进程内的各线程由于它们拥有相同的地址空间，它们之间的同步和通信的实现也比较容易。9、理解进程控制要完成的工作 创建

6、进程、终止进程、阻塞和唤醒进程、挂起与激活进程。10、理解临界资源的概念，掌握它使用的原则 临界资源(Critical Resource/CR)：一次仅允许一个进程访问的资源。临界资源可能是硬件，也可能是软件：变量，数据，表格，队列等。并发进程对临界资源的访问必须作某种限制，否则就可能出现与时间有关的错误 11、理解信号量的 PV 操作的含义，能利用信号量的 PV 操作实现简单的进程间同步 查看 PPT、课本 Chap-3 处理机调度与死锁 中的资源可供多个并发的进程共同使用根据资源属性的不同有两种资源共享方式互斥共享方式临界独占资源同时访问实体映射为一个逻辑实体如虚拟存储是内存和存的虚拟异步

7、性操作系统必须随时对以不可预测的次序发生的事件进行解操作系统的作用是用户与硬件系统之间的接口是计算机系统资源的管理者是扩充机虚拟机理解不种类型操作系统的12、进程调度算法（FIFO、SJF、HPF）的调度思想以及调度性能计算-周转时间、带权周转时间（大题，对照书本及老师 PPT）13、掌握死锁的定义、产生的必要条件 进程死锁(Deadlock):一组进程中，每个进程都无限等待被该组进程中另一进程所占有的资源，因而永远无法得到该资源，这种现象称为 产生的必要条件：四个必要条件：互斥条件：涉及的资源是非共享的。不剥夺条件：不能强行剥夺进程拥有的资源。请求和保持条件（部分分配条件）：进程在等待一新资

8、源时继续占有已分配的资源。环路条件：存在一种进程的循环链，链中的每一个进程已获得的资源同时被链中的下一个进程所请求。14、3、理解死锁避免算法，掌握系统的安全与不安全状态的定义与判断 （大题，银行间算法，课本及 PPT）Chap-4 存储管理 15、理解动态分区分配方式的管理思想与放置策略特点 动态分区分配：（其基本思想）是指在系统运行的过程中建立分区，并使分区的大小刚好与作业的大小相等 常用的有空闲分区表和空闲分区队列结构来登记空闲分区的说明信息，它包括空闲分区的大小和位置。系统还设置了等待分区队列，当系统中无空闲区或无满足要求的空闲区时，则把申请者送入等待队列中，等待别的进程释放内存之后再

9、唤醒队列中的进程 16、理解分页系统基本思想（1）把用户程序分为系统规定的大小相等的若干页，从 0 开始编页号，页内地址是相对于 0 编址，（系统自动完成）形成逻辑地址。（2）内存地址空间：按系统规定的逻辑页大小划分为大小相等的区域，称为块或内存块（物理页面、页框），从 0 开始编块号。（3）物理块表：整个系统有一个物理块表，描述物理内存空间的分配使用状况。（4）内存以块为单位进行分配，并按应用程序的页数多少来分配。逻辑上相邻的页，物理上不一定相邻 17、掌握分页系统地址映射/重定位的映射方法 分页系统地址映射：页表、页大小的选择、页地址映射、分页存储管理中的信息保护、快表和联想存储器、两级页

10、表和多级页表 重定位的映射：用户程序装入内存对指令地址部分的修改 18、掌握快表/TLB 的作用 把页表放在一组快速存储器中（Cache），从而加快访问内存的速度。这种快速存储器组成的页表称为快表/TLB，把存放在内存中的页表称为慢表。19、掌握 FIFO、Clock、LRU 页面置换算法置换思想与应用(大题，PPT 或书本)中的资源可供多个并发的进程共同使用根据资源属性的不同有两种资源共享方式互斥共享方式临界独占资源同时访问实体映射为一个逻辑实体如虚拟存储是内存和存的虚拟异步性操作系统必须随时对以不可预测的次序发生的事件进行解操作系统的作用是用户与硬件系统之间的接口是计算机系统资源的管理者是

11、扩充机虚拟机理解不种类型操作系统的20、请求分页系统的基本思想、地址映射方法 请求分页存储管理方式：基本思想：在进程开始运行之前，不是装入全部页面，而是装入几个或零个页面，之后根据进程运行的需要，动态装入其它页面。当内存空间已满，而又需要装入新的页面时，则根据某种算法淘汰某个页面，以便装入新的页面。页表机制：状态位：表示该页是否装入内存；访问位：此页在一段时间被访问的次数，可用来决定淘汰哪页（由不同的算法决定）；修改位：查看此页是否在内存中被修改过；外存地址：该页在外存上的位置 21、为什么引入倒排页表(美学)Chap-5 设备管理 22、掌握设备的分类（工作特性、资源管理方式）（1）按设备的

12、使用特性分：存储设备、输入输出设备（2）按传输速率分：高速设备（每秒数百个千字节至千兆）、中速设备（每秒数千个字节至数十万个）、低速设备（每秒几个字节至数百个）（3）按信息交换的单位分：块设备（存储信息）、字符设备（数据的输入和输出）（4）按设备的共享属性（资源管理方式）分：独占设备、共享设备、虚拟设备 23、了解 I/O 控制方式类型，理解 DMA 方式的特点 I/O 控制方式类型：循环测试 I/O 方式、I/O 中断方式、DMA 方式、通道方式 DMA 方式的特点：（1）控制器功能更强，除有中断功能外，还有一个 DMA 控制器（DMAC）。（2）在 DMAC 的控制下，设备同主存之间可成批

13、交换数据，不用 CPU 干预。（3）DMAC 由三部分组成：主机与 DMAC 的接口、DMAC 与块设备的接口、I/O 控制逻辑。24、掌握设备独立性的含义 应用程序独立于具体使用的物理设备。25、理解 SPOOLing技术的特点 提高了 I/O 速度、将独占设备改造为共享设备、实现了虚拟设备功能 26、掌握引入缓冲的原因 a.匹配 CPU与设备间的运行速度 b提高处理机与外设的并行程度。27、掌握设备驱动程序的含义与功能 含义：设备处理（驱动）程序是驱动物理设备和 DMA 控制器等直接进行 I/O 操作的子程序集合，是 I/O 进程与设备控制器之间的通信程序。功能：1、接收由 I/O 进程发

14、来的命令和参数，并将命令中的抽象要求转换为具体要求；中的资源可供多个并发的进程共同使用根据资源属性的不同有两种资源共享方式互斥共享方式临界独占资源同时访问实体映射为一个逻辑实体如虚拟存储是内存和存的虚拟异步性操作系统必须随时对以不可预测的次序发生的事件进行解操作系统的作用是用户与硬件系统之间的接口是计算机系统资源的管理者是扩充机虚拟机理解不种类型操作系统的2、检查用户 I/O 请求的合法性，了解 I/O 设备的状态，传递有关参数，设置设备的工作方式；3、发出 I/O 命令。如果设备空闲，立即启动 I/O 设备去完成指定 I/O 操作；若设备忙，则将请求者进程挂在设备等待队列上。4、及时响应由控

15、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处理程序进行处理；5、对于设置有通道的计算机，驱动程序还应能根据用户 I/O 请求，自动构成通道程序。28、掌握磁盘调度算法的含义以及具体磁盘调度算法 FCFS、SSTF、Scan 的调度思想与应用（1）先来先服务（FCFS）：（2）最短寻道时间优先（SSTF、优先选择距当前磁头最近的访问请求进行服务，主要考虑寻道优先）（3）扫描算法（SCAN、电梯算法）：当设备无访问请求时，磁头不动；当有访问请求时，磁头按一个方向移动，在移动过程中对遇到的访问请求进行服务，然后判断该方向上是否还有访问请求，如果有则继续扫描；否则改变移动方向，并为经过的

16、访问请求服务，如此反复（4）单向扫描调度算法（CSCAN）：总是从最里的欲访问柱面开始向外扫描。移动臂到达最外一个访问柱面后，立即带动读写磁头快速返回。返回时不为任何的等待访问者服务。返回后可再次进行扫描 29、了解磁盘空间管理方法类型 空闲表法、空闲链表法、位图法、成组链接法 Chap-6 文件系统 30、了解文件的逻辑结构类型 流式文件（无结构文件）、记录式文件（有结构文件）31、了解文件的有哪两种存取方式 顺序存取、随机存取/直接存取 32、掌握文件的物理结构类型以及各结构的特点 连续结构：一个文件的全部信息存放在外存的一片连续编号的物理块中 链接结构：一种非连续的存储结构，存放文件信息

17、的每一物理块中有一个指针，指向下一个物理块，这个指针的长度由物理设备的容量决定，通常放在该物理块的开头或结尾 索引结构：一个文件的信息存放在若干不连续物理块中，系统为每个文件建立一个专用数据结构索引表，并将这些块的块号存放在索引表中 33、掌握文件的目录的含义与常见目录结构特点 含义：是一种数据结构，用于标示系统中的文件及其物理地址，共检索时引用。常见目录结构：一级目录结构:为所有文件建立一个目录文件（组成一线性表）二级目录结构:把目录分成主文件目录（MFD）和用户文件目录（UFD）两级。多级目录结构:由根目录和各级目录组成，为管理上的方便，除根目录外，其它各级目录均以文件的形式组成目录文件 中的资源可供多个并发的进程共同使用根据资源属性的不同有两种资源共享方式互斥共享方式临界独占资源同时访问实体映射为一个逻辑实体如虚拟存储是内存和存的虚拟异步性操作系统必须随时对以不可预测的次序发生的事件进行解操作系统的作用是用户与硬件系统之间的接口是计算机系统资源的管理者是扩充机虚拟机理解不种类型操作系统的