操作系统复习材料

操作系统复习材料操作系统复习材料 第一章1 操作系统的定义管理计算机硬件与计算机软件资源的系统 软件或从用户角度 是用户与计算机之间接口的软件程序 2 操作系统是对计算机资源进行管理的软件 3 一个计算机系统由硬件 子 系统和软件 子 系统组成 构成计算机的基本硬件元素有4种运算器 控制器 存储器 输入设 备和输出设备 4 5 操作系统是系统软件 6 所谓批处理就是将作业按照它们的性质分组 或分批 然后再 成组 或成批 地提交给计算机系统 由计算机自动完成后再输出 结果 7 批处理系统的特点追求计算机资源的高利用率 大吞吐量和作业 流程的自动化 8 多道程序设计技术引用的优点1 提高了CPU的利用率 2 提高了内存I O设备的利用率 3 增加了系统吞吐量 9 分时系统采用时间片轮转算法 10 一台计算机可同时连接多个用户终端 每个用户可在自己的终端 上联机使用计算机 好像自己独占机器一样 11 分时是指多个用户分享同一台计算机 多个程序分时共享硬件和 软件资源 所谓分时技术 就是把处理机的运行时间分成很短的时间片 这些 时间片轮流分配给多个各个联机的作业使用 如果某作业在分配给它的时间片用完时仍未完成 则该作业就暂时 中断 等待下一轮运行 并把处理机的控制权让给另一个作业使用 12 实时系统是指能够及时响应随机发生的外部事件 并在严格的时 间范围内完成对事件的处理 其响应时间要求在秒级 毫秒级甚至是微秒级或者更小 13 计算机网络是指通过通信设施 将地理上分散的 具有自治功能 的多个计算机系统互联起来 实现信息交换 资源共享 互操作和 协作处理的系统 14 操作系统的作用主要体现在以下两个方面 1 管理系统资源 背的 1 监视资源2 决定分配资源策略3 分 配资源4 回收资源 2 为用户提供友好的界面1 命令行界面2 图形化界面15 操作系 统必须具有以下5方面基本功能进程管理 存储管理 设备管理 文 件管理 作业管理 16 操作系统的特征1 程序并发性是指在计算机系统中同时存在多 个程序 从宏观上看 这些程序是同时向前推进的 2 共享性3 随机性4 虚拟性17 Liunx操作系统具有以下特点支持 多用户访问和多任务编程 18 操作系统的基本特征是并发性 共享性 虚拟性和随机性 19 操作系统的基本类型有批处理操作系统 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 习题1 什么是操作系统 它的主要功能是什么 2 操作系统主要 有哪几种基本类型 各有什么特点 第二章1 作业是指用户在一次 上机算题过程中或一次事务处理过程中 要求计算机系统所做工作 的总和 它是用户向计算机系统提交一项工作的基本单位 2 作业有三部分组成 即程序 数据和作业说明书 进程控制块PCB 图 3 作业创建一个作业控制块 JCB 它是作 业存在与否的唯一标识 体现了一个作业的生命周期 作业状态的变迁 一个作业从进入系统到运行的结束 一般要经历提 交 后备 运行 完成4个阶段 即4种状态提交状态 后备状态 运行状态 完成状态 4 5 作业状态的转换 图 6 7 作业调度算法 计算题 Spooling 系统的实现原理是在硬盘中划分为输入井和输出井的区域 在预输 入程序的控8 制下 输入设备的多个用户作业随机保存在输入井中 习题P 458 9第三章1 进程作为系统中资源分配和独立运行的单位 它的 管理是非常重要的 2 进程是并发程序在一个数据集合上的一次执行过程 是系统进行 资源分配和调度的一个独立单位 3 进程和程序的区别与联系1 进程是程序的执行过程 是一个动态 的概念 而程序是指令的有序集合 是一个静态的概念 2 进程是程序的一次执行过程 因而它是有生命周期的 就也就是 说 进程的存在是暂时的 而程序的存在是永久的 3 进程具有并发性 可以反映各自的执行过程 而程序不能 4 进程的组成包括程序和数据等 而程序仅是指令的有序集合 5 进程间常常存在相互制约的关系 而程序很难反应各自的制约关 系 6 一个程序可以对应多个进程 7 一个进程也可以包含多个程序 因为主程序执行时可以调用子程 序 进程的特征并发性在一个系统中 可能同时存在多个进程 这些进 程轮流占用CPU4 和各种系统资源 同时在系统总运行 目的是共享性资源 进程三种状态的转换 图3 3 必考 5 进程在运行过程中需要 等待某一事件到来 当不能满足时 就主动放弃CPU而进入阻塞状态 进程由程序 数据和进程控制块3部分组成进程控制块是进程存在的 唯一标志 系统通过检测PCB的存在而感知进程的存在 6 7 当一个进程完成其任务后或由于某些错误异常结束后 应予以 撤销 以便释放其所占用的资源给其他进程 撤销原因1 正常完成2 非正常完成8 中级调度 又称为交换调度 或中程调度 主要是为了提高内存的利用率 往往在带有虚拟存储 的系统中增加该调度 其主要作用是在内存和外存对换区之间进行进程交换 以解决内存 紧张问题 9 静态优先权调度算法和动态优先权调度算法的区别静态优先权调 度算法优先权是在系统创建进程时即被确定的 动态优先权调度算法动态优先级是指进程在执行期间 优先级一般 随进程的等待时间 占用CPU的时间的长短而变化 10 进程的互斥进程之间互相竞争某一个资源 这种关系就称为进程 的互斥 或者说把多个进程不能同时使用同一临界资源 只能一个 进程使用完后另一进程才能使用的这种现象称为进程的互斥 11 临界区把每个进程中访问临界资源的程序段代码称为临界区 12 进程同步是指某些合作进程在执行过程中需要在执行进度上彼此 协调 以完成相关的操作 其实 互斥关系也是一种协调关系 从广义上讲 互斥可看成是一 种特殊的同步 13 进程互斥与同步的实现 全看P68 14 在多道程序系统中 由于 多个并发进程共享系统的资源 如使用不当 有可能造成一种僵局 及系统中两个或多个进程无限期地等待永远不会发生的条件 再 无外力的干预下 这些进程都不能同时向前推进 我们称之为死锁 15 死锁产生的原因1 系统资源不足2 进程推进顺序不恰当16 死 锁产生的必要条件1 互斥控制2 不可剥夺控制3 请求和保持4 循环等待条件17 常采用的解除死锁的方法有两种删除法 剥夺法 18 例3 5 图 例3 6 图 19 进程间通信的主要方式有共享内 存 共享文件和消息传递3种 20 产生死锁的根本原因就是资源数目不足 处理死锁的措施主要有死锁的预防 死锁的避免 死锁的监测和解 除 习题1 什么事进程的同步和互斥 2 什么是死锁 产生死锁的原因 和必要条件是什么 应用题1 有一家4个成员爸爸 妈妈 儿子和女儿 儿子爱吃香蕉 由爸爸负责购买 女儿爱吃橘子 由妈妈负责购买 已知家中只有一个果盘 而且一次只能放一个香蕉或者橘子 试用P V操作描述水果的传递过程 第四章1 采用覆盖与交换技术的目的节省内存空间2 存储器的容量 与地址线有关 3 重定位逻辑地址转换为物理地址 操作系统把程序装入内存后 并不立即将程序中的逻辑地址转换为 物理地址 而是在CPU4 执行每一条指令时进行地址转换 5 固定分区分配在处理作业前 内存事先固定划分为若干个大小不 等或相等的区域 区域一旦划分好便固定不变 每个作业占一个分 区 作业是连续存放的 6 首次试应法每次安递增顺序向后查找7 最佳适应法从小到大顺序 组8 多重分区的优点是便于多个作业共享内存 特别是公共区或共 享区 多重分区的缺点是存储过于零碎 管理复杂 而且保护要求很高 P92先进先出算法 FIFO 最近最少使用算法 LRU 10 P949 11 页式存储管理提供连续的逻辑地址 由系统自动进行分页 段式存 储管理中作业的分段是由用户决定的 每段独立编程 因此 段间 的逻辑地址是不连续的 12 段长是由用户决定的13 段式存储管理是为作业的每一个分段分 配一个连续的主存空间 习题P1036第五章1 外存储类设备就是块设备 其记录长度通常以块 为单位 如磁盘 磁鼓 光盘等 2 大多数低速设备都属于独享设备 3 独占设备是指 在一个程序 作业 用户 的整个运行期间都必 须由单个程序 作业 用户 独占该程序 作业 用户 完成的设 备 4 引入虚拟设备的目的是提高设备利用率 计算机系统对输入输出设备的控制模式有4种方式 分别为程序查询 轮询方式 程序中断方式 输入输出通道方式和直接传送方式 DMA I O设备一般由物理设备和电子部件两部分组成 5 6 7 电子部件是指和计算机系统发生直接联系的那部分电子部件 其中主要是指接受和发送计算机与输入输出设备之间的控制命令 以及数据的电子部件 8 设备驱动程序是操作系统底层中唯一知道各种输入输出设备的控 制器细节及其用途的部分 设备的分配和管理通过设备控制表 DCT 系统设备表 SDT 控制器表 COCT 通道控制表 CHCT 4种数据结构进行 10 在申请设备的过程中 根据用户请求的I O设备的逻辑名称 就 可以查找逻辑设备和物理设备的映射表 然后以物理设备为索引 再查找SDT 就可以找到该设备所连接的DCT 继续查找与该设备连 接的COCT和CHCT 就找到了一条I O通道 调9 用顺序 11 设备分配的原则是根据设备特性 用户要求和系 统配置情况决定的 12 设备分配算法一般采用先来先服务算法 13 spooling 虚拟设备 提高了独占设备的利用率 目的是扩充主存容量 14 DMA技术有两个特征首先是直接传送 其次是块传送 不需要CPU 的任何中间干涉 15 缓冲技术的缓冲池在主存中 16 I O设备与处理机 CPU 速度不匹配的问题可以采用设备缓冲区 器 的方法解决 17 FCFS调度先来先服务18 SSTF调度短作业优先19 SCAN调度 电梯 调度 P144第六章1 文件