操作系统期末复习资料

1、主要知识点： 1. PCB（进程控制块）：使并发执行的每个程序都能独立运行。 1.1PCB已成为进程存在于系统中的唯一标志。 1.2由程序段、相关的数据段和PCB勾成了进程实体。 2. 进程控制一般由 OS的内核中的原语来实现的。 3. 同步机制应遵循的规则：空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待。 4. 四种信号量：整形型信号量、记录型信号量、AND型信号量、信号量集。 5. 死锁：指多个进程在运行时因争夺资源而造成的一个僵局。 6. 引起死锁的原因：竞争资源、进程推进顺序不当。 7. 产生死锁的必要条件：互斥、请求和保持、不可抢占、循环等待。 8. 处理死锁的方法：预防死锁、避免死锁、检测

2、死锁、解除死锁。 9. 程序的三种装入方式： 1 ）绝对装入方式： 只适用于单道程序环境， 只能将目标模块装入到内存中事先指定的位置； 2）可重定位装入方式：可用于多道程序环境，但不允许在程序运行时在内存中移动位置； 3）动态运行时的装入方式：可移动在内存中的位置。 注：装入内存后， 并不立即把其逻辑地址转换为物理地址， 而是在程序真正执行时才能进行 地址转换。 10. 对换空间的管理： （1）对文件区空间的管理采取离散分配的方式 （2）对对换空间的管理采取连续分配方式 1 1 .四种连续分配方式： 1）单一连续分配：单道程序环境； 2）固定分区分配：多道程序环境； 3）动态分区分配：涉及到所

3、用的数据结构、分配算法、分区的分配和回收操作； 重点：基于顺序搜索的动态分区分配算法 首次适应算法：空闲分区以地址递增的次序链接 最佳适应算法：空闲分区以容量大小递增的次序链接 最坏适应算法：空闲分区以容量大小递减的次序链接 4）动态可重定位分区分配：与动态分区分配的差别是，增加了紧凑的功能。 12. 三种离散分配方式： （1）分页存储管理：逻辑地址分为页号和页内地址两部分。页表（作用是实现从页号到物 理块号的地址映射）。页表寄存器（存放 页表在内存中的始址 和页表的长度 ）。需要 2 次访 问内存。为了提高速度，采用了快表。 （2）分段存储管理：逻辑地址分为段号和段内地址。段表（作用是实现从

4、逻辑段到物理内 存区的地址映射）。段表寄存器（存放 段表在内存中的始址 和 段表的长度 ）。 （3）段页式存储管理：地址结构由段号、段内页号、页内地址组成。段表寄存器（存放段 表在内存中的始址 和段表的长度 ）。需要访问 3 次内存。 13. 虚拟存储器特征： 1）多次性 2）对换性 3 ）虚拟性 虚拟性 即不是物理上而是逻辑上扩充了内存容量 多次性 即每个作业不是全部一次性地装入内存，而是只装入一部分 对换性 即所需的全部程序和数据要分成多次调入内存 虚拟存储器都是建立在离散分配的基础上的 虚拟存储器：具有请求调入功能和置换功能 14. 虚拟存储器的三种实现方法： （1）分页请求系统：增加了

5、请求调页功能和页面置换功能。 硬件支持：请求分页的页表机制、缺页中断机构、地址变换机构。 （2）请求分段系统 （3）段页式虚拟存储器系统 15. 页面置换算法： FIFO:总是淘汰最先进入内存的页面，即选择在内存中驻留时间最久的页面 予以淘汰。（看最先进入） LRU选择最近最久未使用的页面予以淘汰（向后看）。硬件支持：栈、寄存器。 最佳置换：保证最低的缺页率（向前看） 16. 六个基本功能： 1）隐藏物理设备的细节 2）与设备的无关性 3）提高处理机和 I/O 设备的利用率 4）对 I/O 设备进行控制 5）确保对设备的正确共享 6）错误处理 其中，对 I/O 设备的四种控制方式： 1）轮询的

6、可编程的 I/O 方式； 2）中断的可编程的 I/O 方式（打印机、键盘）； 3）直接存储器访问方式（磁盘、光盘）；4） I/O 通道方式 17. I/O 软件的层次结构： 1) 用户层 I/O 软件 2) 设备独立性软件 3) 设备驱动程序 4) 中断处理程序 18. I/O 系统的分层： 1) 设备独立性软件 2) 设备驱动程序 3) 中断处理程序 19. I/O 系统的接口： 1) 块设备接口： 块设备数据的存取和传输都是以 数据块 为单位的设备。 典型的块 设备是磁盘，其I/O采用DMA方式(直接存储器访问方式)。 2) 流设备接口：字符设备数据的存取和传输都是以 字符 为单位的设备。

7、如键盘、 打印机。不能寻址，故采用顺序存取方式。采用中断驱动方式。 3) 网络接口 20. I/O 通道： ( 1) 是一种特殊的处理机，但与一般处理机不同的是：指令类型单一，没有自己的内存。 ( 2 ) 类型：字节多路通道、数组选择通道、数组多路通道。 (3) 由于通道不足造成了瓶颈问题办法：增加设备到主机间的通路而不增加通道。 21. 设备控制器： ( 1) 分类：用于控制字符设备的控制器、用于控制块设备的控制器； （2）组成: 设备控制器与处理机的接口 设备控制器与设备的接口 I/O逻辑 I/O 22. 为了实现设备独立性，必须再在设备驱动程序之上设置一层软件，称为与设备无关的 软件，或

8、设备独立性软件。 23.SPOOLing假脱机的特点： （1）提高了 I/O的速度 （2）将独占设备改造为共享设备 （3）实现了虚拟设备功能 24. 分时系统的特征：1）多路性2 ）独立性3 ）及时性4）交互性 25. 三种调度方式： 高级调度（作业调度）：用于多道批处理系统，在分时和实时系统中不设高级调度。 低级调度（进程调度）：最基本的一种调度，在三种OS中都必须配置。 中级调度（内存调度）：实际上就是存储器管理的对换功能。 26. 进程和程序的三个主要区别： 前者是动态的，后者是静态的； 前者是并发的，后者是顺序执行的； 前者是能独立运行的，后者不能 26.虚拟存储器特征：1）多次性2）

9、对换性3 ）虚拟性 虚拟存储器都是建立在离散分配的基础上的 虚拟存储器：具有请求调入功能和置换功能 27. 因为MS-DOS统是单道程序设计并且没有地址转换机构，所以它采用的是单一连续存储。 二.综合题 1在多道程序技术的 OS环境下的资源共享与一般情况下的资源共享有何不同？对独占资源 应采取何种共享方式？ 答: 般情况下的共享与操作系统环境下的共享其含义并不完全相同。前者只是说明某种资 源能被大家使用，如图书馆中的图书能提供给大家借阅，但并未限定借阅者必须在同一时间 （间隔）和同一地点阅读。又如，学校中的计算机机房共全校学生上机，或者说，全校学生共 享该机房中的计算机设备，虽然所有班级的上机

10、地点是相同的但各班的上机时间并不相同。 对于这样的资源共享方式，只要通过适当的安排， 用户之间并不会产生对资源的竞争， 因此 资源管理是比较简单的。 而在OS环境下的资源共享或称为资源复用，是指系统中的资源可供内存中多个并发执 行的进程共同使用这。 里在宏观上既限定了时间（进程在内存期间）也限定了地点（内存）。对 于这种资源共享方式，其管理就要复杂得多，因为系统中的资源少于多道程序需求的总和， 会形成它们对共享资源的争夺。所以，系统必须对资源共享进行妥善管理。对独占资源采用 互斥共享方式。 2、为了破坏“请求和保持”条件而提出了两种协议，试着说明比较这两种协议。 答： 第一种协议：在所有进程开

11、始运行之前，必须一次性地申请其在整个运行过程中所需的 全部资源，并且在分配资源时， 只要有一种资源不能满足进程的要求，即使其它所需的各种 精选 资源都空闲也不分配给该进程， 而让该进程等待。 因此有资源被严重浪费、 进程经常会发生 饥饿现象等缺点。 第二种协议：是对第一种协议的改进，它允许一个进程只获得运行初期所需的资源后， 便开始运行。 进程运行过程中再逐步释放已分配给自己的， 且已用毕的全部资源， 然后再请 求新的所需资源。如此便可提高设备的利用率，还可减少进程发生饥饿的概率。 3、详细描述请求分页系统发生缺页时的页面调入过程。 答： 每当程序所要访问的页面未在内存时（存在位为“0”，便向

12、CPU发出一缺页中断，中 断处理程序首先保留 CPU环境，分析中断原因后转入缺页中断处理程序。该程序通过查找 页表得到该页在外存的物理块后，如果此时内存能容纳新页，则启动磁盘I/O ，将所缺之页 调入内存， 然后修改页表。如果内存已满，则须按照某种置换算法，从内存中选出一页准备 换出；如果该页未被修改过（修改位为“0”），可不必将该页写回磁盘；但如果此页已被修 改（修改位为“ 1”），则必须将它写回磁盘，然后再把所缺的页调入内存，并修改页表中的 相应表项，置其存在位为“ 1”，并将此页表项写入快表中。在缺页调入内存中，利用修改后 的页表形成所要访问数据的物理地址， 再去访问内存数据。 整个页面

13、的调入过程对用户是透 明的。 4、试着全面比较连续分配和离散分配方式。 答： a. 连续分配是指为一个用户程序分配一个连续的地址空间，包括单一连续分配方式和分区式 分配方式， 前者将内存分为系统区和用户区， 系统区供操作系统使用， 用户区供用户使用， 是最简单的一种存储方式， 但只能用于单用户单任务的操作系统中；分区式分配方式分为 固定分区和动态分区， 固定分区是最简单的多道程序的存储管理方式， 由于每个分区的大 小固定， 必然会造成存储空间的浪费； 动态分区是根据进程的实际需要， 动态地为之分配 连续的内存空间， 常用三种分配算法 : 首次适应算法， 该法容易留下许多难以利用的小空 精选 闲分区， 加大查找开销； 循环首次适应算法，该算法能使内存中的空闲分区分布均匀，但 会致使缺少大的空闲分区；最佳适应算法，该算法也易留下许多难以利用的小空闲区； b. 离散分配方式基于将一个进程直接分散地分配到许多不相邻的分区中的思想，分为分页式 存储管理， 分段存储管理和段页式存储管理 . 分页式存储管理旨在提高内存利用率， 满足 系统管理的需要， 分段式存储管理则旨在满足用户 （程序员 ）的需要，在实现共享和保护方 面优于分页式存储管理， 而段页式存储管理则是将两者结合起来， 取长补短， 即具有分段 系统便于实现，可共享， 易于保护，可动态链接等优点，又能