操作系统期末复习考点总结

1、第一章(I) 操作系统(Operating System)：操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源， 合理地对各类作业进行调度，以及方便用户使用的程序的集合。( 2) 操作系统最基本的特征 ：共享性、并发性(3) 操作系统的特性：O i并发性：两个或多个事件在同一事件间隔发生；O 2共享性：系统中的资源可供内存中多个并发进程共同使用，也称为资源共享或资源复用；虚拟技术：把一个物理实体变成若干个逻辑上的对应物；Q异步性：进程是以人们不可预知的速度，停停走走地向前推进的。(4) OS的主要任务：为多道程序的运行提供良好的环境，保证多道程序能有条不紊地、高 效地运行，并能最大程度地提高系统中各

2、种资源的利用率和方便用户的使用。(5) OS的功能：(1)处理机管理：对处理机进行分配， 并对其运行进行有效的控制和管理；(6) 存储器管理 ：内存分配、 内存保护、 地址映射 (变换)、内存扩充；(3)设备管理：( 4)文件管理 ：文件的存储空间管理、目录管理、文件的读写管理和保护；( 5)操作系统和用户之间的接口 ：命令接口、程序接口(系统调用组成) 、图形接口( 6) 面向网络的服务功 能(7) 多道批处理系统(吞吐量、周转时间)：多道性、宏观上并发、微观上串行、无序性、 调度性；O分时系统(响应时间)：多路性、交互性、独占性、及时性；O 3实时系统(实时 性和可靠性) ：(8) 多道程

3、序设计技术是 操作系统形成的标志(9) 分时系统： 响应时间 = 用户数 *时间片，时间片 =切换时间 +处理时间(10) 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。(II) 并发： 两个或多个事件在同一时间间隔发生； 并行：两个或多个事件在同一时刻发生。(12) 虚拟 ：通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物。(13) 微内核OS结构：能实现OS核心功能的小型内核，并非一个完整的OS, 与OS的 服务进程(如文件服务器、作业服务器等)共同构成OS。基本原理： 只有最基本的操作系统功能才能放在内核中。不是最基本的

4、服务和应用程序在微内核之 上构造,并在用户模式下执行。微内核通常提供最小的进程和内存管理以及通信功能。微内核的主要功能是提供客户程序和运行在用户空间的各种服务之间进行通信的能力。通信以消息传递形式提供， 一般采用客户/服务器模式第二章（1）程序（不是进程） 并发执行时的特征：间断性、失去封闭性、不可再现性（2）进程与程序的区别：（1）程序是为了完成某项工作时需要计算机执行的指令的集合，是静态的概念；而进程是程序的执行，是动态的概念。（2）程序是永远存在的，进程则有生存期，它的存在是暂时的。（3）进程是一个独立调度并能和其它进程并发运行的单位，而程 序和程序段则不能作为一个独立调度运行的单位，也

5、不能并发执行。（3） 进程的静态描述：由程序、数据段、PCB组成。进程是一个程序段在一个数据集合上 的一次运行的过程。（4） 进程与线程：线程为调度和分派的基本单位。 进程为拥有资源的基本单位。 线程不 拥有资源。进程间可并发执行， 一个进程中的多个线程间也可并发执行。 线程切换的开 销远小于进程切换的开销；（5）1）就绪状态：除了 CPU,其它所需资源都已占有，一旦得到处理机即可运行，则称此 进程处于就绪状态；2）执行状态：占有 CPU; 3）阻塞状态，又称等待状态：等待某些事件（6）就绪到阻塞不存在，阻塞到运行也不会发生。（7）执行 阻塞：进程因等待I/O而阻塞；时间片到：执行 就绪；进程

6、调度：就绪执 行；I/O完成：阻塞 执行（改为图）p 2Uh即侵f FT尢事 町僅.也不能UhI进程因等待面阻窒 片別 容科度42冗成进程三种的基本状态2dRsniiis) I 占有CTl：/（R）=障了其芝:所葩彌己（8）被优先级高的进程抢占了 CPU,由运行态转换为就绪态（9）一个只有一个处理机的系统中，OS的进程有运行、就绪、阻塞三个基本状态。假如某时刻该系统中有10个进程并发执行，在略去调度程序所占用时间情况下试问：1） 这时刻系统中处于运行态的进程数最多几个？最少几个？2） 这时刻系统中处于就绪态的进程数最多几个？最少几个？3）这时刻系统中处于阻塞态的进程数最多几个？最少几个？解：1

7、）因为系统中只有一个处理机，所以某时刻处于运行态的进程数最多只有一个。而最少可能为0，此时其它10个进程一定全部排在各阻塞队列中，在就绪队列中没有进程。2） 而某时刻处于就绪态的进程数最多只有9个，不可能出现10个情况，因为一旦 CPU有 空，调度程序马上调度，当然这是在略去调度程序调度时间时考虑。3）处于阻塞态的进程数最少是 0个。（8）挂起状态：进程被交换到磁盘上。活动就绪一挂起一静止就绪；活动阻塞一挂起一静止阻塞。挂起过程：Suspe nd（）原语；激活过程：active。原语。2）进釋状态的转换（9）处于静止阻塞状态的进程，其阻塞条件与挂起条件无关。当进程等待的事件出现后， 该进程从静

8、止阻塞转换为静止就绪。（10） 在处理器的存储保护中，主要有两种权限状态，一种是核心态（管态），也被称为特 权态；一种是用户态（目态）。运行于处理器核心态的代码不受任何的限制，可以自由地访问任何有效地址，进行直接端口访问。而运行于用户态的代码则要受到处理器的诸多检查， 它们只能访问映射其地址空间的页表项中规定的在用户态下可访问页面的虚拟地址，且只能对任务状态段中I/O许可位图中规定的可访问端口进行直接访问（11 ）用户可通过系统调用建立和撤消进程 例题:1:在操作系统中，进程是一个具有一定独立功能程序在某个数据集合上的一次A运行过程，进程是一个B动态概念，而程序是一个C静态的概念。在一单处理机

9、中， 若有5个用户进程，在非管态的某一时刻，处于就绪状态的用户进程最多有D4个，最少有E 0个。A:并发活动；（2）运行过程；（3）单独操作；关联操作。B, C: （1）组合态；（2）关联态；（3）运行态；（4）等待态；（5）静态；动态。D, E: （1）1 ； （2）2； （3）3； （4）4; （5）5; （6）0。2:从静态角度看，进程由A PCB-B程序段和C数据空间三部分组成, 用户可通过D系统调用建立和撤消进程。A: （1）JCB; （2）DCB; （3）PCB （4）PMT。B：程序段；（2）文件体；（3）1/0; （4）子程序。C: （1）文件描述块；（2）数据空间；（3）EO

10、F;I/O缓冲区。D: （1）函数调用；（2）宏指令；（3）系统调用；（4）过程调用。3:正在执行的进程由于其时间片完而被暂停执行，此时进程应从运行态变为 A就绪 状态；处于阻塞/挂起状态的进程，在进程等待的事件出现后，应转变为 B就绪/挂起 状态；若进程正处于运行态时，应终端的请求而暂停下来以便研究其运行情况 （执行挂起进程原语），这时进程应转变为 C就绪/挂起状态，若进程已处于阻塞状态，则此时应转 变为D阻塞/挂起状态，若进程已处于就绪状态，则此时应转变为E就绪/挂起状态；执行解除挂起进程原语后，如挂起进程处于就绪/挂起状态，则应转变为就绪（活动就绪）F态，如处于阻塞/挂起状态，则应转变为

11、 G阻塞（活动阻塞态；一个进程刚被创建时，它的初始状态为H就绪（活动就绪）。A，H: （1）阻塞/挂起（静止阻塞）；（2）阻塞（活动阻塞）；（3）就绪/挂起 （静止就 绪）;（4）就绪（活动就绪）；（5）执行。（12） PCB（进程控制块）的作用：使一个在多道环境下不能独立运行的程序成为一个能独立运行的基本单位，一个能与其它进程并发执行的进程。OS根据PCB来对并发执行的进程进行控制和管理。PCB是进程存在的唯一标志。（13） 个进程刚被创建时，它的初始状态为就绪（活动就绪）。（14）PCB一般包括：进程标识符、处理机状态、调度信息、控制信息（15）处理机的执行状态： 系统态（在系统程序中执行

12、，OS内核）；用户态（在用户程序中执行）（16） 进程的创建：1）申请空白PCB:申请唯一的数字标识符；2）为新进程分配资源：为程序、数据、用户栈分配必要的空间；3）初始化进程控制块：标识信息、处理机状态信息、处理机控制信息；4）将新进程插入就绪队列（17） 原语由若干条指令构成的“ 原子操作”，原语是操作系统核心的一个组成部分，它必 须在核心态下执行，并且 常驻内存。（18 ）原语和系统调用的区别：原语有不可中断性，通过在其执行过程中关闭中断实现的，且一般由系统进程调用；许多系统调用都可在用户态下运行的系统进程完成，而不一定要在核心态下完成。（19） 同步与互斥：。进程同步 也是进程之间直接

13、的制约关系，是为完成某种任务而建立的两个或多个线程，这个线程需要在某些位置上协调他们的工作次序而等待、传递信息所产生的制约关系。进程间的直接制约关系来源于他们之间的合作。进程互斥 是进程之间的间接制约关系。当一个进程进入临界区使用临界资源时，另一个进程必须等待。只有当使用临界资源的进程退出临界区后，这个进程才会解除阻塞状态。（20） 临界区：每个进程中访问临界资源的那段代码（一段程序）。（21）同步机制应遵循的准则：空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待（22）信号量实现互斥：初值为 1;同步：取决于问题。互斥： wait和signal在一起，同步： signal在前一个操作，wait在后一个

14、操作（23）核心级线程：#优点：对于多处理器，内核可以同时调度同一进程的多个线程。阻塞是在线程一级完成。线程的切换速度较快，切换开销小。内核例程是多线程的。#缺点：在同一进程内的线程切换调用内核，导致速度下降。用户级线程：#优点：线程切换不调用内核。 调度是应用程序特定的： 可以选择最好的算法。 ULT可运行在任何操作系统上（只需要线程库）。#缺点：大多数系统调用是阻塞的，因此内核阻塞进程，进程中所有线程将被阻塞。内核只将处理器分配给进程，同一进程中的两个线程不能同时运行于两个处理器上 例题1. 若P、V操作的信号量S初值为2,当前值为-1，则表示有D等待进程。A. 0个 B. 1个 C. 2

15、个 D. 3个2 用P、V操作管理互斥区时，信号量的初值应定义为 C。A. -1B. 0C. 1D.任意值3 用V操作唤醒一个等待进程时，被唤醒进程的状态变为 B。A.等待B.就绪 C运行 D.完成4.有m个进程共享同一临界资源，若使用信号量机制实现对临界资源的互斥访问，则信号 量值的变化范围是_1-m1。5 两个进程合作完成一个任务。在并发执行中，一个进程要等待其合作伙伴发来消息，或 者建立某个条件后再向前执行，这种制约性合作关系被称为进程的A 。A.同步 B.互斥 C.调度D.执行6.对于两个并发进程，设互斥信号量为mutex，若mutex=0,则B。A. 表示没有进程进入临界区B. 表示

16、有一个进程进入临界区C. 表示有一个进程进入临界区，另一个进程等待进入D. 表示有两个进程进入临界区7信号量的物理意义是当信号量值大于零时表示系统中可供分配的资源的数目_;当信号量值小于零时，其绝对值为_在信号量链表中已阻塞进程的数目_。8临界资源的概念是 同一时间内只允许一个进程访问的资源称临界资源_,而临界区是指_每个进程中访问临界资源的那段代码_。9下面所述步骤中，A不是创建进程所必需的。A.由调度程序为进程分配CPU B.建立一个PCBC. 为进程分配内存D.将进程控制块链入就绪队列10. 在多道程序环境下，操作系统分配资源以C_为基本单位，调度执行以D_为基本单位。A .程序B.指令

17、C进程D.线程11. 某进程的一个线程处于阻塞状态，则该进程必然处于阻塞状态。（F ）12. 在操作系统中引入线程概念的主要目的是处理进程与进程之间的竞争。（F ）引入进程的目的：为了使多个程序并发执行，以提高资源利用率和系统吞吐量；进入线程的目的：减少程序在并发执行时所付出的时空开销，使OS具有更好的并发性。13. 在多道程序设计环境中，为了提高CPU的效率，内存中的进程越多越好。（F ）思考题1、（南京大学2000年研究生试题）桌上有一只盘子，最多可容纳两个水果，每次只能放入或取出一个水果。爸爸专向盘中放苹果，妈妈放专向盘中放桔子；两个儿子专等吃盘子中的桔子，两个女儿专等吃盘子中的苹果。请

18、用P、V操作来实现爸爸、妈妈、儿子、女儿之间的同步与互斥关系。2、 某招待所有100个床位，住宿者住入要先登记（在登记表上填写姓名及床位号），离去时 要撤消登记（在登记表上删去姓名和床位号）。请给出住宿登记及撤消登记过程的算法描述。3、 一阅览室，读者进入阅览室必须先在一张登记表（TB）上登记，该表为每一座位设一个表目，读者离开时要消掉其登记信息，阅览室共有100个座位。请写出进程间的同步算法。约定：（1）flag的值：0座位空闲，1座位被占用。（2） 用语句i=getflag （ 0）可搜索到一个空座位 i，用语句i.falg=0或1可给标志位赋值。（3 ）用i=getname （ read

19、ername ）可搜索到某读者所登记的座位号i ;用=0或=readername可给姓名字段赋值，0表示消除读者姓名。（4）计数信号量用 count，互斥信号量用 mutex。4、某寺庙，有小和尚、老和尚若干。有一水缸，有小和尚提水入缸供老和尚饮用。水缸可容10桶水，水取自同一井中。水井径窄，每次只能容一个桶取水。水桶总数为3个。每次入、取缸水仅为1桶，且不可同时进行。试给出有关取水、入水的算法描述。第三章（1）高级调度（作业调度、长程调度）：把外存上处于后备状态的作业按照一定的算法，调 入内存，创建该作业的进程，再将新进程排在就绪队列上。 低级调度（进程调度、短程调度

20、） 决定在就绪队列中哪一个进程将分配到处理机，并由分派程序把处理机实际分配给这个进程。三种操作系统都有低级调度。中级调度涉及进程在内外存间的交换（2）作业：包含程序、数据和 JCB（作业控制块）（3 ）分时系统和实时系统中没有作业调度（4 ）接纳多少个作业取决于多道程序度；接纳哪些作业取决于调度算法。（5） 进程调度中的三个基本机制：排队器、分派器、上下文切换机制（当前程序一分派程 序一新程序）（6）进程调度方式：非抢占方式、抢占方式（7） 周转时间：从作业被提交给系统开始，到作业完成为止的时间间隔；响应时间：从用户提交一个请求到系统产生首次响应；吞吐量：单位时间内系统完成的作业数。（8） 先

21、来先服务（FCFS 有利于CPU繁忙型的作业，不利于 I/O繁忙型作业。O 2有利于 长作业（进程），而不利于短作业（进程）。不能保证良好的响应时间，在处理交互用户时 很少用这种方法。（9）短作业（进程）优先调度算法 SJ（P）F优先权（级）调度算法；（10 ）高响应比优先调度算法（动态优先权）：优先权=（等待时间+要求服务的时间）/实例1Y业 UI? 佃*RCnI125IE痢姬| 4J4i*FCFSI 47*U14IS| 47-1=6n-2=io1&-4=14H-6+KH Ll-LIS110 s 5-111 :SJF i 13S-1SWY討i貝徇t册pia13-=9帯覆琳LS* 3147专書4-!25（11）RR时间片轮转算法（同一时刻新来的进程在刚结束的进程之前）（12）多级反馈队列调度算法：