操作系统复习大纲(软件13)

1、. 操作系统复习大纲1 设置操作系统的目的 1、方便性 提供一个计算机用户与计算机硬件系统之间的接口，使计算机系统更易于使用；2、有效性有效地控制和管理计算机系统中的各种硬件和软件资源提高计算机系统资源利用率；合理地组织计算机系统的工作流程，以改善系统性能提高系统吞吐量3、可扩充性 4、开放性2 操作系统的定义 计算机操作系统是方便用户使用，管理和控制计算机软硬件资源的系统软件。 3 操作系统功能与特征四大特性:并发性、共享性、虚拟性和不确定性。 4 多道程序设计与并发性5 进程的定义、进程实体组成、特征进程是一个具有独立功能的程序对某个数据集在处理机上的执行过程和分配资源的基本单位。6 进程

2、控制块的作用系统根据PCB而感知进程的存在，通过PCB对进程进行管理，PCB是进程存在的惟一标志。 当系统创建一个进程时，必须为它设置一个PCB，在进程的生命期内利用PCB对进程实施控制管理，进程运行结束后，系统要收回它的PCB，进程也随之消亡。7 线程的定义，引入线程的目的，进程与线程的主要区别定义：进程内的一个基本调度单位。或者，进程内的一个执行体。 目的：为了减少处理机的空转时间以及处理机调度切换时的时间和空间开销，提高系统的并行能力，因此产生了更小的控制单位：线程。区别：进程是资源分配的基本单位。线程是处理机调度的基本单位线程管理减少了系统管理的开销。线程是进程的一个组成部分。8 进程

3、的3种基本状态及其转换9 临界资源、临界区临界资源：一次仅允许一个进程使用的资源。 临界区：每个进程中访问临界资源的那一部分程序。 10 信号量与pv操作机制及其应用信号量是表示资源的实体，是一个特殊的变量，其值仅能由PV操作来改变。操作系统利用信号量的状态对进程和资源进行管理。 PV操作是P操作原语P（s）和V操作原语V（s）的简称，是定义在信号量上的两个操作原语，在执行期间不可分割。 11 处理机的分级调度作业调度（高级调度）：进程调度（低级调度）交换调度（中级调度）12 作业调度和进程调度的主要任务按一定原则选择若干个后备作业调入主存，分配资源，并建立相应的进程，投入运行。当该作业执行完

4、毕时，还负责回收资源。按照某种策略从进程就绪队列中选择一个就绪进程，使其占有处理机运行。13 作业调度性能的衡量周转时间Ti = 完成时刻Tci 提交时刻Tsi = 等待时间Twi + 运行时间 Tri带权周转时间Wi = TiTri14 静态和动态优先级，确定静态优先级的依据15 进程调度方式及其特点 1）非抢占式调度方式优点：实现简单、系统开销小。 适用于大多数的批处理系统环境。 缺点：难以满足紧急任务的要求立即执行，因而可能造成难以预料的后果。显然，在时间要求比较严格的实时系统中，不宜采用这种调度方式。 2）抢占式调度方式 当重要或紧迫的进程一到，便把正在执行的进程占有的处理机强行剥夺下

5、来，并转给这个优先级比它更高的重要或紧迫的就绪进程，使其运行。 抢占的原则： (1) 优先权原则 (2) 短作业(进程)优先原则 (3) 时间片原则常用的调度算法?16 引起死锁的原因及必要条件 产生的根本原因是系统能够提供的资源数少于需要该资源的进程数(系统资源不足)。 1）对资源的分配策略（请求顺序）不当 ； 2）进程推进顺序非法。17 预防死锁的方法1破坏互斥条件2破坏不剥夺条件3破坏占有且等待条件-资源的静态分配策略4. 破坏环路条件-有序资源分配策略18 逻辑地址（空间）与物理地址（空间）19 静态地址重定位、动态地址重定位 在一个作业装入主存时，根据其所获得的空间区域，由连接装配程

6、序将该程序的逻辑地址转换为相应的物理地址。地址一旦确定就不再改变。在作业执行过程中，每当执行一条指令时都由硬件地址转换机构将指令中的逻辑地址转换成物理地址。（在作业执行时动态完成） 20 分区式存储管理、分段存储管理的原理及特点分区式存储管理基本思想：把主存空间静态地或动态地划分为若干个大小不等的区域，每个作业分配一片连续的存储空间，程序一次性整体装入。 分区式存储的特点：分段式存储管理基本原理 1）一个用户程序通常由一个主程序、若干个子程序和数据区组成，按信息的逻辑关系分为段，每一段从“0”开始给以顺序的编号（段号）。2）程序的地址空间按段组织。（把整个作业的逻辑地址空间分为若干段，每一段的

7、段内从“0”开始顺序形成逻辑地址）。3）存储分配时，以段为单位分配一片连续的存储空间分段管理主要优点：1）便于程序模块化处理。在分段系统中，我们把每个程序模块构成各自独立的分段，赋与不同的名字(或段号)，并可采用段的保护措施。所以，一个程序模块不会受到其它模块的影响和干扰，因而对模块化程序的处理也比较好解决。2）便于处理动态的数据结构。在实际应用中，有些表格或数据段的长度随输入数据多少而变。在这种情况下，要求能动态扩大一个分段。 为了节省主存空间，对于这种变化的数据段，开始确定的长度刚好满足当前的需要。当程序员企图往该段中添加新的数据时，便产生一个越界中断，操作系统得到控制权后，判别该段是否允

8、许增补，如可以增补，则增加段的长度。这可通过拼接或移去相邻的一个分段来实现3）便于动态链接。由于分段地址空间是二维的，且每一分段是一组有意义的信息或具有独立功能的程序段。因而，可以在作业运行过程中调用到一程序段或数据段时，再进行动态链接。4）便于共享分段。和分页不同，分段是一组有一定意义的信息集合，且由于能实现分段的动态链接，一个分段在共享它的作业之间可以有不同的段号。5）可以实现多段式虚拟存储器，“扩充”主存容量。或者说作业的地址空间不受主存容量的限制，只要一段的长度不超过主存的大小。分段管理的缺点：1）和分页管理一样，处理机要为地址变换花费时间，要为表格提供附加的存储空间，这使操作系统复杂

9、化。2）为满足分段的动态增长和减少外零头，要采用拼接手段。3）在辅存中管理不定长度的分段困难较多。例如，存储位置不易确定，存储空间利用率不易提高。21 分段存储管理满足用户哪几个方面的需要实际用户处理问题，往往出现模块化程序，且有主程序、子程序、分程序、过程等结构，它们基本上是以段(模块)出现的。程序员都希望把信息按其内容或函数关系分成段，每段有自己的名字，且可以根据名字来访问相应的程序或数据段。22 分页存储管理原理、分页存储管理逻辑地址到物理地址转换转换过程:将当前指令中的逻辑地址（2500）分解为页号P（2）和 页内 地址d（452）。根据页号P（2）查页表，取得相应的块号P（7）。将块

10、号P（7）与页内地址d（452）拼接为物理地址（7620）。23 页地址变换过程24 虚拟存储器虚拟存储器的定义 指具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对主存容量加以扩充的一种存储系统。 25 常用的分区分配算法26 碎片（零头）问题与移动技术优缺点： （1）集中分散的空闲区，提高了主存空间的利用率； （2）移动会增加系统的开销，花费大量的CPU时间； （尽量减少移动） （3）移动是有条件的。 （正等待外围设备进行信息传输的进程不能移动） （4）当系统进行拼接时，它必须停止所有其它的工作； （5）拼接需要重新定位已装入主存的作业。 27 常用的页面淘汰算法最佳算法（OPT）先进先出算法（FI

11、FO）最近最久未用算法（LRU）最近最不经常使用算法（LFU)最近未用算是（NRU）28 设备的分类I/O设备的类型：1）独占设备。 2）共享设备。 3）虚拟设备。1）存储设备。 2）输入输出设备。1）字符设备。 2）块设备。1）高速设备。 2）中速设备。 3）低速设备29 I/O传输控制的方式IO 控制方式：1）循环测试IO方式； 2）IO中断方式；3）DMA传送方式； 4）通道传送方式。30 缓冲及引入缓冲的原因缓冲区(buffer)这个中文译意源自当计算机的高速部件与低速部件通讯时,必须将高速部件的输出暂存到某处,以保证高速部件与低速部件相吻合. 1、引入缓冲技术的目的：1）改

12、善CPU与外围设备之间速度不匹配的矛盾；2）减少中断CPU的次数，放宽CPU对中断的响应时间。3）减少占用通道的时间，使通道的瓶颈现象得以缓和，4）提高CPU、通道、I/O设备间的并行操作程度。31 设备独立性与逻辑设备和物理设备设备独立性：用户在编制程序时使用的设备与实际使用的设备无关，用户程序中使用的是逻辑设备物理设备名：系统提供的设备标准名称（绝对号）。逻辑设备名：用户自己指定的设备名（设备类·相对号）。32 实现逻辑设备名称到物理设备名称的转换33 设备的分配的数据结构·设备控制表（DCT）每个设备一张，记录了设备特性以及设备和I/O控制器的连接情况。·控

13、制器表（COCT）每个控制器一张，记录了控制器的使用状态以及和通道的连接情况。·通道控制表（CHCT）每个通道一张，记录了通道的情况。 ·系统设备表（SDT）整个系统一张，每个设备占一个表项，记录了系统中所有设备的情况。 34 虚拟设备与Spooling技术Spooling（联机同时外部设备操作)技术：为提高计算机系统的效率，提出了在高速共享设备上模拟低速设备功能的技术。虚拟设备：代替独占设备的那部分存贮空间和相应的控制结构。35 活动头磁盘的访问时间访问磁盘的时间=寻找时间+延迟时间+传输时间36 常用的磁盘移臂调度算法磁盘调度算法：先来先服务调度算法（FCFS）最短寻找

14、时间调度算法（SSTF）循环扫描法（CSCAN）电梯调度算法（SCAN）37 文件的逻辑结构和存取方法文件的逻辑结构： 1）有结构文件：记录式文件； 2）无结构文件：流式文件。 文件的物理结构： 1) 连续文件（顺序文件） 2) 链接文件（串联文件） 3) 索引文件存取方法：顺序存取和随机存取。38 文件的物理结构（顺序结构、链接结构、索引结构）39 文件的基本操作及作用文件的基本操作及其目的:建立文件、打开文件、关闭文件、读文件、写文件和撤消文件。40 文件目录、目录文件文件目录：文件目录项的有序集合称为文件目录。目录文件：如果一个文件的内容为文件目录，则该文件称为目录文件。 41 树型文件

15、目录结构图、绝对路径、相对路径文件目录结构及其特点:一级目录结构-简单,不允许重名。二级目录结构-允许不同用户之间的文件重名。树形目录结构-允许不同子目录之间的文件重名。 UNIX的索引节点查找文件：文件路径名·绝对路径·工作目录（当前目录、值班目录）·相对路径42 文件存储空间的管理方法常见的空闲块管理方法有：空白(闲)文件目录、空闲块链和位示图。43 操作系统接口的类型、形式和作用44 目态和管态系统态（管态）：操作系统程序执行时中央处理机所处的状态。当中央处理机处于管态时可执行包括特权指令在内的一切机器指令，实现对资源的分配和管理并为用户使用外部设备进行服务

16、。 用户态（目态）：用户程序执行时中央处理机所处的状态。当中央处理机处于目态时不允许执行特权指令。45 系统调用实现1)为了提供系统调用，操作系统必须事先编制好实现这些功能的例行子程序或过程。2)然后为实现各种系统调用功能的子程序编造入口地址表，每个入口地址都与相应的系统子程序对应起来。3)其后由陷阱处理程序把陷阱指令中所包含的功能号与该入口地址表中的有关项对应起来，从而由系统调用功能号驱动有关系统子程序执行。执行当用户使用系统调用时，首先将所需要的参数和参数的首地址送入指定的通用寄存器，接着设置一条系统调用命令。当用户程序执行到系统调用命令时发生访管中断。 系统响应中断就转到访管中断处理程序执行，访管中断处理程序首先将用户程序的现