操作系统期末复习题 第三版

期末复习题操作系统第一章绪论1、操作系统的功能和地位决定了它与其它软件有几个不同之处。第一、它是系统中最不可缺少的软件。缺少其它软件，系统还可以运转，而缺少了操作系统的话，系统就瘫痪了。第二、它与其它软件同时执行，为其它软件的执行提供服务，操作系统可以控制其它软件的执行。第三、对于计算机系统来说，其它软件可能来去匆匆唯有操作系统从开机起到关闭电源一直都在运行。2、操作系统：硬件相关、应用无关。（硬件相关：涉及物理地址、设备接口寄存器、设备接口缓冲区代码量大，需硬件知识随硬件的变化而变化。应用无关：所有应用、用户共需、工作过程雷同与应用无直接关系）3、操作系统(OpratingSystem-OS)是为裸机配置的一种系统软件，是用户和用户程序与计算机之间的接口，是用户程序和其它系统程序的运行平台和环境。它有效地控制和管理计算机系统中的各种硬件和软件资源合理地组织计算机系统的工作流程，最大限度地方便用户使用机器，发挥资源的作用。操作系统的特征：并发、共享、虚拟、不确定性。（并发性:改善CPU利用率、I/O设备利用率。共享性:并发活动可能要求共享资源和信息。虚拟：是指把一个物理上的实体，变为逻辑上的对应物。不确定性：指进程的执行顺序和执行时间的不确定性。）4、操作系统功能：处理机分配、存储器管理、设备管理、文件管理。5、数据结构+算法=程序

6、数据结构+算法+程序设计方法+语言工具和环境=程序。7、进程：一个程序的一次动态执行。8、进程与程序的区别：①进程是动态的，程序是静态的②程序仅仅是外存的可执行目标程序的代码文件，进程则不仅包含所执行的程序代码，还包含所处理的静态、动态数据与信息③多个进程可以执行同一个程序（处理不同的数据）④一个进程中不能同时执行多个程序⑤进程概念是针对有并发技术的系统⑥程序还可指源程序，源程序不能说成源进程9、单用户：一台计算机在任一时刻至多只能有一人使用10、多用户：一台计算机在任一时刻至多有多人使用11、单道：内存在任何时候允许有一个用户程序驻留。此时采用的并发技术称为单道多任务。12、多道：内存在任何时候允许有多个用户程序驻留(P6)。实现的并发技术为多道多任务。13、并行:几道程序在不同的CPU上执行。14、并发：几道程序分时运行在同一个CPU上执行。15、并发技术提出的原因（独占CPU、I/O设备等）。16、进程的三态（运行、就绪、等待）。操作系统的分类：

批处理系统、分时系统、实时系统网络操作系统、分布式操作系统系统调用：用户程序对操作系统的调用中断：指CPU对系统中发生的异步事件（无一定时序关系的随机发生的事件）的响应。第二章作业管理第三章处理机管理作业：用户在一次计算过程中或一次事务处理过程中要求计算机系统所做的工作集合。作业流：若干个作业进入系统后，被依次存放在外存上，这便形成了输入的作业流。作业控制块JCB(JobControlBlock)在多道批处理系统中为每个作业设置了一个JCB，是作业在系统中存在的标志。作业输入方式：（1）联机输入方式 （2）脱机输入方式（3）直接耦合方式（4）SPOOLING系统（5）网络输入方式运行作业控制方式：（1）联机方式、（2）脱机方式。运行进程调度等待时间片用完I/o完成就绪等待就绪等待I/o完成 6、作业的转换过程：提交状态：作业被提交给机房后或用户通过终端键盘想计算机键入其作业时的状态.后备状态：作业的全部信息都已通过输入机输入，并由操作系统将其存在磁盘的某些分区（存放作业的输入井）中等待运行.运行状态：作业一旦被作业调度程序选中而被送入主存中投入运行.完成状态：作业完成其全部运行，释放出其所占用的全部资源。准备退出系统时的作业。7、作业与进程的关系：作业是用户向计算机提交任务的实体。进程是计算机为完成用户任务实体而设置的执行实体。计算机要完成用户任务实体必须要有一个执行实体，一个作业总是由以上的多个进程组成。进程调度的功能：按某种算法从后备队列中挑选一个或一批作业调入内存，并创建PCB（进程存在的唯一标志）。9、作业调度目标如下：a.对所有作业应该是公平合理b.应使设备有高的利用率c.每天执行尽可能多的作业d.有快的响应时间10、作业调度的转换过程：a.作业从后备状态到执行状态b.作业从执行状态到完成状态11、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。进程调度可采用下述两种调度方式。非抢占方式、抢占方式(1)优先权原则（FCFS）、(2)最短作业优先法（SJF）（3）时间片轮转调度算法（RR）。调度算法(1)完成时间=运行时间+进入时间、周转时间=完成时间—进入时间(2)平均周转时间=各周转时间之和/n(个数)(3)带权周转时间=周转时间/运行时间(4)平均带权周转时间=各带权周转时间之和/n(个数)好的调度算法要求：CPU利用率高、吞吐量大、T和W小.多处理机系统：是一个具有两个或多个处理机能相互进行通信以协同一个大的给定问题求解的计算机系统。使用多处理机系统的主要原因：提高系统吞吐量、提高系统的可靠性。进程的定义有如下几种：进程是程序的一次动态执行；进程=PCB+程序+数据；进程是一个可拥有资源的独立实体，同时又是一个可以独立调度的基本单位。进程结构三要素:私有数据块、PCB、程序段。进程控制任务:对系统中的全部进程实施有效管理进程控制表现:进程的创建、撤消、状态转换。线程：是进程中的一个实体，是被系统独立调度的基本单位。线程有进程的三个基本状态。引入线程的目的：为了减少程序并发执行时所付出的时空开销，使操作系统具有更好的并发性。22、进程的属性：可拥有资源的独立单位；可以独立调度和分配的基本单位。23、进程和线程的区别：调度：同一进程中线程的切换不会引起进程切换并发性：进程之间或进程内的多个线程间都可并发执行拥有资源：进程拥有资源而线程可以访问其隶属进程的资源系统开销：进程切换开销大于线程切换的开销。并发执行的先提条件：创建进程、撤消进程、进程切换。进程通信：指进程间的信息交换过程进程间通信的规模和方式的不同，分为低级通信和高级通信。临界资源:criticalresource（某段时间内只允许一个进程使用的资源）临界区:criticalsection（必须互斥执行的程序段是相对于临界资源的临界区）同步：进程之间的一种通信方式，有时序上的制约关系，或者说是进程之间为了协同工作而存在的一种等待关系。30、互斥：进程之间对临界资源的一种竞争关系，排他性地对资源的访问方式。31、进程同步：进程间共同完成一项任务时直接发生相互作用的关系，是进程之间的直接制约关系。在多道环境下，这种进程间在执行次序上的协调必不可少。32、进程互斥：保证每次只有一个进程使用临界资源。主要用于资源共享，是进程之间的间接制约关系。33、进程进入临界资源的操作：1:检查X的值.X=1,表示资源正在使用,返回继续进行检查;X=0,表示资源可以使用,X:=1(关锁);2:进入临界区,访问临界资源;3:释放临界资源,X:=0(开锁).P操作：申请资源操作(1)

S:=S-1；(2)

如果S≥0减法V操作：释放资源操作(1)

S:=S+1；(2)

如果S>0加法。信号量：整型变量S称为信号量，仅能由P、V操作修改的整型变量。消息：进程之间以不连续的成组方式发送的信息。消息缓冲区：包含有指向发送进程的指针、指向消息接受进程的指针、指向下一个消息缓冲区的指针、消息长度、消息内容等信息的一个缓冲区。是进程通信的基本单位。产生死锁的原因：系统资源不足、进程推进顺序不合适；必要条件。产生死锁的必要条件：互斥条件、不剥夺条件请求和保持条件、环路等待条件。预防死锁：资源独占、资源顺序分配法、资源受控动态分配死锁检测（发现）：资源分配表、进程等待表:避免死锁：进入不安全状态后，便可能进入死锁状态。避免死锁的本质：系统不进入不安全状态。解除死锁：（释放进程或资源）1.资源剥夺法、2.撤消进程法。存储管理内存管理使用的技术：分区式存储管理：固定式、可变式分区、多重分区。分页式存储管理2、分区式存储管理：将内存划分成若干个连续的区域，每个分区只能存储一个程序。（缺点：内存不能充分利用、内存不能扩充）名字空间:程序中符号名的集合。地址空间:一个目标程序所限定的地址范围,通常把编译程序形成的从0开始编址的地址空间称为作业的地址空间。存储空间：是指主存中一系列存储信息的物理单元的集合。这些单元的编号称为物理地址或绝对地址、内存地址。存储空间的大小是由主存的实际容量决定的。地址空间是逻辑地址的集合。存储空间是物理地址的集合一个是虚的概念，一个是实的物体。地址重定位:地址空间中使用的逻辑地址变换成主存空间中的物理地址的过程。物理（实际）地址=相对（逻辑）地址+定位地址可变分区分配和释放算法：①最佳适应（BestFit）算法。②最先适应（FirstFit）算法，③最坏适应（WorstFit）算法，④下次适应算法（NextFit）。分页式存储管理分页原理：等分内存、等分地址空间、地址形式页面尺寸:512-8KB缺页处理：产生原因：当前要执行的页信息不在主存中。调用过程：文件系统管理、设备管理、进程状态地转换缺页中断处理过程图：见图解页面交换：调页方式请调：动态地址变换机构产生一个缺页中断信号，OS接到信号后调用缺页中断处理程序。7、淘汰算法抖动：频繁进行页面调度，造成系统效率下降。页面淘汰算法：先进先出(FIFO)、最近最久未使用淘汰算法(LRU)最近不频繁使用淘汰算法(LFU)、最优算法(OPT)设备管理设备管理：设备管理是直接与设备接口打交道的操作系统模块,通常由文件系统调用。设备管理的形式：设备管理完成对物理设备的抽象,驱动程序是对设备进行抽象的具体表现，也是上层软件系统与硬件直接沟通的唯一渠道，驱动程序屏蔽了底层设备的物理细节。3、设备管理的两个阶段（1）接收用户提出的I/O请求阶段（2）响应设备中断请求阶段4、设备管理的主要任务（1）设备的选择和分配实现数据传输（2）控制输入/输出-CPU（内存）之间交换数据（3）提供用户使用接口（4）提高并行操作度（设备/设备、设备/CPU、进程/进程）通道：独立于CPU的专管输入/输出控制的处理机，它控制设备与内存直接进行数据交换。DMA（存储器直接存取）：在外围设备和内存之间开辟直接的数据交换通路。数据传送控制方式设备控制器主要功能:（原则：－接收和识别命令－数据交换－地址识别－标识和报告设备的状态－数据缓冲－差错控制）程序直接控制方式、中断方式、DMA方式、通道控制方式中断处理技术：中断：计算机在执行其间。系统内发生任何非寻常的或非预期的急需处理事件。中断源：引起中断发生的事件。中断请求：中断源向ＣＰＵ发出的请求中断处理信号。中断相应：ＣＰＵ收到中断后转去响应的事件处理程序10、中断处理过程11、设备分配用数据结构设备控制表（ＤＣＴ）、系统设备表（ＳＤＴ）控制器表（ＣＯＣＴ）、通道控制器表（ＣＨＣＴ）设备分配分类：静态分配、动态分配设备分配策略（算法）：先来先服务算法、优先权高者优先算法现代计算机I/O系统的结构由通道、设备控制器和设备三级组成。设备分配原则：独占设备、共享设备、虚拟设备虚拟设备：通过某种技术将一台独占设备改造为可以供多个用户共享的共享设备。把独占设备改造为虚拟设备，可以提高设备的利用率和系统效率，也方便了用户使用共享。第六章文件系统1、文件系统：专门负责管理外村空间及其文件信息的程序模块。2、文件：具有符号名的数据信息的集合。3、目录：文件系统层次结构的一个终结点，每个目录项可以是一个文件或目录。4、文件系统的功能：有效的组织和管理文件。5、文件系统的存在的唯一标志：FCB.6、文件共享法：链接法、采用共享的目录组织7、文件的存取：顺序存取、随机存取（直接存取）8、文件=文件空虚快+文件体第七章磁盘存储管理磁盘存储管理：容量大、存取速度快、实现随机存储、是实现虚拟存储系统所必需的硬件。2、磁盘种类：固定头磁盘、移动头磁盘3、寻道时间：m*n+s