操作系统总复习

计算机系统计算机软件知识网络系统软件 支撑软件 应用软件（操作系统、编译程序）（软件开发工具）（特定应用领域的专用软件）计算机硬件（CPU+存储器+输入/输出控制系统+输入/输出设备）概念（软件）--操作系统作用资源管理者

用户的接口扩充硬件功能资源管理者：处理器管理、存储管理、文件管理、设备管理）I—单道批处理无交互能力多道^操作系统基本类型一 分时Unix（特点：交互性、及时性、多路性、独立性）概念（软件）--操作系统作用资源管理者

用户的接口扩充硬件功能资源管理者：处理器管理、存储管理、文件管理、设备管理）I—单道批处理无交互能力多道^操作系统基本类型一 分时Unix（特点：交互性、及时性、多路性、独立性）实时特权指（I/O指令、设置时钟、置控制寄存器）处理器工作状态 一管态和目态一程序基本状态:序状态字中断码中断屏蔽位作业控制命一业说明书用户与操作系统接口图形界面系统调用：操作系统提供的子程序用户与操作系统接口图形界面系统调用：操作系统提供的子程序系统调用访管指令（目态下执行），原理：程序状态字中psw的交换）

多道程序设计一程序的顺序执行（顺序性、封闭性、可再现性）应用题1多道程序设计一处理器调度一作业调度算法先来先服务算法应用题2进程调度算法处理器调度一作业调度算法先来先服务算法应用题2进程调度算法时间短的作业优先算法进程的概念—进程的定义（程序的次执行、组成：进程控制块+程序+数据）引入进程的原因一_ 提高资源的利用率 正确描述程序的执行情况进程的属L-动态性可有相同程序 等待态（等待新资源）中断—状 就绪态（等待CPU）——运行态中断和中断处理-中断类型中断响应硬件故障中断程序中断中断处理外部中断输入/输出中断-访管中断程序的并发执行（异步性、相互制约、竞争性、与速度有关）处理的两级调度响应比高者优先算法概念线程的概念为何引入线程线程的概念为何引入线程线程的属性存储器（寄存器+高速缓冲存储器+内存（主存）+外存（硬盘））r绝对地址（内存）、相对地址（程序中）静态重定位（定位后程序不能移动，定位时间：程序运行前）动态重定位（由软件和硬件地址映射机构完成。定位方式是指令执行过程中进行）单用户连续存储管理（DOS、单道批处理系统、采用对换方式，时间片轮转方法使用内存、采用静态定位） 地址转换：采用静态重定位固定分区存储管理一存储保护：下限地址＜=绝对地址＜=上限地址、一各分区的大小和个数在操作系统启动时确定，一个分区存放一个作业，可变分区存储管理应用题3内存空间分配算法：最先（地址从小到大）、最优（内存空闲块从小到大）、最差（内存空闲块从大到小（应用题）地址转换：可变分区存储管理应用题3存储保护：基址寄存器内容＜=绝对地址＜=限长寄存器内容移动技术：采用动态重定位方法，紧凑。.作用：1.集中分散的空闲区2.便于作业动态扩充内存―式存储管理内存分块,作业分页，页面大小=块的大小』表页式主存空间的分配和回收：位示图（应用题） 应用题4地址转换：地址变换机构 r~页式虚拟存储管理：局限性（时间、空间）应用题5I.枣式虚拟存储管理原理：修改页表页式虚拟存储管理实现先进先出页面淘汰算法I.枣式虚拟存储管理原理：修改页表页式虚拟存储管理实现先进先出页面淘汰算法最近最久未使用（LRU）置换算法I——最近最不经常（LFU）置换算法应用题6「文件系统与管理文件有关的软件和数据称文件系统——概述 文件系统功能系统角度：对文件存储空间进行组织分配、存储、保护、检索用户角度：按名存取文件分类「按逻辑结构：流式文件和记录式文件 L按物理结构：顺序文件、链接文件、索引文件 应用题7:保存数据的磁带、硬盘、软盘、光盘。其物理单位为卷。 文件的组织结构逻辑结构（由用户构造的文件:流式、记录式）块：存储介质上可连续存储信息的一个区域，信息读取单位。文件的组织结构逻辑结构（由用户构造的文件:流式、记录式）应用题10应用题10记录的成组和分解信息交换以块为单位，信息处理以逻辑记录为单位。存储空间管理方法位示图空闲块链接法应用题8厂单块链接'-成组链接文件目录r一级目录结构二级文件目录树型目录结构应用题9文件的安全性「文件的保护L文件的保密文件的操作建立文件一打开文件一存储空间管理方法位示图空闲块链接法应用题8厂单块链接'-成组链接文件目录r一级目录结构二级文件目录树型目录结构应用题9文件的安全性「文件的保护L文件的保密文件的操作建立文件一打开文件一读/写文件一关闭文件一撤消文件。设备管理的功能：分配与回收、启动、驱动调度、处理外围设备的中断事件、实现独占设备外围设备的分类共享设备应用题11独占设备的分配绝对号：计算机系统为每台设备进行编号，以便区分，称为绝对号。独占设备的分配相对号：用户对自己需要使用的若干台同类设备给出的编号称为设备的相对号设备的分配:采用设备类表设备表磁盘的驱动调牛信息传输时间=寻找时间（移臂）+延迟时间（旋转）+传送时间（读取）移臂调度先来先服务、最短寻找时间优先、电梯调度算法设备的启动和I/O中断处理I—虚拟设备应用题12旋转调度：信息的优化分布海道：专用处理器外围设备的启动：通道程序：命令码+数据主存地址+标志码+传送字节个数l单缓冲双缓冲」缓冲池缓冲技术井管理程序输入井输出井虚拟设备:用可共享的设备模拟独占设备I—Spooling系统进程的并发性进程的顺序性进程的并发性与时间有关的错误临界区与pv操作 临界区的设计有如下原则有空让进。无空等待。多中择一。有限等待L临界资源：公共变量临界区：临界区是使用临界资源的程序段互斥：若干进程竞争进入临界区时互斥P、▼操作原语同步概念厂生产者与消费者」同步与互斥混合~信件进程的并发性进程的顺序性进程的并发性与时间有关的错误临界区与pv操作 临界区的设计有如下原则有空让进。无空等待。多中择一。有限等待L临界资源：公共变量临界区：临界区是使用临界资源的程序段互斥：若干进程竞争进入临界区时互斥P、▼操作原语同步概念厂生产者与消费者」同步与互斥混合~信件应用题13进程通信信箱■-通信原语L死锁的形成：系统资源不足、进程运行推进的顺序不合适。死锁发生的必要条件：互斥条件、占有并等待条件、非剥夺条件、循环等待条件1—死锁死锁的防止:破坏必要条件死锁的避免:银行家算法应用题14死锁的检测：RAG图应用题1一个计算机系统，有一台输入机和一台打印机，现有两道程序投入运行，且程序A先开始做，程序B后开始运行。程序A的运行轨迹为：计算50ms、打印100ms、再计算50ms、打印100ms，结束。程序B的运行轨迹为：计算50ms、输入80ms、再计算100ms，结束。试说明(1)两道程序运行时，CPU有无空闲等待?若有，在哪段时间内等待?为什么会等待?(2)指出顺序环境和并发环境下CPU的利用率分别为多少？答：画出两道程序并发执行图如下：(1)两道程序运行期间，CPU存在空闲等待，时间为100至150ms之间(见图中有色部分)。返回应用题2一、某多道程序设计系统供用户使用的主存为100K，磁带机2台，打印机6台。可变分区内存管理，采用静态方式分配外围设备，忽略用户作业I/O时间，作业序列如下：作业号进入输入井时间运行时间主存需求量磁带打印l8：0025分钟15K1128：2010分钟30KO138：2020分钟60Kl048：3020分钟20Kl158：3515分钟10KI1作业调度采用FCFS策略.优先分配主存低地址区且不准移动，已在主存中的各作业平分CPU时间.现求：(1)作业被调度的先后次序？全部作业运行结束的时间？作业平均周转时间为多少？

(4)最大作业周转时间为多少？答：(1)作业调度选择的作业次序为：作业1、作业3、作业4、作业2和作业5全部作业运行结束的时间9：30.周转时间：作业1为30分钟、作业2为55分钟、作业3为40分钟、作业4为40分钟和作业5为55分钟.平均作业周转时问=44分钟。)最大作业周转时间为55分钟。ABCDE平均到达时间01234服务胴43=24FCFS3)完成时间47121418同转胞4fi1011149带机睡如1225.5强SJF(6)完成时间4918613用转时间48上398带权映时间1&&73,11.52.252.1返回应用题3在可变分区管理下，假定内存中按地址顺序，依次有5个空闲区，空闲区的大小分别为32K,10K,5K，228K，100K.现有5个作业J1,J2,J3,J4,J5.它们各需要内存1K，10K，108K，28K,115K.若采用FF算法，能将这5个作业按J1，J2，J3，J4，J5的顺序全部装入内存吗？你认为按怎样的次序装入这5个作业可使内存利用率最高？解：按FF算法，空闲分区表情况如表A-3所示，作业J5没有装入内存。表A-3分配后的空闲分区表(FF)分区号大小131K20K35K411OK572KBF算法要求空闲分区按大小递增的次序排列，在进行内存分配时，总是从空闲分区表首开始查找一个能满足其大小要求的最小空闲分区。BF算法，空闲分区表情况如表A-4所示，5个作业J1。J2,J3,J4,J5全部装入内存。表A-4分配后的空闲分区表(BF)分区号大小14K20K34K4100K55KWF算法要求空闲分区按大小递减的次序排列，在进行内存分配时，总是从空闲分区表首开始查找一个能满足其大小要求的最大空闲分区。按WF算法，空闲分区表情况如表A-5所示，作业J5没有装入内存。返回应用题4分页式存储空间的分配由于块的大小是固定的，可以用一张位示图(Bitmap)来构成主存分配表。现设主存有8192块，可用字长为32位的256个字作为位示图。若块号，字号，位号(从高位到低位)分别从1、0、0开始，试问5999块对应的字号和位号?99字的19位对应哪一块？答：187字14位6388块返回应用题5一个由3个页面(页号为0、1、2)每页有2048个字节组成的程序每把它装入一个由8个物理块(块号为0、1、2、3、4、5、6、7)组成的存储器中，装入情况如下表：给出下列逻辑地址，请根据页表计算出对应的绝对地址。(1)100 (2)2617 (3)5196答案：(1)2*2048+100=4196(2)5*2048+569=10809(3)3*2048+1000=7144返回应用题6在一个请求页式存储管理中，一个程序的页面走向为4.3.2.1.4.3.5.4.3.2.1.5,并采用LRU算法。设分配给该程序的存储块数M分别为3和4,在该访问中发生的缺页次数F为()A.M=3，F=8；M=4，F=5 B.M=3，F=10；M=4，F=8C.M=3，F=9；M=4，F=10D：M=3，F=7；M=4，F=6答案：B返回应用题7设一个文件由100个物理块组成，若要将一块信息进行以下操作:加在文件的始端加在文件的末端从文件末端去掉请完成下表中对顺序、链接和索引三种存储结构各需启动的I/O操作次数。存储结构A、加在文件的始端B、加在文件的末端C、从文件末端去掉顺序结构0链接结构索引结构返回应用题8假设一个磁盘组有100个柱面(编号为0〜99),每个柱面有16个磁道(又称盘面，编号为0〜15)，每个盘面有8个扇区(编号为0~7)，每个盘面用一个读写磁头。现采用位示图方法管理磁盘空间，其字号位号均从第0字第0位递增编号。令磁盘块号按柱面顺序和盘面顺序编排。请回答下列问题：若采用32位的字组成位示图，共需要多少个字？第20字的第18位对应于哪个柱面、哪个读写磁头和哪个扇区？返回应用题9假设用户甲要用到文件A、B、C、E，用户乙要用到文件A、D、E、F。已知：用户甲的文件A与用户乙的文件A实际上不是同一文件；用户甲与用户乙又分别用文件名C和F共享同一文件；甲、乙两用户的文件E是同一个文件。请回答下列问题：系统应采用怎样的目录结构才能使两用户在使用文件时不致于造成混乱？画出这个目录结构。两个用户使用了几个共享文件？写出它们的文件名。答案：3%(I)可采用二缓目录结构(或多级目录:结杓》〔少使用r两个共享文件.它们用相同的文件-个文辑*又用不同的文件名e戚f共享了另一个文件.返回应用题10.某用户文件共10个逻辑记录，每个逻辑记录的长度为480个字符，现把该文件存放到磁带上，若磁带的记录密度为800字符/英寸，块与块之间的间隙为0.6英寸，回答下列问题：不采用记录成组操作时磁空间的利用率为 。采用记录成组操作且块因子为5时，磁带空间的利用率为 。当按上述方式把文件存放到磁带上后，用户要求每次读一个逻辑记录存放到他的工作区。当对该记录处理后，又要求把下一个逻辑记录读入他的工作区，直至10个逻辑记录处理结束。系统应如何为用户服务？答案：(1)利用率为50%利用率为83%设置长度为2400字符的主存缓冲区；找到该文件的存放位置，启动磁带机读出第一块内容存入主存缓冲区；进行记录分解，按用户要求依次把主存缓冲区中的五个记录传送到用户工作区；启动磁带机读第二块内容存入主存缓冲区，把第6至10个逻辑记录按用户要求依次传送到用户工作区。返回应用题11略返回应用题12假定在某移动臂磁盘上刚刚处理了访问75号柱面的请求，目前正在80号柱面读信息，并且有下列请求序列等待访问磁盘：请求次序12345678欲访问的柱面号160140190188905832102试用：（1）电梯调度算法（2）最短寻找时间优先算法分别列出实际上述请求的次序。返回应用题13一、设进程A和进程B,它们都要求进入临界区CS,下面的设计就可以满足进程的互斥要求：S=1；/*定义信号量并确定初值*/ cobegin进哄：进程B:P(S);CS2;P(S);CS1;V(S);coendV（S）;二、生产者和消费者Begin 〃p121SP,SG:semaphoremutex：semaphore；SP：=1：SG:=0；mutex：=1：cobeginproducer；consumer；coendProcedureproducer；beginwhiletruedobeginproducenextproduct；P(SP)；P(mutex)；putaproduct；v(mutex)；v(SG)；endendprocedureconsumer；消费者进程begin

whiletruedobeginp(SG)P(mutex)；whiletruedobeginp(SG)P(mutex)；takeaproductV(mutex)V(SP)；释放缓冲区资源通知生产者已取走产品消费产品comsumetheproductendend；使用comsumetheproductendend；使用PV操作来实现该方案。假设有一个成品仓库，总共能存放8台成品，生产者进程生产产品放入仓库，消费者进程从仓库中取出成品消费。为了防止积压，仓库满的时候就停止生产。由于仓库搬运设备只有一套，故成品的存入和取出只能分别执行，答案：S:信号量，仓库能放产品的个数，初值二8S1:信号量，用于互斥，初值二1ProcessproducerP(S)生产产品P(S1)ProcessproducerP(S)生产产品P(S1)放入仓库V(S1)V(S2)ProcessconsumerP(S2)P(S1)取出成品消费V(S1)V(S)返回应用题14设当前的系统状态如下，系统此时Availableffi((1,1,2)：ClaimAllocation进程R1R2R3RlR2R3P13 22100P26 13511P33l4211P44 22002计算各个进程还需要的资源数系统是否处于安全状态，为什么？P2发出请求向量request2(1,0,1),系统能把资源分给它吗？答：(1)P1,P2,P3,P4为：(2,2,2)、(1,0,2)、(1,)、(4,2,0)(2)系统处于安全状态，存在安全序列：P2,Pl,P3,P4

可以分配，存在安全序列：P2,Pl,P3,P4。返回应用题31.设有四道作业，它们进入系统的时间及需要执行的时间如下表所示，并规定当第一个作业进入系统后立即调度，忽略调度的时间开销。表列出了A、B、C和D共4个作业到达系统的时间、运行时间、开始时间及各自完成的时间，采用FCFS算法，计算各自的周转时间和带权周转时间和等待时间，分析结果可以得出什么结论？作业号进入系统时间需执行时间(分钟)开始时间完成时间周转时间19:007029:403039:5010410:105要求：分别采用先来先服务和最短执行时间优先调度算法时的调度次序和