第2章操作系统基础知识

第二章操作系统基础知识主要知识点

操作系统的内核（中断控制）、进程、线程概念处理机管理（状态转换、共享与互斥、分时轮转、抢占、死锁）存储管理（主存保护、动态连接分配、分段、分页、虚存）设备管理（I/O控制、假脱机）文件管理（文件目录、文件组织、存取方法、存取控制、恢复处理）作业管理（作业调度、作业控制语言（JCL）、多道程序设计）汉字处理，多媒体处理，人机界面

2.1操作系统概述考点掌握操作系统的定义、特征、功能与类型操作系统的特征：并发性，共享性、虚拟性和不确定性操作系统的功能：（1）处理机管理：如何将CPU真正合理的分配给每个任务（2）文件管理（3）存储管理：主要指对内存的管理（4）设备管理：硬件设备（5）作业管理：界面、任务、图形界面操作系统的类型（1）批处理操作系统：单道和多道（2）分时操作系统（3）实时操作系统（4）网络操作系统（5）分布式操作系统（6）微机操作系统（7）嵌入式操作系统练习题1、系统软件是——的软件。A.向应用软件提供系统调用等服务B.与具体硬件逻辑功能无关C.在应用软件基础上开发D.并不具体提供人机界面2.现代操作系统的两个基本特征是____和资源共享.A.多道程序设计B.中断处理C.程序的并发执行D.实现分时与实时处理3.操作系统的功能不包括_____A.提供用户操作界面B.管理系统资源C.提供应用程序界面D.提供HTMLACD4.分时操作系统的主要特征之一是提高___.A.计算机系统的可靠性B.计算机系统的交互性C.计算机系统的实时性D.计算机系统的安全性5.“剪切板”是（1）；在Windows资源管理器中，要恢复误删除的文件，可以按下（2）键来实现。(1)A.一个用户内存B.一个数据文件

C.内存中一块区域D.一个专用文档（2)A.Ctrl+CB..Ctrl+VC..Ctrl+XD..Ctrl+ZBCD在windows系统中可通过文件扩展名判别文件类型，例如——是一种可执行文件扩展名。当用户双击文件名时，windows系统通过建立的——来决定使用什么程序打开该文件。1.A.xmlB.txtC.objD.exe2.A.文件B.临时文件C.文件关联D.子目录DC2.2处理机管理考点

掌握进程的基本概念,了解进程间的通信、调度，死锁产生的原因和解决方法，进程与线程的主要区别1、程序的执行特征：顺序执行和并行执行进程的概念1、定义：是程序的一次执行2、特征：动态性；并发性；独立性；异步性；结构性3、进程与程序的主要区别：进程和程序不是一一对应的，一个程序可对应多个进程，一个进程可以执行一个或几个程序4、进程的组成：程序、数据、进程控制块5、进程的状态及状态间的转换基本状态运行：正在占用CPU就绪：具备运行条件，但尚未占用CPU阻塞：由于等待某一事件不能运行。处于阻塞态的进程在逻辑上是不能运行的。即使CPU空闲，也不占用进程控制1、概念：对系统中所有进程从创建到消亡的全过程实施有效的控制，由操作系统内核中的原语实现。2、原语：由若干条机器指令组成，其执行过程不可分割进程通信1、概念：指各个进程交换信息的过程常见的几种通信机制：1、同步与互斥2、信号量机制整形信号量记录型信号量信号量集机制3、高级通信

共享存储模式消息传递模式管道通信4、直接和间接通信进程调度1、三级调度

高级调度：系统中一个作业只需经过一次调度

中级调度：提高内存的利用率和系统吞吐量，使得暂时不运行的进程从内存对换到外存上低级调度：根据一定的算法将CPU分派给就绪队列中的一个进程2、常用算法先来先服务（FCFS）：主要用于宏观调控时间片轮转：用于微观调控，提高资源利用率优先级调度：静态优先级动态优先级多级反馈调度：死锁1、定义两个或两个以上的进程中的每一个，都在等待其中另一个进程释放资源而被封锁，他们都无法向前推进2、死锁产生的原因共享资源有限，多个进程对共享资源的竞争，而且操作不当3、死锁产生的条件互斥条件请求保持条件不可剥夺条件环路条件4、解决死锁的方法死锁的预防死锁的避免允许系统产生死锁线程一个进程可以有多个线程，同一个进程中多个线程可并发执行线程属性1、每个线程有唯一的一个标识符2、不同的线程可以执行相同的程序线程是调度和执行单位，进程是资源分配单位练习1、在进程管理中，当___时，进程从阻塞状态变为就绪状态

A.进程被进程调度程序选中B.等待某一事件

C.等待的事件发生D.时间片用完2、若计算机系统中的进程在“就绪”、“运行”、“等待”3种状态之间转换，进程不可能出现——的状态转换

A.就绪运行B.运行就绪

C.运行等待D.就绪等待CD3、实现不同的作业处理方式，主要是基于操作系统对——管理采用了不同的策略

A.处理机B.存储C.设备D.文件4、操作系统为了解决进程间合作和资源共享所带来的同步与互斥问题，通常采用的一种方法是使用——。

A.调度B.分派C.信号量D.通信5、在进程状态转换过程中，可能会引起进程阻塞的原因是——。

A.时间片到B.执行V操作

C.I/O完成D.执行P操作ACD6.在操作系统中,对信号量S的P原语操作定义中,使进程进入相应等待队列等待的条件是___.A.S>0B.S=0C.S<0D.S≠07、进程调度的关键问题是选择合理的——，并恰当的进行代码转换。

A.时间片间隔B.调度算法

C.CPU速度D.内存空间8、计算机系统出现死锁是因为——A.系统中有多个阻塞进程

B.资源数大大小于系统中的进程

C.系统中多个进程同时申请的资源总数大大超过系统资源总数

D.若干进程相互等待对方已占有的资源CBD考钢要求：

理解每种存储管理技术解决什么问题，实现的思想，以及存在的问题。了解存储管理技术的发展历史。理解与存储管理有关的基本概念一、基本概念1、存储管理的目的和功能2、存储器的结构：寄存器主存外存寄存器高速缓存主存外存2.3存储管理3、相对地址绝对地址地址空间相对地址：每个用户都认为自己的作业和数据都存放在一组从“0”地址开始的连续空间中绝对地址：内存中各物理存储单元的地址从统一的基地址进行的顺序编址相对地址空间通过地址再定位机构转换到绝对地址空间4、地址重定位将逻辑地址转换成物理地址的过程静态地址重定位：在程序装入主存时已经完成了地址的变换，在程序执行期间不会再发生变化动态地址重定位：在程序运行期间完成逻辑地址到物理地址的变换2.3.2存储管理方案一、分区存储管理1、固定分区在系统生成时已将主存划分为若干区，每个分区大小可不等但已确定，是一种静态分区存在问题：易产生碎片2、可变分区主存划分在作业装入时进行，个数可变，大小等于作业大小，是一种动态分区请求和释放分区的四种算法：最佳适应算法最差适应算法首次适应算法循环首次适应算法3、可重定位分区

移动所有已分配好的分区，使之成为连续区域4、内存保护技术保护系统工作区和用户工作区，如何防止系统区被破坏

二、分页存储管理1、纯分页存储管理⑴分页原理：将一个进程的逻辑地址空间划分成若干大小相等的部分，每一部分称为页⑵地址结构⑶页表⑷地址变换机构2、快表采用高速缓冲存储器来存放当前访问的那些页表项三、分段存储管理1、段的定义：一组逻辑信息的集合2、分段原理：将一个作业按照其不同的功能，分成若干个相对独立的部分，即段。为每个段命名，并编号，每个段由0地址开始，采用连续编号，段的长度为段的空间。3、地址结构：段号和段内地址4、内存分配：以段为单位进行分配，每个段单独占用一块或连续的几个内存块分页与分段的区别：页是物理单位，段是逻辑单位页的大小由系统固定，段的长度由程序内容确定四、虚拟存储管理1、虚拟存储器的实现⑴请求分页系统：在纯分页系统的基础上增加了请求调页功能和页面置换功能常用的页面置换算法Ⅰ最佳置换算法Ⅱ先进先出置换算法Ⅲ最近最少未使用置换算法Ⅳ最近未用置换算法⑵请求分段系统⑶请求段页式系统练习1、存储管理的目的是

A方便用户B提高内存的利用率

C方便用户和提高内存利用率D增加内存实际容量2、在分页存储管理系统中，从页号到物理块号的地址映射是通过（）实现的。

A段表B页表CPCBD地址表3、在分段管理中，————。

A以段为单位分配，每段是一个连续存储区

B段与段之间必定不连续C段与段之间必定连续

D每段是等长的CBA4、在请求分页管理中，若采用先进先出页面置换算法，可能会产生“FIFO异常”，“FIFO异常”指的的（）A频繁地出页入页的现象B分配的页面数增加，缺页中断的次数也可能增加C进程交换的信息量过大导致系统工作区不足D分配给进程的内存空间不足使进程无法正常工作B2.4设备管理考纲要求：了解设备管理的任务和功能、外部设备的分类，设备的访问方式、设备管理技术及磁盘的调度一、设备分类按数据组织分类：块设备字符设备按资源分配角度分类：独占设备共享设备虚拟设备按数据传输率分类：低速设备中速设备高速设备二、设备管理的目标与任务目标：如何提高设备的利用率，为用户提供方便统一的界面任务：动态掌握并记录设备的状态、设备分配和释放、缓冲区管理、实现物理I/O设备的操作、提供设备使用的用户接口和设备的访问与控制三、设备管理技术1、通道技术2、DMA技术3、缓冲技术4、Spooling技术四、磁盘调度1、磁盘调度的目的尽可能地降低多个访问者执行输入输出操作的总时间，增加单位时间内输入输出操作的次数，有利于系统效率的提高。2、磁盘的驱动调度在多道程序系统中，同时有多个访问者请求磁盘操作，此时系统采用一定的调度策略来决定各等待访问者的执行次序，所以系统决定等待磁盘访问者执行次序的工作就是磁盘的“驱动调度”3、移臂调度和旋转调度移臂调度：根据访问者制定的柱面位置来决定执行次序旋转调度：当移动臂定位后，如有多个访问者等待访问该柱面时，根据延迟时间来决定执行次序4、移臂调度算法（1）先来先服务（2）最短寻找时间优先调度算法（3）电梯调度算法（4）单向扫描调度算法练习1、不通过CPU进行主存与I/O设备间大量的信息交换方式可以是——方式。A.DMAB.中断C.查询等待D.程序控制2、CPU输出数据的速度远远高于打印机的打印速度，为了解决这一矛盾，可采用——。A.并行技术B.通道技术C.缓冲技术D.虚存技术3、在操作系统中，SPOOLing技术是一种并行机制，它可以使——。A.不同进程同时进B.应用程序和系统软件同时进C.不同的系统软件同时进行D.程序的执行与打印同时进行ACD2.5文件管理考纲要求:理解文件管理的任务和功能,文件分类,文件结构和组织,文件目录与目录的管理,文件的存取控制以及系统安全性一、文件的结构和组织

1、文件的逻辑结构2、文件的物理结构有结构的文件无结构的文件连续结构

链接结构索引结构多个物理块的索引表二、文件目录1、文件控制块基本信息类存取控制信息类使用信息类2、目录结构常见的目录结构：一级目录结构二级目录结构多级目录结构三、存取方法和存取控制1、存取方法：读写文件存储器上的一个物理块的方法顺序存取：严格按照文件信息单位排列的顺序依次存取，后依次存取总是在前一次存取的基础上进行，所以不必给出具体存取位置。随机存取：存取时必须先确定进行存取时的起始位置,如记录号2、存储空间的管理方法空闲区表：文件系统建立一张空闲块表，该表记录了全部空闲的物理块，包括首空闲块号和空闲块个数。适合于顺序结构优点：适合于少量空闲区时，适用于连续文件的存储分配和回收缺点：增加了目录大小和目录管理的复杂性位示图：利用一个二进制位的值来反映磁盘空间的分配和使用情况优点：占用空间少，位示图几乎可以全部进入内存缺点：分配时需顺序扫描空闲区，且物理块号并未在图中直接反映出来，需要进一步计算空闲块链：系统将所有的