操作系统期末复习考点总结

第一章（1）操作系统（OperatingSystem）：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：eq\o\ac(○,1)并发性：两个或多个事件在同一事件间隔发生；eq\o\ac(○,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；eq\o\ac(○,3)虚拟技术：把一个物理实体变成若干个逻辑上的对应物；eq\o\ac(○,4)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）eq\o\ac(○,1)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；eq\o\ac(○,2)分时系统（响应时间）：多路性、交互性、独占性、及时性；eq\o\ac(○,3)实时系统（实时性和可靠性）：（8）多道程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。（11）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：eq\o\ac(○,1)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。eq\o\ac(○,2)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。eq\o\ac(○,3)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；进程调度：就绪执行；I/O完成：阻塞执行（改为图）（8）被优先级高的进程抢占了CPU，由运行态转换为就绪态执行）（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：eq\o\ac(○,1)进程同步也是进程之间直接的制约关系，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。eq\o\ac(○,2)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-m~1____。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=O，则____B_____。A.表示没有进程进入临界区B.表示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__①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__②_在信号量链表中已阻塞进程的数目_。8.临界资源的概念是__①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__②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CPUB．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（readername）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）：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—分派程序—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）先来先服务（FCFS）：eq\o\ac(○,1)有利于CPU繁忙型的作业，不利于I/0繁忙型作业。eq\o\ac(○,2)有利于长作业（进程），而不利于短作业（进程）。eq\o\ac(○,3)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）/（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：插到第一队列队尾，在该时间片下没有运行完则插到下一级队列的队尾；仅当上一级的队列为空才调度本级队列；级别越低，时间片越长。（13）死锁：所谓死锁,是指多个进程因竞争资源而造成的一种僵局,若无外力作用,这些进程将永远不能再向前推进.（13）产生死锁的必要条件：互斥条件、请求和保持、不剥夺条件、环路等待（14）处理死锁的基本方法：预防死锁（限制更严）、避免死锁、死锁的检测和解除（15）最有代表性的避免死锁的算法：银行家算法（16）孤立结点：如某进程既无已分配的资源也不需申请资源，即既无分配边又无申请边，则该进程结点是孤立结点。第四章（1）多级存储结构：CPU寄存器、主存（高速缓存、主存、磁盘缓存）、辅存（磁盘、可移动存储介质。）离CPU越近，速度越快，存储容量越小（2）用户程序处理步骤：编译、链接、装入内存（3）装入：eq\o\ac(○,1)绝对装入方式（单道环境，逻辑地址与实际地址完全相同）eq\o\ac(○,2)静态重定位（在装入时完成地址变换）eq\o\ac(○,3)动态重定位（在执行时才地址变换）（4）链接：eq\o\ac(○,1)静态链接（运行之前链接好，不再拆开）eq\o\ac