《操作系统》复习要点.docx

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《操作系统》复习要点

第一章操作系统引论

1、什么叫操作系统？

OS是一个系统软件，能有效地管理计算机系统的软硬资源，使它们高效地运行，并方便用户使用。

2、现代OS的特征？

（具体参见P14）

并发性。

指两个或多个事件在同一时间间隔发生。

共享性。

系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用，相应地，把这种资源共同使用叫资源共享或资源复用。

虚拟性。

指通过某种技术把一个物理实体变成若干个逻辑上的对应物。

异步性。

当正在执行的进程提出某种资源要求时，而该资源被其它进程使用，故此时正在使用的进程必须等待，直到该资源空闲。

进程的执行通常不是“一气呵成”的，而是“走走停停”。

3、为什么引入多道程序设计？

在单道批处理系统中，内存中仅有一道作业，它无法利用系统中的所有资源，致使系统性能较差。

为进一步提高资源的利用率和系统的吞吐量，便引入了多道程序设计技术。

4、什么叫多道程序设计？

简单地讲，就是在内存中，同时放多个程序，在OS的控制下，让它们独立地穿插运行。

5、什么叫分时系统？

指在一台主机上连接了多个带有显示器和键盘的终端，同时允许多个用户通过自己的终端，以交互的形式使用计算机，共享主机中的资源。

6、为什么引入实时系统？

参见P11。

7、操作系统与用户之间的接口有哪些？

用户接口。

它是提供给用户使用的接口，用户可通过该接口取得操作系统的服务。

它又分为联机用户接口、脱机用户接口和图形用户接口。

程序接口。

它是提供给程序员在编程时使用的接口，是用户程序取得操作系统的唯一途径。

第二章进程管理

1、什么叫进程？

进程是进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

2、进程的状态变迁？

进程的三种状态：

就绪状态——当进程分配到除CPU以外的所有必要资源后，便可立即执行，这时的状态就叫就绪状态；执行状态——进程已获得CPU，其程序正在运行；阻塞状态——进程由于发生某事件而处于暂停状态，这种暂停状态叫阻塞状态。

阻塞的典型事件有请求I/O、申请缓冲空间和协作进程。

此外还要仔细阅读书中有关三种状态间变迁的过程，参见P38、P46、47。

3、什么叫进程同步？

进程同步是为了实现进程互斥地进入自己的临界区，而在系统中设置专门的同步机构来协调各进程间的运行。

所有同步机制应遵循下述四条准则：

空闲让进

忙则等待

有限等待

让权等待

4、注意书上的消费者——生产者问题、哲学家进餐问题和读者——写者问题。

参见P58、

P61、P63。

5、信号量机制：

（由于这部分都是论述性语言，需要理解，故不在此板书，请大家参见P50面）

整型信号量

记录型信号量

AND型信号量

信号量集

6、什么叫进程通信？

它指进程之间信息的交换。

7、进程通信机制的类型：

（参见P65）

共享存储器系统

消息传递系统

管道通信

8、消息传递通信的实现方法：

直接通信方式。

指发送进程利用OS所提供的发送命令，直接把消息发送给目标进程。

Send（Receiver,message）;

Receiver（Sender,message）;

间接通信方式。

9、发送原语和接收原语：

发送进程在利用发送消息之前，应先在自己的内存空间设置一发送区a，把待发消息的正文、发送进程标识符、消息长度等信息填入其中，然后调用发送原语，把消息发出去。

发送原语根据发送区a设置的消息长度a.size来申请缓冲区i，接着把发送区a中的信息复制到缓冲区i中，获得接收进程的内部标识符j，然后挂在j.mq上。

对于具体的发送原语和接收原语，请参见P70面。

第三章处理机调度和死锁

要考的内容：

3.1节处理机调度的层次

3.3节调度算法

3.5节产生死锁的原因和必要条件

做过的题目：

P114、P115

T1、T8、T9、T18、T22

3.1节处理机调度的层次

3.1.1高级调度根据某种算法把外存上处于后备队列中那些作业调入内存。

1．作业：

包含通常的程序和数据，以及作业说明书。

2.作业步：

在作业运行期间，每个作业都必须经过若干个相对独立，有相互关联的顺序加工步骤才能得到结果，其中的每一个加工步骤称为一个作业步。

3.作业控制块：

JCB为了管理和调度作业。

4.作业调度：

主要功能是根据作业控制块中的信息，审查系统能否满足用户作业的资源需求，以及按照一定的算法，从外存的后备队列中选取某些作业调入内存，并为它们创建进程、分配必要的资源。

在每次执行作业调度时，都必须做出以下两个决定：

（1）决定接纳多少个作业。

（2）决定接纳哪些作业。

3.1.2低级调度又称进程调度或者短程调度，调度的对象是进程。

1.低级调度的主要功能：

（1）保存处理机的现场信息。

（2）按某种算法选取进程。

（3）把处理器分配给进程。

2.进程调度中的三个基本机制

（1）排队器。

将进程排成队列，使快速查找。

（2）分配器。

将处理机分配给进程。

（3）上下文切换机制。

当对处理机进行切换时，会发生两队上下文切换操作。

3.进程调度方式

（1）非抢占方式。

（2）抢占方式。

坚持的原则：

1）优先权原则。

2）短作业。

3）时间片原则。

3.1.3中级调度

将哪些暂时不能运行的进程调至外存上去等待，当这些进程又具备运行条件且内存又稍有空闲时，由中级调度决定把外存上的那些又具备运行条件的就绪进程重新调入内存。

3.3节调度算法

3.3.1先来先服务的和短作业（进程）优先调度算法

1.先来先服务调度算法：

每次调度都是从后备队列中选择一个或者多个最先进入该队列的作业，将它们调入内存，为它们分配资源、创建进程，然后放入就绪队列中。

2.短作业优先调度算法

对短作业或者短进程优先调度的算法。

3.3.2高优先权优先调度算法

1.优先权调度算法的类型

（1）非抢占式优先权算法

（2）抢占式优先权调度算法

2.优先权的类型

（1）静态优先权

（2）动态优先权

3、高响应比优先调度算法

等待时间+要求服务的时间

优先权=——————————————

要求服务的时间

3.3.3基于时间片的轮转调度算法

1．时间片轮转法

保证就绪队列中的所有进程在一给定的时间均能获得一时间片的处理机执行时间。

时间片略大于一次典型的交互所需要的时间。

2.多级反馈队列调度算法

不必事先知道各种进程所需的执行时间,而且还可以满足各种进程的需要。

3.多级反馈队列调度算法的性能：

能很好的满足各种类型用户的需要。

3.5节产生死锁的原因和必要条件

3.5.1产生死锁的原因

死锁，即时多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局。

1.竞争资源

2.进程间推进顺序非法。

3.5.2产生死锁的必要条件

1.互斥条件

2.请求和保持条件

3.不剥夺条件

4.环路等待条件

3.5.3处理死锁的基本方法

1.预防死锁。

2.避免死锁。

3．检测死锁。

4.解除死锁。

注意：

第四章在另一个文档里

第五章设备管理

要考的内容：

5.1.3I/O通道

5.2.2中断驱动I/O控制方式

5.2.3直接存储器访问（DMA）I/O控制方式

5.3缓冲管理

5.4I/O软件

5.1.3I/O通道

1.CPU和设备控制器之间的通道，其主要目的是为了建立独立的I/O的操作，不仅使数据的传送能独立于CPU，而且也希望有关对I/O操作的组织、管理及其结束处理尽量独立，以保证CPU有更多的时间去进行数据处理。

2.通道类型：

（1）字节多路通道

（2）数组选择通道

（3）数组多路通道

5.2.2中断驱动I/O控制方式

当某进程要启动某个I/O设备工作是，便由CPU向相应的设备控制器发出一条I/O命令，然后立即返回据需执行原来的任务。

5.2.3直接存储器访问（DMA）I/O控制方式

1.DMA控制方式的引入

2.DMA控制器的组成

3.DMA工作的过程

5.3缓冲管理

1.缓冲的引入

（1）缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾。

（2）减少对CPU的中断频率，放宽对CPU中断响应时间的限制。

（3）提高CPU和I/O设备之间的并行性。

2.单缓冲、双缓冲、循环缓冲、缓冲池

5.4I/O软件P177

第六章文件管理

6.1文件和文件系统

6.1.1文件、记录和数据项

1、数据项（基本数据项、组合数据项）

2、记录

3、文件（文件的属性：

类型、长度、物理位置、建立时间）

6.1.2文件类型和文件系统模型

1、文件类型

●按用途分系统文件、用户文件、库文件

●按文件中数据的形式分源文件、目标文件、可执行文件

●按存取控制属性分只执行文件、只读文件、读写文件

●按组织形式和处理方式分普通文件、目录文件、特殊文件

2、文件系统模型

用户程序

↓↓↓↓↓↓↓

文件系统接口

对对象操纵和管理的软件集合

对象及其属性

6.1.3文件操作（创建、删除、读、写、打开、关闭……）P207

6.2文件的逻辑结构

6.2.1文件逻辑结构的类型

1、有结构文件（定长记录、变长记录）

●顺序文件

●索引文件

●索引顺序文件

2、无结构文件——流式文件

6.2.2顺序文件（重点）

1、逻辑记录的排序（串结构、顺序结构）

2、对顺序文件的读/写操作

3、顺序文件的优缺点P210

6.2.3索引文件（重点）

6.2.4索引顺序文件（重点）

6.2.5直接文件和哈希文件

6.3外存分配方式

6.3.1连续分配

1、连续分配方式

2、连续分配的主要优缺点

6.3.2链接分配

1、隐式链接

2、显式链接

6.3.3FAT和NTFS技术

1、FAT12

2、FAT16

3、FAT32

4、NTFS

6.3.4索引分配

1、单级索引分配

2、多级索引分配

3、混合索引分配方式

6.4目录管理

6.4.1文件控制块和索引结点

1、文件控制块

2、索引结点

6.4.2目录结构

1、单级目录结构

2两级目录结构

3多级目录结构

6.4.3目录查询技术

6.5文件存储空间的管理

6.5.1空闲表法和空闲链表法

1、空闲表法

2、空闲链表法

6.5.2位示图法（重点）

1、位示图

2、盘块的分配

b=n（i-1）+j

3、盘块的回收

i=（b-1）DIVn+1

j=（b-1）MODn+1

6.5.3成组链接法（重点）

1、空闲盘块的组织

2、空闲盘块的分配与回收

6.6文件共享与文件保护

6.6.1基于索引结点的共享方式（重点）

图6-25、图6-26

6.6.2利用符号链实现文件共享

6.6.3磁盘容错技术

6.7数据一致性控制