操作系统完整复习资料Word文档格式.docx
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C.操作系统就是资源的管理者和仲裁者
D.操作系统是计算机系统中的一个应用软件
2.分时操作系统的主要特点是。
A.个人独占机器资源B.自动控制作业运行
C.高可靠性和安全性D.多个用户共享计算机资源
3.操作系统具有进程管理,存储管理,文件管理和设备管理的功能,下列有关描述中,哪一项是不正确的?
A.进程管理主要是对程序进行管理
B.存储管理主要管理内存资源
C.文件管理可以有效的支持对文件的操作，解决文件共享、保密和保护问题
D.设备管理是指计算机系统中除了CPU和内存以外的所有输入输出设备的管理
4.下列哪一个不是操作系统的主要特征?
A.并发性B.共享性C.灵活性D.随机性
5.用户与操作系统打交道的手段称为。
A．命令输入B．广义指令C．通信D．用户接口
6．从用户的观点看，操作系统是。
A．用户与计算机之间的接口
B．控制和管理计算机资源的软件
C．合理地组织计算机工作流程的软件
D．由若干层次的程序按一定的结构组成的有机体
7.操作系统提供给程序员的接口是。
A．进程B．系统调用C．库函数D．B和C
（系统调用是用户或其他系统程序获得操作系统服务的唯一途径）
8.计算机的操作系统是一种。
A.应用软件B.系统软件C.工具软件D.字表处理软件
9一个完整的计算机系统是由（）和软件两大部分组成的。
10、（）对多道批处理系统最重要。
A．实时性B．交互性C．共享性D．运行效率
11、要求在规定的时间内对外界的请求必须给予及时响应的OS是（）。
A．多用户分时系统B．实时系统C．批处理系统时间D．网络操作系统
12、与计算机硬件关系最密切的软件是（）。
A．编译程序B．数据库管理程序C．游戏程序D．操作系统
13、早期的OS主要追求的是（）。
A．系统的效率B．用户的方便性C．可移植D．可扩充性
第3章进程
1进程的概念及组成。
概念：
进程是指在系统中能独立运行并作为资源分配的基本单位，它是由一组机器指令、数据和堆栈等组成的，是一个能独立运行的活动实体。
多个进程间可以并发执行和交换信息。
一个进程在运行时需要一定的资源，如CPU、存储空间及I/O设备等。
组成：
进程控制块PCB（是进程存在的唯一标志），进程描述表，有关程序段和数据集合
进程可以分为系统进程与用户进程系统进程属于操作系统的一部分，用于完成系统的某些功能。
由于系统进程是用于管理和维护系统的任务，因此他们的优先级一般高于用户进程。
用户进程：
从系统层次来看，在操作系统之上运行的应用进程均为用户进程。
2进程的基本状态及转换条件
基本状态：
创建：
进程正被创建。
运行：
（进程的）指令正被执行。
等待：
进程正在等待一些事件发生（如I/O完成或接收一个信号）。
就绪：
进程正等待分配处理器。
终止：
进程结束运行
转换条件：
（1）就绪→运行：
进程具备运行条件，正在等待分派处理机。
当进程调度程序选择了进程后，便将其转入运行状态。
（2）运行→阻塞：
进程需要等待某种事件的发生，如执行了输入输出指令，或者请求资源得不到满足时，进程转阻塞状态。
（3）阻塞→就绪：
进程等待的事件已经发生，进程转为就绪状态。
（4）创建→就绪：
进程尚不具备运行条件，所需的资源尚未得到满足。
当进程创建完成后，进程可转入就绪状态。
（5）运行→延迟：
进程运行过程中，因某种原因需要延迟运算，则设定好延迟时间后被转入延迟状态。
（6）运行→完成：
进程运行时遇到结束指令后，被转入完成状态。
进程在生存期间，可以多次从一个状态转换到另外一个状态，即多次处于运行状态，就绪状态，阻塞状态，这反映了并发程序走走停停的运行轨迹。
3进程控制块（PCB）的作用
进程控制块是操作系统用于控制和管理进程的一种数据结构，是进程存在的唯一标志。
因此，只有操作系统可以访问，而用户是无法感知的，也是无法访问的，它属于系统空间。
进程控制块是进程组成中最关键的部分。
每个进程有惟一的进程控制块。
操作系统根据PCB对进程实施控制和管理。
进程的动态、并发等特征是利用PCB表现出来的。
PCB是进程存在的惟一标志。
【进程控制块PCB】：
包含一个特定进程的相关信息；
如：
进程状态、程序计数器（表示进程要执行的下一条指令的地址）、CPU寄存器、CPU调度信息（包括进程优先级、调度序列的指针和其他调度参数）、内存管理信息（基址和界限寄存器的值、页表或段表）、记账信息（CPU时间、实际使用时间、时间界限、记账数据、作业或进程数量）、I/O状态信息P74
多道程序设计的目的是使CPU无论何时都有进程在其上运行，从而使CPU利用率达到最大化。
分时系统的目的是在进程之间快速切换CPU以便用户在程序运行时能与其进行交互。
为达到此目的，进程调度选择一个可用的进程到CPU上执行。
单处理器系统从不会有超过一个进程在运行。
如果有多个进程，那么余下的则需要等待CPU空闲并重新调度。
4进程调度的类型（长，中，短）及调度的过程（上下文切换）；
（1）高级调度：
又称为作业调度或者长程调度,其主要功能是把外存上处于那些后备作业调入内存，它调度对象是作业。
（2）低级调度：
称为进程调度或短程调度,它所调度的对象是进程（或内核级线程）。
它决定把就绪队列的某进程获得CPU；
进程调度是最基本的一种调度，在多道批处理、分时和实时三种类型的OS中，都必须配置这级调度。
（3）中级调度又称中程调度.通过中级调度在内、外存对换区进行进程转移，以提高内存利用率和系统吞吐量。
中级调度实际上就是存储器管理中的转移功能。
作业（程序）是用户需要计算机完成的某项任务，是要求计算机所做工作的集合。
一个作业的完成要经过作业提交、作业收容、作业执行和作业完成4个阶段。
而进程是对已提交完毕的程序所执行过程的描述，是资源分配的基本单位。
其主要区别如下。
（1）作业是用户向计算机提交任务的任务实体。
在用户向计算机提交作业后，系统将它放入外存中的作业等待队列中等待执行。
而进程则是完成用户任务的执行实体，是向系统申请分配资源的基本单位。
任一进程，只要它被创建，总有相应的部分存在于内存中。
（2）一个作业可由多个进程组成，且必须至少由一个进程组成，反过来则不成立。
5进程的操作有哪些。
包括进程的创建和进程的终止
6进程间通信的机制有哪些。
共享内存系统和消息传递系统。
消息传递系统：
通过1命名2同步3缓冲这三个机制来实现
命名：
包括直接通信和间接通信，前者明确给出通信的发出者和接受者，后者则通过邮箱和端口来收发信息；
同步：
消息传递的同步和异步（阻塞和非阻塞）
缓冲：
交换的信息放在缓冲区中
问答题：
1.试比较进程和程序的区别
进程和程序是既有联系又有区别的两个概念，它们的主要区别如下：
（1）进程是程序在处理机上的一次执行过程，是一个动态概念；
而程序是代码的有序集合，其本身没有任何运行的含义，是一个静态的概念。
（2）进程是一个状态变化的过程，是有生命期的，表现在它因创建而产生，因调度而执行，因得不到资源而暂停，因执行完毕而消失；
而程序是永久的，可以长久保存。
（3）进程和程序的组成不同。
进程由进程控制块，进程描述表，有关程序段和数据集合组成，而程序仅是代码的有序集合。
（4）进程与程序之间不是一一对应的。
一个程序可以构成多个进程，一个进程可以包含多个程序。
2.进程通信的两种模式是什么？
这两种模式的优点和缺点是什么？
共享内存、消息传递P86
1.当前运行的进程（），将引发系统进行进程调度。
A.执行了一条转移指令
B.要求增加主存空间，经系统调用银行家算法进行测算认为是安全的
C.执行了一条I/O指令（阻塞）
D.执行程序期间发生了I/O完成中断
2.下面所述步骤中，不是创建进程所必需的。
A．由调度程序为进程分配CPUB．建立一个进程控制块
C．为进程分配内存D．将进程控制块链入就绪队列
3.分配到必要的资源并获得处理机时的进程状态是。
A．就绪状态B．执行状态C．阻塞状态D．撤销状态
4.下面对进程的描述中，错误的是。
A．进程是动态的概念B．进程执行需要处理机
C．进程是有生命期的D．进程是指令的集合
5.操作系统中，若进程从执行状态转换为就绪状态，则表示。
A．时间片到B．进程被调度程序选中C．等待某一事件D．等待的事件发生
6.一个进程被唤醒意味着
A．该进程重新占有了CPU
B．它的优先权变为最大
C．其PCB移至等待队列队首
D．进程变为就绪状态
7、当（）时，进程从执行状态转变为就绪状态。
A．进程被调度程序选中B．时间片到C．等待某一事件D．等待的事
8、为使进程由活动就绪变为静止就绪，应利用（）原语？
A.SuspendB.ActiveC.BlockD.Wakeup
9、进程的控制信息和描述信息存放在（）。
A．JCBB．PCBC．AFTD．SFT
10、下列关于进程的叙述中，正确的是（）。
A．进程通过进程调度程序而获得CPU
B．优先级是进行进程调度的重要依据，一旦确定不能改变
C．在单CPU系统中，任一时刻都有1个进程处于运行状态
D．进程申请CPU得不到满足时，其状态变为等待状态
11、一个进程释放一种资源将有可能导致一个或几个进程（）。
A．由就绪变运行B．由运行变就绪C．由阻塞变运行D．由阻塞变就绪
12、一个进程是（）。
A．由协处理机执行的一个程序B．一个独立的程序+数据集
C．PCB结构与程序和数据的组合D．一个独立的程序
13、只作用于一个进程一次的原语是（）。
A．创建B．解挂C．阻塞D．挂起
14、下列进程调度算法中，（）可能会出现进程长期得不到调度的情况。
A．非抢占式静态优先权法B．抢占式静态优先权法
C．时间片轮转调度算法D．非抢占式动态优先权法
第4章线程
进程是资源分配的单位和并发执行时调度的单位。
进程的这两个特点是相互独立的，操作系统将这两个属性分别赋予不同的实体，把资源分配的单位称为进程，并发执行时调度的单位称为线程，或轻量级进程。
1线程的基本概念及组成
线程，有时也被称为轻量级进程（LWP），是进程内一个相对独立的进程流或控制流，是处理机分配的实体。
线程有自己的执行堆栈，程序计数器，通用寄存器组和状态标记，当然少不了线程控制块。
同一个进程的多个线程共享该进程的全部资源。
2引入线程的好处。
充分提高了操作系统的共享性，并发性，提高了机器的响应速度，提高了多处理机体系结构的利用率。
3用户级线程和内核级线程的区别
用户级线程受内核支持而无需内核管理。
内核线程由操作系统直接支持和管理。
4多线程模型有哪些，各自优缺点
多对一模型:
优点：
效率比较高。
缺点：
如果一个线程调用了导致阻塞的系统调用的话，那么将阻塞整个进程。
而且，即使有多个线程也不能够并行执行。
一对一模型:
优点：
并行性好缺点：
在于创建一个用户线程就需要创建一个相应的内核线程，会增大开销。
多对多模型:
开发者能够创建任意多的用户线程，而且相应的内核线程能够在多处理机环境中并行运行。
而且当一个线程执行导致阻塞的系统调用时，内核能够调度其它的线程执行。
5线程池的思想。
线程被频繁的使用，反复创建和销毁线程要增大系统开销。
同时，如果允许每个并发请求都创建线程的话，大量的并发线程会耗尽系统资源。
因此引入了线程的概念。
线程池的思想是在进程开始时创建一定数量的线程并将它们放入线程池中，线程在这个池中等待工作。
当服务器接收到一个请求时，它就从池中唤醒一个线程（如果有可用的线程），由它来处理请求。
一旦线程服务完毕，它就返回线程池等待后面的工作。
如果池中没有可用的线程，那么服务器就等待，直到某个线程被释放回到线程池中。
1.什么是线程？
描述线程和进程的区别？
线程是进程内的一个相对独立的执行流或控制流，是处理机分配的实体。
调度：
传统操作系统中，资源分配的基本单位和并发执行时调度的基本单位都是进程；
而引入线程的操作系统中，线程是并发执行时调度的基本单位，进程则是资源分配的基本单位
并发性：
在引入线程的OS中，不仅进程之间可以并发执行，同一进程的多个线程之间也可以并发执行，从而使得OS具有更好的并发性。
资源共享：
在引入线程的OS中，线程基本不拥有资源，只有一些运行所必须的资源，但他可以与同一进程内的其他线程共享该进程的所有资源。
系统开销：
进程在创建和撤销时，涉及资源的分配或回收，这使得进程在创建和撤销时的开销大于线程在创建和撤销时的开销，同样的，进程在切换的开销也大于线程在切换时的开销。
第5章CPU调度
1抢占式和非抢占式区别
（进程调度的基本方式为抢占方式和非抢占方式）
抢占式的：
允许进程调度程序根据某种策略终止当前正在使用cpu的进程。
非抢占式的：
在非抢占式调度下，一旦把CPU分配给一个进程，那么该进程就会保持CPU直到终止或转换到等待状态（自愿放弃CPU）。
即得到cpu的进程不会因为时钟中断等原因被迫让出cpu.
抢占式调度要付出一定的代价，但抢占方式可以为所有进程提供更好的服务。
平均周转时间用于衡量不同调度算法对同一任务流的调度性能。
平均带权周转时间用于衡量同一调度算法对不同任务流的调度性能。
平均周转时间T=（T1+T2+…+Tn）/n
平均带权周转时间W=（T1/R1+T2/R2…+Tn/Rn）/n
其中T为周转时间，R为实际运行时间
2调度的算法有哪些
先来先服务调度算法：
严格的排队方式，从就绪队列中选择一个最先进入队列的进程，将CPU分配于它，让他运行。
该进程一直运行下去，直到完成或遇到某时间而被阻塞才放弃cpu.若一个服务时间长的进程排在服务时间短的进程之前，则后者不理想。
（非抢占）
短作业优先调度算法:
当同时存在多个进程等待分配时，将服务时间段的进程优先处理。
若一直有短服务进程到来，则长服务进程可能被饿死。
最高响应比调度算法：
先来先服务强调作业在系统的等待时间，而短作业优先强调作业自身的估计运行时间长短。
定义响应比R=（响应时间+运行时间）/运行时间
这个表达式表明了R既考虑了在系统的等待时间，又考虑了作业自身所需的运行时间。
当响应时间固定时，算法有利于短进程；
当长进程的等待时间变长时，其优先级变大。
从而避免了饥饿现象。
最短剩余时间优先调度算法：
按照剩余时间的长短来决定先后，是一种采用抢占策略的调度算法。
（抢占、在到达时）
轮转调度算法：
轮转调度算法是一种基于时钟的抢占策略，以时钟中断正在运行的进程，当中断发生时，当前进程被放到就绪队列中，然后再根据先来先服务算法选择下一个进程来运行。
它主要用于分时系统的进程调度。
时间片轮转算法的关键问题是时间片的长度，若太短，频繁的进行进程切换，会导致系统开销很大。
若太长，又退化为先来先服务算法了。
（抢占）
可见，时间片轮转算法就是在先来先服务的基础上加入时间片而已；
多级队列调度算法：
把就绪进程放入若干个队列中，在每个队列中采用不同的调度算法，同时在每个队列之间也要进行调度。
多级反馈队列调度算法：
多级反馈队列调度算法是在多级队列的基础上，加进反馈机制形成的。
所谓反馈机制，就是已经进入各队列中的进程可以在某些情况下进入其他队列。
优先级调度算法正如名字所述，调度时依据各个进程的优先级高低进行调度。
所以该算法的主要问题在于如何确定进程的优先级。
关于优先级，有两种确定方式
1）静态优先级：
每个进程在进入系统时被赋予一个优先级，该优先级在进程的整个生命周期中一直固定不变。
但该方法公平性较差。
2）动态优先级：
优先级在进程的整个生命周期中可以动态的改变。
词法公平性好，资源利用率高，但系统开销大，实现起来比较复杂。
在此算法中，若开始时所有进程都拥有相同优先级，则等同于时间片轮转算法。
1.分时系统中进程调度算法通常采用
A.响应比高者优先B.时间片轮转法C.先来先服务D.短作业优先
2.下列进程调度算法中，（）可能会出现进程长期得不到调度的情况。
A.非抢占式静态优先权法
B.抢占式静态优先权法
C.时间片轮转调度算法
D.非抢占式动态优先权法
3为了照顾紧迫型作业，应采用（）。
A.先来服务调度算法B.短作业优先调度算法
C.时间片轮转调度算法D.优先权调度算法
4作业从后备作业到被调度程序选中的时间称为（）。
A.周转时间（任务就绪到处理完毕）
B.响应时间（任务就绪到处理开始）
C.等待调度时间
D.运行时间（处理开始到处理完毕）
4．在采用动态优先权的优先权调度算法中，如果所有进程都具有相同优先权初值，则此时的优先权调度算法实际上和（）相同。
A.先来先服务调度算法B.短作业优先调度算法
C.时间片轮转调度算法D.长作业优先调度算法
1什么是常用调度算法的评价指标？
CPU利用率，吞吐量，周转时间，就绪等待时间，响应时间。
吞吐量表示单位时间CPU完成作业量，周转时间指的是从作业提交到作业完结的时间间隔，就绪等待时间是每个作业在就绪队列所花的时间，响应时间是提交第一个请求到产生第一个响应的时间。
周转时间=等待时间+运行时间
例：
有5个任务A，B，C，D，E，它们几乎同时到达，预计它们的运行时间为10，6，2，4，8min。
其优先级分别为3，5，2，1和4，这里5为最高优先级。
对于下列每一种调度算法，计算其平均进程周转时间（进程切换开销可不考虑）。
（1）先来先服务（按A，B，C，D，E）算法。
（2）优先级调度算法。
（3）时间片轮转算法。
（1）采用先来先服务（FCFS）调度算法时，5个任务在系统中的执行顺序、完成时间及周转时间如下表所示
根据表中的计算结果，5个进程的平均周转时间T为：
T=（10+16+18+22+30）/5=19.2min
2）采用最高优先级调度（HPF）算法时，5个任务在系统中的执行顺序、完成时间及周转时间如下表所示：
它们的平均周转时间为：
T=（6+14+24+26+30）/5=20min
（3）如果系统采用时间片轮转（RR）算法，令时间片为2分钟，5个任务轮流执行的情况为：
第1轮：
（A，B，C，D，E）
第2轮：
（A，B，D，E）
第3轮：
（A，B，E）
第4轮：
（A，E）
第5轮：
（A）
显然，5个进程的周转时间为：
T1=30min、T2=22min、T3=6min、T4=16min、T5=28min。
它们的平均周转时间T为：
T=（30+22+6+16+28）/5=20.4min
第6章进程同步
1临界区。
系统中有些资源每次只允许一个进程使用，这样的资源称为临界资源。
多个进程必须互斥的对他进行访问。
在每个进程中访问临界资源的那段代码叫做临界区；
系统有一个重要特征，就是它规定各进程必须互斥进入临界区。
这就保证了各进程对临界资源的访问是互斥的。
每个进程在进入临界区之前应该先对欲访问的临界资源进行检查，若临界资源未被访问，则进入临界区对相应的临界资源进行访问，同时设置它正在被访问的标记。
若正在被访问，则本进程不进入临界区。
因此，必须在临界区前增加一段用于进行上述检查的代码，把此段代码称为进入区。
相应的，也有一段退出区的代码，用于将临界区正被访问的标记恢复为未被访问的标记。
2解决临界区必须要满足的四项要求。
空闲让进：
当无进程处于临界区时，可以允许进程进入临界区以使用临界资源。
忙则等待：
当有进程处于临界区时，其他试图进入临界区的进程必须等待。
有限等待：
避免饥饿（一个进程无限等待）和死锁（两个进程无限等待）。
让权等待：
已经进入临界区的进程不能在临界区内长时间阻塞，必须在一定时间内退出临界区；
【原子的】：
不可中断地指令
【事务】：
执行单个逻辑功能的一组指令或操作
处理事务的关键就是不管计算机系统出现什么错误，都要保证事务的原子性（不可被中断）；
可以认为事务是访问且可能更新各种驻留在磁盘文件中的数据项的程序单元
3信号量的定义。
信号量是一种十分有效的进程同步工具。
它的定义如下：
Structsemaphore
{
Intvalue;
Pointer_PCBqueue;
}
SemaphoreS;
除初始化以外，对信号量的访问只能通过两个原子操作：
wait和signal。
最初，这被称为P操作（forwait;
）和V操作（forsignal;
）。
议题1：
同步问题
过桥问题：
一座小桥横跨南北两岸
（1）桥最多只能承重两个人，所以规定任意时刻同一方向只允许一人过桥
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