操作系統(tǒng)復(fù)習(xí)提綱

1、操作系統(tǒng)復(fù)習(xí)提綱第一章1.處理器的組成：運算器，寄存器，控制器，高速緩存。2.處理器的典型寄存器中保存的內(nèi)容及作用，如PC,IR,PSW。數(shù)據(jù)寄存器：存儲程序員指派的內(nèi)容地址寄存器：存儲指向數(shù)據(jù)或指令的地址，也可以是指向一個地址的指針。 程序計數(shù)器 PC：存儲處理器下一條將要執(zhí)行的指令的地址指令寄存器IR ：存儲處理器下一條將要執(zhí)行的指令的內(nèi)容程序狀態(tài)字 PSW：存儲指令執(zhí)行結(jié)果表現(xiàn)的各種狀態(tài)中斷寄存器：保存與中斷管理有關(guān)的信息和狀態(tài)字3.處理器的運行狀態(tài)。a.特權(quán)級別的處理器狀態(tài)，運行特權(quán)指令b.一般級別的處理器狀態(tài)，運行大部分指令4. 處理器中的MMU是什么？在系統(tǒng)執(zhí)行指令時起何作用？MM

2、U是內(nèi)存管理單元，它是中央處理器（CPU）中用來管理虛擬存儲器、物理存儲器的控制線路，同時也負(fù)責(zé)虛擬地址映射為物理地址，以及提供硬件機(jī)制的內(nèi)存訪問授權(quán)。5. 系統(tǒng)中多級存儲器有哪些特征。保持金字塔配置結(jié)構(gòu)，逐級向下價格便宜、訪問速度慢具有高速緩存的主存儲器訪問機(jī)制（圖1-16 P23）過程：（1）當(dāng)處理器需要讀取主存中的一個字時，首先要查尋該字是否在cache中。（2）若在其中，就從中讀出，這樣就完成了一次內(nèi)存訪問操作。（3）若不在cache中，要先從主存中查找所需要讀取字的位置，然后將該字所在位置的一塊數(shù)據(jù)讀到cache中，并將該字傳遞給處理器。（4）這時cache中的信息就進(jìn)行了一輪更新。

3、（5）若在讀入信息的過程中發(fā)現(xiàn)cache已滿，則需要做交換處理，即需要在cache中找出一批不再使用的信息塊交換出cache，這個空間可用來放置新讀入的數(shù)據(jù)。6.時鐘在系統(tǒng)中可起何作用？（1）時鐘在計算機(jī)系統(tǒng)中承擔(dān)著非常重要的各部件協(xié)調(diào)任務(wù)。通過它的協(xié)調(diào)，可以使計算機(jī)的各功能部件在統(tǒng)一的時間順序下工作。（2）CPU保護(hù)：防止進(jìn)程得到CPU后不放棄控制權(quán)。（3）資源定時分配：分配給每一個進(jìn)程一段時間（時間片），時間片到，發(fā)生時鐘中斷，資源控制權(quán)還給操作系統(tǒng)。7. 計算機(jī)軟件分類：固化軟件、系統(tǒng)軟件、工具軟件、應(yīng)用軟件。固化軟件：它們是與計算機(jī)硬件關(guān)聯(lián)比較密切、主要完成各項硬件設(shè)備設(shè)置、實現(xiàn)系統(tǒng)引

4、導(dǎo)的基本功能程序，被固化在系統(tǒng)的“只讀存儲器ROM”中，計算機(jī)加電后會被自動讀取并執(zhí)行 。如PC機(jī)中的BIOS，嵌入式系統(tǒng)中使用的軟件。優(yōu)缺點：對軟件做固化處理可以使其具有硬件的特征，如運行快、不易出錯、可靠性高。但固化軟件的修改較麻煩。系統(tǒng)軟件：系統(tǒng)軟件可管理計算機(jī)系統(tǒng)中的各種資源，生成計算機(jī)可識別的代碼，與計算機(jī)硬件一起為用戶提供運行環(huán)境或編程工具。如：操作系統(tǒng)，高級語言編譯系統(tǒng)，各種分布式軟件系統(tǒng)（分布式文件系統(tǒng)、分布式數(shù)據(jù)庫)工具軟件：工具軟件是可為用戶提供各種具有公共用途的軟件支持或中間件的一種軟件。 如：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，人機(jī)交互軟件。應(yīng)用軟件：應(yīng)用軟件是指在系統(tǒng)軟件和工具軟件之上建立的

5、應(yīng)用程序，它們是為某種特殊應(yīng)用服務(wù)的軟件系統(tǒng)。如辦公軟件、電子商務(wù)軟件、通信軟件、游戲軟件等。8. 指令執(zhí)行周期（1） 基本指令執(zhí)行周期（2） 帶中斷查詢的指令周期9.中斷源、中斷字、中斷優(yōu)先級 （1） 中斷源-引起中斷的事件（2） 中斷字-是中斷寄存器中保存的固定格式內(nèi)容（3） 中斷優(yōu)先級-在處理多個中斷時的先后規(guī)則第二章1. 操作系統(tǒng)是什么?（1） 從資源管理的角度看：操作系統(tǒng)是資源管理器。（2） 從用戶的角度看:操作系統(tǒng)是虛擬計算機(jī)。（3） 從進(jìn)程的角度看：操作系統(tǒng)是由一些可同時獨立運行的進(jìn)程和一個對這些進(jìn)程進(jìn)行協(xié)調(diào)的核心組成的整體。2.操作系統(tǒng)的分類：名稱特點優(yōu)勢批處理操作系統(tǒng) 1.用

6、戶采用脫機(jī)方式使用計算機(jī)2.作業(yè)可成批提交，成批處理3.可構(gòu)成多道程序并行分時操作系統(tǒng)1. 系統(tǒng)處理的多路性2. 同時運行的多道程序能夠保持各自的獨立性3. 用戶與系統(tǒng)有較好的交互性實時操作系統(tǒng)1. 可以提供多種時鐘管理機(jī)制2. 有過載保護(hù)功能3. 具有高度可靠和安全的運行措施高度可靠實時系統(tǒng)與批處理和分時系統(tǒng)的區(qū)別 1.專用性方面：實時是專用，分時及批處理是通用的。 2.實時性方面：實時用于控制實時過程，對外部事件的迅速響應(yīng)，有較強(qiáng)的中斷處理機(jī)構(gòu)；分時這方面較差。3.可靠性方面：實時要求高度可靠，不惜用高冗余；其它系統(tǒng)主要考慮資源利用率 4.以事件驅(qū)動和隊列驅(qū)動：實時和分時具備接受外部消息，

7、分析消息，調(diào)用處理程序進(jìn)行處理的能力。而批處理系統(tǒng)通常不具備。UNIX是分時操作系統(tǒng)3.操作系統(tǒng)的基本功能（1）操作系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)的用戶接口（2）為用戶和用戶程序提供多種服務(wù)（3）協(xié)調(diào)計算機(jī)資源使用沖突第三章 對程序的閱讀，能讀懂程序。第四章 1.進(jìn)程的定義 進(jìn)程是一個具有一定獨立功能的程序在一個數(shù)據(jù)集合上的一次動態(tài)執(zhí)行過程。2 進(jìn)程與程序的區(qū)別（1） 進(jìn)程是動態(tài)的，程序是靜態(tài)的（2） 進(jìn)程是暫時的，程序是永久的（3） 進(jìn)程與程序的組成不同（4） 進(jìn)程與程序有對應(yīng)關(guān)系（既有區(qū)別又有聯(lián)系） 3.進(jìn)程的狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換五狀態(tài)進(jìn)程模型1.運行狀態(tài)：占用處理器資源，該狀態(tài)進(jìn)程的數(shù)目應(yīng)小于等于處理器數(shù)目。 2

8、.就緒狀態(tài)：進(jìn)程已獲得了除處理器外的所有資源，等待分配處理器資源后就可執(zhí)行。 3.阻塞狀態(tài)：進(jìn)程因等待某種條件（如I/O操作或進(jìn)程同步），在條件滿足之前無法繼續(xù)執(zhí)行。 4.創(chuàng)建狀態(tài)：進(jìn)程剛創(chuàng)建，還不能運行 5.結(jié)束狀態(tài)：進(jìn)程已結(jié)束運行，已回收除進(jìn)程控制塊（PCB）之外的其他資源。 狀態(tài)轉(zhuǎn)換：1.Null新建：用戶登錄、OS創(chuàng)建某項服務(wù)、批處理作業(yè)。 2.新建就緒：收容一個新進(jìn)程，使其進(jìn)入就緒狀態(tài)。 3.就緒運行：從就緒進(jìn)程表中選擇一個進(jìn)程，使其運行； 4.運行退出：由于進(jìn)程完成或失敗而中止進(jìn)程運行； 5.運行就緒：用完時間片或高優(yōu)先進(jìn)程就緒導(dǎo)致； 6.運行阻塞：進(jìn)程要求的事件未出現(xiàn)而進(jìn)入阻塞；

9、原因：申請系統(tǒng)服務(wù)或資源、通信、I/O操作等； 7.阻塞就緒：等待的事件出現(xiàn)；如操作完成、申請成功等。4.進(jìn)程掛起的概念與意義概念：將那些低優(yōu)先級、等待時間較長的進(jìn)程從內(nèi)存換出至外存中，空出有限的內(nèi)存資源為急需運行的進(jìn)程提供服務(wù)的過程叫做進(jìn)程的掛起。意義：1. 提高處理器的執(zhí)行效率2. 為正在運行的進(jìn)程提供足夠的內(nèi)存3. 便于調(diào)試5.進(jìn)程阻塞的概念：進(jìn)程因等待某種條件（如I/O操作或進(jìn)程同步），在條件滿足之前無法繼續(xù)執(zhí)行。6.進(jìn)程控制塊（PCB）中主要包含什么內(nèi)容，它在進(jìn)程管理中起到什么作用。1.進(jìn)程的標(biāo)識信息 2.進(jìn)程的狀態(tài)信息 3.進(jìn)程的控制信息作用：進(jìn)程控制塊的內(nèi)容是進(jìn)程動態(tài)特性的反映，

10、在進(jìn)程創(chuàng)建時首先要創(chuàng)建進(jìn)程的PCB，操作系統(tǒng)是從進(jìn)程PCB的信息中感知到進(jìn)程的存在的。7.原語的定義 在系統(tǒng)態(tài)下運行的具有某種特定功能的程序段，這些程序段的執(zhí)行具有不可分割、不可間斷、不可并發(fā)的原子特性。8.臨界區(qū) 在共享某個資源時，不允許多個并發(fā)進(jìn)程交叉執(zhí)行的一段程序。在系統(tǒng)中還將具有這種特性的共享資源稱為臨界資源，將為管理和使用這種資源編寫的程序稱為臨界程序段。9.進(jìn)程互斥 多個進(jìn)程共享某個公共資源時，為了保證共享資源能夠被正確使用，在臨界區(qū)內(nèi)不允許多個并發(fā)的進(jìn)程交叉執(zhí)行的這種制約關(guān)系。10.進(jìn)程同步并發(fā)進(jìn)程之間各自執(zhí)行的結(jié)果互為對方的執(zhí)行條件，這種相關(guān)性使得進(jìn)程的運行直接影響著其它進(jìn)程的

11、執(zhí)行速度。這時具有直接制約關(guān)系的并發(fā)進(jìn)程，需要通過相互傳遞信號達(dá)到協(xié)同工作的目的，這種在一組并發(fā)進(jìn)程中，因為直接制約關(guān)系而相互發(fā)送信息、協(xié)同工作的過程稱為進(jìn)程同步。11與進(jìn)程創(chuàng)建、同步、終止有關(guān)的系統(tǒng)調(diào)用，重點理解當(dāng)父子進(jìn)程共享同一變量時發(fā)生什么影響。（估計是程序閱讀題）第六章1. 進(jìn)程對臨界資源訪問需要采用什么機(jī)制？互斥機(jī)制。否則會出現(xiàn)失去封閉性和可再現(xiàn)性的情況。2. 進(jìn)程間互斥的原則是什么？1.進(jìn)程對共享資源訪問必須采用強(qiáng)制的互斥方式；2.當(dāng)某進(jìn)程退出臨界區(qū)時，不能阻止其它進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)；3.每個進(jìn)程從申請進(jìn)入臨界區(qū)，到允許進(jìn)入臨界區(qū)這個時間段應(yīng)該是一個有限值；4.當(dāng)臨界區(qū)中沒有進(jìn)程存在時

12、，任何請求進(jìn)入臨界區(qū)的進(jìn)程都應(yīng)該能夠立即進(jìn)入；5.進(jìn)程互斥對進(jìn)程執(zhí)行速度和使用處理器的個數(shù)應(yīng)該沒有要求和限制；6.一個進(jìn)程駐留在臨界區(qū)的時間必須是有限的。3.進(jìn)程互斥的實現(xiàn)方法1.中斷屏蔽法2.鎖變量法3.忙等待法4.進(jìn)程同步的含義一個進(jìn)程的執(zhí)行結(jié)果是另一個進(jìn)程的執(zhí)行條件，這時進(jìn)程間需要相互傳遞或接收信息，協(xié)同工作的過程叫做進(jìn)程的同步。5. 理解并能描述“生產(chǎn)者/消費者問題”中存在的進(jìn)程同步和互斥關(guān)系。1.存在的同步問題：(1)消費者想用緩沖區(qū)數(shù)據(jù)時，緩沖區(qū)至少有一個單元被填寫過；(2)生產(chǎn)者要填寫數(shù)據(jù)時，緩沖區(qū)至少有一個單元是空的。2.存在的互斥問題：因為有界緩沖區(qū)是臨界資源，所以在多個同類

13、進(jìn)程對緩沖區(qū)操作時應(yīng)進(jìn)行互斥控制，因此生產(chǎn)指針和消費指針使用時要互斥。6. 信號量及信號量操作信號量是為了更好的管理臨界區(qū)而設(shè)置的一種變量，對信號量的操作只能用“up/down”原語。7. 管程的概念管程是一種程序設(shè)計語言結(jié)構(gòu)，而非一種并發(fā)調(diào)度單元。8. 進(jìn)程通信：信號通信，消息通信，共享存儲區(qū)的通信（主要掌握概念）進(jìn)程通信是進(jìn)程并發(fā)中進(jìn)程間信息交互的主要手段。信號通信：信號是系統(tǒng)中設(shè)立的運行狀態(tài)通報機(jī)制，進(jìn)程收到信號時將做出不同反映。消息通信：用消息傳遞方式實現(xiàn)進(jìn)程的交互。共享存儲區(qū)的通信：在內(nèi)存中建立一個用于通信的共享存儲區(qū)，需要通信的進(jìn)程可以將信息寫入該存儲區(qū)或從存儲區(qū)中讀出信息，以此完

14、成進(jìn)程間通信。9. 讀者寫者問題問題描述：對共享數(shù)據(jù)區(qū)的多個進(jìn)程，有一些只讀進(jìn)程和一些只寫進(jìn)程，它們必須滿足：1.任一時刻“寫者”最多只允許一個2.多個“讀者”允許同時訪問共享數(shù)據(jù)區(qū)3.若一個寫進(jìn)程正在寫時，禁止所有讀寫操作分析：讀/寫問題與其它問題的差異（1）一般互斥問題-進(jìn)程可能對共享數(shù)據(jù)區(qū)進(jìn)行讀/寫（2）生產(chǎn)者/消費者問題-生產(chǎn)者進(jìn)程中不僅包含寫還有對寫指針的讀，消費者進(jìn)程不僅包含讀還有對讀指針的調(diào)整（3）讀/寫問題-是更單純的只讀或只寫問題，應(yīng)該有更高效的解決方案考慮設(shè)置信號量：（1）mutex-互斥信號量，負(fù)責(zé)對全局變量rc修改過程的保護(hù)，初值為（2）db-互斥信號量，負(fù)責(zé)對讀寫共享

15、數(shù)據(jù)區(qū)保護(hù)，初值為（3）rc-是讀/寫進(jìn)程的全局量，記錄讀進(jìn)程數(shù)目，初值為0該問題難點：考慮多個讀進(jìn)程允許進(jìn)入的情況哲學(xué)家就餐問題（1） 哲學(xué)家吃/思考（2）吃時需要兩個叉子（3）每次放下一個叉子 （4）如何避免死鎖 該問題是針對多道并發(fā)進(jìn)程，對有限共享資源競爭使用過程中的同步與互斥問題一種有意義的解法：(1)用一組狀態(tài)標(biāo)志哲學(xué)家行為。(2)用宏LEFT和RIGHT定義哲學(xué)家i的相臨者。(3)每當(dāng)某哲學(xué)家要用餐時，須測試左右兩邊哲學(xué)家是否處于用餐狀.(4)將取叉子及放叉子的動作分別做在一個函數(shù)中，避免循環(huán)判過程第七章1. 處理器的調(diào)度:分級調(diào)度包含哪些內(nèi)容（長程，中程，短程）長程-宏觀調(diào)度,作

16、業(yè)的管理 中程-存儲器的管理 短程-微觀調(diào)度,最小占用處理器單元管理2. 衡量處理器調(diào)度的標(biāo)準(zhǔn)周轉(zhuǎn)時間：從進(jìn)程提交到進(jìn)程完成所經(jīng)歷的時間。：周轉(zhuǎn)時間 ：進(jìn)程的完成時間 ：進(jìn)程的提交時間平均周轉(zhuǎn)時間：n為進(jìn)程數(shù)帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間：周轉(zhuǎn)時間 ：進(jìn)程等待時間 ：進(jìn)程運行時間吞吐量：單位時間內(nèi)所完成的作業(yè)數(shù)，與作業(yè)本身特性和調(diào)度算法都有關(guān)系。3. 處理器調(diào)度算法的應(yīng)用（重點是對優(yōu)先級法，短進(jìn)程優(yōu)先法的理解應(yīng)用）：優(yōu)先級法（PS）是多級隊列算法的改進(jìn)，平衡各進(jìn)程對響應(yīng)時間的要求。可適用作業(yè)和進(jìn)程調(diào)度。調(diào)度算法描述優(yōu)點缺點先來先服務(wù)（FCFS）按照進(jìn)程的某種順序進(jìn)行排序，然后按照這個順序進(jìn)行調(diào)度特點： 1.有利

17、于長進(jìn)程，不利于短進(jìn)程 2.有利于CPU繁忙型，不利于I/O 繁忙型短進(jìn)程優(yōu)先（SPN）對預(yù)計執(zhí)行時間短的進(jìn)程優(yōu)先分派處理器改善了FCFS調(diào)度中的平均周轉(zhuǎn)時間和平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間，縮短了進(jìn)程的等待時間，提高了系統(tǒng)的總體吞吐量對長作業(yè)非常不利甚至?xí)?dǎo)致長作業(yè)長時間無法得到關(guān)注而整體執(zhí)行性能下降。時間片輪轉(zhuǎn)（RR）將所有就緒進(jìn)程按FCFS原則排列，每次調(diào)度將處理器分配給隊首進(jìn)程，執(zhí)行一個時間片后讓出時間片的長度對該算法的影響：1. 過長：算法退化為FCFS算法，失去了時間片輪轉(zhuǎn)的意義2. 過短：進(jìn)程的無謂調(diào)度增加，耗費在進(jìn)程調(diào)度上的時間增多，執(zhí)行效率降低多級隊列（MLQ）將就緒進(jìn)程安排在不同的就緒隊

18、列中，每個隊列按時間片輪轉(zhuǎn)法調(diào)度，調(diào)度不同的隊列采用不同的處理方式。對于相似性的進(jìn)程采用同一種調(diào)度方式，不同類型的進(jìn)程采用不同的調(diào)度方式是一種有價值的處理器調(diào)度算法改進(jìn)，這樣可以使系統(tǒng)的綜合調(diào)度性能得以提高。優(yōu)先級法（PS）根據(jù)各類進(jìn)程對相應(yīng)時間方面的要求，給它們分配不同的優(yōu)先級，調(diào)度時按照優(yōu)先級進(jìn)行調(diào)度。優(yōu)先級調(diào)度策略是一種比較有意義的調(diào)度方式，不僅適用于進(jìn)程和線程的調(diào)度，還適用于早期的操作系統(tǒng)的作業(yè)調(diào)度。根據(jù)進(jìn)程運行時優(yōu)先級會不會改變可分為靜態(tài)優(yōu)先級調(diào)度和動態(tài)優(yōu)先級調(diào)度。對長進(jìn)程來說，響應(yīng)時間存在一下關(guān)系:T(FCFS)T(SPN)T(RR)對短進(jìn)程來說，響應(yīng)時間存在一下關(guān)系:T(RR)T

19、(SPN)C A。所以這些進(jìn)程的調(diào)度次序及各自的周轉(zhuǎn)時間為： B：10:020-10:00=20(秒) C：10:050-10:00=50(秒) A：10:060-10:00=60(秒） 所以有三進(jìn)程的平均周轉(zhuǎn)時間為： （20+50+60）/3=43.33（秒）(2）短進(jìn)程優(yōu)先法 按短進(jìn)程優(yōu)先法調(diào)度時，進(jìn)程的調(diào)度次序為:A B C。 每個進(jìn)程的周轉(zhuǎn)時間為： A：10:010-10:00=10(秒) B：10:030-10:00=30(秒) C：10:060-10:00=60（秒） 所以三進(jìn)程的平均周轉(zhuǎn)時間為： （10+30+60）/3=33.33（秒）4. 死鎖問題定義：當(dāng)一個進(jìn)程組中每個進(jìn)程

20、都在等待只能由該組進(jìn)程中的其他進(jìn)程才能引發(fā)的事件時，稱這組進(jìn)程處于死鎖。5. 死鎖問題的解決（主要針對死鎖避免中的銀行家算法的應(yīng)用，要求能理解請求矩陣，分配矩陣，資源向量表，剩余向量表的意義與作用，并能將它們應(yīng)用到解決實際問題中）請求矩陣claim：用來說明多個進(jìn)程對多種資源的請求數(shù)量分配矩陣allocation：用來說明當(dāng)前已分配的情況資源向量表resource：用來說明系統(tǒng)所擁有各種資源的總量剩余向量表available：用來說明各資源當(dāng)前剩余量資源分配拒絕法（銀行家算法）詳見課件第七章p44（1）問題描述 一個銀行家把他的固定資金貸給若干顧客。只要不出現(xiàn)一個顧客借走所有資金后仍不夠的情況

21、，銀行家的資金就能夠周轉(zhuǎn)。銀行家需一個算法保證借出去的資金在有限時間內(nèi)可以收回。（2) 算法描述 假定顧客借款分成若干次；并在第一次借款時，能說明他的最大借款額。 具體算法： 顧客的借款操作按順序進(jìn)行，直到全部操作完成；銀行家對當(dāng)前顧客的借款操作進(jìn)行判斷，以確定其安全性（能否支持顧客借款，直到全部歸還）；安全時，貸款；否則，暫不貸款。一個安全狀態(tài)的確定，初始態(tài)為： 分析后可知P2可運行直到完成：P2運行完成后歸還它所占用的資源，可利用資源向量中的內(nèi)容增加。分配P1運行直到完成：再分配P3運行直到完成： 顯然P4請求的資源可以滿足，所以這是一個安全的分配狀態(tài)。一個不安全狀態(tài)的確定，初始態(tài)為：若給

22、P1一個R1資源和一個R3資源，則有：此時的4個進(jìn)程若要運行都需要R1資源，但R1已沒有了，所以該分配是不安全的。因此p1請求被拒絕。第八章1. 存儲器配置策略有幾種？單一連續(xù)分區(qū)，多分區(qū)，分頁，分段，段頁式2. 邏輯地址空間，物理地址空間，地址重定位概念理解邏輯地址空間（相對地址，虛地址）：用戶的程序形成的目標(biāo)代碼，它所限定的地址范圍是地址空間，此空間的地址單元編號是邏輯地址，形成相對地址關(guān)系： 首地址為0，其余地址相對于首址編址 不能使用邏輯地址在內(nèi)存中讀取信息物理地址空間（絕對地址，實地址）：內(nèi)存中存儲單元的地址，該地址單元的集合稱為物理地址空間,可直接尋址。地址重定位：將程序中的邏輯地

23、址轉(zhuǎn)換為運行時機(jī)器直接尋址的物理地址過程是地址重定位。實現(xiàn)地址重定位 可采用靜態(tài)或動態(tài)方式實現(xiàn)地址重定位。常見方式包括： （1）當(dāng)從外存向內(nèi)存裝載程序或數(shù)據(jù)時完成。由鏈接程序給出重定位標(biāo)志，用起始+原址方式實現(xiàn)。 （2）對內(nèi)存地址按塊進(jìn)行管理、保護(hù)。程序裝載時按塊分配，并記錄塊標(biāo)志，以備執(zhí)行時判斷。（3）設(shè)立專用寄存器輔助完成地址分配。3. 分頁管理中的地址變換過程的具體理解1、 基本思想：將程序的邏輯地址空間劃分成固定大小的頁(page )，其大小與內(nèi)、外存大小，內(nèi)外存?zhèn)鬏斔俣扔嘘P(guān)。將物理空間按頁的大小劃分成頁面（page frame),頁面可被所有進(jìn)程共享。分配時，內(nèi)存中的進(jìn)程除在一個頁面

24、中是連續(xù)的，頁面間的分配可以不連續(xù)。采用頁式分配實現(xiàn)了內(nèi)存空間的不連續(xù)4. 分頁管理中的邏輯地址標(biāo)識方式（讀懂頁號和頁內(nèi)偏移量的意義）分頁后進(jìn)程的邏輯地址由頁號和頁內(nèi)地址兩部分構(gòu)成，如： 頁內(nèi)地址表示頁長，頁號代表頁數(shù)該址可以表示頁長為1K，有1024頁的邏輯地址空間。5. 對分區(qū)分配算法的理解1、分區(qū)分配算法的任務(wù) 經(jīng)過一段時間后，內(nèi)存中會形成多個分區(qū)，再分配時需要做選擇。 分配算法任務(wù)：分配時，尋找空閑分區(qū)，分區(qū)大小應(yīng)大于或等于請求進(jìn)程的要求；若大于，則將該分區(qū)分割成兩個，其中一個標(biāo)記為“占用”，而另一個標(biāo)記為“空閑”。方法描述優(yōu)點缺點最先匹配法(first-fit)按分區(qū)的先后次序，從頭

25、查找，找到符合要求的第一個分區(qū)就分配。分配和釋放的時間性能較好，較大的空閑分區(qū)可以被保留在內(nèi)存高端。但隨著低端分區(qū)不斷劃分而產(chǎn)生較多小分區(qū)，每次分配時查找時間開銷會增大。下次匹配法(next-fit)按分區(qū)的先后次序，從上次分配的分區(qū)起查找（到最后分區(qū)時再回到開頭），找到符合要求的第一個分區(qū)就分配。該算法的分配和釋放的時間性能較好，使空閑分區(qū)分布得更均勻較大的空閑分區(qū)不易保留最佳匹配法(best-fit) 將分區(qū)按小大順序組織,找到的第一個適應(yīng)分區(qū)是大小與要求相差最小的空閑分區(qū). 個別來看，外碎片較小，較大的空閑分區(qū)可以被保留整體來看，會形成較多外碎片最壞匹配法(worst-fit)將分區(qū)按大

26、小順序組織,查找到的第一個大于需求的分區(qū)就分配,找到的是最大的空閑分區(qū).基本不留下小空閑分區(qū)較大的空閑分區(qū)不會被保留。分配算法特性分析： （1）對同一個分配請求，采用不同的分配算法會產(chǎn)生不同的分配效果。 （2）在設(shè)計分配算法時，要結(jié)合實際情況測評一個算法 （3）一般來講，算法沒有好壞之分只有是否合適的差異，只有滿足系統(tǒng)整體要求的算法才是最合適的算法。6.什么叫缺頁中斷？在缺頁中斷中主要完成什么工作？缺頁中斷：就是要訪問的頁不在主存，需要操作系統(tǒng)將其調(diào)入主存后再進(jìn)行訪問。當(dāng)進(jìn)程訪問到某些不在內(nèi)存的頁面時，進(jìn)程發(fā)出缺頁中斷請求，由系統(tǒng)程序?qū)⑺表撁嬲{(diào)入內(nèi)存。7. 分頁管理策略的特點，分頁過大、過小

27、對系統(tǒng)的影響。分配時，內(nèi)存中的進(jìn)程除在一個頁面中是連續(xù)的，頁面間的分配可以不連續(xù)。采用頁式分配實現(xiàn)了內(nèi)存空間的不連續(xù)。分頁過大：進(jìn)程頁表較短，開銷就會減小，且內(nèi)外存交換時I/O響應(yīng)效率高。但頁比較大，內(nèi)存分配時的內(nèi)碎片就會增大。分頁過?。悍峙鋾r產(chǎn)生的內(nèi)碎片會比較小；但當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)存容量比較大，描述進(jìn)程占用內(nèi)存的頁表就會比較長，因頁表本身也需占用內(nèi)存空間，因此增加存儲空間。 當(dāng)頁表比較長時對頁表的查找時間也會加長，這些會對系統(tǒng)性能產(chǎn)生負(fù)面影響。8.分頁和分段管理的主要特點是什么，它們有何區(qū)別。方式特點區(qū)別分頁管理分配時，內(nèi)存中的進(jìn)程除在一個頁面中是連續(xù)的，頁面間的分配可以不連續(xù)。實現(xiàn)了內(nèi)存空間的不連

28、續(xù)。進(jìn)程虛址對應(yīng)于一個一維線性虛擬空間。分段管理將程序按邏輯內(nèi)容或過程關(guān)系分段(segment)，每段標(biāo)注獨立名稱，進(jìn)程虛址對應(yīng)于一個二維線性虛擬空間。 程序加載時，以段為單位分配內(nèi)存空間，這些段不必連續(xù)；物理內(nèi)存的管理可采用動態(tài)分段（用缺段中斷）。需要CPU的硬件支持。 進(jìn)程虛址對應(yīng)于一個二維線性虛擬空間。9.局部性原理在一個較短時期內(nèi)，程序所執(zhí)行的指令地址和指令的操作數(shù)地址，具有一定的局限性。主要體現(xiàn)在時間局部性：一條指令的一次執(zhí)行和下次執(zhí)行，一個數(shù)據(jù)的一次訪問和下次訪問是集中的； 空間局部性：鄰近的指令及鄰近的數(shù)據(jù)的使用集中在一個較小區(qū)域內(nèi)。10. 虛擬存儲的概念(重點理解頁面置換算法的

29、功能。要求對FIFO，OPT,LRU置換算法理解，并能用這些算法解決實際問題)虛擬存儲的概念：利用程序運行的互斥性和局部性原理。我們允許程序裝入內(nèi)存時不必裝入全部，只將需要的部分頁或段讀入內(nèi)存就可讓程序開始執(zhí)行。執(zhí)行中，如果需要的指令或數(shù)據(jù)未在內(nèi)存時（稱為缺頁或缺段），則由處理器通知操作系統(tǒng)將相應(yīng)的頁或段調(diào)入到內(nèi)存，然后繼續(xù)執(zhí)行程序。頁面置換算法的功能：在進(jìn)行頁面裝入時會碰到內(nèi)存空間不夠用的情況，這時需要用頁面置換算法選擇一些頁面換出內(nèi)存，騰出空余空間給急需的進(jìn)程頁面使用，置換算法就是在選擇換出頁面時進(jìn)行計算的方法。頁面置換算法描述(1)隨機(jī)淘汰算法：隨機(jī)淘汰頁面。(2)最近最少使用算法(LR

30、U)：選擇內(nèi)存中最久未使用的頁面做置換。這是局部性原理的合理近似，需要記錄頁面使用時間的先后關(guān)系，硬件開銷太大。(3)先進(jìn)先出法(FIFO):在認(rèn)定先調(diào)入的頁面沒有新調(diào)入的頁面被訪問機(jī)率大的前提下。在淘汰時將先調(diào)入的頁面換出到交換區(qū)。存在以下問題：內(nèi)存利用率較低,因為較早調(diào)入的頁往往是經(jīng)常被訪問的頁,且FIFO算法會出現(xiàn)Belady現(xiàn)象（如果對一個進(jìn)程未分配它所要求的全部頁面，有時會出現(xiàn)分配的頁面數(shù)增多，缺頁率反而提高的異?，F(xiàn)象）.(4) 最佳算法(OPT): 根據(jù)局部性原理選擇“未來不再使用的”或“在離當(dāng)前最遠(yuǎn)位置上出現(xiàn)的”頁面被置換。是一種理想情況，實現(xiàn)此算法要求事先知道每個進(jìn)程的訪問串,

31、但在實際中無法預(yù)知，因而幾乎無法實現(xiàn)。第九章1.文件組織結(jié)構(gòu)可以采用幾種方式？哪種結(jié)構(gòu)比較適應(yīng)文件長度的隨意調(diào)整？文件組織結(jié)構(gòu)：堆結(jié)構(gòu)，順序記錄結(jié)構(gòu)，索引結(jié)構(gòu)。索引結(jié)構(gòu)比較適應(yīng)文件長度的隨意調(diào)整。2.按照文件的內(nèi)部組織方式可以將文件分成幾種類型？1.普通文件：用于存儲信息的一般文件（如ASCII文件，二進(jìn)制文件）2.目錄文件：用于目錄查詢和文件管理的一種特殊文件3.特殊文件：有特殊用途的文件（如管道文件，字符設(shè)備文件，塊設(shè)備文件，鏈接文件）索引節(jié)點號（i-node）文件名3.在UNIX目錄項中主要包含哪些內(nèi)容？在UNIX系統(tǒng)中目錄文件中包含目錄項，每個目錄中至少包含兩個目錄項，即當(dāng)前目錄項和父

32、目錄項。每個目錄項中包含文件名和文件的索引節(jié)點，而索引節(jié)點是指向文件描述信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一個指針，一個目錄中的所有信息構(gòu)成了該目錄文件的內(nèi)容。4. 文件描述符是什么？它與文件名有何聯(lián)系？文件描述符代表著一個系統(tǒng)中打開文件的標(biāo)識，是一個正整數(shù)。它與文件名之間有著一一對應(yīng)的關(guān)系。5. 對UNIX系統(tǒng)采用的多重索引文件存儲結(jié)構(gòu)策略的理解（要求理解下圖的含義和表述機(jī)制，并能用實際問題與之套用。書上P266）對于一個UNIX文件，如果其長度不超過10個物理塊的大小，則文件的物理地址空間用10個直接尋址指針就可以表示出來。如果超出10個磁盤塊的大小，則文件的存儲方法改為直接尋址指針加上間接尋址指針的方式，對

33、于超出10個磁盤塊的信息從第11個以后的指針給出的地址進(jìn)行尋址（間接尋址）。假定磁盤塊大小為512字節(jié)，每個地址指針由4個字節(jié)組成，則UNIX下一個文件可以占用的最大容量是：塊=1056837字節(jié)若磁盤塊大小為1KB，每個地址指針由4個字節(jié)組成，則UNIX下一個文件可以占用的最大容量是：塊=16843018字節(jié)6. 有關(guān)文件管理的系統(tǒng)調(diào)用（能看懂相關(guān)的C程序）第十章1. 設(shè)備控制器（DC）I/O設(shè)備中的電子控制部件構(gòu)成了設(shè)備控制器。2. 設(shè)備控制器與設(shè)備間的標(biāo)準(zhǔn)接口串口（COM接口）、并口（SCSI和IDE），USB口，MIDI口等3. I/O中斷機(jī)制的意義I/O中斷是使CPU和I/O通道協(xié)調(diào)工作的一