操作系統(tǒng)考試重點及答案

1、Chap-1緒論1、理解操作系統(tǒng)設(shè)計的目標(biāo)方便性、有效性、可擴(kuò)充性、幵放性2、掌握操作系統(tǒng)的特性及含義并發(fā)：在一個時間段上來看，每一道作業(yè)都能不同程度地向前推進(jìn)（并行）。但在任何一個時間點上只能有一道占用CPU。（串行）并發(fā)性引入進(jìn)程、線程共享：系統(tǒng)中的資源可供多個并發(fā)的進(jìn)程共同使用。根據(jù)資源屬性的不同，有兩種資源共享方式：互斥共享方式（臨界/獨占資源）同時訪問方式虛擬：通過某種技術(shù)將一個物理實體映射為若干個邏輯上對應(yīng)物（如 CPU ;一 個屏幕可看成多個屏幕-窗口）?；?qū)⒍鄠€物理實體映射為一個邏輯實體（如虛 擬存儲是內(nèi)存和外存的虛擬）。異步性：操作系統(tǒng)必須隨時對以不可預(yù)測的次序發(fā)生的事件進(jìn)行

2、響應(yīng)。1、進(jìn)程的運行速度不可預(yù)知。2、難以重現(xiàn)系統(tǒng)在某個時刻的狀態(tài)（并發(fā)和共享是OS的兩個最基本的特性，二者互為條件?。?、理解操作系統(tǒng)的作用OS是用戶與硬件系統(tǒng)之間的接口 ;OS是計算機系統(tǒng)資源的管理者;OS是擴(kuò)充機/ 虛擬機4、理解不種類型操作系統(tǒng)的定義（1）無操作系統(tǒng)的計算機系統(tǒng)：先把程序紙帶裝上輸入機，啟動輸入機把程序和數(shù)據(jù)送入計算機，然后通過控制臺幵關(guān)啟動程序運行，計算完畢后，用戶拿走打印結(jié)果，并卸下紙帶。（2）單道批處理系統(tǒng)：在內(nèi)存中只有一道程序。（3）多道批處理系統(tǒng)：在內(nèi)存中放多道程序 ,使它們在管理程序的控制下相互穿插 地運行。（4）分時系統(tǒng)：劃分時間片（3）實時系統(tǒng)：系統(tǒng)能及

3、時響應(yīng)外部事件的請求，在規(guī)定的時間內(nèi)完成對該事 件的處理并控制所有實時任務(wù)協(xié)調(diào)一致地運行。（4）微機操作系統(tǒng)：批處理、分時、實時系統(tǒng)是三種基本的操作系統(tǒng)類型。一個實際的操作系統(tǒng)可能兼 有三者或其中兩者的功能。Chap-2進(jìn)程管理5、進(jìn)程的定義進(jìn)程是指進(jìn)程實體的運行過程，是可并發(fā)執(zhí)行的程序在一個數(shù)據(jù)集合上的運行過 程。6、理解進(jìn)程的三狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換和典型原因NUL 新建態(tài)：創(chuàng)建一個子進(jìn)程。新建態(tài)-就緒態(tài)：系統(tǒng)完成了進(jìn)程創(chuàng)建操作，且當(dāng)前系統(tǒng)的性能和內(nèi)存的容量 均允許。運行態(tài)-終止態(tài)：一個進(jìn)程到達(dá)自然結(jié)束點，或出現(xiàn)了無法克服的錯誤，或被 操作系統(tǒng)所終結(jié)，或被其他有終止權(quán)的進(jìn)程所終結(jié)。終止態(tài)NULL :

4、完成善后操作。就緒態(tài)終止態(tài)：某些操作系統(tǒng)允許父進(jìn)程終結(jié)子進(jìn)程等待態(tài)T終止態(tài)：某些操作系統(tǒng)允許父進(jìn)程終結(jié)子進(jìn)程7、理解CPU的兩種狀態(tài)及其含義8、為什么引入線程，線程與進(jìn)程的對比引入進(jìn)程的目的是為了使多個程序更好的并發(fā)執(zhí)行，改善資源利用率、提高系統(tǒng)效率。線程與進(jìn)程的對比：（1）、調(diào)度傳統(tǒng)OS中，擁有資源、獨立調(diào)度的基本單位是進(jìn)程；引入線程的系 統(tǒng)中，線程是調(diào)度和分派的基本單位，而進(jìn)程是擁有資源的基本單位。在同一個進(jìn)程內(nèi)線程切換不會產(chǎn)生進(jìn)程切換，由一個進(jìn)程內(nèi)的線程切換到另一個進(jìn)程內(nèi)的線程時，將會引起進(jìn)程切換。（2）、并發(fā)性在引入線程的系統(tǒng)中，進(jìn)程之間可并發(fā)，同一進(jìn)程內(nèi)的各線程之間也 能并發(fā)執(zhí)行。因

5、而系統(tǒng)具有更好的并發(fā)性。（3）擁有資源無論是傳統(tǒng) OS,還是引入線程的 OS,進(jìn)程都是擁有資源的獨立單 位，線程一般不擁有系統(tǒng)資源，但它可以訪問隸屬進(jìn)程的資源。即一個進(jìn)程 的所有資源可供進(jìn)程內(nèi)的所有線程共享。（4）、系統(tǒng)幵銷進(jìn)程創(chuàng)建和撤消的幵銷遠(yuǎn)大于線程創(chuàng)建和撤消的幵銷，進(jìn)程切換時，當(dāng)前進(jìn)程的CPU環(huán)境要保存，新進(jìn)程的 CPU環(huán)境要設(shè)置，線程切換時只須 保存和設(shè)置少量寄存器，并不涉及存儲管理方面的操作，因此進(jìn)程切換的幵 銷遠(yuǎn)大于線程切換的幵銷同一進(jìn)程內(nèi)的各線程由于它們擁有相同的地址空間，它們之間的同步和通信的實現(xiàn)也比較容易。9、理解進(jìn)程控制要完成的工作創(chuàng)建進(jìn)程、終止進(jìn)程、阻塞和喚醒進(jìn)程、掛起與

6、激活進(jìn)程。10、理解臨界資源的概念，掌握它使用的原則臨界資源（Critical Resource/CR）: 次僅允許一個進(jìn)程訪問的資源。臨界資源可能是硬件，也可能是軟件：變量，數(shù)據(jù)，表格，隊列等。并發(fā)進(jìn)程對臨界資源的訪問必須作某種限制，否則就可能出現(xiàn) 與時間有關(guān)的錯誤11、理解信號量的PV操作的含義，能利用信號量的PV操作實現(xiàn)簡單的進(jìn)程間同步查看PPT、課本Chap-3處理機調(diào)度與死鎖12、進(jìn)程調(diào)度算法（FIFO、SJF、HPF ）的調(diào)度思想以及調(diào)度性能計算-周轉(zhuǎn)時間、帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間（大題，對照書本及老師 PPT）13、掌握死鎖的定義、產(chǎn)生的必要條件進(jìn)程死鎖（Deadlock）:一組進(jìn)程中，每個

7、進(jìn)程都無限等待被該組進(jìn)程中另一進(jìn)程所占有的資源，因而永遠(yuǎn)無法得到該資源，這種現(xiàn)象稱為產(chǎn)生的必要條件：四個必要條件：互斥條件：涉及的資源是非共享的。不剝奪條件：不能強行剝奪進(jìn)程擁有的資源。請求和保持條件（部分分配條件）:進(jìn)程在等待一新資源時繼續(xù)占有已分配的資源。環(huán)路條件：存在一種進(jìn)程的循環(huán)鏈，鏈中的每一個進(jìn)程已獲得的資源同時被鏈中的下一個進(jìn)程所請求。14、3、理解死鎖避免算法，掌握系統(tǒng)的安全與不安全狀態(tài)的定義與判斷（大題，銀行間算法，課本及 PPT）Chap-4存儲管理15、理解動態(tài)分區(qū)分配方式的管理思想與放置策略特點動態(tài)分區(qū)分配：（其基本思想）是指在系統(tǒng)運行的過程中建立分區(qū)，并使分區(qū)的 大小剛

8、好與作業(yè)的大小相等常用的有空閑分區(qū)表和空閑分區(qū)隊列 結(jié)構(gòu)來登記空閑分區(qū)的說明信息，它包括空閑分區(qū)的大小和位置。系統(tǒng)還設(shè)置了等待分區(qū)隊列，當(dāng)系統(tǒng)中無空閑區(qū)或無滿足要求的空閑區(qū)時，則把申請者送入等待隊列中，等待別的進(jìn)程釋放內(nèi)存之后再喚醒隊列中的進(jìn)程16、理解分頁系統(tǒng)基本思想（1） 把用戶程序分為系統(tǒng)規(guī)定的大小相等的若干頁，從0幵始編頁號，頁內(nèi)地 址是相對于0編址，（系統(tǒng)自動完成）形成邏輯地址。（2）內(nèi)存地址空間：按系統(tǒng)規(guī)定的邏輯頁大小劃分為大小相等的區(qū)域，稱為塊 _ 或內(nèi)存塊（物理頁面、頁框），從0幵始編塊號。（3）物理塊表：整個系統(tǒng)有一個物理塊表， 描述物理內(nèi)存空間的分配使用狀況。（4）內(nèi)存以塊

9、為單位進(jìn)行分配，并按應(yīng)用程序的頁數(shù)多少來分配。邏輯上相鄰的頁，物理上不一定相鄰17、掌握分頁系統(tǒng)地址映射/重定位的映射方法分頁系統(tǒng)地址映射：頁表 、頁大小的選擇、頁地址映射、分頁存儲管理中的 信息保護(hù)、快表和聯(lián)想存儲器、兩級頁表和多級頁表重定位的映射：用戶程序裝入內(nèi)存對指令地址部分的修改18、 掌握快表/TLB的作用把頁表放在一組快速存儲器中（Cache）,從而加快訪問內(nèi)存的速度。這種快速 存儲器組成的頁表稱為快表/TLB，把存放在內(nèi)存中的頁表稱為慢表。19、掌握FIFO、Clock、LRU頁面置換算法置換思想與應(yīng)用（大題，PPT或書本）20、請求分頁系統(tǒng)的基本思想、地址映射方法請求分頁存儲管

10、理方式：基本思想：在進(jìn)程幵始運行之前，不是裝入全部頁面，而是裝入幾個或零個頁面，之后根 據(jù)進(jìn)程運行的需要，動態(tài)裝入其它頁面。當(dāng)內(nèi)存空間已滿，而又需要裝入新的頁面 時，則根據(jù)某種算法淘汰某個頁面，以便裝入新的頁面。頁表機制：?狀態(tài)位：表示該頁是否裝入內(nèi)存；?訪問位：此頁在一段時間被訪問的次數(shù)，可用來決定淘汰哪頁（由不同的算法決定）；?修改位：查看此頁是否在內(nèi)存中被修改過；外存地址：該頁在外存上的位置21、為什么引入倒排頁表（美學(xué)）Chap-5設(shè)備管理22、掌握設(shè)備的分類（工作特性、資源管理方式）（1）按設(shè)備的使用特性分：存儲設(shè)備、輸入輸出設(shè)備（2） 按傳輸速率分：高速設(shè)備（每秒數(shù)百個千字節(jié)至千兆

11、）、中速設(shè)備（每秒 數(shù)千個字節(jié)至數(shù)十萬個）、低速設(shè)備（每秒幾個字節(jié)至數(shù)百個）（3）按信息交換的單位分：塊設(shè)備（存儲信息）、字符設(shè)備（數(shù)據(jù)的輸入和輸出）（4）按設(shè)備的共享屬性（資源管理方式）分：獨占設(shè)備、共享設(shè)備、虛擬設(shè)備23、了解I/O控制方式類型，理解 DMA方式的特點I/O控制方式類型：循環(huán)測試I/O方式、I/O中斷方式、DMA方式、通道方 式DMA方式的特點：（1） 控制器功能更強，除有中斷功能外，還有一個DMA控制器（DMAC ）。（2） 在DMAC的控制下，設(shè)備同主存之間可成批交換數(shù)據(jù)，不用CPU干預(yù)。（3）DMAC由三部分組成：主機與 DMAC的接口、DMAC與塊設(shè)備的接口、I/O

12、控制邏輯。24、掌握設(shè)備獨立性的含義應(yīng)用程序獨立于具體使用的物理設(shè)備。25、理解SPOOLing技術(shù)的特點提高了 I/O速度、將獨占設(shè)備改造為共享設(shè)備、實現(xiàn)了虛擬設(shè)備功能26、掌握引入緩沖的原因a.匹配CPU與設(shè)備間的運行速度b提高處理機與外設(shè)的并行程度。27、掌握設(shè)備驅(qū)動程序的含義與功能含義：設(shè)備處理（驅(qū)動）程序是驅(qū)動物理設(shè)備和DMA控制器等直接進(jìn)行I/O操作的子程序集合，是I/O進(jìn)程與設(shè)備控制器之間的通信程序。功能：1、接收由I/O進(jìn)程發(fā)來的命令和參數(shù)， 并將命令中的抽象要求轉(zhuǎn)換為具 體要求；2、檢查用戶I/O請求的合法性，了解I/O設(shè)備的狀態(tài)，傳遞有關(guān)參數(shù)，設(shè)置設(shè)備的工作方式；3、發(fā)出I

13、/O命令。如果設(shè)備空閑，立即啟動I/O設(shè)備去完成指定I/O操作；若設(shè)備忙，則將請求者進(jìn)程掛在設(shè)備等待隊列上。4、及時響應(yīng)由控制器或通道發(fā)來的中斷請求，并根據(jù)其中斷類型調(diào)用相應(yīng)的中斷處理程序進(jìn)行處理；5、 對于設(shè)置有通道的計算機，驅(qū)動程序還應(yīng)能根據(jù)用戶I/O請求，自動 構(gòu)成通道程序。28、掌握磁盤調(diào)度算法的含義以及具體磁盤調(diào)度算法FCFS、SSTF、Sean的調(diào)度思想與應(yīng)用（1）先來先服務(wù)（FCFS：（2）最短尋道時間優(yōu)先（SSTF優(yōu)先選擇距當(dāng)前磁頭最近的訪問請求進(jìn)行服務(wù), 主要考慮尋道優(yōu)先）（3）掃描算法（SCAN電梯算法）：當(dāng)設(shè)備無訪問請求時，磁頭不動；當(dāng)有訪問請求時，磁頭按一個方向移動，在

14、移動過程中對遇到的訪問請求進(jìn)行服務(wù)， 然后 判斷該方向上是否還有訪問請求， 如果有則繼續(xù)掃描；否則改變移動方向，并為 經(jīng)過的訪問請求服務(wù)，如此反復(fù)（4）單向掃描調(diào)度算法（CSCA）總是從最里的欲訪問柱面幵始向外掃描。移 動臂到達(dá)最外一個訪問柱面后，立即帶動讀寫磁頭快速返回。返回時不為任何的等 待訪問者服務(wù)。返回后可再次進(jìn)行掃描29、了解磁盤空間管理方法類型空閑表法、空閑鏈表法、位圖法、成組鏈接法Chap-6文件系統(tǒng)30、了解文件的邏輯結(jié)構(gòu)類型流式文件（無結(jié)構(gòu)文件）、記錄式文件（有結(jié)構(gòu)文件）31、了解文件的有哪兩種存取方式順序存取、隨機存取/直接存取32、掌握文件的物理結(jié)構(gòu)類型以及各結(jié)構(gòu)的特點連續(xù)結(jié)構(gòu)：一個文件的全部信息存放在外存的一片連續(xù)編號的物理塊中鏈接結(jié)構(gòu)：一種非連續(xù)的存儲結(jié)構(gòu)，存放文件信息的每一物理塊中有一個指針，指向下一個物理塊，這個指針的長度由物理設(shè)備的容量決定，通常 放在該物理塊的幵頭或結(jié)尾索引結(jié)構(gòu)：一個文件的信息存放在若干不連續(xù)