操作系統(tǒng)復(fù)習(xí)

1、操作系統(tǒng)復(fù)習(xí)第一章1. 什么是中斷Interrupt一種允許其他模塊（IO、存儲(chǔ)器）中斷處理器正常處理過(guò)程的機(jī)。利用中斷功能，處理器可以在IO操作的執(zhí)行過(guò)程中執(zhí)行其他指令。2. 什么是指令周期Instruction Cycle一個(gè)單一的指令需要的處理稱為一個(gè)指令周期。兩個(gè)步驟：取指階段、執(zhí)行階段3. 什么是中斷處理當(dāng)CPU執(zhí)行完一條現(xiàn)行指令時(shí)，如果外設(shè)向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，那么CPU在滿足響應(yīng)的情況下，將發(fā)出中斷響應(yīng)信號(hào)，與此同時(shí)關(guān)閉中斷，表示CPU不在受理另外一個(gè)設(shè)備的中斷。這時(shí)，CPU將尋找中斷請(qǐng)求源是哪一個(gè)設(shè)備，并保存CPU自己的程序計(jì)數(shù)器（PC）的內(nèi)容。然后，他將轉(zhuǎn)移到處理該中斷源的中

2、斷服務(wù)程序。CPU在保存現(xiàn)場(chǎng)信息，設(shè)備服務(wù)（如交換數(shù)據(jù)）以后，將恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)信息。在這些動(dòng)作完成以后，開(kāi)放中斷，并返回到原來(lái)被中斷的主程序的下一條指令。 4. 什么是嵌套中斷處理是指中斷系統(tǒng)正在執(zhí)行一個(gè)中斷服務(wù)時(shí)，有另一個(gè)優(yōu)先級(jí)更高的中斷提出中斷請(qǐng)求，這時(shí)會(huì)暫時(shí)終止當(dāng)前正在執(zhí)行的級(jí)別較低的中斷源的服務(wù)程序，去處理級(jí)別更高的中斷源，待處理完畢，再返回到被中斷了的中斷服務(wù)程序繼續(xù)執(zhí)行，這個(gè)過(guò)程就是中斷嵌套。 5. 什么是局部性原理局部性原理（principle of locality）；概況來(lái)說(shuō)，局部性原理描述了一個(gè)進(jìn)程中程序和數(shù)據(jù)引用的集簇傾向?？臻g局部性（spatial locality）：指執(zhí)行

3、設(shè)計(jì)很多簇聚的存儲(chǔ)器單元的趨勢(shì)，這反映了處理器順序訪問(wèn)指令的傾向，同時(shí)，也反應(yīng)了程序順序訪問(wèn)數(shù)據(jù)單元的傾向。時(shí)間局部性（temporal locality）：指處理器訪問(wèn)最近使用過(guò)的存儲(chǔ)器單元的趨勢(shì)。第二章1、 什么是串行處理Serial Processing系統(tǒng)（特點(diǎn)）串行處理：沒(méi)有操作系統(tǒng)特點(diǎn)：程序員直接和硬件打交道如何操作：機(jī)器在一個(gè)控制臺(tái)上運(yùn)行，控制臺(tái)包括顯示燈、觸發(fā)器、某種類型的輸入設(shè)備和打印機(jī)。用機(jī)器代碼編寫的程序通過(guò)輸入設(shè)備（如卡片閱讀機(jī)）載入計(jì)算機(jī)。問(wèn)題：調(diào)度：大多數(shù)裝置都使用一個(gè)硬拷貝的簽約表約定機(jī)器時(shí)間。提前完成任務(wù)造成閑置浪費(fèi)，超時(shí)會(huì)被強(qiáng)制停止。準(zhǔn)備時(shí)間：一個(gè)程序稱為作業(yè)

4、，包括往內(nèi)存中加載編譯器和高級(jí)語(yǔ)言程序（源程序），保存編譯好的程序（目標(biāo)程序），然后加載目標(biāo)程序和公用函數(shù)并鏈接在一起。準(zhǔn)備時(shí)間需要花費(fèi)大量時(shí)間。2、 什么是簡(jiǎn)單批處理系統(tǒng)Simple Batch Systems（特點(diǎn)）中心思想：使用一個(gè)稱為監(jiān)控程序的軟件。計(jì)算機(jī)操作員將整個(gè)批作業(yè)放在輸入設(shè)備上，供監(jiān)控程序使用。每個(gè)程序完成處理后返回到監(jiān)控程序，同時(shí)監(jiān)控程序自動(dòng)加載下一個(gè)程序。從兩個(gè)角度分析：1） 監(jiān)控程序角度： 監(jiān)控程序控制事件的順序。大部分監(jiān)控程序必須總是處于主存儲(chǔ)器中并且可以執(zhí)行，成為常駐監(jiān)控程序。2） 處理器角度：略 作業(yè)控制語(yǔ)言（JCL）：特殊類型的編程語(yǔ)言 其他硬件功能： 1）內(nèi)存

5、保護(hù)：當(dāng)用戶程序正在運(yùn)行時(shí)，不能改變包含監(jiān)控程序的內(nèi)存區(qū)域。 2）定時(shí)器：防止一個(gè)作業(yè)獨(dú)占系統(tǒng) 3）特權(quán)指令：某些機(jī)器級(jí)指令被設(shè)計(jì)成特權(quán)指令，只能由監(jiān)控程序執(zhí)行。 4）中斷CPU模式：用戶模式：有些內(nèi)存區(qū)域是受保護(hù)的，特權(quán)指令不允許執(zhí)行內(nèi)核模式：可以執(zhí)行特殊指令，可以訪問(wèn)受保護(hù)的區(qū)域3、 什么是多道批處理系統(tǒng)Multiprogrammed Batch Systems（特點(diǎn)）背景：IO設(shè)備比處理器慢，效率低。方案：擴(kuò)展內(nèi)存，存放更多程序。4、 什么是分時(shí)系統(tǒng)Time-Sharing Systems（特點(diǎn)）思想：Processors time is shared among multiple us

6、ers/jobs5、 什么是實(shí)時(shí)系統(tǒng)Real-time operating system,RTOS （特點(diǎn)）實(shí)時(shí)系統(tǒng)能夠在指定或者確定的時(shí)間內(nèi)完成系統(tǒng)功能和外部或內(nèi)部、同步或異步時(shí)間做出響應(yīng)的系統(tǒng)。 特點(diǎn)：時(shí)間約束性；可預(yù)測(cè)性；可靠性；與外部環(huán)境的交互作用性、6、 什么是操作系統(tǒng)Operating System操作系統(tǒng)是控制應(yīng)用程序執(zhí)行的程序，并充當(dāng)應(yīng)用程序和計(jì)算機(jī)硬件之間的接口。7、 多道程序Multiprogramming的概念及其好處多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)是在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中同時(shí)存放幾道相互獨(dú)立的程序，使它們?cè)诠芾沓绦蚩刂葡?，相互穿插運(yùn)行。好處：提高cpu利用率8、 操作系統(tǒng)的目標(biāo)1. 方便：使計(jì)

7、算機(jī)更易于使用2. 有效：操作系統(tǒng)允許以更有效的方式使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源。3. 擴(kuò)展的能力：允許在不妨礙服務(wù)的前提下有效地開(kāi)發(fā)、測(cè)試和引進(jìn)新的系統(tǒng)功能。第三章1. 進(jìn)程映像的組成1. 標(biāo)識(shí)符：2. 狀態(tài)：3. 優(yōu)先級(jí)4. 程序計(jì)數(shù)器：程序中即將被執(zhí)行的下一條指令的地址5. 內(nèi)存指針：6. 上下文數(shù)據(jù)：進(jìn)程執(zhí)行時(shí)處理器的寄存器中的數(shù)據(jù)7. I/O狀態(tài)信息8. 審計(jì)信息：可包括處理器時(shí)間總和、使用的時(shí)鐘數(shù)總和、時(shí)間限制、審計(jì)號(hào)2. 什么是執(zhí)行模式，為什么需要不同的cpu執(zhí)行模式用戶模式（非特權(quán)模式）：內(nèi)核模式（系統(tǒng)模式、控制模式、特權(quán)模式）：某些指令只能在特權(quán)模式下運(yùn)行，包括讀取或改變諸如程序狀態(tài)字

8、之類控制寄存器的指令、原始IO指令和內(nèi)存管理相關(guān)的指令，有部分內(nèi)存區(qū)域僅在特權(quán)模式下可以被訪問(wèn)。作用：保護(hù)操作系統(tǒng)和重要的操作系統(tǒng)和重要的操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)表不受用戶程序的干涉。3. 什么是進(jìn)程，進(jìn)程和程序的區(qū)別1. 一個(gè)正在執(zhí)行中的程序2. 一個(gè)正在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行的程序?qū)嵗?. 能分配給處理器并由處理器執(zhí)行的實(shí)體4. 一個(gè)具有以下特征的活動(dòng)單元：一組執(zhí)行序列的執(zhí)行、一個(gè)當(dāng)前狀、相關(guān)的系統(tǒng)資源的集合4. 什么是進(jìn)程控制塊Process Control Block，有什么作用一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，存放上述列表信息，由操作系統(tǒng)創(chuàng)建和管理作用：是操作系統(tǒng)能夠支持多進(jìn)程和提供多處理的關(guān)鍵工具。因此可以說(shuō)：進(jìn)程是由程序

9、代碼和相關(guān)數(shù)據(jù)還有進(jìn)程控制塊組成的。5. 進(jìn)程切換的流程1. 保存處理器上下文，包括程序計(jì)數(shù)器和其他寄存器2. 更新當(dāng)前處于運(yùn)行態(tài)的進(jìn)程的進(jìn)程控制塊3. 吧把進(jìn)程的進(jìn)程控制塊移到相應(yīng)的隊(duì)列4. 選擇另一個(gè)進(jìn)程執(zhí)行5. 更新所選擇的進(jìn)程控制塊6. 更新內(nèi)存管理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)7. 恢復(fù)處理器在被選擇進(jìn)程最近一次切換出運(yùn)行態(tài)時(shí)的上下文，可以通過(guò)載入程序計(jì)數(shù)器和其他寄存器以前的值來(lái)實(shí)現(xiàn)。6. 進(jìn)程切換和模式切換的異同模式切換：如果存在一個(gè)未處理的中斷：1.把程序計(jì)數(shù)器置成中斷處理器的開(kāi)始地址。2，把處理器模式從用戶模式切換成內(nèi)核模式，使得中斷處理代碼可以執(zhí)行有特權(quán)的指令不同：進(jìn)程狀態(tài)需要設(shè)計(jì)到狀態(tài)變化，發(fā)

10、生模式切換可以不改變正處于運(yùn)行態(tài)的進(jìn)程狀態(tài)，在這種情況下，保存上下文和以后恢復(fù)上下文只需要很少的開(kāi)銷。7. 進(jìn)程狀態(tài)變化：兩狀態(tài)、五狀態(tài)，能畫圖并描述兩狀態(tài)進(jìn)程模型 進(jìn)入 /分派（即調(diào)度）> 退出>未運(yùn)行 運(yùn)行> <暫停/ 狀態(tài)變遷圖 進(jìn)入 分派 > 隊(duì)列 >處理器> < _| 暫停五狀態(tài)模型背景：兩狀態(tài)是不適用的：存在一些處于非運(yùn)行狀態(tài)但已經(jīng)就緒等待執(zhí)行的進(jìn)程，同時(shí)存在一些處于阻塞態(tài)等待I/O操作結(jié)束的進(jìn)程，使用單個(gè)隊(duì)列，調(diào)度器不能只考慮選擇隊(duì)列中最老的進(jìn)程。1. 運(yùn)行態(tài)Running2. 就緒態(tài)Ready3. 阻塞態(tài)Blocked4. 新建態(tài)

11、New：通常是進(jìn)程控制塊已經(jīng)創(chuàng)建但還沒(méi)有加載到主存中的新進(jìn)程5. 退出態(tài)Exit 分派 允許進(jìn)入 /> 釋放新建>就緒 運(yùn)行>退出 | <_超時(shí) _/ | / 事件發(fā)生 | / 等待事件 | / | / 阻塞程序、數(shù)據(jù)、棧和屬性的集合稱為進(jìn)程映像。程序狀態(tài)字（WSP）這個(gè)寄存器里包含有狀態(tài)信息第四章1. 什么是SMP對(duì)稱多處理在微操作級(jí)別，同一時(shí)刻會(huì)有多個(gè)控制信號(hào)產(chǎn)生，可以把取操作和執(zhí)行操作重疊起來(lái)。通過(guò)復(fù)用處理器提供并行性的手段：對(duì)稱多處理（SMP）系統(tǒng)、集群系統(tǒng)2. 指令和數(shù)據(jù)流的不同類型1. 單指令單數(shù)據(jù)（SISD）流：一個(gè)單處理器執(zhí)行一個(gè)單指令流，對(duì)保存在一個(gè)存

12、儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)程進(jìn)行操作。2. 單指令多數(shù)據(jù)（SIMD）流：一個(gè)機(jī)器指令控制許多處理部件步伐一致地同時(shí)執(zhí)行。每個(gè)處理部件都有一個(gè)相關(guān)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，因此，每條指令由不同的處理器在不同的數(shù)據(jù)集合上執(zhí)行。向量和陣列處理器屬于這一類3. 多指令單數(shù)據(jù)（MISD）流：一系列數(shù)據(jù)被傳送到一組處理器上，每個(gè)處理器執(zhí)行不同的指令序列。這個(gè)結(jié)構(gòu)從未實(shí)現(xiàn)。4. 多指令多數(shù)據(jù)（MIMD）流：一組處理器同時(shí)在不同的數(shù)據(jù)集上執(zhí)行不同的指令序列3. 什么是微內(nèi)核Microkernel、單體內(nèi)核monolithic kernel，有什么優(yōu)缺點(diǎn)微內(nèi)核：微內(nèi)核是一個(gè)小型的操作系統(tǒng)核心，為模塊化擴(kuò)展提供了基礎(chǔ)。只提供基本功能。

13、微內(nèi)核組織結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：1. 一致接口Uniform interface：進(jìn)程不需要區(qū)分是內(nèi)核級(jí)服務(wù)還是用戶級(jí)服務(wù)，因?yàn)樗械姆?wù)都是通過(guò)消息傳遞提供的。2. 可擴(kuò)展性Extensibility：允許增加新的服務(wù)以及在同一功能區(qū)域中提供多個(gè)服務(wù)3. 靈活性Flexibility：可以刪減現(xiàn)有功能4. 可移植性Portability：5. 可靠性Reliability6. 分布式系統(tǒng)支持7. 對(duì)面向?qū)ο蟛僮飨到y(tǒng)的支持微內(nèi)核的潛在缺點(diǎn)：性能問(wèn)題。單體內(nèi)核monolithic kernel是一個(gè)提供操作系統(tǒng)應(yīng)該提供的功能的大內(nèi)核，包括調(diào)度、文件系、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)管理等。內(nèi)核的所有功能成分都能夠訪問(wèn)它的內(nèi)部

14、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和程序。典型情況下，這個(gè)大內(nèi)核是作為一個(gè)進(jìn)程實(shí)現(xiàn)的，所有元素都共享相同的地址空間。優(yōu)點(diǎn)：減少了進(jìn)程通信和狀態(tài)切換的系統(tǒng)開(kāi)銷，獲得較高的運(yùn)行效率；缺點(diǎn)：內(nèi)核比較龐大。4. 進(jìn)程process和線程 thread 的概念以及他們之間的關(guān)系線程：分派Dispatching（調(diào)度執(zhí)行）的單位通常稱為線程或輕量進(jìn)程（LightWeight Process，LWP）。而擁有資源所有權(quán)的單位稱為進(jìn)程或任務(wù)。線程是調(diào)度執(zhí)行單位，進(jìn)程是資源分配單位。關(guān)系：一個(gè)進(jìn)程可能有一個(gè)或多個(gè)線程5. 線程的實(shí)現(xiàn)方法（包括內(nèi)核級(jí)線程如何實(shí)現(xiàn)及優(yōu)缺點(diǎn)，用戶級(jí)線程）用戶級(jí)線程User-Level Threads ULT在

15、純粹的用戶級(jí)線程中，線程的管理工作由應(yīng)用程序完成，內(nèi)核沒(méi)有意思到線程的存在。過(guò)程：應(yīng)用程序從單線程開(kāi)始，該應(yīng)用程序和它的線程被分配改一個(gè)由內(nèi)核管理的進(jìn)程。產(chǎn)生新線程通過(guò)調(diào)用線程庫(kù)中的派生例程完成。使用用戶級(jí)線程代替內(nèi)核級(jí)線程的優(yōu)點(diǎn)：1. 線程管理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在一個(gè)進(jìn)程的用戶地址空間中，線程切換不需要內(nèi)核模式特權(quán)，節(jié)省了在兩種模式間進(jìn)行切換的開(kāi)銷2. 調(diào)用可以是應(yīng)用程序?qū)Ｓ玫?。調(diào)度算法可以去適應(yīng)應(yīng)用程序，而不會(huì)擾亂底層的操作系統(tǒng)調(diào)度器3. 用戶級(jí)線程可以再任何操作系統(tǒng)中運(yùn)行。線程庫(kù)是一組供所有應(yīng)用程序共享的應(yīng)用級(jí)軟件包缺點(diǎn)：1. 在典型的操作系統(tǒng)中，許多系統(tǒng)調(diào)用都會(huì)引起阻塞。用戶級(jí)線程執(zhí)行一個(gè)系統(tǒng)調(diào)

16、用時(shí)，進(jìn)程中所有線程都會(huì)被阻塞2. 在純粹的用戶級(jí)線程策略中，一個(gè)多線程應(yīng)用程序不能利用多處理技術(shù)。內(nèi)核級(jí)線程Kernel-Level Threads在純粹的內(nèi)核級(jí)線程軟件中，線程管理工作由內(nèi)核完成。應(yīng)用程序沒(méi)有進(jìn)行線程管理的代碼，只有一個(gè)到內(nèi)核級(jí)線程設(shè)施的API內(nèi)核級(jí)線程優(yōu)點(diǎn)：1、 內(nèi)核可以同時(shí)把同一個(gè)進(jìn)程中的多個(gè)線程調(diào)度到多個(gè)處理器中，如果進(jìn)程中的一個(gè)線程被阻塞，內(nèi)核可以調(diào)度同一進(jìn)程中的另一個(gè)線程。2、 內(nèi)核例程自身也可以使用多線程缺點(diǎn)：1. 同一進(jìn)程在把控制從一個(gè)線程時(shí)傳送到另一個(gè)進(jìn)程時(shí)需要到內(nèi)核的模式切換，開(kāi)銷大第五章1. 怎樣通過(guò)硬件、軟件方法實(shí)現(xiàn)同步Synchronization互

17、斥Mutual Exclusion硬件：中斷禁用Interrupt Disabling、專用（特殊）機(jī)器指令Special Machine Instructions軟件：增強(qiáng)互斥的軟件算法2. 什么是互斥當(dāng)一個(gè)進(jìn)程在臨界區(qū)訪問(wèn)共享資源時(shí)，其他進(jìn)程不能進(jìn)入該臨界區(qū)訪問(wèn)任何共享資源3. 什么是競(jìng)爭(zhēng)條件Race Condition多個(gè)線程或進(jìn)程在讀寫一個(gè)共享數(shù)據(jù)時(shí)結(jié)果一來(lái)于他們執(zhí)行的相對(duì)時(shí)間4. 什么是臨界區(qū)critical section一段代碼，在這段代碼中進(jìn)程將訪問(wèn)共享資源，只能同時(shí)有一個(gè)進(jìn)程在這段代碼中運(yùn)行5. 什么是信號(hào)量Semaphores（一般信號(hào)量、二元信號(hào)量、強(qiáng)信號(hào)量、弱信號(hào)量）一

18、個(gè)特殊變量。兩個(gè)或多個(gè)進(jìn)程可以通過(guò)簡(jiǎn)單的信號(hào)進(jìn)行合作，一個(gè)進(jìn)程可以被迫在某一個(gè)位置停止，直到它接收到一個(gè)特定的信號(hào)。6. 什么是死鎖兩個(gè)或兩個(gè)以上的進(jìn)程因每個(gè)進(jìn)程都在等待其他進(jìn)程完成某些事情而不能繼續(xù)執(zhí)行7. 什么是活鎖兩個(gè)或兩個(gè)以上的進(jìn)程為了響應(yīng)其他進(jìn)程中變化而繼續(xù)改變自己的狀態(tài)但不做有用的工作。8. 什么是饑餓一個(gè)可運(yùn)行的進(jìn)程盡管能繼續(xù)執(zhí)行，但被調(diào)度器無(wú)限期地忽視，而不能被調(diào)度執(zhí)行。9. 怎么用信號(hào)量和臨界區(qū)實(shí)現(xiàn)同步互斥10. 并發(fā)過(guò)程中考慮的四個(gè)重點(diǎn)問(wèn)題1. 操作系統(tǒng)必須能夠記住各種活躍進(jìn)程2. 操作系統(tǒng)必須為每個(gè)活躍進(jìn)程分配和釋放各種資源3. 操作系統(tǒng)必須保護(hù)每個(gè)進(jìn)程的數(shù)據(jù)和物理資源，

19、避免其他進(jìn)程無(wú)意的干涉4. 一個(gè)進(jìn)程的功能和輸出結(jié)果必須與執(zhí)行速度無(wú)關(guān)。11. 生產(chǎn)者和消費(fèi)者模型描述：有一個(gè)或多個(gè)生產(chǎn)者產(chǎn)生某種類型的數(shù)據(jù)，并放置在緩沖區(qū)中；有一個(gè)消費(fèi)者從緩沖區(qū)中取數(shù)據(jù)，每次取一項(xiàng)。12. 讀者寫者問(wèn)題13. 哲學(xué)家就餐問(wèn)題第六章1. 資源的類別（可重用資源、）可重用資源Reusable Resources：一次只能供一個(gè)進(jìn)程安全地使用，并且不會(huì)由于使用而耗盡的資源。如處理器、IO通道等?？上M(fèi)資源Consumable Resources：可以創(chuàng)建并且可以銷毀的資源。如中斷、信號(hào)、IO緩沖區(qū)的信息。2. 什么是死鎖Deadlock、饑餓Starvation死鎖可以被定義為一

20、組競(jìng)爭(zhēng)系統(tǒng)資源或相互通信的進(jìn)程間相互的“永久”阻塞。3. 死鎖發(fā)生的四個(gè)條件1. 互斥Mutual exclusion。一次只有一個(gè)進(jìn)程可以使用一個(gè)資源2. 占有且等待Hold-and-wait。當(dāng)一個(gè)進(jìn)程在等待分配到的其他資源時(shí)，其繼續(xù)占有已分配得到的資源3. 非搶占No preemption。不能強(qiáng)行搶占進(jìn)程中已經(jīng)占有的戲院。4. 循環(huán)等待Circular wait。存在一個(gè)封閉的進(jìn)程鏈，使得每個(gè)資源至少占有此鏈中下一個(gè)進(jìn)程所需要的一個(gè)資源。4. 解決死鎖的三種方法（避免Avoidanc、檢測(cè)、預(yù)防Prevention）的異同之處死鎖預(yù)防死鎖預(yù)防策略：試圖設(shè)計(jì)一種系統(tǒng)來(lái)排除發(fā)生死鎖的可能性

21、。實(shí)現(xiàn)方式：通過(guò)約束資源請(qǐng)求，防止四個(gè)死鎖條件中至少一個(gè)的發(fā)生，會(huì)導(dǎo)致低效的資源使用和低效的進(jìn)程執(zhí)行。死鎖避免原理：允許三個(gè)必要條件，但通過(guò)明智的選擇，確保永遠(yuǎn)不會(huì)達(dá)到死鎖點(diǎn)，比死鎖預(yù)防允許更多的并發(fā)。兩種死鎖避免方法：1. 進(jìn)程啟動(dòng)拒絕2. 資源分配拒絕（銀行家算法） 安全狀態(tài)：至少有一個(gè)進(jìn)程執(zhí)行序列不會(huì)導(dǎo)致死鎖（即所有進(jìn)程都能運(yùn)行知道結(jié)束） 不安全狀態(tài)：不安全的一個(gè)狀態(tài)。死鎖避免的優(yōu)點(diǎn)：不需要死鎖預(yù)防中的搶占和重新運(yùn)行進(jìn)程，而且限制少。死鎖避免使用限制：1. 必須事先聲明每個(gè)進(jìn)程請(qǐng)求的最大資源2. 考慮的進(jìn)程必須是無(wú)關(guān)的，他們執(zhí)行的順序必須沒(méi)有任何同步要求的限制3. 分配的資源數(shù)目必須是固

22、定的4. 在占有資源時(shí)，進(jìn)程不能退出死鎖檢測(cè)死鎖檢測(cè)算法步驟：1. 標(biāo)記Allocation矩陣中一行全為0的進(jìn)程2. 初始化一個(gè)臨時(shí)向量W，令W等于Available向量3. 查找下標(biāo)i,使進(jìn)程i的請(qǐng)求小于或等于W,標(biāo)記此進(jìn)程，并令W=W+這一進(jìn)程之前所分配的資源。找不到則終止算法。4. 返回步驟3.5. 銀行家算法（重點(diǎn)）第七章1. 內(nèi)存管理的需求1. Relocation重定位：程序被換出到磁盤，下一次被換入時(shí)，不必放在以前的區(qū)域，而是可以重定位到內(nèi)存的不同區(qū)域。2. Protection保護(hù)：每個(gè)進(jìn)程都應(yīng)該受到保護(hù)，避免其他進(jìn)程的干涉。注意：內(nèi)存保護(hù)的需求必須由處理器（硬件）實(shí)現(xiàn)，而不

23、是由操作系統(tǒng)滿足。3. Sharing共享：4. Logical Organization邏輯組織5. Physical Organization物理組織：主存不足時(shí)，程序員使用覆蓋（overlaying）技術(shù)來(lái)組織程序和數(shù)據(jù)，不同的模塊被指派到主存中的同一區(qū)域，主程序負(fù)責(zé)在需要時(shí)換入或換出程序。2. 什么是內(nèi)部碎片internal fragmentation、外部碎片external fragmentation內(nèi)部碎片：由于被裝入的數(shù)據(jù)塊小于分區(qū)大小，而導(dǎo)致分區(qū)內(nèi)部有空間浪費(fèi)，這種現(xiàn)象稱為內(nèi)存碎片。外部碎片：動(dòng)態(tài)分區(qū)方法開(kāi)始時(shí)是很好的，但它最終會(huì)導(dǎo)致在內(nèi)存中出現(xiàn)許多小的空洞，這種現(xiàn)象稱為外部

24、碎片。3. 邏輯地址、相對(duì)地址、物理地址的概念和關(guān)系邏輯地址Logical Address：是指與當(dāng)前數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的物理分配地址無(wú)關(guān)的訪問(wèn)地址，在執(zhí)行對(duì)內(nèi)存的訪問(wèn)之前必須把它轉(zhuǎn)換為物理地址相對(duì)地址Relative Address：是邏輯地址的特例，是相對(duì)于某些已知點(diǎn)的存儲(chǔ)單元物理地址Physical Address：是數(shù)據(jù)在主存中的實(shí)際位置4. 重定位、覆蓋Overlaying、交換swapping的概念重定位：程序被換出到磁盤，下一次被換入時(shí)，不必放在以前的區(qū)域，而是可以重定位到內(nèi)存的不同區(qū)域。覆蓋：主存不足時(shí)，程序員使用覆蓋（overlaying）技術(shù)來(lái)組織程序和數(shù)據(jù)，不同的模塊被指派到主

25、存中的同一區(qū)域，主程序負(fù)責(zé)在需要時(shí)換入或換出程序。5. 固定分區(qū)Fixed Partitioning和分頁(yè)P(yáng)aging的異同1. 在系統(tǒng)生成階段，主存被劃分為許多靜態(tài)分區(qū)。進(jìn)程可以裝入到大于或等于自身大小的分區(qū)中。優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：有內(nèi)部碎片，對(duì)內(nèi)存使用不充分，活動(dòng)進(jìn)程的最大數(shù)目是固定的。2. 簡(jiǎn)單分頁(yè)：主存被劃分成許多大小相等的幀；每個(gè)進(jìn)程被劃分成許多大小與幀相等的頁(yè)；要裝入一個(gè)進(jìn)程，需要把進(jìn)程包含的所有頁(yè)都裝入到主存內(nèi)不一定連續(xù)的某些幀中優(yōu)點(diǎn)：沒(méi)有外部碎片缺點(diǎn)：有很少數(shù)量的內(nèi)部碎片6. 動(dòng)態(tài)分區(qū)dynamic partitioning和分段Segmentation的異同1.動(dòng)態(tài)分區(qū)：分

26、區(qū)是動(dòng)態(tài)創(chuàng)建的，因而使得每個(gè)進(jìn)程可以裝入到與自身大小相等的分區(qū)中。 優(yōu)點(diǎn)：沒(méi)有內(nèi)部碎片 缺點(diǎn)：由于需要壓縮外部碎片，對(duì)內(nèi)存的使用不充分2.簡(jiǎn)單分段：每個(gè)進(jìn)程被劃分成許多端；要裝入一個(gè)進(jìn)程，需要把進(jìn)程包含的所有段都裝入到主存內(nèi)不一定連續(xù)的某些動(dòng)態(tài)分區(qū)中。優(yōu)點(diǎn)：沒(méi)有內(nèi)部碎片，相對(duì)于動(dòng)態(tài)分區(qū)，提高了內(nèi)存利用率，減少了開(kāi)銷。缺點(diǎn)：存在外部碎片第8章 ：虛擬內(nèi)存1. 什么是命中率 訪問(wèn)某個(gè)特定的存儲(chǔ)器層時(shí)，CPU找到所需數(shù)據(jù)的百分比2. 什么是系統(tǒng)抖動(dòng)系統(tǒng)抖動(dòng)（thrashing)：處理器大部分時(shí)間用于交換塊，而不是執(zhí)行指令。3. 虛擬地址和實(shí)地址的概念虛地址指的是存在于虛擬內(nèi)存中的地址，它有時(shí)候在磁盤

27、中有時(shí)候在主存中。實(shí)地址指的是主存中的地址。4. 取策略和清除策略的概念（預(yù)約式清除、請(qǐng)求式清除）讀取策略確定一頁(yè)何時(shí)取人主存，常用的兩種方法：請(qǐng)求式分頁(yè)（demand paging）和預(yù)約式分頁(yè)（prepaging)。請(qǐng)求式分頁(yè)：只有當(dāng)訪問(wèn)到某頁(yè)中的一個(gè)單元時(shí)，才將該頁(yè)取人主存。當(dāng)進(jìn)程第一次啟動(dòng)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一陣大量的頁(yè)錯(cuò)誤。預(yù)約式分頁(yè)：讀取的頁(yè)并不是頁(yè)錯(cuò)誤請(qǐng)求的頁(yè)，一次讀取多個(gè)連續(xù)的頁(yè)比隔一段時(shí)間讀取一頁(yè)更有效。清除策略確定何時(shí)將一個(gè)被修改過(guò)的頁(yè)寫會(huì)輔存。請(qǐng)求式清除：只有當(dāng)一頁(yè)被選擇用于替換時(shí)才被寫回輔存預(yù)約式清除：將這些被修改的多個(gè)頁(yè)在需要用到它們所占據(jù)的頁(yè)幀之前成批地寫回輔存。5. 頁(yè)面替

28、換調(diào)度算法、缺頁(yè)次數(shù)、頁(yè)面替換次數(shù)1. 最佳（optimal，OPT）：替換下次訪問(wèn)距當(dāng)前時(shí)間最長(zhǎng)的頁(yè)2.最近最少使用（least recently used，LRU）：替換主存中上次使用距當(dāng)前最遠(yuǎn)的頁(yè)3. 先進(jìn)先出（FIFO）：替換駐留在主存中時(shí)間最長(zhǎng)的頁(yè)4. 時(shí)鐘（Clock）：給每一幀關(guān)聯(lián)一個(gè)附加位，成為使用位。效率：OPT>LRU>Clock>FIFO6. 分頁(yè)系統(tǒng)、分段、分頁(yè)分段結(jié)合的地址轉(zhuǎn)換、TLB、頁(yè)表、主存、磁盤地址轉(zhuǎn)換，把圖畫出來(lái)并解釋過(guò)程第九章1. 調(diào)度（Scheduling）的標(biāo)準(zhǔn)，如何評(píng)價(jià)調(diào)度的好壞2. 什么是搶占和非搶占 （1）Nonpreempti

29、ve非搶占：一旦進(jìn)程處于運(yùn)行態(tài)，它就不斷執(zhí)行直到終止，或者在IO請(qǐng)求或系統(tǒng)調(diào)用時(shí)阻塞自己。 （2）Preemptive搶占：當(dāng)前正在運(yùn)行的進(jìn)程可能被操作系統(tǒng)中斷，并轉(zhuǎn)移到就緒態(tài)。3. 周轉(zhuǎn)時(shí)間Turnaround time、歸一化周轉(zhuǎn)時(shí)間Normalized turnaround time、吞吐率Throughput、可預(yù)測(cè)性Predictability的概念周轉(zhuǎn)時(shí)間：指一個(gè)進(jìn)程從提交到完成之間的時(shí)間間隔，包括實(shí)際執(zhí)行時(shí)間加上等待資源之間。歸一化周轉(zhuǎn)時(shí)間：作業(yè)的周轉(zhuǎn)時(shí)間和與服務(wù)為其提供服務(wù)的服務(wù)時(shí)間之比。吞吐率：調(diào)度策略應(yīng)該試圖使得每個(gè)時(shí)間單位完成的進(jìn)程數(shù)目達(dá)到最大?？深A(yù)測(cè)性：無(wú)論系統(tǒng)非負(fù)載如

30、何，一個(gè)給定的工作運(yùn)行的總時(shí)間量和總代價(jià)是相同的。用戶不希望響應(yīng)時(shí)間或周轉(zhuǎn)時(shí)間的變化太大。4. 進(jìn)程的調(diào)度，不同的調(diào)度算法（畫圖），計(jì)算周轉(zhuǎn)時(shí)間，歸一化周轉(zhuǎn)時(shí)間1.先來(lái)先服務(wù)（FCFS）：選擇在就緒隊(duì)列中存在時(shí)間最長(zhǎng)的進(jìn)程運(yùn)行。缺點(diǎn)：可能導(dǎo)致處理器和IO設(shè)備都沒(méi)有得到充分利用2.輪轉(zhuǎn)Round-Robin ：基于時(shí)鐘的搶占策略，以一個(gè)周期性間隔產(chǎn)生時(shí)鐘中斷，當(dāng)中斷發(fā)生時(shí)，當(dāng)前正在運(yùn)行的進(jìn)程被置于就緒隊(duì)列中，然后基于FCFS策略選擇下一個(gè)。缺點(diǎn)：處理器中斷、執(zhí)行調(diào)度和分派函數(shù)都需要處理器開(kāi)銷。3.最短進(jìn)程優(yōu)先（SPN）：非搶占策略，原則是下一次選擇所需處理時(shí)間最短的進(jìn)程。缺點(diǎn)：長(zhǎng)進(jìn)程可能會(huì)餓死。

31、4.最短剩余時(shí)間（SRT）：增加搶占機(jī)制，調(diào)度器總是選擇預(yù)期剩余時(shí)間最短的進(jìn)程。缺點(diǎn)：必須記錄過(guò)去的服務(wù)時(shí)間，增加了開(kāi)銷5.Highest Response Ratio Next (HRRN最高響應(yīng)比優(yōu)先：5. 長(zhǎng)程、中程、短程調(diào)度的概念作用1. Long-Term Scheduling長(zhǎng)程調(diào)度：決定加入到待執(zhí)行的進(jìn)程池中2. Medium-Term Scheduling中程調(diào)度：決定加入到部分或全部在主存中的進(jìn)程集合中3. 短程調(diào)度：決定哪一個(gè)可用進(jìn)程將被處理器執(zhí)行第十一章1. IO的三種模式（可編程IO、）1. 可編程IO Programmed I/O：處理器代表進(jìn)程給IO模塊發(fā)送一個(gè)IO

32、命令，該進(jìn)程進(jìn)入忙等待，等待操作的完成，然后才可以繼續(xù)執(zhí)行2. 中斷驅(qū)動(dòng)IO Interrupt-driven I/O：處理器代表進(jìn)程向IO模塊發(fā)出一個(gè)IO命令，然后繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)指令，當(dāng)IO模塊完成工作后，處理器被改模塊中斷。3. 直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)（DMA）Direct Memory Access ：一個(gè)DMA模塊控制主存和IO模塊之間的數(shù)據(jù)交換。為傳送一塊數(shù)據(jù)，處理器給DMA模塊發(fā)請(qǐng)求，只有當(dāng)整個(gè)數(shù)據(jù)塊傳送結(jié)束后，處理器才被中斷。2. 什么是IO buffer，作用是什么在輸入請(qǐng)求發(fā)出前就開(kāi)始執(zhí)行輸入傳送，并且在輸出請(qǐng)求發(fā)出一段時(shí)間之后才開(kāi)始執(zhí)行輸出傳送，這項(xiàng)技術(shù)叫緩沖。預(yù)輸入，緩輸出作用：避免不必要的開(kāi)銷和低效操作，提高系統(tǒng)性能。3. 面向塊、面向流的設(shè)備的概念和區(qū)別Block-oriented(面向塊)