操作系統(tǒng)期末復(fù)習(xí)考點(diǎn)總結(jié)

1、第一章(I) 操作系統(tǒng)(Operating System)：操作系統(tǒng)是一組限制和治理計算機(jī)硬件和軟件資源, 合理地對各類作業(yè)進(jìn)行調(diào)度,以及方便用戶使用的程序的集合.( 2) 操作系統(tǒng)最根本的特征 ：共享性、并發(fā)性(3) 操作系統(tǒng)的特性：O i并發(fā)性：兩個或多個事件在同一事件間隔發(fā)生；O 2共享性：系統(tǒng)中的資源可供內(nèi)存中多個并發(fā)進(jìn)程共同使用,也稱為資源共享或資源復(fù)用；虛擬技術(shù)：把一個物理實(shí)體變成假設(shè)干個邏輯上的對應(yīng)物；Q異步性：進(jìn)程是以人們不可預(yù)知的速度,停停走走地向前推進(jìn)的.(4) OS的主要任務(wù)：為多道程序的運(yùn)行提供良好的環(huán)境,保證多道程序能有條不紊地、高 效地運(yùn)行,并能最大程度地提升系統(tǒng)中

2、各種資源的利用率和方便用戶的使用.(5) OS的功能：(1)處理機(jī)治理：對處理機(jī)進(jìn)行分配, 并對其運(yùn)行進(jìn)行有效的限制和治理；(6) 存儲器治理 ：內(nèi)存分配、 內(nèi)存保護(hù)、 地址映射 (變換)、內(nèi)存擴(kuò)充；(3)設(shè)備治理：( 4)文件治理 ：文件的存儲空間治理、目錄治理、文件的讀寫治理和保護(hù)；( 5)操作系統(tǒng)和用戶之間的接口 ：命令接口、程序接口(系統(tǒng)調(diào)用組成) 、圖形接口( 6) 面向網(wǎng)絡(luò)的效勞功 能(7) 多道批處理系統(tǒng)(吞吐量、周轉(zhuǎn)時間)：多道性、宏觀上并發(fā)、微觀上串行、無序性、 調(diào)度性；O分時系統(tǒng)(響應(yīng)時間)：多路性、交互性、獨(dú)占性、及時性；O 3實(shí)時系統(tǒng)(實(shí)時 性和可靠性) ：(8) 多道

3、程序設(shè)計技術(shù)是 操作系統(tǒng)形成的標(biāo)志(9) 分時系統(tǒng)： 響應(yīng)時間 = 用戶數(shù) *時間片,時間片 =切換時間 +處理時間(10) 實(shí)時系統(tǒng) ：系統(tǒng)能及時響應(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, 并限制所有實(shí)時任務(wù)協(xié)調(diào)一致地運(yùn)行.(II) 并發(fā)： 兩個或多個事件在同一時間間隔發(fā)生； 并行：兩個或多個事件在同一時刻發(fā)生.(12) 虛擬 ：通過某種技術(shù)把一個物理實(shí)體變?yōu)榧僭O(shè)干個邏輯上的對應(yīng)物.(13) 微內(nèi)核OS結(jié)構(gòu)：能實(shí)現(xiàn)OS核心功能的小型內(nèi)核,并非一個完整的OS, 與OS的 效勞進(jìn)程(如文件效勞器、作業(yè)效勞器等)共同構(gòu)成OS.根本原理： 只有最根本的操作系統(tǒng)功能才能放在內(nèi)核中.不是最根

4、本的效勞和應(yīng)用程序在微內(nèi)核之 上構(gòu)造,并在用戶模式下執(zhí)行.微內(nèi)核通常提供最小的進(jìn)程和內(nèi)存治理以及通信功能.微內(nèi)核的主要功能是提供客戶程序和運(yùn)行在用戶空間的各種效勞之間進(jìn)行通信的水平.通信以消息傳遞形式提供, 一般采用客戶/效勞器模式第二章1程序不是進(jìn)程 并發(fā)執(zhí)行時的特征：間斷性、失去封閉性、不可再現(xiàn)性2進(jìn)程與程序的區(qū)別：1程序是為了完成某項工作時需要計算機(jī)執(zhí)行的指令的集合,是靜態(tài)的概念；而進(jìn)程是程序的執(zhí)行,是動態(tài)的概念.2程序是永遠(yuǎn)存在的,進(jìn)程那么有生存期,它的存在是暫時的.3進(jìn)程是一個獨(dú)立調(diào)度并能和其它進(jìn)程并發(fā)運(yùn)行的單位,而程 序和程序段那么不能作為一個獨(dú)立調(diào)度運(yùn)行的單位,也不能并發(fā)執(zhí)行.3

5、 進(jìn)程的靜態(tài)描述：由程序、數(shù)據(jù)段、PCB組成.進(jìn)程是一個程序段在一個數(shù)據(jù)集合上 的一次運(yùn)行的過程.4 進(jìn)程與線程：線程為調(diào)度和分派的根本單位. 進(jìn)程為擁有資源的根本單位. 線程不 擁有資源.進(jìn)程間可并發(fā)執(zhí)行, 一個進(jìn)程中的多個線程間也可并發(fā)執(zhí)行. 線程切換的開 銷遠(yuǎn)小于進(jìn)程切換的開銷；51就緒狀態(tài)：除了 CPU,其它所需資源都已占有,一旦得到處理機(jī)即可運(yùn)行,那么稱此 進(jìn)程處于就緒狀態(tài)；2執(zhí)行狀態(tài)：占有 CPU; 3阻塞狀態(tài),又稱等待狀態(tài)：等待某些事件6就緒到阻塞不存在,阻塞到運(yùn)行也不會發(fā)生.7執(zhí)行 阻塞：進(jìn)程因等待I/O而阻塞；時間片到：執(zhí)行 就緒；進(jìn)程調(diào)度：就緒執(zhí) 行；I/O完成：阻塞 執(zhí)行

6、改為圖p 2Uh即侵f FT尢事 町僅.也不能UhI進(jìn)程因等待面阻窒 片別 容科度42冗成進(jìn)程三種的根本狀態(tài)2dRsniiis) I 占有CTl：/R=障了其芝:所葩彌己8被優(yōu)先級高的進(jìn)程搶占了 CPU,由運(yùn)行態(tài)轉(zhuǎn)換為就緒態(tài)9一個只有一個處理機(jī)的系統(tǒng)中,OS的進(jìn)程有運(yùn)行、就緒、阻塞三個根本狀態(tài).假設(shè)某時刻該系統(tǒng)中有10個進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行,在略去調(diào)度程序所占用時間情況下試問：1 這時刻系統(tǒng)中處于運(yùn)行態(tài)的進(jìn)程數(shù)最多幾個？最少幾個？2 這時刻系統(tǒng)中處于就緒態(tài)的進(jìn)程數(shù)最多幾個？最少幾個？3這時刻系統(tǒng)中處于阻塞態(tài)的進(jìn)程數(shù)最多幾個？最少幾個？解：1由于系統(tǒng)中只有一個處理機(jī),所以某時刻處于運(yùn)行態(tài)的進(jìn)程數(shù)最多只有

7、一個.而最少可能為0,此時其它10個進(jìn)程一定全部排在各阻塞隊列中,在就緒隊列中沒有進(jìn)程.2 而某時刻處于就緒態(tài)的進(jìn)程數(shù)最多只有9個,不可能出現(xiàn)10個情況,由于一旦 CPU有 空,調(diào)度程序馬上調(diào)度,當(dāng)然這是在略去調(diào)度程序調(diào)度時間時考慮.3處于阻塞態(tài)的進(jìn)程數(shù)最少是 0個.8掛起狀態(tài)：進(jìn)程被交換到磁盤上.活動就緒一掛起一靜止就緒；活動阻塞一掛起一靜止阻塞.掛起過程：Suspe nd原語；激活過程：active.原語.2進(jìn)釋狀態(tài)的轉(zhuǎn)換9處于靜止阻塞狀態(tài)的進(jìn)程,其阻塞條件與掛起條件無關(guān).當(dāng)進(jìn)程等待的事件出現(xiàn)后, 該進(jìn)程從靜止阻塞轉(zhuǎn)換為靜止就緒.10 在處理器的存儲保護(hù)中,主要有兩種權(quán)限狀態(tài),一種是核心態(tài)

8、管態(tài),也被稱為特 權(quán)態(tài)；一種是用戶態(tài)目態(tài).運(yùn)行于處理器核心態(tài)的代碼不受任何的限制,可以自由地訪問任何有效地址,進(jìn)行直接端口訪問.而運(yùn)行于用戶態(tài)的代碼那么要受到處理器的諸多檢查, 它們只能訪問映射其地址空間的頁表項中規(guī)定的在用戶態(tài)下可訪問頁面的虛擬地址,且只能對任務(wù)狀態(tài)段中I/O許可位圖中規(guī)定的可訪問端口進(jìn)行直接訪問11 用戶可通過系統(tǒng)調(diào)用建立和撤消進(jìn)程 例題:1:在操作系統(tǒng)中,進(jìn)程是一個具有一定獨(dú)立功能程序在某個數(shù)據(jù)集合上的一次A運(yùn)行過程,進(jìn)程是一個B動態(tài)概念,而程序是一個C靜態(tài)的概念.在一單處理機(jī)中, 假設(shè)有5個用戶進(jìn)程,在非管態(tài)的某一時刻,處于就緒狀態(tài)的用戶進(jìn)程最多有D4個,最少有E 0個

9、.A:并發(fā)活動；2運(yùn)行過程；3單獨(dú)操作；關(guān)聯(lián)操作.B, C: 1組合態(tài)；2關(guān)聯(lián)態(tài)；3運(yùn)行態(tài)；4等待態(tài)；5靜態(tài)；動態(tài).D, E: 11 ； 22； 33； 44; 55; 60.2:從靜態(tài)角度看,進(jìn)程由A PCB-B程序段和C數(shù)據(jù)空間三局部組成, 用戶可通過D系統(tǒng)調(diào)用建立和撤消進(jìn)程.A: 1JCB; 2DCB; 3PCB 4PMT.B：程序段；2文件體；31/0; 4子程序.C: 1文件描述塊；2數(shù)據(jù)空間；3EOF;I/O緩沖區(qū).D: 1函數(shù)調(diào)用；2宏指令；3系統(tǒng)調(diào)用；4過程調(diào)用.3:正在執(zhí)行的進(jìn)程由于其時間片完而被暫停執(zhí)行,此時進(jìn)程應(yīng)從運(yùn)行態(tài)變?yōu)?A就緒 狀態(tài)；處于阻塞/掛起狀態(tài)的進(jìn)程,在進(jìn)程

10、等待的事件出現(xiàn)后,應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)?B就緒/掛起 狀態(tài)；假設(shè)進(jìn)程正處于運(yùn)行態(tài)時,應(yīng)終端的請求而暫停下來以便研究其運(yùn)行情況 執(zhí)行掛起進(jìn)程原語,這時進(jìn)程應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)?C就緒/掛起狀態(tài),假設(shè)進(jìn)程已處于阻塞狀態(tài),那么此時應(yīng)轉(zhuǎn) 變?yōu)镈阻塞/掛起狀態(tài),假設(shè)進(jìn)程已處于就緒狀態(tài),那么此時應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)镋就緒/掛起狀態(tài)；執(zhí)行解除掛起進(jìn)程原語后,如掛起進(jìn)程處于就緒/掛起狀態(tài),那么應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榫途w活動就緒F態(tài),如處于阻塞/掛起狀態(tài),那么應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)?G阻塞活動阻塞態(tài)；一個進(jìn)程剛被創(chuàng)立時,它的初始狀態(tài)為H就緒活動就緒.A,H: 1阻塞/掛起靜止阻塞；2阻塞活動阻塞；3就緒/掛起 靜止就 緒;4就緒活動就緒；5執(zhí)行.12 PCB進(jìn)程限制塊的作用

11、：使一個在多道環(huán)境下不能獨(dú)立運(yùn)行的程序成為一個能獨(dú)立運(yùn)行的根本單位,一個能與其它進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程.OS根據(jù)PCB來對并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程進(jìn)行限制和治理.PCB是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志.13 個進(jìn)程剛被創(chuàng)立時,它的初始狀態(tài)為就緒活動就緒.14PCB一般包括：進(jìn)程標(biāo)識符、處理機(jī)狀態(tài)、調(diào)度信息、限制信息15處理機(jī)的執(zhí)行狀態(tài)： 系統(tǒng)態(tài)在系統(tǒng)程序中執(zhí)行,OS內(nèi)核；用戶態(tài)在用戶程序中執(zhí)行16 進(jìn)程的創(chuàng)立：1申請空白PCB:申請唯一的數(shù)字標(biāo)識符；2為新進(jìn)程分配資源：為程序、數(shù)據(jù)、用戶棧分配必要的空間；3初始化進(jìn)程限制塊：標(biāo)識信息、處理機(jī)狀態(tài)信息、處理機(jī)限制信息；4將新進(jìn)程插入就緒隊列17 原語由假設(shè)干條指令構(gòu)成的“

12、 原子操作,原語是操作系統(tǒng)核心的一個組成局部,它必 須在核心態(tài)下執(zhí)行,并且 常駐內(nèi)存.18 原語和系統(tǒng)調(diào)用的區(qū)別：原語有不可中斷性,通過在其執(zhí)行過程中關(guān)閉中斷實(shí)現(xiàn)的,且一般由系統(tǒng)進(jìn)程調(diào)用；許多系統(tǒng)調(diào)用都可在用戶態(tài)下運(yùn)行的系統(tǒng)進(jìn)程完成,而不一定要在核心態(tài)下完成.19 同步與互斥：.進(jìn)程同步 也是進(jìn)程之間直接的制約關(guān)系,是為完成某種任務(wù)而建立的兩個或多個線程,這個線程需要在某些位置上協(xié)調(diào)他們的工作次序而等待、傳遞信息所產(chǎn)生的制約關(guān)系.進(jìn)程間的直接制約關(guān)系來源于他們之間的合作.進(jìn)程互斥 是進(jìn)程之間的間接制約關(guān)系.當(dāng)一個進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)使用臨界資源時,另一個進(jìn)程必須等待.只有當(dāng)使用臨界資源的進(jìn)程退出臨界

13、區(qū)后,這個進(jìn)程才會解除阻塞狀態(tài).20 臨界區(qū)：每個進(jìn)程中訪問臨界資源的那段代碼一段程序.21同步機(jī)制應(yīng)遵循的準(zhǔn)那么：空閑讓進(jìn)、忙那么等待、有限等待、讓權(quán)等待22信號量實(shí)現(xiàn)互斥：初值為 1;同步：取決于問題.互斥： wait和signal在一起,同步： signal在前一個操作,wait在后一個操作23核心級線程：#優(yōu)點(diǎn)：對于多處理器,內(nèi)核可以同時調(diào)度同一進(jìn)程的多個線程.阻塞是在線程一級完成.線程的切換速度較快,切換開銷小.內(nèi)核例程是多線程的.#缺點(diǎn)：在同一進(jìn)程內(nèi)的線程切換調(diào)用內(nèi)核,導(dǎo)致速度下降.用戶級線程：#優(yōu)點(diǎn)：線程切換不調(diào)用內(nèi)核. 調(diào)度是應(yīng)用程序特定的： 可以選擇最好的算法. ULT可運(yùn)行

14、在任何操作系統(tǒng)上只需要線程庫.#缺點(diǎn)：大多數(shù)系統(tǒng)調(diào)用是阻塞的,因此內(nèi)核阻塞進(jìn)程,進(jìn)程中所有線程將被阻塞.內(nèi)核只將處理器分配給進(jìn)程,同一進(jìn)程中的兩個線程不能同時運(yùn)行于兩個處理器上 例題1. 假設(shè)P、V操作的信號量S初值為2,當(dāng)前值為-1,那么表示有D等待進(jìn)程.A. 0個 B. 1個 C. 2個 D. 3個2 用P、V操作治理互斥區(qū)時,信號量的初值應(yīng)定義為 C.A. -1B. 0C. 1D.任意值3 用V操作喚醒一個等待進(jìn)程時,被喚醒進(jìn)程的狀態(tài)變?yōu)?B.A.等待B.就緒 C運(yùn)行 D.完成4.有m個進(jìn)程共享同一臨界資源,假設(shè)使用信號量機(jī)制實(shí)現(xiàn)對臨界資源的互斥訪問,那么信號 量值的變化范圍是_1-m1

15、.5 兩個進(jìn)程合作完成一個任務(wù).在并發(fā)執(zhí)行中,一個進(jìn)程要等待其合作伙伴發(fā)來消息,或 者建立某個條件后再向前執(zhí)行,這種制約性合作關(guān)系被稱為進(jìn)程的A .A.同步 B.互斥 C.調(diào)度D.執(zhí)行6.對于兩個并發(fā)進(jìn)程,設(shè)互斥信號量為mutex,假設(shè)mutex=0,那么B.A. 表示沒有進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)B. 表示有一個進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)C. 表示有一個進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū),另一個進(jìn)程等待進(jìn)入D. 表示有兩個進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)7信號量的物理意義是當(dāng)信號量值大于零時表示系統(tǒng)中可供分配的資源的數(shù)目_;當(dāng)信號量值小于零時,其絕對值為_在信號量鏈表中已阻塞進(jìn)程的數(shù)目_.8臨界資源的概念是 同一時間內(nèi)只允許一個進(jìn)程訪問的資源稱臨界資源

16、_,而臨界區(qū)是指_每個進(jìn)程中訪問臨界資源的那段代碼_.9下面所述步驟中,A不是創(chuàng)立進(jìn)程所必需的.A.由調(diào)度程序?yàn)檫M(jìn)程分配CPU B.建立一個PCBC. 為進(jìn)程分配內(nèi)存D.將進(jìn)程限制塊鏈入就緒隊列10. 在多道程序環(huán)境下,操作系統(tǒng)分配資源以C_為根本單位,調(diào)度執(zhí)行以D_為基本單位.A .程序B.指令C進(jìn)程D.線程11. 某進(jìn)程的一個線程處于阻塞狀態(tài),那么該進(jìn)程必然處于阻塞狀態(tài).F 12. 在操作系統(tǒng)中引入線程概念的主要目的是處理進(jìn)程與進(jìn)程之間的競爭.F 引入進(jìn)程的目的：為了使多個程序并發(fā)執(zhí)行,以提升資源利用率和系統(tǒng)吞吐量；進(jìn)入線程的目的：減少程序在并發(fā)執(zhí)行時所付出的時空開銷,使OS具有更好的并發(fā)

17、性.13. 在多道程序設(shè)計環(huán)境中,為了提升CPU的效率,內(nèi)存中的進(jìn)程越多越好.F 思考題1、南京大學(xué)2000年研究生試題桌上有一只盤子,最多可容納兩個水果,每次只能放入或取出一個水果.爸爸專向盤中放蘋果,媽媽放專向盤中放桔子；兩個兒子專等吃盤子中的桔子,兩個女兒專等吃盤子中的蘋果.請用P、V操作來實(shí)現(xiàn)爸爸、媽媽、兒子、女兒之間的同步與互斥關(guān)系.2、 某招待所有100個床位,住宿者住入要先登記在登記表上填寫姓名及床位號,離去時 要撤消登記在登記表上刪去姓名和床位號.請給出住宿登記及撤消登記過程的算法描述.3、 一閱覽室,讀者進(jìn)入閱覽室必須先在一張登記表TB上登記,該表為每一座位設(shè)一個表目,讀者離

18、開時要消掉其登記信息,閱覽室共有100個座位.請寫出進(jìn)程間的同步算法.約定：1flag的值：0座位空閑,1座位被占用.2 用語句i=getflag 0可搜索到一個空座位 i,用語句i.falg=0或1可給標(biāo)志位賦值.3 用i=getname readername 可搜索到某讀者所登記的座位號i ;用=0或=readername可給姓名字段賦值,0表示消除讀者姓名.4計數(shù)信號量用 count,互斥信號量用 mutex.4、某寺廟,有小和尚、老和尚假設(shè)干.有一水缸,有小和尚提水入缸供老和尚飲用.水缸可容10桶水,水取自同一井中.水井徑窄,每次只能容一個桶取水.水桶總數(shù)為3個

19、.每次入、取缸水僅為1桶,且不可同時進(jìn)行.試給出有關(guān)取水、入水的算法描述.第三章1高級調(diào)度作業(yè)調(diào)度、長程調(diào)度：把外存上處于后備狀態(tài)的作業(yè)根據(jù)一定的算法,調(diào) 入內(nèi)存,創(chuàng)立該作業(yè)的進(jìn)程,再將新進(jìn)程排在就緒隊列上. 低級調(diào)度進(jìn)程調(diào)度、短程調(diào)度 決定在就緒隊列中哪一個進(jìn)程將分配到處理機(jī),并由分派程序把處理機(jī)實(shí)際分配給這個進(jìn)程.三種操作系統(tǒng)都有低級調(diào)度.中級調(diào)度涉及進(jìn)程在內(nèi)外存間的交換2作業(yè)：包含程序、數(shù)據(jù)和 JCB作業(yè)限制塊3 分時系統(tǒng)和實(shí)時系統(tǒng)中沒有作業(yè)調(diào)度4 接納多少個作業(yè)取決于多道程序度；接納哪些作業(yè)取決于調(diào)度算法.5 進(jìn)程調(diào)度中的三個根本機(jī)制：排隊器、分派器、上下文切換機(jī)制當(dāng)前程序一分派程 序

20、一新程序6進(jìn)程調(diào)度方式：非搶占方式、搶占方式7 周轉(zhuǎn)時間：從作業(yè)被提交給系統(tǒng)開始,到作業(yè)完成為止的時間間隔；響應(yīng)時間：從用戶提交一個請求到系統(tǒng)產(chǎn)生首次響應(yīng)；吞吐量：單位時間內(nèi)系統(tǒng)完成的作業(yè)數(shù).8 先來先效勞FCFS 有利于CPU繁忙型的作業(yè),不利于 I/O繁忙型作業(yè).O 2有利于 長作業(yè)進(jìn)程,而不利于短作業(yè)進(jìn)程.不能保證良好的響應(yīng)時間,在處理交互用戶時 很少用這種方法.9短作業(yè)進(jìn)程優(yōu)先調(diào)度算法 SJPF優(yōu)先權(quán)級調(diào)度算法；10 高響應(yīng)比優(yōu)先調(diào)度算法動態(tài)優(yōu)先權(quán)：優(yōu)先權(quán)=等待時間+要求效勞的時間/實(shí)例1Y業(yè) UI? 佃*RCnI125IE痢姬| 4J4i*FCFS'I 47*U14IS| 47-1=6n-2=io1&-4=14H-6+KH Ll-LI'S110 s 5-111 :SJF i <13»S-1SWY討i貝徇t冊pi"a13-=9帯覆琳LS* 3147專書4-!2511RR時間片輪轉(zhuǎn)算法同一時刻新來的進(jìn)程在剛結(jié)束的進(jìn)程之前12多