《計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)》復(fù)習(xí)概要

1、計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)復(fù)習(xí)概要使用須知：1.本概要適用于湯子瀛、湯小丹等編著的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)第三版。 2.本概要只涉及第一章到第五章。 3.如有任何錯(cuò)誤及不足之處請及時(shí)聯(lián)系作者，我們將第一是時(shí)間改正。 4.本文檔僅供參考，后果自負(fù)一 基礎(chǔ)部分1進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行時(shí)的最要特點(diǎn)？答：間斷性、失去封閉性、不可見性。2作業(yè)提交經(jīng)過的調(diào)度？答：高級(jí)調(diào)度（作業(yè)調(diào)度或長程調(diào)度），把外存上處于后備隊(duì)列的作業(yè)調(diào)入內(nèi)存；低級(jí)調(diào)度（進(jìn)程調(diào)度或內(nèi)核級(jí)線程），調(diào)度對象是線程；中級(jí)調(diào)度（中程調(diào)度，）提高系統(tǒng)利用率和吞吐量。3可重定位裝入方式將裝入模塊裝入內(nèi)存后，會(huì)使裝入模塊中的所有邏輯地址與實(shí)際裝入內(nèi)存的物理地址不同。4分時(shí)系統(tǒng)的特征

2、：要點(diǎn)（多路性、獨(dú)立性、及時(shí)性、交互性）。5產(chǎn)生死鎖的原因和必要條件。原因：競爭系統(tǒng)資源，進(jìn)程的推進(jìn)順序非法。必要條件：互斥條件、請求和保持條件、不剝奪條件、環(huán)路等待條件6處理死鎖的基本方法預(yù)防死鎖：摒棄“請求和保持”條件 ；摒棄“不剝奪”條件；摒棄“環(huán)路等待”條件；算法： 資源順序分配法和AND型信號(hào)量算法避免死鎖：預(yù)防死鎖的幾種策略，會(huì)嚴(yán)重地?fù)p害系統(tǒng)性能。其中最具有代表性的避免死鎖算法是銀行家算法。檢測死鎖：首先為每個(gè)進(jìn)程和每個(gè)資源指定一個(gè)唯一的號(hào)碼 然后建立資源分配表和進(jìn)程等待表。檢測算法。解除死鎖，常采用的方法有：剝奪資源撤消進(jìn)程7進(jìn)程的基本狀態(tài)及6大原語。新狀態(tài)、就緒狀態(tài)、執(zhí)行狀態(tài)、

3、阻塞狀態(tài)、終止?fàn)顟B(tài)。6大原語：進(jìn)程的創(chuàng)建、進(jìn)程的終止（撤銷）、進(jìn)程的阻塞、進(jìn)程的喚醒、進(jìn)程的掛起、進(jìn)程的激活。8進(jìn)程的組成？程序、數(shù)據(jù)集合、進(jìn)程控制塊PCB（進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志）。9內(nèi)核支持線程：它是依賴于內(nèi)核的，它存在于系統(tǒng)進(jìn)程和用戶進(jìn)程中，它們的創(chuàng)建、撤銷和切換等也是依靠內(nèi)核在內(nèi)核空間實(shí)現(xiàn)的。10為何要緩沖？改善CPU和I/O設(shè)備之間速度不匹配的矛盾?？梢詼p少I/O設(shè)備對CPU的中斷次數(shù)及放寬對CPU的中斷響應(yīng)時(shí)間限制。進(jìn)程調(diào)度的方式？非剝奪方式：分派程序一旦把處理機(jī)分配給某進(jìn)程后便讓它一直運(yùn)行下去，直到進(jìn)程完成或發(fā)生某事件而阻塞時(shí)，才把處理機(jī)分配給另一個(gè)進(jìn)程。剝奪方式：當(dāng)一個(gè)進(jìn)程正在運(yùn)行

4、時(shí)，系統(tǒng)可以基于某種原則，剝奪已分配給它的處理機(jī)，將之分配給其它進(jìn)程。剝奪原則有：優(yōu)先權(quán)原則、短進(jìn)程優(yōu)先原則、時(shí)間片原則。12一個(gè)進(jìn)程只有一個(gè)PCB（進(jìn)程控制塊）。13. 虛擬存儲(chǔ)器的實(shí)現(xiàn)方法？分頁請求系統(tǒng)，請求分段系統(tǒng)。14. 緊湊（碎片）的作用？了消除外零頭，進(jìn)一步提高主存的利用率，定時(shí)地把主存中的作業(yè)“搬家”集中在主存的一端。另一端就產(chǎn)生了一個(gè)大的空閑區(qū)。這種技術(shù)稱為存儲(chǔ)器的“緊湊 ”。緊湊的作用是把碎片合并成一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)。15. 操作系統(tǒng)中的信號(hào)量同步互斥，如果在臨界區(qū)發(fā)生錯(cuò)誤，會(huì)導(dǎo)致信號(hào)量無法釋放。這樣不就導(dǎo)致進(jìn)程永遠(yuǎn)阻塞。16. 分時(shí)系統(tǒng)和實(shí)時(shí)系統(tǒng)區(qū)別？切入點(diǎn)：多路性、獨(dú)立性、及時(shí)性

5、、交互性、可靠性。17. I/O通道引入是使一些原來由CPU處理的I/O任務(wù)轉(zhuǎn)由通道來承擔(dān)，從而把CPU從繁雜的I/O任務(wù)中解脫出來。通道類型：字節(jié)多路通道、數(shù)組選擇通道、數(shù)組多路通道。18. 作業(yè)？作業(yè)控制方式？由用戶提交給系統(tǒng)處理的一個(gè)計(jì)算任務(wù)，稱為作業(yè)。它包括用戶程序、數(shù)據(jù)，以及對程序運(yùn)行進(jìn)行控制和處理的有關(guān)信息。作業(yè)控制方式：聯(lián)機(jī)作業(yè)控制、 脫機(jī)作業(yè)控制。聯(lián)機(jī)作業(yè)控制也稱作業(yè)的直接控制方式，它是為聯(lián)機(jī)或終端用戶提供的。脫機(jī)作業(yè)控制也稱作業(yè)的自動(dòng)控制方式，它是為批處理的脫機(jī)用戶提供的。脫機(jī)作業(yè)控制有作業(yè)控制卡方式 作業(yè)說明書方式。19. I/O控制方式有如下幾種？程序I/O方式、中斷驅(qū)動(dòng)

6、I/O控制方式、直接存儲(chǔ)器訪問DMA控制方式、I/O通道控制方式。20. 什么叫原語？答：在操作系統(tǒng)中，往往設(shè)計(jì)一些完成特定功能的、不可中斷的過程，這些不可中斷的過程稱為原語。如P、V操作原語。21. 操作系統(tǒng)抖動(dòng)，又叫顛簸。*二 解答部分1.什么是PCB？為了描述和控制進(jìn)程的運(yùn)行，系統(tǒng)為每個(gè)進(jìn)程定義了一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)-進(jìn)程控制塊PCB，它是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志。PCB中記錄了操作系統(tǒng)所需要的、用于描述進(jìn)程當(dāng)前情況以及控制進(jìn)程的全部信息。它是進(jìn)程實(shí)體的一部分，是操作系統(tǒng)中最重要的記錄型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。進(jìn)程控制塊的作用是使一個(gè)在多道程序環(huán)境下不能獨(dú)立運(yùn)行的程序，成為一個(gè)能獨(dú)立的基本單位，一個(gè)能與其它進(jìn)程并發(fā)

7、執(zhí)行的進(jìn)程。是進(jìn)程存在的惟一標(biāo)志。2.什么叫地址重定位？地址重定位指把目標(biāo)程序中的邏輯地址轉(zhuǎn)換成主存空間的物理地址。操作系統(tǒng)頁式地址變換中的運(yùn)用： 其計(jì)算方法為：物理地址（PA）= 塊號(hào)頁長+頁內(nèi)地址。靜態(tài)重定位：1）優(yōu)點(diǎn)無需增加硬件地址變換機(jī)構(gòu)，因而可在一般計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。2）缺點(diǎn)：要求給每個(gè)作業(yè)分配一個(gè)連續(xù)的存儲(chǔ)空間，且在作業(yè)的整個(gè)執(zhí)行期間不能再移動(dòng)，因而也就不能實(shí)現(xiàn)重新分配主存。用戶必須事先確定所需的存儲(chǔ)量，若所需的存儲(chǔ)量超過可用存儲(chǔ)空間時(shí)，用戶必須考慮覆蓋結(jié)構(gòu)。用戶之間難以共享主存中的同一程序副本。動(dòng)態(tài)重定位：1）動(dòng)態(tài)重定位的主要優(yōu)點(diǎn)有：用戶作業(yè)不要求分配連續(xù)的存儲(chǔ)空間。用戶作業(yè)在執(zhí)行過

8、程中，可以動(dòng)態(tài)申請存儲(chǔ)空間和在主存中移動(dòng)。有利于程序段的共享。2）動(dòng)態(tài)重定位的主要缺點(diǎn)有：需要附加的硬件支持。實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)管理的軟件算法比較復(fù)雜。3. 什么是頁內(nèi)碎片？由于進(jìn)程的最后一頁經(jīng)常裝不滿一塊兒形成了不可利用的碎片，稱為“頁內(nèi)碎片”。解決方法：緊湊。分頁式一般不談緊湊 4. 什么叫操作系統(tǒng)？操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)系統(tǒng)軟件,管理和控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的硬件和軟件資源,合理地組織計(jì)算機(jī)的工作流程,以便有效利用這些資源為用戶提供一個(gè)功能強(qiáng)、使用方便的工作環(huán)境,從而在計(jì)算機(jī)與用戶之間起到接口的作用。5. 什么是PMT表？來將用戶空間中的邏輯地址空間變換為內(nèi)存空間中的物理地址空間的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)稱為頁表

9、也稱為頁面變換表或頁面置換表或請求分頁表。一個(gè)頁表中包含若干個(gè)表目，表目的自然序號(hào)對應(yīng)于用戶程序中的頁號(hào)，表目中的最基本內(nèi)容是該頁對應(yīng)的物理塊號(hào)。頁表的每一個(gè)表目除了包含指向頁框的指針外，還包括一個(gè)存取控制字段。這個(gè)表目也稱為頁描述字。6. 什么是線程？它與進(jìn)程有什么關(guān)系？答：線程是進(jìn)程中執(zhí)行運(yùn)算的最小單位，即處理機(jī)調(diào)度的基本單位。它與進(jìn)程的關(guān)系是：一個(gè)線程只能屬于一個(gè)進(jìn)程，而一個(gè)進(jìn)程可以有多個(gè)線程；資源分配給進(jìn)程，同一進(jìn)程的所有線程共享該進(jìn)程的所有資源；處理機(jī)分給線程，即真正在處理機(jī)上運(yùn)行的是線程；線程在運(yùn)行過程中，需要協(xié)作同步，不同進(jìn)程的線程間要利用消息通信的辦法實(shí)現(xiàn)同步。特別注意的是：傳

10、統(tǒng)操作系統(tǒng)中的進(jìn)程概念與現(xiàn)代操作系統(tǒng)中的進(jìn)程概念不同簡單說，傳統(tǒng)操作系統(tǒng)中進(jìn)程具有分配資源、調(diào)度運(yùn)行兩大功能，而現(xiàn)代操作系統(tǒng)中進(jìn)程只作為分配資源單位，線程才作為調(diào)度運(yùn)行單位。7. 什么是進(jìn)程？進(jìn)程是程序的一次執(zhí)行；進(jìn)程是一個(gè)程序及數(shù)據(jù)在處理機(jī)上順序時(shí)所發(fā)生的活動(dòng)；是程序在一個(gè)數(shù)據(jù)集合上運(yùn)行的過程，它是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的一個(gè)獨(dú)立單位。8. 先進(jìn)先出（FIFO）頁面置換總是淘汰最先進(jìn)入內(nèi)測的頁面，即選擇在內(nèi)存中駐留時(shí)間最久的頁面與予以淘汰。9. 先來先服務(wù)（FCFS）調(diào)度算法先來先服務(wù)（FCFS）調(diào)度算法是一種最簡單的調(diào)度算法該算法既可以用于作業(yè)調(diào)度，也可以用于進(jìn)程調(diào)度。FCFS算法比較有利

11、于長作業(yè)（進(jìn)程），二不利于短作業(yè)（進(jìn)程）。10. 臨界資源、臨界區(qū)。操作系統(tǒng)中將一次僅允許一個(gè)進(jìn)程訪問的資源稱為臨界資源。對共享資源訪問的程序片段稱為臨界區(qū)*三 綜合問答1. 進(jìn)程控制進(jìn)程控制是進(jìn)程管理中最基本的功能，它用于創(chuàng)建一個(gè)新進(jìn)程，終止一個(gè)也完成的進(jìn)程，或終止一個(gè)因出現(xiàn)某事件而使其無法運(yùn)行下去的進(jìn)程，還可以負(fù)責(zé)運(yùn)行中的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。進(jìn)程控制一般由OS的內(nèi)核的原語來實(shí)現(xiàn)的。進(jìn)程控制的主要任務(wù)是對進(jìn)程生命期控制(創(chuàng)建、撤銷進(jìn)程)，以及實(shí)現(xiàn)對進(jìn)程狀態(tài)的轉(zhuǎn)換(就緒態(tài)、運(yùn)行態(tài)、阻塞態(tài))。包含三個(gè)內(nèi)容：執(zhí)行進(jìn)程時(shí)，采取哪種執(zhí)行模式(核心態(tài)或者用戶態(tài))。進(jìn)程怎樣創(chuàng)建、怎樣撤消。何時(shí)切換進(jìn)程：時(shí)鐘中斷時(shí);

12、發(fā)生I/O中斷時(shí);管理程序調(diào)用或系統(tǒng)調(diào)用所謂原語，是操作系統(tǒng)內(nèi)核中，由若干條指令構(gòu)成、用于完成一個(gè)特定的功能的一個(gè)過程，該過程在執(zhí)行時(shí)是不可中斷的。2. 請求分頁（PMT）表，參照。表項(xiàng)：段名 段長 段的基址 存取方式 訪問字段A 修改位M 存在位P 增補(bǔ)位 外存始址。3. 分區(qū)管理。分區(qū)式管理是滿足多道程序的最簡單的存儲(chǔ)管理方案。它的基本思想是將內(nèi)存劃分成若干個(gè)連續(xù)區(qū)域，稱為分區(qū)。每個(gè)分區(qū)只能存儲(chǔ)一個(gè)程序，且程序也只能在它所駐留的分區(qū)中運(yùn)行。固定分區(qū)：操作系統(tǒng)預(yù)先把可分配的主存空間分割成若干個(gè)連續(xù)區(qū)域，一旦分好，則每個(gè)分區(qū)的大小固定不再變化，且分區(qū)的個(gè)數(shù)也不再改變。一個(gè)分區(qū)只能容納一道作業(yè)。

13、分配算法、回收算法（只需將分區(qū)說明表中相應(yīng)的分區(qū)的占有標(biāo)志位置成“0”即可）。固定分區(qū)的優(yōu)缺點(diǎn)：內(nèi)存分配、回收算法簡單，容易實(shí)現(xiàn)。（優(yōu)點(diǎn)）主存空間利用率不高，容易造成內(nèi)零頭。（缺點(diǎn)）動(dòng)態(tài)分區(qū)分配：動(dòng)態(tài)地劃分內(nèi)存。即在作業(yè)在裝入內(nèi)存時(shí)把可用內(nèi)存“切出”一個(gè)連續(xù)的區(qū)域分配給該作業(yè)，且分區(qū)大小正好適合作業(yè)的需要。按空閑塊鏈接的方式不同，可以有以下五種算法：首次適應(yīng)算法 為作業(yè)選擇分區(qū)時(shí)總是按地址從高到低搜索，只要找到可以容納該作業(yè)的空白塊，就把該空白塊分配給該作業(yè)。循環(huán)首次算法 在為進(jìn)程分配內(nèi)存空間時(shí)，不再每次從鏈?zhǔn)组_始查找，而是從上次找到空閑區(qū)的下一個(gè)空閑開始查找，直到找到第一個(gè)能滿足要求的的空閑

14、區(qū)，并從中劃出一塊與請求大小相等的內(nèi)存空間分配給作業(yè)。該算法能使內(nèi)存中的空閑區(qū)分布得較均勻。最佳適應(yīng)算法 為作業(yè)選擇分區(qū)時(shí)總是尋找其大小最接近于作業(yè)所要求的存儲(chǔ)區(qū)域。最壞適應(yīng)算法 與最佳適應(yīng)法相反，它在作業(yè)選擇存儲(chǔ)塊時(shí)，總是尋找最大的空白區(qū)。快速適應(yīng)算法 可重定位分區(qū)：采用緊湊技術(shù)，消除外零頭，進(jìn)一步提高主存利用率可重定位分區(qū)的優(yōu)缺點(diǎn)：解決了可變分區(qū)分配所引入的“外零頭”問題。（優(yōu)點(diǎn)）消除內(nèi)存碎片，提高內(nèi)存利用率。（優(yōu)點(diǎn)）提高硬件成本，緊湊時(shí)花費(fèi)CPU時(shí)間。（缺點(diǎn)）4. 進(jìn)程控制塊。為使多個(gè)程序能并發(fā)執(zhí)行而為每個(gè)程序所配置的一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中存放了用于描述該進(jìn)程情況和控制進(jìn)程運(yùn)行所需的全部信息。詳細(xì)參考5. 在缺頁中斷與一般中斷的區(qū)別如下：缺頁中斷是在執(zhí)行一條指令中間時(shí)產(chǎn)生的中斷，并立即轉(zhuǎn)去處理，而一般中斷則是在一條指令執(zhí)行完畢后，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有中斷請求時(shí)菜去響應(yīng)和處理。2.缺頁中斷處理完成后，返回原指令去重新執(zhí)行，因?yàn)槟菞l指令并未執(zhí)行，而一般中斷則是返回到下一條指令去執(zhí)行，因