計算機操作系統(tǒng)復(fù)習(xí)知識點匯總

1、PAGE 計算機操作系統(tǒng)復(fù)習(xí)知識點匯總第一章 緒論1、操作系統(tǒng)的定義、目標(biāo)、作用（1）OS是配置在計算機硬件上的第一層軟件，是對硬件系統(tǒng)的首次擴充。（2）OS的主要目標(biāo)是：方便性，有效性，可擴充性和開放性.（3）OS的作用可表現(xiàn)為：a. OS作為用戶與計算機硬件系統(tǒng)之間的接口；（一般用戶的觀點）b. OS作為計算機系統(tǒng)資源的管理者；（資源管理的觀點）c. OS實現(xiàn)了對計算機資源的抽象. 2、脫機輸入輸出方式和SPOOLing系統(tǒng)（聯(lián)機輸入輸出方式）的聯(lián)系和區(qū)別 脫機輸入輸出技術(shù)(Off-Line I/O)是為了解決人機矛盾及CPU的高速性和I/O設(shè)備低速性間的矛盾而提出的.它減少了CPU的空閑

2、等待時間，提高了I/O速度. 由于程序和數(shù)據(jù)的輸入和輸出都是在外圍機的控制下完成的，或者說，它們是在脫離主機的情況下進行的，故稱為脫機輸入輸出方式；反之，在主機的直接控制下進行輸入輸出的方式稱為聯(lián)機輸入輸出方式 聯(lián)機輸入輸出技術(shù)也提高了I/O的速度，同時還將獨占設(shè)備改造為共享設(shè)備，實現(xiàn)了虛擬設(shè)備功能。3、多道批處理系統(tǒng)需要解決的問題 處理機管理問題、內(nèi)存管理問題、I/O設(shè)備管理問題、文件管理問題、作業(yè)管理問題4、OS具有哪幾個基本特征?它的最基本特征是什么?a. 并發(fā)性(Concurrence),共享性(Sharing),虛擬性(Virtual),異步性(Asynchronism).b. 其中

3、最基本特征是并發(fā)和共享. c. 并發(fā)特征是操作系統(tǒng)最重要的特征，其它特征都是以并發(fā)特征為前提的。5、并行和并發(fā) 并行性和并發(fā)性是既相似又有區(qū)別的兩個概念，并行性是指兩個或多個事件在同一時刻發(fā)生；而并發(fā)性是指兩個或多少個事件在同一時間間隔內(nèi)發(fā)生。6、操作系統(tǒng)的主要功能，各主要功能下的擴充功能 a. 處理機管理功能： 進程控制，進程同步，進程通信和調(diào)度. b. 存儲管理功能： 內(nèi)存分配，內(nèi)存保護，地址映像和內(nèi)存擴充等 c. 設(shè)備管理功能： 緩沖管理，設(shè)備分配和設(shè)備處理，以及虛擬設(shè)備等 d. 文件管理功能： 對文件存儲空間的管理，目錄管理,文件的讀寫管理以及文檔的共享和保護7、操作系統(tǒng)與用戶之間的接

4、口 a. 用戶接口：是給用戶使用的接口，用戶可通過該接口取得操作系統(tǒng)的服務(wù) b. 程序接口：是給程序員在編程時使用的接口，是用戶程序取得操作系統(tǒng)服務(wù)的惟一途徑。第二章 進程管理1、進程的定義、特征，進程實體的組成 （1）進程是進程實體的運行過程，是系統(tǒng)進行資源分配的一個獨立單位。 （2）進程具有結(jié)構(gòu)特征、動態(tài)性、并發(fā)性、獨立性和異步性。（3）進程實體由程序段、相關(guān)的數(shù)據(jù)段和PCB三部分構(gòu)成。2、進程的三種基本狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換 運行中的進程可能具有就緒狀態(tài)、執(zhí)行狀態(tài)、阻塞狀態(tài)三個基本狀態(tài)。3、引起進程進入掛起狀態(tài)的原因如下： a. 終端用戶的請求 b. 父進程請求 c. 負(fù)荷調(diào)節(jié)的需要 d. 操作系

5、統(tǒng)的需要 具有掛起狀態(tài)的進程轉(zhuǎn)換圖 P394、創(chuàng)建進程的主要步驟 a. 為一個新進程創(chuàng)建PCB，并填寫必要的管理信息。 b. 把該進程轉(zhuǎn)入就緒狀態(tài)并插入就緒隊列之中。5、進程控制塊（PCB）的作用 1）系統(tǒng)為了管理進程設(shè)置的一個專門的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，存放了用于描述該進程情況和控制進程運行所需的全部信息。 2）系統(tǒng)利用PCB來控制和管理進程，所以PCB是系統(tǒng)感知進程存在的唯一標(biāo)志 3）進程與PCB是一一對應(yīng)的 為什么說PCB是進程存在的唯一標(biāo)志? 在進程的整個生命周期中，系統(tǒng)總是通過其PCB對進程進行控制，系統(tǒng)是根據(jù)進程的PCB而不是任何別的什么而感知到該進程的存在的，所以說，PCB是進程存在的唯一標(biāo)

6、志。 6、進程控制塊的組織方式 鏈接方式、索引方式7、原語的定義、組成、作用 原語是由若干條指令組成的，用于完成一定功能的一個過程，與一般過程的區(qū)別在于：它們是“原子操作”，是一個不可分割的基本單位，在執(zhí)行過程中不允許中斷。原子操作在管態(tài)下執(zhí)行，常駐內(nèi)存。 原語的作用是為了實現(xiàn)進程的通信和控制，系統(tǒng)對進程的控制如不使用原語，就會造成其狀態(tài)的不穩(wěn)定性，從而達不到進程控制的目的。8、引起創(chuàng)建進程的事件用戶登錄、作業(yè)調(diào)度、提供服務(wù)、應(yīng)用請求9、引起進程終止的事件 正常結(jié)束、異常結(jié)束、外界干預(yù)10、引起進程阻塞和喚醒的事件 請求系統(tǒng)服務(wù)、啟動某些操作、新數(shù)據(jù)尚未到達、無新工作可做11、臨界資源和臨界區(qū)

7、 （1）臨界資源是指每次僅允許一個進程訪問的資源。 屬于臨界資源的硬件有打印機、磁帶機等,軟件有消息緩沖隊列、變量、數(shù)組、緩沖區(qū)等。諸進程間應(yīng)采取互斥方式，實現(xiàn)對這種資源的共享。 （2）每個進程中訪問臨界資源的那段程序稱為臨界區(qū)（Critical Section），不論是硬件臨界資源，還是軟件臨界資源，多個進程必須互斥地對它進行訪問。12、同步機制應(yīng)遵循的規(guī)則 空閑讓進、忙則等待、有限等待、讓權(quán)等待13、進程通信的類型 進程間通信機制包括：共享內(nèi)存系統(tǒng)、消息傳遞系統(tǒng)以及管道通信系統(tǒng)。14、線程的定義、屬性在多線程OS中，通常一個進程中包含多個線程，每個線程都是作為利用CPU的基本單位，是花費最

8、小開銷的實體。線程具有下述屬性：（1）輕型實體線程中的實體基本上不擁有系統(tǒng)資源，只是有一點必不可少的、能保證其獨立運行的資源。（2）獨立調(diào)度和分派的基本單位（3）可并發(fā)執(zhí)行。（4）共享進程資源。15、進程和線程的比較a. 調(diào)度性。在傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)中，擁有資源的基本單位和獨立調(diào)度、分派的基本單位都是進程，在引入線程的OS中，則把線程作為調(diào)度和分派的基本單位，而把進程作為資源擁有的基本單位；b. 并發(fā)性。在引入線程的OS中，不僅進程之間可以并發(fā)執(zhí)行，而且在一個進程中的多個線程之間，亦可并發(fā)執(zhí)行，因而使OS具有更好的并發(fā)性；c. 擁有資源。無論是傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)，還是引入了線程的操作系統(tǒng)，進程始終是擁

9、有資源的一個基本單位，而線程除了擁有一點在運行時必不可少的資源外，本身基本不擁有系統(tǒng)資源，但它可以訪問其隸屬進程的資源；d. 系統(tǒng)開銷。由于創(chuàng)建或撤銷進程時，系統(tǒng)都要為之分配和回收資源，如內(nèi)存空間等，進程切換時所要保存和設(shè)置的現(xiàn)場信息也要明顯地多于線程，因此，操作系統(tǒng)在創(chuàng)建、撤銷和切換進程時所付出的開銷將顯著地大于線程。16.進程與程序的區(qū)別程序是靜態(tài)的，進程是動態(tài)的; 進程更能真實地描述并發(fā),而程序不能; 進程具有創(chuàng)建其他進程的功能，而程序沒有 進程只是一次執(zhí)行過程，有生命周期；而程序可作為軟件資源長期保存，是相對長久的;進程是系統(tǒng)分配調(diào)度的獨立單位，能與其他進程并發(fā)執(zhí)行;17.進程互斥與同

10、步的基本概念進程互斥：由于各進程要求共享資源，而有些資源需要互斥使用，因此各進程間競爭使用這些資源，進程的這種關(guān)系為進程的互斥。進程同步：在并發(fā)執(zhí)行過程中，合作完成同一個任務(wù)的多個進程，在執(zhí)行速度或某些時序點上必須相互協(xié)調(diào)的合作，這種制約性關(guān)系叫作進程同步。18、同步機制應(yīng)遵循的規(guī)則空閑讓進、忙則等待、有限等待、讓權(quán)等待19.常用的幾種信號量機制整型信號量、記錄型信息量、AND型信息量、信號量集。第三章 處理機調(diào)度1、高級調(diào)度與低級調(diào)度的區(qū)別 高級調(diào)度又稱為作業(yè)調(diào)度或長程調(diào)度，調(diào)度對象是作業(yè)，作業(yè)調(diào)度往往發(fā)生于一個（批）作業(yè)運行完畢，退出系統(tǒng)，而需要重新調(diào)入一個（批）作業(yè)進入內(nèi)存時，故作業(yè)調(diào)度

11、的周期長；低級調(diào)度又稱為進程調(diào)度和短程調(diào)度，調(diào)度物件為進程（或內(nèi)核級線程），進程調(diào)度的運行頻率最高，是最基本的一種調(diào)度，多道批處理、分時、實時三類OS中必須配置這種調(diào)度。 引入中級調(diào)度的主要目的：是為了提高系統(tǒng)資源的利用率和系統(tǒng)吞吐量2、低級調(diào)度的功能 保存處理機的現(xiàn)場信息、按某種算法選取進程、把處理器分配給進程3、進程調(diào)度方式（1）非搶占方式實現(xiàn)簡單、系統(tǒng)開銷小、適用于大多數(shù)的批處理系統(tǒng)環(huán)境（2）搶占方式原則：優(yōu)先權(quán)原則、短作業(yè)（進程）優(yōu)先原則、時間片原則4、同時具有三級調(diào)度的調(diào)度隊列模型當(dāng)在OS中引入中級調(diào)度后，人們可把進程的就緒狀態(tài)分為內(nèi)存就緒和外存就緒，類似的阻塞狀態(tài)也可以同樣劃分。5

12、、調(diào)度算法先來先服務(wù)FCFS短作業(yè)（進程）優(yōu)先SJF（SPF）高優(yōu)先權(quán)優(yōu)先高響應(yīng)比優(yōu)先調(diào)度算法（HRN）。時間片輪轉(zhuǎn)法 1) 要求：掌握算法思想。并能對前4種算法根據(jù)算法思想計算周轉(zhuǎn)時間、平均周轉(zhuǎn)時間、帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間、平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間， 周轉(zhuǎn)時間= 完成時間到達時間=等待時間+服務(wù)時間 2) 掌握先來先服務(wù)、短作業(yè)（進程）優(yōu)先、高響應(yīng)優(yōu)先調(diào)度算法三種算法性能評價：a.先來先服務(wù)算法即適合于作業(yè)調(diào)度也適用于進程調(diào)度，且算法較為簡單，比較適合長作業(yè)（或長進程）不適合短作業(yè)（或進程）。b.短作業(yè)（進程）優(yōu)先算法，能有效降低作業(yè)的平均等待時間，提高系統(tǒng)吞吐量。但該算法與用戶做出的估計運行時間有很大的關(guān)系

13、，對長作業(yè)（進程）不利，有利于短作業(yè)（進程）。c.高響應(yīng)比優(yōu)先調(diào)度算法，即照顧了短作業(yè)又考慮了長作業(yè)到達的先后次序，它不會使長作業(yè)長期得不到服務(wù)。6 高響應(yīng)比優(yōu)先調(diào)度算法優(yōu)先權(quán)等待時間要求服務(wù)時間要求服務(wù)時間響應(yīng)比(等待時間要求服務(wù)時間)/要求服務(wù)時間響應(yīng)時間/要求服務(wù)時間7、最低松弛度優(yōu)先調(diào)度算法即LLF算法 該算法是根據(jù)任務(wù)緊急（或松弛）的程度，來確定任務(wù)的優(yōu)先級。8、何謂死鎖？產(chǎn)生死鎖的原因和必要條件是什么？a.死鎖是指多個進程因競爭資源而造成的一種僵局，若無外力作用，這些進程都將永遠(yuǎn)不能再向前推進；b.產(chǎn)生死鎖的原因有二，一是競爭資源，二是進程推進順序非法；c.必要條件是: 互斥條件，

14、請求和保持條件，不剝奪條件和環(huán)路等待條件?；コ鈼l件 ：一個資源一次只能被一個進程使用。請求和保持條件：保留已經(jīng)得到的資源，還要求其它的資源。不剝奪條件：資源只能被占有者釋放，不能被其它進程強行搶占。環(huán)路等待條件：系統(tǒng)中的進程形成了環(huán)形的資源請求鏈。、處理死鎖的基本方法（）預(yù)防死鎖破壞產(chǎn)生死鎖的四個必要條件中的一個或幾個條件（）避免死鎖破壞產(chǎn)生死鎖的四個必要條件（）檢測死鎖通過系統(tǒng)設(shè)置的檢測機構(gòu)，及時檢測出死鎖的發(fā)生（）解除死鎖撤銷或掛起一些進程10、預(yù)防死鎖的方法a.摒棄請求和保持條件b.摒棄不剝奪條件c.摒棄環(huán)路等待條件11、銀行家算法 要求掌握能夠根據(jù)安全性檢測算法，通過查找安全序列來判斷

15、某個時刻系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)。能利用銀行家算法來計算：當(dāng)某進程提出資源請求時，系統(tǒng)是否分配。12、死鎖檢測 掌握死鎖定理的概念：當(dāng)且僅當(dāng)一組進程某個狀態(tài)S的資源分配圖是不可完全簡化的，則說明S狀態(tài)為死鎖狀態(tài)。 知道在進行死鎖的檢測常用的工具是資源分配圖，并通過對資源分配圖的化簡判斷一組進程是否處于安全狀態(tài)(無環(huán))。第四章 存儲管理、存儲器按存儲量、速度怎么劃分？至少應(yīng)具有三級：最高層為CPU寄存器、中間為主存、最底層為輔存;較高檔點的根據(jù)具體功能還可細(xì)分為：寄存器；高速緩存、主存儲器、磁盤緩存；固定硬盤、可移動存儲介質(zhì)等6層。主存儲器（簡稱內(nèi)存或主存）：容量一般為數(shù)十MB到數(shù)GB，其訪問速度遠(yuǎn)

16、低于CPU執(zhí)行指令的速度。為此引入寄存器和高速緩存，寄存器訪問速度最快，價格昂貴，容量不大；高速緩存容量大于或遠(yuǎn)大于寄存器，從幾十KB到幾十MB，訪問速度快于主存儲器。、程序的裝入方式 絕對裝入方式、可重定位裝入方式、動態(tài)運行時裝入方式、程序的鏈接方式分類 靜態(tài)鏈接、裝入時動態(tài)鏈接、運行時動態(tài)鏈接、對換的定義、分類、實現(xiàn)對換是把內(nèi)存中暫時不能運行的進程或者暫時不用的程序和數(shù)據(jù)調(diào)到外存上，以便騰出足夠的內(nèi)存空間，再把已具備運行條件的進程或進程所需要的程序和數(shù)據(jù)調(diào)入內(nèi)存。以整個進程為單位，稱為“整體對換”或“進程對換”；以“頁”或“段”為單位，分別稱為“頁面對換”和“分段對換”，又稱為“部分對換”

17、為了實現(xiàn)進程對換，系統(tǒng)必須能實現(xiàn)三方面的功能：對換空間的管理、進程的換出，以及進程的換入。、基本分頁存儲管理方式（重點考查）1)、分頁的基本原理 分頁存儲管理是將一個進程的邏輯地址空間分成若干個大小相等的片，稱為頁面或頁，將這些頁面裝入到內(nèi)存一些不連續(xù)的內(nèi)存塊中。若將一個進程的所有頁面一次全部裝入到內(nèi)存叫基本分頁；若按進程的運行情況分多次部分裝入到內(nèi)存叫請求式分頁。由于進程的最后一頁經(jīng)常裝不滿一塊而形成不可利用的碎片，稱為頁內(nèi)碎片系統(tǒng)為每個進程建立一張頁面映像表，簡稱頁表。頁表的作用是實現(xiàn)從頁號到物理塊號的地址映射。2)、分頁系統(tǒng)的地址變換機構(gòu)掌握：能根據(jù)給定的邏輯地址和頁表內(nèi)容轉(zhuǎn)換出物理地址

18、（注意在進行地址變換前要注意判斷頁號是否越界），并能掌握地址變換機構(gòu)圖。7 、基本分段存儲管理方式1）、分段存儲管理方式的引入原因引入分段存儲管理方式，主要是為了滿足用戶和程序員的一些需要：方便編程、信息共享、信息保護、動態(tài)增長、動態(tài)鏈接2）、分段系統(tǒng)的基本原理在分段存儲管理方式中，作業(yè)的地址空間被劃分為若干個（二維）段，每個段定義了一組邏輯信息，邏輯地址由段號和段內(nèi)地址組成。每個段在表中占有一個表項，其中記錄了該段在內(nèi)存中的起始地址（又稱為“基址”）。段表是用于實現(xiàn)從邏輯段到物理內(nèi)存區(qū)的映射。將一個作業(yè)的這些段裝入到內(nèi)存一些不連續(xù)的區(qū)域中（在分段中一個作業(yè)獲得的地址空間是不連續(xù)的，但是每個段

19、獲得的空間是連續(xù)的）。當(dāng)將一個作業(yè)的所有段一次全部裝入到內(nèi)存的是基本分段；若按作業(yè)的運行情況分多次部分裝入到內(nèi)存的是請求式分段。在分段中也會出現(xiàn)碎片。8、分段系統(tǒng)的地址變換機構(gòu)掌握：能根據(jù)給定的邏輯地址和段表內(nèi)容轉(zhuǎn)換出物理地址（注意在進行地址變換前要注意判斷段號和段地位移量是否越界。）9、分段和分頁的主要區(qū)別 a. 分頁和分段都采用離散分配的方式，且都要通過地址映射機構(gòu)來實現(xiàn)地址變換，這是它們的共同點；b. 對于它們的不同點有三，第一，從功能上看，頁是信息的物理單位，分頁是為實現(xiàn)離散分配方式，以消減內(nèi)存的外零頭，提高內(nèi)存的利用率，即滿足系統(tǒng)管理的需要，而不是用戶的需要；而段是信息的邏輯單位，它

20、含有一組其意義相對完整的信息，目的是為了能更好地滿足用戶的需要；c. 頁的大小固定且由系統(tǒng)確定，而段長度不固定，決定于用戶所編寫的程序；d. 分頁的作業(yè)地址空間是一維的，而分段的作業(yè)地址空間是二維的.10、虛擬存儲器的特征及其內(nèi)部關(guān)聯(lián)a. 虛擬存儲器具有多次性，對換性和虛擬性三大主要特征；b. 其中所表現(xiàn)出來的最重要的特征是虛擬性，它是以多次性和對換性為基礎(chǔ)的，而多次性和對換性又必須建立在離散分配的基礎(chǔ)上。11、頁面置換算法先進先出FIFO最佳置換算法OPT最近最久未使用（LRU）置換算法Clock置換算法最少使用（LFU）置換算法1）要求：掌握算法思想、名稱縮寫。并能對前3種算法根據(jù)算法思想

21、計算缺頁中斷次數(shù)和缺頁中斷率，參考書P150頁和作業(yè)題。）2）掌握先進先出FIFO、最佳置換算法OPT、最近最久未使用（LRU）置換算法的性能評價先進先出：實現(xiàn)簡單；性能最差，與進程實際的運行不相適應(yīng)，且有可能會出現(xiàn)Belady現(xiàn)象（即在未給進程或作業(yè)分配它所要求的全部頁面時，有時會出現(xiàn)分配給作業(yè)的內(nèi)存塊數(shù)增多，缺頁次數(shù)反而會增多的奇怪現(xiàn)象）最佳置換算法OPT：理論上，性能最佳；實際上，無法實現(xiàn)；通常只用在研究其它算法時，做參考評價。最近最久未使用（LRU）置換算法：性能較好；實現(xiàn)復(fù)雜，需要硬件支持。2、分段保護 采取以下措施保證信息安全：越界檢查、存取控制檢查、環(huán)保護機構(gòu)第五章 設(shè)備管理、設(shè)

22、備按使用特性、傳輸速率、信息變換、共享屬性如何分類按設(shè)備的使用特性分類：存儲設(shè)備（又稱外存、后備存儲器、輔助存儲器）；輸入輸出設(shè)備（又可具體劃分：輸入設(shè)備（鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀、視頻攝像、各類傳感器）、輸出設(shè)備（打印機、繪圖儀、顯示器、數(shù)字視頻顯示設(shè)備、音響輸出設(shè)備）、交互式設(shè)備）按傳輸速率分類：低速設(shè)備（鍵盤、鼠標(biāo)、語音的輸入輸出設(shè)備）；中速設(shè)備（行式打印機、激光打印機）；高速設(shè)備（磁帶機、磁盤機、光盤機）。按信息交換的單位分類：塊設(shè)備（磁盤）；字符設(shè)備（交互式終端、打印機）按設(shè)備的共享屬性分類：獨占設(shè)備；共享設(shè)備（磁盤）；虛擬設(shè)備、設(shè)備控制器的組成 設(shè)備控制器由以下三部分組成：（1）設(shè)備控制

23、器與處理機的接口，該接口用于實現(xiàn)CPU與設(shè)備控制器之間的通信，提供有三類信號線：數(shù)據(jù)線、地址線和控制線。（2）設(shè)備控制器與設(shè)備的接口，可以有一個或多個接口，且每個接口連接一臺設(shè)備。每個接口都存在數(shù)據(jù)、控制和狀態(tài)三種類型的信號。（3）I/O邏輯，用于實現(xiàn)對設(shè)備的控制。其通過一組控制線與處理機交互，處理機利用該邏輯向控制器發(fā)送I/O命令，I/O邏輯對收到的命令進行譯碼。、I/O通道設(shè)備如何引入雖然在和I/O設(shè)備之間增加了設(shè)備控制器后，已能大大減少CPU對I/O的干預(yù)，但當(dāng)主機配置的外設(shè)很多時，CPU的負(fù)擔(dān)仍然很重，為此，在CPU和設(shè)備控制器之間又增設(shè)了通道。I/O通道是一種特殊的處理機，它具有執(zhí)行

24、I/O指令的能力，并通過執(zhí)行通道（I/O）程序來控制I/O操作。通道與普通處理機的區(qū)別：1）沒有自己的內(nèi)存，且與主機共享主機內(nèi)存2)執(zhí)行的指令單一，主要執(zhí)行與I/O有關(guān)的指令。通道分為：字節(jié)多路通道（主要連接低速字符設(shè)備）；數(shù)組選擇通道（主要連接高速塊設(shè)備）；數(shù)組多路通道（主要連接中高速塊設(shè)備）、有哪幾種I/O控制方式？各適用于何種場合？(1)I/O控制方式：程序I/O方式、中斷驅(qū)動I/O控制方式、DMA I/O控制方式、I/O通道控制方式。(2)程序I/O方式適用于早期的計算機系統(tǒng)中，并且是無中斷的計算機系統(tǒng)；中斷驅(qū)動I/O控制方式是普遍用于現(xiàn)代的計算機系統(tǒng)中；DMA I/O控制方式適用于I

25、/O設(shè)備為塊設(shè)備時在和主機進行數(shù)據(jù)交換的一種I/O控制方式；當(dāng)I/O設(shè)備和主機進行數(shù)據(jù)交換是一組數(shù)據(jù)塊時通常采用I/O通道控制方式，但此時要求系統(tǒng)必須配置相應(yīng)的通道及通道控制器。、控制器的組成(1)DMA控制器由三部分組成：主機與控制器的接口、DMA控制器與塊設(shè)備的接口、I/O控制邏輯。(2)DMA方式與中斷控制方式的區(qū)別：相同點是都是以塊為單位進行傳輸。區(qū)別是：1）CPU處理中斷的時間：中斷控制方式：是在數(shù)據(jù)緩沖寄存器滿之后要求CPU進行中斷處理DMA方式：是在所要求轉(zhuǎn)送的數(shù)據(jù)塊全部傳送結(jié)束時要求CPU進行中斷處理。這就大大減少了CPU進行中斷處理的次數(shù)。2）數(shù)據(jù)傳送的完成者：中斷控制方式：

26、是在中斷處理時由CPU控制完成的，DMA方式：是DMA控制器完成的。、為了實現(xiàn)主機與控制器之間成塊數(shù)據(jù)的直接交換，需設(shè)置控制器中四類寄存器DR：數(shù)據(jù)寄存器，暫存從設(shè)備到內(nèi)存或從內(nèi)存到設(shè)備的數(shù)據(jù)MAR：內(nèi)存地址寄存器DC：數(shù)據(jù)計數(shù)器，存放本次CPU要讀或?qū)懙淖郑ü?jié)）數(shù)CR：命令狀態(tài)寄存器，接收從CPU發(fā)來的I/O命令，或相關(guān)控制信息，或設(shè)備狀態(tài)、緩沖的引入原因 操作系統(tǒng)引入緩沖機制的主要原因可歸結(jié)為以下幾點：（1）緩和CPU與I/O設(shè)備間速度不匹配的矛盾；（2）減少對CPU的中斷頻率，放寬對中斷響應(yīng)時間的限制；（3）提高CPU與I/O設(shè)備之間的并行性。 8、緩沖池的組成、工作方式 三個隊列：空緩

27、沖隊列、輸入隊列、輸出隊列 四種工作緩沖區(qū)：（1）用于收容輸入數(shù)據(jù)的工作緩沖區(qū)；（2）用于提取輸入數(shù)據(jù)的工作緩沖區(qū)；（3）用于收容輸出數(shù)據(jù)的工作緩沖區(qū)；（2）用于提取輸出數(shù)據(jù)的工作緩沖區(qū)；9、SPOLLing系統(tǒng)的定義、組成、特點 SPOOLing系統(tǒng)是對脫機I/O工作的模擬，其必須有高速隨機外存（通常采用磁盤）的支持。SPOOLing系統(tǒng)主要有以下四個部分：（1）輸入井和輸出井，為磁盤上開辟的兩大存儲空間，分別模擬脫機輸入/出時的磁盤，并用于收容I/O設(shè)備輸入的數(shù)據(jù)和用戶程序的輸出數(shù)據(jù)；（2）輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū)，在內(nèi)存中開辟，分別用于暫存由輸入設(shè)備和輸出井送來的數(shù)據(jù)；（3）輸入進程SPi

28、和輸出進程SPo，分別模擬脫機輸入/出時的外圍控制機，用于控制I/O過程；（4）I/O請求隊列，由系統(tǒng)為各個I/O請求進程建立的I/O請求表構(gòu)成的隊列。SPOLLing系統(tǒng)的特點：提高了I/O的速度；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。10、磁盤的類型和訪問時間組成 磁盤分為兩類：固定頭磁盤（一般為大容量磁盤）和移動頭磁盤（一般為中小型容量磁盤）。磁盤訪問時間=尋道時間+旋轉(zhuǎn)延遲時間+數(shù)據(jù)傳輸時間11、磁盤磁盤調(diào)度算法先來先服務(wù)FCFS最短尋道時間優(yōu)先SSTF掃描（Scan）算法（又稱為“電梯調(diào)度算法“）循環(huán)掃描（CScan）算法1）要求：掌握算法思想、名稱縮寫。并能根據(jù)算法思想計算

29、碰頭的尋道軌跡，尋道距離和尋道時間，參考書P194頁和作業(yè)題。）2）掌握算法性能評價先來先服務(wù)FCFS：公平、簡單；平均尋道時間可能較長，最短尋道時間優(yōu)先SSTF：平均尋道時間比FCFS算法短，但可能會出現(xiàn)“饑餓現(xiàn)象”和“磁臂粘著”現(xiàn)象。掃描（Scan）算法：消除了“饑餓”現(xiàn)象，但可能會出現(xiàn)“磁臂粘著”現(xiàn)象。循環(huán)掃描（CScan）算法：改進了對于邊緣區(qū)磁道訪問的不公平，但可能會出現(xiàn)“磁臂粘著”現(xiàn)象。5.N-Step-Scan和FSCAN算法：可避免出現(xiàn)“磁臂粘著”現(xiàn)象。第六章 文件管理、文件的定義、屬性文件是指由創(chuàng)建者所定義的、具有文件名的一組相關(guān)信息的集合，可分為有結(jié)構(gòu)文件和無結(jié)構(gòu)文件。 文

30、件的屬性包括：文件類型、文件長度、文件的物理位置、文件的建立時間、文件類型按用途、文件中數(shù)據(jù)的形式、存取控制屬性、組織形式和處理方式如何劃分？ 按用途分類：系統(tǒng)文件、用戶文件、庫文件 按文件中數(shù)據(jù)的形式分類：源文件、目標(biāo)文件、可執(zhí)行文件 按存取控制屬性分類：只執(zhí)行文件、只讀文件、讀寫文件按組織形式和處理方式劃分：普通文件、目錄文件、特殊文件（其中目錄文件：由文件的目錄信息構(gòu)成的文件特殊文件：被視為文件的設(shè)備稱為設(shè)備文件，也叫特殊文件。）、有結(jié)構(gòu)文件按不同方式組織形成哪幾種文件？ 順序文件、索引文件、索引順序文件、順序文件的適用場合、優(yōu)缺點最佳適用場合是在對諸記錄進行批量存取時。批量存取時對順序

31、文件的存取速率是所有邏輯文件中最高的；只有順序文件能存儲在磁帶上，并能有效地工作。在交互應(yīng)用場合，順序文件表現(xiàn)出來的性能很差；如果想增加或刪除一個記錄都比較困難。5、外存分配方式連續(xù)分配鏈接分配索引分配要求：掌握三種分配方式如何實現(xiàn)對一個文件分配外存空間，及三種方式的優(yōu)缺點。連續(xù)分配：要求為每一個文件分配一組相鄰接的盤塊；應(yīng)在文件的目錄項中記錄第一個記錄所在的盤塊號和文件長度；（優(yōu)點：(1)順序訪問容易；(2)順序訪問速度快；(3)所需的磁盤尋道次數(shù)和尋道時間最少。缺點： (1)要求有連續(xù)的存儲空間（有外碎片問題）；(2)必須事先知道文件的長度,文件不能動態(tài)增長(3)不利于文件插入和刪除。鏈接

32、分配：一個文件的信息存放在若干不連續(xù)的物理塊中，各塊之間通過鏈接指針連接，由前一個物理塊指向下一個物理塊，將同屬于一個文件的多個離散的盤塊鏈接成一個鏈表，由次所形成的物理文件稱為鏈接文件。鏈接方式又可分為隱式鏈接和顯式鏈接。優(yōu)點：（1）提高了磁盤空間利用率,不存在 外部碎片問題；（2）有利于文件插入和刪除；（3）有利于文件動態(tài)擴充。 缺點：只適合順序存取，不適于隨機存??；（2）不可靠，如指針出錯；（3）需更多的尋道次數(shù)和尋道時間； 索引分配：一個文件的信息存放在若干不連續(xù)物理塊中，系統(tǒng)為每個文件建立一個專用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)索引表，將這些分配給文件的所有物理塊號的塊號都存放在該索引表中，并在文件目錄項中

33、填上指向該索引表的指針。相應(yīng)的文件結(jié)構(gòu)稱為“索引結(jié)構(gòu)”，相應(yīng)的物理文件稱為“索引文件”。分類：單級索引分配、多級索引分配、混合索引分配。優(yōu)點：（1）即能順序存取,又能隨機存??；（2）滿足了文件動態(tài)增長、插入刪除的要求；（3）也能充分利用外存空間。缺點：需更多的尋道次數(shù)和尋道時間。6、對目錄管理的要求有哪些？ 有以下要求：a) 實現(xiàn)“按名存取” b) 提高對目錄的檢索速度 c)文件共享 d) 允許文件重名7、目錄的三種結(jié)構(gòu)單級目錄結(jié)構(gòu)、 雙級目錄結(jié)構(gòu)、 樹型目錄結(jié)構(gòu)。1）單級目錄結(jié)構(gòu)：在整個文件系統(tǒng)中建立一張目錄表，每個文件占一個目錄項。優(yōu)點：簡單，能實現(xiàn)目錄管理的基本功能按名存取。缺點：查找速

34、度慢；不允許重名；不便于文件共享。2）雙級目錄結(jié)構(gòu)：為每個用戶建立一個單獨的目錄UFD；系統(tǒng)中再建立一個主文件目錄MFD，在主文件目錄中，每個目錄文件都占用一個目錄項。優(yōu)點：檢索速度較快；不同的用戶目錄中文件可以同名；不同用戶可以共享文件。3） 樹型目錄結(jié)構(gòu)：若在兩級目錄結(jié)構(gòu)中，進一步允許用戶創(chuàng)建自己的子目錄并相應(yīng)地組織自己的文件，便可將兩級目錄變?yōu)槿壩募夸?。依次類推，可進一步形成四級、五級文件目錄。把三級及以上文件目錄結(jié)構(gòu)稱樹型目錄結(jié)構(gòu)。樹型目錄具有檢索效率高、允許重名、便于實現(xiàn)文件共享等一系列優(yōu)點。8、文件存儲空間常用的管理方法1空閑表法和空閑鏈表法（分為：空閑盤塊鏈和空閑盤區(qū)鏈）；2

35、位示圖法；3成組鏈接法其中位示圖是利用二進制的一位來表示磁盤中一個盤塊的使用情況。由所有盤塊對應(yīng)的位構(gòu)成一個集合，稱為位示圖。9、常用的兩種文件共享方式基于索引結(jié)點的共享方式、利用符號鏈實現(xiàn)文件共享10、文件的訪問控制方式有：訪問控制矩陣、訪問控制表、訪問權(quán)限表、口令、密碼進程/線程 同步與通信總結(jié)一、進程/線程間同步機制。臨界區(qū)（Critical Section）、互斥量（Mutex）、信號量（Semaphore）、事件（Event）的區(qū)別1、臨界區(qū)：通過對多線程的串行化來訪問公共資源或一段代碼，速度快，適合控制數(shù)據(jù)訪問。在任意時刻只允許一個線程對共享資源進行訪問，如果有多個線程試圖訪問公共

36、資源，那么在有一個線程進入后，其他試圖訪問公共資源的線程將被掛起，并一直等到進入臨界區(qū)的線程離開，臨界區(qū)在被釋放后，其他線程才可以搶占。2、互斥量：采用互斥對象機制。 只有擁有互斥對象的線程才有訪問公共資源的權(quán)限，因為互斥對象只有一個，所以能保證公共資源不會同時被多個線程訪問?；コ獠粌H能實現(xiàn)同一應(yīng)用程序的公共資源安全共享，還能實現(xiàn)不同應(yīng)用程序的公共資源安全共享 .互斥量比臨界區(qū)復(fù)雜。因為使用互斥不僅僅能夠在同一應(yīng)用程序不同線程中實現(xiàn)資源的安全共享，而且可以在不同應(yīng)用程序的線程之間實現(xiàn)對資源的安全共享。3、信號量：它允許多個線程在同一時刻訪問同一資源，但是需要限制在同一時刻訪問此資源的最大線程數(shù)

37、目 .信號量對象對線程的同步方式與前面幾種方法不同，信號允許多個線程同時使用共享資源，這與操作系統(tǒng)中的PV操作相同。它指出了同時訪問共享資源的線程最大數(shù)目。信號量S是一個整數(shù)，S大于等于零時代表可供并發(fā)進程使用的資源實體數(shù)，但S小于零時則表示正在等待使用共享資源的進程數(shù)。 P操作申請資源：（1）S減1；（2）若S減1后仍大于等于零，則進程繼續(xù)執(zhí)行；（3）若S減1后小于零，則該進程被阻塞后進入與該信號相對應(yīng)的隊列中，然后轉(zhuǎn)入進程調(diào)度。V操作 釋放資源：（1）S加1；（2）若相加結(jié)果大于零，則進程繼續(xù)執(zhí)行；（3）若相加結(jié)果小于等于零，則從該信號的等待隊列中喚醒一個等待進程，然后再返回原進程繼續(xù)執(zhí)行

38、或轉(zhuǎn)入進程調(diào)度。4、事 件： 通過通知操作的方式來保持線程的同步，還可以方便實現(xiàn)對多個線程的優(yōu)先級比較的操作 .總結(jié)：1 互斥量與臨界區(qū)的作用非常相似，但互斥量是可以命名的，也就是說它可以跨越進程使用。所以創(chuàng)建互斥量需要的資源更多，所以如果只為了在進程內(nèi)部是用的話使用臨界區(qū)會帶來速度上的優(yōu)勢并能夠減少資源占用量。2 互斥量（Mutex），信號量（Semaphore），事件（Event）都可以被跨越進程使用來進行同步數(shù)據(jù)操作，而其他的對象與數(shù)據(jù)同步操作無關(guān)，但對于進程和線程來講，如果進程和線程在運行狀態(tài)則為無信號狀態(tài)，在退出后為有信號狀態(tài)。所以可以使用WaitForSingleObject來等待進程和線程退出。3 通過互斥量可以指定資源被獨占的方式使用，但如果有下面一種情況通過互斥量就無法處理，比如現(xiàn)在一位用戶購買了一份三個并發(fā)訪問許可的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，可以根據(jù)用戶購買的訪問許可數(shù)量來決定有多少個線程/進程能同時進行數(shù)據(jù)庫操作，這時候如果利用互斥量就沒有辦法完成這個要求，信號燈對象可以說是一種資源計數(shù)器。二、進程間通信方式進程間通信就是在不同進程之間傳播或交換信息，那么不同進程之間存在著什么雙方都可以訪問的介質(zhì)呢？進程的用戶空間是互相獨立的，一般而言是不能互相訪問的，唯一的例外是共享內(nèi)存區(qū)。除此以外，那就是雙方都可以訪問的外設(shè)了。