操作系統(tǒng)總復(fù)習(xí)

計算機(jī)系統(tǒng)計算機(jī)軟件知識網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件 支撐軟件 應(yīng)用軟件（操作系統(tǒng)、編譯程序）（軟件開發(fā)工具）（特定應(yīng)用領(lǐng)域的專用軟件）計算機(jī)硬件（CPU+存儲器+輸入/輸出控制系統(tǒng)+輸入/輸出設(shè)備）概念（軟件）--操作系統(tǒng)作用資源管理者

用戶的接口擴(kuò)充硬件功能資源管理者：處理器管理、存儲管理、文件管理、設(shè)備管理）I—單道批處理無交互能力多道^操作系統(tǒng)基本類型一 分時Unix（特點(diǎn)：交互性、及時性、多路性、獨(dú)立性）概念（軟件）--操作系統(tǒng)作用資源管理者

用戶的接口擴(kuò)充硬件功能資源管理者：處理器管理、存儲管理、文件管理、設(shè)備管理）I—單道批處理無交互能力多道^操作系統(tǒng)基本類型一 分時Unix（特點(diǎn)：交互性、及時性、多路性、獨(dú)立性）實時特權(quán)指（I/O指令、設(shè)置時鐘、置控制寄存器）處理器工作狀態(tài) 一管態(tài)和目態(tài)一程序基本狀態(tài):序狀態(tài)字中斷碼中斷屏蔽位作業(yè)控制命一業(yè)說明書用戶與操作系統(tǒng)接口圖形界面系統(tǒng)調(diào)用：操作系統(tǒng)提供的子程序用戶與操作系統(tǒng)接口圖形界面系統(tǒng)調(diào)用：操作系統(tǒng)提供的子程序系統(tǒng)調(diào)用訪管指令（目態(tài)下執(zhí)行），原理：程序狀態(tài)字中psw的交換）

多道程序設(shè)計一程序的順序執(zhí)行（順序性、封閉性、可再現(xiàn)性）應(yīng)用題1多道程序設(shè)計一處理器調(diào)度一作業(yè)調(diào)度算法先來先服務(wù)算法應(yīng)用題2進(jìn)程調(diào)度算法處理器調(diào)度一作業(yè)調(diào)度算法先來先服務(wù)算法應(yīng)用題2進(jìn)程調(diào)度算法時間短的作業(yè)優(yōu)先算法進(jìn)程的概念—進(jìn)程的定義（程序的次執(zhí)行、組成：進(jìn)程控制塊+程序+數(shù)據(jù)）引入進(jìn)程的原因一_ 提高資源的利用率 正確描述程序的執(zhí)行情況進(jìn)程的屬L-動態(tài)性可有相同程序 等待態(tài)（等待新資源）中斷—狀 就緒態(tài)（等待CPU）——運(yùn)行態(tài)中斷和中斷處理-中斷類型中斷響應(yīng)硬件故障中斷程序中斷中斷處理外部中斷輸入/輸出中斷-訪管中斷程序的并發(fā)執(zhí)行（異步性、相互制約、競爭性、與速度有關(guān)）處理的兩級調(diào)度響應(yīng)比高者優(yōu)先算法概念線程的概念為何引入線程線程的概念為何引入線程線程的屬性存儲器（寄存器+高速緩沖存儲器+內(nèi)存（主存）+外存（硬盤））r絕對地址（內(nèi)存）、相對地址（程序中）靜態(tài)重定位（定位后程序不能移動，定位時間：程序運(yùn)行前）動態(tài)重定位（由軟件和硬件地址映射機(jī)構(gòu)完成。定位方式是指令執(zhí)行過程中進(jìn)行）單用戶連續(xù)存儲管理（DOS、單道批處理系統(tǒng)、采用對換方式，時間片輪轉(zhuǎn)方法使用內(nèi)存、采用靜態(tài)定位） 地址轉(zhuǎn)換：采用靜態(tài)重定位固定分區(qū)存儲管理一存儲保護(hù)：下限地址＜=絕對地址＜=上限地址、一各分區(qū)的大小和個數(shù)在操作系統(tǒng)啟動時確定，一個分區(qū)存放一個作業(yè)，可變分區(qū)存儲管理應(yīng)用題3內(nèi)存空間分配算法：最先（地址從小到大）、最優(yōu)（內(nèi)存空閑塊從小到大）、最差（內(nèi)存空閑塊從大到?。☉?yīng)用題）地址轉(zhuǎn)換：可變分區(qū)存儲管理應(yīng)用題3存儲保護(hù)：基址寄存器內(nèi)容＜=絕對地址＜=限長寄存器內(nèi)容移動技術(shù)：采用動態(tài)重定位方法，緊湊。.作用：1.集中分散的空閑區(qū)2.便于作業(yè)動態(tài)擴(kuò)充內(nèi)存―式存儲管理內(nèi)存分塊,作業(yè)分頁，頁面大小=塊的大小』表頁式主存空間的分配和回收：位示圖（應(yīng)用題） 應(yīng)用題4地址轉(zhuǎn)換：地址變換機(jī)構(gòu) r~頁式虛擬存儲管理：局限性（時間、空間）應(yīng)用題5I.棗式虛擬存儲管理原理：修改頁表頁式虛擬存儲管理實現(xiàn)先進(jìn)先出頁面淘汰算法I.棗式虛擬存儲管理原理：修改頁表頁式虛擬存儲管理實現(xiàn)先進(jìn)先出頁面淘汰算法最近最久未使用（LRU）置換算法I——最近最不經(jīng)常（LFU）置換算法應(yīng)用題6「文件系統(tǒng)與管理文件有關(guān)的軟件和數(shù)據(jù)稱文件系統(tǒng)——概述 文件系統(tǒng)功能系統(tǒng)角度：對文件存儲空間進(jìn)行組織分配、存儲、保護(hù)、檢索用戶角度：按名存取文件分類「按邏輯結(jié)構(gòu)：流式文件和記錄式文件 L按物理結(jié)構(gòu)：順序文件、鏈接文件、索引文件 應(yīng)用題7:保存數(shù)據(jù)的磁帶、硬盤、軟盤、光盤。其物理單位為卷。 文件的組織結(jié)構(gòu)邏輯結(jié)構(gòu)（由用戶構(gòu)造的文件:流式、記錄式）塊：存儲介質(zhì)上可連續(xù)存儲信息的一個區(qū)域，信息讀取單位。文件的組織結(jié)構(gòu)邏輯結(jié)構(gòu)（由用戶構(gòu)造的文件:流式、記錄式）應(yīng)用題10應(yīng)用題10記錄的成組和分解信息交換以塊為單位，信息處理以邏輯記錄為單位。存儲空間管理方法位示圖空閑塊鏈接法應(yīng)用題8廠單塊鏈接'-成組鏈接文件目錄r一級目錄結(jié)構(gòu)二級文件目錄樹型目錄結(jié)構(gòu)應(yīng)用題9文件的安全性「文件的保護(hù)L文件的保密文件的操作建立文件一打開文件一存儲空間管理方法位示圖空閑塊鏈接法應(yīng)用題8廠單塊鏈接'-成組鏈接文件目錄r一級目錄結(jié)構(gòu)二級文件目錄樹型目錄結(jié)構(gòu)應(yīng)用題9文件的安全性「文件的保護(hù)L文件的保密文件的操作建立文件一打開文件一讀/寫文件一關(guān)閉文件一撤消文件。設(shè)備管理的功能：分配與回收、啟動、驅(qū)動調(diào)度、處理外圍設(shè)備的中斷事件、實現(xiàn)獨(dú)占設(shè)備外圍設(shè)備的分類共享設(shè)備應(yīng)用題11獨(dú)占設(shè)備的分配絕對號：計算機(jī)系統(tǒng)為每臺設(shè)備進(jìn)行編號，以便區(qū)分，稱為絕對號。獨(dú)占設(shè)備的分配相對號：用戶對自己需要使用的若干臺同類設(shè)備給出的編號稱為設(shè)備的相對號設(shè)備的分配:采用設(shè)備類表設(shè)備表磁盤的驅(qū)動調(diào)牛信息傳輸時間=尋找時間（移臂）+延遲時間（旋轉(zhuǎn)）+傳送時間（讀?。┮票壅{(diào)度先來先服務(wù)、最短尋找時間優(yōu)先、電梯調(diào)度算法設(shè)備的啟動和I/O中斷處理I—虛擬設(shè)備應(yīng)用題12旋轉(zhuǎn)調(diào)度：信息的優(yōu)化分布海道：專用處理器外圍設(shè)備的啟動：通道程序：命令碼+數(shù)據(jù)主存地址+標(biāo)志碼+傳送字節(jié)個數(shù)l單緩沖雙緩沖」緩沖池緩沖技術(shù)井管理程序輸入井輸出井虛擬設(shè)備:用可共享的設(shè)備模擬獨(dú)占設(shè)備I—Spooling系統(tǒng)進(jìn)程的并發(fā)性進(jìn)程的順序性進(jìn)程的并發(fā)性與時間有關(guān)的錯誤臨界區(qū)與pv操作 臨界區(qū)的設(shè)計有如下原則有空讓進(jìn)。無空等待。多中擇一。有限等待L臨界資源：公共變量臨界區(qū)：臨界區(qū)是使用臨界資源的程序段互斥：若干進(jìn)程競爭進(jìn)入臨界區(qū)時互斥P、▼操作原語同步概念廠生產(chǎn)者與消費(fèi)者」同步與互斥混合~信件進(jìn)程的并發(fā)性進(jìn)程的順序性進(jìn)程的并發(fā)性與時間有關(guān)的錯誤臨界區(qū)與pv操作 臨界區(qū)的設(shè)計有如下原則有空讓進(jìn)。無空等待。多中擇一。有限等待L臨界資源：公共變量臨界區(qū)：臨界區(qū)是使用臨界資源的程序段互斥：若干進(jìn)程競爭進(jìn)入臨界區(qū)時互斥P、▼操作原語同步概念廠生產(chǎn)者與消費(fèi)者」同步與互斥混合~信件應(yīng)用題13進(jìn)程通信信箱■-通信原語L死鎖的形成：系統(tǒng)資源不足、進(jìn)程運(yùn)行推進(jìn)的順序不合適。死鎖發(fā)生的必要條件：互斥條件、占有并等待條件、非剝奪條件、循環(huán)等待條件1—死鎖死鎖的防止:破壞必要條件死鎖的避免:銀行家算法應(yīng)用題14死鎖的檢測：RAG圖應(yīng)用題1一個計算機(jī)系統(tǒng)，有一臺輸入機(jī)和一臺打印機(jī)，現(xiàn)有兩道程序投入運(yùn)行，且程序A先開始做，程序B后開始運(yùn)行。程序A的運(yùn)行軌跡為：計算50ms、打印100ms、再計算50ms、打印100ms，結(jié)束。程序B的運(yùn)行軌跡為：計算50ms、輸入80ms、再計算100ms，結(jié)束。試說明(1)兩道程序運(yùn)行時，CPU有無空閑等待?若有，在哪段時間內(nèi)等待?為什么會等待?(2)指出順序環(huán)境和并發(fā)環(huán)境下CPU的利用率分別為多少？答：畫出兩道程序并發(fā)執(zhí)行圖如下：(1)兩道程序運(yùn)行期間，CPU存在空閑等待，時間為100至150ms之間(見圖中有色部分)。返回應(yīng)用題2一、某多道程序設(shè)計系統(tǒng)供用戶使用的主存為100K，磁帶機(jī)2臺，打印機(jī)6臺?？勺兎謪^(qū)內(nèi)存管理，采用靜態(tài)方式分配外圍設(shè)備，忽略用戶作業(yè)I/O時間，作業(yè)序列如下：作業(yè)號進(jìn)入輸入井時間運(yùn)行時間主存需求量磁帶打印l8：0025分鐘15K1128：2010分鐘30KO138：2020分鐘60Kl048：3020分鐘20Kl158：3515分鐘10KI1作業(yè)調(diào)度采用FCFS策略.優(yōu)先分配主存低地址區(qū)且不準(zhǔn)移動，已在主存中的各作業(yè)平分CPU時間.現(xiàn)求：(1)作業(yè)被調(diào)度的先后次序？全部作業(yè)運(yùn)行結(jié)束的時間？作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間為多少？

(4)最大作業(yè)周轉(zhuǎn)時間為多少？答：(1)作業(yè)調(diào)度選擇的作業(yè)次序為：作業(yè)1、作業(yè)3、作業(yè)4、作業(yè)2和作業(yè)5全部作業(yè)運(yùn)行結(jié)束的時間9：30.周轉(zhuǎn)時間：作業(yè)1為30分鐘、作業(yè)2為55分鐘、作業(yè)3為40分鐘、作業(yè)4為40分鐘和作業(yè)5為55分鐘.平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時問=44分鐘。)最大作業(yè)周轉(zhuǎn)時間為55分鐘。ABCDE平均到達(dá)時間01234服務(wù)胴43=24FCFS3)完成時間47121418同轉(zhuǎn)胞4fi1011149帶機(jī)睡如1225.5強(qiáng)SJF(6)完成時間4918613用轉(zhuǎn)時間48上398帶權(quán)映時間1&&73,11.52.252.1返回應(yīng)用題3在可變分區(qū)管理下，假定內(nèi)存中按地址順序，依次有5個空閑區(qū)，空閑區(qū)的大小分別為32K,10K,5K，228K，100K.現(xiàn)有5個作業(yè)J1,J2,J3,J4,J5.它們各需要內(nèi)存1K，10K，108K，28K,115K.若采用FF算法，能將這5個作業(yè)按J1，J2，J3，J4，J5的順序全部裝入內(nèi)存嗎？你認(rèn)為按怎樣的次序裝入這5個作業(yè)可使內(nèi)存利用率最高？解：按FF算法，空閑分區(qū)表情況如表A-3所示，作業(yè)J5沒有裝入內(nèi)存。表A-3分配后的空閑分區(qū)表(FF)分區(qū)號大小131K20K35K411OK572KBF算法要求空閑分區(qū)按大小遞增的次序排列，在進(jìn)行內(nèi)存分配時，總是從空閑分區(qū)表首開始查找一個能滿足其大小要求的最小空閑分區(qū)。BF算法，空閑分區(qū)表情況如表A-4所示，5個作業(yè)J1。J2,J3,J4,J5全部裝入內(nèi)存。表A-4分配后的空閑分區(qū)表(BF)分區(qū)號大小14K20K34K4100K55KWF算法要求空閑分區(qū)按大小遞減的次序排列，在進(jìn)行內(nèi)存分配時，總是從空閑分區(qū)表首開始查找一個能滿足其大小要求的最大空閑分區(qū)。按WF算法，空閑分區(qū)表情況如表A-5所示，作業(yè)J5沒有裝入內(nèi)存。返回應(yīng)用題4分頁式存儲空間的分配由于塊的大小是固定的，可以用一張位示圖(Bitmap)來構(gòu)成主存分配表。現(xiàn)設(shè)主存有8192塊，可用字長為32位的256個字作為位示圖。若塊號，字號，位號(從高位到低位)分別從1、0、0開始，試問5999塊對應(yīng)的字號和位號?99字的19位對應(yīng)哪一塊？答：187字14位6388塊返回應(yīng)用題5一個由3個頁面(頁號為0、1、2)每頁有2048個字節(jié)組成的程序每把它裝入一個由8個物理塊(塊號為0、1、2、3、4、5、6、7)組成的存儲器中，裝入情況如下表：給出下列邏輯地址，請根據(jù)頁表計算出對應(yīng)的絕對地址。(1)100 (2)2617 (3)5196答案：(1)2*2048+100=4196(2)5*2048+569=10809(3)3*2048+1000=7144返回應(yīng)用題6在一個請求頁式存儲管理中，一個程序的頁面走向為4.3.2.1.4.3.5.4.3.2.1.5,并采用LRU算法。設(shè)分配給該程序的存儲塊數(shù)M分別為3和4,在該訪問中發(fā)生的缺頁次數(shù)F為()A.M=3，F(xiàn)=8；M=4，F(xiàn)=5 B.M=3，F(xiàn)=10；M=4，F(xiàn)=8C.M=3，F(xiàn)=9；M=4，F(xiàn)=10D：M=3，F(xiàn)=7；M=4，F(xiàn)=6答案：B返回應(yīng)用題7設(shè)一個文件由100個物理塊組成，若要將一塊信息進(jìn)行以下操作:加在文件的始端加在文件的末端從文件末端去掉請完成下表中對順序、鏈接和索引三種存儲結(jié)構(gòu)各需啟動的I/O操作次數(shù)。存儲結(jié)構(gòu)A、加在文件的始端B、加在文件的末端C、從文件末端去掉順序結(jié)構(gòu)0鏈接結(jié)構(gòu)索引結(jié)構(gòu)返回應(yīng)用題8假設(shè)一個磁盤組有100個柱面(編號為0?99),每個柱面有16個磁道(又稱盤面，編號為0?15)，每個盤面有8個扇區(qū)(編號為0~7)，每個盤面用一個讀寫磁頭?，F(xiàn)采用位示圖方法管理磁盤空間，其字號位號均從第0字第0位遞增編號。令磁盤塊號按柱面順序和盤面順序編排。請回答下列問題：若采用32位的字組成位示圖，共需要多少個字？第20字的第18位對應(yīng)于哪個柱面、哪個讀寫磁頭和哪個扇區(qū)？返回應(yīng)用題9假設(shè)用戶甲要用到文件A、B、C、E，用戶乙要用到文件A、D、E、F。已知：用戶甲的文件A與用戶乙的文件A實際上不是同一文件；用戶甲與用戶乙又分別用文件名C和F共享同一文件；甲、乙兩用戶的文件E是同一個文件。請回答下列問題：系統(tǒng)應(yīng)采用怎樣的目錄結(jié)構(gòu)才能使兩用戶在使用文件時不致于造成混亂？畫出這個目錄結(jié)構(gòu)。兩個用戶使用了幾個共享文件？寫出它們的文件名。答案：3%(I)可采用二緩目錄結(jié)構(gòu)(或多級目錄:結(jié)杓》〔少使用r兩個共享文件.它們用相同的文件-個文輯*又用不同的文件名e戚f共享了另一個文件.返回應(yīng)用題10.某用戶文件共10個邏輯記錄，每個邏輯記錄的長度為480個字符，現(xiàn)把該文件存放到磁帶上，若磁帶的記錄密度為800字符/英寸，塊與塊之間的間隙為0.6英寸，回答下列問題：不采用記錄成組操作時磁空間的利用率為 。采用記錄成組操作且塊因子為5時，磁帶空間的利用率為 。當(dāng)按上述方式把文件存放到磁帶上后，用戶要求每次讀一個邏輯記錄存放到他的工作區(qū)。當(dāng)對該記錄處理后，又要求把下一個邏輯記錄讀入他的工作區(qū)，直至10個邏輯記錄處理結(jié)束。系統(tǒng)應(yīng)如何為用戶服務(wù)？答案：(1)利用率為50%利用率為83%設(shè)置長度為2400字符的主存緩沖區(qū)；找到該文件的存放位置，啟動磁帶機(jī)讀出第一塊內(nèi)容存入主存緩沖區(qū)；進(jìn)行記錄分解，按用戶要求依次把主存緩沖區(qū)中的五個記錄傳送到用戶工作區(qū)；啟動磁帶機(jī)讀第二塊內(nèi)容存入主存緩沖區(qū)，把第6至10個邏輯記錄按用戶要求依次傳送到用戶工作區(qū)。返回應(yīng)用題11略返回應(yīng)用題12假定在某移動臂磁盤上剛剛處理了訪問75號柱面的請求，目前正在80號柱面讀信息，并且有下列請求序列等待訪問磁盤：請求次序12345678欲訪問的柱面號160140190188905832102試用：（1）電梯調(diào)度算法（2）最短尋找時間優(yōu)先算法分別列出實際上述請求的次序。返回應(yīng)用題13一、設(shè)進(jìn)程A和進(jìn)程B,它們都要求進(jìn)入臨界區(qū)CS,下面的設(shè)計就可以滿足進(jìn)程的互斥要求：S=1；/*定義信號量并確定初值*/ cobegin進(jìn)哄：進(jìn)程B:P(S);CS2;P(S);CS1;V(S);coendV（S）;二、生產(chǎn)者和消費(fèi)者Begin 〃p121SP,SG:semaphoremutex：semaphore；SP：=1：SG:=0；mutex：=1：cobeginproducer；consumer；coendProcedureproducer；beginwhiletruedobeginproducenextproduct；P(SP)；P(mutex)；putaproduct；v(mutex)；v(SG)；endendprocedureconsumer；消費(fèi)者進(jìn)程begin

whiletruedobeginp(SG)P(mutex)；whiletruedobeginp(SG)P(mutex)；takeaproductV(mutex)V(SP)；釋放緩沖區(qū)資源通知生產(chǎn)者已取走產(chǎn)品消費(fèi)產(chǎn)品comsumetheproductendend；使用comsumetheproductendend；使用PV操作來實現(xiàn)該方案。假設(shè)有一個成品倉庫，總共能存放8臺成品，生產(chǎn)者進(jìn)程生產(chǎn)產(chǎn)品放入倉庫，消費(fèi)者進(jìn)程從倉庫中取出成品消費(fèi)。為了防止積壓，倉庫滿的時候就停止生產(chǎn)。由于倉庫搬運(yùn)設(shè)備只有一套，故成品的存入和取出只能分別執(zhí)行，答案：S:信號量，倉庫能放產(chǎn)品的個數(shù)，初值二8S1:信號量，用于互斥，初值二1ProcessproducerP(S)生產(chǎn)產(chǎn)品P(S1)ProcessproducerP(S)生產(chǎn)產(chǎn)品P(S1)放入倉庫V(S1)V(S2)ProcessconsumerP(S2)P(S1)取出成品消費(fèi)V(S1)V(S)返回應(yīng)用題14設(shè)當(dāng)前的系統(tǒng)狀態(tài)如下，系統(tǒng)此時Availableffi((1,1,2)：ClaimAllocation進(jìn)程R1R2R3RlR2R3P13 22100P26 13511P33l4211P44 22002計算各個進(jìn)程還需要的資源數(shù)系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)，為什么？P2發(fā)出請求向量request2(1,0,1),系統(tǒng)能把資源分給它嗎？答：(1)P1,P2,P3,P4為：(2,2,2)、(1,0,2)、(1,)、(4,2,0)(2)系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，存在安全序列：P2,Pl,P3,P4

可以分配，存在安全序列：P2,Pl,P3,P4。返回應(yīng)用題31.設(shè)有四道作業(yè)，它們進(jìn)入系統(tǒng)的時間及需要執(zhí)行的時間如下表所示，并規(guī)定當(dāng)?shù)谝粋€作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)后立即調(diào)度，忽略調(diào)度的時間開銷。表列出了A、B、C和D共4個作業(yè)到達(dá)系統(tǒng)的時間、運(yùn)行時間、開始時間及各自完成的時間，采用FCFS算法，計算各自的周轉(zhuǎn)時間和帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間和等待時間，分析結(jié)果可以得出什么結(jié)論？作業(yè)號進(jìn)入系統(tǒng)時間需執(zhí)行時間(分鐘)開始時間完成時間周轉(zhuǎn)時間19:007029:403039:5010410:105要求：分別采用先來先服務(wù)和最短執(zhí)行時間優(yōu)先調(diào)度算法時的調(diào)度次序和