操作系統(tǒng)基礎(chǔ)復(fù)習(xí)題綱

復(fù)習(xí)題綱操作系統(tǒng)基礎(chǔ)（2000級）

掌握計算機軟件的分類、操作系統(tǒng)的概念、微程序、命令解釋器、操作系統(tǒng)的工作狀態(tài)、用戶軟件的工作狀態(tài)、操作系統(tǒng)的作用、進程、文件、虛擬機、系統(tǒng)調(diào)用以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等基本概念；并在掌握操作系統(tǒng)概念的基礎(chǔ)上能夠區(qū)分哪些指令是特權(quán)指令、哪些指令是非特權(quán)指令；CPU狀態(tài)：管理狀態(tài)與用戶狀態(tài)。第一部分引言第二部分進程掌握進程的基本概念、進程的特點、進程的狀態(tài)以及狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系、線程的概念、線程實現(xiàn)的兩種方式以及相應(yīng)的特點；掌握進程通信中的基本概念內(nèi)容包括競爭條件、臨界區(qū)、互斥、臨界區(qū)的求解原則、信號量、進程調(diào)度所需要考慮的因素、具體的各種進程調(diào)度算法（先來先服務(wù)、時間片輪轉(zhuǎn)、優(yōu)先級調(diào)度、多重隊列、最短作業(yè)優(yōu)先算法）等；能夠運用所學(xué)的進程通信的知識，分析軟件算法中所存在的問題，并能夠在分析問題的基礎(chǔ)上能運用相應(yīng)的知識解決實際應(yīng)用中的相應(yīng)問題；第三部分輸入/輸出系統(tǒng)掌握：I/O設(shè)備的硬件軟件原理，能夠區(qū)分相關(guān)的I/O操作具體是在拿一軟件層次上完成。了解死鎖的定義、死鎖發(fā)生的必要條件以及處理死鎖的策略，針對于這些處理策略有哪些相應(yīng)的算法來解決；磁盤軟件以及磁盤臂調(diào)度算法、磁盤出錯的處理等，掌握時鐘軟件所完成的任務(wù)運用：根據(jù)系統(tǒng)給出的資源分配圖能夠分析判斷系統(tǒng)的狀態(tài)；根據(jù)實際的情況能夠?qū)/O設(shè)備的處理進行優(yōu)化設(shè)置；第四部分存儲器管理存儲器的重定位和保護；固定分區(qū)與可變分區(qū)的概念；可變分區(qū)的內(nèi)存管理以及使用鏈表的內(nèi)存管理中的分配算法；分頁的虛擬存儲器的實現(xiàn)過程，虛擬地址到物理地址的轉(zhuǎn)化過程；頁面的替換算法；分頁系統(tǒng)中的設(shè)計問題；第五部分文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)的基本概念：文件命名、文件結(jié)構(gòu)、文件類型、文件存儲、文件屬性、文件操作、層次目錄系統(tǒng)、路徑名稱、目錄操作；掌握文件系統(tǒng)的實現(xiàn)（文件的實現(xiàn)、目錄實現(xiàn)）、磁盤空間的管理、文件系統(tǒng)的可靠性、文件系統(tǒng)的性能；安全性一、考試題型１．判斷２０個２．５個大題（８０分）１．算法應(yīng)用２．應(yīng)用理論３．編程應(yīng)用二、復(fù)習(xí)綱要１．作業(yè)調(diào)度２．進程調(diào)度＞FCFS.SJF.RR(RoundRobin)時間片輪轉(zhuǎn)3.內(nèi)外存交換調(diào)度（頁面置換）

OPT（clockpolicy）

FIFO、LRU

Second—chance變境強型（NUR）

P３１９頁4.磁盤空白塊管理算法

①位圖②鏈表FF.NF.BF.WF.

③伙伴５．磁盤讀寫臂調(diào)度算法

FCFS、SSTF、SCAN、LOOK.６．地址映射與轉(zhuǎn)換

虛地址與實地址，地址轉(zhuǎn)換圖７．UNIX文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與i結(jié)點。８．P.V操作、讀寫者問題（讀者優(yōu)先）？9．資源管理，死鎖分析與研究三、例題講解例１．假設(shè)系統(tǒng)由相同類型的m個資源組成，系統(tǒng)有n個進程，每個進程至少請求一個資源，證明：當(dāng)n個進程最多需要的資源之和小于m+n時，該系統(tǒng)無死鎖。解：證明：假設(shè)當(dāng)n個進程最多需要的資源之和小于m+n，系統(tǒng)死鎖。最多需求還需求已占有因為系統(tǒng)死鎖至少在一個Pi其Needi=0，此時Pi不死鎖，與假設(shè)題意矛盾，所以系統(tǒng)不死鎖。2.某系統(tǒng)中有六臺打印機，N個進程共享打印機資源，每個進程要求兩臺，試問N取哪些值時，系統(tǒng)才不會發(fā)生死鎖？解：由上可知證：n個進程最多需要的資源之和小于6+n時，該系統(tǒng)無死鎖，即2n<6+n，n<6。n取值為1，2，3，4，5另證：如下圖所示：當(dāng)n=6時，最糟情況有：P1P2P3P4P5P6每一進程已占有一個資源，還申請一個資源，此時死鎖。同理n>6時系統(tǒng)也會出現(xiàn)死鎖。而n=5時，最糟情況下也會有P1P5……此時可化簡為完全可化簡圖，不死鎖。同理1<n<5時也不死鎖，n取值為1，2，3，4，5。例題2.設(shè)某系統(tǒng)有一256k的空白區(qū)，現(xiàn)有以下作業(yè)序列和對內(nèi)存的要求：作業(yè)1要140k，作業(yè)2要求16k，作業(yè)3要求80k，作業(yè)1完成，作業(yè)3完成，作業(yè)4要求70k，作業(yè)5要求128k。試用首次適應(yīng)和最佳適應(yīng)算法對上述作業(yè)進行可變分區(qū)存貯分配(繪圖)并討論。解：job1

(140k)job2(16k)job3(80k)140k156k236k256kjob5(128k)job2(16k)128k140k156kjob4(70k)226k256kjob4(70k)70k86k214kjob2(16k)job5(128k)256k浮動FFBFjob4(70k)job2(16k)70k140k156kjob5無法分配256k例題3.在一個請求頁式存儲系統(tǒng)中，一程序的頁面走向為4.3.2.1.4.3.5.4.3.2.1.5采取LRU頁面置換算法，設(shè)分配給該程序的存儲塊數(shù)M分別為3和4時，請求出在訪問過程中發(fā)生的缺頁次數(shù)和缺頁率，并比較所得結(jié)果，從中可得到什么啟發(fā)？解：當(dāng)M＝3時432143543215432143543215432143543214321435432++++++++++初值缺頁10次，缺頁中斷率為當(dāng)M＝4時缺頁7次，缺頁中斷率為在LRU算法下，當(dāng)M增大時，缺頁次數(shù)減少，缺頁中斷率也減少。432143543215432143543215432143543214321435432+++++++432111543初值+例題4.假定五個作業(yè)A～E提交時間相同，且實際需要運行的時間分別是10、6、2、4和8分鐘，外部分配的優(yōu)先級數(shù)分別是3、5、2、1和4，(設(shè)數(shù)值大的優(yōu)先數(shù)高)。忽略CPU的切換時間，分別就下列幾種調(diào)度算法計算作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時間。

a.輪轉(zhuǎn)法；

b.優(yōu)先級調(diào)度；

c.SJF解：運行t優(yōu)先級10624835214(a)輪轉(zhuǎn)法：(時間片以及CPU切換時間都較小可忽略)C完成：2×5=10分鐘D完成：10+(4–2)×4=18分鐘調(diào)度次序：CDBEAE完成：24+(8–6)×2=28分鐘A完成：28+(10–8)×1=30分鐘B完成：18+(6–4)×3=24分鐘(b)優(yōu)先級調(diào)度調(diào)度次序：BEACD(c)SJF調(diào)度次序：CDBEA例題5.設(shè)有一個數(shù)據(jù)區(qū)，有若干進程要去讀或?qū)懰?，遵循下列原則：寫是互斥的，當(dāng)一進程正在寫時，其它進程既不能寫，也不能讀；讀可同時進行，只要沒有進程正在寫，則任何進程都可以讀，請用P，V操作寫出讀寫過程的同步算法(要給出信號量物理意義以及初值)答：varmutex,wrt:Semaphore;

readcount:integer;

mutex:=wrt:=1;

readcount:=0;

parbegin

Readeri:begin

Wait(mutex);

readcount:=readcount+1;

ifreadcount=1thenWait(wrt);

Signal(mutex);

讀數(shù)據(jù)集；

Wait(mutex);

readcount:=readcount–1;

ifreadcount=0thenSignal(wrt);

Signal(mutex);

end

Writeri:begin

Wait(wrt);

寫數(shù)據(jù)集;

Signal(wrt);

end

coend例題6.有一閱覽室，讀者進入時必須先在一張登記表上進行登記，該表為每一座位列一表目，包括座號和讀者姓名。讀者離開時要消掉登記信號，閱覽室中共有100個座位，請問：(1)為描述讀者的動作，應(yīng)編寫幾個程序？設(shè)置幾個進程？進程與程序間的對應(yīng)關(guān)系如何？(2)用類Pascal語言和Wait,Signal操作寫出這些進程間的同步算法。答：(1)應(yīng)編寫1個程序；設(shè)置2個進程；

進程與程序間的對應(yīng)關(guān)系是：多對1。(2) begin

S1:=100(有100個座位)

S2:=0(有沒閱讀者)

mutex:=1

cobegin

P1:repeat

P(S1);

P(