《操作系統(tǒng)》概念總結【可直接縮印】

【第一章】1、操作系統(tǒng)基本功能：a、處理機功能：對處理機分配調度策略、分配實施和資源回收等問題。b、儲存管理：內(nèi)存分配；存儲保護；內(nèi)存擴充。C、設備管理：通道、控制器、輸入輸出設備的分配與管理；設備獨立性d、信息管理（文件系統(tǒng)管理）：信息管理，信息的共享、保密和保護。e、用戶接口：為用戶提供有好多的用戶接口，為用戶服務。2.操作系統(tǒng)的定義:操作系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)中的一個系統(tǒng)軟件，它是這樣一些程序模塊的集合——它們管理和控制計算機系統(tǒng)中的硬件及軟件資源，合理地組織計算機工作流程，以便有效地利用這些資源為用戶提供一個功能強大、使用方便和可擴展的工作環(huán)境，從而在計算機與其用戶之間起到接口的作用。3.操作系統(tǒng)的類型：（1）批處理操作系統(tǒng)（2）分時操作系統(tǒng)（3）實時操作系統(tǒng)（4）個人計算機操作系統(tǒng)（5）網(wǎng)絡操作系統(tǒng)（6）分布式操作系統(tǒng)4.什么是多道程序系統(tǒng)？在計算機內(nèi)存中同時存放幾道相互獨立的程序，它們在管理程序的控制下相互穿插地運行。5.什么是批處理、分時和實時系統(tǒng)?各有什么特征?批處理系統(tǒng)：把用戶提交的作業(yè)分類，把一批作業(yè)編成一個作業(yè)執(zhí)行序列，由專門編制的監(jiān)督程序自動依次處理。主要特征：用戶脫機使用計算機、成批處理、多道程序運行分時系統(tǒng)：把處理機的運行時間分成很短的時間片，按時間片輪轉的方式，把處理機分配給各進程使用。其主要特征是：交互性、多用戶同時性、獨立性。實時系統(tǒng)：在被控對象允許時間范圍內(nèi)做出響應。其主要特征是：對實時信息分析處理速度要比進入系統(tǒng)快、要求安全可靠、資源利率低?！镜诙隆?.1什么是作業(yè)?作業(yè)步?作業(yè)的控制方式？JCB（作業(yè)控制塊）作業(yè)：在一次應用業(yè)務處理過程中，從輸入開始到輸出結束，用戶要求計算機所做的有關該次業(yè)務處理的全部工作稱為一個作業(yè)。作業(yè)由不同的順序相連的作業(yè)步組成。從系統(tǒng)的角度看，它由程序、數(shù)據(jù)和作業(yè)說明書組成。作業(yè)步：是在一個作業(yè)的處理過程中，計算機所做的相對獨立的工作。一般來說，每一個作業(yè)步產(chǎn)生下一個作業(yè)步的輸入文件。作業(yè)的控制方式：脫機方式和聯(lián)機方式JCB（作業(yè)控制塊）為了管理和調度作業(yè)，系統(tǒng)為每個作業(yè)設置了一個作業(yè)控制塊，它記錄該作業(yè)的有關信息。如同PCB是進程在系統(tǒng)中存在的標志一樣，JCB是作業(yè)在系統(tǒng)中存在的標志。當作業(yè)進入系統(tǒng)時，為該作業(yè)建立一個JCB；當作業(yè)執(zhí)行完畢進入完成狀態(tài)，系統(tǒng)撤銷并釋放相關資源。2.2作業(yè)由哪幾部分組成?各有什么功能?作業(yè)組成：即程序、數(shù)據(jù)和作業(yè)說明書。一個作業(yè)可以包含多個程序和多個數(shù)據(jù)集，但必須至少包含一個程序。作業(yè)中包含的程序和數(shù)據(jù)完成用戶所要求的業(yè)務處理工作。作業(yè)說明書則體現(xiàn)用戶的控制意圖。2.35種作業(yè)的輸入方式各有何特點?讀過程寫過程？聯(lián)機輸入輸出方式：用戶和系統(tǒng)通過交互會話來輸入輸出作業(yè)，外圍設備直接和主機相連接，一臺主機可以連接一臺或多臺外圍設備。脫機輸入輸出方式：利用低檔個人機作為外圍處理機進行輸入處理，脫機輸入解決了快速輸入輸出問題，提高了主機的資源利用率，脫機輸入需要用戶進行干預或進行一定的操作，移動存儲介質和連接后援存儲器等，靈活性差：即遇到緊急任務需要處理時，無法直接交給主機以便優(yōu)先處理。直接耦合方式：把主機和外圍低檔機通過一個公用的大容量外存直接耦合起來。SPOOLING系統(tǒng)：在SPOOLING系統(tǒng)中，多臺外圍設備通過通道或DMA器件和主機與外存連接起來。SPOOLING系統(tǒng)的輸入方式既不同于脫機方式，也不同于直接耦合方式。作業(yè)的輸入輸出過程由主機中的操作系統(tǒng)控制。操作系統(tǒng)中的輸入程序包含兩個獨立的過程:讀過程負責從外部設備把信息讀入緩沖區(qū)；寫過程負責把緩沖區(qū)的信息送到外存輸入井中網(wǎng)絡輸入方式：網(wǎng)絡輸入方式以上述幾種輸入方式為基礎。當用戶需要把在計算機網(wǎng)絡中某一臺主機上輸入的信息傳送到同一網(wǎng)中另一臺主機上進行操作或執(zhí)行時，就構成了網(wǎng)絡輸入方式。試述SPOOLING系統(tǒng)的工作原理。在系統(tǒng)輸入模塊收到作業(yè)輸入請求信號后，輸入管理模塊中的讀過程負責將信息從輸入裝置讀入緩沖區(qū)。當緩沖區(qū)滿時，由寫過程將信息從緩沖區(qū)寫到外存輸入井中。讀過程和寫過程反復循環(huán)，直到一個作業(yè)輸入完畢。讀過程讀到一個硬件結束標志之后，系統(tǒng)再次驅動寫過程把最后一批信息寫入外存并調用中斷處理程序結束該次輸入。然后，系統(tǒng)為該作業(yè)建立作業(yè)控制塊JCB，從而使輸入井中的作業(yè)進入作業(yè)等待隊列，等待作業(yè)調度程序選中后進入內(nèi)存。操作系統(tǒng)為用戶提供哪些接口?它們的區(qū)別是什么?系統(tǒng)為用戶提供的各種命令接口界面，用戶利用這些操作命令來組織和控制作業(yè)的執(zhí)行或管理計算機系統(tǒng)。另一個接口是系統(tǒng)調用，編程人員使用系統(tǒng)調用來請求操作系統(tǒng)提供服務?！镜谌隆楷F(xiàn)代操作系統(tǒng)的重要特點是什么？程序的并發(fā)執(zhí)行；系統(tǒng)所擁有的資源被共享；系統(tǒng)的用戶隨機地使用什么是程序的串行（順序）和并發(fā)執(zhí)行？特點？程序的順序執(zhí)行：一個具有獨立功能的程序獨占處理機直至最終結束的過程。(1)順序性：程序順序執(zhí)行時，其執(zhí)行過程可看作一系列嚴格按程序規(guī)定的狀態(tài)轉移過程。(2)封閉性：程序執(zhí)行得到的最終結果由給定的初始條件決定，不受外界因素的影響。(3)可再現(xiàn)性：只要輸入的初始條件相同，則無論何時重復執(zhí)行該程序都會得到相同的結果程序的并發(fā)執(zhí)行：一組在邏輯上互相獨立的程序或程序段在執(zhí)行過程中，其執(zhí)行時間在客觀上互相重疊，即一個程序段的執(zhí)行尚未結束，另一個程序段的執(zhí)行已經(jīng)開始的執(zhí)行方式。(1)間斷(異步)性："走走停停"，一個程序可能走到中途停下來，失去原有的時序關系(2)失去封閉性：共享資源，受其他程序的控制邏輯的影響。如：一個程序寫到存儲器中的數(shù)據(jù)可能被另一個程序修改，失去原有的不變特征(3)失去可再現(xiàn)性：失去封閉性－>失去可再現(xiàn)性；外界環(huán)境在程序的兩次執(zhí)行期間發(fā)生變化，失去原有的可重復特征進程，線程？進程與程序有哪些異同點？進程與線程有何區(qū)別？進程是具有獨立功能的可并發(fā)執(zhí)行的程序在一個數(shù)據(jù)集合上的運行過程，是系統(tǒng)進行資源分配和調度的獨立單位。或者說，進程是進程實體的運行過程。線程是進程的實體，是系統(tǒng)獨立調度和分配的基本單位。①進程是程序的一次執(zhí)行，它是一個動態(tài)的概念，程序是完成某個特定功能的指令的有序序列，它是—個靜態(tài)的概念。進程和程序的區(qū)別還在于：一個進程可以執(zhí)行一個或幾個程序。反之，同一程序也可能由多個進程同時執(zhí)行。②進程是系統(tǒng)進行資源分配和調度的一個獨立單位；程序則不是。③程序可以作為一種軟件資源長期保存，而進程是程序的一次執(zhí)行過程，它是臨時的，有生命期的。表現(xiàn)在它由創(chuàng)建而產(chǎn)生，完成任務后被撤消。④進程是具有結構的。為了描述進程的運行變化過程，應為每個進程建立一個結構——進程控制塊。從結構上看，進程是由程序、數(shù)據(jù)和進程控制塊三部分組成。進程上下文及其構成進程上下文：進程執(zhí)行活動全過程的靜態(tài)描述進程。組成：上下文由進程的用戶地址空間內(nèi)容、硬件寄存器，內(nèi)容及與該進程相關的核心數(shù)據(jù)結構組成。進程狀態(tài)分別是什么？給出進程狀態(tài)轉移圖。進程的生命期內(nèi)，一個進程至少有三種基本狀態(tài):執(zhí)行/運行狀態(tài)等待/諸塞狀態(tài)就緒狀態(tài)什么是進程控制？用于進程控制的原語有哪些？進程控制：系統(tǒng)使用一些具有特定功能的程序段來創(chuàng)建、撤消進程以及完成進程各狀態(tài)間的轉換，從而達到多進程高效率并發(fā)執(zhí)行和協(xié)調、實現(xiàn)資源共享的目的。進程控制的原語有：創(chuàng)建原語、撤消原語、阻塞原語、喚醒原語等。什么是原語？有哪幾種？他們功能是什么？原語：系統(tǒng)態(tài)下執(zhí)行的某些具有特定功能的程序段。機器指令級原語：執(zhí)行期間不允許中斷；功能級原語：程序段不允許并發(fā)執(zhí)行；進程的間接制約定義，互斥，直接制約定義，進程同步？間接制約：由于共享某一公有資源而引起的在臨界區(qū)內(nèi)不允許并發(fā)進程交叉執(zhí)行的現(xiàn)象，稱為由共享公有資源而造成的對并發(fā)進程執(zhí)行速度的間接制約。互斥：不允許兩個以上的共享該資源的并發(fā)進程同時進入臨界區(qū)稱為互斥。直接制約：一組在異步環(huán)境下的并發(fā)進程，各自的執(zhí)行結果互為對方的執(zhí)行條件，從而限制各進程的執(zhí)行速度的過程。進程間的同步：把異步環(huán)境下的一組并發(fā)進程，因直接制約而互相發(fā)送消息而進行互相合作、互相等待，使得各進程按一定的速度執(zhí)行的過程。死鎖的定義，進程死鎖的起因，產(chǎn)生死鎖的必要條件，死鎖的排除方法死鎖：指各并發(fā)進程彼此互相等待對方所擁有的資源，且這些并發(fā)進程在得到對方的資源之前不會釋放自己所擁有的資源。從而造成大家都想得到資源而又都得不到資源，各并發(fā)進程不能繼續(xù)向前推進的狀態(tài)死鎖的起因：是并發(fā)進程的資源競爭。產(chǎn)生死鎖的必要條件：互斥條件2.不剝奪條件3.部分分配4.環(huán)路條件死鎖的排除方法：預防、避免、檢測與恢復臨界區(qū)：不允許多個并發(fā)進程交叉執(zhí)行的一段程序。【第四章】處理機調度分幾級？他們分別是什么？主要功能？（分4級）作業(yè)調度：主要任務是按一定的原則對外存輸入井上的大量后備作業(yè)進行選擇，給選出的作業(yè)分配內(nèi)存、輸入輸出設備等必要的資源，并建立相應的進程，以使該作業(yè)的進程獲得競爭處理機的權利。另外，當該作業(yè)執(zhí)行完畢時，還負責回收系統(tǒng)資源。（JCB）交換調度：主要任務是按照給定的原則和策略，將處于外存交換區(qū)中的就緒狀態(tài)或就緒等待狀態(tài)的進程調入內(nèi)存，或把處于內(nèi)存就緒狀態(tài)或內(nèi)存等待狀態(tài)的進程交換到外存交換區(qū)。交換調度主要涉及到內(nèi)存管理與擴充。進程調度：主要任務是按照某種策略和方法選取一個處于就緒狀態(tài)的進程占用處理機。在確定了占用處理機的進程后，系統(tǒng)必須進行進程上下文切換以建立與占用處理機進程相適應的執(zhí)行環(huán)境。（PCB）線程調度:調度單位是線程而不是進程，按照某種策略和方法選取一個處于就緒狀態(tài)的線程占用處理機。只切換必不可少的資源，如：線程狀態(tài)、寄存器上下文和棧。什么是周轉時間和加權周轉時間？周轉時間：為作業(yè)完成時刻減去作業(yè)到達的時刻：作業(yè)完成時刻-作業(yè)到達時刻作業(yè)i的周轉時間Ti：Ti=Tei-Tsi平均周轉時間：就是用周轉時間總時間除以作業(yè)個數(shù)：所有作業(yè)的周轉時間/作業(yè)總數(shù)帶權周轉時間：是作業(yè)周轉時間與作業(yè)執(zhí)行時間的比：Wi=Ti/Tri調度算法有幾種？主要思想是什么？1.先來先服務（FCFS）調度算法：將用戶作業(yè)和就緒進程按提交順序或變?yōu)榫途w狀態(tài)的先后排成隊列，并按照先來先服務的方式進行調度處理，是一種最普遍和最簡單的方法。2.輪轉法：思路：讓每個進程在就緒隊列中的等待時間與享受服務的時間成比例。3.多級反饋輪轉法：加入到就緒隊列的不同原因的進程賦予不同的隊列，每個隊列賦予不同的優(yōu)先級4.優(yōu)先級法:靜態(tài)法：優(yōu)先級確定：系統(tǒng)或用戶按某種原則為作業(yè)或進程指定一個優(yōu)先級來表示該作業(yè)或進程所享有的調度優(yōu)先權。優(yōu)先級確定分為靜態(tài)法和動態(tài)法。5.最短作業(yè)優(yōu)先法：最短作業(yè)優(yōu)先法（SJF）就是選擇那些估計需要執(zhí)行時間最短的作業(yè)投入執(zhí)行，為它們創(chuàng)建進程和分配資源。什么是實時調度？實時調度是為了完成用戶允許的時間范圍內(nèi)的任務而分配計算機處理器的調度方法。（硬實時任務、軟實時任務）【第五章】1存儲管理的主要功能是什么？將進程中的目標代碼、數(shù)據(jù)等的虛擬地址組成的虛擬空間稱為虛擬存儲器。應具有請求調入功能和置換功能，能從邏輯上對內(nèi)存容量加以擴充的一種存儲器系統(tǒng)。其邏輯容量由內(nèi)存容量和外存容量之和所決定，其運行速度接近于內(nèi)存速度，而每位的成本卻又接近于外存。2什么是虛擬存儲器？虛擬存儲器是存儲管理的核心概念.虛擬存儲器定義1：指具有請求調入功能和置換功能，能從邏輯上對內(nèi)存容量加以擴充的一種存儲器系統(tǒng)。其邏輯容量由內(nèi)存容量和外存容量之和所決定，其運行速度接近于內(nèi)存速度，而每位的成本卻又接近于外存?？梢?，虛擬存儲技術是一種性能非常優(yōu)越的存儲器管理技術，故被廣泛地應用于大、中、小型機器和微型機中。虛擬存儲器定義2：將進程中的目標代碼、數(shù)據(jù)等的虛擬地址組成的虛擬空間稱為虛擬存儲器。3什么是地址重定位？實現(xiàn)重定位方法有哪幾類？地址重定位：在可執(zhí)行文件裝入時需要解決可執(zhí)行文件中地址（指令和數(shù)據(jù)）和內(nèi)存地址的對應。由操作系統(tǒng)中的裝入程序loader來完成靜態(tài)地址重定位、靜態(tài)地址重定位4動態(tài)分區(qū)式管理的常用內(nèi)存分配算法有哪幾種？比較它們各自的優(yōu)缺點。最先適應法：可用表或自由鏈按起始地址遞增的次序排列。算法的最大特點是一旦找到大于或等于所要求內(nèi)存長度的分區(qū)，則結束探索。然后，該算法從所找到的分區(qū)中劃出所要求的內(nèi)存長度分配給用戶.把余下的部分進行合并(如果有相鄰空閑區(qū)存在)后留在可用表中，但要修改其相應的表項。最佳適應法：要求從小到大的次序組成空閑區(qū)可用表或自由鏈。當用戶作業(yè)或進程申請一個空閑區(qū)時，存儲管理程序從表頭開始查找，當找到第一個滿足要求的空閑區(qū)時，停止查找。如果該空閑區(qū)大于請求表中的請求長度，則與最先適應法時相同，將減去請求長度后的剩余空閑區(qū)部分留在可用表中。最壞適應法：要求空閑區(qū)按其大小遞減的順序組成空閑區(qū)可用表或自由鏈。當用戶作業(yè)或進程申請一個空閑區(qū)時，先檢查空閑區(qū)可用表或自由鏈的第一個空閑可用區(qū)的大小是否大于或等于所要求的內(nèi)存長度，若可用表或自由鏈的第一個項長度小于所要求的，則分配失敗，否則從空閑區(qū)可用表或自由鏈中分配相應的存儲空間給用戶。然后修改和調整空閑區(qū)可用表或自由鏈5請求頁式管理？請求頁式管理中有哪幾種常用的頁面置換算法？試比較它們的優(yōu)缺點。請求頁式管理定義：當需要執(zhí)行某條指令而又發(fā)現(xiàn)它不在內(nèi)存時或當執(zhí)行某條指令需要訪問其他的數(shù)據(jù)或指令時，這些指令和數(shù)據(jù)不在內(nèi)存中，從而發(fā)生缺頁中斷，系統(tǒng)將外存中相應的頁面調入內(nèi)存隨機淘汰算法（RR）、輪轉法和先進先出算法（FIFO）、最近最久未使用頁面置換算法（LRU）隨機優(yōu)：在系統(tǒng)設計人員認為無法確定哪些頁被訪問的概率較低時，隨機地選擇某個用戶的頁面并將其換出將是一種明智的作法。缺：基于CPU按線性順序訪問地址空間的這個假設，所以，這個算法內(nèi)存利用率不高。FIFO：缺點1同隨機（RR）缺點，缺點2：在未給進程或作業(yè)分配足它所要求的頁面數(shù)時，有時會出現(xiàn)分配的頁面數(shù)增多，缺頁次數(shù)反而增加的奇怪現(xiàn)象。即Belady現(xiàn)象?！镜诹挛募芾怼竣笔裁唇形募?？答：文件是在邏輯上具有完整意義的信息集合，它有一個名字作標識。⒉敘述下列術語并說明它們之間的關系：存儲介質、卷、塊、文件和記錄。答：把可用來記錄信息的磁帶、硬盤盤組、軟磁盤片、卡片等稱為存儲介質；把存儲介質的物理單位定義為“卷”；把存儲介質上連續(xù)信息所組成的一個區(qū)域稱為“塊”；把邏輯上具有完整意義的信息集合稱為文件，文件存放在存儲介質上；記錄式文件是指用戶對文件內(nèi)的信息按邏輯上獨立的含義再劃分信息單，每個單位稱為一個邏輯記錄。⒊什么是文件的邏輯結構？常用的邏輯結構有哪幾種？有何特點？答：用戶按自己對信息的使用要求組織文件，由于這種文件是獨立于物理環(huán)境而構造的，所以，把用戶概念中的文件稱為文件的邏輯結構，或稱邏輯文件?！怯薪Y構文件，它是由一個以上的記錄構成的文件、故又稱為記錄式文件；二是無結構文件，它是指由字符流構成的文件，故又稱為流式文件。⒌文件目錄的主要內(nèi)容和作用是什么？文件目錄內(nèi)容：記錄一個文件的有關信息，除了指出文件名和文件在存儲介質上的位置外，還應包括如何控制和管理文件的信息。文件目錄作用：文件目錄是為文件設置用于文件描述和文件控制的數(shù)據(jù)結構，它與文件一一對應，是用于查找文件的，它是文件系統(tǒng)實現(xiàn)按名存取的重要手段，⒍總結文件的物理結構和文件存取方法間的關系。不同的文件物理結構可采用不同的文件存取方法，文件物理結構可采用的文件存取方式連續(xù)文件順序存取鏈接文件順序存取索引文件順序存取、隨機存取直接文件按鍵存?、肺募僮髦饕校航⑽募蜷_文件，讀/寫文件，關閉文件，刪除文件。⒏文件的保護和保密措施有哪些？目前實現(xiàn)安全措施的辦法有；制定用戶的訪問權限、口令、密碼等?！镜谄哒拢涸O備管理】1.設備接口的功能是什么？按照計算機主機與設備的約定格式和過程接受或發(fā)送信號和數(shù)據(jù)2.I/O控制方式有哪幾種？說明優(yōu)缺點？1）程序查詢方式：占用處理器，程序和I/O同步等待2）I/O中斷方式：不占用處理器，CPU與I/O異步3）直接存儲器訪問（DMA）方式：I/O與內(nèi)存直接傳輸，CPU余姚寫大量的DMA操作命令，DMA工作期間CPU掛起，占用總線。4）I/O通道方式：通道控制器是一個專用的I/O處理機，通道控制設備控制器直接控制設備，不需要CPU的干預【第八章】1文件系統(tǒng)應具備的功能(1)合理的存放文件：必需對磁盤等輔助存儲器空間(或稱文件空間)進行統(tǒng)一管理。在用戶創(chuàng)建新文件時為其分配空閑區(qū)，而在用戶刪除或修改某個文件時,回收和調整存儲區(qū)。(2)實現(xiàn)按名存?。盒枰幸粋€用戶可見的文件邏輯結構，用戶按照文件邏輯結構所給定的方式進行信息的存取和加工。這種邏輯結構是獨立于物理存儲設備的。(3)便于存放和加工信息：文件在存儲設備上應按一定的順序存放。這種存放方式被稱為文件的物理結構。(4)完成對存放在存儲設備上的文件信息的查找。(5)完成文件的共享和