操作系統(tǒng)期末復(fù)習(xí)考點(diǎn)總結(jié)

第一章（1）操作系統(tǒng)（OperatingSystem）：操作系統(tǒng)是一組控制和管理計(jì)算機(jī)硬件和軟件資源，合理地對(duì)各類作業(yè)進(jìn)行調(diào)度，以及方便用戶使用的程序的集合。（2）操作系統(tǒng)最基本的特征：共享性、并發(fā)性（3）操作系統(tǒng)的特性：eq\o\ac(○,1)并發(fā)性：兩個(gè)或多個(gè)事件在同一事件間隔發(fā)生；eq\o\ac(○,2)共享性：系統(tǒng)中的資源可供內(nèi)存中多個(gè)并發(fā)進(jìn)程共同使用，也稱為資源共享或資源復(fù)用；eq\o\ac(○,3)虛擬技術(shù)：把一個(gè)物理實(shí)體變成若干個(gè)邏輯上的對(duì)應(yīng)物；eq\o\ac(○,4)異步性：進(jìn)程是以人們不可預(yù)知的速度，停停走走地向前推進(jìn)的。（4）OS的主要任務(wù)：為多道程序的運(yùn)行提供良好的環(huán)境，保證多道程序能有條不紊地、高效地運(yùn)行，并能最大程度地提高系統(tǒng)中各種資源的利用率和方便用戶的使用。（5）OS的功能：（1）處理機(jī)管理：對(duì)處理機(jī)進(jìn)行分配，并對(duì)其運(yùn)行進(jìn)行有效的控制和管理；（6）存儲(chǔ)器管理：內(nèi)存分配、內(nèi)存保護(hù)、地址映射（變換）、內(nèi)存擴(kuò)充；（3）設(shè)備管理：（4）文件管理：文件的存儲(chǔ)空間管理、目錄管理、文件的讀／寫管理和保護(hù)；（5）操作系統(tǒng)和用戶之間的接口：命令接口、程序接口（系統(tǒng)調(diào)用組成）、圖形接口（6）面向網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)功能（7）eq\o\ac(○,1)多道批處理系統(tǒng)（吞吐量、周轉(zhuǎn)時(shí)間）：多道性、宏觀上并發(fā)、微觀上串行、無(wú)序性、調(diào)度性；eq\o\ac(○,2)分時(shí)系統(tǒng)（響應(yīng)時(shí)間）：多路性、交互性、獨(dú)占性、及時(shí)性；eq\o\ac(○,3)實(shí)時(shí)系統(tǒng)（實(shí)時(shí)性和可靠性）：（8）多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)是操作系統(tǒng)形成的標(biāo)志（9）分時(shí)系統(tǒng)：響應(yīng)時(shí)間=用戶數(shù)*時(shí)間片，時(shí)間片=切換時(shí)間+處理時(shí)間（10）實(shí)時(shí)系統(tǒng)：系統(tǒng)能及時(shí)響應(yīng)外部事件的請(qǐng)求，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)該事件的處理，并控制所有實(shí)時(shí)任務(wù)協(xié)調(diào)一致地運(yùn)行。（11）并發(fā)：兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)間間隔發(fā)生；并行：兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)刻發(fā)生。（12）虛擬：通過(guò)某種技術(shù)把一個(gè)物理實(shí)體變?yōu)槿舾蓚€(gè)邏輯上的對(duì)應(yīng)物。（13）微內(nèi)核ＯＳ結(jié)構(gòu)：能實(shí)現(xiàn)ＯＳ核心功能的小型內(nèi)核，并非一個(gè)完整的ＯＳ，與ＯＳ的服務(wù)進(jìn)程（如文件服務(wù)器、作業(yè)服務(wù)器等）共同構(gòu)成ＯＳ?；驹恚褐挥凶罨镜牟僮飨到y(tǒng)功能才能放在內(nèi)核中。不是最基本的服務(wù)和應(yīng)用程序在微內(nèi)核之上構(gòu)造，并在用戶模式下執(zhí)行。微內(nèi)核通常提供最小的進(jìn)程和內(nèi)存管理以及通信功能。微內(nèi)核的主要功能是提供客戶程序和運(yùn)行在用戶空間的各種服務(wù)之間進(jìn)行通信的能力。通信以消息傳遞形式提供，一般采用客戶/服務(wù)器模式.第二章（1）程序（不是進(jìn)程）并發(fā)執(zhí)行時(shí)的特征：間斷性、失去封閉性、不可再現(xiàn)性（2）進(jìn)程與程序的區(qū)別：（1）程序是為了完成某項(xiàng)工作時(shí)需要計(jì)算機(jī)執(zhí)行的指令的集合，是靜態(tài)的概念；而進(jìn)程是程序的執(zhí)行，是動(dòng)態(tài)的概念。（2）程序是永遠(yuǎn)存在的，進(jìn)程則有生存期，它的存在是暫時(shí)的。（3）進(jìn)程是一個(gè)獨(dú)立調(diào)度并能和其它進(jìn)程并發(fā)運(yùn)行的單位，而程序和程序段則不能作為一個(gè)獨(dú)立調(diào)度運(yùn)行的單位，也不能并發(fā)執(zhí)行。（3）進(jìn)程的靜態(tài)描述：由程序、數(shù)據(jù)段、PCB組成。進(jìn)程是一個(gè)程序段在一個(gè)數(shù)據(jù)集合上的一次運(yùn)行的過(guò)程。（4）進(jìn)程與線程：eq\o\ac(○,1)線程為調(diào)度和分派的基本單位。進(jìn)程為擁有資源的基本單位。線程不擁有資源。eq\o\ac(○,2)進(jìn)程間可并發(fā)執(zhí)行，一個(gè)進(jìn)程中的多個(gè)線程間也可并發(fā)執(zhí)行。eq\o\ac(○,3)線程切換的開(kāi)銷遠(yuǎn)小于進(jìn)程切換的開(kāi)銷；（5）1)就緒狀態(tài)：除了CPU，其它所需資源都已占有，一旦得到處理機(jī)即可運(yùn)行，則稱此進(jìn)程處于就緒狀態(tài)；2)執(zhí)行狀態(tài)：占有CPU；3)阻塞狀態(tài)，又稱等待狀態(tài)：等待某些事件（6）就緒到阻塞不存在，阻塞到運(yùn)行也不會(huì)發(fā)生。（7）執(zhí)行阻塞：進(jìn)程因等待I/O而阻塞；時(shí)間片到：執(zhí)行就緒；進(jìn)程調(diào)度：就緒執(zhí)行；I/O完成：阻塞執(zhí)行（改為圖）（8）被優(yōu)先級(jí)高的進(jìn)程搶占了CPU，由運(yùn)行態(tài)轉(zhuǎn)換為就緒態(tài)執(zhí)行）（16）進(jìn)程的創(chuàng)建：1）申請(qǐng)空白PCB：申請(qǐng)唯一的數(shù)字標(biāo)識(shí)符；2）為新進(jìn)程分配資源：為程序、數(shù)據(jù)、用戶棧分配必要的空間；3）初始化進(jìn)程控制塊：標(biāo)識(shí)信息、處理機(jī)狀態(tài)信息、處理機(jī)控制信息；4）將新進(jìn)程插入就緒隊(duì)列（17）原語(yǔ)由若干條指令構(gòu)成的“原子操作”，原語(yǔ)是操作系統(tǒng)核心的一個(gè)組成部分，它必須在核心態(tài)下執(zhí)行，并且常駐內(nèi)存。（18）原語(yǔ)和系統(tǒng)調(diào)用的區(qū)別：原語(yǔ)有不可中斷性，通過(guò)在其執(zhí)行過(guò)程中關(guān)閉中斷實(shí)現(xiàn)的，且一般由系統(tǒng)進(jìn)程調(diào)用；許多系統(tǒng)調(diào)用都可在用戶態(tài)下運(yùn)行的系統(tǒng)進(jìn)程完成，而不一定要在核心態(tài)下完成。（19）同步與互斥：eq\o\ac(○,1)進(jìn)程同步也是進(jìn)程之間直接的制約關(guān)系，是為完成某種任務(wù)而建立的兩個(gè)或多個(gè)線程，這個(gè)線程需要在某些位置上協(xié)調(diào)他們的工作次序而等待、傳遞信息所產(chǎn)生的制約關(guān)系。進(jìn)程間的直接制約關(guān)系來(lái)源于他們之間的合作。eq\o\ac(○,2)進(jìn)程互斥是進(jìn)程之間的間接制約關(guān)系。當(dāng)一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)使用臨界資源時(shí)，另一個(gè)進(jìn)程必須等待。只有當(dāng)使用臨界資源的進(jìn)程退出臨界區(qū)后，這個(gè)進(jìn)程才會(huì)解除阻塞狀態(tài)。（20）臨界區(qū)：每個(gè)進(jìn)程中訪問(wèn)臨界資源的那段代碼(一段程序)。（21）同步機(jī)制應(yīng)遵循的準(zhǔn)則：空閑讓進(jìn)、忙則等待、有限等待、讓權(quán)等待（22）信號(hào)量實(shí)現(xiàn)互斥：初值為1；同步：取決于問(wèn)題?；コ猓簑ait和signal在一起，同步：signal在前一個(gè)操作，wait在后一個(gè)操作（23）核心級(jí)線程：#優(yōu)點(diǎn)：對(duì)于多處理器，內(nèi)核可以同時(shí)調(diào)度同一進(jìn)程的多個(gè)線程。阻塞是在線程一級(jí)完成。線程的切換速度較快，切換開(kāi)銷小。內(nèi)核例程是多線程的。#缺點(diǎn)：在同一進(jìn)程內(nèi)的線程切換調(diào)用內(nèi)核，導(dǎo)致速度下降。用戶級(jí)線程：#優(yōu)點(diǎn)：線程切換不調(diào)用內(nèi)核。調(diào)度是應(yīng)用程序特定的：可以選擇最好的算法。ULT可運(yùn)行在任何操作系統(tǒng)上（只需要線程庫(kù)）。#缺點(diǎn)：大多數(shù)系統(tǒng)調(diào)用是阻塞的，因此內(nèi)核阻塞進(jìn)程，進(jìn)程中所有線程將被阻塞。內(nèi)核只將處理器分配給進(jìn)程，同一進(jìn)程中的兩個(gè)線程不能同時(shí)運(yùn)行于兩個(gè)處理器上例題1．若P、V操作的信號(hào)量S初值為2，當(dāng)前值為-1，則表示有_____D____等待進(jìn)程。A．0個(gè)B．1個(gè)C．2個(gè)D．3個(gè)2．用P、V操作管理互斥區(qū)時(shí)，信號(hào)量的初值應(yīng)定義為_(kāi)____C_____。A.-1B．0C．1D．任意值3．用V操作喚醒一個(gè)等待進(jìn)程時(shí)，被喚醒進(jìn)程的狀態(tài)變?yōu)開(kāi)___B______。A.等待B．就緒C運(yùn)行D．完成4.有m個(gè)進(jìn)程共享同一臨界資源，若使用信號(hào)量機(jī)制實(shí)現(xiàn)對(duì)臨界資源的互斥訪問(wèn)，則信號(hào)量值的變化范圍是__1-m~1____。5．兩個(gè)進(jìn)程合作完成一個(gè)任務(wù)。在并發(fā)執(zhí)行中，一個(gè)進(jìn)程要等待其合作伙伴發(fā)來(lái)消息，或者建立某個(gè)條件后再向前執(zhí)行，這種制約性合作關(guān)系被稱為進(jìn)程的____A____。A.同步B．互斥C.調(diào)度D．執(zhí)行6．對(duì)于兩個(gè)并發(fā)進(jìn)程，設(shè)互斥信號(hào)量為mutex，若mutex=O，則____B_____。A.表示沒(méi)有進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)B.表示有一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)C.表示有一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)，另一個(gè)進(jìn)程等待進(jìn)入D.表示有兩個(gè)進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)7.信號(hào)量的物理意義是當(dāng)信號(hào)量值大于零時(shí)表示__①系統(tǒng)中可供分配的資源的數(shù)目__；當(dāng)信號(hào)量值小于零時(shí)，其絕對(duì)值為_(kāi)_②_在信號(hào)量鏈表中已阻塞進(jìn)程的數(shù)目_。8.臨界資源的概念是__①同一時(shí)間內(nèi)只允許一個(gè)進(jìn)程訪問(wèn)的資源稱臨界資源__，而臨界區(qū)是指__②每個(gè)進(jìn)程中訪問(wèn)臨界資源的那段代碼_。9.下面所述步驟中，__A____不是創(chuàng)建進(jìn)程所必需的。A.由調(diào)度程序?yàn)檫M(jìn)程分配CPUB．建立一個(gè)PCBC.為進(jìn)程分配內(nèi)存D．將進(jìn)程控制塊鏈入就緒隊(duì)列10．在多道程序環(huán)境下，操作系統(tǒng)分配資源以＿C＿＿為基本單位，調(diào)度執(zhí)行以＿D＿為基本單位。A．程序B．指令C進(jìn)程D．線程11.某進(jìn)程的一個(gè)線程處于阻塞狀態(tài)，則該進(jìn)程必然處于阻塞狀態(tài)。（F）12.在操作系統(tǒng)中引入線程概念的主要目的是處理進(jìn)程與進(jìn)程之間的競(jìng)爭(zhēng)。（F）引入進(jìn)程的目的：為了使多個(gè)程序并發(fā)執(zhí)行，以提高資源利用率和系統(tǒng)吞吐量；進(jìn)入線程的目的：減少程序在并發(fā)執(zhí)行時(shí)所付出的時(shí)空開(kāi)銷，使OS具有更好的并發(fā)性。13.在多道程序設(shè)計(jì)環(huán)境中，為了提高CPU的效率，內(nèi)存中的進(jìn)程越多越好。（F）思考題1、（南京大學(xué)2000年研究生試題）桌上有一只盤子，最多可容納兩個(gè)水果，每次只能放入或取出一個(gè)水果。爸爸專向盤中放蘋果，媽媽放專向盤中放桔子；兩個(gè)兒子專等吃盤子中的桔子，兩個(gè)女兒專等吃盤子中的蘋果。請(qǐng)用P、V操作來(lái)實(shí)現(xiàn)爸爸、媽媽、兒子、女兒之間的同步與互斥關(guān)系。2、某招待所有100個(gè)床位，住宿者住入要先登記（在登記表上填寫姓名及床位號(hào)），離去時(shí)要撤消登記（在登記表上刪去姓名和床位號(hào)）。請(qǐng)給出住宿登記及撤消登記過(guò)程的算法描述。3、一閱覽室，讀者進(jìn)入閱覽室必須先在一張登記表（TB）上登記，該表為每一座位設(shè)一個(gè)表目，讀者離開(kāi)時(shí)要消掉其登記信息，閱覽室共有100個(gè)座位。請(qǐng)寫出進(jìn)程間的同步算法。約定：（1）flag的值：0座位空閑，1座位被占用。（2）用語(yǔ)句i=getflag（0）可搜索到一個(gè)空座位i，用語(yǔ)句i.falg=0或1可給標(biāo)志位賦值。（3）用i=getname（readername）可搜索到某讀者所登記的座位號(hào)i；用=0或=readername可給姓名字段賦值，0表示消除讀者姓名。（4）計(jì)數(shù)信號(hào)量用count，互斥信號(hào)量用mutex。4、某寺廟，有小和尚、老和尚若干。有一水缸，有小和尚提水入缸供老和尚飲用。水缸可容10桶水，水取自同一井中。水井徑窄，每次只能容一個(gè)桶取水。水桶總數(shù)為3個(gè)。每次入、取缸水僅為1桶，且不可同時(shí)進(jìn)行。試給出有關(guān)取水、入水的算法描述。第三章（1）高級(jí)調(diào)度（作業(yè)調(diào)度、長(zhǎng)程調(diào)度）：把外存上處于后備狀態(tài)的作業(yè)按照一定的算法，調(diào)入內(nèi)存，創(chuàng)建該作業(yè)的進(jìn)程，再將新進(jìn)程排在就緒隊(duì)列上。低級(jí)調(diào)度（進(jìn)程調(diào)度、短程調(diào)度）：決定在就緒隊(duì)列中哪一個(gè)進(jìn)程將分配到處理機(jī)，并由分派程序把處理機(jī)實(shí)際分配給這個(gè)進(jìn)程。三種操作系統(tǒng)都有低級(jí)調(diào)度。中級(jí)調(diào)度涉及進(jìn)程在內(nèi)外存間的交換（2）作業(yè)：包含程序、數(shù)據(jù)和JCB（作業(yè)控制塊）（3）分時(shí)系統(tǒng)和實(shí)時(shí)系統(tǒng)中沒(méi)有作業(yè)調(diào)度（4）接納多少個(gè)作業(yè)取決于多道程序度；接納哪些作業(yè)取決于調(diào)度算法。（5）進(jìn)程調(diào)度中的三個(gè)基本機(jī)制：排隊(duì)器、分派器、上下文切換機(jī)制（當(dāng)前程序—分派程序—新程序）（6）進(jìn)程調(diào)度方式：非搶占方式、搶占方式（7）周轉(zhuǎn)時(shí)間：從作業(yè)被提交給系統(tǒng)開(kāi)始，到作業(yè)完成為止的時(shí)間間隔；響應(yīng)時(shí)間：從用戶提交一個(gè)請(qǐng)求到系統(tǒng)產(chǎn)生首次響應(yīng)；吞吐量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)系統(tǒng)完成的作業(yè)數(shù)。（8）先來(lái)先服務(wù)（FCFS）：eq\o\ac(○,1)有利于CPU繁忙型的作業(yè)，不利于I/0繁忙型作業(yè)。eq\o\ac(○,2)有利于長(zhǎng)作業(yè)（進(jìn)程），而不利于短作業(yè)（進(jìn)程）。eq\o\ac(○,3)不能保證良好的響應(yīng)時(shí)間，在處理交互用戶時(shí)很少用這種方法。（9）短作業(yè)（進(jìn)程）優(yōu)先調(diào)度算法SJ(P)F；優(yōu)先權(quán)（級(jí)）調(diào)度算法；（10）高響應(yīng)比優(yōu)先調(diào)度算法（動(dòng)態(tài)優(yōu)先權(quán)）：優(yōu)先權(quán)=（等待時(shí)間+要求服務(wù)的時(shí)間）/（11）RR：時(shí)間片輪轉(zhuǎn)算法（同一時(shí)刻新來(lái)的進(jìn)程在剛結(jié)束的進(jìn)程之前）（12）多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度算法：插到第一隊(duì)列隊(duì)尾，在該時(shí)間片下沒(méi)有運(yùn)行完則插到下一級(jí)隊(duì)列的隊(duì)尾；僅當(dāng)上一級(jí)的隊(duì)列為空才調(diào)度本級(jí)隊(duì)列；級(jí)別越低，時(shí)間片越長(zhǎng)。（13）死鎖：所謂死鎖,是指多個(gè)進(jìn)程因競(jìng)爭(zhēng)資源而造成的一種僵局,若無(wú)外力作用,這些進(jìn)程將永遠(yuǎn)不能再向前推進(jìn).（13）產(chǎn)生死鎖的必要條件：互斥條件、請(qǐng)求和保持、不剝奪條件、環(huán)路等待（14）處理死鎖的基本方法：預(yù)防死鎖（限制更嚴(yán)）、避免死鎖、死鎖的檢測(cè)和解除（15）最有代表性的避免死鎖的算法：銀行家算法（16）孤立結(jié)點(diǎn)：如某進(jìn)程既無(wú)已分配的資源也不需申請(qǐng)資源，即既無(wú)分配邊又無(wú)申請(qǐng)邊，則該進(jìn)程結(jié)點(diǎn)是孤立結(jié)點(diǎn)。第四章（1）多級(jí)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)：CPU寄存器、主存（高速緩存、主存、磁盤緩存）、輔存（磁盤、可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)。）離CPU越近，速度越快，存儲(chǔ)容量越小（2）用戶程序處理步驟：編譯、鏈接、裝入內(nèi)存（3）裝入：eq\o\ac(○,1)絕對(duì)裝入方式（單道環(huán)境，邏輯地址與實(shí)際地址完全相同）eq\o\ac(○,2)靜態(tài)重定位（在裝入時(shí)完成地址變換）eq\o\ac(○,3)動(dòng)態(tài)重定位（在執(zhí)行時(shí)才地址變換）（4）鏈接：eq\o\ac(○,1)靜態(tài)鏈接（運(yùn)行之前鏈接好，不再拆開(kāi)）eq\o\ac