計算機操作系統(tǒng)復習資料(考試全攻略)

計算機操作系統(tǒng)復習資料(考試全攻略)第1章緒論計算機系統(tǒng)都是由兩部分組成：計算機硬件和計算機軟件。計算機軟件包括：系統(tǒng)軟件和應用軟件。引入操作系統(tǒng)的目的可從三方面來考察:(1)從系統(tǒng)管理人員的觀點來看：引入操作系統(tǒng)是為了合理地組織計算機工作流程，管理和分配計算機系統(tǒng)硬件及軟件資源，使之能為多個用戶高效率地共享。(2)從用戶的觀點來看：引入操作系統(tǒng)是為了給用戶使用計算機提供一個良好的界面，以使用戶無需了解許多有關(guān)硬件和系統(tǒng)軟件的細節(jié)，就能方便靈活地使用計算機。(3)從發(fā)展的觀點看：引入操作系統(tǒng)是為了給計算機系統(tǒng)的功能擴展提供支撐平臺，使之在追加新的服務和功能時更加容易和不影響原有的服務與功能。操作系統(tǒng)定義為: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進程個狀態(tài)的含義：圖3.5進程狀態(tài)轉(zhuǎn)換所謂進程控制，就是系統(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(zhuǎn)換，從而達到多進程高效率并發(fā)執(zhí)行和協(xié)調(diào)、實現(xiàn)資源共享的目的。一般地，把系統(tǒng)態(tài)下執(zhí)行的某些具有特定功能的程序段稱為原語。原語可分為兩類：一類是機器指令級的，其特點是執(zhí)行期間不允許中斷。另一類是功能級的，其特點是作為原語的程序段不允許并發(fā)執(zhí)行。進程創(chuàng)建方式：(1)由系統(tǒng)程序模塊統(tǒng)一創(chuàng)建，例如在批處理系統(tǒng)中，由操作系統(tǒng)的作業(yè)調(diào)度程序為用戶作業(yè)創(chuàng)建相應的進程以完成用戶作業(yè)所要求的功能。(2)由父進程創(chuàng)建，例如在層次結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)中，父進程創(chuàng)建子進程以完成并行工作。圖3.7撤消原語流圖阻塞與喚醒的含義：阻塞原語在一個進程期待某一事件發(fā)生，但發(fā)生條件尚不具備時，被該進程自己調(diào)用來阻塞自己。當?shù)却犃兄械倪M程所等待的事件發(fā)生時，等待該事件的所有進程都將被喚醒。臨界區(qū)：把不允許多個并發(fā)進程交叉執(zhí)行的一段程序稱為臨界部分或臨界區(qū)。臨界區(qū)是由屬于不同并發(fā)進程的程序段共享公用數(shù)據(jù)或公用數(shù)據(jù)變量而引起的。間接制約：把這種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，簡稱間接制約。這里，“間接”二字主要是指各并發(fā)進程的速度受公有資源制約，而不是進程間直接制約的意思?；コ獾亩x：一組并發(fā)進程中的一個或多個程序段，因共享某一公有資源而導致它們必須以一個不允許交叉執(zhí)行的單位執(zhí)行。信號量：在操作系統(tǒng)中，信號量sem是一整數(shù)。在sem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sem小于零時則表示正在等待使用臨界區(qū)的進程數(shù)。圖3.11Ｐ原語操作功能 圖3.12Ｖ原語操作功能同步的概念：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)行的過程稱為進程間的同步。死鎖的定義：所謂死鎖，是指各并發(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：死鎖的起因是并發(fā)進程的資源競爭。產(chǎn)生死鎖的根本原因在于系統(tǒng)提供的資源個數(shù)少于并發(fā)進程所要求的該類資源數(shù)。產(chǎn)生死鎖的必要條件:(簡答)(1)互斥條件。并發(fā)進程所要求和占有的資源是不能同時被兩個以上進程使用或操作的，進程對它所需要的資源進行排他性控制。(2)不剝奪條件。進程所獲得的資源在未使用完畢之前，不能被其他進程強行剝奪，而只能由獲得該資源的進程自己釋放。(3)部分分配。進程每次申請它所需要的一部分資源，在等待新資源的同時繼續(xù)占用已分配到的資源。(4)環(huán)路條件。存在一種進程循環(huán)鏈，鏈中每一個進程已獲得的資源同時被下一個進程所請求。解決死鎖的方法一般可分為：預防、避免、檢測與恢復等三種。（填空）線程：一個進程內(nèi)的基本調(diào)度單位稱為線程或稱為輕權(quán)進程，這個調(diào)度單位既可以由操作系統(tǒng)內(nèi)核控制，也可以由用戶程序控制。第四章1.處理機調(diào)度可以分為4級：(1)作業(yè)調(diào)度：又稱宏觀調(diào)度，或高級調(diào)度。其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(shè)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(quán)利。另外，當該作業(yè)執(zhí)行完畢時，還負責回收系統(tǒng)資源。(2)交換調(diào)度：又稱中級調(diào)度。其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(diào)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(diào)度主要涉及到內(nèi)存管理與擴充。(3)進程調(diào)度：又稱微觀調(diào)度或低級調(diào)度。其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。(4)線程調(diào)度。2.作業(yè)調(diào)度的任務：主要是完成作業(yè)從后備狀態(tài)到執(zhí)行狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，以及從執(zhí)行狀態(tài)到完成狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。3.作業(yè)調(diào)度功能：(1)記錄系統(tǒng)中各作業(yè)的狀況。包括執(zhí)行階段的有關(guān)情況。(2)從后備隊列中挑選出一部分作業(yè)投入執(zhí)行。(3)為被選中作業(yè)做好執(zhí)行前的準備工作。(4)在作業(yè)執(zhí)行結(jié)束時做善后處理工作。4.5.進程調(diào)度的要求：要求進程調(diào)度程序按一定的策略，動態(tài)地把處理機分配給處于就緒隊列中的某一個進程，以使之執(zhí)行6.進程調(diào)度的功能：(1)記錄系統(tǒng)中所有進程的執(zhí)行情況(2)選擇占有處理機的進程(3)進行進程上下文切換7..進程上下文切換包括4個步驟：(1)決定是否做上下文切換以及是否允許做上下文切換。(2)保存當前執(zhí)行進程的上下文。(3)使用4.5節(jié)中所述進程調(diào)度算法，選擇一個處于就緒狀態(tài)進程。(4)恢復或裝配所選進程的上下文，將CPU控制權(quán)交給所選進程。8..調(diào)度算法：（1）.先來先服務（FCFS）調(diào)度算法。(2).輪轉(zhuǎn)法（roundrobin）(3).多級反饋輪轉(zhuǎn)法(4).優(yōu)先級法（5）.最短作業(yè)優(yōu)先法（6）.最高響應比優(yōu)先法第五章存儲管理9.存儲管理的功能：（1）能實現(xiàn)虛擬存儲器（2）實現(xiàn)將虛擬空間的一位地址或多維線性地址變換到一維線性的物理內(nèi)存；（3）內(nèi)外存數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂疲?）實現(xiàn)內(nèi)存的分配與回收（5）實現(xiàn)內(nèi)存信息的共享與保護10.虛擬存儲器的概念：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。虛擬存儲器不考慮物理存儲器的大小和信息存放的實際位置，只規(guī)定每個進程中互相關(guān)連的信息的相對位置。且虛擬存儲器的容量是由計算機的地址結(jié)構(gòu)和尋址方式確定的11.內(nèi)外存數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖罨镜目刂品椒ǎ?1)用戶程序自己控制；（2）操作系統(tǒng)控制12.操作系統(tǒng)控制方式又可進一步分為:一種是交換(swapping)方式，另一種是請求調(diào)入(ondemand)方式和預調(diào)入(onprefetch)方式13.常用的內(nèi)存信息保護方法有:硬件法、軟件法和軟硬件結(jié)合14.按分區(qū)的時機，分區(qū)管理可以分為:固定分區(qū)和動態(tài)分區(qū)兩種方法15.固定分區(qū)分配算法16.頁式管理的基本原理：首先，各進程的虛擬空間被劃分成若干個長度相等的頁；再者,頁式管理采用請求調(diào)頁或預調(diào)頁技術(shù)實現(xiàn)了內(nèi)外存存儲器的統(tǒng)一管理。17.頁面分配算法流圖動態(tài)頁式管理流圖18.比較常用的置換算法有以下幾種：(1)隨機淘汰算法。（歸為最久最近未使用算法）(2)輪轉(zhuǎn)法和先進先出算法19.缺段中斷處理過程19.頁式管理與段式管理的區(qū)別：(1)和動態(tài)頁式管理一樣，段式管理也提供了內(nèi)外存統(tǒng)一管理的虛存實現(xiàn)。(2)在段式管理中，段長可根據(jù)需要動態(tài)增長。(3)便于對具有完整邏輯功能的信息段進行共享。(4)便于實現(xiàn)動態(tài)鏈接。（5）段式管理采用的是二維虛址空間，頁式管理采用的是一維虛址空間文件系統(tǒng)文件：文件是一段程序或數(shù)據(jù)的集合。這是一種較為模糊的說法。在計算機系統(tǒng)中，文件被解釋為一組賦名的相關(guān)聯(lián)字符流的集合，或者是相關(guān)聯(lián)記錄(一個有意義的信息單位)的集合。文件系統(tǒng)：操作系統(tǒng)中與管理文件有關(guān)的軟件和數(shù)據(jù)稱為文件系統(tǒng)。它負責為用戶建立文件，撤消、讀寫、修改和復制文件，還負責完成對文件的按名存取和進行存取控制。文件的邏輯結(jié)構(gòu)可分為兩大類：字符流式的無結(jié)構(gòu)文件和記錄式的有結(jié)構(gòu)文件。常用的記錄式結(jié)構(gòu)文件有以下幾種:（1）連續(xù)結(jié)構(gòu)；(2)多重結(jié)構(gòu)；(3)轉(zhuǎn)置結(jié)構(gòu)；(4)順序結(jié)構(gòu)。5、常用的存取方法有三種：(1)順序存取法(2)隨機存取法(直接存取法)(3)按鍵存取法常用的文件物理結(jié)構(gòu)如下：(1)連續(xù)文件(2)串聯(lián)文件(3)索引文件7、有下述3種不同的空閑塊管理方法。它們是：(1)空閑文件目錄 (2)空閑塊鏈 (3)位示圖8、什么是文件說明書？把文件名和對該文件實施控制管理的控制管理信息稱為該文件的文件說明，并把一個文件說明按一定的邏輯結(jié)構(gòu)存放到物理存儲塊的一個表目中。一個文件包括兩部分：文件說明（文件說明有時也叫文件控制塊(FCB)）和文件體。文件目錄可分為：單級目錄、二級目錄和多級目錄。從系統(tǒng)管理的觀點看，有三種方法可以實現(xiàn)文件共享。即：繞道法(2)鏈接法(3)基本文件目錄表BFD文件的存取控制是和文件的共享、保護和保密三個不同而又相互聯(lián)系的問題緊密相關(guān)的。可有下述４個方式來驗證用戶的存取操作,它們是：(1)存取控制矩陣; (2)存取控制表;(3)口令;(4)密碼術(shù)。14、文件系統(tǒng)的層次模型圖：第九章設(shè)備管理1、外圍設(shè)備和內(nèi)存之間的常用數(shù)據(jù)傳送控制方式有4種。即：(1)程序直接控制方式；(2)中斷控制方式；(3)DMA方式；(4)通道方式。2、由于通道是一個專管輸入輸出操作控制的硬件，有必要更進一步完整地描述一下通道的定義：通道是一個獨立于CPU的專管輸入輸出控制的處理機，它控制設(shè)備與內(nèi)存直接進行數(shù)據(jù)交換。3、雖然中斷、DMA和通道控制技術(shù)使得系統(tǒng)中設(shè)備和設(shè)備、設(shè)備和CPU等得以并行工作，但是外圍設(shè)備和CPU的處理速度不匹配的問題是客觀存在的。4、設(shè)備分配的四個表：設(shè)備控制表DCT(DeviceControlTable)、系統(tǒng)設(shè)備表SDT(SystemDeviceTable)、控制器表COCT(COntrolerControlTable)、通道控制表CHCT(CHan