操作系統(tǒng)復(fù)習(xí)

1、操作系統(tǒng)復(fù)習(xí)第一章 概述1 、操作系統(tǒng)的概念、基本類型、基本特征及基本功能；操作系統(tǒng)是一個(gè)大型的程序系統(tǒng)，它負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟、硬件資源的分配；控制和協(xié)調(diào)并發(fā)活動(dòng)；提供用戶接口，使用戶獲得良好的工作環(huán)境。操作系統(tǒng)類型主要分為：批量操作系統(tǒng)、分時(shí)操作系統(tǒng)、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)、嵌入式操作系統(tǒng)；多處理機(jī)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、分布式系統(tǒng)、集群操作系統(tǒng)。以多道程序設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的操作系統(tǒng)具備的主要特征就是并發(fā)和共享。另外，由于操作系統(tǒng)要隨時(shí)處理各種事件，所以它也具備不確定性。并發(fā)：能處理多個(gè)同時(shí)性活動(dòng)的能力。共享：多個(gè)計(jì)算任務(wù)對(duì)系統(tǒng)資源的共同享用。不確定性：操作系統(tǒng)能處理大量的、隨機(jī)的事件序列，使

2、各用戶的計(jì)算任務(wù)正確地完成。操作系統(tǒng)主要功能包括三個(gè)方面：對(duì)系統(tǒng)資源實(shí)施管理和調(diào)度；控制和協(xié)調(diào)并發(fā)活動(dòng)；對(duì)外提供用戶界面。操作系統(tǒng)對(duì)資源管理包括：處理機(jī)管理、存儲(chǔ)器管理、設(shè)備管理、信息管理（文件系統(tǒng)）。2、操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法；操作系統(tǒng)虛擬機(jī)：在裸機(jī)上配置了操作系統(tǒng)程序后溝構(gòu)成了操作系統(tǒng)虛擬機(jī)。操作系統(tǒng)的核心在裸機(jī)上運(yùn)行，而用戶程序則在擴(kuò)充后的虛擬機(jī)器上運(yùn)行。虛擬的概念可以有效的實(shí)現(xiàn)資源共享，它使一個(gè)給定的物理資源具有更強(qiáng)的能力。操作系統(tǒng)主體設(shè)計(jì)的4 種組織結(jié)構(gòu)：?jiǎn)误w結(jié)構(gòu)、模塊化結(jié)構(gòu)、可擴(kuò)展內(nèi)核結(jié)構(gòu)、層次結(jié)構(gòu)。* 3 、為什么要區(qū)分處理機(jī)的狀態(tài)？處理機(jī)的狀態(tài)及分類？特權(quán)指令包括哪些指令？如何

3、在管態(tài)與用戶態(tài)之間切換？區(qū)分處理機(jī)狀態(tài)的目的：保護(hù)操作系統(tǒng)。什么是處理機(jī)的態(tài)及分類：處理機(jī)的態(tài)，又稱為處理機(jī)的特權(quán)級(jí)，是中央處理機(jī)的工作狀態(tài)。當(dāng)前處理機(jī)正在執(zhí)行哪類程序，決定處理機(jī)的態(tài)。處理機(jī)的態(tài)分為：管態(tài)（系統(tǒng)態(tài)），在此狀態(tài)下處理機(jī)可使用全部指令（包括一組特權(quán)指令），使用全部系統(tǒng)資源（包括整個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域）； 用戶態(tài)（目態(tài)），操作系統(tǒng)的管理程序執(zhí)行時(shí)機(jī)器所處的狀態(tài)，又稱處理機(jī)的特權(quán)級(jí)，用戶程序執(zhí)行時(shí)機(jī)器所處的狀態(tài)稱為用戶態(tài)。在此狀態(tài)下禁止使用特權(quán)指令，不能直接取用資源與改變機(jī)器狀態(tài)，并且只允許用戶程序訪問自己的存儲(chǔ)區(qū)域。特權(quán)指令包括：涉及外部設(shè)備的輸入/輸出指令修改特殊寄存器的指令改變機(jī)器狀態(tài)的

4、指令。管態(tài)與用戶態(tài)切換：唯一途徑是中斷，以下情況用戶態(tài)自動(dòng)轉(zhuǎn)向管態(tài)：系統(tǒng)功能調(diào)用、用戶程序執(zhí)行時(shí)發(fā)生中斷（如I/O 完成中斷）、用戶進(jìn)程產(chǎn)生錯(cuò)誤狀態(tài)（程序性中斷）、用戶態(tài)下企圖執(zhí)行一條特權(quán)指令（作為一種特殊的錯(cuò)誤處理）；管態(tài)返回用戶態(tài)是用一條指令（設(shè)置程序狀態(tài)字）實(shí)現(xiàn)的，這條指令本身也是特權(quán)指令。* 4、中斷概念及類型？所謂中斷是指某個(gè)事件（例如電源掉電、定點(diǎn)加法溢出或I/O 傳輸結(jié)束等） 發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)中止現(xiàn)行程序的運(yùn)行、引出處理事件程序?qū)υ撌录M(jìn)行處理，處理完畢后返回?cái)帱c(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行的過程。中斷類型：按功能分為輸入輸出中斷、外中斷（時(shí)鐘中斷、操作員控制臺(tái)中斷、通信中斷等）、機(jī)器故障中斷、程序性中

5、斷、訪管中斷；按中斷方式分為強(qiáng)迫性中斷（不在程序預(yù)期，如I/O 中斷、機(jī)器故障中斷、程序性中斷、外中斷）和自愿中斷（程序期待的，如訪管中斷）；按來源分為中斷（由處理機(jī)外部事件引起）和俘獲（也叫陷入，由處理機(jī)內(nèi)部事件引起）。* 5 、什么是程序狀態(tài)字？中斷響應(yīng)及軟件中斷處理過程是怎樣的？程序狀態(tài)字（PSW）:反映程序執(zhí)行時(shí)機(jī)器所處的現(xiàn)行狀態(tài)的代碼及上一條指令結(jié)束時(shí)的狀態(tài)，包括指令地址、指令執(zhí)行情況、處理機(jī)狀態(tài)、應(yīng)屏蔽的中斷等，在x86 中存放在CS:IP 及 FLAGS 寄存器中。中斷響應(yīng)是當(dāng)中央處理機(jī)發(fā)現(xiàn)已有中斷請(qǐng)求時(shí)，中止現(xiàn)行程序執(zhí)行，并自動(dòng)引出中斷處理程序的過程，實(shí)質(zhì)是交換指令地址及處理機(jī)

6、的狀態(tài)信息，這一過程由硬件完成。當(dāng)硬件完成了中斷進(jìn)入過程后，由相應(yīng)的中斷處理程序得到控制權(quán)，進(jìn)入了軟件的中斷處理過程。 接著保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)（在中斷的那一時(shí)刻能確保程序繼續(xù)運(yùn)行的有關(guān)信息都將被保存到主存中，包括后續(xù) 指令地址、程序狀態(tài)、指令執(zhí)行情況及中間結(jié)果等），進(jìn)入相應(yīng)的中斷服務(wù)例程，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)（程序 重新運(yùn)行之前，把保留的該程序現(xiàn)場(chǎng)信息從主存中送至相應(yīng)的指令計(jì)數(shù)器、通用寄存器或一些特殊 的寄存器中）。第二章進(jìn)程管理1、多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)；多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)是在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中同時(shí)存放幾道相互獨(dú)立的程序，使它們?cè)诠芾沓绦蚩刂葡?，?互穿插運(yùn)行。特征是多道，宏觀上并行，微觀上串行（即同一時(shí)刻只有一條指令在執(zhí)行

7、）。2、進(jìn)程的概念、特征、基本狀態(tài)及與程序的區(qū)別和聯(lián)系；概念：所謂進(jìn)程，就是一個(gè)程序在給定活動(dòng)空間和初始環(huán)境下，在一個(gè)處理機(jī)上的執(zhí)行過程。特征：動(dòng)態(tài)性、并發(fā)性、獨(dú)立性、異步性、結(jié)構(gòu)性?；緺顟B(tài)：三狀態(tài)模型、五狀態(tài)模型、七狀態(tài)模型（略，考到算我輸）。進(jìn)程與程序的區(qū)別：程序是靜態(tài)而持久的文件；進(jìn)程擁有PCB,具有生命周期，由創(chuàng)建產(chǎn)生，調(diào)度而運(yùn)行，由結(jié)束而消亡，是一個(gè)動(dòng)態(tài)推進(jìn)、 不斷變化的過程，是一個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的活動(dòng)單位。進(jìn)程（支持線程的系統(tǒng)上是線程）是競(jìng)爭(zhēng)系統(tǒng)資源的基本單位和調(diào)度的基本單位。一個(gè)程序可以對(duì)應(yīng)多個(gè)進(jìn) 程，一個(gè)進(jìn)程至少包含一個(gè)程序。3、PCB的概念、前趨圖與進(jìn)程圖；PCB概念：描述進(jìn)程與

8、其他進(jìn)程、系統(tǒng)資源的關(guān)系以及進(jìn)程在各個(gè)不同時(shí)期所處的狀態(tài)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，稱為進(jìn)程控制塊。是標(biāo)識(shí)進(jìn)程存在的唯一實(shí)體。 包含進(jìn)程標(biāo)識(shí)符、進(jìn)程當(dāng)前狀態(tài)、當(dāng)前隊(duì)列指針next、 進(jìn)程優(yōu)先級(jí)等。進(jìn)程由 PCB與程序和數(shù)據(jù)組成。前驅(qū)圖： 前驅(qū)圖是一個(gè)有向無循環(huán)圖（簡(jiǎn)稱DAG , Directed Acyclic Graph）. 圖中每個(gè)結(jié)點(diǎn)表示一個(gè)語句一段程序或一個(gè)進(jìn)程，從結(jié)點(diǎn)Si到結(jié)點(diǎn)Sj的有向邊表示它們的前趨關(guān)系，記為Si-Sj,即Si和Sj應(yīng)順序執(zhí)行,Sj僅在Si執(zhí)行完成后才能開始執(zhí)行。進(jìn)程圖：也叫進(jìn)程流圖，描述進(jìn)程集合的執(zhí)行時(shí)間軌跡，圖的連接描述了進(jìn)程間開始和結(jié)束的次序約束。進(jìn)程流圖中用s 表示一組任

9、務(wù)的啟動(dòng)，f 表示任務(wù)完成。4、原語的概念及進(jìn)程控制原語的種類；原語是一種特殊的系統(tǒng)調(diào)用。操作系統(tǒng)中一些具有特定功能的程序段,該程序段具有原子性，在執(zhí)行時(shí)不允許被中斷的,具有這樣特點(diǎn)的程序段叫原語，而且原語不能并發(fā)執(zhí)行。進(jìn)程控制原語有：創(chuàng)建原語（分配PCB 及資源）、撤消原語（撤銷PCB 并歸還資源）、阻塞原語（阻塞后的進(jìn)程只能由其他進(jìn)程喚醒）、喚醒原語（一般執(zhí)行此語句的進(jìn)程與被喚醒進(jìn)程是合作的并發(fā)進(jìn)程，喚醒原語的最后一步可以轉(zhuǎn)進(jìn)程調(diào)度也可以返回現(xiàn)行進(jìn)程）。5、進(jìn)程的同步與互斥的概念、臨界資源與臨界區(qū)的概念；通常把一次僅允許一個(gè)進(jìn)程使用的資源稱為臨界資源。在 每個(gè)進(jìn)程中，訪問臨界資源的那段程序

10、能夠從概念上分離出來，稱為臨界區(qū)或臨界段。在操作系統(tǒng)中，當(dāng)某一進(jìn)程正在訪問某一存儲(chǔ)區(qū)域時(shí)，就不允許其他進(jìn)程來讀出或者修改存儲(chǔ)區(qū)的內(nèi)容，否則，就會(huì)發(fā)生后果無法估計(jì)的錯(cuò)誤。進(jìn)程間的這種相互制約關(guān)系稱為互斥。并發(fā)進(jìn)程在一些關(guān)鍵點(diǎn)上可能需要互相等待與互通消息，這種相互制約的等待與互通消息稱為進(jìn)程同步。6、信號(hào)量及其應(yīng)用；信號(hào)燈是一個(gè)確定的二元組（s, q）, s是一個(gè)具有非負(fù)初值的整型變量，q是一個(gè)初始狀態(tài)為空的隊(duì)列。操作系統(tǒng)利用信號(hào)燈的狀態(tài)對(duì)并發(fā)進(jìn)程和共享資源進(jìn)行控制和管理。創(chuàng)建信號(hào)燈時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)確說明信號(hào)燈s的意義與非負(fù)初值。P （wait）操作：對(duì)信號(hào)燈s的p操作記為p（s）。p（s）是一個(gè)不可分割

11、的原語操作，即取 信號(hào)燈值減1,若相減結(jié)果為負(fù)，則調(diào)用p（s）的進(jìn)程被阻，并插入到該信號(hào)燈的等待隊(duì)列中，否則可以繼續(xù)執(zhí)行。V（signal）操作：對(duì)信號(hào)燈s的v操作記為v（s）。v（s）是一個(gè)不可分割的原語操作，即取信號(hào)燈值加1,若相加結(jié)果大于零，進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行，否則，要幫助喚醒在信號(hào)燈等待隊(duì)列上的一個(gè)進(jìn)程。應(yīng)用：進(jìn)程互斥、合作進(jìn)程的執(zhí)行詞序、共享緩沖區(qū)的合作進(jìn)程的同步、生產(chǎn)者消費(fèi)者問題。7、線程的概念及種類、引入線程的目的；線程是比進(jìn)程更小的活動(dòng)單位，它是進(jìn)程中的一個(gè)執(zhí)行路徑。有自己的私有的堆棧和處理機(jī)執(zhí)行環(huán)境，共享父進(jìn)程的主存，是單個(gè)進(jìn)程創(chuàng)建的眾多同時(shí)存在的線程中的一個(gè)。特點(diǎn)：創(chuàng)建線程比進(jìn)程

12、開銷小得多；實(shí)現(xiàn)線程間通信十分方便；線程是一個(gè)動(dòng)態(tài)概念；可以提高系統(tǒng)并行處理能力，加快進(jìn)程的處理速度。* 8 、計(jì)算；程序的一次執(zhí)行過程稱為一個(gè)計(jì)算，它由許多簡(jiǎn)單操作所組成。* 9 、程序的順序執(zhí)行；一個(gè)計(jì)算的若干操作必須按照嚴(yán)格的先后次序順序地執(zhí)行，這類計(jì)算過程就是程序的順序執(zhí)行過程。特點(diǎn)：順序性、封閉性（計(jì)算結(jié)果不受外界因素影響）、可在現(xiàn)性（結(jié)果只與初始條件有關(guān)，與時(shí)間無關(guān)）。* 10 、程序的并發(fā)執(zhí)行；若干個(gè)程序段同時(shí)在系統(tǒng)中運(yùn)行，這些程序段的執(zhí)行在時(shí)間上是重疊的，一個(gè)程序段的執(zhí)行尚未結(jié)束，另一個(gè)程序段的執(zhí)行已經(jīng)開始，即使這種重疊是很小的一部分，也稱這幾個(gè)程序段是并發(fā)執(zhí)行的。特點(diǎn)：一個(gè)程

13、序可以對(duì)應(yīng)多個(gè)計(jì)算，失去封閉性和可再現(xiàn)性，具有間斷性；使用公共資源時(shí)還具有相互制約關(guān)系，直接制約關(guān)系（資源共享），間接制約關(guān)系（公共變量，I/O 設(shè)備等）。與并發(fā)程序執(zhí)行的相對(duì)速度有關(guān)的錯(cuò)誤叫與時(shí)間有關(guān)的錯(cuò)誤，通過同步與互斥解決。* 11 、操作系統(tǒng)提供的同步機(jī)構(gòu)鎖（還有一種叫信號(hào)量）；鎖和信號(hào)燈都是一個(gè)物理實(shí)體，采用一個(gè)標(biāo)志來代表某種資源的狀態(tài)或并發(fā)程序當(dāng)前的狀態(tài)。而基于標(biāo)志上的操作則是為了詢問資源或進(jìn)程的當(dāng)前狀態(tài)，一邊進(jìn)行正確的控制。上鎖原語：lock檢測(cè)并置位；開鎖原語：unlock開鎖。信號(hào)燈能實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步，鎖只能實(shí)現(xiàn)互斥。* 12、進(jìn)程通信的概念及方式；進(jìn)程通信是指進(jìn)程之間直接以較高

14、的效率傳遞較多數(shù)據(jù)的信息交互方式。通信方式：鎖和信號(hào)燈，單一信號(hào)，通過共享存儲(chǔ)器來實(shí)現(xiàn)，低級(jí)、間接；消息緩沖區(qū)通信；信箱 通信。第三章處理機(jī)調(diào)度與死鎖1、調(diào)度的層次與作用；1 .高級(jí)調(diào)度：高級(jí)調(diào)度又稱為長(zhǎng)程調(diào)度或作業(yè)調(diào)度，它的調(diào)度對(duì)象是作業(yè)。其主要 功能是根據(jù)某種算法，決定從外存中處于后備隊(duì)列中的哪幾個(gè)作業(yè)調(diào)入內(nèi)存，為它們創(chuàng) 建進(jìn)程、分配必要的資源，并將它們放入就緒隊(duì)列。高級(jí)調(diào)度主要用于多道批處理系統(tǒng) 中，而在實(shí)時(shí)和分時(shí)系統(tǒng)中不設(shè)置高級(jí)調(diào)度。2 .低級(jí)調(diào)度：低級(jí)調(diào)度又稱為進(jìn)程調(diào)度或短程調(diào)度，其所調(diào)度的對(duì)象是進(jìn)程。其主 要功能是，根據(jù)某種算法，決定就緒隊(duì)列中哪個(gè)進(jìn)程應(yīng)獲得處理機(jī)，并由分派程序?qū)⑻?/p>

15、 理機(jī)分配給被選中的進(jìn)程。進(jìn)程調(diào)度是最基本的一種調(diào)度，在多道批處理系統(tǒng)、實(shí)時(shí)和 分時(shí)操作系統(tǒng)中，都必須配置這級(jí)調(diào)度。3 .中級(jí)調(diào)度：中級(jí)調(diào)度又稱為內(nèi)存調(diào)度。引入中級(jí)調(diào)度的主要目的是，提高內(nèi)存利 用率和系統(tǒng)吞吐量。中級(jí)調(diào)度實(shí)際上就是存儲(chǔ)器管理中的對(duì)換功能。2、常用調(diào)度算法及計(jì)算；進(jìn)程優(yōu)先數(shù)調(diào)度算法：預(yù)先（靜態(tài)和動(dòng)態(tài)）確定各進(jìn)程的優(yōu)先數(shù)，系統(tǒng)把處理機(jī)的使用權(quán)賦予就緒 隊(duì)列中具備最高優(yōu)先權(quán)（優(yōu)先數(shù)和一定的優(yōu)先級(jí)相對(duì)應(yīng)）的就緒進(jìn)程。FIFO算法：一個(gè)進(jìn)程轉(zhuǎn)為就緒狀態(tài)時(shí)加入就緒隊(duì)列末端，而調(diào)度時(shí)則從隊(duì)首選取進(jìn)程。主動(dòng)放棄處 理機(jī)控制權(quán)之前可能長(zhǎng)期占用處理機(jī)，這就不能得到公平響應(yīng)了。簡(jiǎn)單循環(huán)輪轉(zhuǎn)調(diào)度：當(dāng)

16、CPU空閑時(shí)，選取就緒隊(duì)列首元素，賦予一個(gè)時(shí)間片，當(dāng)時(shí)間片用完時(shí)，該 進(jìn)程轉(zhuǎn)為就緒態(tài)并進(jìn)入就緒隊(duì)列末端。就緒隊(duì)列中的所有進(jìn)程以等速度向前進(jìn)展?？勺儠r(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度：每一輪開始時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)就緒隊(duì)列中已由的進(jìn)程數(shù)目計(jì)算一次時(shí)間片q,然后進(jìn)行輪轉(zhuǎn)。在此期間到達(dá)的進(jìn)程都暫不進(jìn)入就緒隊(duì)列，這次輪轉(zhuǎn)結(jié)束在一并進(jìn)入。這樣可減小系 統(tǒng)開銷。多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度：每個(gè)就緒隊(duì)列的優(yōu)先級(jí)遞減，而時(shí)間片的長(zhǎng)度則按序遞增。當(dāng)CPU空閑時(shí)，若高優(yōu)先就緒隊(duì)列非空，則從高優(yōu)先就緒隊(duì)列中選擇一個(gè)進(jìn)程運(yùn)行，高優(yōu)先級(jí)就緒隊(duì)列為空時(shí)則查找 下一級(jí)就緒隊(duì)列，時(shí)間片到而為結(jié)束就進(jìn)入下一級(jí)的就緒隊(duì)列。優(yōu)先照顧I/O量大的進(jìn)程，適當(dāng)照顧計(jì)算量大的

17、進(jìn)程，以免較長(zhǎng)進(jìn)程頻繁中斷而影響處理機(jī)效率。3、死鎖的概念、產(chǎn)生的原因及必要條件；一組進(jìn)程中，每個(gè)進(jìn)程都無限等待被該組進(jìn)程中另一進(jìn)程所占有的資源，因而永遠(yuǎn)無法得到的資源，這種現(xiàn)象稱為進(jìn)程死鎖，這一組進(jìn)程就稱為死鎖進(jìn)程。產(chǎn)生原因：系統(tǒng)資源不足、進(jìn)程推進(jìn)順序非法。必要條件：互斥條件（涉及的是臨界資源）、不可剝奪條件（資源不能被其他進(jìn)程強(qiáng)行奪走）、部 分分配（每次申請(qǐng)它需要的一部分資源）、環(huán)路條件（存在一種進(jìn)程循環(huán)鏈，鏈中每一個(gè)進(jìn)程已獲 得的資源同時(shí)被鏈中下一個(gè)進(jìn)程所請(qǐng)求）。4、處理死鎖的基本方法；忽略死鎖（鴕鳥政策，死鎖則重啟系統(tǒng)）、采用靜態(tài)資源分配（預(yù)防死鎖）、采用有控資源分配來 避免（有序資源

18、分配法、銀行家算法）、死鎖檢測(cè)與解除（簡(jiǎn)化資源非配圖后全部變成孤立節(jié)點(diǎn)則無死鎖，否則有；解除：重啟、撤銷進(jìn)程、剝奪資源、進(jìn)程回退）。5、銀行家算法及計(jì)算；申請(qǐng)者事先說明對(duì)各類資源的最大需求量。在進(jìn)程活動(dòng)期間動(dòng)態(tài)申請(qǐng)某類資源時(shí)，由系統(tǒng)審查現(xiàn)有該類資源的數(shù)目是否能滿足當(dāng)前進(jìn)程的最大需求量，如能滿足就予以分配，否則拒絕。* 6 、調(diào)度與分派；調(diào)度：在眾多處于就緒狀態(tài)的進(jìn)程中，按一定的原則選擇一個(gè)進(jìn)程。分派：當(dāng)處理機(jī)空閑時(shí)，移出就緒隊(duì)列中第一個(gè)進(jìn)程，并賦予它使用處理機(jī)的權(quán)利。* 7 、進(jìn)程調(diào)度的功能；維護(hù)進(jìn)程管理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（PCB 及其隊(duì)列）、決定調(diào)度策略（優(yōu)先調(diào)度、先來先服務(wù)）、實(shí)施處理機(jī)分配與回收

19、。* 8 、資源管理功能和目的；資源數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的描述（資源的物理名、邏輯名、類型、地址、分配狀態(tài)等）、確定資源的分配原則（何時(shí)給誰分配多少）、實(shí)施資源分配（分配與回收）、存取控制和安全保護(hù)。資源管理的目的是為用戶提供一種簡(jiǎn)單而有效地使用資源的方法，充分發(fā)揮各種資源的利用率，它應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)是：保證資源的高利用率；在“合理”時(shí)間內(nèi)使所有顧客有獲得所需資源的機(jī)會(huì)；對(duì)不可共享的資源實(shí)施互斥使用；防止由資源分配不當(dāng)引起的死鎖。* 9 、資源的分配方法；系統(tǒng)在調(diào)度作業(yè)時(shí)，根據(jù)作業(yè)所需資源進(jìn)行分配；并在作業(yè)運(yùn)行完畢時(shí)，收回所分配的全部資源。這種分配通常稱為資源的靜態(tài)分配。系統(tǒng)在進(jìn)程運(yùn)行中，根據(jù)進(jìn)程提出的資源需

20、求，進(jìn)行資源的動(dòng)態(tài)分配和回收。這種分配通常稱為資源的動(dòng)態(tài)分配。* 10 、虛擬資源及其作用；虛擬資源是用戶使用的邏輯資源，是經(jīng)過操作系統(tǒng)改造的、使用方便的虛資源，而不是那些物理的、實(shí)際的資源。這樣做的目的，一是提高資源利用率，二是為了方便用戶的使用。* 11 、常用的資源分配策略；先請(qǐng)求先服務(wù)（FIFO）、優(yōu)先調(diào)度、針對(duì)設(shè)備特性的調(diào)度策略。* 12 、移臂調(diào)度和旋轉(zhuǎn)調(diào)度；移臂調(diào)度：總是選取與當(dāng)前移動(dòng)臂前進(jìn)方向上最近的那個(gè)I/O 請(qǐng)求，使移臂距離最短。旋轉(zhuǎn)調(diào)度：總是選取與當(dāng)前讀寫頭最近的那個(gè)I/O 請(qǐng)求，使旋轉(zhuǎn)圈數(shù)最少。對(duì)于活動(dòng)臂磁盤組，還應(yīng)考慮移臂時(shí)間最短的調(diào)度策略。* 13 、常用移臂調(diào)度算

21、法；先來先服務(wù)（FCFS）、最短尋道時(shí)間優(yōu)先算法（SSTF,有較好的尋道性能，但可能使某些進(jìn)程發(fā)生“饑餓”現(xiàn)象 ）、掃描算法（SCAN ，又稱電梯調(diào)度）、循環(huán)掃描算法（SSCAN ，類似 SCAN 算法，但沿一個(gè)方向無請(qǐng)求后空載回到底部）。* 14 、有序資源分配法；系統(tǒng)中所有資源都給定一個(gè)唯一的編號(hào)，所有分配請(qǐng)求必須以上升的次序進(jìn)行。當(dāng)遵守上升次序的規(guī)則時(shí)，若資源可用，則予以分配；否則，請(qǐng)求者等待。* 15 、化簡(jiǎn)資源分配圖及死鎖定理；先看系統(tǒng)還剩下多少資源沒分配，再看有哪些進(jìn)程是不阻塞的，接著把不阻塞的進(jìn)程的所有邊都去掉，形成一個(gè)孤立的點(diǎn)，再把系統(tǒng)分配給這個(gè)進(jìn)程的資源回收回來，接著再回收剩

22、下的不阻塞的進(jìn)程的資源，逐個(gè)把他們變成孤立的點(diǎn)。最后， 所有資源和進(jìn)程都變成孤立的點(diǎn)，這樣的圖就叫做 “可完全簡(jiǎn)化”。如果一個(gè)圖可完全簡(jiǎn)化，則不會(huì)產(chǎn)生死鎖；如果一個(gè)圖不可完全簡(jiǎn)化，則會(huì)產(chǎn)生死鎖。這就是“死鎖定理”。第四章 存儲(chǔ)管理1 、存儲(chǔ)管理的目的及功能；存儲(chǔ)管理的主要功能是解決多道作業(yè)的主存空間的動(dòng)態(tài)分配問題，提高內(nèi)存利用率并方便用戶使用主存。地址映射、主存分配、存儲(chǔ)保護(hù)、主存擴(kuò)充。2、重定位的概念及方法；重定位是把邏輯地址轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)存的物理地址的過程。根據(jù)重定位時(shí)機(jī)的不同，又分為靜態(tài)重定位（裝入內(nèi)存時(shí)重定位，由裝入軟件完成）和動(dòng)態(tài)重定位（程序執(zhí)行時(shí)重定位，需硬件支持）。3、內(nèi)碎片與外碎片；

23、在存儲(chǔ)管理中，內(nèi)零頭是指分配給作業(yè)的存儲(chǔ)空間中未被利用的部分，外零頭是指系統(tǒng)中無法利用的小存儲(chǔ)塊4、常用分區(qū)分配算法及對(duì)應(yīng)的空閑區(qū)排列方式；首次適應(yīng)算法：空閑區(qū)鏈表按地址從低到高排序，放入到主存中第一個(gè)足夠裝入它的地址最低的空閑區(qū)。最佳適應(yīng)算法：按大小從小到大排序，放到與它大小最接近的空閑區(qū)。最壞適應(yīng)算法：按大小從大到小排序，放到與它所需空間差距最大的空閑區(qū)。5、基本分頁（分段、段頁式）的概念、頁（段）表的作用、地址變換；分頁式：程序的地址空間被等分成大小相等的片，稱為頁面，又稱為虛頁 。主存被等分成大小相等的片，稱為主存塊，又稱為實(shí)頁 。為了實(shí)現(xiàn)從地址空間到物理主存的映象，系統(tǒng)建立的記錄頁與

24、內(nèi)存塊之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的地址變換的機(jī)構(gòu)稱為頁面映像表，簡(jiǎn)稱頁表 。分頁系統(tǒng)中，地址變換主要通過頁表來實(shí)現(xiàn)，故也叫地址變換表或地址映射表。頁表包括頁號(hào)和塊號(hào)。虛地址結(jié)構(gòu)包括：頁號(hào)+頁內(nèi)位移。變換過程由操作系統(tǒng)完成。分段式：分段 是程序中自然劃分的一組邏輯意義完整的信息集合，如數(shù)據(jù)段、代碼段、棧段。分段式程序地址空間由若干個(gè)邏輯分段組成，每個(gè)分段有自己的名字，對(duì)于一個(gè)分段而言，它是一個(gè)連續(xù)的地址區(qū)。段表包括段號(hào)長(zhǎng)度和基址。段式地址結(jié)構(gòu)包括：段號(hào)+段內(nèi)位移。段頁式：在一個(gè)分段內(nèi)劃分頁面就形成了段頁式存儲(chǔ)管理。6、分頁與分段的區(qū)別、各自的優(yōu)缺點(diǎn)；頁式系統(tǒng)中：用戶地址空間：一維地址空間；信息的物理劃分；頁大

25、小固定；用戶不可見；w 字段溢出將加入到頁號(hào)中。不要求連續(xù)地址空間，內(nèi)存利用率較高。段式系統(tǒng)中：用戶地址空間：二維地址空間；信息的邏輯劃分；段長(zhǎng)可變；用戶可見；w 字段溢出將產(chǎn)生越界中斷。每段地址空間連續(xù)，存儲(chǔ)碎片較少。7、快表的作用、內(nèi)存訪問時(shí)間的計(jì)算；存放頁表部分內(nèi)容的快速存儲(chǔ)器稱為聯(lián)想存儲(chǔ)器，聯(lián)想存儲(chǔ)器中存放的部分頁表稱為快表。若頁表全部由主存實(shí)現(xiàn)，那么存取一個(gè)數(shù)據(jù)（或一條指令）至少要訪問兩次主存，第一次訪問頁表，第二次才根據(jù)物理地址取數(shù)（或指令），速度下降100%。當(dāng)把部分頁表存在高速緩沖存儲(chǔ)器中時(shí)，指令執(zhí)行速度明顯加快，這也是符合程序的局部性原理的。8、虛擬存儲(chǔ)器的基本概念、理論依據(jù)

26、、基本特征及關(guān)鍵技術(shù)；由操作系統(tǒng)和硬件相配合來完成主存和輔存之間的信息的動(dòng)態(tài)調(diào)度。這樣的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)好像為用戶提供了一個(gè)其存儲(chǔ)容量比實(shí)際主存大得多的存儲(chǔ)器，這個(gè)存儲(chǔ)器稱為虛擬存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)容量由計(jì)算機(jī)地址結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度和輔存大小共同決定。理論基礎(chǔ)是程序的局部性特征?；咎卣鳎弘x散性、多次性、對(duì)換性和虛擬性，其中離散性是其最基本的特征，在離散性的基礎(chǔ)上又形成了多次性和對(duì)換性兩個(gè)特征，而虛擬存儲(chǔ)器能夠表現(xiàn)出來的最重要的特征是虛擬性。關(guān)鍵技術(shù)：分頁（頁表機(jī)構(gòu)、缺頁中斷、地址變換），分段（段表機(jī)構(gòu)、缺段機(jī)構(gòu)、地址變換）。9、頁面置換算法、缺頁率計(jì)算、LRU 算法的硬件實(shí)現(xiàn)方法、抖動(dòng)、Belady 異常、缺頁中斷

27、；用來選擇淘汰哪一頁的規(guī)則叫做置換策略，或稱淘汰算法。常用算法：最佳算法（OPT,無法實(shí)現(xiàn)）、先進(jìn)先出（FIFO 算法）、最久未使用（LRU） 、最近未使用（NRU）。若程序p在運(yùn)行中：成功白訪問次數(shù)為s,不成功的訪問次數(shù)為 f;缺頁中斷率：f =f/ （s+ f） o當(dāng)訪問頁面時(shí)，將引用位置置1，并開始記時(shí)（精確實(shí)現(xiàn)很困難，通常采用計(jì)數(shù)器）。簡(jiǎn)單地說，導(dǎo)致系統(tǒng)效率急劇下降的主存和輔存之間的頻繁頁面置換現(xiàn)像稱為“抖動(dòng)”。在先進(jìn)先出算法（FIFO） 選擇裝入最早的頁面置換的過程中，可以通過鏈表來表示各頁的裝入時(shí)間先后。FIFO 的性能較差，因?yàn)檩^早調(diào)入的頁往往是經(jīng)常被訪問的頁，這些頁在FIFO

28、算法下被反復(fù)調(diào)入和調(diào)出，并且有Belady 現(xiàn)象。所謂Belady 現(xiàn)象是指：采用FIFO 算法時(shí)，如果對(duì)個(gè)進(jìn)程未分配它所要求的全部頁面，有時(shí)就會(huì)出現(xiàn)分配的頁面數(shù)增多但缺頁率反而提高的異?，F(xiàn)象。查找頁表時(shí)，中斷位為1，頁號(hào)對(duì)應(yīng)的塊不在主存中，發(fā)生缺頁中斷。此時(shí)用戶程序被中斷，控制權(quán)轉(zhuǎn)到操作系統(tǒng)的調(diào)頁程序，將頁面從頁表提供的盤區(qū)地址調(diào)入主存的某塊中，并更新頁表。*10 、存儲(chǔ)保護(hù)；在多用戶環(huán)境中，主存儲(chǔ)器按區(qū)分配給各用戶程序使用。為了互不影響，必須由硬件（軟件配合）保證各用戶程序只能在給定的存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)活動(dòng)，這種措施叫做存儲(chǔ)保護(hù)。實(shí)現(xiàn)方式為上下界防護(hù)或基地址、限長(zhǎng)防護(hù)。第五章 設(shè)備管理1 、設(shè)備管

29、理的任務(wù)、功能及目標(biāo)；任務(wù)：實(shí)現(xiàn)外部設(shè)備的共享，并有效地完成各自所需的傳輸工作。功能：狀態(tài)跟蹤（動(dòng)態(tài)記錄各種設(shè)備的狀態(tài)）、設(shè)備分配與回收（動(dòng)、靜態(tài)分配，退出系統(tǒng)、使用完畢時(shí)回收）、設(shè)備控制（實(shí)施設(shè)備驅(qū)動(dòng)和中斷處理的工作）。目標(biāo)：提高設(shè)備利用率、方便用戶使用。2 、 I/O 設(shè)備的分類，設(shè)備、控制器及通道的關(guān)系； 分類：（1） 存儲(chǔ)設(shè)備存儲(chǔ)設(shè)備又稱塊設(shè)備，是存儲(chǔ)信息的設(shè)備，如：磁盤、磁鼓（以塊為單位傳輸信息） 。（2） 輸入輸出設(shè)備輸入輸出設(shè)備又稱字符設(shè)備，能將信息從計(jì)算機(jī)外部輸入到機(jī)內(nèi)，或反之，如：鍵盤、顯示器、打印機(jī)（以字符為單位傳輸信息） 。（3） 通信設(shè)備通信設(shè)備負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)之間的信息傳輸

30、，如調(diào)制解調(diào)器、網(wǎng)卡等。設(shè)備是由設(shè)備控制塊表示的一個(gè)實(shí)體?？刂破魇怯糜诓僮鞫丝?、總線或設(shè)備的一組電子器件。用于控制設(shè)備與主機(jī)通信與數(shù)據(jù)交換。通道是用來控制外部設(shè)備于主存之間進(jìn)行成批數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟考?，又稱為令又獨(dú)立于CPU 工作。3、通道的基本概念及分類；通道是用來控制外部設(shè)備于主存之間進(jìn)行成批數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟考?，又稱為分為字節(jié)多路通道、選擇通道和數(shù)組多路通道。4、 I/O 控制方式及推動(dòng)發(fā)展的因素、各自適用的場(chǎng)合及設(shè)備類型；循環(huán)測(cè)試I/O 方式、 I/O 中斷方式、DMA 方式、通道方式。5、緩沖區(qū)的概念、分類及引入目的；緩沖是兩種不同速度的設(shè)備之間傳輸信息時(shí)平滑傳輸過程的常用手段。I/O 處理機(jī)。

31、它接送CPU 命I/O 處理機(jī)。分為緩沖器（硬件存儲(chǔ)裝置）和軟件緩沖（臨時(shí)存放I/O 數(shù)據(jù)的一塊存儲(chǔ)區(qū)域）。用于處理數(shù)據(jù)流的生產(chǎn)者與消費(fèi)者間的速度差異，協(xié)調(diào)傳輸數(shù)據(jù)大小不一致的設(shè)備，應(yīng)用程序的拷貝語義。6、 I/O 軟件的層次、各層主要功能、設(shè)備獨(dú)立性的概念；請(qǐng)求 I/O 的進(jìn)程、I/O 過程、設(shè)備處理進(jìn)程、中斷處理程序。所謂設(shè)備獨(dú)立性是指，用戶在程序中使用的設(shè)備與實(shí)際使用的設(shè)備無關(guān)，也就是在用戶程序中僅使用邏輯設(shè)備名。7、 SPOOLING 技術(shù)的概念、作用及SPOOLING 系統(tǒng)的組成；利用通道和中斷技術(shù)，在主機(jī)控制之下，由通道完成輸入輸出工作。系統(tǒng)提供一個(gè)軟件系統(tǒng)（包括預(yù)輸入程序、緩輸出

32、程序、井管理程序、預(yù)輸入表、緩輸出表）。 它提供輸入收存和輸出發(fā)送的功能，使外部設(shè)備可以并行操作。這一軟件系統(tǒng)稱為SPOOLING 系統(tǒng)。SPOOLING 系統(tǒng)提供外圍設(shè)備同時(shí)聯(lián)機(jī)操作的功能，提高獨(dú)占設(shè)備利用率。組成包括預(yù)輸入程序、緩輸出程序、井管理程序、預(yù)輸入表、緩輸出表；8、磁盤訪問過程及訪問時(shí)間的確定、塊號(hào)與柱面、磁道、扇區(qū)號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系、磁盤調(diào)度算法及其計(jì)算；扇區(qū)的優(yōu)化；第六章 文件管理1 、文件系統(tǒng)的組成、功能；組成：管理文件所需的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、管理程序、一組操作。功能：用戶角度“按名存取”；系統(tǒng)角度輔存空間管理、構(gòu)造文件結(jié)構(gòu)、提供文件存取方法、文件保護(hù)、提供文件共享功能、提供文件操作命令

33、。2、打開、關(guān)閉操作的目的；所謂打開文件就是把該文件的有關(guān)目錄表目復(fù)制到主存中約定的區(qū)域，建立文件控制塊，建立用戶和這個(gè)文件的聯(lián)系。所謂關(guān)閉文件就是用戶宣布這個(gè)文件當(dāng)前不再使用，系統(tǒng)將其在主存中的文件控制塊刪去，因而也就切斷了用戶同這個(gè)文件的聯(lián)系。3、文件邏輯結(jié)構(gòu)、物理結(jié)構(gòu)的分類；文件邏輯結(jié)構(gòu)是從用戶角度看到的文件面貌。即用戶對(duì)信息進(jìn)行邏輯組織形成的文件結(jié)構(gòu)。包括流式文件、記錄式文件。文件的物理結(jié)構(gòu)是信息在物理存儲(chǔ)器上的存儲(chǔ)方式，是數(shù)據(jù)的物理表示和組織。包括連續(xù)文件、串聯(lián)文件、索引文件結(jié)構(gòu)。4、 FAT 表的作用、FAT 表大小的計(jì)算；5、混合索引分配方式的結(jié)構(gòu)及相關(guān)計(jì)算；6、文件的目錄結(jié)構(gòu)、

34、索引節(jié)點(diǎn)及文件控制塊的作用；文件目錄是記錄文件的名字、存放地址及其他有關(guān)文件的說明信息和控制信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。文件目錄將每個(gè)文件的符號(hào)名和他們?cè)谳o存空間的物理地址與有關(guān)文件情況的說明信息聯(lián)系起來了。分為一級(jí)文件目錄和樹形文件目錄。UNIX 系統(tǒng)把文件目錄項(xiàng)中除了名字以外的信息全部存放到一個(gè)磁盤的數(shù)據(jù)塊上，這種數(shù)據(jù)塊就是文件索引節(jié)點(diǎn)（indexnode）,簡(jiǎn)稱i節(jié)點(diǎn)，又稱為磁盤索引節(jié)點(diǎn)。在目錄項(xiàng)中只有文件的名字和對(duì)應(yīng)i 節(jié)點(diǎn)的編號(hào)。文件控制塊記錄文件當(dāng)前各種狀態(tài)。7、文件空閑區(qū)的管理方法（空閑表、空閑鏈、位示圖與成組鏈接法）；空閑磁盤塊管理采用成組鏈接法，即將空閑表和空閑鏈兩種方法相結(jié)合。系統(tǒng)初啟

35、時(shí)，文件存儲(chǔ)區(qū)是空閑。將空閑塊從尾倒向前，每100 塊分為一組（注：最后一組為99 塊 ）， 每一組的最后一塊作為索引表，用來登記下一組100 塊的物理塊號(hào)和塊數(shù)。那么，最前面的一組可能不足100 塊，這一組的物理塊號(hào)和塊數(shù)存放在管理塊的s_free100和s_nfree中。操作系統(tǒng)參考復(fù)習(xí)題 操作系統(tǒng)的基本功能包括什么內(nèi)容？什么是作業(yè)調(diào)度？作業(yè)調(diào)度算法包括幾種？在操作系統(tǒng)的處理器管理中，每一個(gè)進(jìn)程唯一的標(biāo)志是什么？什么是臨界資源？有什么特點(diǎn)？什么是共享變量？進(jìn)程所請(qǐng)求一次打印輸出結(jié)束后，將使進(jìn)程狀態(tài)從什么態(tài)變?yōu)槭裁磻B(tài)？進(jìn)程控制塊中的現(xiàn)場(chǎng)信息是保存的什么信息？什么是進(jìn)程同步？進(jìn)程同步是指進(jìn)程間

36、在邏輯上的什么關(guān)系？什么是原語？ P、V操作是原語嗎？他們的物理意義是什么？怎么用信號(hào)量和 P、V操作原語來實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)程同步的控制（要寫出代碼）。什么是死鎖？產(chǎn)生死鎖的條件是什么？解決死鎖的方法一般有那幾種？什么是線程？在操作系統(tǒng)中引入線程的主要目的是？線程與進(jìn)程的區(qū)別是？什么是靜態(tài)地址映射？它指的是？分區(qū)存儲(chǔ)管理有什么特點(diǎn)？有什么內(nèi)存分配算法？各有什么特點(diǎn)？（能對(duì)分配算法進(jìn)行定性、定量 分析）分頁式存儲(chǔ)管理中，地址轉(zhuǎn)換工作是怎樣完成的？什么是分段式存儲(chǔ)管理？分段式存儲(chǔ)管理在地址分配上有什么基本特征？段頁式存儲(chǔ)管理中，如何從主存中取指令或取操作數(shù)？請(qǐng)求式段頁內(nèi)存管理頁面切換算法有哪些？（能對(duì)切換

37、算法進(jìn)行分析）什么是管態(tài)？什么是目態(tài)？中央處理器處于目態(tài)時(shí)，執(zhí)行什么指令將產(chǎn)生“非法操作”事件？磁盤文件的物理結(jié)構(gòu)有哪幾種？那種結(jié)構(gòu)既適合順序存取，又方便隨機(jī)存?。繛榱藢?shí)現(xiàn)設(shè)備的獨(dú)立性，操作系統(tǒng)讓用戶使用什么樣的設(shè)備名？文件系統(tǒng)的多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)有什么特點(diǎn)？什么是位示圖方法？操作系統(tǒng)可用位示圖方法解決什么問題？什么是文件系統(tǒng)？文件系統(tǒng)中文件為什么要按照名字存??？什么是虛擬設(shè)備？虛擬設(shè)備是怎么實(shí)現(xiàn)的？有什么意義？存放在磁盤、磁帶上的文件，常采用的什么樣的物理結(jié)構(gòu)什么SPOO技術(shù)？ SPOO原統(tǒng)利用什么存放作業(yè)信息和作業(yè)執(zhí)行結(jié)果。操作系統(tǒng)為了調(diào)節(jié)不同部件的傳輸速度，可以采用緩沖技術(shù)，緩沖技術(shù)包含哪些基

38、本技術(shù)？有什么 特點(diǎn)？如果I/O設(shè)備與存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)直接交換，稱為什么方式？引起中斷發(fā)生的事件稱為？文件系統(tǒng)設(shè)置文件目錄的目的是什么？文件目錄組織都有哪幾種形式 ？在一個(gè)段式存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，段表內(nèi)容如下:段號(hào)內(nèi)存起始地 址段長(zhǎng)特征位（1在內(nèi) 存，0小在內(nèi)存）015030011121013012490200131400600141700試求下述邏輯地址對(duì)應(yīng)的物理地址是什么?段號(hào)段內(nèi)位移01001160340041305100解：段號(hào)：0始址：150段長(zhǎng)：300 （0,100 ）合法，物理地址是 150+100=250段號(hào)：1始址：1210段長(zhǎng)：130 （1,160 ）不合法，物理地址不合法段號(hào)：3始址：1400段長(zhǎng)：600 （3, 400）合法，物理地址是 1400+400=1800段號(hào)：4段長(zhǎng)170 （4, 100）合法，特征位為 0表示頁面不在主存中，發(fā)生缺段中斷，將該段 4調(diào)入主存后根據(jù)更新后的內(nèi)存起始地址+100得到物理地址