華南理工大學(xué)操作系統(tǒng)期末考試卷考點(diǎn)整理

華南理工大學(xué)操作系統(tǒng)期末考試卷考點(diǎn)整理第一章1.操作系統(tǒng)擴(kuò)展的機(jī)器資源管理操作系統(tǒng)是由程序模塊組成的系統(tǒng)軟件，它能夠以盡量有效、合理的方式管理計(jì)算機(jī)底層硬件資源、規(guī)劃計(jì)算機(jī)工作流程、控制程序的執(zhí)行、提供各種服務(wù)功能，為用戶提供計(jì)算機(jī)抽象接口，使得用戶能夠方便、靈活的使用計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)得以高效運(yùn)行。2.操作系統(tǒng)的特征并發(fā)共享虛擬異步性3.操作系統(tǒng)的功能處理機(jī)管理存儲(chǔ)管理設(shè)備管理信息管理用戶接口4.操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則可維護(hù)性：改錯(cuò)性維護(hù)、適應(yīng)性維護(hù)、完善性維護(hù)?？煽啃裕赫_性、穩(wěn)健性?？衫斫庑裕阂子诶斫猓苑奖銣y(cè)試、維護(hù)和交流。性能：有效地使用系統(tǒng)資源，盡可能快地響應(yīng)用戶請(qǐng)求。5.操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1）單體系統(tǒng)：主過程，服務(wù)過程，實(shí)用過程l特點(diǎn)：模塊由眾多服務(wù)過程（模塊接口）組成，可以隨意調(diào)用其他模塊中的服務(wù)過程。l優(yōu)點(diǎn)：具有一定靈活性，在運(yùn)行中的高效率。l缺點(diǎn)：功能劃分和模塊接口難保正確和合理，模塊之間的依賴關(guān)系（功能調(diào)用關(guān)系）復(fù)雜，降低了模塊之間的相對(duì)獨(dú)立性，不利于修改。2）層次式系統(tǒng)：(5)操作員(4)用戶程序(3)I/O管理(2)操作員-IPC(1)存儲(chǔ)器和磁鼓管理(0)處理器的分配和多道程序設(shè)計(jì)l優(yōu)點(diǎn)：功能明確，調(diào)用關(guān)系清晰（高層對(duì)低層單向依賴，調(diào)用有序性），有利于保證設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的正確性；低層和高層可分別實(shí)現(xiàn)（便于擴(kuò)充）；高層錯(cuò)誤不會(huì)影響到低層；避免遞歸調(diào)用。l缺點(diǎn)：降低了運(yùn)行效率。3）客戶/服務(wù)器模型：把操作系統(tǒng)分成若干分別完成一組特定功能的服務(wù)進(jìn)程，等待客戶提出請(qǐng)求；而系統(tǒng)核只實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)的基本功能(如：虛擬存儲(chǔ)、消息傳遞)。優(yōu)點(diǎn)：l良好的擴(kuò)充性：只需添加支持新功能的服務(wù)進(jìn)程即可。l可靠性好：調(diào)用關(guān)系明確，執(zhí)行轉(zhuǎn)移不易混亂。l便于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)分布式處理：以同樣的調(diào)用形式，在下層可通過核心中的網(wǎng)絡(luò)傳送到遠(yuǎn)方服務(wù)器上。缺點(diǎn)：l消息傳遞比直接調(diào)用效率要低一些(但可以通過提高硬件性能來補(bǔ)償)。4）微核(micro-kernel)：將更多操作系統(tǒng)功能放在核心之外，作為獨(dú)立的服務(wù)進(jìn)程運(yùn)行。第二章進(jìn)程的特征l動(dòng)態(tài)性：進(jìn)程具有動(dòng)態(tài)的地址空間（數(shù)量和容），地址空間上包括：l代碼（指令執(zhí)行和CPU狀態(tài)的改變）l數(shù)據(jù)（變量的生成和賦值）l系統(tǒng)控制信息（進(jìn)程控制塊的生成和刪除）l獨(dú)立性：各進(jìn)程的地址空間相互獨(dú)立，除非采用進(jìn)程間通信手段；l并發(fā)性、異步性："虛擬"l結(jié)構(gòu)化：代碼段、數(shù)據(jù)段和核心段（在地址空間中）；程序文件常也劃分了代碼段和數(shù)據(jù)段，而核心段通常就是OS核心（由各個(gè)進(jìn)程共享，包括各進(jìn)程的PCB）進(jìn)程與程序的區(qū)別l進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的，程序是靜態(tài)的：程序是有序代碼的集合；進(jìn)程是程序的執(zhí)行。通常進(jìn)程不可在計(jì)算機(jī)之間遷移；而程序通常對(duì)應(yīng)著文件、靜態(tài)和可以復(fù)制。l進(jìn)程是暫時(shí)的，程序的永久的：進(jìn)程是一個(gè)狀態(tài)變化的過程，程序可長(zhǎng)久保存。l進(jìn)程與程序的組成不同：進(jìn)程的組成包括程序、數(shù)據(jù)和進(jìn)程控制塊（即進(jìn)程狀態(tài)信息）。l進(jìn)程與程序的對(duì)應(yīng)關(guān)系：通過多次執(zhí)行，一個(gè)程序可對(duì)應(yīng)多個(gè)進(jìn)程；通過調(diào)用關(guān)系，一個(gè)進(jìn)程可包括多個(gè)程序。PCB：進(jìn)程控制塊引入線程的目的是簡(jiǎn)化線程間的通信，以小的開銷來提高進(jìn)程的并發(fā)程度。l線程的優(yōu)點(diǎn)：減小并發(fā)執(zhí)行的時(shí)間和空間開銷（線程的創(chuàng)建、退出和調(diào)度），因此容許在系統(tǒng)中建立更多的線程來提高并發(fā)程度。l線程的創(chuàng)建時(shí)間比進(jìn)程短；l線程的終止時(shí)間比進(jìn)程短；l同進(jìn)程的線程切換時(shí)間比進(jìn)程短；l由于同進(jìn)程線程間共享存和文件資源，可直接進(jìn)行不通過核的通信進(jìn)程和線程的比較l地址空間和其他資源（如打開文件）：進(jìn)程間相互獨(dú)立，同一進(jìn)程的各線程間共享－－某進(jìn)程的線程在其他進(jìn)程不可見l通信：進(jìn)程間通信IPC，線程間可以直接讀寫進(jìn)程數(shù)據(jù)段（如全局變量）來進(jìn)行通信－－需要進(jìn)程同步和互斥手段的輔助，以保證數(shù)據(jù)的一致性l調(diào)度：線程上下文切換比進(jìn)程上下文切換要快得多；進(jìn)程間的關(guān)系l完全無關(guān)（異步）：不同進(jìn)程間無任何關(guān)聯(lián)l使用共享數(shù)據(jù)（互斥）：有效保護(hù)各個(gè)進(jìn)程的正確運(yùn)行l(wèi)存在先后順序（同步）：保證進(jìn)程運(yùn)行順序的正確1.導(dǎo)致進(jìn)程創(chuàng)建的事件1)系統(tǒng)初始化2)執(zhí)行進(jìn)程創(chuàng)建系統(tǒng)調(diào)用3)用戶請(qǐng)求創(chuàng)建一個(gè)新進(jìn)程4)初始化一個(gè)批處理作業(yè)2.中斷發(fā)生后操作系統(tǒng)最底層的工作步驟1)硬件壓入堆棧程序計(jì)數(shù)器等。2)硬件從中斷向量裝入新的程序計(jì)數(shù)器。3)匯編語言過程保存寄存器值4)匯編語言過程設(shè)置新的堆棧5)C中斷服務(wù)例程運(yùn)行（典型地讀和緩沖輸入）6)調(diào)度程序決定下一個(gè)將運(yùn)行的進(jìn)程。7)C過程返回至匯編代碼。8)匯編語言過程開始運(yùn)行新的當(dāng)前進(jìn)程3.避免競(jìng)爭(zhēng)條件的關(guān)鍵是不允許多于一個(gè)進(jìn)程同時(shí)讀寫共享數(shù)據(jù)。競(jìng)爭(zhēng)條件：兩個(gè)或多個(gè)進(jìn)程讀寫某些共享數(shù)據(jù)，而最后的結(jié)果取決于進(jìn)程運(yùn)行的精確時(shí)序，稱為競(jìng)爭(zhēng)條件。臨界區(qū)：對(duì)共享存進(jìn)行訪問的程序片段稱作臨界區(qū)4.避免競(jìng)爭(zhēng)條件解決方案的四個(gè)條件1)互斥原則：不允許兩個(gè)進(jìn)程同時(shí)在臨界區(qū)2)通用原則：對(duì)處理的速度和cpu的數(shù)量不應(yīng)當(dāng)有任何假設(shè)3)有效性原則：運(yùn)行于臨界區(qū)外的進(jìn)程不能阻塞其他進(jìn)程4)合理性原則：進(jìn)程不應(yīng)當(dāng)無休止地等待臨界區(qū)，無法進(jìn)入應(yīng)放棄CPU資源4．互斥解決1)屏蔽中斷：則上下文切換不會(huì)發(fā)生。因此，允許用戶禁止中斷是不明智的。但是，但有時(shí)禁止中斷是很方便的(甚至是必需的)（寫、讀之間可能會(huì)有）2)鎖變量：設(shè)共享（鎖）變量，當(dāng)要進(jìn)入，測(cè)得鎖為0方可，并設(shè)置為1，否則等到變?yōu)?。（當(dāng)退出沒有置為0，會(huì)出現(xiàn)違背原則1）3)嚴(yán)格輪換法：進(jìn)程分別為0或者1，turn的值也為0或1，相同時(shí)進(jìn)入（違背了條件3。因?yàn)檫M(jìn)程必須嚴(yán)格按順序進(jìn)入臨界區(qū)）4)Peterson解法：要進(jìn)入置為自己的turn，同則進(jìn)入，不同等待。（滿足4個(gè)）5)TSL指令：使用TSL指令，進(jìn)入置1，不允許其他，直到