華南理工大學(xué)操作系統(tǒng)期末考試卷考點整理

華南理工大學(xué)操作系統(tǒng)期末考試卷考點整理第一章1.操作系統(tǒng)擴展的機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、合理的方式管理計算機底層硬件資源、規(guī)劃計算機工作流程、控制程序的執(zhí)行、提供各種服務(wù)功能，為用戶提供計算機抽象接口，使得用戶能夠方便、靈活的使用計算機，計算機系統(tǒng)得以高效運行。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)的功能處理機管理存儲管理設(shè)備管理信息管理用戶接口4.操作系統(tǒng)的設(shè)計原則可維護性：改錯性維護、適應(yīng)性維護、完善性維護?？煽啃裕赫_性、穩(wěn)健性?？衫斫庑裕阂子诶斫?，以方便測試、維護和交流。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，實用過程l特點：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：具有一定靈活性，在運行中的高效率。l缺點：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獨立性，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)存儲器和磁鼓管理(0)處理器的分配和多道程序設(shè)計l優(yōu)點：功能明確，調(diào)用關(guān)系清晰（高層對低層單向依賴，調(diào)用有序性），有利于保證設(shè)計和實現(xiàn)的正確性；低層和高層可分別實現(xiàn)（便于擴充）；高層錯誤不會影響到低層；避免遞歸調(diào)用。l缺點：降低了運行效率。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)進程，等待客戶提出請求；而系統(tǒng)核只實現(xiàn)操作系統(tǒng)的基本功能(如：虛擬存儲、消息傳遞)。優(yōu)點：l良好的擴充性：只需添加支持新功能的服務(wù)進程即可。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)傳送到遠方服務(wù)器上。缺點：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，作為獨立的服務(wù)進程運行。第二章進程的特征l動態(tài)性：進程具有動態(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（進程控制塊的生成和刪除）l獨立性：各進程的地址空間相互獨立，除非采用進程間通信手段；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（由各個進程共享，包括各進程的PCB）進程與程序的區(qū)別l進程是動態(tài)的，程序是靜態(tài)的：程序是有序代碼的集合；進程是程序的執(zhí)行。通常進程不可在計算機之間遷移；而程序通常對應(yīng)著文件、靜態(tài)和可以復(fù)制。l進程是暫時的，程序的永久的：進程是一個狀態(tài)變化的過程，程序可長久保存。l進程與程序的組成不同：進程的組成包括程序、數(shù)據(jù)和進程控制塊（即進程狀態(tài)信息）。l進程與程序的對應(yīng)關(guān)系：通過多次執(zhí)行，一個程序可對應(yīng)多個進程；通過調(diào)用關(guān)系，一個進程可包括多個程序。PCB：進程控制塊引入線程的目的是簡化線程間的通信，以小的開銷來提高進程的并發(fā)程度。l線程的優(yōu)點：減小并發(fā)執(zhí)行的時間和空間開銷（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)建時間比進程短；l線程的終止時間比進程短；l同進程的線程切換時間比進程短；l由于同進程線程間共享存和文件資源，可直接進行不通過核的通信進程和線程的比較l地址空間和其他資源（如打開文件）：進程間相互獨立，同一進程的各線程間共享－－某進程的線程在其他進程不可見l通信：進程間通信IPC，線程間可以直接讀寫進程數(shù)據(jù)段（如全局變量）來進行通信－－需要進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程上下文切換要快得多；進程間的關(guān)系l完全無關(guān)（異步）：不同進程間無任何關(guān)聯(lián)l使用共享數(shù)據(jù)（互斥）：有效保護各個進程的正確運行l(wèi)存在先后順序（同步）：保證進程運行順序的正確1.導(dǎo)致進程創(chuàng)建的事件1)系統(tǒng)初始化2)執(zhí)行進程創(chuàng)建系統(tǒng)調(diào)用3)用戶請求創(chuàng)建一個新進程4)初始化一個批處理作業(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數(shù)器等。2)硬件從中斷向量裝入新的程序計數(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)例程運行（典型地讀和緩沖輸入）6)調(diào)度程序決定下一個將運行的進程。7)C過程返回至匯編代碼。8)匯編語言過程開始運行新的當(dāng)前進程3.避免競爭條件的關(guān)鍵是不允許多于一個進程同時讀寫共享數(shù)據(jù)。競爭條件：兩個或多個進程讀寫某些共享數(shù)據(jù)，而最后的結(jié)果取決于進程運行的精確時序，稱為競爭條件。臨界區(qū)：對共享存進行訪問的程序片段稱作臨界區(qū)4.避免競爭條件解決方案的四個條件1)互斥原則：不允許兩個進程同時在臨界區(qū)2)通用原則：對處理的速度和cpu的數(shù)量不應(yīng)當(dāng)有任何假設(shè)3)有效性原則：運行于臨界區(qū)外的進程不能阻塞其他進程4)合理性原則：進程不應(yīng)當(dāng)無休止地等待臨界區(qū)，無法進入應(yīng)放棄CPU資源4．互斥解決1)屏蔽中斷：則上下文切換不會發(fā)生。因此，允許用戶禁止中斷是不明智的。但是，但有時禁止中斷是很方便的(甚至是必需的)（寫、讀之間可能會有）2)鎖變量：設(shè)共享（鎖）變量，當(dāng)要進入，測得鎖為0方可，并設(shè)置為1，否則等到變?yōu)?。（當(dāng)退出沒有置為0，會出現(xiàn)違背原則1）3)嚴格輪換法：進程分別為0或者1，turn的值也為0或1，相同時進入（違背了條件3。因為進程必須嚴格按順序進入臨界區(qū)）4)Peterson解法：要進入置為自己的turn，同則進入，不同等待。（滿足4個）5)TSL指令：使用TSL指令，進入置1，不允許其他，直到