礦大《操作系統(tǒng)》考前知識(shí)點(diǎn)整理

第一章操作系統(tǒng)概述識(shí)記：操作系統(tǒng)是一組計(jì)算機(jī)程序的集合)合理地組織計(jì)算機(jī)的工作流程，使之可以得到更加合理的共享供方便、快捷、友好的使用接口。2.2.1)批處理操作系統(tǒng)：提高系統(tǒng)資源利用率和作業(yè)吞吐率2)分時(shí)操作系統(tǒng)：滿足用戶交互的及時(shí)響應(yīng)3)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)：提高系統(tǒng)的及時(shí)性和可靠性(？)進(jìn)程管理、存儲(chǔ)管理、文件管理和設(shè)備管理是操作系統(tǒng)的基本功能，網(wǎng)絡(luò)通信與服務(wù)、安全與保護(hù)是現(xiàn)在主流操作系統(tǒng)的衍生功能。章進(jìn)程管理基本單位進(jìn)程的基本狀態(tài)：就緒狀態(tài)，運(yùn)行狀態(tài)，阻塞狀態(tài)(等待狀態(tài))進(jìn)程的組成：進(jìn)程控制塊(PCB)+程序塊+數(shù)據(jù)塊+堆棧進(jìn)程控制塊的組織方式：線性方式(有？)2.原語(yǔ)的定義:由若干條指令所組成，用來(lái)實(shí)現(xiàn)某個(gè)特定功能，在執(zhí)行過(guò)程中不可被中斷的程序段3.進(jìn)程互斥的定義:若干進(jìn)程因相互爭(zhēng)奪獨(dú)占型資源而產(chǎn)生的競(jìng)爭(zhēng)制約關(guān)系4.臨界資源和臨界區(qū)的定義；臨界資源：某段時(shí)間內(nèi)只能允許一個(gè)進(jìn)程使用的共享資源臨界區(qū)：訪問(wèn)臨界資源的代碼段5.進(jìn)程同步的定義：為完成共同任務(wù)的并發(fā)進(jìn)程基于某個(gè)條件來(lái)協(xié)調(diào)其運(yùn)行進(jìn)度、執(zhí)行次序而等待、傳遞信號(hào)或消息而產(chǎn)生的協(xié)作制約關(guān)系異：進(jìn)程同步是為完成共同任務(wù)的并發(fā)進(jìn)程基于某個(gè)條件來(lái)協(xié)調(diào)其運(yùn)行進(jìn)度、執(zhí)行次序而等待、傳遞信號(hào)或消息而產(chǎn)生的協(xié)作制約關(guān)系，而進(jìn)程互斥是若干進(jìn)程因相互爭(zhēng)奪獨(dú)占型資源而產(chǎn)生的競(jìng)爭(zhēng)制約關(guān)系。}物理意義：V(s)操作表示釋放一個(gè)資源，若此時(shí)還有進(jìn)程在等待獲取該資源，則被喚醒}簡(jiǎn)單應(yīng)用：利用信號(hào)量解前趨圖問(wèn)題。(？)利用信號(hào)量描述程序和語(yǔ)句之間的前驅(qū)關(guān)系例題：在公共汽車上，司機(jī)和售票員的工作流程如下圖所示。為保證乘客的安全，司機(jī)和售票員應(yīng)協(xié)調(diào)工作：停車后才能開(kāi)門，關(guān)車門后才能行車。用PV操作來(lái)實(shí)現(xiàn)他們之間的協(xié)調(diào)(生產(chǎn)者進(jìn)程可以是計(jì)算、發(fā)送進(jìn)程，消費(fèi)者進(jìn)程可以是打印、接受進(jìn)程)計(jì)算、打印問(wèn)題程序buffull=0(表示運(yùn)算結(jié)果數(shù))while(true){P(bufempty);V(buffull);}while(true){P(buffull);置空標(biāo)記，打印V(bufempty);}while(true){}}nk只要緩沖區(qū)不空，消費(fèi)者就可從緩沖區(qū)取走并消耗產(chǎn)品mutex1同步信號(hào)量empty:保證生產(chǎn)者不向已滿地緩沖區(qū)中放入產(chǎn)品，初值為kin和out：放入緩沖區(qū)指針和取出緩沖區(qū)指針itemB[k];//緩沖區(qū)，長(zhǎng)度ksemaphoreempty=k;//可用的空緩沖區(qū)數(shù)semaphorefull品數(shù)intin=0;intin=0;intout=0;//緩沖區(qū)取出位置ducePempty;Pmutex;//生產(chǎn)一個(gè)產(chǎn)品//申請(qǐng)空緩沖區(qū)//申請(qǐng)互斥使用緩沖區(qū)appendtoB[in];//產(chǎn)品放入緩沖in=(in+1)%k;//更新緩沖區(qū)指針V(mutex);V(full);}}while(true){P(full);Pmutex);take()fromB[out];out=(out+1)%k;V(mutex);V(empty);}}從其左邊或右邊去取筷子for(inti=0;i<5;i++)chopsticks[i]=1;think()；if(i%2==0){Pchopsticksi])；}P(chopsticks[(i+l)%5]);P(chopsticks[i]);}V(chopsticks[i])；V(chopsticks([i+1]%5)；}有兩組并發(fā)進(jìn)程，讀進(jìn)程與寫進(jìn)程，共享一個(gè)文件，為防止出錯(cuò)，要求：1)允許多個(gè)讀進(jìn)程同時(shí)讀文件；2)只允許一個(gè)寫進(jìn)程寫文件；3)寫進(jìn)程在沒(méi)有寫完成之前不允許其他讀寫；4)寫之前應(yīng)該讓所有已經(jīng)在讀或?qū)懙倪M(jìn)程操作完成。解：引入一個(gè)計(jì)數(shù)器和兩個(gè)信號(hào)量解決此問(wèn)題：intreadcount=0;//讀進(jìn)程計(jì)數(shù)器Pmutex;if(readcount==1)P(ws);V(mutex);utexprocesswriter_j(){寫文件;V(ws);}untif(readcount==0)V(ws);V(mutex);}業(yè)調(diào)度的定義；建的進(jìn)程排在就緒隊(duì)列上，準(zhǔn)備執(zhí)行(or：按照某種調(diào)度算法從后備作業(yè)隊(duì)列中選取作業(yè)，使其進(jìn)入內(nèi)存運(yùn)行)用來(lái)決定就緒隊(duì)列中的哪個(gè)進(jìn)程應(yīng)獲得處理機(jī)，再由分派程序執(zhí)行把處理機(jī)分配給該進(jìn)程的具體操作為了提高內(nèi)存的利用率和系統(tǒng)吞吐量，根據(jù)存儲(chǔ)資源量和進(jìn)程的當(dāng)前狀態(tài)來(lái)決定輔存和主存中進(jìn)程的對(duì)換非搶占方式，搶占方式WW=(ΣWi)/n(一)先來(lái)先服務(wù)算法(FCFS)解：設(shè)作業(yè)到達(dá)時(shí)刻為0，根據(jù)定義計(jì)算，系統(tǒng)運(yùn)行情況用FCFS算法計(jì)算作業(yè)的運(yùn)行情況、平均周轉(zhuǎn)時(shí)間和平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間圖:(二)短作業(yè)優(yōu)先算法(SJF)(三)優(yōu)先級(jí)高優(yōu)先算法(HPF)【例】系統(tǒng)的進(jìn)程調(diào)度采用搶占式優(yōu)先權(quán)調(diào)度算法，優(yōu)先數(shù)越小優(yōu)先級(jí)越高，其參數(shù)如表所示，求平均周轉(zhuǎn)時(shí)間和平均等待時(shí)間死鎖，如果(1)破壞互斥條件：使資源可同時(shí)訪問(wèn)而不是互斥使用，受資源本身特性限制，可行性較差(2)破壞占有并請(qǐng)求(等待):靜態(tài)分配(進(jìn)程必須獲得所需要的所有資源才能運(yùn)行)，嚴(yán)重降低資源利用效率多種資源的銀行家算法的具體過(guò)程：t雖可通過(guò)有效性檢查，但試分配后，系統(tǒng)的剩余資源不能滿足任何進(jìn)程的需求缺口，因而無(wú)法找到一個(gè)執(zhí)行序列，將導(dǎo)致系統(tǒng)進(jìn)入不安全狀態(tài)，所以不能按P0的請(qǐng)求進(jìn)行資源分配章存儲(chǔ)管理1.3級(jí)存儲(chǔ)器在容量、速度和價(jià)格方面的比較；2.邏輯地址和物理地址的定義；邏輯地址:目標(biāo)程序使用的地址物理地址:程序在物理內(nèi)存中的實(shí)際存儲(chǔ)位置3.地址重定位及靜態(tài)重定位和動(dòng)態(tài)重定位；地址重定位：把程序和數(shù)據(jù)的邏輯地址轉(zhuǎn)換為物理地址，使程序正確運(yùn)行的過(guò)程靜態(tài)重定位：在用戶作業(yè)裝入內(nèi)存時(shí)由裝入程序(裝配程序)實(shí)現(xiàn)從邏輯地址到物理地址的轉(zhuǎn)換，地址轉(zhuǎn)換在作業(yè)執(zhí)行前一次完成1)內(nèi)存的分配和回收：2)提高內(nèi)存的利用率：3)通過(guò)虛擬存儲(chǔ)技術(shù)“擴(kuò)充”內(nèi)存容量。4)內(nèi)存信息保護(hù)虛存的定義；具有請(qǐng)求調(diào)入功能和置換功能，能夠從邏輯上對(duì)內(nèi)存空間進(jìn)行擴(kuò)展，允許用戶的邏輯地址空間大于物理內(nèi)存地址空間的存儲(chǔ)器系統(tǒng)7.頁(yè)式、段式虛存段表表目各個(gè)表項(xiàng)的作用；如果該頁(yè)被訪問(wèn)過(guò)，在進(jìn)行頁(yè)面置換時(shí)，系統(tǒng)會(huì)考慮該頁(yè)可能以后會(huì)被再次訪問(wèn)而不將其換出2)段式:(P109)(？)令段號(hào)，段長(zhǎng)內(nèi)存中的起始地址)，輔存始址(在外存中的起始地址)8.段頁(yè)式虛存管理的基本思想。1)虛地址以程序的邏輯結(jié)構(gòu)劃分成段(段頁(yè)式存儲(chǔ)管理的段式特征)2)實(shí)地址劃分成位置固定、大小相等的頁(yè)框(段頁(yè)式存儲(chǔ)管理的頁(yè)式特征)3)將每一段的線性地址空間劃分成與頁(yè)框大小相等的頁(yè)面，于是形成了段頁(yè)式存儲(chǔ)管理的特征。44)邏輯地址形式為：：1.實(shí)現(xiàn)虛存的基本方法；請(qǐng)求分頁(yè)虛擬存儲(chǔ)管理、請(qǐng)求分段虛擬存儲(chǔ)管理、請(qǐng)求段頁(yè)虛擬存儲(chǔ)管理2.分頁(yè)存儲(chǔ)管理的基本方法；(P87)頁(yè)式存儲(chǔ)管理采用了對(duì)進(jìn)程的邏輯地址空間分頁(yè)，對(duì)內(nèi)存的物理空間分塊，頁(yè)的大小等于塊大小等基本思想，通過(guò)頁(yè)表和地址轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)邏輯地址到物理地址的變換，能夠有效地利用內(nèi)存空間。3.頁(yè)式虛存的頁(yè)表結(jié)構(gòu)；因此，頁(yè)表中除了有頁(yè)號(hào)和物理塊號(hào)等信息外，還增加了頁(yè)的狀態(tài)位、外存地址、修改位、訪問(wèn)字段等信息4.段式虛存管理方法；存，在執(zhí)行過(guò)程中訪問(wèn)到不在主存的段時(shí)再把它們裝入。序執(zhí)行過(guò)程中需要進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換時(shí)，只需將邏輯地址與定位寄存器中的值相加就可得到物理地址。LRUP(一)先進(jìn)先出頁(yè)面置換算法(FIFO):將所有頁(yè)面按進(jìn)入內(nèi)存的次序排成一個(gè)隊(duì)列，設(shè)置一個(gè)替換指針指向隊(duì)頭的一頁(yè)。當(dāng)需要進(jìn)行頁(yè)面淘汰時(shí)，替換指針指向的即當(dāng)前最先進(jìn)入內(nèi)存的頁(yè)面，該頁(yè)被淘汰，然后修改指針指向淘汰頁(yè)后一個(gè)頁(yè)面即可，調(diào)入的新的頁(yè)面排入隊(duì)尾(二)最近最久未使用頁(yè)面置換算法(LRU):隊(duì)列中存放當(dāng)前在主存中的頁(yè)號(hào)，每當(dāng)訪問(wèn)一頁(yè)時(shí)就調(diào)整一次，使隊(duì)尾總指向最近訪問(wèn)的頁(yè)，隊(duì)頭就是最近最少用的頁(yè)，發(fā)生缺頁(yè)中斷時(shí)總淘汰隊(duì)頭所指示的頁(yè)；執(zhí)行一次頁(yè)面訪問(wèn)后，需要從隊(duì)列中把該頁(yè)調(diào)整到隊(duì)尾淘汰可選頁(yè)面中離當(dāng)前頁(yè)面向前最遠(yuǎn)的一頁(yè)，表示最近最少使用(三)時(shí)鐘置換算法(Clock):列指針指向可能要淘汰的頁(yè)面，初始值指向最先進(jìn)入內(nèi)存的頁(yè)面。實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)：每一頁(yè)增加了一個(gè)指示位這個(gè)頁(yè)面;把所遇到的”引用位”是0的頁(yè)面淘汰掉,指針推進(jìn)一步。(4)掃描循環(huán)隊(duì)列時(shí)，如果碰到的所有頁(yè)面的”引用位”為1，指針就會(huì)繞整個(gè)循環(huán)隊(duì)列一圈，把碰到的所有頁(yè)面“引用位”和“修改位”組合，將置換和寫外存同時(shí)考慮，產(chǎn)生改進(jìn)的時(shí)鐘置換算法，共組合成四種情況：r0,m=0)而在掃描過(guò)程中把指針?biāo)鶔哌^(guò)的頁(yè)面的”引用位”r置0。分別用計(jì)算LRU、FIFO和CLOCK算法中缺頁(yè)中斷的次數(shù)。第四章設(shè)備管理(1)字節(jié)多路通道(2)選擇通道(3)成組多路通道義；為了將慢速的獨(dú)占設(shè)備改造成多個(gè)用戶可共享的設(shè)備，以提高設(shè)備的利用率、提高系統(tǒng)進(jìn)程并行的程度，可借助于假脫機(jī)技術(shù)(SPOOLing)進(jìn)行模擬。模擬獨(dú)占設(shè)備的那部分共享設(shè)備的空間稱為虛擬設(shè)備。3.設(shè)備分配中所采用的4種表的作用2)設(shè)備控制表DCT：記錄設(shè)備的特性、設(shè)備和I/O控制器的連接情況以及設(shè)備的分配和使用情況.設(shè)備管理的任務(wù)和功能；任務(wù)(目標(biāo)？)：(1)提高使用效率(2)提供便捷的界面功能：(1)設(shè)備的分配與回收(2)設(shè)備控制和中斷處理(3)緩沖區(qū)管理(4)實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)備主要差別在于中央處理器和外圍設(shè)備并行工作的方式不同，并行工作的程度不同。但并沒(méi)有把CPU從數(shù)據(jù)傳輸(設(shè)備和主存儲(chǔ)器)中解脫出來(lái)4)通道方式：是DMA方式的發(fā)展，進(jìn)一步減少CPU對(duì)I/O的干預(yù)主要差別在于中央處理器和外圍設(shè)備并行工作的方式不同，并行工作的程度不同。假脫機(jī)技術(shù)：用一類物理設(shè)備模擬另一類物理設(shè)備的技術(shù)，從而把獨(dú)占型設(shè)備變成共享設(shè)備的技術(shù)。(例如用磁盤模擬打印機(jī)，磁盤模擬網(wǎng)絡(luò)輸入和輸出)五章文件系統(tǒng)識(shí)記：文件的定義：存儲(chǔ)在外部存儲(chǔ)介質(zhì)上的、由文件名標(biāo)識(shí)的一組相關(guān)信息的集合(2)實(shí)現(xiàn)能夠快速定位文件的目錄結(jié)構(gòu)(3)向用戶提供一套使用方便、簡(jiǎn)單的操作命令(4)管理磁盤、磁帶等組成的文件存儲(chǔ)器(5)實(shí)現(xiàn)邏輯文件到物理文件的轉(zhuǎn)換(6)保證文件信息的安全可靠(7)便于文件的共享2.文件的邏輯結(jié)構(gòu)的含義及分類；邏輯結(jié)構(gòu)的含義：從用戶的觀點(diǎn)出發(fā)觀察到的文件組織形式，用戶可以直接處理，獨(dú)立于文件的物理特性3.文件物理結(jié)構(gòu)的含義；文件在物理存儲(chǔ)空間中存放方法和組織關(guān)系，又稱文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)內(nèi)容：當(dāng)前目錄項(xiàng)“.”與父目錄項(xiàng)“..”靜態(tài)共享(硬鏈接、符號(hào)鏈接共享)、動(dòng)態(tài)共享1.文件系