計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)復(fù)習(xí)資料(考試全攻略)

計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)復(fù)習(xí)資料(考試全攻略)第1章緒論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都是由兩部分組成：計(jì)算機(jī)硬件和計(jì)算機(jī)軟件。計(jì)算機(jī)軟件包括：系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。引入操作系統(tǒng)的目的可從三方面來(lái)考察:(1)從系統(tǒng)管理人員的觀點(diǎn)來(lái)看：引入操作系統(tǒng)是為了合理地組織計(jì)算機(jī)工作流程，管理和分配計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件及軟件資源，使之能為多個(gè)用戶高效率地共享。(2)從用戶的觀點(diǎn)來(lái)看：引入操作系統(tǒng)是為了給用戶使用計(jì)算機(jī)提供一個(gè)良好的界面，以使用戶無(wú)需了解許多有關(guān)硬件和系統(tǒng)軟件的細(xì)節(jié)，就能方便靈活地使用計(jì)算機(jī)。(3)從發(fā)展的觀點(diǎn)看：引入操作系統(tǒng)是為了給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的功能擴(kuò)展提供支撐平臺(tái)，使之在追加新的服務(wù)和功能時(shí)更加容易和不影響原有的服務(wù)與功能。操作系統(tǒng)定義為:操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的硬件及軟件資源，合理地組織計(jì)算機(jī)工作流程，以便有效地利用這些資源為用戶進(jìn)程個(gè)狀態(tài)的含義：圖3.5進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換所謂進(jìn)程控制，就是系統(tǒng)使用一些具有特定功能的程序段來(lái)創(chuàng)建、撤消進(jìn)程以及完成進(jìn)程各狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換，從而達(dá)到多進(jìn)程高效率并發(fā)執(zhí)行和協(xié)調(diào)、實(shí)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(yǔ)。原語(yǔ)可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是機(jī)器指令級(jí)的，其特點(diǎn)是執(zhí)行期間不允許中斷。另一類(lèi)是功能級(jí)的，其特點(diǎn)是作為原語(yǔ)的程序段不允許并發(fā)執(zhí)行。進(jìn)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?yàn)橛脩糇鳂I(yè)創(chuàng)建相應(yīng)的進(jìn)程以完成用戶作業(yè)所要求的功能。(2)由父進(jìn)程創(chuàng)建，例如在層次結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)中，父進(jìn)程創(chuàng)建子進(jìn)程以完成并行工作。圖3.7撤消原語(yǔ)流圖阻塞與喚醒的含義：阻塞原語(yǔ)在一個(gè)進(jìn)程期待某一事件發(fā)生，但發(fā)生條件尚不具備時(shí)，被該進(jìn)程自己調(diào)用來(lái)阻塞自己。當(dāng)?shù)却?duì)列中的進(jìn)程所等待的事件發(fā)生時(shí)，等待該事件的所有進(jìn)程都將被喚醒。臨界區(qū)：把不允許多個(gè)并發(fā)進(jìn)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(jìn)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(jìn)程交叉執(zhí)行的現(xiàn)象，稱為由共享公有資源而造成的對(duì)并發(fā)進(jìn)程執(zhí)行速度的間接制約，簡(jiǎn)稱間接制約。這里，“間接”二字主要是指各并發(fā)進(jìn)程的速度受公有資源制約，而不是進(jìn)程間直接制約的意思?；コ獾亩x：一組并發(fā)進(jìn)程中的一個(gè)或多個(gè)程序段，因共享某一公有資源而導(dǎo)致它們必須以一個(gè)不允許交叉執(zhí)行的單位執(zhí)行。信號(hào)量：在操作系統(tǒng)中，信號(hào)量sem是一整數(shù)。在sem大于等于零時(shí)代表可供并發(fā)進(jìn)程使用的資源實(shí)體數(shù)，但sem小于零時(shí)則表示正在等待使用臨界區(qū)的進(jìn)程數(shù)。圖3.11Ｐ原語(yǔ)操作功能 圖3.12Ｖ原語(yǔ)操作功能同步的概念：把異步環(huán)境下的一組并發(fā)進(jìn)程，因直接制約而互相發(fā)送消息而進(jìn)行互相合作、互相等待，使得各進(jìn)程按一定的速度執(zhí)行的過(guò)程稱為進(jìn)程間的同步。死鎖的定義：所謂死鎖，是指各并發(fā)進(jìn)程彼此互相等待對(duì)方所擁有的資源，且這些并發(fā)進(jìn)程在得到對(duì)方的資源之前不會(huì)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(jìn)程不能繼續(xù)向前推進(jìn)的狀態(tài)。死鎖的起因：死鎖的起因是并發(fā)進(jìn)程的資源競(jìng)爭(zhēng)。產(chǎn)生死鎖的根本原因在于系統(tǒng)提供的資源個(gè)數(shù)少于并發(fā)進(jìn)程所要求的該類(lèi)資源數(shù)。產(chǎn)生死鎖的必要條件:(簡(jiǎn)答)(1)互斥條件。并發(fā)進(jìn)程所要求和占有的資源是不能同時(shí)被兩個(gè)以上進(jìn)程使用或操作的，進(jìn)程對(duì)它所需要的資源進(jìn)行排他性控制。(2)不剝奪條件。進(jìn)程所獲得的資源在未使用完畢之前，不能被其他進(jìn)程強(qiáng)行剝奪，而只能由獲得該資源的進(jìn)程自己釋放。(3)部分分配。進(jìn)程每次申請(qǐng)它所需要的一部分資源，在等待新資源的同時(shí)繼續(xù)占用已分配到的資源。(4)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)被下一個(gè)進(jìn)程所請(qǐng)求。解決死鎖的方法一般可分為：預(yù)防、避免、檢測(cè)與恢復(fù)等三種。（填空）線程：一個(gè)進(jìn)程內(nèi)的基本調(diào)度單位稱為線程或稱為輕權(quán)進(jìn)程，這個(gè)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(jī)調(diào)度可以分為4級(jí)：(1)作業(yè)調(diào)度：又稱宏觀調(diào)度，或高級(jí)調(diào)度。其主要任務(wù)是按一定的原則對(duì)外存輸入井上的大量后備作業(yè)進(jìn)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(yīng)的進(jìn)程，以使該作業(yè)的進(jìn)程獲得競(jìng)爭(zhēng)處理機(jī)的權(quán)利。另外，當(dāng)該作業(yè)執(zhí)行完畢時(shí)，還負(fù)責(zé)回收系統(tǒng)資源。(2)交換調(diào)度：又稱中級(jí)調(diào)度。其主要任務(wù)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(jìn)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(jìn)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(kuò)充。(3)進(jìn)程調(diào)度：又稱微觀調(diào)度或低級(jí)調(diào)度。其主要任務(wù)是按照某種策略和方法選取一個(gè)處于就緒狀態(tài)的進(jìn)程占用處理機(jī)。在確定了占用處理機(jī)的進(jìn)程后，系統(tǒng)必須進(jìn)行進(jìn)程上下文切換以建立與占用處理機(jī)進(jìn)程相適應(yīng)的執(zhí)行環(huán)境。(4)線程調(diào)度。2.作業(yè)調(diào)度的任務(wù)：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(duì)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(zhǔn)備工作。(4)在作業(yè)執(zhí)行結(jié)束時(shí)做善后處理工作。4.5.進(jìn)程調(diào)度的要求：要求進(jìn)程調(diào)度程序按一定的策略，動(dòng)態(tài)地把處理機(jī)分配給處于就緒隊(duì)列中的某一個(gè)進(jìn)程，以使之執(zhí)行6.進(jìn)程調(diào)度的功能：(1)記錄系統(tǒng)中所有進(jìn)程的執(zhí)行情況(2)選擇占有處理機(jī)的進(jìn)程(3)進(jìn)行進(jìn)程上下文切換7..進(jìn)程上下文切換包括4個(gè)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(dāng)前執(zhí)行進(jìn)程的上下文。(3)使用4.5節(jié)中所述進(jìn)程調(diào)度算法，選擇一個(gè)處于就緒狀態(tài)進(jìn)程。(4)恢復(fù)或裝配所選進(jìn)程的上下文，將CPU控制權(quán)交給所選進(jìn)程。8..調(diào)度算法：（1）.先來(lái)先服務(wù)（FCFS）調(diào)度算法。(2).輪轉(zhuǎn)法（roundrobin）(3).多級(jí)反饋輪轉(zhuǎn)法(4).優(yōu)先級(jí)法（5）.最短作業(yè)優(yōu)先法（6）.最高響應(yīng)比優(yōu)先法第五章存儲(chǔ)管理9.存儲(chǔ)管理的功能：（1）能實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)器（2）實(shí)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(shí)現(xiàn)內(nèi)存的分配與回收（5）實(shí)現(xiàn)內(nèi)存信息的共享與保護(hù)10.虛擬存儲(chǔ)器的概念：將進(jìn)程中的目標(biāo)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(chǔ)器。虛擬存儲(chǔ)器不考慮物理存儲(chǔ)器的大小和信息存放的實(shí)際位置，只規(guī)定每個(gè)進(jìn)程中互相關(guān)連的信息的相對(duì)位置。且虛擬存儲(chǔ)器的容量是由計(jì)算機(jī)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(jìn)一步分為:一種是交換(swapping)方式，另一種是請(qǐng)求調(diào)入(ondemand)方式和預(yù)調(diào)入(onprefetch)方式13.常用的內(nèi)存信息保護(hù)方法有:硬件法、軟件法和軟硬件結(jié)合14.按分區(qū)的時(shí)機(jī)，分區(qū)管理可以分為:固定分區(qū)和動(dòng)態(tài)分區(qū)兩種方法15.固定分區(qū)分配算法16.頁(yè)式管理的基本原理：首先，各進(jìn)程的虛擬空間被劃分成若干個(gè)長(zhǎng)度相等的頁(yè)；再者,頁(yè)式管理采用請(qǐng)求調(diào)頁(yè)或預(yù)調(diào)頁(yè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了內(nèi)外存存儲(chǔ)器的統(tǒng)一管理。17.頁(yè)面分配算法流圖動(dòng)態(tài)頁(yè)式管理流圖18.比較常用的置換算法有以下幾種：(1)隨機(jī)淘汰算法。（歸為最久最近未使用算法）(2)輪轉(zhuǎn)法和先進(jìn)先出算法19.缺段中斷處理過(guò)程19.頁(yè)式管理與段式管理的區(qū)別：(1)和動(dòng)態(tài)頁(yè)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(shí)現(xiàn)。(2)在段式管理中，段長(zhǎng)可根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)增長(zhǎng)。(3)便于對(duì)具有完整邏輯功能的信息段進(jìn)行共享。(4)便于實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)鏈接。（5）段式管理采用的是二維虛址空間，頁(yè)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(shuō)法。在計(jì)算機(jī)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(gè)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(fù)責(zé)為用戶建立文件，撤消、讀寫(xiě)、修改和復(fù)制文件，還負(fù)責(zé)完成對(duì)文件的按名存取和進(jìn)行存取控制。文件的邏輯結(jié)構(gòu)可分為兩大類(lèi)：字符流式的無(wú)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(jī)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(shuō)明書(shū)？把文件名和對(duì)該文件實(shí)施控制管理的控制管理信息稱為該文件的文件說(shuō)明，并把一個(gè)文件說(shuō)明按一定的邏輯結(jié)構(gòu)存放到物理存儲(chǔ)塊的一個(gè)表目中。一個(gè)文件包括兩部分：文件說(shuō)明（文件說(shuō)明有時(shí)也叫文件控制塊(FCB)）和文件體。文件目錄可分為：?jiǎn)渭?jí)目錄、二級(jí)目錄和多級(jí)目錄。從系統(tǒng)管理的觀點(diǎn)看，有三種方法可以實(shí)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(hù)和保密三個(gè)不同而又相互聯(lián)系的問(wèn)題緊密相關(guān)的。可有下述４個(gè)方式來(lái)驗(yàn)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(gè)專(zhuān)管輸入輸出操作控制的硬件，有必要更進(jìn)一步完整地描述一下通道的定義：通道是一個(gè)獨(dú)立于CPU的專(zhuān)管輸入輸出控制的處理機(jī)，它控制設(shè)備與內(nèi)存直接進(jìn)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(wèn)題是客觀存在的。4、設(shè)備分配的四個(gè)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