安徽工业大学操作系统复习提纲.docx

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安徽工业大学操作系统复习提纲

第一章

1、什么是操作系统？

管理系统资源、控制程序执行、改善人机界面、提供各种服务，并合理组织计算机工作流程和为用户方便而有效地使用计算机提供良好运行环境的最基本的系统软件。

2、操作系统的运行模式

（1）独立运行的内核模型

（2）在应用进程内执行的模型

（3）作为独立进程运行的模型

3、多道程序设计（时分复用共享）

（1）定义：

是指允许多个作业（程序）同时进入计算机系统的主存并启动交替计算的方法。

（2）性质：

调度性、无序性、多道性

（3）优点：

<1>提高CPU、主存和设备的利用率

<2>提高系统的吞吐率，使单位时间内完成的作业数增加

<3>充分发挥系统的并行性，设备与设备之间，CPU与设备之间均可并行工作

（4）缺点：

延长作业的周转时间和无交互能力

4、进程的状态和转换中的三态模型

（1）运行态：

进程占用处理器运行的状态

（2）就绪态：

进程具备运行的条件，等待系统分配处理器以便其运行的状态

（3）等待态：

进程不具备运行条件，正在等待某个事件完成的状态

5、OS的特点

（1）并发性

（2）共享性（3）异步性

第二章CPU

1、处理器管理

定义：

是操作系统的重要组成部分，不择管理、调度和分配计算机的处理器，并控制程序的执行。

2、程序状态字PSW

（1）定义：

指在电脑中，一段包含被操作系统和潜在硬件使用的程序状态信息的内存或硬件的区域。

（2）作用：

（区分不同的处理器状态。

）PSW用来指示处理器状态，控制指令的执行顺序，并且保留和指示与运行程序有关的各种信息，主要作用是实现程序状态的保护和恢复。

3、中断的概念

中断是指在程序执行过程中，遇到急需处理的事件时，暂时中止现行程序在CPU上的运行，转而执行相应的事件处理程序，待处理完成后再返回断点或调度其他程序运行。

4、中断优先级

（1）定义：

中断装置所预设的响应顺序成为中断优先级。

（2）优先级是按照中断请求的轻重缓急程度，若得不到及时响应将造成计算机出错的严重程度来界定的。

其重要性在于，如果系统正在执行某优先级的中断服务程序，那么只有更高优先级的中断请求才能中断此服务程序。

5、中断屏蔽

（1）定义：

指产生并提出中断请求后，CPU允许响应或禁止响应的状态位，大部分中断源均有对应的中断屏蔽位，当被中断装置接收并产生一个中断请求后，如果相应的中断屏蔽位复位，暂时不能被CPU响应，需等待直至中断屏蔽位置位，被屏蔽的中断才能被CPU响应并获得处理。

（2）作用：

暂时禁止对某些中断做出响应，协调中断响应与中断处理间的关系，保证高级中断处理能够打断低级中断处理，反之不然。

6、多重中断事件

（1）定义：

在计算机系统的运行过程中，可能同时出现多个中断，或前一个中断尚未处理完，接着又发生新的中断，于是CPU暂停正在运行的中断处理程序，转而执行新的中断处理程序，这就叫做多重中断事件。

7、进程控制块

（1）标识信息

（2）现场信息

（3）控制信息

进程三态模型及其状态转换图（略）

8、进程状态机器状态转换（P95图2.13）

9、进程切换与模式切换（P102图2.16）

10、进程与线程的定义与区别

（重点）进程定义：

进程是可并发执行的程序在某个数据结合上的以此计算活动，也是操作系统进行资源分配和保护的基本单位。

进程定义：

进程是操作系统中进行除处理器以外的资源分配和保护的基本单位。

线程定义：

线程是进程中能并发执行的实体，是进程的组成部分，也是处理器调度和分派的基本单位。

区别：

（1）引入进程的目的是为了使多个程序并发执行，以便改善资源利用率和提高系统效率。

引入线程的目的是为了减少程序并发执行时所付出的时空开销，使得开发粒度更细，并发性更好。

（2）线程是进程的组成部分。

第三章同步、通信与死锁

1、并发程序设计

一个程序被分成若干可同时执行的小程序的程序设计方法称为并发程序设计，每个小程序及其执行时所处理的数据就组成一个进程。

采用并发程序设计的目的：

充分发挥硬件的并行性，消除处理器和设备的互等现象，提高系统效率。

2、进程互斥同步

互斥：

指由若干进程因相互争夺独占型资源而产生的竞争制约关系。

同步：

指为完成共同任务的并发进程基于某个条件来协调其活动，因为需要在某些位置上排定执行的先后次序而等待，传递信号或消息所产生的协作制约关系。

3、信号量与PV操作系统（同步机制）

信号量：

一个进程在某一关键点上被迫停止执行直至接收到对应的特殊变量值，通过这一措施，任何复杂的进程交互要求均可得到满足，这种特殊变量就是信号量。

P操作代表挂起进程的操作；

V操作代表唤醒被挂起进程的操作。

4、读者——写者问题（读者优先）

Intreadcount=0;//读进程计数

Semaphorewriteblock,mutex;

Writeblock=1;mutex=1;

Cobegin

Processreader_i（）{processwrite_j（）{

P（mutex）;p（writeblock）;

Readcount++;{写文件};

If（readcount==1）v（writeblock）;

P（writeblock）;}

V（mutex）;

{读文件};

P（mutex）;

Readcount--;

If（readcount==0）

V（writeblock）;

V（mutex）;

}

Coend

5、死锁和饥饿的概念

死锁：

若一个进程集合中每个进程都在等待只能由此集合中其他进程才能引发的事件，而无限期陷入僵持的局面称为死锁。

饥饿：

一个可运行进程由于其他进程总是优先于它，而被调度程序无限期地拖延而不能被执行的局面称为饥饿。

一组进程若都获得了部分资源，还想得到其他进程所占有的资源，最终所有进程都将陷入永远等待的状态。

6、银行家算法（能避免死锁的调度方法）

第四章存储管理

逻辑地址：

1、分页存储管理

页面：

进程逻辑地址空间分成大小相等的区，每个区成为页面或页，页号从0开始依次编号

逻辑地址：

3112110

页号页内位移

页表：

采用动态地址重定位技术，让程序在执行时动态地进行地址交换，由于程序以页面为单位存储，所以每个页面设立一个重定位寄存器，此重定位寄存器的集合称为页表。

物理地址=页框号×块长+页内位移

2、缺页中断率：

第五章设备管理

1、I/O控制方式：

轮询方式，中断方式，DMA方式，通道方式

2、设备分配：

设备独立性：

用户通常不指定物理设备而是指定逻辑设备，使得用户作业和物理设备分离出来，再通过其他途径建立逻辑设备和物理设备之间的映射，设备的这种特性称为“设备独立性”。

设备独立性的好处：

应用程序与具体的物理设备无关，系统增减或变更设备时对源程序不必加以任何修改；易于应对I/O设备故障，从而提高系统的可靠性，增加设备分配的灵活性，能更有效地利用设备资源，实现多道程序设计。

3、设备分配和设备分配的数据结构

独占型设备，共享型设备，虚拟设备

静态分配，动态分配，虚拟分配

系统中建立设备分配数据结构：

设备类表和设备表

通道结构系统中：

系统设备表，通道设备表，控制器控制表和设备控制表

4、虚拟设备（SPOOLing）

SPOOLing技术是用一类物理设备模拟另一类物理设备的技术是独占型设备变成设备的一种技术。

磁道号=[卡片号n/100]磁道号=（卡片号n）%100

SPOOLing系统：

（1）预输入程序：

将信息从输入设备输入至磁盘缓冲区

（2）缓输出设备：

将信息从磁盘输出缓冲区输出至输出设备

（3）井管理程序：

控制作业和磁盘缓冲区之间交换信息

输入井中的作业有4种状态：

<1>输入状态：

作业信息正在从输入设备上预输入

<2>收容状态：

作业预输入结束，但未被选中执行

<3>执行状态：

作业已被选中执行，它在运行过程中可以从输入井中读数据，也可向输出井写入数据。

<4>完成状态：

作业已撤离，作业的输出结果等待缓输出。

SPOOLing算法：

第六章文件管理

1、文件概念

文件是由文件名所标识的一组信息的集合，文件名是字母或数字组成的字母数字串（其格式和长度因系统而异）。

文件名由文件名称和扩展名组成，中间用“.”分隔

通配符“？

”和“*”对于一组文件进行分类或操作。

2、文件目录

文件系统分层为：

文件管理，目录管理，磁盘主存映射

文件组成：

FCB和文件体（文件信息）

3、文件组织和数据存储

（1）文件逻辑结构：

由于数据可独立于物理环境构造，故称为文件逻辑结构。

流式文件：

文件内的数据不再组成记录，只是一串顺序的信息集合，称为流式文件。

记录式文件：

记录式顺序文件和记录式索引顺序文件

（2）文件物理结构：

计算法和指针法

顺序文件

连接文件

直接文件

索引文件

5、文件共享：

不同进程使用共同一个文件。

静态共享

动态共享

符号连接共享