郭丹萍整理操作系统重点副本Word文件下载.docx
《郭丹萍整理操作系统重点副本Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《郭丹萍整理操作系统重点副本Word文件下载.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
21.I/O控制方式：
程序I/O方式、中断驱动I/O控制方式、直接存储器访问（DMA）I/O控制方式、I/O通道控制方式（P167）
22.缓冲区工作方式：
收容输入、提取输入、收容输出、提取输出（P177）
23.I/O软件总体设计目标：
高效率、通用性（P177）
24.SPOOLing系统的三个部分：
（1）输入井和输出井
（2）输入缓冲区和输出缓冲区（3）输入进程SPi和输出进程SPo.（P190）
25.文件分类：
（P207）
1）根据文件的性质和用途，可分为三类：
系统文件：
系统软件构成的文件；
用户文件：
由用户的源代码、目标文件、可执行文件或数据所构成文件；
库文件：
由标准子例程及常用例程所构成的文件。
2）根据文件中的数据形式，可分为三类：
源文件：
由源程序和数据构成的文件；
目标文件：
源程序经过相应语言的编译形成的目标代码构成的文件；
可执行文件：
编译后产生的目标代码经过链接后形成的文件。
3）根据文件存取控制属性，可分为三类：
只执行文件：
只允许被核准的用户调用执行；
只读文件：
只允许文件主及被核准的用户去读；
读写文件：
允许文件主和被核准的用户去读写的文件。
4）根据组织形式和处理方式，可分为三类：
普通文件：
由ASCII码或二进制码组成的字符文件；
目录文件：
由文件目录组成，用来管理和实现文件系统功能的系统文件；
特殊文件：
特指系统中的各类I/O设备。
26.有结构文件组织记录行成文件：
顺序文件、索引文件、索引顺序文件（P209）
27.外存分配方式：
连续分配、链接分配（隐式链接和显式链接）、索引分配（P213）
28.文件存储空间的管理：
空闲表法、空闲链表法、位示图法、成组链接法（P231）
2．名词解释
1.操作系统：
操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地对各类作业进行调度，以及方便用户使用的程序的集合。
（P9）
2.分时系统：
分时系统是指，在一台主机上连接了多个带有显示器和键盘的终端，同时允许多个用户通过自己的终端，以交互方式使用计算机，共享主机中的资源。
（P10）
3.进程：
进程是进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。
（P38）
4.原语：
原语是若干条指令组成的，用于完成一定功能的一个过程。
（P43）
5.临界资源：
一段时间内只允许一个进程访问的资源，如打印机、扫描仪等。
（P48）PPT2.3->
1
6.临界区：
每个进程中访问临界资源的那段代码（P49）
7.管程：
一个管程定义了一个数据结构和能为并发进程所执行（在该数据结构上）的一组操作，这组操作能同步进程和改变管程中的数据。
（P55）
8.管道：
管道是指用于连接一个读进程和一个写进程以实现它们之间通信的一个共享文件，又名pipe文件。
（P66）
9.周转时间：
周转时间是指从作业被提交给系统开始，到作业完成为止的这段时间间隔。
称为作业周转时间。
（P90）
10.响应时间：
响应时间是从用户通过键盘提交一个请求开始，直至系统首次产生响应为止的时间。
11.死锁：
死锁是指多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局。
（P103）
12.安全序列：
安全序列是指系统能按某种顺序（P1，P2，…，Pn）（称<
P1，P2，…，Pn>
序列为安全序列），来为每个进程Pi分配其所需资源，直至满足每个进程对资源的最大需求，使每个进程都可顺利的完成。
=>
银行家算法（P108）
13.死锁定理：
当且仅当S状态的资源分配图是不可完全简化的，为死锁状态（P113）
14.紧凑（拼凑）：
通过移动内存中作业的为止，以把原来多个分散的小分区拼接成一个大分区的方法。
（P127）
15.页面（页）：
分页存储管理是将一个进程的逻辑地址空间分成若干个大小相等的片，称为页面或页。
（P130）
16.快表（联想寄存器）：
为了提高地址变换速度，可在地址变换机构中增设一个具有并行查寻能力的特殊高速缓冲寄存器，成为快表。
（P132）
17.虚拟存储器：
指具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量加以扩充的一种存储器系统。
（P143）
18.最小物理块数：
指能保证进程正常运行所需要的最小物理块数。
（P147）
19.△设备驱动程序：
通常又称为设备处理程序，它是I/O进程和设备控制器之间的通信程序，又由于它常以进程的形式存在，故以后简称为设备驱动进程。
（P181）
20.设备独立性（设备无关性）：
应用程序独立于具体使用的物理设备。
（P184）
21.SPOOLing：
为了缓和CPU的高速性与I/O设备的低速性间的矛盾引入的脱机输入、脱机输出技术。
该技术利用专门的外围控制机，实现数据在低速I/O设备和高速磁盘之间的数据传送，此时外围操作可以与CPU对数据的处理同时进行，这种联机情况下的同时外围操作称作SPOOLING，或称为假脱机操作。
22.寻道时间：
指把磁臂（磁头）移动到制定磁道上所经历的时间。
（P193）
23.旋转延迟时间：
指定扇区移动到磁头下面所经历的时间。
（P194）
24.磁盘高速缓存：
指利用内存中的存储空间来暂存从磁盘中读出的一系列盘块中的信息。
（P197）
25.记录：
是一组相关数据项的集合，用于描述一个对象在某方面的属性。
（P204）
26.文件：
是指由创建者所定义的，具有文件名的一组相关元素的集合，可分为结构文件和无结构文件。
（P204）
27.△i结点：
在有的系统中，如UNIX系统，便采用了把文件名与文件描述信息分开的办法，亦即，使文件描述信息单独形成一个称为索引结点的数据结构，简称为i结点。
28.位示图：
利用二进制的一位来表示磁盘中一个盘块的使用情况。
（P232）
29.事务：
用于访问和修改各种数据项的一个程序单位。
（P241）
30.容错技术：
通过在系统中设置冗余部件的办法，来提高系统可靠性的一种技术。
三、简答题
1.实时系统和分时系统的比较（P12）PPT1.3
特征
实时系统
分时系统
多路性
采集多路信息，控制多个对象和多个执行机构
服务多个终端用户
独立性
独立信息采集和对象控制
独立的服务请求
交互性
限于特定专用服务程序
向终端用户提供大量的服务
及时性
控制对象的要求
人能接受的等待时间
可靠性
要求系统高度可靠
要求系统可靠
2.进程的三种基本状态及其转换（P38）
3.引起挂起状态的原因：
（P39）
A.终端用户的请求
B.父进程请求
C.符合调节的需求
D.操作系统的需要
4.引起创建进程的事件：
（P44）
A.用户登入B.作业调度C.提供服务D.应用请求
5.引起进程终止的事件（P45）
A.正常结束B.异常结束C.外界干预
6.同步机制应遵循的规则（P50）
A.空闲让进B.忙则等待C.有限等待D.让权等待
7.管程和进程的差别（P57）PPT2.3表
进程
管程
数据结构
私有数据结构PCB
公共数据结构
操作
顺序程序执行的操作
进行同步和初始化操作
目的
实现系统的并发性
解决共享资源的互斥使用
工作方式
主动工作方式
被动工作方式
并发性
可以并发执行
不能与调用者并发
动态性
具有动态性
供进程调用，静态
8.进程通信的类型（P65）
A.共享存储器系统B.消息传递系统C.管道通信
9.线程与进程的比较（P72）PPT2.5->
线程
调度
传统系统调度的基本单位
调度和分派的基本单位
可以并发
更好的并发，并能提高系统资源利用率和吞吐量
拥有资源
拥有资源的基本单位
共享访问进程的资源
系统开销
系统开销大
明显小于进程的开销
10.三种处理机调度的主要功能（高级调度【作业调度、长程调度】、低级调度【进程调度、短程调度】、中级调度【中程调度】）（P85）
高级调度：
主要功能是根据作业控制块中的信息，审查系统能否满足用户作业的资源需求，以及按照一定的算法，从外存的后备队列中选取某些作业调入内存，并为它们创建进程、分配必要的资源。
然后再将新创建的进程插入就绪队列，准备执行。
中级调度：
为了提高内存利用率和系统吞吐量。
使那些暂时不能运行的进程不再占用内存资源，把它们调至外存上去等待，当这些进程又具备运行条件且内存稍有空闲的时候，由中级调度决定把外存上那些具备运行条件的就绪进程重新调入内存，并修改其状态为就绪状态。
低级调度：
低级调度的调度对象是进程。
当CPU需要重新分配时，用于决定就绪队列中的哪个进程应获得处理机，然后再由分派程序执行把处理机分配给该进程的具体操作。
是最基本的调度。
11.选择调度方式和调度算法的若干准则：
A.面向用户的准则
（1）周转时间短
（2）响应时间快（3）截止时间的保证。
（4）优先权准则
B.面向系统的准则
（1）系统吞吐量高
（2）处理机利用效率好（3）各类资源的平衡利用
12.三种调度算法的原理：
（P91-95）
A.FCFS：
先来先服务调度算法是一种最简单的调度算法，既可用于作业调度，也可用于进程调度。
每次调度都是从后备作业队列中选择一个或多个最先进入该队列的作业，将它们调入内存，为它们分配资源、创建进程，然后放入就绪队列。
B.SJF：
短作业优先调度算法是指对短作业优先调度的算法。
可用于作业调度和进程调度。
SJF是从后备队列中选择一个运行时间最短的作业，将它们调入内存运行。
C.时间片轮转法：
系统将所有的就绪进程按先来先服务的原则排成一个队列，每次调度把CPU分配给队首进程，并令其执行一个时间片，当执行完时间片时，调度程序停止该进程的执行，并将它送完就绪队列的末尾。
13.确定进程优先权的依据：
（P94）
A.进程类型B.进程对资源的需求C.用户要求
14.产生死锁的必要条件：
（P105）
A.互斥条件
B.请求和保持条件
C.不剥夺条件
D.环路等待条件
15.处理死锁的基本方法：
A.预防死锁
B.避免死锁
C.检测死锁
D.解除死锁
16.动态分区分配（5种算法基本原理）（P123）
A.首次适应算法：
在分配内存时，从链首开始顺序查找，直至找到第一个能满足要求的空闲分区为止，然后按照作业的大小，从该分区中划出一块内存空间分配给请求者，余下的空闲分区仍停留在空闲链。
B.循环首次适应算法：
在为进程分配内存空间时，从上次找到的空闲分区的下一个空闲分区开始查找，直至找到一个能满足要求的空闲分区。
C.最佳适应算法：
每次为作业分配内存时，把能满足要求并且最小的空闲分区分配给作业。
D.最坏适应算法：
分配内存时，选择一个最大的空闲分区分割给作业。
E.快速适应算法：
将空闲分区根据其容量大小分类，然后根据进程的长度，寻找到能容纳它的最小空闲分区链表，取下第一块进行分配。
17.分页系统的地址变换机构：
当进程要访问某个逻辑地址中的数据时，分页地址变换机构会自动地将有效地址分为页号和页内地址两部分，再以页号为索引去检索页表。
查找操作由硬件执行。
在执行检索之前，先将页号与页表长度进行比较，如果页号大于或等于页表长度，则表示本次所访问的地址已超越进程的地址空间，错误将被系统发现并产生地址越界中断。
若未发生越界错误，则将页表始址与页号和页表项长度的乘积相加，便得到该表项在页表中的位置，于是可从其中得到该页的物理块号，将之装入物理地址寄存器中。
与此同时，再将有效地址寄存器中的页内地址送入物理地址寄存器的块内地址字段中。
完成从逻辑地址到物理地址的变换。
18.具有快表的地址变换机构：
在CPU给出有效地址后，由地址变换机构自动地将页号P送入高速缓冲寄存器，并将此页号与高速缓存中的所有页号进行比较，若其中有与此相匹配的页号，便表示所要访问的页表项在快表中。
可直接从快表中读出该页所对应的物理块号，并送到物理地址寄存器中。
如在快表中未找到对应的页表项，则还须再访问内存中的页表，找到后，把页表项中读出的物理块号送到地址寄存器；
同时，再将此页表项存入快表的一个寄存器单元中，即重新修改快表。
如果快表已满，则OS必须找到一个老的且已被认为不再需要的页表项，将它换出。
（P133）
19.分段存储管理方式引入的原因：
（P135）（PPT4.5->
1）
A.方便编程
通常，用户把自己的作业按照逻辑关系划分为若干个段，每个段都是从0开始编址，并且有自己的名字和长度。
B.信息共享
在实现对程序和数据的共享时，是以信息的逻辑单位为基础的。
分页系统中的“页”只是存放信息的物理块，并无完整的意义，不便于实现共享，而段却是信息的逻辑单位。
C.信息保护
信息保护同样是对信息的逻辑单位进行保护，因此，分段管理方式能更有效和方便地实现信息保护功能。
D.动态增长
实际应用中，往往有些段，特别是数据段，在使用过程中会不断增长，而事先无法确切地知道数据段会增长到多大，这时候其他存储管理方式无法解决这个问题。
E,动态链接
在作业运行之前，并不把几个目标程序段链接起来，而是在运行过程中需要调用某段时，才将该段调入内存进行链接。
20.分段系统地址变换机构：
在系统中设置了段表寄存器，用于存放段表始址和段表长度TL。
在进行地址变换时，将逻辑地址中的段号和段表长度TL进行比较。
若S>
TL，表示段号太大，访问越界，产生越界中断信号；
若未越界，则根据段表的始址和该段的段号，计算出该段对应段表项的位置，从中读出该段在内存中的起始地址，进而将该段基址d与段内地址相加，得到要访问的内存物理地址。
（P137）
21.分段和分页的区别（P138）
分页
分段
提高内存利用率
更好的满足用户需求
形式
信息的物理单位
信息的逻辑单位
大小
页的大小固定且由系统决定
段的长度不固定，由用户编写的程序决定
地址空间
一维，单一的线性空间
二维，包括段名和段内地址
22.局部性原理：
1968年Denning.P指出：
程序在执行时将呈现出局部性规律，即在较短的时间内，程序的执行仅局限于某个部分；
相应地，它所访问的存储空间也局限于某个区域，他提出几个论点：
（P142）
（1）除了少部分转移和过程调用指令，程序大多数情况下是顺序执行的；
（2）过程调用会让程序的执行由一部分区域移至另一部分区域；
（3）程序中存在许多循环结构，虽然由少数指令构成，但是要多次执行；
（4）程序中许多对数据结构（如数组）的操作，往往局限于很小的范围内。
23.物理块的分配策略：
1）固定分配局部置换：
为每个进程分配一定数目的物理块，在整个运行期间不再改变；
2）可变分配全局置换：
为每个进程分配一定数目的物理块，OS自身也保持一个空闲物理块队列，用于分配给缺页进程；
3）可变分配局部置换：
为每个进程分配一定数目的物理块，当缺页时，只允许该进程从内存的页面中选出一页换出，这样不会影响其他进程。
24.物理块分配算法：
（P148）
1）平均分配法：
将系统中所有可供分配的物理块平均分配给各个进程；
2）按比例分配法：
按照进程的大小按比例分配物理块；
3）考虑优先级的分配法：
通常把内存中可供分配的物理块分成两部分，一部分按比例分配给各进程，另一部分则根据各进程的优先级，适当增加其份额，分配给各进程。
25.页面置换算法：
1）Optimal（最佳置换）：
所选择的被淘汰页面将使以后永不使用或者最长时间内不再被访问的页面。
2）FIFO（先进先出）：
淘汰最先进入内存的页面，即在内存中驻留时间最久的页面予以淘汰。
3）LRU（最近最久未使用）：
选择最近最久未使用的页面予以淘汰。
26.引入缓冲区的主要原因：
（P171）
1）缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾
凡是数据到达速率与其离去速率不同的地方，都可以设置缓冲区。
2）减少对CPU的中断频率，放宽对CPU中断响应时间的限制
3）提高CPU和I/O设备之间的并行性
缓冲的引入可显著地提高CPU和I/O设备间的并行操作读，提高系统的吞吐量和设备的利用率。
27.I/O软件的设计目标和原则（P177）PPT5.4->
1）与具体设备无关
I/O软件应该屏蔽设备的具体细节，其功能不受具体I/O设备的影响。
2）统一命名
对各类设备采取预先设计的、统一的逻辑名称进行命名，所有软件都以逻辑名称访问设备。
3）对错误的处理
对于错误的处理，尽量在接近硬件的层面处理。
4）缓冲技术
I/O软件应能屏蔽块设备与字符设备的缓冲差异。
5）设备的分配和释放
I/O软件必须能够同时妥善解决独占设备和共享设备带来的问题。
6）I/O控制方式
针对不同传输速率的设备，综合系统效率和系统代价因素，合理选择I/O控制方式。
28.最基本的文件操作：
（P207）PPT6.1->
3
创建文件：
分配外存，在文件系统的目录建立一个目录项；
删除文件：
清空要删除文件的目录项，并回收存储空间；
读文件：
查找指定的目录项，得到被读文件在外存的地址；
写文件：
找到指定文件的目录项，利用写指针进行写操作；
截断文件：
将原有文件长度设置为0，放弃原有文件的内容；
设置文件读/写位置：
设置文件度写指针的位置，改顺序存取为随机存取。
29.外存分配方式：
连续分配、链接分配、索引分配（P213）
连续分配：
为每个文件分配一组相邻接的盘块；
链接分配：
通过每个盘块上的链接指针，将同属于一个文件的多个离散的盘块链接成一个链表（链接文件）；
索引分配：
为每个文件分配一个索引块（表），再把分配给该文件的所有盘块号都记录在这个索引块（盘块号的数组）中。
30.目录管理要求：
1）实现“按名存取”，用户必须向系统提供所需访问文件的名字，这是目录管理最基本的功能；
2）提高目录检索速度，通过合理地组织目录结构，加快对目录的检索速度，从而提高对文件的存取速度，这是大、中型文件系统的主要目标；
3）文件共享，允许多个用户共享一个文件，节省大量的存储空间，方便用户和提高文件利用率；
4）允许文件重名，允许不同用户对不同文件采用相同的名字，以方便用户。
31.目录结构：
单级目录结构、两级结构、多级目录结构（P229）
1）单级文件目录的优缺点
优点：
简单且能实现目录管理的基本功能-按名存取；
缺点：
（1）查找速度慢
（2）不允许重名（3）不便于实现文件共享
2）两级文件目录的优缺点
1）提高了检索目录的速度；
2）不同用户目录中可以使用相同的文件名；
3）不同用户可以使用不同文件名来访问系统中的同一个共享文件。
虽然能够有效地将多个用户隔开，在各用户之间完全无关时，这种隔离是一个优点，但当多个用户之间要相互合作去完成一个大任务，且一用户又需要去访问其他用户文件时，这种隔离成为一个缺点，不利于用户之间的共享文件。
3）多级目录结构
适用于大型文件系统，可以提高对目录的检索速度和文件系统性能。
查询速度更快，层次结构更加清晰，更加有效地进行文件的管理和保护。
查找一个文件时，需要按路径名逐级访问中间结点，增加磁盘访问次数，影响查询速度。
32.影响文件安全性的主要因素：
（P237）PPT6.6
1）人为因素：
人们有意或者无意的行为，使系统数据遭到破坏和丢失；
2）系统因素：
系统某部分异常造成数据破坏或丢失；
3）自然因素：
随着时间的推移磁盘数据产生溢出或逐渐消失。
33.确保文件系统安全性的措施（P237）PPT6.6
1）通过存取控制机制来防止人为因素对系统数据造成的不安全性；
2）通过磁盘容错技术来访时磁盘故障造成的不安全性；
3）通过“后备系统”来防止自然因素造成的不安全性。
34.34.磁盘容错技术（P237）PPT6.6
A.第一级容错技术SFT-I（低级磁盘容错技术）：
最基本的磁盘容错技术，主要用于防止因磁盘表面缺陷所造成的数据丢失，包含双份目录、双份文件及写后读校验等措施；
B.第二级容错技术SFT-II（中级磁盘容错技术）：
主要用于防止由磁盘驱动器和磁盘控制器故障所导致的不能正常工作现象，包括磁盘镜像和磁盘双工等措施；
C.基于集群技术的容错功能（系统容错技术）：
利用集群系统提高系统的并行处理能力，还可提高系统的可用性，它包括
（1）热备份模式
（2）互为备份模式（3）公共磁盘模式三种工作模式。
3．计算题
1.前趋图=>
作业1.P35如何描述，如何用信号量
2.信号量机制=>
作业2.P50注意格式和对齐
3.进程同步问题=>
作业3生产者-消费者问题（P58）
4.调度算法=>
作业4FCFS和SJF画表格、平均值要算对（P91）
5.时间片轮转法=>
作业5（P95）
6.银行家算法=>
作业6（P109）
7.动态分区分配=>
作业7（P123）
8.地址变换=>
作业8（P131）P132的图4-13的图。
=>
公式：
其中P为页号，d为页内地址，A为逻辑
d=[A]MODL地址空间中的地址，页面大小为L
9.页面置换算法=>
作业9->
画框（P149）
10.磁盘调度=>
作业10->
FCFS、SSTF、SCAN、CSCAN（P194）
升级会员 