操作系统复习提纲与要点.docx
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操作系统复习提纲与要点
《操作系统》复习提纲与要求
一、《操作系统》试题类型
二、《操作系统》重点和难点
三、《操作系统》各章节复习
一、《操作系统》试题类型
计算机专业：
1.填空题
2.选择题
3判断题
4.简答题
5应用题
二、《操作系统》重点和难点
第1章操作系统引论
内容概要：
1.操作系统的目标
2.操作系统的发展过程
3.操作系统的特征和服务
4.操作系统的功能
5.操作系统的进一步发展
重点：
1.操作系统的目标
2.操作系统的特征和服务
第2章进程管理
内容概要：
1.前趋图和程序执行
2.进程的描述
3.进程的控制
4.线程的基本概念
重点：
1.进程的描述
2.进程的控制
3.线程的基本概念
进程的同步与通信
内容概述：
1.进程同步的基本概念
2.信号量机制
3.经典进程同步问题
4.进程通信
重点：
1.进程同步的基本概念
2.信号量机制
3.经典进程同步问题
4.进程通信
第2章处理机调度和死锁
内容概要：
1.调度的类型和模型
2.调度算法
3.死锁的基本概念
4.死锁的预防和避免
5.死锁的检测和解除
重点：
1.调度的类型和模型
2.调度算法
3.死锁的基本概念
4.死锁的预防和避免
5.死锁的检测和解除
第3章存储器管理
内容概要：
1.程序的装入和链接
2.连续分配存储管理方式
3.分页存储管理方式
4.分段存储管理方式
重点：
1.连续分配存储管理方式
2.分页、分段存储管理方式
第3章虚拟存储器
内容概要：
1.虚拟存储器的基本概念
2.请求分页式存储管理方式
3.页面置换算法
4.请求分段存储管理方式
重点：
1.虚拟存储器的基本概念
2.请求分页式存储管理方式
3.页面置换算法
4磁盘存储器管理
第4章文件管理
内容概要:
1.文件和文件系统
2.文件逻辑结构
3.目录管理
4.文件共享
5.文件保护
重点：
1.文件和文件系统有关概念
2.文件逻辑结构的类型和文件的检索
3.目录管理
4.文件共享和文件的保护
第5章设备管理
内容概要：
1.I/O系统的组成
2.I/O控制方式
3.缓冲管理
4.设备分配
5.设备处理
6.磁盘存储器管理
重点：
1.I/O控制方式
2.缓冲管理
3.设备分配和处理
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三、各章节复习
第1章操作系统引论
1.操作系统的目标是：
（1）方便性
（2）有效性（3）可扩充性（4）开放性。
2.操作系统的作用是：
（1）OS是用户与计算机硬件系统间的接口
（2）OS是计算机资源的管理者
（3）OS是虚拟机。
3.操作系统的特征是：
（1）OS的特征-并发（Concurrence）
（2）OS的特征-共享（Sharing）
（3）OS的特征-虚拟（Virtual）
（4）OS的特征-异步性（Asynchronism）。
4.OS提供了程序执行的环境，也为程序和用户提供了一系列的服务。
这些服务可使程序员更容易地完成它的编程工作，虽然不同OS所提供的服务并不尽同，但有一部分公共服务是相同的。
5.在多道程序环境下，系统通常无法满足所有作业的资源要求，为使多道程序能有条不紊地运行，操作系统应具有这样几方面的功能，以实现对资源的管理：
（1）处理机管理功能；
（2）存储器管理功能；
（3）设备管理功能；
（4）文件管理功能。
6.为了方便用户使用操作系统，还须向用户提供一个使用方便的用户接口。
7.操作系统的功能有：
（1）存储器管理的功能
（2）处理机管理的功能
（3）设备管理的功能
（4）文件管理的功能
（5）用户接口。
第2章进程管理
1.在多道程序批处理系统和分时系统中，程序并不能独立运行。
作为资源分配和独立运行的基本单位是进程。
1）进程定义为：
“可并发执行的程序在一个数据集合上的运行过程”。
或者说，“进程”是进程实体的运行过程。
进程有以下几个特征：
（1）动态性；
（2）并发性；
（3）独立性；
（4）异步性
（5）结构特征。
2.为了防止操作系统及其关键数据如PCB（进程控制筷）等，受到用户程序有意或无意的破坏，通常将处理机的执行状态分为：
1）系统态：
又称为核心态。
OS内核是运行在系统态的，进程控制是由OS内核实现的。
2）用户态。
用户程序运行在用户态，因此，它不能去执行OS指令和访问OS区域，这样也就防止了用户程序OS的破坏。
3.到80年代中期，人们又提出了比进程更小的能独立运行的基本单位—线程；试图用它来提高系统内程序并发执行的程度，从而可进一步提高系统的吞吐量。
（1）在操作系统中引入线程，则是为了减少程序并发执行时所付出的时空开销，使操作系统具有更好的并发性。
例：
（1）当一个进程完成了特定的任务后，系统收回这个进程所占的工作区和取消该进程的过程控制块就撤消了该进程。
（2）每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区。
（3）.进程状态变化中，等待－>运行的变化是不可能发生的。
（4）进程从运行状态进入就绪状态的原因可能是时间片用完。
（5）程序与进程的主要区别：
进程的同步与通信
1.在OS中引入进程后，虽然改善了资源的利用率和提高了系统的吞吐量，但由于进程的异步性，也给系统造成混乱，尤其是在它们争用临界资源时。
例如，当多个进程去争用一台打印机时，有可能使多个进程的输出结果交织在一起，难于区分；而当多个进程去争用共享变量、表格、链表时，有可能致使数据处理出错，以至每次的处理结果各异，亦即显现出其不可再现性。
2.进程同步的主要任务：
是使并发执行的诸进程之间能有效地共享资源和相互合作，从而使程序的执行具有可再现性。
现在信号量机制已被广泛地应用于单处理机和多处理机系统，以及计算机网络中。
1）这章学习了经典的进程同步问题，其中较有代表性的：
（1）“生产者－消费者问题”；
（2）“读者－写者问题”；
（3）“哲学家进餐问题”。
3.虽然信号量机制是一种既方便又有效的进程同步机制，但每个要访问临界资源的进程都必须自备同步操作wait（s）和signal（s）。
这就使大量的同步操作分散在各个进程中。
这不仅给系统的管理带来麻烦，而且会因同步操作的使用不当而导致系统死锁。
这样，在解决上述问题的过程中，便产生了一种新的进程同步工具－管程。
4.进程通信：
是指进程之间的信息交换。
1）信号量机制不适宜作为通信工具，因为：
（1）效率低
（2）通信对用户不透明。
5．例：
①.有三个进程共享同一段程序段，而每次最多允许两个进程进入该程序段，若用PV操作作为同步机制，则信号量S的取值范围是（2,1,0，－1）
②在多进程的并发系统中，肯定不会因竞争，CPU而产生死锁。
③进程间利用信箱进行通信时，操作系统必须提供两条基本的通信原语，即接受原语和发送原语。
第3章调度与死锁
1.处理机调度分为：
（1）高级调度（作业）；
（2）低级调度（进程）；
（3）中级调度以及I/O调度。
2.作业调度的一般功能是：
从后备作业中挑选一个或多个作业，为它分配基本的内存和外设资源并建立相应进程。
3.进程调度：
可分为
（1）剥夺式；
（2）非剥夺式。
4.基本的调度原则是：
尽量提高系统吞吐量，均衡利用资源，对所有作业公平服务，对高优先级作业或进程给予优先服务。
5如何选择和设计调度算法是实现调度的关键。
对调度算法进行评估的常用量度标准是：
（1）平均周转时间；
（2）平均带权周转时间；
（3）平均等待时间。
6.目前存在着多种调度算法，有的算法适用于作业调度；有的算法适用于进程调度；但也有些调度算法，既可用于作业调度，也可用于进程调度。
主要有：
（1）先来先服务算法；
（2）短作业优先调度算法；
（3）时间片轮转调度算法；
（4）优先权调度算法；
（5）高响应比优先调度算法；
（6）多级队列调度
7.产生死锁的根本原因是共享资源。
1）产生死锁的必要条件：
（1）互斥条件；
（2）请求和保持条件；
（3）不剥夺条件；
（4）环路等待条件。
9.处理死锁的方法有：
（1）预防死锁；
（2）避免死锁
（3）检测死锁
（4）解除死锁。
第4章存储器管理
1.内存管理的基本目的：
是提高内存利用率以及方便用户使用，它涉及四个基本问题：
（1）内存分配；内存分配的目标是实现多道程序共存内存，包括静态分配和动态分配。
（2）地址映射；地址映射即逻辑地址到物理地址的变换。
（3）内存保护；内存保护是为了保证内存中的程序互不干扰。
（4）内存扩充。
内存扩充是指逻辑扩充。
2.分区管理是：
多道程序系统可采用的最简单的存储器管理技术，可分为：
（1）固定分区；
（2）可变分区。
3.覆盖管理的目标：
是逻辑扩充内存，一缓解大作业与小内存的矛盾。
相互之间无逻辑调用关系的诸程序段或数据段可构成一个覆盖段，它们共享一个内存覆盖区。
4.交换技术的基本目的：
是为了缓解内存不够大的矛盾。
它利用外存空间，通过对进程实体的整体交换，来满足用户进程的内存需求，实现多道程序运行。
5.分页管理的基本出发点：
是打破内存分配的连续性。
（1）分段管理允许用户按照作业的逻辑关系进行自然分段，段数不限且各段大小可不同。
（2）段页式管理是分段和分页的结合。
6．例：
①分页式存储管理中，地址转换工作是由硬件和地址转换程序完成的。
②在主存的存贮管理中，把逻辑地址转换为绝对地址的工作称为重定位。
③动态分区存储分配时，如果采用重定位寄存器装入程序在内存的始址，地址变换过程是在程序执行期间，这样的内存管理方法叫动态重定位。
④在段页式存贮管理中，逻辑地址由段号、和段内页号和页内地址三部分构成。
⑤在可变分区分配方案中，为了实现主存的空间分配，采用分区分配表＋空闲区表进行管理。
⑥内存储器管理的主要任务是内存分配、内存回收、内存保护、内存扩展、重定位，dlj，其中地址重定位是指作业装入到一与其地址空间不一致的存储空间而做的地址部分的调整过程；
⑦地址重定位类型分为静态方式和动态方式。
静态方式是在装入作业时由装配程序进行的地址重定位，动态方式是在作业的执行过程中而进行的地址重定位。
动态方式是靠硬件机构来实现的。
⑨存储管理诸方式中，采用动态重定位装入作业的是可变分区、页式和段式存储管理等。
⑩扩充内存的方法有交换、覆盖和虚拟存储器，其中虚拟存储器是一个地址空间。
多用户分时系统的进程调度算法是时间片轮转
第6章虚拟存储器管理
虚拟存储器的基本概念；请求分页式存储管理方式；页面置换算法；请求分页系统的性能分析；请求分段存储管理方式。
1.虚拟存储器是广泛采用的内存扩充技术。
虚存两个含义：
（1）一级存储器概念，即把内存和外存这两级存储器统一管理，在用户面前呈现的是海量的一级存储器；
（2）地址空间概念，一个作业进程的地址空间就是一个虚存，它占有一部分内存空间和一部分外存空间，一个虚存的最大容量主要由计算机的地址结构所确定。
2.虚存管理的基本思想是：
局部性、交换性和离散性：
只需将用户进程的部分实体装入内存，通过局部实体之间的内外存交换，仅将进程当前需要执行的部分实体存于内存，而且进程的内存空间可不必连续。
3.虚存管理涉及到：
（1）调入；
（2）分配
（3）淘汰策略。
4.在虚存管理中需防止抖动现象的发生。
5.例
①为实现分页式虚拟存储，页表中至少应包括有哪些内容？
（1）页号；
（2）物理块号；（3）状态位；（4）访问字段（5）修改位（6）外存地址
第5章设备管理
1.设备管理是操作系统的主要资源管理功能之一，由I/O系统实施，它涉及主机之外的所有设备的管理。
2.外设可大致分为：
（1）块设备：
用于存储信息的设备
（2）字符设备：
用于同外部环境进行信息交换。
3.I/O系统的基本目标是：
向用户提供方便的设备使用接口以及充分发挥设备的利用率。
4.I/O系统的结构按从底到高可分为三个层次：
（1）I/O中断处理程序；
（2）设备驱动程序；
（3）独立于设备的服务软件。
5.I/O系统所使用的基本数据结构包括：
（1）系统设备表；
（2）设备控制块；
（3）活动文件索引节点表；
（4）I/O请求块；
（5）I/O缓冲区。
6.缓冲区：
是I/O系统的重要的数据结构，缓冲区管理是逻辑I/O系统的基本功能之一。
按使用方式可分为：
（1）专用缓冲区；
（2）公用缓冲区。
按组织方式可分为：
（1）单缓冲区；
（2）双缓冲区
（3）缓冲池。
7.设备分配也是逻辑I/O系统的基本功能之一。
（1）SPOOLing是关于独享设备的一种管理技术，其核心思想是利用可共享的，高速的硬磁盘来模拟独享设备的操作，使一台独享设备变成多台可并行工作的虚拟设备。
8.设备驱动程序的基本功能：
是接受逻辑I/O系统发来的I/O请求，对它进行从抽象到物理的转换。
9.例：
①有关设备的管理中，申请设备时指定设备相对号使设备分配的灵活性强和启动设备时应指出设备的绝对号
②通道是处理输入、输出的软件是不正确的。
8．.磁盘驱动程序一般要考虑磁盘调度策略，且多以寻道优化为出发点。
常用的磁盘调度算法有：
（1）FCFS算法；
（2）SSTF算法；
（3）SCAN算法。
第6章文件系统
1.文件：
是存放存储介质上的具有标识名的信息集合。
从逻辑结构上讲，文件分为：
（1）记录式
（2）流式。
2.文件系统的功能包括：
（1）文件的逻辑结构;
（2）文件的目录管理，支持文件共享，提供保护与保密，实现各种文件操作。
文件目录是文件系统的关键数据结构，用来组织文件卷上的文件以及对文件进行检索。
每个目录项是一个文件控制块，它记录了一个文件的说明和控制信息。
目录树是使用广泛的目录结构。
3.文件的保护保密与文件共享是同一个问题的两个方面，保护保密的实质是有条件地共享。
4．例：
①文件的存储结构（物理文件）的组织形式是与存取方法有关的。
②从用户的角度看，文件系统的功能是要实现按名来存取文件，为了达到这个目的，一般要建立文件名和文件目录。
③逻辑文件存放到存储介质上的时候，采用的组织形式是和存储介质性质相关。
磁盘存储器管理
本章主要讲了：
磁盘I/O；外存分配方法；空闲存储空间的管理；磁盘容错技术；文件系统性能的改善；数据一致性控制。
1.磁盘存储器不仅容量大，存取速度快，而且可以实现随即存取，是实现虚拟存储器所必需的硬件，因此在现代计算机系统中，都配置了磁盘存储器，并以它为主存放文件。
2.文件的物理结构：
指文件在文件卷上的存储组织方式，有三种基本类型：
（1）连续文件；
（2）链接文件；
（3）索引文件。
文件存储空间的管理是实现连续空间或非连续空间的分配。
3.三种基本的数据结构及其管理方法是：
（1）空闲文件目录表；
（2）空闲块索引表、位示图。
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