操作系统考点大总结.docx
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操作系统考点大总结
1、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。
2、操作系统的发展过程：
单道批处理系统、多道批处理系统、分时系统、实时系统、网络操作系统、分布式操作系统。
3、操作系统的类型一单道批处理系统：
在系统运行过程中，内存中只有一个用户作业存在;把一批作业脱机输入到磁带/磁盘上;系统配上监督程序，使这批作业一个个自动处理;处理机使用权在监督程序和用户作业间切换。
4、多道批处理系统：
内存中允许多道程序存在;存在作业后备队列和作业调度程序;有I/O操作或完成作业时，调入另一个作业。
假脱机工作方式：
SPOOLING系统;优点：
资源利用率高、系统吞吐量大、系统切换开销小。
缺点：
无交互能力、作业平均周转时间长。
5、分时系统：
为满足人机交互能力的需求、共享主机;分时服务：
时间片;分时系统特征：
多路性、交互性、独占性、及时性。
6、实时系统:
系统能及时响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致地运行。
实时系统的类型：
实时控制系统、实时信息处理系统。
7、网络操作系统：
高效可靠的网络通信能力，网络的连接；结构：
C/S，PeertoPeer
8、分布式操作系统：
处理上的分布。
9、操作系统的特性：
并发性（并行性和并发性区别）;共享性（互斥共享方式、同时访问方式）
10、虚拟性：
指通过某种技术把一个物理设备变为若干个逻辑上的对应物。
虚拟对象类型--虚拟机：
分时系统；虚拟内存：
虚存管理技术；虚拟设备：
SPOOLING技术
11、异步性：
进程以人们不可预知的速度向前推进，但结果要保证是固定的。
原因：
多道环境的复杂性。
12、操作系统的主要功能：
①处理机管理－进程管理和调度；②存储器管理－物理内存的管理；③设备管理－外设的管理；④文件管理－外存空间的管理；⑤用户接口－方便用户使用
13、进程的基本概念------
1前趋图：
描述程序或程序段之间执行的前后关系。
2进程的定义：
进程是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动;是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。
3进程的特征：
①结构特征：
程序段、数据段和PCB；②动态性;③并发性;④独立性;⑤异步性
4与程序的区别：
进程是动态的;程序是静态的。
5进程的基本状态及相互转换：
①就绪状态；②执行状态；③阻塞状态
6挂起状态：
增加了两个挂起状态：
挂起就绪、挂起阻塞
14、进程控制------
1引起进程创建的事件：
①用户登录；②作业调度；③提供服务；④应用请求
15、进程同步------
1主要任务：
使并发执行的诸进程之间能有效的共享资源和相互合作，从而使程序的执行具有可再现性。
2两种形式的制约关系：
间接相互制约关系：
源于进程对临界资源的共享，即进程互斥。
直接相互制约关系：
源于进程间的合作，即进程同步。
3临界区：
进程中访问临界资源的代码段。
4同步应遵循的原则：
空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待。
5信号量机制信号量：
仅能被两个原语操作P/V修改的变量。
类型-----整型：
信号量为整型值；
记录型：
二元组（S,Q），Q初始状态为空的队列。
AND型：
一次需要多个共享资源。
信号量集：
一次需要N个多类共享资源。
16、经典进程同步问题-------
1生产者－消费者问题：
生产者与消费者互斥访问公用数据缓冲区。
生产“数据”，消费“数据”。
2读者－写者问题;数据文件被多个进程共享并互斥访问。
允许多个读进程同时访问，但不允许一个写进程和其它读进程、写进程同时访问。
17、进程通信-----
1进程通信类型
低级通信：
利用信号量机制实现进程间的数据传递。
高级通信：
进程间利用通信命令，传送大量数据的方式。
2消息传递系统方式
直接通信方式：
源进程直接把消息发送给目标进程。
间接通信方式：
进程间通过一个共享数据结构，以消息暂存方式实现通信。
18、线程------
1线程的定义：
线程是进程中可独立执行的子任务，是系统独立调度和分派的基本单位。
2线程与进程的比较
拥有资源：
线程几乎不占资源，进程是资源分配的基本单位。
调度：
进程不再是调度的基本单位。
并发性：
进程、线程之间都可以并发执行。
系统开销：
线程开销小。
19、信号量例题------
桌上有一空盘，只允许放入一个水果。
爸爸专向盘中放苹果，妈妈专向盘中放桔子，女儿专等吃盘中的苹果，儿子专等吃盘中的桔子。
使用P,V原语实现爸爸、妈妈、儿子和女儿间同步的程序。
解：
设置三个信号量
S表示空盘子，初值为1；
So表示装了桔子的盘子，初值为0；
Sa表示装了苹果的盘子，初值为0。
Father（）
{while
（1）
{
wait（S）;
放下一个苹果；
signal（Sa）
}
}
20、处理机调度基本概念------
1调度层次：
高级调度（作业调度）：
决定外存后备队列中的那些作业调入内存。
低级调度（进程调度）：
决定就绪队列中那个进程获得处理机。
中级调度：
决定把又具备运行条件的挂起进程重新调入内存，挂到就绪队列中。
2调度算法-------
1FCFS：
按照进入队列的先后次序分配处理机。
性能评价：
周转时间＝完成时间－到达时间
带权周转时间＝周转时间/服务时间
2短作业（进程）优先：
从队列中选择一个估计运行时间最短的作业（进程）做相应处理。
3优先权调度算法：
从队列中选择优先权最高的作业（进程），进行相应处理。
优先权类型：
静态优先权动态优先权
4高响应比优先权算法----
动态优先权变化与作业等待时间有关。
5时间片轮转算法：
适用于分时系统的可抢占式的调度算法。
21、实时调度
系统处理能力：
m个周期任务，c表示处理时间，p为周期时间
单机多机
22、产生死锁的原因-----
1死锁的概念---死锁，指多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局，当进程
处于这种僵持状态时，若无外力作用，它们都将无法再向前推进。
2产生死锁的必要条件
互斥条件：
一个资源一次只能被一个进程使用。
请求和保持条件：
保留已有资源，还要请求其他资源。
不剥夺条件：
资源只能被所有者释放，不能被抢占。
环路等待条件：
死锁时，必然存在一个环形的资源请求链。
3处理死锁的基本方法
预防死锁：
通过设置某些限定条件，破坏导致死锁的四个必要条件之一。
避免死锁：
在资源的动态分配过程中，用某种方法防止系统进入不安全状态。
检测死锁：
通过系统检测机构，及时检测出死锁的发生，确定与死锁有关的进程和
资源。
检查是否存在循环等待。
解除死锁：
将进程从死锁状态中解脱出来。
4预防死锁----
打破互斥条件：
由资源的性质决定。
打破请求和保持条件：
运行前，一次性分配给进程所需的全部资源。
简单，安全，资
源浪费。
打破环路等待条件：
资源有序分配法
23、系统安全状态------
1安全状态：
现有的进程资源占有情况下，各进程按照某种顺序仍然可以使每个进程得
到其对资源的最大需求，从而都可以顺利地完成。
24、银行家算法------
（1）如果Requesti[j]≤Need[i,j],转
（2），否则出错。
（2）如果Requesti[j]≤Available[j],转（3），否则等待。
（3）系统进行试分配：
Available[j]=Available[j]-Requesti[j];
Allocation[i,j]=Allocation[i,j]+Requesti[j];
Need[i,j]=Need[i,j]-Requesti[j]
（4）系统执行安全性算法，检查此次分配后，系统是否安全。
若安全，则正式分配，否
则恢复原状态，让进程i等待。
25、安全性算法-----
（1）work=Available;Finish[i]=false.
（2）寻找满足条件的进程i:
Finish[i]=false;Need≤Work,如果找到，转（3），否则，转（4）.
（3）进程i可顺利执行完，释放资源，则
Work=Work+Allocationi;Finish[i]=True; 转
（2）。
（4）若所有进程Finish[i]=true,则系统安全，否则不安全。
26、死锁的检测-----
1资源分配图的化简
（1）寻找一个即不阻塞又不孤立的进程结点Pi,若无则算法结束。
（2）去掉Pi所有分配分和请求边，使Pi成为一个孤立结点。
（3）转步骤
（1）化简后，若能消去图中所有边，即所有进程都成为孤立结点，刚称该图是可完全简化的；反之，称该图是不可完全简化的。
2死锁定理：
系统处于死锁状态当且仅当该状态的资源分配图是不可完全简化的。
例题：
假设在单处理机上有五个（1，2，3，4，5）进程争夺运行，其运行时间分别为
10，1，2，1，5秒，其优先级分别为3，1，5，4，2，这些进程到达次序依次为
0，1，2，3，4。
试回答：
给出这些进程分别使用轮转法，抢占式SPF和可剥夺优先级调度法调度时的运行
进度表，其中轮转法中时间片=2.在上述各算法的调度下每个进程的周转时间？
具有最短平均带权周转时间的算法是哪个？
例题：
化简如图所示的资源分配图，并说明有无进程处于死锁状态？
例题：
假定具有5个进程的进程集合={P0，P1，P2，P3，P4}系统中有三类资源，其
中A类资源有10个，B类资源有5个，C类资源有7个，假定在某时刻有如下状态：
求出Need，并说明当前系统是否处于安全状态，如果是，给出序列，如果不是，说明理由。
存在安全序列：
P1->P3->P0->P2->P4
27、程序的装入和链接------
1从源程序到程序执行，通常需要经历三步：
①编译：
由编译程序将源代码编译成若干个目标模块;
②链接：
由链接程序将一组目标模块以及它们所需的库函数链接在一起，形成装入模块;
③装入：
由装入程序将装入模块复制到内存中。
通常链接和装入是一体的。
2装入方式
绝对装入方式：
装入模块中为绝对地址，直接装入。
可重定位装入方式（静态重定位）：
装入模块中为相对地址，复制到内存中为绝对地址。
动态运行时装入方式（动态重定位）：
复制到内存中依然为相对地址。
3连续分配方式-----
1单一连续分配：
方法：
把内存分为系统区和用户区，系统区供OS使用，通常放在低址部分;系统区
以外全部内存空间是用户区。
特点：
只能用于单用户、单任务OS。
实例：
MS-DOS
2固定分区分配：
方法：
分区大小相等或不相等。
内存分配管理：
分区按大小排队，建立一张分区使用表。
由内存分配程序检索该表，
找到符合要求的分区。
特点：
存在大的碎片，主存利用率低。
3动态分区分配
方法：
位置和大小都不固定，应作业的要求而设置。
数据结构的两种形式：
空闲分区表空闲分区链
存储分配算法----
首次适应算法：
分区按地址排序循环首次适应算法：
最佳适应算法：
分区按容量排序
特点：
产生小的碎片。
4可重定位分区分配
利用拼接技术，对程序进行动态重定位，更好的利用内存小的碎片。
实现方法：
由重定位寄存器实现，存放程序的起始地址。
28、基本分页存储管理方式
1页表：
页表存放在内存系统区的一个连续空间中，记录了每个页面对应的物理块号。
2地址变换机构
逻辑地址：
给定一个逻辑地址A，已知页面大小为L，则其对应的页号和页内偏移为：
页号 P=INT[A/L]页内地址 d=AMODL
物理地址：
地址变换过程：
当进程要访问某个逻辑地址时，由分页地址变换机构转换成页号和页
内地址;通过页号查找页表，如合法，则找到相应的物理块号;将块号加上页内偏移（块
内偏移），即是物理地址。
例题：
在一个页式存储管理系统中，
页表内容如右表所示：
若页的大小为4K,试求逻辑
地址0转换成的物理地址。
解：
转换成的物理地址为8192。
29、基本分段存储管理方式
1基本原理：
作业逻辑地址空间按意义分段，每个段存放在一个连续的内存分区中。
整个作业的逻辑地址为二维的，由段号＋段内地址组成。
2段表：
记录了逻辑段与内存位置的
对应关系，包括段号、段基地址、
段长等。
3地址变换机构：
利用段表实现地址映射。
例某段表的内容如下：
段号段首址段长度
0120K40K
1760K30K
2480K20K
3370K20K
一逻辑地址为（2，154），它对应的物理地址为（）
4分段与分页的区别：
页是信息的物理单位，段是信息的逻辑单位;页的大小固定，段的大小动态变化;分页系统中逻辑地址是一维的，分段系统中是二维的;分页系统中不易实现共享和动态链接，分段则容易实现。
30、段页式存储管理方式
1基本原理：
分段和分页的结合;对内存进行分页，对用户作业进行分段，对各段再进
行分页。
2地址结构----由三部分组成：
段号＋段内页号＋页内地址。
3地址变换：
利用段表和页表实现地址映射。
优点：
同时具备分段和分页管理的优点：
分散存储，内存利用率高；便于代码或数据共
享；支持动态链接等。
缺点：
访问效率下降，一次数据访问需要三次访问内存。
31、虚拟存储器
1局部性原理---
时间局部性：
指令的重复执行－循环；
空间局部性：
顺序访问相邻的存储单元－顺序执行、数据访问。
2虚拟存储器定义：
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。
3实现方法：
必须建立在离散分配的内存管理技术基础上。
分页请求系统：
基本分页系统＋请求分页功能＋页面置换功能
分段请求系统：
基本分段系统＋请求分段功能＋分段置换功能
4特征：
多次性：
一个作业被分成多次调入内存运行
对换性：
允许在作业的运行过程中进行换入、换出
虚拟性：
能从逻辑上扩充内存容量。
虚拟性以多次性和对换性为基础。
32、请求分页管理方式
１物理块的分配策略-----
固定分配局部置换：
进程占据的内存块数不变，但很难确定进程所需块数。
可变分配全局置换：
空闲块由OS管理。
可变分配局部置换：
当进程缺页率较高或较低时，由OS对其分配的物理块加以调整。
33、页面置换算法-----
1最佳置换算法：
选择以后永远不用或最长时间不用的页淘汰出去。
特点：
理论上性能最佳，实际上无法实现。
常用作研究其它算法的参考评价。
2先进先出算法：
选择最先进入系统的页淘汰出去。
特点：
简单，与实际进程运行不相适应。
存在一种Belady现象。
3最近最久未使用LRU算法：
选择最近最久未被访问的页淘汰出去。
特点：
性能好，实现复杂。
需要硬件支持，每页配置一个移位寄存器、或栈，增加系
统开销。
例题：
假设某程序的页面访问序列为1、2、3、4、5、2、3、1、2、3、4、5且开始执行
时主存没有页面，
则在分配给该程序的物理块数是3且采用FIFO方式时缺页次数（）；
在分配给程序的物理块数是4且采用FIFO方式时，缺页次数是（）；
在分配给程序的物理块数是3且采用LRU方时，缺页次数是（）。
在分配给程序的物理块数是4且采用LRU方式时，缺页次数是（）。
34、I/O系统
1I/O设备类型
按传输速率分：
低速、中速、高速
按信息交换单位分：
块、字符设备
按共享属性分：
独占、共享、虚拟设备
2设备与控制器之间的接口：
数据、控制、状态信号线
3通道的类型----
字节多路通道：
多路分时复用数组选择通道：
独占使用，成组传送
数组多路通道：
上两种技术的结合
解决单通道的瓶颈问题：
增加设备到主机间的通路。
35、I/O控制方式
程序I/O方式：
忙－等待
中断驱动方式：
设备与CPU并行工作，以字节为单位交换数据。
DMA控制方式：
以块为单位传送数据
通道控制方式：
以多个块为单位传送数据
36、缓冲管理----
1引入缓冲的原因：
缓和CPU和I/O速度不匹配的矛盾，减少对CPU的中断频率，放
宽对CPU中断响应时间的限制，提高CPU与I/O设备之间的并行性
2缓冲技术的发展
单缓冲双缓冲循环缓冲
缓冲池：
把专用循环缓冲变为公用缓冲区，以提高内存利用率
37、设备分配-----
1设备独立性：
应用程序独立于具体使用的物理设备。
易于实现I/O重定向：
更换I/O
操作的设备而不修改程序。
2SPOOLING技术;将一台物理I/O设备虚拟为多台逻辑设备，从而允许多个用户共享
使用一台物理设备。
即利用高速的共享设备（磁盘）实现低速独占设备的共享技术。
又
称为：
假脱机操作。
3组成：
三个部分---输入井和输出井、输入进程和输出进程、输入缓冲区和输出缓冲区
38磁盘存储管理
1磁盘访问时间：
寻道时间旋转延迟时间传输时间
2磁盘调度-----
先来先服务FCFS：
根据进程请求访问磁盘的先后次序进行调度。
优点：
公平、简单
缺点：
没有对寻道做优化，平均寻道时间可能较长。
最短寻道时间优先SSTF：
选择要求访问的磁道与当前磁头所在的磁道距离最近的进
程请求，使每次的寻道时间最短。
特点：
不能保证平均寻道时间最短，可能导致“饥饿”现象。
扫描算法：
磁头每次做单向移动，直到达边缘为止，再做反向移动。
待访问的磁道只
能在此次移动的前方，且距离最近的请求。
、又称为“电梯调度算法”。
特点：
消除了饥饿现象。
循环扫描算法：
规定磁头只做单方向移动，不再反向移动扫描。
特点：
改进了对于边缘区磁道访问的不公平。
39、文件和文件系统-----
1文件类型
有结构文件：
记录为单位，定长记录、变长记录
无结构文件：
大量的源程序、可执行文件、库函数等，以字节为基本访问单位。
2文件的逻辑结构
类型：
顺序文件索引文件索引顺序文件直接文件和哈希文件
顺序文件：
适用于批量存取、能适用于磁带存储。
单个或少量数据查找效率低。
索引文件：
利用定长记录的顺序文件访问变长记录文件。
索引表本身是一个定长记录
的顺序文件，记录键值、长度、指针。
索引顺序文件：
顺序文件和索引文件的结合，最常见的一种逻辑文件形式。
主顺序文
件的所有记录分组；索引文件只记录每个分组的第一个记录指针。
直接文件和哈希文件：
直接文件：
记录键值记录物理地址
哈希文件：
利用哈希函数实现地址转换。
3外存分配方式
类型：
连续分配链接分配索引分配
连续分配：
为每一个文件分配一组相邻接的盘块，物理上形成顺序文件结构。
外存上
容易出现“碎片”，用“紧凑”方法解决。
特点：
顺序访问容易、速度快。
要求有连续的存储空间，必须事先知道文件的长度。
链接分配：
离散分配方式，消除了“碎片”，有利于文件的增删改。
分类：
隐式链接显式链接
隐式链接：
在文件的每个目录项中，都含有指向链接文件第一个盘块和最后一个盘块
的指针。
只适合于顺序访问。
显示链接：
把用于链接文件各物理块的指针，显式地存放在内存的一张“文件分配表”
FAT中。
在文件目录中记录第一个盘块号。
FCB->FAT
索引分配-----
单级索引分配：
每个文件分配一个索引块。
多级索引分配：
当文件较大时，需要很多个索引块，可以为各索引块建立一个索引块。
混合索引分配
4目录管理
１要求：
实现按名存取，提高对目录的检索带速度，文件共享，允许文件重名
2目录结构：
单级目录结构：
整个文件系统只建立一张目录表，每个文件占一个目录项。
缺点：
查找速度慢；不允许重名；不便于文件共享。
两级目录结构：
为每个用户建立一个单独的目录，系统在建立一个主文件目录。
特点：
检索较快；不同的用户目录中文件可重名；不同用户可以用不同的文件名共
享同一文件。
多级目录结构－－树型目录结构
路径名：
绝对路径相对路径
当前目录：
消除使用全文件名访问文件的麻烦。
5文件存储空间的管理
方法：
空闲表空闲链表法位示图成组链接法
空闲表法：
连续分配方法。
空闲表组织方式：
按地址排序，记录序号、空闲区起始盘块号、盘块数等。
存储空间的分配：
首次适应算法循环首次适应算法空间的回收：
考虑邻接的前后空闲区拼接合并。
空闲链表法：
离散分配方法。
两种形式的链表------空闲盘块链：
分配、回收一个盘块。
空闲盘区链：
与内存的动态分区管理类似。
位示图法：
用一位二进制位来表示磁盘中一个盘块的使用情况。
盘块的分配：
顺序找描位示图，找到一个或一组值为0的位；将找到的位转换成与之相对应的盘块号：
b=n（i-1）+j，修改位示图，n代表每行的位数。
特点：
从位示图中很容易找到一个或一组邻接的空闲盘块；位示图占用空间小，可常
驻内存。
成组链接法：
空闲盘块的组织：
空闲盘块号栈
自学考试《网络操作系统》考点精华总结
1.系统中存在许多进程，他们共享各种资源，然而有许多资源一次只允许一个进程使用，在它未用完之前，不允许其它进程使用。
这类资源被称为临界资源。
2.WindowsNT对于对象的管理、组织和操作采用基于文件系统的模型。
3.硬盘共享的实现方法有两种，即以虚拟软盘方式和文件服务方式实现硬盘共享。
4.计算机系统中的程序，大体上可分为两类，即系统程序和用户程序。
5.网络操作系统有两种内核组织形式：
一种是强内核，另一种是微内核。
6.NetWare由两部分组成，一为用户接口NetWareShell，它安装在微机工作站上;另一个为装配在文件服务器上的服务器操作系统NetWare核心。
7.在提供数据报服务的信道上使用管套类似于发送和接收邮件。
8.Windows帮助系统是以超文本的方式组织。
只要点击某一特殊标识处的文本或图形就可转入相关主题的文本中去。
9.计算机网络作为一个信息处理系统，其构成的基本模式有两种，对等模式和客户/服务器模式。
10.组通信机制中，所谓组是指在某一系统中或在用户指定的方式下，互相作用的进程的集合。
11.分时系统的响应时间是衡量一个分时系统性能的一项重要指标。
12.盘空间上的一个连续的未分配区域称为空白文件。
13.WindowsNT最直接的环境子系统是Win32子系统。
14.组通信机制中，组是动态的，既可以建立一个新组，也可以取消一个旧组。
15.FTP主要完成Internet上主机之间的文件传输，也称文件拷贝。
16.NetWare操作系统的调度方式是非抢占式的。
17.TIL提供两种服务模式，即面向连接的服务模式和面向非连接的服务模式。
18.虚拟存储器的思想是把作业地址空间和实际主存的存储空间视为两个不同的概念。
19.在网络系统中，实现进程间通信的这部分软件，称为通信软件。
20.目前的网络操作系统中，采用两种共享打印方式：
一种是客户/服务器方式，另一种是对等方式。
21.实时系统分为两大类，即实时控制系统和
升级会员 