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1、2335自考网络操作系统最完整的学习笔记第一章 网络操作系统引论1. 操作系统的定义：操作系统是控制和管理计算机系统的硬件和软件资源、合理地组织工作流程以及方便用户的程序集合。现代操作系统的基本特征：1、并发性2、共享性3、虚拟性4、不确定性2. 操作系统在计算机系统中处于何种地位：是硬件层的第一次扩充，是计算机系统软件的重要组成部分。计算机系统的层次结构：硬件层-操作系统层-语言处理程序层-应用程序层。操作系统的作用：提高计算机系统的效率，增强系统的处理能力，充分发挥系统资源的利用率，方便用户使用。3. 多道程序设计的硬件基础：中断系统通道技术CPU与通道的通信4. 多道程序设计的基本原理：

2、多道程序设计的主要目的是充分利用系统中所有资源且尽可能地让它们并行操作。采用通道技术后使CPU从繁琐的I/O操作中解放出来，它不仅能实现CPU与通道并行工作，而且也能实现通道与通道之间、各通道与外设之间的并行。多道程序设计的主要特点：多道宏观上并行微观上串行。5. 实现多道程序设计要解决的几个问题：存储保护和地址重定位。（几道程序共享同一主存）处理机的管理和调度。（共享同一处理机）资源的管理与分配。（共享系统资源）6. 虚拟处理机：逻辑上的处理机称为虚拟处理机。虚拟计算机：在一台计算机上配置操作系统后，比原来的计算机的功能增强了。这种是概念上的、逻辑上的计算机，而不是真正的物理计算机，这样的计

3、算机称为虚拟计算机。7. 处理机的运行现场：就是指处理机在执行程序过程中任一时刻的状态信息的集合。处理机运行现场包括的内容：指令计数器（程序计数器）程序状态寄存器通用寄存器特殊控制寄存器。处理机的运行状态有两种：核心态（00）和用户态（11）。程序分为系统程序和用户程序。程序状态分为三种：就绪运行阻塞。程序状态的作用：程序状态可以互相转换，便于处理机按照某种规则进行调度。8. 访管指令、特权指令、系统调用之间的区别和联系：9. 系统调用：用户在程序中能用访管指令调用的，由操作系统提供的子功能集合，其中每一个子功能称为一个系统调用命令。用户程序使用系统调用后，为什么能从算态进入管态，返回用户程序

4、后又从管态回到算态（系统调用的实现原理）：系统调用中的访管指令的地址码可作为系统调用的功能号，它对应一个操作系统为用户提供的子功能或函数。当用户程序需要调用系统功能时，就在其程序的适当位置安排一条系统调用命令，当执行到该指令时便产生访管中断，中断的硬件装置开始响应中断，保存原来的PSW到内存的固定单元，再从内存的另一个固定单元中取出新的PSW送入PSW寄存器。由于新PSW中已事先设置了系统状态为管态，从而使处理机进入管态，在管态下执行中断处理程序。由于在管态下可以使用特权指令，所以用户要求操作系统提供的服务就很容易地被完成。中断处理程序结束后，通过恢复旧的PSW到PSW寄存器，于是又可返回到被

5、中断的用户程序，即从管态又回到算态。10. UNIX的系统调用的两种方式：直接系统调用间接系统调用。它们各是怎样处理：直接系统调用除可使寄存器传递参数外，其它参数都跟在trap指令的后面间接系统调用跟随trap指令的是一个指向程序数据区的指针。该程序数据区内有一个直接系统调用trap指令，其后跟以除r0外的参数。11. 分时：两个或两个以上的事件按时间划分轮流地使用计算机系统中的某一资源。 分时系统（又称交互作用系统）：在一个系统中，如果多个用户通过自己的终端分时地使用同一个计算机，这样的系统就称为分时系统，其上的操作系统统称为分时操作系统。UNIX属分时系统。分时系统的特点：同时性（可同时操

6、作，共同使用该系统）独立性（独占感）及时性（及时响应）交互性（人机对话）。调进/调出是实现分时系统的一种主要方式（分时系统实现原理）。（多流调进调出方式）12. 实时系统分为两类：实时控制系统（导弹发射）实时处理系统（预订飞机票）。设计实时系统要考虑的问题：实时时钟管理（实时任务、延迟任务）连续人机对话过载的防护（任务的随机性）高可靠性和保证（故障引起的严重后果）。13. 分布式计算机系统：是一个由多台计算机组成的系统，在用户看来，他所拥有的计算机是一台单独的计算机，而这台计算机是一台功能扩大了的虚拟机。分布式系统的三个基本功能：通信资源共享并行计算。分布式系统最为突出的特点是透明性。分布式计

7、算机系统具有以下主要特点：任意两台计算机之间可以利用通信交换信息。各计算机具有相对的自主性或自治性。具有透明性具有整体性或协同性。具有坚定性。（任一台故障不会使系统瘫痪。）分布式计算机系统与集中式计算机系统的主要区别：利用消息传递进行通信（没有共享存储器）系统中各台计算机是自治的（没有主从之分，没有分级控制，没有公用时钟）透明性（系统中所有资源为所有用户共享，用户无需知道资源位于何处）协同性（可相互协作完成任务或作业，可实现并行计算。）14. 分布式系统对资源的管理与集中式系统有何不同？答：分布式系统对资源的管理采用一类资源有多个管理者的分布式管理方式。分布式管理方式又可分为集中分布管理和完全

8、分布管理两种方式。集中式系统对资源的管理采用一个管理者的方式。15. 在分布式系统中建立逻辑时钟的原因：在分布式系统中，由于没有共享存储器和公用时钟，虽然在分布式系统中每台计算机都有自己的时钟，尽管每个时钟工作得都非常稳定，但并不能保证它们的频率完全相同。为了实现分布式系统中进程同步，需要给系统中的每个事件指定一个时间值，即打上时间戳，用这一方法来确定系统全局的事件顺序。在对分布式系统中的所有事件赋予时间戳时应满足的条件是： 在同一节点上，若AB，则C（A）C（B）； 若A和B分别是发送消息和接收消息的两个事件，则C（A）C（B）； 对任何事件A和B，必定C（A）C（B）。16. 举例说明：对

9、任何事件A和B，如果C（A）C（B），则AB未必成立。 答：设有相互通信的两个进程P1和P2，它们是位于两个节点机上的进程。假定P1发一消息给P2，称为事件B，且C（B）=200，而P2接收该消息，称为事件A，且C（A）=195.（因为P2的处理机比P1的处理机慢，所以P2的逻辑时钟信号也比P1的慢。）在这种情况下，C（A）C（B），但是AB却不成立。 17. 紧耦合与松耦合多处理机系统有何区别？答：主要区别在于有无共享存储器。紧耦合多处理机系统有共享存储器，所以也称其为共享存储结构多处理机系统。松耦合处理机系统中没有共享存储器，每台处理机都有一个容量较大的局部存储器，所以也称其为分布存储结构

10、多处理机系统。18. 网络操作系统：就是在计算机网络系统中，管理一台或多台主机的硬软件资源，支持网络通信，提供网络服务的软件集合。通用操作系统的基本功能：处理机（进程）管理存储管理文件管理设备管理。网络操作系统还具有的主要功能：实现网络中各点机之间的通信。实现网络中的资源共享提供多种网络服务（硬盘共享；打印机共享；提供电文、语音、图像的加密和传输；文件的传递、存取和管理；作业的传输和操作服务）提供网络用户的应用程序接口。网络操作系统的主要特点：复杂性（管理全网资源；机间通信与同步；网络文件管理）并行性（多处理机实现真正并行）节点机间的通信与同步（OSI/RM的七层协议中第四层（传输层）到第七层

11、（应用层）进入了网络操作系统的领域，低三层（N、D、P）M则提供了网络传输的支持）安全性（表现：网络操作的安全性，系统规定不同用户有不同的权限（系统管理员、高级用户、一般用户）；用户身份验证；资源的存储控制；网络传输的安全。）19. 在多处理机系统中加速比定义：它表示一个作业在单机上的执行时间与花在多处理机上执行时间的比值。公式：SP=ET1/ET2 其中SP为作业J的加速比，ET1为作业J在单机上的执行时间，ET2为作业J在多处理机上的执行时间。作业J的加速比不能超过处理机数P，即0SpP .处理机利用率的定义：它表示P台处理机实际执行时间（扣除空闲时间）与P台处理机被占用时间（空闲时间与P

12、台处理机执行时间之和）的比值。0Up1 .20. 多处理机系统中的通信方式：基于共享变量的通信方式（主要适用于紧耦合多处理机）基于消息传递的通信方式（主要适用于松耦合多处理机）21. 中断的分类：I/O中断程序中断硬件故障中断外中断访管中断（其中称为中断，称为陷入，又称捕俘。）22. 计算机安全级从D级（最不严格）到A级（最严格）。Windows当前支持C2安全级。23. UNIX强内核；Windows NT微内核。第二章 网络操作系统的结构1. 信息处理的基本模式：对等模式客户/服务器模式。2. 网络操作系统结构设计的主要模式：客户/服务器模式对象模式对称多处理模式3. 客户/服务器模式的网

13、络操作系统的结构组成：客户机（工作站）操作系统服务器操作系统。4. 网络操作系统为用户提供的两类接口：命令接口编程接口。5. 网络操作系统可分为四个层次：硬件内核Shell（外壳）应用程序6. 操作系统从内部结构来分析，包括两部分：内核核外部分。7. UNIX的内核可分为两部分：进程控制子系统（包括进程控制、调度与通信以及存储的管理）文件子系统8. 内核功能：进程、线程及其管理存储管理I/O管理文件系统。9. 内核的组织形式：强内核微内核10. 微内核几乎不做任何工作，仅提供以下四种服务：进程间通信机制某些存储管理有限的低级进程管理和调度低级I/O.微内核的基本思想是良好的结构化、模块化、最小

14、的公共服务。它提供最基本、最必要的服务。11. 微内核结构与强内核结构相比具有如下优点：灵活性开放性可扩充性12. UNIX 是一个强内核的操作系统。Windows NT 微内核与客户/服务器模式结构的操作系统。13. 微内核提供以下服务：进程间通信机制某些存储管理有限的低级进程管理和调度低级I/O.（微内核结构的操作系统是服务器化的操作系统）14. 微内核的基本思想是良好的结构化、模块化，最小的公共服务。15. 进程的组成：程序数据集合进程控制块。16. 进程必要的调度状态：运行状态就绪状态阻塞状态 其它：挂起状态；活跃状态。17. 进程控制原语：创建原语撤销原语挂起原语激活原语阻塞原语唤醒

15、原语18. 进程调度方式：抢占式非抢占式19. 进程调度算法：静态优先级算法动态优先级算法时间片轮转法20. 线程的四个基本成分：一个唯一的线程标识符一组处理机状态寄存器 分别在核心态和用户态下使用的两个栈一个私用存储区。21. 线程的状态：就绪状态备用状态运行状态等待状态转换状态终止状态。22. 存储管理的研究课题：地址再定位问题存储分配问题存储保护问题 存储扩充问题23. 存储管理方案：单一连续分配分区分配分页存储管理请求分页存储管理分段存储管理段页式存储管理。24. 地址变换机构：页面变换表PMT联想存储器。25. 页面置换算法：先进先出算法FIFO 最近最久未用的置换算法LRU LRU

16、近似算法。26. 文件管理系统的基本功能：文件的结构及存取方法（逻辑结构：记录式文件；无结构流式文件。物理结构：连续结构；串联结构；索引结构。存取方法：顺序存取法；直接存取法。）文件的目录机构及有关处理（树型目录结构）文件存储空间的管理（空白文件目录；空白块链；文件位图。）文件的共享和保护文件的操作和使用。27. 设备管理目标：用户使用设备的方便性设备工作的并行性设备分配的均衡性独立性（与设备无关性）28. 设备管理基本功能：动态地掌握并记录设备的状态为满足进程对I/O的请求，按照设备的类型和系统中所采用的分配算法，决定把某一I/O设备分配给要求设备的进程完成实际的I/O操作。29. 设备的数

17、据结构：设备控制块UCB控制器控制块CUCB通道控制块CCB系统设备表SDT.30. I/O调度程序的主要功能：为满足进程的I/O请求，决定设备（以及相应的控制器和通道）的分配策略。31. I/O调度程序的调度算法：先来先服务优先级高者优先算法（不能采取时间片轮转法）32. 设备分配的实施：分配设备分配控制器分配通道。33. 磁盘的驱动调度：移臂调度旋转调度34. 移臂调度算法：FCFSSSTFSCAN电梯调度算法。35. 文件系统组成：与文件管理有关的软件被管理的文件实施文件管理所需的数据结构。作业：1. 在信息处理系统中，客户/服务器计算模式和对等模式有何区别：对等模式中，各节点机处于平等

18、地位，没有主次之分。网上任一节点所拥有的资源都可作为网络公用资源，可被其他节点的网络用户共享。对等模式具有灵活的资源共享方式和均衡的通信方式，一般适合小型网络。客户/服务器模式，一些节点作为客户机，另一些节点作为服务器机。客户/服务器模式是一种主从方式。采用这种模式，可高效地实现资源共享。同时它具有很好的可移植性，互操作性和规模的可伸缩性。2. 操作系统结构设计的结构模式：客户/服务器模式。特点：简化了基本操作系统，缩小了内核，并容易增加新的API；提高了可靠性；适合分布式计算环境。对象模式。特点：这种方法减少了在系统整个生存期中所做修改的影响。对称多处理模式。特点：主要支持多处理机操作系统的

19、设计。3. 客户/服务器计算模式中，客户与服务器之间如何交互（工作过程）：P36客户方以通常方式发出服务请求，由客户机上的网络软件把它装配成请求包，再通过传输协议软件把请求包发送给服务器方。服务器传输软件收到请求包后，对其检查，无误后把它提交给服务器方的网络软件。服务器网络软件根据请求包的请求，完成相应的处理和服务，并将其结果装配成响应包，由传输协议软件将其发送给客户。由客户的传输协议软件把收到的响应包转交给客户的网络软件，由网络软件作适当处理后交给客户。客户/服务器模式的优点是：高效地实现了网络资源共享，具有很好的互操作性和软件的可移植性，提高了系统的可靠性，适合分布式计算环境。4. 计算机

20、网络系统中，工作站操作系统包括的软件：重定向程序传输协议软件。服务器操作系统包括的软件：服务器操作系统的内核程序传输协议软件网络服务软件网络安全管理软件。5. 网络操作系统与网络用户有哪两级接口：操作命令接口。作用：用户通过键盘或鼠标键入或点击各种操作命令来控制、操纵、管理和使用网络。这种接口采用交互式。编程接口。通过网络操作系统提供的一组系统调用来实现。此外网络操作系统还为用户提供了一系列应用程序接口。6. 网络操作系统的命令接口应为用户提供哪些类型的操作命令：系统访问命令；文件与目录管理命令；信息处理类命令；网络通信类命令；打印输出类命令；进程控制类命令；Internet类命令；其它。7.

21、 Shell程序的作用是什么：作为Shell命令解释程序。Shell接收、识别并执行用户键入的各种命令。作为高级程序设计语言。什么是Shell过程：用shell编写的程序称为shell过程。如何建立和执行Shell过程：建立shell过程的步骤同建立普通文本文件的方式相同，可利用编辑器（例如vi）进行程序输入和编辑加工。Shell过程的执行可采用如下方法：输入重定向到shell过程，其一般形式为：$ sh过程名 将shell过程改为可执行文件，其一般形式为：$ chmod a + x 过程名 $ 过程名8. 如何理解微内核的概念：微内核结构是一种新型结构，它体现了操作系统结构设计的新思想，微内

22、核的设计目标是使操作系统的内核尽可能小，使其他的所有操作系统服务一般都放在核外用户级完成。采用微内核结构有何优点：灵活性。微内核短小精干，仅提供最基本最必要的服务。开放性。操作系统除内核以外的功能都可用服务器的形式建立在内核之上，可以方便地设计、开发、集成自己的新系统。可扩充性。加入和修改一个服务不需要停止系统和重新引导内核，安装、调试一个新系统很容易。9. 什么叫进程：进程是程序的一次执行，该程序可与其它程序并发执行。为什么要引入进程的概念：顺序程序的特点：具有封闭性和可再现性。但是，程序的顺序执行是低效的。程序的并发执行和资源共享。多道程序设计出现后，实现了程序的并发执行和资源共享，提高了

23、系统的效率和系统的资源利用率，但却带来了新的问题。程序的并发执行的特点：破坏了程序的封闭性和可再现性，程序和机器执行程序的活动不再一一对应，并发程序之间有可能存在相互制约关系。并发程序的这些特性：独立性、并发性、动态性和相互制约性，反映了并发程序的本质，程序的概念已不能反映程序并发找执行的实质，因此，人们引进了进程的概念。10. 进程由哪几部分组成：程序。作用：描述进程要完成的功能。数据集合。作用：程序在执行时所需要的数据和工作区。程序控制块。作用：包含进程的描述信息和控制信息。它是进程存在的唯一标志。11. 进程的基本调度状态有哪些：运行就绪阻塞。进程调度程序从处于就绪状态的进程中选择一个投

24、入运行。运行进程因等待某一事件而进入阻塞，因时间片到达而回到就绪。处于阻塞状态的进程当所等待的事件发生时，便进入就绪状态。P5012. 简述常用的进程调度算法：静态优先级算法：系统在调度进程时按优先级从高到低进行调度，在进程运行过程中优先级不再动态地改变。动态优先级算法：系统在调度进程时按优先级从高到低进行调度，在进程运行过程中能按变化情况对优先级进行适当调整。时间片轮转法：系统把所有就绪进程按先来先服务规则排成一个队列，就绪队列中的所有进程，可以依次轮流获得一个时间片的处理时间，然后系统又回到队列的开始部分，如此不断循环。 13. 什么叫原语：原语是由若干机器指令构成的并用于完成特定功能的一

25、段程序，而这些程序在执行期间是不可分割的。有哪些进程控制原语：创建原语撤销原语挂起原语激活原语阻塞原语唤醒原语。14. 什么叫线程：进程内的一个可执行单元、进程内的一个可调度的实体。为什么要引入线程的概念：在引入线程概念之前，仅用进程的概念。在进程的调度过程中，由于经常要进行进程的切换，在切换时，既要保留现运行进程的运行环境，又要设置新选中的进程的运行环境，为此要花费不少处理机的时间和主存的空间。因此，把进程作为系统调度的基本单位要付出较大的时空开销，从而也限制了系统中进程的数量和进程的切换频率。另一方面，为了提高系统的并行能力，把并行粒度进一步减小，在进程的内部引入线程，线程作为系统的调度单

26、位，而进程作为系统的资源分配单位。这样，对拥有资源的基本单位不再频繁切换，而对调度的基本单位又不增加时空开销。引进线程的好处是：减少了系统的时空开销。增强了系统的并行能力。15. 存储管理研究哪些内容：地址再定位问题存储空间的分配存储的保护问题存储扩充问题。16. 为什么要引入虚拟存储器的概念：在计算机系统中，主存的容量有一定的限制，不可能太大满足各种用户的需要，而在技术上辅助存储器却可以做得相当大。为了给大作业提供方便，使它们不再承担对主存和辅存的具体分配和管理工作，而由操作系统把主存和辅存统一管理起来。虚存的最大容量由什么决定：虚存实际上就是作业地址空间，作业地址空间的大小取决于计算机系统

27、的地址机构。因此，虚存的最大容量取决于地址寄存器的位数。例如地址寄存器的位数为32位时，其虚存的最大容量可达4GB.17. 什么叫联想储存器：在分页和请求分页存储管理系统中，为了加速查表过程，采用一组高速硬件寄存器，这些寄存器连同管理它们的硬件构成了一个容量较小的存储器，称为联想存储器，也叫快表。试说明利用联想存储器实现动态地址变换的过程：联想存储器具有快速并行查询能力。例如CPU给出有效地址为（P，W），它把页号P送入输入寄存器，随后立即和联想存储器各单元的页号进行比较，如与某个单元中页号相匹配，则把该单元中的块号B送入输出寄存器。这样，就可以用（B，W）访问相应的主存单元。（P为页号，W为

28、页内地址；B为块号）。18. 请求分页与分页存储管理有何不同：请求分页是在分页的基础上实现。它们之间的根本区别在于是否将一作业的全部地址空间同时装入主存。请求分页存储管理不要求将作业全部地址空间同时装入主存。基于这一点，请求分页存储管理可以提供虚存，而分页存储管理却不能提供虚存。缺页中断是如何发生：由于一个作业的地址空间不同时全部装入主存，在作业执行过程中，当所需页面不在主存时，便引起缺页中断。缺页中断发生后如何处理：缺页不断发生后，转中断处理程序。中断处理程序的主要工作是将所需的页面调入主存。当主存无空闲块时，按系统采用的页面置换算法将某页淘汰，然后装入所需页面。装入后修改页面变换表。19.

29、 试给出几种页面置换算法，并比较其优缺点。先进先出算法（FIFO）：这种算法实现简单，这种算法只是在对线性顺序访问地址空间的情况下才是最理想，否则效率不高。最近最久未用算法（LRU）：这种算法能比较普遍地适用于各种类型的程序，但实现起来比较困难，因为要对先前的访问的历史时时加以记录和更新。LRU近似算法：这种算法比较简单，易于实现，其缺点是周期T的大小不易确定。20. 什么是文件逻辑结构和物理结构：逻辑结构：指一个文件在用户面前所呈现的形式。物理结构：指文件在文件存储器上的存储形式。它们各有哪几种结构形式：逻辑结构有两种形式：记录式文件。无结构的流式文件。物理结构：连续结构串联结构索引结构。2

30、1. 画图说明串联、连续、索引结构文件的形式（P64），并说明用直接存取法它们的不同效果：采用直接存取法，则索引文件效率最高，连续文件效率居中，串联文件效率最低。22. 文件目录的作用：计算机系统中的文件种类繁多，数量庞大，为了使用户方便地找到所需的文件，需要在系统中建立一个目录机构。一个文件目录项应包括哪些信息：文件的标识信息（文件名）文件的结构信息文件的存取控制信息文件的管理信息。23. 文件存储空间的管理有哪几种常用方法： 空白文件目录：这种方法将盘空间的一个未分配区域称为一个空白文件，系统为所有的空白文件建立一个目录，每个空白文件在这个目录中建立一个表目。空白块链：这种方法将盘上的所有空白块用链接指针或索引结构组织成一个空白文件。位示图：它将文件存储器的存储空间建立一张位示图，用以反映整个盘空间的分配情况。24. 设备管理的目标是什么：方便性。使用户在使用各种设备时感到方便。并行性。提高系统中各种设备工作的并行性。均衡性。使系统中各种设备的分配具有均衡性。独立性。使得用户所要求的输入输出与实际设备无关。设备管理包括哪些功能：动态地记录管理设备的状态。在有通道的系统中，还应掌握通道、控制器的工作状态。为满足进程的I/O请求，按某种调度算法将一设备分配给要求设备的进