【信息化-精编】操作系统教学复习讲义

操作系统教学复习讲

义

操作系统复习资料

赖国勇

一、教学内容、要求、重点和难点：

第一章操作系统引论

教学内容：操作系统的定义，特征，功能，分类及其发展简史等。教学要求：1、了解：操作系统的发展简史，分时和实时操作系统的特点。2、理解：操作系统的分类，分时概念。

3、掌握：操作系统的定义，特征和主要功能。

4、重点：操作系统的定义、特征、功能及其分类。

5、难点：操作系统的特征和主要功能。

第二章进程管理

教学内容：进程、线程的基本概念，进程状态，进程控制，进程同步和互斥，进程通信等。教学要求：1、了解：经典进程同步问题，进程通信方式，线程的类型、特征、创建和终止。2、理解：引入进程的原因，进程控制块的作用，信号量的物理意义，用信号量实现互斥与同步（P、V操作），引入线程的原因。3、掌握：进程的定义与特征，进程与程序的异同，进程基本状态变化，临界资源，临界区，同步机制应遵循的原则，信号量的含义。4、重点：进程基本状态转换，用信号量实现互斥与同步（P、V操作），经典进程同步算法。5、难点：进程基本状态转换，用信号量实现互斥与同步（P、V操作），经典进程同步算法。第三章处理机管理

教学内容：进程（作业）调度，死锁的概念，产生死锁的原因和必要条件，处理死锁的方法等。教学要求：1、了解：高响应比优先调度算法，多级队列调度算法，多级反馈队列调度算法，预防死锁的方法。2、理解：调度层次，FIFO调度算法，短进程（作业）优先调度算法，时间片轮转调度算法，优先权调度算法，银行家算法。3、掌握：死锁的概念，产生死锁的原因和必要条件。4、重点：进程（作业）调度算法，死锁的概念，银行家算法。

5、难点：进程（作业）调度算法，产生死锁的原因，银行家算法。

第四章存储管理

教学内容：内存的各种管理方式，包括分区式、页式、段式、段页式存储管理方式，以及虚拟存储器的基本概念和请求调页、请求调段存储管理方式等内容。教学要求：1、了解：引入重定位的原因；连续分配方式的类型；动态分区分配方式下，如何提高内存利用率，采用何种分配算法，如何管理空闲分区表或空闲分区链，如何进行分区的保护；内存管理方式变化的原因；分段系统比分页系统更容易实现信息共享和保护的原因。2、理解：地址重定位，分页、分段、段页式存储管理模式；引入虚拟存储器的原因；虚拟存储器的特征和实现。

3、掌握：分页、分段系统的地址转换；实现虚拟存储器的页表机制，地址变化过程，页面置换算法。

4、重点：地址重定位，分页、分段存储分配和淘汰算法，虚拟存储器的实现。

5、难点：三种存储空间的划分，页面淘汰算法，虚拟存储技术。

第五章设备管理

教学内容：I/O设备分类，4种I/O控制方式，I/O硬件组成，I/O软件分层思想，设备独立性，设备驱动程序，I/O中断处理程序，I/O处理过程，设备分配算法，缓冲技术，SPOOLING技术（虚拟设备）等。教学要求：1、了解：I/O硬件组成，I/O软件分层思想，设备驱动程序、I/O中断处理程序，I/O处理过程。2、理解：缓冲技术，DMA，通道技术，设备独立性。3、掌握：I/O设备分类，4种I/O控制方式，SPOOLING技术（虚拟设备），设备分配算法。4、重点：设备分类，SPOOLING技术（虚拟设备），设备独立性，设备分配算法。5、难点：I/O软件分层思想，I/O处理过程，SPOOLING技术（虚拟设备）。

第六章文件管理

教学内容：文件和文件系统的基本概念，文件的逻辑结构和物理结构，文件存取方式，文件目录及目录管理，文件共享及保护，文件存储空间管理，磁盘调度算法（FCFS、SSTF、SCAN）等。教学要求：1、了解：文件系统的功能，文件共享，文件系统性能的改善。2、

理解：文件保护，磁盘调度的目的。3、掌握：文件和文件系统的基本概念，文件的逻辑结构和物理结构，文件目录及目录管理，文件存储空间管理，磁盘调度算法（FCFS、SSTF、SCAN）。4、重点：文件和文件系统的基本概念，文件的逻辑结构和物理结构，磁盘调度算法（FCFS、SSTF、SCAN）。5、难点：文件目录及目录管理，文件存储空间管理，磁盘调度算法（FCFS、SSTF、SCAN）。

二、重点举例：

第一章操作系统引论

1.1、主要基本概念

操作系统，分时操作系统，用户接口，命令接口，系统调用，图形接口。

第二章进程管理

2.1、主要基本概念

多道程序设计，并发性-并行性，进程，进程控制块，进程映像，内核，进程状态，进程同步和互斥，临界资源，临界区，可再入程序，管道，线程。

2.2、有两个用户进程A和B，在运行过程中都要使用系统中的一台打印机输出计算结果。

（1）说明A、B进程之间存在什么样的制约关系？

（2）为保证这两个进程能正确地打印出各自的结果，请用信号量和P、V操作写出各自的有关申请、使用打印机的代码。要求给出信号量的含义和初值。

解：(1)A、B两个进程之间存在互斥的制约关系。因为打印机属于临界资源，必须一个进程使用完之后另一个进程才能使用。

（2）iMutex：用于互斥的信号量，初值为1。（注：信号量名称可变，下面的伪代码相应变化。）

各进程代码如下：

2.3、试画出下面5条语句的前趋图：

S1：a=5-x；S2：b=a*x；S3：c=4*x；S4：d=b+c；S5：e=d+3。

参考答案：

2.4、有两个程序，A程序按顺序使用CPU10秒，使用设备甲5秒，使用CPU5秒，使用设备乙10秒，最后使用CPU10秒。B程序按顺序使用设备甲10秒，使用CPU10秒，使用设备乙5秒，使用CPU5秒，使用设备乙10秒。在顺序环境下先执行A程序再执行B 程序，CPU的利用率是多少？（要求写出详细计算过程）

参考答案：由题目所给条件可知，两个程序顺序执行，先执行程序A，再执行程序B。

A程序的执行时间为：10+5+5+10+10=40秒

其中使用CPU时间为：10+5+10=25秒（3分）

B程序的执行时间为：10+10+5+5+10=40秒

其中使用CPU时间为：10+5=15秒（3分）

两个程序的总执行时间为：40+40=80秒

其中使用CPU时间为：15+25=40秒

故CPU利用率为40／80=50%（3分）

2.5、有一个系统有内存32KB，OS占用2KB，每一个用户进程占用10KB。用户进程80%时间进行I/O，问CPU利用率是多少？如果增加30KB内存，CPU利用率又是多少？（要求写出详细计算过程）

参考答案：（1）用户进程数为：（32-2）/10=3。CPU利用率为：1-P n=1-(80%)3=48.8%。

（2）用户进程数为：（32+30-2）/10=6。CPU利用率为：1-P n=1-(80%)6=73.79%。

注：CPU空闲等价于所有用户进程均在进行I/O。

第三章处理机管理