南昌大学计算机操作系统期末考试重点

计算机操作系统复习资料

第一章操作系统引论

1.1 操作系统的目标和作用

操作系统的目标：⑴有效性(提高系统资源利用率；提供系统的吞吐量) ⑵方便性⑶可扩充性⑷开放性

操作系统的作用：①OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口②OS作为计算机系统资源的管理者③OS实现了对计算机资源的抽象

1.2 操作系统的发展过程

①无操作系统的计算机系统

②单道批处理系统

⒈由于系统对作业的处理都是成批地进行的，且在内存中始终只保持一道作业，故称此系统为单道批处理系统。

⒉特征：⑴自动性⑵顺序性⑶单道性

③多道批处理系统

⒈后备队列：用户所提交的作业都先存放在外存上并排成一个队列。

⒉OS引入多道程序设计技术的好处：⑴提高CPU的利用率⑵提高内存和I/O设备利用率⑶增加系统吞吐量

⒊优缺点：⑴资源利用率高⑵系统吞吐量大⑶平均周转时间长⑷无交互能力

⒋设计多道批处理系统时，首先要考虑的是系统效率和吞吐量。

④分时系统

⒈定义：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。

⒉特征：⑴多路性（同时性）⑵独立性⑶及时性⑷交互性

⒊通常采用时间片轮转法

⑤实时系统

⒈定义：指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。

⒉实时系统通常采用抢占式的优先数高者优先算法。

从可靠性上看，实时系统更强；从交互性上看，分时系统更强。

1.3 操作系统的基本特性

①并发性

⒈并行性是指两个或多个事件在同一时刻发生；而并发性是指两个或多个事情在同一时间间隔内发生。

⒉在操作系统中引入进程的目的，就是为了使多个程序能并发执行。

⒊在操作系统中引入进程概念的关键在于共享资源。

②共享性

在一段时间内只允许一个进程访问的资源称为临界资源或独占资源。

③虚拟技术

④异步性进程是以人们不可预知的速度向前推进，此即进程的异步性。

1.4 操作系统的主要功能

操作系统的主要任务：为多道程序的运行提供良好的运行环境，以保证多道程序能有条不紊地、高效地运行，并能最大程度地提高系统中各种资源的利用率和方便用户的使用。

操作系统的主要功能：⑴处理机管理功能⑵存储器管理功能⑶设备管理功能⑷文件管理功能⑸与用户之间的接口

第二章 进程管理

2.1 进程的基本概念

①程序顺序执行时的特征：⑴顺序性 ⑵封闭性 ⑶可再现性

②前趋图

③程序并发执行时的特征：⑴间断性 ⑵失去封闭性 ⑶不可再现性

④进程实体：是由程序段、相关的数据段和PCB(进程控制块)三部分构成。

⑤进程的特征：⑴动态性 ⑵并发性 ⑶独立性 ⑷异步性

⑥进程的定义：⑴进程是程序的一次执行 ⑵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。

⑦进程与程序区别：⑴进程是动态，程序是静态的；⑵进程是独立运行的单位，程序不能作为运行单位；⑶各进程间在并发执行过程中会产生相互制约关系，而程序由于是静态的，所以不存在异步特征。

⑧进程的三种基本状态（非常重要）

⑨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资源和取消该进程的PCB 就撤销了该进程。

2.3 进程同步

①临界区：是指在每个进程中访问临界资源的那段代码。

②同步机制应遵循的规则：⑴空闲让进 ⑵忙则等待 ⑶有限等待 ⑷让权等待

③利用信号量实现前趋关系 P54～P55

2.5 进程通信

①信号量机制作为同步工具是卓有成效的，但作为通信工具，则不够理想，主要表现为：⑴效率低 ⑵通信对用户不透明。

②进程通信的类型：⑴共享存储器系统 ⑵消息传递系统 ⑶管道通信

第三章 处理机调度与死锁

3.1 处理机调度的层次

①高级调度(作业调度)

⒈主要功能：根据某种算法，把外存上处于后备队列中的那些作业调入内存。

⒉当一个作业执行结束进入完成状况时，系统负责回收分配给它的资源，撤销它的作业控制块(JCB)。 ②低级调度(进程调度)

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。 ③中级调度(中程调度)

按一定的算法将外存中已具备运行条件的进程换入内存，而将内存中处于阻塞状态的某些进程换出至外存。 就绪 阻塞 执行 I/O 完成 I/O 请求 进程调度 时间片完

④作业调度和进程调度不同点：

⑴作业调度是宏观调度，它决定了哪一个作业能进入主存。进程调度是微观调度，它决定各作业中的哪一个进程占用中央处理机⑵作业调度是选符合条件的(收容态)作业装入内存。进程调度是从就绪态进程中选一个占用处理机。

3.2 调度队列模型和调度准则

①周转时间P90 ②带权周转时间P90

3.3 调度算法

①先来先服务(FCFS)调度算法(非常重要) P91~P92

比较有利于长作业(进程)，而不利于短作业(进程)；有利于CPU繁忙型的作业，而不利用I/O繁忙型的作业。

②短作业优先(SJF)调度算法(非常重要) P91~P93

有利于短作业，不利于长作业。

③高优先权优先调度算法(非常重要) P93~P94

是一种既有利于短小作业又兼顾到长作业的作业调度算法。

④基于时间片的轮转调度算法(掌握) P95~P96

多用于分时操作系统。

3.5 产生死锁的原因和必要条件

①死锁：是指因相互竞争资源并且各进程推进不当使得系统中有多个阻塞进程相互等待的情况。

②产生死锁的原因：⑴竞争资源⑵进程间推进顺序非法

③可剥夺性资源，是指某进程在获得这类资源后，该资源可以再被其他进程或系统剥夺，如CPU和主存。

不可剥夺性资源，是指当系统把这类资源分配给某进程后，再不能强行收回，只能在进程用完后自行释放，如磁带机、打印机。

④产生死锁的必要条件：

⑴互斥条件：进程对所分配到的资源进行排他性使用。

⑵请求和保持条件：进程在保持资源的同时，又去申请新的资源。

⑶不剥夺条件：进程已获得的资源，在未使用完之前，不能被剥夺。

⑷环路等待条件：存在资源-进程的循环链。

⑤处理死锁的基本方法

⑴预防死锁⑵避免死锁⑶检测死锁⑷解锁死锁

3.6 预防死锁的方法

①死锁的防止是系统预先确定一些资源分配策略，进程按规定申请资源，系统按预先规定的策略进行分配，从而防止死锁的发生。

②死锁的避免是当进程提出资源申请时系统测试资源分配，仅当能确保系统安全时才把资源分配给进程，使系统一直处于安全状态之中，从而避免死锁。

③安全状态：在系统中的若干并发进程，如果存在一个进程的顺序序列，按照这个顺序去执行，每个进程都能获得自己所需的资源而执行，那么当前进程所处于的状态就是安全状态。

④银行家算法（非常重要）P108~P111

3.7 死锁的检测与解除

解除死锁方法：

⑴剥夺资源。从其它进程剥夺足够数量的资源给死锁进程，以解除死锁状态。

⑵撤销进程。最简单的撤销进程的方法是使全部死锁进程都夭折掉；稍微温和一点的方法是按照某种顺序逐个地撤销进程，直至有足够的资源可用，使死锁状态消除为止。