操作系统复习要点

当一个进程从等待状态切换到就绪状态 当一个进程终止时 8、 引起死锁的四个特征是什么？如何针对这是个特征克服死锁？资源分配图的方法判 定死锁？ 特征： 互斥：至少有一个资源必须处于非共享模式，即一次只有一个进程使用。 占有并等待：一个进程必须占有至少一个资源并等待另一资源，而该资源被其 他进程占有 非抢占：资源不能被抢占，即只有在进程完成任务后资源才释放 循环等待：破坏环来破除死锁 资源分配图： P 表示进程，R 表示资源。R->P 为分配变，P->R 为申请边。
为什么在转换图中没有就绪到阻塞和阻塞到运行的转换方向？ 就绪进程没有占有处理机，也即没有经过运行，其状态就不会改变。
阻塞状态进程唤醒后先要进入就绪队列，才会被调度程序选中，进入了执行 状态。 3、 进程组成？PCB 的含义？ 组 成 ：PCB、数据、代码、栈
PCB 含义：进程控制块。每个进程在操作系统中都以进程控制块来表示。 内容：进程状态、程序计数器、CPU 寄存器、CPU 调度信息、内存管理信息、 记账信息（CPU 时间、使用时间、时间界限等）、I/O 状态信息
（分布系统）
Real -Time Systems
（实时系统）
微内核：
精心设计的、能实现现代 OS 核心功能的小型内核。 不是完整操作系统，只是为构建通用 OS 提供基础，提供基本功能：
进程管理、存储器管理、进程间通讯、低级 I/O 功能 微内核结构以微内核为 OS 核心，以客户/服务器为基础，采用面向对象程序设 计的特征，是当今最有前途的 OS 结构。
操作系统复习要点 1、 概述部分
操作系统概念、特征、设计目标 2、 进程管理部分
进程概念、组成、进程状态迁移图及迁移原因，进程间的关系、临机区概念，实现互斥 的方法、P/V 操作，引入线程的目的、线程与进程间的关系、死锁特征、资源分配图判 定死锁的方法，常用调度算法。 3、 内存管理部分 作业装入内存的方式，分区内存管理机制中的分区分配方法、特点、快表、分页管理机 制原理、实现请求调页的内存管理机制的关键技术 4、 文件管理部分 文件系统设计目标、管理磁盘空闲空间的方法、目录结构、FCB 等 5、 外设管理部分 I/0 软件组成，设备驱动程序概念、四种 I/O 方式比较及其工作流程，设备管理目标。
5、 P/V 操作的含义？信号量的含义？如何定义信号量的初值？如何利用 P/V 操作实现 多个进程之间的同步和互斥？如利用其实现单缓冲区的读写问题？如何实现生产者 消费者等问题？ 信 号 量 ：信号量表示资源的实体，是一个与队列有关的整型变量。只能通过初始化 和 P/V 原语来访问，访问信号量的进程不受进程调度的打断。 信号量物理含义： S>0：表示有 S 个资源可用 S=0：表示无资源可用 S<0：绝对值表示等待队列中的进程个数 信号量的初值： 公用信号量：初值为 1，用来实现进程间的互斥 私用信号量：初值为 0 或者大于零的一个正整数，用来实现进程间的同步 P 原语 P(S)：执行 P 操作意味着申请分配一个单位的资源 S=S-1 如果 S>=0,则调用 P(S)的进程继续执行 如果 S<0，则调用 P(S)的进程被阻塞，并将其插入到等待信号量 S 的队列当中 V 原语 V(S)：执行 V 操作意味着释放一个单位的资源 S=S+1 如果 S>0 则调用 V(S)的进程继续执行 如果 S<=0，则从等待 S 的阻塞队列中唤醒头一个进程到就绪队列中，然后调 用 V(S)的进程继续执行 实现进程互斥： 为临界资源设置一个互斥信号量 mutex 在每个进程中，将临界区代码置于 P(mutex)和 V(mutex)原语之间
进程管理部分： 1、 为什么要引入进程？为什么要引入线程？从调度性、并发性、拥有的资源以及系统
开销等方面，区别和比较进程和线程？ 引入进程:提高并发性 引入线程：进一步提高并发性，使得一个进程可以完成多个类似任务，资源共享 进 程 两 个 基 本 特 征 ：资源分配的独立单位，调度的基本单位 引 入 线 程 的 思 想 ：将进程资源分配和调度分开，引入线程 比较：
PCB 表：系统把所有 PCB 组织在一起并放在内存固定区域就形成了 PCB 表 PCB 表大小决定了系统最多村同时存在的进程数，称为系统并发度
4、 进程之间的关系？什么是临界区？如何实现临界区的互斥访问？ 竞争、协作。进程同步、进程互斥 临界资源：系统中一次只允许一个进程使用的资源，也成为互斥资源 临 界 区 （ 互 斥 区 ）：进程中涉及临界资源的程序段 访 问 临 界 区 ：软件方法（设置什么标志位、如何检查标志位），硬件方法 互斥、有空让进、有限等待
练习 1. 设有 n 个进程共享一个互斥段，则 如果每次只允许一个进程进入互斥段。 如果最多允许 m 个进程（m<n）同时进入互斥段。
问： 所采用的互斥信号量初值是否相同？ 信号量值的变化范围如何？
练习 2. 桌上有一只盘子，每次只能放入一个水果。爸爸专 向盘中放苹果，妈 妈专向盘中放桔子，一个女儿专等吃盘中的苹果，一个儿子专等吃盘中的桔子。
启动一个新的进程必须分配独立的空间，这是一种很“昂贵的”多任务方式 运行于同一个进程中的线程彼此使用相同的地址空间，共享数据，空间代价小 线程间切换的时间也远远小于进程，启动线程时间小于进程 2、 进程状态迁移图，引起状态迁移的原因和事件？
就 绪 → 执 行 :处于就绪状态的进程，当进程调度程序为之分配了处理机后，该进程 便由就绪状态转变成执行状态。 执 行 → 就 绪 :处于执行状态的进程在其执行过程中，因分配给它的一个时间片已用 完而不得不让出处理机，于是进程从执行状态转变成就绪状态。 执 行 → 等 待 :正在执行的进程因等待某种事件发生而无法继续执行时，便从执行状 态变成阻塞状态，如等待 I/O 操作。 等 待 → 就 绪 :处于阻塞状态的进程，若其等待的事件已经发生，于是进程由阻塞状 态转变为就绪状态，如 I/O 完成，被中断处理程序唤醒，抢占式内核有高优先级进 程就绪。
第二类：写者优先
生产者消费者问题：full=0, empty=N, mutex=1
Producer
P(empty); P(mutex);
one unit --> buffer; V(mutex); V(full);
Consumer
P(full); P(mutex);
one unit <-- buffer; V(mutex); V(empty);
6、 高级通信方式中，理解 send()和 receive（）的工作过程。 发送进程： 发送进程需要发送消息时，执行 send 原语，产生自愿性中断，进入操作系统，操作 系统为发送进程分配一个空缓冲区，并将所发送的消息从发送进程 copy 到缓冲区 中，然后将该载有消息的缓冲区连接到接收进程的消息链链尾。发送进程返回到用 户态继续执 接受进程： 在以后某个时刻，接收进程执行到 receive 接收原语时，也产生自愿性中断进入操 作系统。操作系统将载有消息的缓冲区从消息链中取出，并把消息内容 copy 到接收 进程空间，之后收回缓冲区。完成了消息的接收，接收进程返回到用户态继续进行
使用 P/V 操作写出他们能同步进程过程。
练习 3. 一条小河上有一座独木桥（如图），规定每次只允许一个人过桥。现河 东和河西都有相等的人数在等待过桥，为了使两边的人都有同样的过桥机会， 规定某边的一个人过桥后要让另一边的一个人过桥，即两边的人交替过桥。如 果把每个过桥者看做一个进程，为保证安全，可用 PV 操作来管理。 （1）写出应定义的信号量及其初值。 （2）假定开始时让河东的一个人先过桥，然后交替过桥。现进程的程序如下。 请在空白处填上适当的 PV 操作，达到上述管理要求。
7、 有哪些常用调度算法？引起进程调度的事件有那些？多级反馈队列调度算法的分 析？ 常用算法： 先到先服务调度 最短作业优先调度 优先权调度 轮转法调度 多级队列调度 多级反馈队列调度
（１）设置多级就绪队列。系统中有多个就绪进程队列，每个就绪队列对应一 个调度级别，各级具有不同的优先级。第 1 级队列的优先级最高，第 2 级队列 优先级次之，其余级队列的优先级随级增大而降低。 （２）各级就绪队列具有不同大小的时间片。优先级最高的第 1 级队列中进程 的时间片最小，随着队列的级数增大其中进程的优先级降低，但时间片却增大。 （３）一个新进程在系统就绪队列中排队的规则。当一个新进程进入内存后， 首先被放到第 1 级就绪队列末尾。该队列中的进程按 FCFS 原则分配处理机， 并运行相应于该队列的一个时间片。若进程在这个时间片中完成其全部工作， 该进程离开就绪队列撤离系统；若进程运行完一个时间片后仍未完成，则该进 程被强迫放弃处理机，放入下一级就绪队列的末尾。 （４）按队列优先级高到低进行进程调度。每次进程调度都是从第 1 级就绪队 列开始调度，仅当第 1 级队列空时，调度程序才调度第 2 级队列中的进程；依 此类推。第 n 级队列中的进程采用时间片轮转方法进行调度。 （５）一个进程进入较高优先级队列时可能要重新调度。 CPU 调度：调度程序从内存就绪可执行进程中挑选一个分配给 CPU 调度时刻： 当一个进程从运行状态切换到等待状态 当一个进程从运行状态切换到就绪状态
P(mutex); critical section
V(mutex); remainder section
实现进程同步： 前驱关系，为每个前驱关系设置一个互斥信号量 S12，初值为 0
P1 C1 V(S12);
P2 P(S12);
C2
读者写者问题： 第一类：读者优先，mutex=1, readcount=0
存在死锁
有环但无死锁
如果图没有环，那么系统就没有进程死锁。
如果图有环，那么可能存在死锁。
如果每个资源刚好有一个实例，那么有环就意味着会出现死锁。充要条件
如果每个资源类型有多个实例，那么有环并不意味着已经出现死锁。必要条件
内存管理部分 1、 程序装入内存有几种方式？什么是可重定位的装入技术？ 绝对装入技术： 也成为固定地址再定位。程序地址在定位在执行前就已经确定。 程序地址空间和内存地址空间一一对应。 优点：装入过程简单；缺点：依赖硬件结构，不适合多道系统 可 重 定 位 装 入 技 术 ：列出各个需要重定位的地址单元和相对地址值，装入时根据 所定位的内存地址修改每个重定位地址项，添加偏移量。 静态再定位：装入程序在程序执行之前再定。 容易实现，无需硬件支持；程序定位后不能移动，无法有效利用内存，程 序在存储空间只能连续分配 动态再定位：程序在装入内存时不修改逻辑地址，在访问物理内存之前再实时 地讲逻辑地址转换成物理地址。 程序在执行过程中可以移动，利于内存充分利用，程序可离散存放；需要 硬件支持。