操作系统 总复习

计算机系统计算机软件计算机硬件系统软件支撑软件应用软件（操作系统、编译程序）（软件开发工具）（特定应用领域的专用软件）（CPU+存储器+输入/输出控制系统+输入/输出设备）操作系统概念作用功能（软件）资源管理者用户的接口扩充硬件（资源管理者：处理器管理、存储管理、文件管理、设备管理）操作系统基本类型批处理分时实时（特点：即时响应和高可靠性）单道多道无交互能力Unix(特点：交互性、及时性、多路性、独立性）用户与操作系统接口作业控制命令图形界面系统调用作业说明书● 操作系统中引入多道程序设计的好处一是提高了CPU 的利用率，二是提高了内存和I/O 设备的利用率， 三是改进了系统的吞吐率，四是充分发挥了系统的并行性。

其主要缺点是:作业周转时间延长。

● 试从独立性、多路性、交互性和及时性等方面比较批处理系统、分时系统、实时系统，并分别说明它们各自适用于什么场合？● 分布式操作系统系统中的若干台机器可互相协作完成同一个任务，具有较好的容错性和健壮性第二章 了解 第三章多道程序设计程序的顺序执行程序的并发执行（顺序性、封闭性、 可再现性）（异步性 、 相互制约 、竞争性、与速度有关）进程的概念进程的定义（程序的一次执行、组成：进程控制块+程序+数据）引入进程的原因提高资源的利用率正确描述程序的执行情况进程的属性动态性可有相同程序状态等待态（等待新资源）就绪态（等待CPU)运行态● 进程和程序是两个既有联系又有区别的概念：(1) 进程是一个动态概念，而程序则是一个静态概念。

(2) 进程具有并行特征，而程序没有。

由进程的定义可知，进程具有并行特征的两个方面，即独立性和异步性。

(3) 进程是分配计算机系统资源的基本单位。

(4) 不同的进程可以包含同一程序，只要该程序所对应的数据集不同。

● 作业和进程的关系(1) 作业是用户向计算机提交任务的任务实体。

作业在外存中的作业等待队列中等待执行。

而进程则是完成用户任务的执行实体，是向系统申请分配资源的基本单位。

进程在于内存中。

(2) 一个作业可由多个进程组成。

且必须至少由一个进程组成，但反过来不成立。

(3) 作业的概念主要用在批处理系统中。

而进程的概念则用在几乎所有的多道系统中。

● 把系统态下执行的某些具有特定功能的程序段称为原语。

● 用于进程控制的原语有：创建原语、撤消原语、阻塞原语、唤醒原语等。

进程的并发性进程的顺序性进程的并发性与时间有关的错误临界区与pv操作临界区的设计有如下原则有空让进。

无空等待。

多中择一。

有限等待临界资源：公共变量临界区： 临界区是使用临界资源的程序段互斥：若干进程竞争进入临界区时互斥P 、V 操作原语同步概念生产者与消费者同步与互斥混合进程通信信件信箱通信原语死锁的形成：死锁发生的必要条件：死锁的防止：破坏必要条件系统资源不足、进程运行推进的顺序不合适。

互斥条件、占有并等待条件、非剥夺条件、循环等待条件死锁线程的概念概念为何引入线程线程的属性第4章处理机调度处理器调度处理机的两级调度作业调度算法进程调度算法先来先服务算法时间短的作业优先算法响应比高者优先算法●衡量调度策略的最常用的几个指标是：周转时间、吞吐率、响应时间以及设备利用率等。

●周转时间是指将一个作业提交给计算机系统后到该作业的结果返回给用户所需要的时间。

●吞吐率是指在给定的时间内，一个计算机系统所完成的总工作量。

●响应时间则是指从用户向计算机发出一个命令到计算机把相应的执行结果返回给用户所需要的时间。

●设备利用率主要指输入输出设备的使用情况。

●要求熟悉常用的作业调度和进程调度算法.作业调度:1.先来先服务2.计算时间短的作业优先算法3.响应比高者优先算法响应比=等待时间/计算时间+14.优先级调度算法5.均衡调度算法作业调度轮流从不同类的作业中去挑选作业，尽可能地使得使用不同资源的作业同时执行。

第5章 存储管理存储器（寄存器+高速缓冲存储器+内存（主存）+外存（硬盘））重定位绝对地址（内存）、相对地址（程序中）静态重定位（定位后程序不能移动，定位时间：程序运行前）动态重定位（由软件和硬件地址映射机构完成。

定位方式是指令执行过程中进行）单用户连续存储管理（DOS、单道批处理系统、采用对换方式，时间片轮转方法使用内存、采用静态定位)固定分区存储管理地址转换：下限地址<=绝对地址<=上限地址、采用静态重定位存储保护:各分区的大小和个数在操作系统启动时确定，一个分区存放一个作业，可变分区存储管理内存空间分配算法：最先（地址从小到大）、最优（内存空闲块从小到大）、最差（内存空闲块从大到小）地址转换：采用动态重定位存储保护:基址寄存器内容<=绝对地址<=限长寄存器内容移动技术：采用动态重定位方法，紧凑。

作用：1.集中分散的空闲区 2.便于作业动态扩充内存页式虚拟存储管理页式存储管理页式主存空间的分配和回收：位示图（应用题）内存分块,作业分页,（应用题）地址转换：地址变换机构页式虚拟存储管理：局限性（时间、空间）页式虚拟存储管理实现：原理：修改页表页面淘汰算法先进先出最近最久未使用(LRU)置换算法最近最不经常（LFU)置换算法● 覆盖与交换技术● 抖动(thrashing)现象。

● Belady 现象● 理想型淘汰算法OPT ● 页式管理的优缺点 ● 段式与段页式管理段式管理的基本思想是: 把程序按内容或过程(函数)关系分成段，每段有自己的名字。

一个用户作业或进程所包含的段对应于一个二维线性虚拟空间，也就是一个二维虚拟存储器。

分页和分段的区别第8章 文件系统概述文件系统文件系统功能文件分类与管理文件有关的软件和数据称文件系统系统角度：对文件存储空间进行组织分配、存储、保护、检索用户角度：按名存取按逻辑结构：流式文件和记录式文件按物理结构：顺序文件、链接文件、索引文件文件的存储介质保存数据的磁带、硬盘、软盘、光盘。

其物理单位为卷。

块：存储介质上可连续存储信息的一个区域，信息读取单位。

文件的组织结构逻辑结构(由用户构造的文件:流式、记录式)物理结构文件系统把逻辑文件保存到存储介质上的具体存储结构顺序文件、链接文件、索引文件记录的成组和分解信息交换以块为单位，信息处理以逻辑记录为单位。

存储空间管理方法位示图空闲块链接法单块链接成组链接文件目录一级目录结构二级文件目录树型目录结构文件的安全性文件的保密文件的保护文件的操作建立文件→打开文件→读／写文件→关闭文件→撤消文件。

设备管理 : 设备分配了解图8.13 设备分配流程图数据传送控制方式缓冲的种类缓冲区用于缓冲CPU和外设之间的速度不匹配。

根据系统设置的缓冲器的个数，可把缓冲技术分为单缓冲、双缓冲和多缓冲以及缓冲池几种。

设备的相对性和独立性。

设备分为独占设备和共享设备两种。

在磁盘上确定分块所在的位置必须给出的以下参数：柱面号、磁头号、扇区号习题:一、设进程A和进程B, 它们都要求进入临界区CS, 下面的设计就可以满足进程的互斥要求:二、生产者和消费者BeginSP,SG:semaphore；mutex：semaphore；SP：=1：SG:=0；mutex：=1：cobeginproducer；consumer；coendProcedure producer；beginwhile true dobeginproduce next product；P(SP)；P(mutex)；put a product；v(mutex)；v (SG)；endendprocedure consumer；消费者进程 beginwhile true dobegin 进程B: P（S）; CS2;V（S）; coendS＝1; /* 定义信号量并确定初值*/ cobegin 进程A:P（S）;CS1;V（S）;p(SG) 查缓冲区足否已有新的产品 P(mutex)； 能否使用临界资源：缓冲区 take a product 取产品V(mutex) 释放缓冲区资源 V(SP )； 通知生产者已取走产品 comsume the product 消费产品 end end ；三、同步互斥混合假设有一个成品仓库，总共能存放8台成品，生产者进程生产产品放入仓库，消费者进程从仓库中取出成品消费。

为了防止积压，仓库满的时候就停止生产。

由于仓库搬运设备只有一套，故成品的存入和取出只能分别执行，使用PV 操作来实现该方案。

答案:S:信号量,仓库能放产品的个数,初值=8 S1: 信号量,用于互斥,初值=1S2: 信号量,仓库现有产品的个数,初值=0返回 应用题2，2)： (1)计算各个进程还需要的资源数Process producer P(S)生产产品 P(S1) 放入仓库 V(S1) V(S2)Process consumer P(S2) P(S1)取出成品消费 V(S1) V(S)(2)系统是否处于安全状态，为什么?(3)P2发出请求向量request2(1，0，1)，系统能把资源分给它吗?答：(1)P1，P2，P3，P4为：(2，2，2)、(1，0，2)、(4，2,0)(2)系统处于安全状态，存在安全序列：P2，Pl，P3，P4(3)可以分配，存在安全序列：P2，Pl，P3，P4。

返回应用题31.设有四道作业，它们进入系统的时间及需要执行的时间如下表所示，并规定当第一个作业进入系统后立即调度，忽略调度的时间开销。

表列出了A、B、C和D 共4个作业到达系统的时间、运行时间、开始时间及各自完成的时间，采用FCFS 算法，计算各自的周转时间和带权周转时间和等待时间，分析结果可以得出什么均周转时间。

答案:结论:最短执行时间优先比先来先服务效率高.2. 有一多道程序设计系统，采用不允许移动的可变分区式管理主存空间，设主存空间为100KB，采用最先适应分配算法分配主存，作业调度和进程调度均采用先来先服务算法，今有如下作业序列，计算作业的平均周转时间。

10.1 1→后备→就绪→CPU 10.4结束10.3 2→就绪10.4 1结束 2→CPU 10.8结束10.5 3→后备10.6 4→就绪10.7 5-→就绪……执行顺序: 1->2→4→5-→3返回应用题4在可变分区管理下，假定内存中按地址顺序，依次有5个空闲区，空闲区的大小分别为32K，10K，5K，228K，100K．现有5个作业J1，J2，J3，J4，J5．它们各需要内存1K，10K，108K，28K，115K．若采用FF算法，能将这5个作业按J1，J2，J3，J4，J5的顺序全部装入内存吗?你认为按怎样的次序装入这5个作业可使内存利用率最高?应用题4在可变分区管理下，假定内存中按地址顺序，依次有5个空闲区，空闲区的大小分别为32K，10K，5K，228K，100K．现有5个作业J1，J2，J3，J4，J5．它们各需要内存1K，10K，108K，28K，115K．若采用FF算法，能将这5个作业按J1，J2，J3，J4，J5的顺序全部装入内存吗?你认为按怎样的次序装入这5个作业可使内存利用率最高?解：按FF算法，空闲分区表情况如表A-3所示，作业J5没有装入内存。