计算机操作系统第四版第六章复习重点

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计算机操作系统(第四版)汤小丹-期末复习知识点详尽汇总

具有作业调度和进程调度的调度队列模型子主题资源利用率：CPU利用率=CPU有效工作时间/CPU总工作时间平衡性：协调CPU和IO，使系统资源都经常处于忙碌状态策略强制执行高优先权优先，重要计算先来先服务短作业优先的优缺点实时调度的算法把内存中暂时不能运行的程序，或暂时不用的程序和数据换出到外存1.将逻辑地址的页号和页表长度进行比较，如果页号大于页表长度，发生越界中断2.如果小于页表长度，则页表始址+页号*位置得到物理块号3.物理块号*页面大小+页内地址=得到物理地址快表、联想寄存器、TLB1.将逻辑地址的页号与页表寄存器的页表长度进行比较，如果页号大于页表长度，越界中断1.将逻辑地址的段号和段表长度进行比较，如果段表长度<段号，产生越界中断请求分页的内存分配（请求调入软件）最小物理块的确定：作业正常运行所需要的最小物理块内存分配策略固定分配局部置换：只分可变分配局部置换：先分可变分配全局置换：没有内存，可换他人物理块分配算法：如何为不同的进程分配物理块预测页策略：预计不久之后会被访问的页优先调入内存，可一次调入多页，但是预测效率低下请求调页策略：需要的页面不在内存，发出请求，一次调入一页从打开文件表的表目删除直接-->物理地址哈希文件目录管理的要求1.实现按名存取2.允许文件重名3.提高检索速度4.文件共享基本信息类使用信息类为每一个用户建立一个单独的用户文件目录缺点用户相互隔离，无法合作创建者不用链接创建一个Link文件，存有共享文件的路径非创建者，连接到Link1.顺序访问容易消除了磁盘的外碎片，提高了外存的利用率（内碎片是消除不了的，因为每个盘块的大小固定）显式的“显”在哪里：链接文件各盘块的指针显式地存放在内存的一张链接表隐式的“隐”在哪里：下一个盘块号存在于上一个盘块中，而不是显示地放在外存有多少扇区，优点：支持直接访问优点大大加快了对大型文件的查找速度分配和回收：与内存的动态分区分配算法相同。

计算机操作系统第六章

操
? 存储时间不同。文件区的存储适合于较长久的数据存
储；而交换区作为临时数据的存放处，只存放短期的数
作系
据。
统
5
统系作操统系作操统系作操统系作操
二十一世纪计算机本科教育
二、进程调出
进程调出操作，需要选择一个近期无运行要求的进程调出内存。这里，处于阻塞状态的进程是首选的，其次是就绪状态的进程，一个正在共享的程序不在考虑之列。选择过程中的另一个参数是进程的优先级或响应比。
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统系作操统系作操统系作操统系作操
二十一世纪计算机本科教育
3．中断处理机制
缺页中断是指令执行过程中产生的中断，而非（一般的中断）在一条指令执行完成后产生的。当 CPU执行指令希望访问一个不在内存的页面时，将产生缺页中断，系统开始运行中断处理程序。此时指令计数器（ PC）的值尚未来得及增加就被压入堆栈，因此压入的断点必然是本次被中断的指令地址，而非下一条指令的地址。
2．地址变换机制
当调度一个进程时，系统将其页表首址装入 CPU中的
页表控制寄存器。运行中用相对地址的高端部分作为页操
号去检索页表，看该页是否已在内存。若已在内存就按作
普通分页机制的方式直接生成物理地址，并将访问标志和修改标志设置好。如果该页不在内存，则产生缺页中
系统
断信号，通过中断处理过程将缺页装入。
系统
位置。
2
统系作操统系作操统系作操统系作操
二十一世纪计算机本科教育
例如，某进程的程序段由A、B、C、D、E、F、G和H等 8个程序段组成。它们之间的调用关系如图（ a）所示。
操作系统
3
统系作操统系作操统系作操统系作操
二十一世纪计算机本科教育

计算机操作系统第四版期末总复习

缓冲池是为了解决什么问题而引入，引入缓冲池后系统将如何处理I/O 设备和CPU 间的数据输送
缓冲池的工作方式及Getbuf和Putbuf过程
设备独立性什么是设备独立性
如何实现设备独立性
设备驱动程序
第五章设备管理的重点、难点
虚拟设备和SPOOLing 技术
什么是虚拟设备什么是SPOOLing技术，SPOOLing系统的组成
V(m)；
}
在生产者—消费者问题中应注意：
(１)在每个程序中用于实现互斥的wait(mutex)和signal(mutex)必须成对地出现。 (２)对资源信号量empty和full的wait和signal操作，同样需要成对地出现，但它们分别处于不同的进程中，这样保证生产者进程和消费者进程的同步及交替执行。 (３)在每个进程中，多个wait操作顺序不能颠倒，而signal操作的次
P3
1 6 5 4 0 6 5 2 0 3 3 2 1 9 8 6 True
P4
1 9 8 6 0 6 5 6 0 0 1 4 1 9 9 10 True
P1
1 9 9 10 1 7 5 0 1 0 0 0 2 9 9 10 True
P2
2 9 9 10 2 3 5 6 1 3 5 4 3 12 14 14 True
文件系统使用
文件系统安全、保护、保密、可靠性、一致性
物理块磁盘结构
磁带
系统打开文件表
用户打开文件表
创建、打开、读写、关闭、删除、拷贝、重命名
文件存取控制
•第六章文件管理的重点、难点
文件的逻辑结构：顺序文件、索引文件和索引顺序文件原理和特征
组织方式、访问方法及各种文件形式的比较
外存分配方式：连续分配、链接分配和索引分配原理、优缺点显示链接FAT、混合索引分配目录管理：目录管理的要求文件控制块（FCB）索引结点目录结构：单级、两级和多级

操作系统-第6章(1) (第四版)

驱动程序
抽象I/O要求具体要求
I/O进程
控制器
第五章设备管理
一、功能
(1) 接收由设备独立性软件发来的命令和参数，并将命令中的抽象要求转换为具体要求。
(2) 检查用户I/O请求的合法性，了解I/O设备的状态，传递有关参数，设
置设备的工作方式。 (3) 发出I/O命令。如空闲，则启动I/O，完成指定的I/O 操作，阻塞驱动程序。 (4) 响应由控制器或通道发来的中断请求，并唤醒，根据其中断类型调用相应的中断处理程序进行处理。
108 107 106 105 104 103 102 101
键盘鼠标针式软盘激光光盘硬盘打印机打印机
图: 典型I/O设备数据传输率(单位：bps/每秒字节)
第五章设备管理
d．按信息交换方式分类
1）块设备。指计算机的主存和外设之间的信息交换是以块为单位进行的设备。一块通常是512个字节～４K个字节，由于信息交换以块为单位进行，
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第五章设备管理二、中断事件的类型
1.强迫性中断事件（非运行进程所期望的）
·硬件故障中断（电源掉电、读/写错等）
·程序性中断（数据溢出、访问溢出等）
·外部中断（键盘输入命令）
·输入输出中断（外部设备故障）
2.自愿性中断事件（运行进程所要求的）
·访管中断（执行一条“访管指令”请求系统调用）。
第五章设备管理四、I/O系统的层次结构(通常把I/O 软件组织成四个层次)
I/O请求
用户层软件设备独立性软件设备驱动程序中断处理程序硬件执行 I/O操作 I/O应答
实现与用户接口利用系统调用
产生 I/O请求、格式化 I/O、 Spooling 映射、保护、分块、缓冲、分配设置设备寄存器，检查寄存器状态

计算机操作系统课件(第四版)第6章剖析

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6.1.2、I/O系统的层次和模型
I/O软件向下与硬件相关，向上与文件系统、虚拟存储、用户直接交换，都需要 I/O系统来实现 I/O操作。目前均为层次式 I/O系统设计，单向调用。 1、 I/O软件的层次——四层
• 1）用户层软件：实现与用户交互的接口 • 2）设备独立性软件： • 3）设备驱动程序：实现系统对设备发出指令 • 4）中断处理程序
1）I/O系统的上、下接口（1）I/O系统接口是I/O系统与上层系统之间的接口。向上层提供对设备操作的抽象命令，供高层对设备的使用。OS在用户层中提供了与I/O操作有关的库函数，供用户使用。（2）软件/硬件接口在上下两个接口之间则是I/O系统。
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2）I/O系统的分层
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I/O应答
用户层软件产生I/O请求、格式化I/O等
设备独立性软件
设备驱动程序
映射、保护、分块、缓冲、分配设置设备寄存器、检查R状态
保存CPU环境、转中断处理程序、恢复中断进程
中断处理程序
硬件
执行I/O操作
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2、 I/O系统中各种模块之间的层次试图（图6.2）
CPU I/O设备1 通道1 控制器1 I/O设备2
存储器通道2 控制器2
I/O设备3 I/O设备4
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“瓶颈”问题解决方法：增加设备到主机间的通路。
CPU
I/O设备1
通道1 控制器1 I/O设备2 存储器通道2 控制器2 I/O设备4 I/O设备3
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计算机操作系统(第四版)1-8章-课后答案(全)

计算机操作系统(第四版)1-8章-课后答案(全)第四版计算机操作系统课后答案第一章1. 操作系统的定义操作系统是一种软件，它管理着计算机系统的硬件和软件资源，并为用户和应用程序提供接口，以方便他们的使用。

2. 操作系统的功能操作系统具有以下功能：- 进程管理：负责创建、执行和终止进程，并管理它们的资源分配。

- 存储管理：管理计算机系统的内存资源，包括内存分配、虚拟内存和页面置换等。

- 文件系统管理：管理计算机系统中的文件和文件夹，包括文件的存储、读写和保护等。

- 设备管理：负责管理计算机系统中的各种设备，如打印机、键盘和鼠标等。

- 用户接口：提供用户与计算机系统进行交互的接口，如命令行界面和图形用户界面。

3. 操作系统的类型操作系统可以分为以下类型：- 批处理操作系统：按照一系列预先定义的指令集来运行任务。

- 分时操作系统：多个用户可以同时使用计算机系统。

- 实时操作系统：对任务的响应时间要求非常高，用于控制系统和嵌入式系统。

- 网络操作系统：支持多台计算机之间的通信和资源共享。

- 分布式操作系统：在多台计算机上分布式地管理和调度任务。

第二章1. 进程与线程的区别进程是计算机系统中正在运行的程序实例，而线程是进程内的一个执行单元。

进程拥有独立的地址空间和资源，而线程共享进程的地址空间和资源。

多个线程可以在同一进程内并发执行，从而提高系统的效率和资源利用率。

2. 进程的状态转换进程可以处于以下状态：- 创建状态：进程正在被创建。

- 就绪状态：进程准备好执行，等待分配CPU资源。

- 运行状态：进程占用CPU资源执行。

- 阻塞状态：进程等待某种事件发生。

- 终止状态：进程完成执行或被终止。

3. 进程调度算法操作系统使用进程调度算法来决定哪个进程应该被执行。

常见的调度算法有：- 先来先服务（FCFS）调度算法：按照进程到达的顺序进行调度。

- 最短作业优先（SJF）调度算法：选择运行时间最短的进程进行调度。

操作系统重点知识总结

操作系统重点知识总结操作系统》重点知识总结第一章引论1、操作系统定义：是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理的对各类作业进行调度以及方便用户使用的程序的集合。

2、操作系统的作用1. os作为用户与计算机硬件系统之间的接口。

2. 作为计算机资源的管理者3. 实现了对计算机资源的抽象。

3、分时系统原理和特征原理：人机交互、共享主机特征：多路性、独立性、及时性、交互性4、脱机I/O 原理：程序和数据的输入和输出都是在外围机的控制下完成。

优点：减少了CPU 空闲时间、提高了I/O 速度。

5、操作系统四个基本特征；其中最重要特征是什么？（并发）并发、共享、虚拟、异步第二章进程管理1 、进程定义、进程特征（结构特征、动态性、并发性、独立性和异步性）1. 进程是程序的一次执行。

2. 进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时所发生的活动。

3. 进程是具有独立功能的程序在一个数据集合上运行的过程，他是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

动态性、并发性、独立性、异步性。

2、进程的基本状态、相互转换原因及转换图（三态）就绪、阻塞、执行3、具有挂起状态的进程状态、相互转换原因及其转换图（五态）活动就绪、静止就绪、活动阻塞、静止阻塞、执行4、什么是进程控制块？进程控制块的作用进程控制块是用于描述进程当前情况以及管理进程运行的全部信息。

1. 作为独立运行基本单位的标志。

2. 能实现间断性运行方式。

3. 提供进程管理、调度所需要的信息4. 实现与其他进程同步与通信5、临界资源定义、临界区的定义一次只能为一个进程使用的资源称为临界资源。

每个进程访问临界资源的代码称为临界区。

6、同步机制应遵循的规则空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待7、记录型信号量的定义，信号量值的物理意义，wait 和signal 操作8、AND 型信号量的定义，Swait 和Ssignal 操作9、经典同步算法：①生产者－消费者问题算法；②不会死锁的哲学家就餐问题算法；③读者－写者问题算法10、利用信号量机制实现进程之间的同步算法（前驱关系、类经典同步问题）11、高级进程通信三种类型。

计算机操作系统复习知识点汇总

计算机操作系统复习知识点汇总第一章绪论1、操作系统的定义、目标、作用1OS是配置在计算机硬件上的第一层软件;是对硬件系统的首次扩充..2OS的主要目标是：方便性;有效性;可扩充性和开放性.3OS的作用可表现为：a. OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口；一般用户的观点b. OS作为计算机系统资源的管理者；资源管理的观点c. OS实现了对计算机资源的抽象.2、脱机输入输出方式和SPOOLing系统联机输入输出方式的联系和区别脱机输入输出技术Off-Line I/O是为了解决人机矛盾及CPU的高速性和I/O设备低速性间的矛盾而提出的.它减少了CPU的空闲等待时间;提高了I/O速度.由于程序和数据的输入和输出都是在外围机的控制下完成的;或者说;它们是在脱离主机的情况下进行的;故称为脱机输入输出方式；反之;在主机的直接控制下进行输入输出的方式称为联机输入输出方式联机输入输出技术也提高了I/O的速度;同时还将独占设备改造为共享设备;实现了虚拟设备功能..3、多道批处理系统需要解决的问题处理机管理问题、内存管理问题、I/O设备管理问题、文件管理问题、作业管理问题4、OS具有哪几个基本特征它的最基本特征是什么a. 并发性Concurrence;共享性Sharing;虚拟性Virtual;异步性Asynchronism.b. 其中最基本特征是并发和共享.c. 并发特征是操作系统最重要的特征;其它特征都是以并发特征为前提的..5、并行和并发并行性和并发性是既相似又有区别的两个概念;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少个事件在同一时间间隔内发生..6、操作系统的主要功能;各主要功能下的扩充功能a. 处理机管理功能：进程控制;进程同步;进程通信和调度.b. 存储管理功能：内存分配;内存保护;地址映像和内存扩充等c. 设备管理功能：缓冲管理;设备分配和设备处理;以及虚拟设备等d. 文件管理功能：对文件存储空间的管理;目录管理;文件的读写管理以及文档的共享和保护7、操作系统与用户之间的接口a. 用户接口：是给用户使用的接口;用户可通过该接口取得操作系统的服务b. 程序接口：是给程序员在编程时使用的接口;是用户程序取得操作系统服务的惟一途径..第二章进程管理1、进程的定义、特征;进程实体的组成1进程是进程实体的运行过程;是系统进行资源分配的一个独立单位..2进程具有结构特征、动态性、并发性、独立性和异步性..3进程实体由程序段、相关的数据段和PCB三部分构成..2、进程的三种基本状态及其转换运行中的进程可能具有就绪状态、执行状态、阻塞状态三个基本状态..3、引起进程进入挂起状态的原因如下：a. 终端用户的请求b. 父进程请求c. 负荷调节的需要d. 操作系统的需要具有挂起状态的进程转换图— P394、创建进程的主要步骤a. 为一个新进程创建PCB;并填写必要的管理信息..b. 把该进程转入就绪状态并插入就绪队列之中..5、进程控制块PCB的作用1系统为了管理进程设置的一个专门的数据结构;存放了用于描述该进程情况和控制进程运行所需的全部信息..2系统利用PCB来控制和管理进程;所以PCB是系统感知进程存在的唯一标志3进程与PCB是一一对应的为什么说PCB是进程存在的唯一标志在进程的整个生命周期中;系统总是通过其PCB对进程进行控制;系统是根据进程的PCB而不是任何别的什么而感知到该进程的存在的;所以说;PCB是进程存在的唯一标志..6、进程控制块的组织方式链接方式、索引方式7、原语的定义、组成、作用原语是由若干条指令组成的;用于完成一定功能的一个过程;与一般过程的区别在于：它们是“原子操作”;是一个不可分割的基本单位;在执行过程中不允许中断..原子操作在管态下执行;常驻内存..原语的作用是为了实现进程的通信和控制;系统对进程的控制如不使用原语;就会造成其状态的不稳定性;从而达不到进程控制的目的..8、引起创建进程的事件用户登录、作业调度、提供服务、应用请求9、引起进程终止的事件正常结束、异常结束、外界干预10、引起进程阻塞和唤醒的事件请求系统服务、启动某些操作、新数据尚未到达、无新工作可做11、临界资源和临界区1临界资源是指每次仅允许一个进程访问的资源..属于临界资源的硬件有打印机、磁带机等;软件有消息缓冲队列、变量、数组、缓冲区等..诸进程间应采取互斥方式;实现对这种资源的共享..2每个进程中访问临界资源的那段程序称为临界区Critical Section;不论是硬件临界资源;还是软件临界资源;多个进程必须互斥地对它进行访问..12、同步机制应遵循的规则空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待13、进程通信的类型进程间通信机制包括：共享内存系统、消息传递系统以及管道通信系统..14、线程的定义、属性在多线程OS中;通常一个进程中包含多个线程;每个线程都是作为利用CPU的基本单位;是花费最小开销的实体..线程具有下述属性：1轻型实体—线程中的实体基本上不拥有系统资源;只是有一点必不可少的、能保证其独立运行的资源..2独立调度和分派的基本单位3可并发执行..4共享进程资源..15、进程和线程的比较a. 调度性..在传统的操作系统中;拥有资源的基本单位和独立调度、分派的基本单位都是进程;在引入线程的OS中;则把线程作为调度和分派的基本单位;而把进程作为资源拥有的基本单位；b. 并发性..在引入线程的OS中;不仅进程之间可以并发执行;而且在一个进程中的多个线程之间;亦可并发执行;因而使OS具有更好的并发性；c. 拥有资源..无论是传统的操作系统;还是引入了线程的操作系统;进程始终是拥有资源的一个基本单位;而线程除了拥有一点在运行时必不可少的资源外;本身基本不拥有系统资源;但它可以访问其隶属进程的资源；d. 系统开销..由于创建或撤销进程时;系统都要为之分配和回收资源;如内存空间等;进程切换时所要保存和设置的现场信息也要明显地多于线程;因此;操作系统在创建、撤销和切换进程时所付出的开销将显着地大于线程..16.进程与程序的区别①程序是静态的;进程是动态的;②进程更能真实地描述并发;而程序不能;③进程具有创建其他进程的功能;而程序没有④进程只是一次执行过程;有生命周期；而程序可作为软件资源长期保存;是相对长久的;进程是系统分配调度的独立单位;能与其他进程并发执行;17.进程互斥与同步的基本概念i.进程互斥：由于各进程要求共享资源;而有些资源需要互斥使用;因此各进程间竞争使用这些资源;进程的这种关系为进程的互斥..ii.进程同步：在并发执行过程中;合作完成同一个任务的多个进程;在执行速度或某些时序点上必须相互协调的合作;这种制约性关系叫作进程同步..18、同步机制应遵循的规则空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待19.常用的几种信号量机制整型信号量、记录型信息量、AND型信息量、信号量集..第三章处理机调度1、高级调度与低级调度的区别高级调度又称为作业调度或长程调度;调度对象是作业;作业调度往往发生于一个批作业运行完毕;退出系统;而需要重新调入一个批作业进入内存时;故作业调度的周期长；低级调度又称为进程调度和短程调度;调度物件为进程或内核级线程;进程调度的运行频率最高;是最基本的一种调度;多道批处理、分时、实时三类OS中必须配置这种调度..引入中级调度的主要目的：是为了提高系统资源的利用率和系统吞吐量2、低级调度的功能保存处理机的现场信息、按某种算法选取进程、把处理器分配给进程3、进程调度方式1非抢占方式—实现简单、系统开销小、适用于大多数的批处理系统环境2抢占方式——原则：优先权原则、短作业进程优先原则、时间片原则4、同时具有三级调度的调度队列模型当在OS中引入中级调度后;人们可把进程的就绪状态分为内存就绪和外存就绪;类似的阻塞状态也可以同样划分..5、调度算法▲1、先来先服务FCFS2、短作业进程优先SJFSPF3、高优先权优先4、高响应比优先调度算法HRN..5、时间片轮转法1 要求：掌握算法思想..并能对前4种算法根据算法思想计算周转时间、平均周转时间、带权周转时间、平均带权周转时间;周转时间= 完成时间–到达时间=等待时间+服务时间2 掌握先来先服务、短作业进程优先、高响应优先调度算法三种算法性能评价：a.先来先服务算法即适合于作业调度也适用于进程调度;且算法较为简单;比较适合长作业或长进程不适合短作业或进程..b.短作业进程优先算法;能有效降低作业的平均等待时间;提高系统吞吐量..但该算法与用户做出的估计运行时间有很大的关系;对长作业进程不利;有利于短作业进程..c.高响应比优先调度算法;即照顾了短作业又考虑了长作业到达的先后次序;它不会使长作业长期得不到服务..6 高响应比优先调度算法优先权＝等待时间＋要求服务时间＼要求服务时间响应比＝等待时间＋要求服务时间/要求服务时间＝响应时间/要求服务时间7、最低松弛度优先调度算法即LLF算法该算法是根据任务紧急或松弛的程度;来确定任务的优先级..8、何谓死锁产生死锁的原因和必要条件是什么a.死锁是指多个进程因竞争资源而造成的一种僵局;若无外力作用;这些进程都将永远不能再向前推进；b.产生死锁的原因有二;一是竞争资源;二是进程推进顺序非法；c.必要条件是: 互斥条件;请求和保持条件;不剥夺条件和环路等待条件..互斥条件：一个资源一次只能被一个进程使用..请求和保持条件：保留已经得到的资源;还要求其它的资源..不剥夺条件：资源只能被占有者释放;不能被其它进程强行抢占..环路等待条件：系统中的进程形成了环形的资源请求链..９、处理死锁的基本方法１预防死锁—破坏产生死锁的四个必要条件中的一个或几个条件２避免死锁—破坏产生死锁的四个必要条件３检测死锁—通过系统设置的检测机构;及时检测出死锁的发生４解除死锁—撤销或挂起一些进程10、预防死锁的方法a.摒弃"请求和保持"条件b.摒弃"不剥夺"条件c.摒弃"环路等待"条件11、银行家算法▲要求掌握能够根据安全性检测算法;通过查找安全序列来判断某个时刻系统是否处于安全状态..能利用银行家算法来计算：当某进程提出资源请求时;系统是否分配..12、死锁检测掌握死锁定理的概念：当且仅当一组进程某个状态S的资源分配图是不可完全简化的;则说明S状态为死锁状态..知道在进行死锁的检测常用的工具是资源分配图;并通过对资源分配图的化简判断一组进程是否处于安全状态无环..第四章存储管理１、存储器按存储量、速度怎么划分至少应具有三级：最高层为CPU寄存器、中间为主存、最底层为辅存;较高档点的根据具体功能还可细分为：寄存器；高速缓存、主存储器、磁盘缓存；固定硬盘、可移动存储介质等6层..主存储器简称内存或主存：容量一般为数十MB到数GB;其访问速度远低于CPU执行指令的速度..为此引入寄存器和高速缓存;寄存器访问速度最快;价格昂贵;容量不大；高速缓存容量大于或远大于寄存器;从几十KB到几十MB;访问速度快于主存储器..２、程序的装入方式绝对装入方式、可重定位装入方式、动态运行时装入方式３、程序的链接方式分类静态链接、装入时动态链接、运行时动态链接４、对换的定义、分类、实现对换是把内存中暂时不能运行的进程或者暂时不用的程序和数据调到外存上;以便腾出足够的内存空间;再把已具备运行条件的进程或进程所需要的程序和数据调入内存..以整个进程为单位;称为“整体对换”或“进程对换”；以“页”或“段”为单位;分别称为“页面对换”和“分段对换”;又称为“部分对换”为了实现进程对换;系统必须能实现三方面的功能：对换空间的管理、进程的换出;以及进程的换入..６、基本分页存储管理方式重点考查1、分页的基本原理分页存储管理是将一个进程的逻辑地址空间分成若干个大小相等的片;称为页面或页;将这些页面装入到内存一些不连续的内存块中..若将一个进程的所有页面一次全部装入到内存叫基本分页；若按进程的运行情况分多次部分装入到内存叫请求式分页..由于进程的最后一页经常装不满一块而形成不可利用的碎片;称为页内碎片系统为每个进程建立一张页面映像表;简称页表..页表的作用是实现从页号到物理块号的地址映射..2、分页系统的地址变换机构▲掌握：能根据给定的逻辑地址和页表内容转换出物理地址注意在进行地址变换前要注意判断页号是否越界;并能掌握地址变换机构图..7 、基本分段存储管理方式1、分段存储管理方式的引入原因引入分段存储管理方式;主要是为了满足用户和程序员的一些需要：方便编程、信息共享、信息保护、动态增长、动态链接2、分段系统的基本原理在分段存储管理方式中;作业的地址空间被划分为若干个二维段;每个段定义了一组逻辑信息;逻辑地址由段号和段内地址组成..每个段在表中占有一个表项;其中记录了该段在内存中的起始地址又称为“基址”..段表是用于实现从逻辑段到物理内存区的映射..将一个作业的这些段装入到内存一些不连续的区域中在分段中一个作业获得的地址空间是不连续的;但是每个段获得的空间是连续的..当将一个作业的所有段一次全部装入到内存的是基本分段；若按作业的运行情况分多次部分装入到内存的是请求式分段..在分段中也会出现碎片..8、分段系统的地址变换机构▲掌握：能根据给定的逻辑地址和段表内容转换出物理地址注意在进行地址变换前要注意判断段号和段地位移量是否越界..9、分段和分页的主要区别a. 分页和分段都采用离散分配的方式;且都要通过地址映射机构来实现地址变换;这是它们的共同点；b. 对于它们的不同点有三;第一;从功能上看;页是信息的物理单位;分页是为实现离散分配方式;以消减内存的外零头;提高内存的利用率;即满足系统管理的需要;而不是用户的需要；而段是信息的逻辑单位;它含有一组其意义相对完整的信息;目的是为了能更好地满足用户的需要；c. 页的大小固定且由系统确定;而段长度不固定;决定于用户所编写的程序；d. 分页的作业地址空间是一维的;而分段的作业地址空间是二维的.10、虚拟存储器的特征及其内部关联a. 虚拟存储器具有多次性;对换性和虚拟性三大主要特征；b. 其中所表现出来的最重要的特征是虚拟性;它是以多次性和对换性为基础的;而多次性和对换性又必须建立在离散分配的基础上..11、页面置换算法▲1、先进先出FIFO2、最佳置换算法OPT3、最近最久未使用LRU置换算法4、Clock置换算法5、最少使用LFU置换算法1要求：掌握算法思想、名称缩写..并能对前3种算法根据算法思想计算缺页中断次数和缺页中断率;参考书P150页和作业题..2掌握先进先出FIFO、最佳置换算法OPT、最近最久未使用LRU置换算法的性能评价–先进先出：实现简单；性能最差;与进程实际的运行不相适应;且有可能会出现Belady现象即在未给进程或作业分配它所要求的全部页面时;有时会出现分配给作业的内存块数增多;缺页次数反而会增多的奇怪现象–最佳置换算法OPT：理论上;性能最佳；实际上;无法实现；通常只用在研究其它算法时;做参考评价..最近最久未使用LRU置换算法：性能较好；实现复杂;需要硬件支持..１2、分段保护采取以下措施保证信息安全：越界检查、存取控制检查、环保护机构第五章设备管理１、Ｉ／Ｏ设备按使用特性、传输速率、信息变换、共享属性如何分类按设备的使用特性分类：存储设备又称外存、后备存储器、辅助存储器；输入输出设备又可具体划分：输入设备键盘、鼠标、扫描仪、视频摄像、各类传感器、输出设备打印机、绘图仪、显示器、数字视频显示设备、音响输出设备、交互式设备按传输速率分类：低速设备键盘、鼠标、语音的输入输出设备；中速设备行式打印机、激光打印机；高速设备磁带机、磁盘机、光盘机..按信息交换的单位分类：块设备磁盘；字符设备交互式终端、打印机按设备的共享属性分类：独占设备；共享设备磁盘；虚拟设备２、设备控制器的组成设备控制器由以下三部分组成：1设备控制器与处理机的接口;该接口用于实现CPU 与设备控制器之间的通信;提供有三类信号线：数据线、地址线和控制线..2设备控制器与设备的接口;可以有一个或多个接口;且每个接口连接一台设备..每个接口都存在数据、控制和状态三种类型的信号..3I/O逻辑;用于实现对设备的控制..其通过一组控制线与处理机交互;处理机利用该逻辑向控制器发送I/O命令;I/O逻辑对收到的命令进行译码..３、I/O通道设备如何引入虽然在ＣＰＵ和I/O设备之间增加了设备控制器后;已能大大减少CPU对I/O的干预;但当主机配置的外设很多时;CPU的负担仍然很重;为此;在CPU和设备控制器之间又增设了通道..I/O通道是一种特殊的处理机;它具有执行I/O指令的能力;并通过执行通道I/O程序来控制I/O操作..通道与普通处理机的区别：1没有自己的内存;且与主机共享主机内存2执行的指令单一;主要执行与I/O有关的指令..通道分为：字节多路通道主要连接低速字符设备；数组选择通道主要连接高速块设备；数组多路通道主要连接中高速块设备４、有哪几种I/O控制方式各适用于何种场合1I/O控制方式：程序I/O方式、中断驱动I/O控制方式、DMA I/O控制方式、I/O通道控制方式..2程序I/O方式适用于早期的计算机系统中;并且是无中断的计算机系统；中断驱动I/O控制方式是普遍用于现代的计算机系统中；DMA I/O控制方式适用于I/O设备为块设备时在和主机进行数据交换的一种I/O 控制方式；当I/O设备和主机进行数据交换是一组数据块时通常采用I/O通道控制方式;但此时要求系统必须配置相应的通道及通道控制器..５、ＤＭＡ控制器的组成1DMA控制器由三部分组成：主机与ＤＭＡ控制器的接口、DMA控制器与块设备的接口、I/O控制逻辑..2DMA方式与中断控制方式的区别：相同点是都是以块为单位进行传输..区别是：1CPU处理中断的时间：●中断控制方式：是在数据缓冲寄存器满之后要求CPU进行中断处理●DMA方式：是在所要求转送的数据块全部传送结束时要求CPU进行中断处理..这就大大减少了CPU进行中断处理的次数..2数据传送的完成者：●中断控制方式：是在中断处理时由CPU控制完成的;●DMA方式：是DMA控制器完成的..６、为了实现主机与控制器之间成块数据的直接交换;需设置ＤＭＡ控制器中四类寄存器DR：数据寄存器;暂存从设备到内存或从内存到设备的数据MAR：内存地址寄存器DC：数据计数器;存放本次CPU要读或写的字节数CR：命令＼状态寄存器;接收从CPU发来的I/O命令;或相关控制信息;或设备状态７、缓冲的引入原因操作系统引入缓冲机制的主要原因可归结为以下几点：1缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾；2减少对CPU的中断频率;放宽对中断响应时间的限制；3提高CPU与I/O 设备之间的并行性..8、缓冲池的组成、工作方式三个队列：空缓冲队列、输入队列、输出队列四种工作缓冲区：1用于收容输入数据的工作缓冲区；2用于提取输入数据的工作缓冲区；3用于收容输出数据的工作缓冲区；2用于提取输出数据的工作缓冲区；9、SPOLLing系统的定义、组成、特点SPOOLing系统是对脱机I/O工作的模拟;其必须有高速随机外存通常采用磁盘的支持..SPOOLing系统主要有以下四个部分：1输入井和输出井;为磁盘上开辟的两大存储空间;分别模拟脱机输入/出时的磁盘;并用于收容I/O设备输入的数据和用户程序的输出数据；2输入缓冲区和输出缓冲区;在内存中开辟;分别用于暂存由输入设备和输出井送来的数据；3输入进程SPi和输出进程SPo;分别模拟脱机输入/出时的外围控制机;用于控制I/O过程；4I/O请求队列;由系统为各个I/O请求进程建立的I/O请求表构成的队列..SPOLLing系统的特点：提高了I/O的速度；将独占设备改造为共享设备；实现了虚拟设备功能..10、磁盘的类型和访问时间组成磁盘分为两类：固定头磁盘一般为大容量磁盘和移动头磁盘一般为中小型容量磁盘..磁盘访问时间=寻道时间+旋转延迟时间+数据传输时间11、磁盘磁盘调度算法▲1、先来先服务FCFS2、最短寻道时间优先SSTF3、扫描Scan算法又称为“电梯调度算法“4、循环扫描CScan算法1要求：掌握算法思想、名称缩写..并能根据算法思想计算碰头的寻道轨迹;寻道距离和寻道时间;参考书P194页和作业题..2掌握算法性能评价●先来先服务FCFS：公平、简单；平均寻道时间可能较长;●最短寻道时间优先SSTF：平均寻道时间比FCFS算法短;但可能会出现“饥饿现象”和“磁臂粘着”现象..●扫描Scan算法：消除了“饥饿”现象;但可能会出现“磁臂粘着”现象..●循环扫描CScan算法：改进了对于边缘区磁道访问的不公平;但可能会出现“磁臂粘着”现象..5.N-Step-Scan和FSCAN算法：可避免出现“磁臂粘着”现象..第六章文件管理１、文件的定义、属性文件是指由创建者所定义的、具有文件名的一组相关信息的集合;可分为有结构文件和无结构文件..文件的属性包括：文件类型、文件长度、文件的物理位置、文件的建立时间。

计算机操作系统第四版期末复习知识点汇总附习题

第一章引论①为什么发明计算机系统：方便、有效、可扩充、开放计算机系统作用：做接口、管理资源、资源的抽象发展计算机系统的动力：提高利用率、更加方便、应用.体系.硬件更新都要跟上②计算机系统发展史一、无操作系统（一）人工操作：单用户、CPU. 内存长期空闲（二）脱机输入/输出（OFF-LINE I/0）：装好卡片再上机。

节约CPU空闲时间、提高I/O速度二、单道批操作系统描述：有个监督程序将磁带上的作业调入计算机缺点：I/O太慢，CPU太快三、多道批操作系统描述：A在I/0，B趁机CPU优点：肯定提高资源利用率、系统吞吐量变大缺点：每个程序都要很久才处理完（作业要排队）、无交互能力未解难题：内存、处理机争用、I/O设备、文件的组织和管理、作业管理、用户和系统的接口四、分时系统描述：解决人机交互问题优点：终于有人机交互、多用户共享主机实际问题：由于多用户，所以要有“多路卡”、作业直接入内存、有个“时间片”调度作业特征：多路、独立、及时（用户可接受）、交互五、实时系统描述：工业（武器）控制系统、信息查询系统、多媒体系统、嵌入式系统类型1：周期性实时：真的很周期；非周期性实时：有开始截止时间和完成截止时间类型2：硬实时：工业、武器系统；软实时：信息查询系统和多媒体系统与分时系统比较：多路、独立、及时（毫秒级）、交互、可靠六、微机时代（一）单用户单任务：8位机的CP/M、16位机的MS-DOS（二）单用户多任务：目前的32位系统，如Windows（三）多用户多任务：UNIX、Solaris、Linux③操作系统共同特性：一、并发（一）并发和并行宏观上一样，并发：单处理机系统，微观上交替运行并行：多处理机系统，微观上同时运行（二）引入进程进程：在系统中能独立运行并作为资源分配的基本单位，由机器指令、数据和堆栈等组成，能独立运行的活动实体特点：用进程就可以并发执行了二、共享（一）互斥共享方式例子：临界资源，打印机、磁带机描述：你要先申请才能获得资源（二）同时访问方式描述：微观上还是并发例子：多用户磁盘设备条件：系统允许进程并发、系统能有效管理资源三、虚拟（一）时分复用技术（利用空闲时间服务其他用户）虚拟处理机技术：分身之术虚拟设备：又是分身之术，骗用户以为有专人服务时分复用：速度：≤1/N（二）空分复用技术描述：将程序、电话线分成若干部分，然后各部分分时进入内存运行空分复用：空间：≤1/N四、异步描述：因为要并发，所以需要一个机制调度进程④操作系统主要功能一、处理机管理功能（一）进程控制描述：要并发，就要进程、要进程，就要管理（二）进程同步进程互斥方式：临界资源要互斥进程同步方式：合作完成共同任务，同步机构要协调先后次序（信号量控制）（三）进程通信描述：对合作进程而言，需要交换信息。

操作系统第四版期末复习重点

操作系统第四版期末复习重点第一章操作系统▲问：操作系统答：操作系统是一组能有效组织和管理计算机软硬件资源、合理调度作业、方便用户使用的程序的集合，是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对硬件系统的首次扩充。

（使用编译指令或OS提供的命令操纵系统）（提高系统的吞吐量、系统资源利用率）（可添加或修改功能、模块）（能遵循世界标准规，兼容性强）▲主要发展动力不断提高计算机利用率、方便用户、器件的不断更新换代、计算机体系结构的不断发展。

主要/基本功能处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理基本特征并发、共享、虚拟、异步。

▲问：并发性与并行性答：并发性是指多个事件在同一时间间隔发生；并行性是指多个事件在同一时刻发生。

▲问：共享（资源复用）答：指系统中的资源可供存中的多个并发执行的进程共同使用。

互斥共享方式在一段时间只允许一个进程访问资源；同时访问方式允许多个进程在一段时间“同时”访问资源，“同时”指的是宏观意义，在微观上是交替访问的▲问：虚拟答：把通过某种技术将一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物的功能称为“虚拟”。

时分复用技术利用某设备为一用户服务的空闲时间，转去为其他用户服务，使设备得到最充分的利用。

（虚拟处理机、虚拟设备。

虚拟为n个，平均速度≤1/n）空分复用技术利用存储器的空闲时间分区域存放和运行其他的多道程序，以此提高存的利用率。

（虚拟后，平均存≤1/n）▲问：异步性答：指进程以人们不可预知的速度向前推进。

▲问：单道批处理系统答：将一批作业以脱机方式（使用外围机，脱离主机）输入在磁带上，使作业在监督程序的控制下一个个连续处理。

目的提高系统资源利用率和系统吞吐量。

缺点存中只有一道程序，系统资源浪费。

特性单道性、顺序性、自动性。

▲问：多道批处理系统答：将作业输入在外存，排成后备队列，并在由于某程序I/O 操作而暂停执行时的CPU空闲时间，按照一定算法，调度后备队列的另一个程序运行，使多道程序交替运行，保持CPU处于忙碌状态。

计算机操作系统(第四版)第6章输入输出系统2

SSD硬盘（Solid State Disk,固态硬盘，固盘)
用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，分两类：
1.基于闪存的固态硬盘：采用FLASH芯片作为存储介质，这也是通常所说的SSD.(eg. 笔记本硬盘、微硬盘、存储卡、U盘)
优点：可移动、数据保护不受电源控制缺点：使用年限不高
2.基于DRAM（Dynamic RA马M）达的转固动态需硬要盘电，（做系
27
当服务器成排、成列时
马达转动声，轰鸣声很大！
噪声，吵，锁起来
28
固态硬盘
三星（SAMSUNG） 850EVO系列 120G 2.5英寸 SATA-3 固态硬盘(MZ-7TE120B)
闪存+主控+缓存+PCB+接口，没有机械部件，数据读写都是电子讯号，不存在马达转速这样的瓶颈因素
29
提高设备并行能力, 适合速度差别不大的情况
8
Tu6-23
用户进必程须等，T才能再输入
(a)
处工理作（(区C)M取走传，送(M缓) 冲缓区冲区空）输入(T)
I/O设备
T1
T2
T3
T4
(b)
M1
M2
M3
C1
C2
C3
图6-23 单缓冲工作示意图
t
9
Tu5-24
用户进程
(a)
工作区
缓冲区1 缓冲区2
I/O设备
4
Tu6-22
(a) (b)
(c)
9.6 Kb/s 9.6 Kb/s 9.6 Kb/s
1位缓冲 8位缓冲寄存器
8位缓冲寄存器
中断CPU频率9.6k/s CPU响应时间100us

计算机操作系统-汤小丹第4版复习讲义教程第6章文件管理

6.2.3 索引文件
对于定长记录文件，如果要查找第i个记录，可直接根据下式计算来获得第i个记录相对于第一个记录首址的地址：
Ai = i × L 然而，对于可变长度记录的文件，要查找其第i个记录时，须首先计算出该记录的首地址。为此，须顺序地查找每个记录，从中获得相应记录的长度Li，然后才能按下式计算出第i个记录的首址。假定在每个记录前用一个字节指明该记录的长度，则
3. 文件文件是指由创建者所定义的、具有文件名的一组相关元素的集合，可分为有结构文件和无结构文件两种。
6.1.2 文件名和类型 1. 文件名和扩展名 (1) 文件名。 (2) 扩展名。
2. 文件类型 1) 按用途分类根据文件的性质和用途的不同，可将文件分为三类： (1) 系统文件，这是指由系统软件构成的文件。大多数的系统文件只允许用户调用，但不允许用户去读，更不允许修改；有的系统文件不直接对用户开放。 (2) 用户文件，指由用户的源代码、目标文件、可执行文件或数据等所构成的文件。用户将这些文件委托给系统保管。 (3) 库文件，这是由标准子例程及常用的例程等所构成的文件。这类文件允许用户调用，但不允许修改。
1. 对象及其属性文件管理系统管理的对象如下： (1) 文件。 (2) 目录。 (3) 磁盘(磁带)存储空间。
2. 对对象操纵和管理的软件集合该层是文件管理系统的核心部分。文件系统的功能大多是在这一层实现的，其中包括有：① 对文件存储空间的管理； ② 对文件目录的管理；③ 用于将文件的逻辑地址转换为物理地址的机制；④ 对文件读和写的管理；⑤ 对文件的共享与保护等功能。在实现这些功能时，OS通常都采取了层次组织结构，即在每一层中都包含了一定的功能，处于某个层次的软件，只能调用同层或更低层次中的功能模块。

《现代操作系统第四版》-第六章-答案

第四章文件系统习题Q1: 给出文件/etc/passwd的五种不同的路径名。

（提示：考虑目录项”.”和”…”。

）A:/etc/passwd/./etc/passwd/././etc/passwd/./././etc/passwd/etc/…/etc/passwd/etc/…/etc/…/etc/passwd/etc/…/etc/…/etc/…/etc/passwd/etc/…/etc/…/etc/…/etc/…/etc/passwdQ2：在Windows中，当用户双击资源管理器中列出的一个文件时，就会运行一个程序，并以这个文件作为参数。

操作系统要知道运行的是哪个程序，请给出两种不同的方法。

A:Windows使用文件扩展名。

每种文件扩展名对应一种文件类型和某些能处理这种类型的程序。

另一种方式时记住哪个程序创建了该文件，并运行那个程序。

Macintosh以这种方式工作。

Q3：在早期的UNIX系统中，可执行文件（a.out）以一个非常特別的魔数开始，这个数不是随机选择的。

这些文件都有文件头，后面是正文段和数据段。

为什么要为可执行文件挑选一个非常特别的魔数，而其他类型文件的第一个字反而有一个或多或少是随机选择的魔数？A：这些系统直接把程序载入内存，并且从word0（魔数）开始执行。

为了避免将header作为代码执行，魔数是一条branch指令，其目标地址正好在header之上。

按这种方法，就可能把二进制文件直接读取到新的进程地址空间，并且从0 开始运行。

Q4: 在UNIX中open系统调用绝对需要吗？如果没有会产生什么结果？A: open调用的目的是：把文件属性和磁盘地址表装入内存，便与后续调用的快速访问。

首先，如果没有open系统调用，每次读取文件都需要指定要打开的文件的名称。

系统将必须获取其i节点，虽然可以缓存它，但面临一个问题是何时将i节点写回磁盘。

可以在超时后写回磁盘，虽然这有点笨拙，但它可能起作用。

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对I/O设备的控制方式（195）
I/O通道控制方式的引入 5 通道程序
I/O通道控制方式
设备分配时的灵活性易于实现I/O重定向
好处
与设备无关的I/O软件（设备独立性）198
假脱机技术
概念
输入井和输出井
输入缓冲区和输出缓冲区输入进程和输出进程
Spooling的组成
井管理程序提高了I/O的速度
会计算平均的寻道长度
存储设备输入输出设备
按使用特性分类按传输速率分类
I/O设备的类型（183）
5 设备驱动程序的功能
6 设备驱动程序的特点
设备驱动程序概述
3 设备处理方式
设备驱动程序（192）
5 设备驱动程序的处理过程
使用轮询的可编程I/O方式
使用中断的可编程I/O方式 3 直接存储器访问方式（DMA）
缓冲的引入（209）
提高CPU和I/O设备之间的并行性
寻道时间Ts
旋转延迟时间Tr
磁盘访问时间
传输时间Tt
先来先服务（FCFS）最短寻道时间优先（SSTF）
早期的磁盘调度算法
磁盘存储器的性能和调度（214）
扫描（SCAN）算法
循环扫描（CSCAN)算法
基于扫描的磁盘调度算法
NStepSCAN和FSCAN调度算法
假脱机（Spooling）系统(205)
将独占设备改造为共享设备
Spooling系统的特点
实现了虚拟设备功能
磁盘缓冲区
打印缓冲区假脱机管理进程和假脱机打印进程
假脱机打印机系统
组成
缓和CPU和I/O设备间速度不配备的矛盾
减少对CPU的中断频率，放宽对CPU中断响应时间的限制
解决数据粒度不匹配的问题
第六章-输入输出系统