操作系统期末复习提纲.docx

第_章1.操作系统的定义操作系统(operation system):控制和管理计算机硬件和软件资源〉合理组织计算机的工作流程以及方便用户使用计算机的系统软件2.计算机系统由哪两部分组成？软件包括哪两部分？哪些软件属于系统软件？哪些软件属于应用软件？硬件部分：计算机的物理装置本身，包括处理器、存储器、输入/输出控制器和各种外设软件部分：由计算机硬件执行的用以完成一定任务的所有程序以及数据系统软件:OS,编译，解释，汇编，编辑等程序应用软件:各类工具软件，数据库管理系统，图象处理软件等3.裸机的定义一台没有配备任何软件的计算机4.主要的三种操作系统是哪些？每种操作系统实现的思想和特点是什么？(批处理系统，分时系统，实时系统分别是如何实现的？各自的特点是什么？)(1)批处理系统：将一批作业输入到计算机的辅存中，系统运行时，一个接一个的调入主存运行，这种采用批量化处理作业技术的OS称为批处理系统。

1)批处理系统的特点：充分利用资源、体统吞吐量大、系统开销小、不具备交互性、作业平均周转时间长(2)分时系统(timesharing system): —台计算机与多个终端设备连接，每个用户通过终端联机操作，系统将处理机时间划分为时间片轮流地分配给每个联机终端作业。

每个用户的请求都能快速响应，用户感到像独占计算机1)分时系统的特征：及时性、独立性、交互性、同时性(3)实时系统(real-time system):实时就是立即，马上之意。

实时系统是一种能在限定时间内对输入数据快速处理并做响应的计算机系统。

1)实时系统的特点：高及时性、高可靠性、较少人为干预、软件单一5.操作系统的基本特征是什么？(1)并发性(concurrency)(2)共享性(sharing)(3)虚拟性(virtual)(4)不确定性(undetcrminacy)或异步性(asynchronism)6.什么是并行？什么是并发？并发(concurrent):指多个事件在同一段时间内同时发生，并行(paraUel):指多个事件在同一时刻发生7.什么是特权指令？什么是非特权指令？处理机的工作状态分为哪两种？什么是管态？什么是目态？特权指令：只允许操作系统程序使用的指令，如修改程序状态字，开关中断，清内存等非特权指令：既允许操作系统程序使用，又允许用户程序使用的指令，如算术运算、逻辑运算、取数存数以及访管指令等处理机的工作状态分为：管态(核心态、系统态)：操作系统的程序运行时CPU所处的状态目态(用户态)：用户程序运行时CPU所处的状态8.多道程序设计的前提条件是什么？CPU与外设并行工作第二章1.进程的定义是什么？进程的特征是什么？进程由哪三部分构成？(1)进程(process)的概念：进程是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动(2)进程的特征：动态性：有一定的生命周期并发性：独立性：独立运行、分配资源异步性：进程按照各自独立的、不可预知的速度向前推进，具有间断性结构特征：由程序段、数据集合和PCB构成一进程实体(3)进程由2.进程与程序的区别是什么？(1)程序是一组指令的有序集合，是一个静态的概念；进程是程序的一次执行,是一个动态的概念。

(2)进程是暂时存在的；程序是永久存在于系统中的。

(3)进程和程序并非——对应。

(4)进程是能独立运行的基本单位，可以与其他进程并发执行；程序不能作为独立单位参加运行，不能并发执行3.进程的三种基本状态是什么？它们之间是如何转换的？进程的三种基本状态:就绪(Ready)状态：进程获得除了CPU以外的所有资运行(Runnin劝状态：进程获得必要的资源在CPU上运行阻塞(等待)(Blocked)状态：进程运行时等待某一类事件的发生而暂时停止运行状态间的转换：创建4.什么是进程控制块PCB? PCB的作用是什么？进程控制块(PCB)的定义：OS为了便于管理和控制进程的运行设置的一个数据结构，存放进程的各种管理信息。

PCB的作用：(1)PCB是进程存在的物理标志和体现，系统通过PCB对进程控制(2)PCB是进程存在的唯一标志(3)为系统提供可并发执行的独立单位(4)为系统控制和管理进程提供所需的一切信息5.什么是临界资源？什么是临界区？临界资源(critical resource):一次只允许一个进程使用的资源临界区(critical section):每个进程中访问临界资源的那段代码6.P、V操作原语的作用是什么？信号量的初值和不同取值分别表示什么？P操作原语：分配资源，每执行一次P （S）操作，为进程请求一个单位的S类资源V操作原语：释放资源，每执行一次V （S）的操作，为进程释放一个单位的S 类资源信号量的初值和不同取值分别表示7.会用信号量机制和P、V操作求解进程互斥和同步问题。

（生产者一消费者问题，吃水果问题）分析清楚题目涉及的进程间的制约关系设置信号量（包括信号量的个数和初值）把P、V操作加到程序的适当处，给出进程相应程序的算法描述或流程控制生产者与消费者问题问题描述：1）只要缓冲区中有空闲单元，生产者便可存放产品；2）只要缓冲区中有产品，消费者进程就可以从缓冲区中取产品；3）生产者进程和消费者进程对缓冲区进行读写操作时必须互斥。

代码：P、V操作实现：int mutex=l ,empty=k,full=O;int array [k];int pr=pw=O;producerQ{do{produce a new message m;P(empty);P (mutex);Array [pr]=m;pr=(pr+l) % k;V(mutex);V(fuU);}WWle(TRUE);}consumerQ{do{P(fuU);P(mutex);m=array[pw];pw二(pw+1) % k;V(mutex);V(empty);Consume message m;}whHe(TRUE);}放水果问题问题描述: 桌上有个只能盛得下一个水果的盘子，爸爸可向盘中放苹果或桔子，儿子专吃盘中的桔子，女儿专吃盘中的苹果。

规定：当盘子空时，一次只能放入一个水果供吃者取用。

试用信号量和P、V操作实现爸爸、儿子和女儿这3个进程之间的同步。

代码：P、V操作实现：int empty=l;int orange=0;int apple=0;爸爸进程(){P(empty);将水果放入盘中；若放入的是桔子则V(orange);否则，V(apple);}儿子进程(){P(orange);从盘中取走桔子；V(empty);吃桔子；}女儿进程(){P(apple);从盘中取走苹果；V(empty);吃苹果；}8.什么是死锁？产生死锁的原因是什么？产生死锁的必要条件是什么？定义：两个以上的进程为竞争对方进程占有的资源而相互之间无休止地等待而造成的僵局，形成不可终止的状态产生死锁的原因：系统资源不足；进程推进顺序不当产生死锁的必要条件：互斥条件；请求和保持条件；不剥夺条件；环路等待条件9.解决死锁的方法有哪些？每种方法如何实现？死锁的预防：静态资源分配法；有序资源使用法死锁的避免10.会用银行家算法避免死锁。

(会计算)银行家算法的基本思想银行家有一笔资金，n个顾客需要提供贷款，顾客所需的全部资金可分期付给，当顾客获得全部资金后，可在一定期间内将资金全部归还银行家。

n个顾客所需全部资金总数比银行家拥有的资金要多银行家算法的实现：保证系统动态分配资源后不进入不安全状态，避免可能产生死锁进程提出资源请求时，如果系统的资源能够满足该请求，判断分配后系统是否安如果处于安全状态，分配；否则放弃举例：假定系统中有4个进程Pl、P2、P3、P4和3类资源Rl、R2、R3 （资源数量分别为9、3、6）,在tO时刻的资源分配情况如下表所示。

11・什么叫处理机调度？进程（处理机）调度算法有哪些？每种调度算法如何实现？进程调度（处理机调度、低级调度）：按照某种原则为处于就绪状态的进程分配处理机进程调度算法：（1）先来先服务调度算法（2）优先数优先调度算法（3）时间片轮转调度算法（4）多级反馈轮转算法第三章1.什么是逻辑地址？什么是物理地址？物理地址（绝对地址）：实际存储单元在内存中的物理位置。

逻辑地址（相对地址）：用户程序中使用的从“0”开始的地址。

2.什么是重定位？重定位分为哪两种？地址重定位（地址转换，地址映射）：将进程地址空间中的逻辑地址转化为存储空间的物理地址的过程。

静态重定位：在程序运行之前一次性地将全部的逻辑地址转换为物理地址。

动态重定位：在程序运行期间随着指令的执行逐步完成地址转换。

3.单一连续区存储管理、固定分区存储管理、可变分区存储管理的实现原理和特点是什么？1）单一连续区分配基本思想：内存空间分成两部分：系统区：仅供操作系统使用用户区：除系统外的全部内存空间，供用户使用保护机制：基址寄存器：存放程序的起始物理地址界限寄存器：存放程序的逻辑地址范围特点：优点：管理方法简单，不需要复杂的软，硬件支持；易于用户使用缺点：处理机的利用率不高：资源利用率不高2）固定分区存储管理基本思想：将内存中用户空间划分成若干个固定大小的区域；每个分区中装入一道作业分区划分方法：分区大小相等；分区大小不等存储分配：分区说明表：每个分区在内存中的起始地址；各个分区的大小；分区的状态（标志该分区是否被占用）；各分区号3）可变分区存储管理4.分区分配算法有哪些？如何实现？各自的特点是什么？（1）最先（首次）适应算法（FF）将空闲分区按照地址由小到大的顺序排序；从空闲分区表的起始位置查找第一个满足的空闲分区；优先利用内存中低地址部分的空闲分区。

（2）最佳适应算法把能满足要求、又是最小的空闲分区分配给作业；能够保留大的空闲分区，也容 易产生很小的空闲分区。

（3）最坏适应法将空闲分区按照大小递减的顺序排序；挑选满足作业要求的最大的分区分配给 作5. 什么是紧凑？紧凑的目的是什么？紧凑（拼接）：移动主存中所有已分配分区到主存的一端，使多个分散的小分区合并成一个大分区。

址偏移量分别表示什么意思？（页号的位数表示一个进程最多包含多少页，页内 地址偏移量的位数表示一页最多包含多少字节？）分页存储管理中地址如何转 换？会计算。

（1） 基本原理：以页为单位分配内存，一页分配一个块，每页可以不连续（2） 逻辑结构：物理块（页框）：将内存空间分成大小相同的若干个存储块，从“0”开始编号页面（页）：将一个进程的逻辑地址空间分成与物理块相同大小的片，从“0”开 始编号（3）地址结构：页号（P ）：指明该地址在进程地址空间中的哪一页页内偏移量（D ）:表明该地址在该页内的相对地址。

（4）页号和页内偏移量的计算页号：P=INT[A/L]页内偏移量：D 二[A]MODL紧凑的目的： 6.分页存储管理的实现思扌其中：页号二逻辑地址一页邑 页商位移二逻辑地址%页长图4-20页式地址结构A:逻辑地址L:页面大小7.什么是虚拟存储器？虚拟存储器的实现思想是什么？虚拟存储器的容量由什么决定？虚拟存储器的定义：仅把作业的一部分装入主存，其余部分放在外存上，当作业运行过程中需要其中某一部分时，从外存调入内存，提供一个比实际主存空间大得多的存储器虚拟存储器的容量由辅存容量和CPU的地址结构来决定8.页面置换算法有哪些？每种算法如何实现？给出一组页面访问序列，能够用图示的方式给出不用的置换算法的页面置换顺序。