操作系统第四版期末考点总结

第一章：操作系统的目标，作用，推动力，基本类型，基本特征(4个及关系)，主要功能。

操作系统的目标：1、方便性：操作系统使计算机更易于使用。

2、有效性：操作系统使资源利用率更高，使系统的吞吐量更大。

3、可扩充性。

4、开放性。

操作系统的作用：1、操作系统是用户与计算机硬件系统之间的接口。

2、操作系统使计算机资源的管理者。

3、操作系统实现了对计算机资源的抽象。

操作系统的基本特征：1、并发性。

2、共享性。

3、虚拟性。

4、异步性。

操作系统的功能：1、处理机管理（进程控制、进程同步、进程通信、进程调度）。

2、存储器管理（内存分配、内存保护、地址映射、内存扩充）。

3、设备管理（缓冲管理、设备分配、设备处理）。

4、文件管理（文件存储空间的管理、目录管理、文件的读写管理和保护）。

5、友好的用户接口（用户接口、程序接口）。

课后题：10 11 1510.试从交互性、及时性以及可靠性方面将分时系统与实时系统进行比较答：交互性：分时系统是一种通用系统，主要用于运行终端用户程序，因而他具有较强的交互能力；而实时系统虽然也有交互能力，但这里人与系统的教育仅限于访问系统中欧冠某些特定的专用服务程序，其交互能力不及前者及时性：实时信息系统对及时性的要求与分时系统类似，都是以人所能接受的等待时间来确定；而实时控制系统的及时性则是以控制对象所要求的开始截止时间和完成截止时间来确定的，一边为毫秒级可靠性：分时系统虽然也要求系统可靠，但相比之下，实时系统对系统的可靠性要求要比分时系统对系统的可靠性要求高。

11.OS有哪几大特征？最基本的特征是什么？并发性、共享性、虚拟性和异步性四个基本特征。

最基本的特征是并发性。

15.处理机管理有哪些主要功能？其主要任务是什么？处理机管理的主要功能时：进程管理、进程同步、进程通信和处理及调度。

进程管理：为作业创建进程，撤销已结束的进程，控制进程在运行过程中的状态转换。

进程同步：为多个进程（含线程）的运行进行协调。

进程通信：用来实现在互相合作的进程之间的信息交换。

处理机调度：①作业调度：从后备队里按照一定的算法，选出若干个作业，为他们分配运行所需的资源，首选是分配内存。

②进程调度：从进程的就绪队列中，按照一定算法选出一个进程把处理机分配给它，并设置运行现场，使进程投入执行。

第二章：前趋图，程序顺序执行特征，并发执行特征，进程的特征，状态转换，原语(概念)，PCB，进程状态产生(挂起激活，阻塞唤醒)，两种进程的制约关系，什么叫临界资源(信号量初值，什么叫临界区)，进程同步的准则，信号量的应用。

实现进程互斥，实现前驱关系。

科学家就餐，读者，写者，引入线程之后进程的变化，程序和进程区别，线程和进程区别。

程序的顺序执行特征：1、顺序性。

2、封闭性。

3、可再现性。

程序的并发执行特征：1、间断性。

2、失去封闭性。

3、不可再现性。

进程：1、组成部分：PCB、程序段、相关的数据段。

2、特征：动态性、并发性、独立性、异步性。

3、控制：创建和终止进程，进程运行中的状态转换。

PCB进程控制块：1、组成部分：进程标识符、处理机状态、进程调度信息、进程控制信息。

2、作用：将程序编程可并发执行的进程，PCB是进程存在的唯一标识。

进程状态的产生与终止：1、创建进程：先从PCB集合中申请一个空闲的PCB，再为新进程分配内存等资源，冰根据父进程提供的参数和分配到的资源情况来对PCB进行初始化，最后将新进程插入到就绪队列，这时的进程处于就绪状态。

2、进程的终止：找到要终止的进程PCB，若该进程正在执行，则终止他的执行，并重新设置调度标志，终止属于该进程的所有子进程，释放终止进程所拥有的全部资源，将终止进程移出所在的队列并回收PCB。

终止进程的实质是回收PCB。

进程的阻塞唤醒和挂起激活：1、阻塞：停止进程的执行，将其状态置为阻塞状态，并把它的PCB插入相应的阻塞队列，转调度程序重新调度。

2、唤醒：在阻塞队列中移出该进程的PCB，将其设置为就绪状态，并把它插入到就绪队列中。

3、挂起：若进程处于活动阻塞状态，则将它的状态转换成静止阻塞状态；否则将它转换成静止就绪状态；将PCB复制到指定的内存区域供用户或父进程考察；若挂起前进程正在执行，则转调度程序重新进行进程调度。

如果挂起是为了对换，则在挂起进程时还必须将它换出到外存中。

4、激活：若进程处于静止阻塞状态，则它将转换成活动阻塞状态，否则将它转换为活动就绪状态；若进程处于活动就绪状态，而系统又采用抢占调度策略，则应检查该进程是否有权抢占CPU，若有则进行进程调度。

同样，如果挂起是为了对换，则在集火被挂起的进程时还必须将它调入内存。

临界资源：1、多道程序系统中存在许多进程，它们共享各种资源，然而有很多资源一次只能供一个进程使用。

一次仅允许一个进程使用的资源称为临界资源。

2、信号量：初值为3。

每有一处进程进入，就减1。

当三个进程进入，第4个进程想要进入时，再执行P操作就会变为负值，从而阻塞后继进程进入。

3、临界区：临界区指的是一个访问共用资源（例如：共用设备或是共用存储器）的程序片段，而这些共用资源又无法同时被多个线程访问的特性。

当有线程进入临界区段时，其他线程或是进程必须等待（例如：bounded waiting 等待法），有一些同步的机制必须在临界区段的进入点与离开点实现，以确保这些共用资源是被互斥获得使用，例如：semaphore。

只能被单一线程访问的设备，例如：打印机。

进程同步的准则：1、空闲让进。

2、忙则等待。

3、优先等待。

4、让权等待。

课后题：6 7 216.试从动态性、并发性和独立性上比较进程和程序。

动态性是进程的最基本特性，表现为由创建而产生、由调度而执行，因得不到资源而暂停执行，由撤销而消亡。

进程有一定的生命期，而程序只是一组有序的执行集合，静态实体。

并发性是进程的重要特征，同时也是OS的重要特征。

引入进程的目的正是为了使其程序能喝其他进程的程序并发执行，而程序是不能并发执行的。

独立性是指进程实体是一个能独立运行的基本单位，也是系统中独立获得资源和独立调度的基本单位，对未建立任何进程的程序吗，不能作为单位参加运行。

7.试说明PCB的作用具体表现在哪几个方面，为什么说PCB是进城存在的唯一标志？PCB是进程实体的一部分，是操作系统中最重要的记录型数据结构。

作用是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序，成为一个能独立运行的基本单位，成为能与其他进程并发执行的进程。

OS是根据PCB对并发执行的进程进行控制和管理的。

21.试从调度性、并发性、拥有资源及系统开销方面对进程和线程进行比较。

调度性：线程在OS中作为调度和分配的基本单位，进程只作为资源拥有的基本单位。

并发性：进程可以并发执行，一个进程的多个线程也可以并发执行。

拥有资源：进程始终拥有资源的基本单位，线程只拥有运行时必不可少的资源，，本身基本不拥有系统资源，但可以访问隶属进程的资源。

系统开销：操作系统在创建、撤销和切换进程时付出的开销显著大于线程。

第三章：处理机调度层次(进程是低级调度)，调度算法的目标，数据结构：作业控制块。

算法问题(第一个实验)，实时系统中的算法。

作业题？死锁产生原因：竞争资源，进程之间推进顺序非法。

死锁定义，四个必要条件，处理死锁的方法。

银行家算法(避免)，检测和解除。

银行家算法…课本案例。

资源分配图，死锁定理。

课后题：7 15 317.试说明低级调度的主要功能。

保存处理机的现场信息、按某种算法选取进程、把处理机分配给进程15.为什么说多级反馈队列调度算法能较好地满足各方面用户的需要？①终端型作业用户提交的作业大多属于较小的交互性作业，系统只要使这些作业在第一队列规定的时间片内完成，终端作业用户就会感到满足。

②短批处理作业用户，开始时像终端型作业一样，如果在第一队列中执行一个时间片段即可完成，便可获得与终端作业一样的响应时间。

对于稍长作业，通常只需在第二和第三队列各执行一时间片即可完成，其周转时间仍然较短。

③长批处理作业，它将一次在第1,2，…，n个队列中运行，然后再按轮转方式运行，用户不必担心其作业长期得不到处理。

所以，多级反馈队列调度算法能满足多用户的需求。

31.在银行家算法中，若出现下述资源分配情况：试问：①该状态是否安全？②若进程P2提出请求Request(1,2,2,2)后，系统能否将资源分配给它？答：①安全。

因为存在安全序列{P0,P3,P4,P1,P2}②不能。

因为若进程P2 提出Request(1,2,2,2)后，系统还剩的资源为（0,4,0,0），只能完成P0的配置，之后可利用资源为（0,4,3,2）无法满足任何一个进程的资源请求，从而导致系统进入不安全状态，容易引起死锁的发生。

第四章：存储器的层次结构，程序装入的方式，内存分配(原理要掌握)，什么叫紧凑，什么叫动态重定位，什么叫对换…分页页表，熟悉地址变换机构；段表，引入分段的原因，分页和分段的区别；段页式：先分段再分页；作业题目(地址转换，逻辑地址转物理地址)。

存储器的层次结构：至少为三层：CPU寄存器、主存、辅存。

较高档计算机中还可细分为：寄存器、高速缓存、主存储器、磁盘存储、固定硬盘、可移动存储介质。

程序装入的方式：1、绝对装入方式：●事先知道程序将驻留在内存的什么位置●绝对装入程序按照装入模块中的地址，将程序和数据装入内存。

●程序中的逻辑地址与实际地址完全相同，所以当操作系统把程序装入内存时，不须对程序和数据的地址进行修改。

●环境：只适用于单批道程序环境。

●特点：CPU执行目标代码快；由于内存大小限制，能装入内存并发执行的进程数大大减少。

2、可重定位装入方式：●目标模块的起始地址通常是从0开始的，程序中的其他地址也都是相对于起始地址计算的。

●根据内存的当前情况，将装入模块装入到内存的适当位置。

●地址变换通常是在装入时一次完成的，以后不再改变，所以是静态重定位。

●环境：多道程序环境。

●特点：无需硬件支持；程序不能再内存中移动；要求程序的存储空间是连续的，不能把程序放在若干个不连续的区域中。

3、动态运行装入方式●程序在运行过程中在内存的位置可能改变，装入程序把装入模块装入内存后，并不立即把装入模块中的相对地址转换为绝对地址，而是把这种地址转换推迟到程序真正要执行时才进行。

●环境：多道程序环境。

●特点：程序在内存中可以浮动；不要求整个应用程序占用连续空间；为使地址转换不影响指令的执行速度，这种方式需要一个重定位寄存器的支持。

紧凑：通过移动内存中作业的位置，把原来多个分散的小分区拼接成一个大分区的方法，成为“拼接”或“紧凑”。

动态重定位：重定位不应该在装入时进行，而应该将它推迟到程序真正执行时进行。

我们将这种重定位称作动态重定位。

对换：所谓“对换”，是指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，调出到外存上，以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。