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、Linux

③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。当他们处于同一计算机系统时，通常采用直接通信的方式。

例子：输入进程、计算进程、打印进程，需要信息交换

（四）调度

作业调度：选择作业、建立进程、分配资源、插入就绪队列

进程调度：从就绪队列中选出进程，分配CPU

二、存储器管理功能

（一）内存分配

任务：分配空间、减少碎片、追加内存空间

方式：静态分配，装入内存时确定，不允许追加、不允许移动；动态分配，允许追加、允

许移动

（二）内存保护

任务1：每道程序只在自己的内存空间运行，互不干扰

任务2：不允许用户程序访问操作系统程序和数据、也不允许用户程序转移到非共享的其

他用户程序中执行

（三）地址映射

任务：存储器要负责地址映射，在硬件支持下完成

（四）内存扩充

描述：用虚拟存储技术，从逻辑上扩充内存容量

任务1：请求-调入功能

任务2：置换功能

三、设备管理功能

任务1：完成用户进程的I/O请求：分配I/O设备，完成I/O操作

任务2：提高CPU和I/O利用率：提高I/O速度，方便用户使用I/O设备

（一）缓冲管理

描述：在内存中设置缓冲区（CPU高速性和I/O低速性）

例子：单缓冲机制、双向同时传送数据的双缓冲机制、多个设备共同使用的公用“缓冲池”机制

（二）设备分配

描述：在系统中设置“设备控制表”、“控制器控制表”等数据结构，用于记录设备和控制器等标识符和状态。根据表就知道指定设备当前是否可用、忙碌。分配时，针对不同设备要有不同“分配方式”，对独占设备还要考虑分配后是否安全

（三）设备处理

描述：CPU向设备控制器发出I/O命令，要求完成I/O操作、反之，CPU接收控制器发出的中断请求，并响应.处理

四、文件管理功能

描述：管理用户、系统文件，方便使用；保证安全性

（一）文件储存空间管理

背景：多用户环境下，用户自己管理文件存储，会困难和低效

任务1：为每个文件分配外存空间、提高外存利用率、进而提高存取速度

任务2：系统中设置数据结构，记录文件存储空间使用情况，以供分配时参考

任务3：分配和回收

（二）目录管理

任务1：为每个文件建立目录项，包括文件名、属性、物理位置等，以实现按名存取

任务2：实现文件共享。

任务3：提供目录查询手段

（三）文件读/写管理和保护

文件读/写管理：根据用户请求，从外存中读取数据，或将数据写入外存

文件保护：防止未经核准的用户存取文件、防止冒名顶替存取文件、防止以不正确方式使用文件