期末復(fù)習(xí)題操作系統(tǒng)第一章緒論1、操作系統(tǒng)的功能和地位決定了它與其它軟件有幾個(gè)不同之處。第一、它是系統(tǒng)中最不可缺少的軟件。缺少其它軟件，系統(tǒng)還可以運(yùn)轉(zhuǎn)，而缺少了操作系統(tǒng)的話，系統(tǒng)就癱瘓了。第二、它與其它軟件同時(shí)執(zhí)行，為其它軟件的執(zhí)行提供服務(wù)，操作系統(tǒng)可以控制其它軟件的執(zhí)行。第三、對(duì)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來說，其它軟件可能來去匆匆唯有操作系統(tǒng)從開機(jī)起到關(guān)閉電源一直都在運(yùn)行。2、操作系統(tǒng)：硬件相關(guān)、應(yīng)用無關(guān)。（硬件相關(guān)：涉及物理地址、設(shè)備接口寄存器、設(shè)備接口緩沖區(qū)代碼量大，需硬件知識(shí)隨硬件的變化而變化。應(yīng)用無關(guān)：所有應(yīng)用、用戶共需、工作過程雷同與應(yīng)用無直接關(guān)系）3、操作系統(tǒng)(OpratingSystem-OS)是為裸機(jī)配置的一種系統(tǒng)軟件，是用戶和用戶程序與計(jì)算機(jī)之間的接口，是用戶程序和其它系統(tǒng)程序的運(yùn)行平臺(tái)和環(huán)境。它有效地控制和管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的各種硬件和軟件資源合理地組織計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作流程，最大限度地方便用戶使用機(jī)器，發(fā)揮資源的作用。操作系統(tǒng)的特征：并發(fā)、共享、虛擬、不確定性。（并發(fā)性:改善CPU利用率、I/O設(shè)備利用率。共享性:并發(fā)活動(dòng)可能要求共享資源和信息。虛擬：是指把一個(gè)物理上的實(shí)體，變?yōu)檫壿嬌系膶?duì)應(yīng)物。不確定性：指進(jìn)程的執(zhí)行順序和執(zhí)行時(shí)間的不確定性。）4、操作系統(tǒng)功能：處理機(jī)分配、存儲(chǔ)器管理、設(shè)備管理、文件管理。5、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+算法=程序

6、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+算法+程序設(shè)計(jì)方法+語言工具和環(huán)境=程序。7、進(jìn)程：一個(gè)程序的一次動(dòng)態(tài)執(zhí)行。8、進(jìn)程與程序的區(qū)別：①進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的，程序是靜態(tài)的②程序僅僅是外存的可執(zhí)行目標(biāo)程序的代碼文件，進(jìn)程則不僅包含所執(zhí)行的程序代碼，還包含所處理的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)與信息③多個(gè)進(jìn)程可以執(zhí)行同一個(gè)程序（處理不同的數(shù)據(jù)）④一個(gè)進(jìn)程中不能同時(shí)執(zhí)行多個(gè)程序⑤進(jìn)程概念是針對(duì)有并發(fā)技術(shù)的系統(tǒng)⑥程序還可指源程序，源程序不能說成源進(jìn)程9、單用戶：一臺(tái)計(jì)算機(jī)在任一時(shí)刻至多只能有一人使用10、多用戶：一臺(tái)計(jì)算機(jī)在任一時(shí)刻至多有多人使用11、單道：內(nèi)存在任何時(shí)候允許有一個(gè)用戶程序駐留。此時(shí)采用的并發(fā)技術(shù)稱為單道多任務(wù)。12、多道：內(nèi)存在任何時(shí)候允許有多個(gè)用戶程序駐留(P6)。實(shí)現(xiàn)的并發(fā)技術(shù)為多道多任務(wù)。13、并行:幾道程序在不同的CPU上執(zhí)行。14、并發(fā)：幾道程序分時(shí)運(yùn)行在同一個(gè)CPU上執(zhí)行。15、并發(fā)技術(shù)提出的原因（獨(dú)占CPU、I/O設(shè)備等）。16、進(jìn)程的三態(tài)（運(yùn)行、就緒、等待）。操作系統(tǒng)的分類：

批處理系統(tǒng)、分時(shí)系統(tǒng)、實(shí)時(shí)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、分布式操作系統(tǒng)系統(tǒng)調(diào)用：用戶程序?qū)Σ僮飨到y(tǒng)的調(diào)用中斷：指CPU對(duì)系統(tǒng)中發(fā)生的異步事件（無一定時(shí)序關(guān)系的隨機(jī)發(fā)生的事件）的響應(yīng)。第二章作業(yè)管理第三章處理機(jī)管理作業(yè)：用戶在一次計(jì)算過程中或一次事務(wù)處理過程中要求計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所做的工作集合。作業(yè)流：若干個(gè)作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)后，被依次存放在外存上，這便形成了輸入的作業(yè)流。作業(yè)控制塊JCB(JobControlBlock)在多道批處理系統(tǒng)中為每個(gè)作業(yè)設(shè)置了一個(gè)JCB，是作業(yè)在系統(tǒng)中存在的標(biāo)志。作業(yè)輸入方式：（1）聯(lián)機(jī)輸入方式 （2）脫機(jī)輸入方式（3）直接耦合方式（4）SPOOLING系統(tǒng)（5）網(wǎng)絡(luò)輸入方式運(yùn)行作業(yè)控制方式：（1）聯(lián)機(jī)方式、（2）脫機(jī)方式。運(yùn)行進(jìn)程調(diào)度等待時(shí)間片用完I/o完成就緒等待就緒等待I/o完成 6、作業(yè)的轉(zhuǎn)換過程：提交狀態(tài)：作業(yè)被提交給機(jī)房后或用戶通過終端鍵盤想計(jì)算機(jī)鍵入其作業(yè)時(shí)的狀態(tài).后備狀態(tài)：作業(yè)的全部信息都已通過輸入機(jī)輸入，并由操作系統(tǒng)將其存在磁盤的某些分區(qū)（存放作業(yè)的輸入井）中等待運(yùn)行.運(yùn)行狀態(tài)：作業(yè)一旦被作業(yè)調(diào)度程序選中而被送入主存中投入運(yùn)行.完成狀態(tài)：作業(yè)完成其全部運(yùn)行，釋放出其所占用的全部資源。準(zhǔn)備退出系統(tǒng)時(shí)的作業(yè)。7、作業(yè)與進(jìn)程的關(guān)系：作業(yè)是用戶向計(jì)算機(jī)提交任務(wù)的實(shí)體。進(jìn)程是計(jì)算機(jī)為完成用戶任務(wù)實(shí)體而設(shè)置的執(zhí)行實(shí)體。計(jì)算機(jī)要完成用戶任務(wù)實(shí)體必須要有一個(gè)執(zhí)行實(shí)體，一個(gè)作業(yè)總是由以上的多個(gè)進(jìn)程組成。進(jìn)程調(diào)度的功能：按某種算法從后備隊(duì)列中挑選一個(gè)或一批作業(yè)調(diào)入內(nèi)存，并創(chuàng)建PCB（進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志）。9、作業(yè)調(diào)度目標(biāo)如下：a.對(duì)所有作業(yè)應(yīng)該是公平合理b.應(yīng)使設(shè)備有高的利用率c.每天執(zhí)行盡可能多的作業(yè)d.有快的響應(yīng)時(shí)間10、作業(yè)調(diào)度的轉(zhuǎn)換過程：a.作業(yè)從后備狀態(tài)到執(zhí)行狀態(tài)b.作業(yè)從執(zhí)行狀態(tài)到完成狀態(tài)11、進(jìn)程調(diào)度中的三個(gè)基本機(jī)制：排隊(duì)器、分派器、上下文切換機(jī)制。進(jìn)程調(diào)度可采用下述兩種調(diào)度方式。非搶占方式、搶占方式(1)優(yōu)先權(quán)原則（FCFS）、(2)最短作業(yè)優(yōu)先法（SJF）（3）時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法（RR）。調(diào)度算法(1)完成時(shí)間=運(yùn)行時(shí)間+進(jìn)入時(shí)間、周轉(zhuǎn)時(shí)間=完成時(shí)間—進(jìn)入時(shí)間(2)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間=各周轉(zhuǎn)時(shí)間之和/n(個(gè)數(shù))(3)帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間=周轉(zhuǎn)時(shí)間/運(yùn)行時(shí)間(4)平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間=各帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間之和/n(個(gè)數(shù))好的調(diào)度算法要求：CPU利用率高、吞吐量大、T和W小.多處理機(jī)系統(tǒng)：是一個(gè)具有兩個(gè)或多個(gè)處理機(jī)能相互進(jìn)行通信以協(xié)同一個(gè)大的給定問題求解的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。使用多處理機(jī)系統(tǒng)的主要原因：提高系統(tǒng)吞吐量、提高系統(tǒng)的可靠性。進(jìn)程的定義有如下幾種：進(jìn)程是程序的一次動(dòng)態(tài)執(zhí)行；進(jìn)程=PCB+程序+數(shù)據(jù)；進(jìn)程是一個(gè)可擁有資源的獨(dú)立實(shí)體，同時(shí)又是一個(gè)可以獨(dú)立調(diào)度的基本單位。進(jìn)程結(jié)構(gòu)三要素:私有數(shù)據(jù)塊、PCB、程序段。進(jìn)程控制任務(wù):對(duì)系統(tǒng)中的全部進(jìn)程實(shí)施有效管理進(jìn)程控制表現(xiàn):進(jìn)程的創(chuàng)建、撤消、狀態(tài)轉(zhuǎn)換。線程：是進(jìn)程中的一個(gè)實(shí)體，是被系統(tǒng)獨(dú)立調(diào)度的基本單位。線程有進(jìn)程的三個(gè)基本狀態(tài)。引入線程的目的：為了減少程序并發(fā)執(zhí)行時(shí)所付出的時(shí)空開銷，使操作系統(tǒng)具有更好的并發(fā)性。22、進(jìn)程的屬性：可擁有資源的獨(dú)立單位；可以獨(dú)立調(diào)度和分配的基本單位。23、進(jìn)程和線程的區(qū)別：調(diào)度：同一進(jìn)程中線程的切換不會(huì)引起進(jìn)程切換并發(fā)性：進(jìn)程之間或進(jìn)程內(nèi)的多個(gè)線程間都可并發(fā)執(zhí)行擁有資源：進(jìn)程擁有資源而線程可以訪問其隸屬進(jìn)程的資源系統(tǒng)開銷：進(jìn)程切換開銷大于線程切換的開銷。并發(fā)執(zhí)行的先提條件：創(chuàng)建進(jìn)程、撤消進(jìn)程、進(jìn)程切換。進(jìn)程通信：指進(jìn)程間的信息交換過程進(jìn)程間通信的規(guī)模和方式的不同，分為低級(jí)通信和高級(jí)通信。臨界資源:criticalresource（某段時(shí)間內(nèi)只允許一個(gè)進(jìn)程使用的資源）臨界區(qū):criticalsection（必須互斥執(zhí)行的程序段是相對(duì)于臨界資源的臨界區(qū)）同步：進(jìn)程之間的一種通信方式，有時(shí)序上的制約關(guān)系，或者說是進(jìn)程之間為了協(xié)同工作而存在的一種等待關(guān)系。30、互斥：進(jìn)程之間對(duì)臨界資源的一種競爭關(guān)系，排他性地對(duì)資源的訪問方式。31、進(jìn)程同步：進(jìn)程間共同完成一項(xiàng)任務(wù)時(shí)直接發(fā)生相互作用的關(guān)系，是進(jìn)程之間的直接制約關(guān)系。在多道環(huán)境下，這種進(jìn)程間在執(zhí)行次序上的協(xié)調(diào)必不可少。32、進(jìn)程互斥：保證每次只有一個(gè)進(jìn)程使用臨界資源。主要用于資源共享，是進(jìn)程之間的間接制約關(guān)系。33、進(jìn)程進(jìn)入臨界資源的操作：1:檢查X的值.X=1,表示資源正在使用,返回繼續(xù)進(jìn)行檢查;X=0,表示資源可以使用,X:=1(關(guān)鎖);2:進(jìn)入臨界區(qū),訪問臨界資源;3:釋放臨界資源,X:=0(開鎖).P操作：申請(qǐng)資源操作(1)

S:=S-1；(2)

如果S≥0減法V操作：釋放資源操作(1)

S:=S+1；(2)

如果S>0加法。信號(hào)量：整型變量S稱為信號(hào)量，僅能由P、V操作修改的整型變量。消息：進(jìn)程之間以不連續(xù)的成組方式發(fā)送的信息。消息緩沖區(qū)：包含有指向發(fā)送進(jìn)程的指針、指向消息接受進(jìn)程的指針、指向下一個(gè)消息緩沖區(qū)的指針、消息長度、消息內(nèi)容等信息的一個(gè)緩沖區(qū)。是進(jìn)程通信的基本單位。產(chǎn)生死鎖的原因：系統(tǒng)資源不足、進(jìn)程推進(jìn)順序不合適；必要條件。產(chǎn)生死鎖的必要條件：互斥條件、不剝奪條件請(qǐng)求和保持條件、環(huán)路等待條件。預(yù)防死鎖：資源獨(dú)占、資源順序分配法、資源受控動(dòng)態(tài)分配死鎖檢測（發(fā)現(xiàn)）：資源分配表、進(jìn)程等待表:避免死鎖：進(jìn)入不安全狀態(tài)后，便可能進(jìn)入死鎖狀態(tài)。避免死鎖的本質(zhì)：系統(tǒng)不進(jìn)入不安全狀態(tài)。解除死鎖：（釋放進(jìn)程或資源）1.資源剝奪法、2.撤消進(jìn)程法。存儲(chǔ)管理內(nèi)存管理使用的技術(shù)：分區(qū)式存儲(chǔ)管理：固定式、可變式分區(qū)、多重分區(qū)。分頁式存儲(chǔ)管理2、分區(qū)式存儲(chǔ)管理：將內(nèi)存劃分成若干個(gè)連續(xù)的區(qū)域，每個(gè)分區(qū)只能存儲(chǔ)一個(gè)程序。（缺點(diǎn)：內(nèi)存不能充分利用、內(nèi)存不能擴(kuò)充）名字空間:程序中符號(hào)名的集合。地址空間:一個(gè)目標(biāo)程序所限定的地址范圍,通常把編譯程序形成的從0開始編址的地址空間稱為作業(yè)的地址空間。存儲(chǔ)空間：是指主存中一系列存儲(chǔ)信息的物理單元的集合。這些單元的編號(hào)稱為物理地址或絕對(duì)地址、內(nèi)存地址。存儲(chǔ)空間的大小是由主存的實(shí)際容量決定的。地址空間是邏輯地址的集合。存儲(chǔ)空間是物理地址的集合一個(gè)是虛的概念，一個(gè)是實(shí)的物體。地址重定位:地址空間中使用的邏輯地址變換成主存空間中的物理地址的過程。物理（實(shí)際）地址=相對(duì)（邏輯）地址+定位地址可變分區(qū)分配和釋放算法：①最佳適應(yīng)（BestFit）算法。②最先適應(yīng)（FirstFit）算法，③最壞適應(yīng)（WorstFit）算法，④下次適應(yīng)算法（NextFit）。分頁式存儲(chǔ)管理分頁原理：等分內(nèi)存、等分地址空間、地址形式頁面尺寸:512-8KB缺頁處理：產(chǎn)生原因：當(dāng)前要執(zhí)行的頁信息不在主存中。調(diào)用過程：文件系統(tǒng)管理、設(shè)備管理、進(jìn)程狀態(tài)地轉(zhuǎn)換缺頁中斷處理過程圖：見圖解頁面交換：調(diào)頁方式請(qǐng)調(diào)：動(dòng)態(tài)地址變換機(jī)構(gòu)產(chǎn)生一個(gè)缺頁中斷信號(hào)，OS接到信號(hào)后調(diào)用缺頁中斷處理程序。7、淘汰算法抖動(dòng)：頻繁進(jìn)行頁面調(diào)度，造成系統(tǒng)效率下降。頁面淘汰算法：先進(jìn)先出(FIFO)、最近最久未使用淘汰算法(LRU)最近不頻繁使用淘汰算法(LFU)、最優(yōu)算法(OPT)設(shè)備管理設(shè)備管理：設(shè)備管理是直接與設(shè)備接口打交道的操作系統(tǒng)模塊,通常由文件系統(tǒng)調(diào)用。設(shè)備管理的形式：設(shè)備管理完成對(duì)物理設(shè)備的抽象,驅(qū)動(dòng)程序是對(duì)設(shè)備進(jìn)行抽象的具體表現(xiàn)，也是上層軟件系統(tǒng)與硬件直接溝通的唯一渠道，驅(qū)動(dòng)程序屏蔽了底層設(shè)備的物理細(xì)節(jié)。3、設(shè)備管理的兩個(gè)階段（1）接收用戶提出的I/O請(qǐng)求階段（2）響應(yīng)設(shè)備中斷請(qǐng)求階段4、設(shè)備管理的主要任務(wù)（1）設(shè)備的選擇和分配實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸（2）控制輸入/輸出-CPU（內(nèi)存）之間交換數(shù)據(jù)（3）提供用戶使用接口（4）提高并行操作度（設(shè)備/設(shè)備、設(shè)備/CPU、進(jìn)程/進(jìn)程）通道：獨(dú)立于CPU的專管輸入/輸出控制的處理機(jī)，它控制設(shè)備與內(nèi)存直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。DMA（存儲(chǔ)器直接存?。涸谕鈬O(shè)備和內(nèi)存之間開辟直接的數(shù)據(jù)交換通路。數(shù)據(jù)傳送控制方式設(shè)備控制器主要功能:（原則：－接收和識(shí)別命令－數(shù)據(jù)交換－地址識(shí)別－標(biāo)識(shí)和報(bào)告設(shè)備的狀態(tài)－數(shù)據(jù)緩沖－差錯(cuò)控制）程序直接控制方式、中斷方式、DMA方式、通道控制方式中斷處理技術(shù)：中斷：計(jì)算機(jī)在執(zhí)行其間。系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生任何非尋常的或非預(yù)期的急需處理事件。中斷源：引起中斷發(fā)生的事件。中斷請(qǐng)求：中斷源向ＣＰＵ發(fā)出的請(qǐng)求中斷處理信號(hào)。中斷相應(yīng)：ＣＰＵ收到中斷后轉(zhuǎn)去響應(yīng)的事件處理程序10、中斷處理過程11、設(shè)備分配用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)備控制表（ＤＣＴ）、系統(tǒng)設(shè)備表（ＳＤＴ）控制器表（ＣＯＣＴ）、通道控制器表（ＣＨＣＴ）設(shè)備分配分類：靜態(tài)分配、動(dòng)態(tài)分配設(shè)備分配策略（算法）：先來先服務(wù)算法、優(yōu)先權(quán)高者優(yōu)先算法現(xiàn)代計(jì)算機(jī)I/O系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由通道、設(shè)備控制器和設(shè)備三級(jí)組成。設(shè)備分配原則：獨(dú)占設(shè)備、共享設(shè)備、虛擬設(shè)備虛擬設(shè)備：通過某種技術(shù)將一臺(tái)獨(dú)占設(shè)備改造為可以供多個(gè)用戶共享的共享設(shè)備。把獨(dú)占設(shè)備改造為虛擬設(shè)備，可以提高設(shè)備的利用率和系統(tǒng)效率，也方便了用戶使用共享。第六章文件系統(tǒng)1、文件系統(tǒng)：專門負(fù)責(zé)管理外村空間及其文件信息的程序模塊。2、文件：具有符號(hào)名的數(shù)據(jù)信息的集合。3、目錄：文件系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)的一個(gè)終結(jié)點(diǎn)，每個(gè)目錄項(xiàng)可以是一個(gè)文件或目錄。4、文件系統(tǒng)的功能：有效的組織和管理文件。5、文件系統(tǒng)的存在的唯一標(biāo)志：FCB.6、文件共享法：鏈接法、采用共享的目錄組織7、文件的存?。喉樞虼嫒?、隨機(jī)存取（直接存?。?、文件=文件空虛快+文件體第七章磁盤存儲(chǔ)管理磁盤存儲(chǔ)管理：容量大、存取速度快、實(shí)現(xiàn)隨機(jī)存儲(chǔ)、是實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)所必需的硬件。2、磁盤種類：固定頭磁盤、移動(dòng)頭磁盤3、尋道時(shí)間：m*n+s