資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系改正或者刪除。操作系統(tǒng)(本科)期末復(fù)習(xí)指導(dǎo)操作系統(tǒng)(本科)是中央廣播電視大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)(?？破瘘c(diǎn))的一門統(tǒng)設(shè)必修課,課內(nèi)學(xué)時72,4學(xué)分,開設(shè)一學(xué)期。操作系統(tǒng)是計算機(jī)系統(tǒng)的基本組成部分,是整個計算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)和核心。因此歷來是計算機(jī)專業(yè)的一門核心課程。經(jīng)過本課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生深入理解操作系統(tǒng)的基本概念和主要功能,掌握常見操作系統(tǒng)(如Linux)的使用和一般管理方法,了解操作系統(tǒng)是如何組織和運(yùn)作的,從而為學(xué)生以后的學(xué)習(xí)和工作打下基礎(chǔ)。操作系統(tǒng)是一門理論性和實(shí)踐性緊密結(jié)合的課程。在理論方面,課程具有概念多、較抽象、涉及面廣的特點(diǎn)。操作系統(tǒng)的上機(jī)實(shí)驗(yàn)很重要,既能夠加深對課本知識的理解,又能夠?qū)W到很多實(shí)際工作的經(jīng)驗(yàn),有助于增強(qiáng)動手技能、分析解決實(shí)際問題的能力,提高專業(yè)素質(zhì)。一、復(fù)習(xí)重點(diǎn)和要求第1章操作系統(tǒng)概述考核學(xué)生對操作系統(tǒng)的定義、主要功能、主要類型、操作系統(tǒng)的特征以及分時概念等內(nèi)容的學(xué)習(xí)情況。【掌握】1.操作系統(tǒng)的概念操作系統(tǒng)是控制和管理計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)各種硬件和軟件資源、有效地組織多道程序運(yùn)行的系統(tǒng)軟件(或程序集合),是用戶與計算機(jī)之間的接口。記憶要點(diǎn):操作系統(tǒng)是什么——是系統(tǒng)軟件;操作系統(tǒng)管什么——控制和管理計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)各種資源;操作系統(tǒng)有何用——擴(kuò)充硬件功能,方便用戶使用。2.操作系統(tǒng)的主要功能操作系統(tǒng)的五大主要功能:存儲管理、進(jìn)程和處理機(jī)管理、文件管理、設(shè)備管理、用戶接口管理。【理解】操作系統(tǒng)的特征:并發(fā)、共享和異步性。理解模擬:并發(fā)——”大家都前進(jìn)了”;共享——”一件東西大家用”;異步性——”你走我停”,”走走停?！薄２僮飨到y(tǒng)的主要類型操作系統(tǒng)的主要類型有:多道批處理系統(tǒng)、分時系統(tǒng)、實(shí)時系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、個人機(jī)操作系統(tǒng)、分布式系統(tǒng)和嵌入式操作系統(tǒng)。UNIX系統(tǒng)是著名的分時系統(tǒng)。分時概念:主要是指若干并發(fā)程序?qū)PU時間的共享?！玖私狻坎僮飨到y(tǒng)的形成;分時和實(shí)時操作系統(tǒng)的特點(diǎn),見教材16頁;操作系統(tǒng)在計算機(jī)系統(tǒng)中的地位:是裸機(jī)之上的第一層軟件,是建立其它所有軟件的基礎(chǔ)。操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計:整體結(jié)構(gòu)、層次結(jié)構(gòu)、虛擬機(jī)結(jié)構(gòu)和客戶機(jī)-服務(wù)器結(jié)構(gòu)。操作系統(tǒng)為用戶提供的三種用戶接口:圖形用戶接口、命令行接口和程序接口。系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)內(nèi)核與用戶程序、應(yīng)用程序之間的接口。在UNIX/Linux系統(tǒng),系統(tǒng)調(diào)用以C函數(shù)的形式出現(xiàn)。第2章進(jìn)程管理考核學(xué)生對進(jìn)程定義、進(jìn)程的狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換、進(jìn)程的組成、競爭條件和臨界區(qū)、進(jìn)程的同步與互斥、信號量和Ｐ、Ｖ操作及其一般應(yīng)用、死鎖的概念和產(chǎn)生死鎖的必要條件等內(nèi)容學(xué)習(xí)情況?！菊莆铡窟M(jìn)程的定義:進(jìn)程是程序在并發(fā)環(huán)境中的執(zhí)行過程。進(jìn)程與程序的主要區(qū)別。進(jìn)程最基本的屬性是動態(tài)性和并發(fā)性。進(jìn)程的狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換進(jìn)程的3種基本狀態(tài)是:運(yùn)行態(tài)、就緒態(tài)和阻塞態(tài)。掌握教材33頁的進(jìn)程狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換圖。進(jìn)程的同步與互斥的概念。能夠簡單理解為:同步是協(xié)作,互斥是競爭。信號量和Ｐ、Ｖ操作及其一般應(yīng)用。運(yùn)用信號量機(jī)制和Ｐ、Ｖ操作,解決并發(fā)進(jìn)程一般的互斥和同步問題。解決此類問題的一般方式:根據(jù)問題給出的條件,確定進(jìn)程有幾個或幾類;確定進(jìn)程間的制約關(guān)系——是互斥,還是同步;各相關(guān)進(jìn)程間經(jīng)過什么信號量實(shí)現(xiàn)彼此的制約,標(biāo)明信號量的含義和初值;用P、V操作寫出相應(yīng)的代碼段;驗(yàn)證代碼的正確性:設(shè)以不同的次序運(yùn)行各進(jìn)程,是否能保證問題的圓滿解決。切忌按固定順序執(zhí)行各進(jìn)程?！纠斫狻慷嗟莱绦蛟O(shè)計概念及其優(yōu)點(diǎn)。進(jìn)程的一般組成,應(yīng)深入理解進(jìn)程控制塊的作用。每個進(jìn)程有惟一的進(jìn)程控制塊。Linux進(jìn)程管理的基本命令:ps、kill、sleep。理解進(jìn)程臨界資源和臨界區(qū)的概念,進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)的調(diào)度原則。信號量概念,P、V操作執(zhí)行的動作。死鎖的概念;死鎖的4個必要條件:互斥條件、不可搶占條件、占有且申請條件、循環(huán)等待條件?！玖私狻縇inux進(jìn)程結(jié)構(gòu),見教材41頁圖。進(jìn)程間的3種高級通信:共享內(nèi)存、管道文件和消息傳遞。第3章處理機(jī)調(diào)度考核學(xué)生對作業(yè)狀態(tài)、作業(yè)調(diào)度和進(jìn)程調(diào)度的功能、性能評價標(biāo)準(zhǔn)、常見調(diào)度算法、Linux常見調(diào)度命令、中斷處理過程、shell命令執(zhí)行過程等內(nèi)容的學(xué)習(xí)情況?！菊莆铡孔鳂I(yè)調(diào)度和進(jìn)程調(diào)度的功能作業(yè)調(diào)度的功能見教材73頁,進(jìn)程調(diào)度的功能見教材74頁。在一般操作系統(tǒng)中,進(jìn)程調(diào)度是必須具備的。常見調(diào)度算法掌握三種基本調(diào)度算法(先來先服務(wù)法、時間片輪轉(zhuǎn)法、優(yōu)先級法)的實(shí)現(xiàn)思想,并能進(jìn)行評價指標(biāo)的計算。要求:能利用圖表形式列出各作業(yè)或進(jìn)程的有關(guān)時間值,如到達(dá)時間、運(yùn)行時間、開始時間、完成時間等,利用評價公式計算出各指標(biāo)的值,如周轉(zhuǎn)時間、帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間、平均周轉(zhuǎn)時間、平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間?！纠斫狻孔鳂I(yè)的四種狀態(tài):提交、后備、執(zhí)行和完成。作業(yè)調(diào)度與進(jìn)程調(diào)度的關(guān)系,見教材75頁。簡單比喻:作業(yè)調(diào)度是演員上場前的準(zhǔn)備,進(jìn)程調(diào)度是讓演員上場表演。調(diào)度性能評價標(biāo)準(zhǔn)評價調(diào)度算法的指標(biāo):吞吐量、周轉(zhuǎn)時間、帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間、平均周轉(zhuǎn)時間和平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間。Linux系統(tǒng)的進(jìn)程調(diào)度方式、策略和常見調(diào)度命令:nohup,at,batch,jobs,fg,bg。中斷處理過程:保存現(xiàn)場、分析原因、處理中斷和中斷返回。shell命令的一般執(zhí)行過程?！玖私狻空{(diào)度的三個級別:高級調(diào)度、中級調(diào)度和低級調(diào)度,其中高級調(diào)度又稱作業(yè)調(diào)度,低級調(diào)度又稱進(jìn)程調(diào)度。調(diào)度策略的選擇,見教材77頁。中斷概念中斷是指CPU對系統(tǒng)發(fā)生的某個事件做出的一種反應(yīng),它使CPU暫停正在執(zhí)行的程序,保留現(xiàn)場后自動執(zhí)行相應(yīng)的處理程序,處理該事件后,如被中斷進(jìn)程的優(yōu)先級最高,則返回斷點(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行被”打斷”的程序。第4章存儲管理考核學(xué)生對重定位、分區(qū)法、分頁的概念、虛擬存儲概念、請求分頁存儲管理技術(shù)、常見頁面置換算法、Linux中的存儲管理技術(shù)以及抖動等內(nèi)容的學(xué)習(xí)情況?！菊莆铡空莆找韵赂拍?邏輯地址、物理地址、邏輯地址空間、物理地址空間、重定位、靜態(tài)重定位、動態(tài)重定位、碎片、虛擬存儲器。分區(qū)法分區(qū)法分為固定分區(qū)法和動態(tài)分區(qū)法兩種。要掌握其基本原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、地址轉(zhuǎn)換、內(nèi)存空間的分配與釋放、分配算法、優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。分頁技術(shù)掌握分頁存儲管理的基本方法,如地址表示、從邏輯地址到物理地址的轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。虛擬存儲器虛擬存儲器(VirtualMemory)是用戶能作為可編址內(nèi)存對待的虛擬存儲空間,它使用戶邏輯存儲器與物理存儲器分離,是操作系統(tǒng)給用戶提供的一個比真實(shí)內(nèi)存空間大得多的地址空間。虛擬存儲器的基本特征:虛擬擴(kuò)充、部分裝入、離散分配、多次對換。另外,虛擬存儲器的容量不是無限大的,它主要受到地址的字長和外存容量的限制請求分頁技術(shù)請求分頁存儲管理技術(shù)是在單純分頁技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,二者根本區(qū)別在于請求分頁提供虛擬存儲器。實(shí)現(xiàn)請求分頁,系統(tǒng)必須提供一定容量的內(nèi)存和外存,以及支持分頁機(jī)制,還需要有頁表機(jī)制、缺頁中斷機(jī)構(gòu)以及地址轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。常見頁面置換算法能應(yīng)用先進(jìn)先出法(FIFO)、最佳置換法(OPT)、最近最少使用置換法(LRU)的實(shí)現(xiàn)思想計算頁面淘汰序列、缺頁次數(shù)以及缺頁率?！纠斫狻恐囟ㄎ话堰壿嫷刂忿D(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)存物理地址的過程稱作重定位。根據(jù)重定位的時機(jī),分為靜態(tài)重定位和動態(tài)重定位。理解它們的概念、實(shí)現(xiàn)思想和優(yōu)缺點(diǎn)。抖動。見教材128頁,理解抖動的含義,與頁面置換算法的關(guān)系。Linux中的存儲管理技術(shù)Linux系統(tǒng)采用了請求分頁存儲管理技術(shù)和對換技術(shù)?！玖私狻看鎯ζ鲗哟瘟私獾湫偷拇鎯ζ鲗哟谓Y(jié)構(gòu):寄存器、高速緩存、內(nèi)存、磁盤、磁帶。用戶程序的地址空間用戶程序的主要處理階段:編輯、編譯、鏈接、裝入和運(yùn)行。對換技術(shù)的實(shí)現(xiàn)思想。第5章文件系統(tǒng)考核學(xué)生對文件的分類、文件系統(tǒng)的功能、文件的邏輯組織和物理組織、文件的目錄結(jié)構(gòu)、文件存儲空間的管理、文件的存取控制等內(nèi)容的學(xué)習(xí)情況。【掌握】文件系統(tǒng)的功能一般說來,文件系統(tǒng)應(yīng)具備以下功能:文件管理、目錄管理、文件存儲空間的管理、文件的共享和保護(hù)、提供方便的接口。文件的邏輯組織和物理組織掌握文件的邏輯組織和物理組織的概念,以及相應(yīng)的組織形式。文件的目錄結(jié)構(gòu)文件目錄的基本組織方式有單級目錄、二級目錄、樹形目錄和非循環(huán)圖目錄。文件存儲空間的管理文件存儲空間的管理是對外存空間中空閑盤塊的管理。對空閑盤塊的管理方式主要有:空閑盤塊表、空閑塊鏈接、位示圖和空閑塊成組鏈接等。【理解】文件的分類按用途分為:系統(tǒng)文件、庫文件、用戶文件;按文件中的數(shù)據(jù)形式分為:源文件、目標(biāo)文件、可執(zhí)行文件;按存取權(quán)限分為:只讀文件、讀寫文件、可執(zhí)行文件;按保存時間分為:臨時文件、永久文件;在UNIX/Linux和MS-DOS系統(tǒng)中,文件分為普通文件、目錄文件和特殊文件。而普通文件又分為ASCII文件和二進(jìn)制文件兩種。文件的存取控制為了實(shí)現(xiàn)文件系統(tǒng)的安全,文件需要保護(hù)和保密。對文件的存取控制可分別由存取類型來設(shè)定,如讀、寫、執(zhí)行等,也能夠經(jīng)過命名、口令、存取權(quán)限或者加密的方法實(shí)現(xiàn)對文件的保護(hù)和保密。要理解UNIX/Linux系統(tǒng)對文件存取權(quán)限的規(guī)定。Linux文件系統(tǒng)的一般概念。【了解】文件的鏈接Linux具有為一個文件起多個名字的功能,稱為鏈接。文件鏈接是實(shí)現(xiàn)文件共享的有效途徑,分為硬鏈接和符號鏈接。文件的備份和恢復(fù)文件信息可能因硬件或軟件的故障而遭到損壞,為此必須加強(qiáng)對文件系統(tǒng)的可靠性管理,如文件系統(tǒng)的備份和必要時的恢復(fù)。備份就是把硬盤上的文件轉(zhuǎn)儲到其它外部介質(zhì)上做一個副本。備份策略有完全備份、增量備份和更新備份。按照備份時機(jī)分為定期備份和不定期備份。EXT2文件系統(tǒng)EXT2是Linux使用的文件系統(tǒng)。了解EXT2的物理布局。虛擬文件系統(tǒng)Linux系統(tǒng)提供了虛擬文件系統(tǒng)(VFS)。經(jīng)過VFS將不同文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)隱藏起來。Linux文件系統(tǒng)能夠根據(jù)需要隨時裝卸,從而實(shí)現(xiàn)文件存儲空間的動態(tài)擴(kuò)充。管道文件Linux系統(tǒng)的管道文件獨(dú)具特色。管道文件按FIFO方式工作,它是同族進(jìn)程間進(jìn)行大量信息傳送的有力工具。第6章設(shè)備管理考核學(xué)生對設(shè)備管理功能、設(shè)備分配技術(shù)、緩沖技術(shù)、SPOOLing系統(tǒng)、設(shè)備驅(qū)動程序概念、磁盤調(diào)度和管理等內(nèi)容的學(xué)習(xí)情況?！菊莆铡吭O(shè)備管理的功能操作系統(tǒng)中設(shè)備管理的功能簡單地說就是:監(jiān)視設(shè)備狀態(tài);進(jìn)行設(shè)備分配;完成I/O操作;緩沖管理與地址轉(zhuǎn)換。設(shè)備分配技術(shù)設(shè)備分配技術(shù)主要有:獨(dú)占分配、共享分配和虛擬分配。獨(dú)占分配適用于獨(dú)占設(shè)備,系統(tǒng)效率低;共享分配適用于高速、大容量直接存儲的共享設(shè)備,設(shè)備的利用率較高;虛擬分配技術(shù)利用共享設(shè)備去實(shí)現(xiàn)獨(dú)占設(shè)備的功能,從而使獨(dú)占設(shè)備”感覺上”成為可共享的、快速的I/O設(shè)備。設(shè)備驅(qū)動程序概念設(shè)備驅(qū)動程序是控制設(shè)備動作(如設(shè)備的打開、關(guān)閉、讀、寫等)的核心模塊,用來控制設(shè)備上數(shù)據(jù)的傳輸。磁盤調(diào)度算法常見的磁盤調(diào)度算法有:先來先服務(wù)法、最短尋道時間優(yōu)先法和電梯法。重點(diǎn)掌握前兩種磁盤調(diào)度算法?！纠斫狻吭O(shè)備獨(dú)立性設(shè)備獨(dú)立性是設(shè)備管理要達(dá)到的目標(biāo)之一,就是說,用戶程序應(yīng)與實(shí)際使用的物理設(shè)備無關(guān),由操作系統(tǒng)考慮因?qū)嶋H設(shè)備不同而需要使用不同的設(shè)備驅(qū)動程序等問題。SPOOLing系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)虛擬分配最成功的技術(shù)是SPOOLing(外部設(shè)備聯(lián)機(jī)并行操作),也稱假脫機(jī)技術(shù)。SPOOLing系統(tǒng)用常駐內(nèi)存的進(jìn)程去模擬一臺外圍機(jī),用一臺主機(jī)就可完成脫機(jī)技術(shù)中需用三臺計算機(jī)完成的工作。系統(tǒng)一般分為存輸入、取輸入、存輸出、取輸出4個部分。理解SPOOLing系統(tǒng)的功能和實(shí)現(xiàn)思想。緩沖技術(shù)理解引入緩沖技術(shù)的主要目的和緩沖區(qū)的設(shè)置方式。Linux常見設(shè)備安裝和管理,如網(wǎng)卡的簡單配置?！玖私狻吭O(shè)備分類和標(biāo)識了解設(shè)備的一般分類:存儲設(shè)備(塊設(shè)備),輸入/輸出設(shè)備(字符設(shè)備)。處理I/O請求的步驟參照教材193頁的圖6-7,了解系統(tǒng)處理用戶I/O請求的步驟?，F(xiàn)代操作系統(tǒng)發(fā)展考核學(xué)生對現(xiàn)代操作系統(tǒng)發(fā)展、嵌入式和分布式操作系統(tǒng)的一般知識的學(xué)習(xí)情況。【了解】嵌入式操作系統(tǒng)的概念、功能和特性嵌入式操作系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)中使用的操作系統(tǒng)。作為一種操作系統(tǒng),它具有一般操作系統(tǒng)的基本功能,可是,由于嵌入式操作系統(tǒng)的硬件平臺和應(yīng)用環(huán)境與一般操作系統(tǒng)不同,因此它有自身的特點(diǎn),其的最大特點(diǎn)就是可定制性。分布式操作系統(tǒng)的概念、功能和特性。分布式操作系統(tǒng)是配置在分布式系統(tǒng)上的共用操作系統(tǒng)。分布式操作系統(tǒng)實(shí)施系統(tǒng)整體控制,對分布在各節(jié)點(diǎn)上的資源進(jìn)行統(tǒng)一管理,而且支持對遠(yuǎn)程進(jìn)程的通信協(xié)議。分布式操作系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)用戶面前的虛擬單處理機(jī)系統(tǒng)到具體的分布式系統(tǒng)的映射。它有如下三個基本功能:進(jìn)程管理;通信管理和資源管理。未來操作系統(tǒng)應(yīng)具有的新特征。更強(qiáng)的分布式處理能力,更高的安全性和可靠性,符合開放式模型,更方便的用戶界面。二、復(fù)習(xí)方法和建議1．復(fù)習(xí)方法(1)對計算機(jī)操作系統(tǒng)要從宏觀和微觀兩方面把握。宏觀方面:牢記操作系統(tǒng)的定義。理解操作系統(tǒng)在計算機(jī)系統(tǒng)中的地位,明確操作系統(tǒng)進(jìn)行資源管理的五大功能,即:存儲管理、進(jìn)程和處理機(jī)管理、文件管理、設(shè)備管理和用戶接口管理。教材從第2章到第6章分別介紹了這些功能的具體內(nèi)涵。微觀方面:針對于進(jìn)程、處理機(jī)、存儲器、文件、設(shè)備管理,應(yīng)掌握操作系統(tǒng)是如何管理計算機(jī)的這些資源的,理解有關(guān)概念、原理、技術(shù)和方法。(2)重視課程實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)動手能力。操作系統(tǒng)的上機(jī)實(shí)驗(yàn)很重要,它不但能夠加深對課本知識的理解,而且能夠?qū)W到很多實(shí)際工作的經(jīng)驗(yàn),這對于增強(qiáng)動手技能和分析解決實(shí)際問題的能力、提高專業(yè)素質(zhì)很有幫助。大家應(yīng)盡量做全、做好實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)前要進(jìn)行預(yù)習(xí):準(zhǔn)備做什么,用到哪些知識,大致會出現(xiàn)什么結(jié)果,心中應(yīng)有數(shù)。實(shí)驗(yàn)時應(yīng)注意出現(xiàn)的結(jié)果,并分析原因,特別是不正常的情況,對現(xiàn)象、解決辦法、原因都最好記下來。解決一個問題,就增長一份才干。努力實(shí)現(xiàn)”學(xué)以致用”的目標(biāo)。2．復(fù)習(xí)建議(1)在復(fù)習(xí)時圍繞操作系統(tǒng)是什么、干什么、如何干這一主線,分層次進(jìn)行總結(jié)。抓住重點(diǎn),掌握基本概念和基本方法,注意知識的前后連貫。操作系統(tǒng)中概念很多,要突出掌握重點(diǎn)概念,如:操作系統(tǒng)定義,進(jìn)程、重定位、死鎖等概念。要結(jié)合主教材和本復(fù)習(xí)指導(dǎo)中給出的教學(xué)要求,首先對每一章講的問題是什么要搞清楚。然后,總結(jié)一下:針對該問題引入什么概念,該概念用來解決什么基本問題,采用什么基本方法予以解決。如果能把各章知識連貫起來、并結(jié)合上機(jī)體會進(jìn)行復(fù)習(xí),效果會更好。對于基本概念在理解其所指對象的基礎(chǔ)上,記住其定義的表述。如:進(jìn)程,是針對多道程序執(zhí)行時出現(xiàn)的問題而引入的,記住其定義表述。然后,進(jìn)程與程序有何區(qū)別?有什么基本特征呢?如何體現(xiàn)其動態(tài)性呢?進(jìn)程在活動中彼此會發(fā)生什么關(guān)系呢?怎么解決呢?經(jīng)過由表及里地分析,就便于掌握知識要點(diǎn),盡量在理解的基礎(chǔ)上進(jìn)行記憶。對于操作系統(tǒng)的基本概念應(yīng)掌握其實(shí)質(zhì)是什么,是針對什么事物的,記住其表述要點(diǎn)。對于基本功能應(yīng)掌握其是解決什么問題的,性能如何。對于基本方法和技術(shù)應(yīng)理解其如何解決問題。(2)結(jié)合生活中的例子,體會操作系統(tǒng)的管理方法。操作系統(tǒng)許多管理方法都能夠在日常生活中找到例子,學(xué)習(xí)時能夠聯(lián)想日常生活中熟悉的管理示例重復(fù)體會操作系統(tǒng)的管理方法,以加深對問題的理解。教材中已經(jīng)給出了一些示例,如程序和進(jìn)程的關(guān)系,就像歌譜和唱歌;進(jìn)程的同步關(guān)系就像跑接力賽;先來先服務(wù)算法如同排隊買票;等等。(3)注重平時練習(xí),加強(qiáng)自主學(xué)習(xí)能力。平時應(yīng)認(rèn)真、獨(dú)立地完成課后習(xí)題和網(wǎng)上的自測題,正確地使用答案。在復(fù)習(xí)時應(yīng)把練習(xí)再復(fù)習(xí)一遍,掌握做題的規(guī)律和技巧,特別對重點(diǎn)要求的內(nèi)容和解題出現(xiàn)過錯誤的地方應(yīng)格外注意。根據(jù)教學(xué)大綱要求,考試難度不會超出規(guī)定范圍。對基本內(nèi)容應(yīng)牢固掌握,并能進(jìn)行適當(dāng)?shù)仂`活應(yīng)用。3.復(fù)習(xí)思考不知道大家是否想過,為什么要學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)?(1)選擇操作系統(tǒng)?，F(xiàn)代計算機(jī)系統(tǒng)中,往往配備多種操作系統(tǒng)以滿足不同的用途,經(jīng)過學(xué)習(xí)能夠了解不同類型操作系統(tǒng)的用途,有助于我們選擇合適的操作系統(tǒng)為用戶服務(wù)。(2)分析操作系統(tǒng)。了解操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能,能夠較為準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)和解決問題,至少能確定問題位置,通知操作系統(tǒng)的生產(chǎn)商來處理。分析和研究操作系統(tǒng),不知道操作系統(tǒng)的基本原理是難以完成的。(3)設(shè)計操作系統(tǒng)。針對現(xiàn)實(shí)工作任務(wù)的需要,能設(shè)計或擴(kuò)充現(xiàn)有操作系統(tǒng),這是學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)的最高層次,需要扎實(shí)的計算機(jī)科學(xué)和技術(shù)的基本理論和基礎(chǔ)知識,特別是操作系統(tǒng)的基本原理、技術(shù)和方法。(4)操作系統(tǒng)中實(shí)用的資源管理方法和技術(shù),能夠應(yīng)用于其它的管理和控制領(lǐng)域。有人說”操作系統(tǒng)是計算機(jī)技術(shù)和管理技術(shù)的結(jié)合”,如何在現(xiàn)有計算機(jī)硬件條件下經(jīng)過軟件達(dá)到目標(biāo)并努力實(shí)現(xiàn)高效性,如何在空間和時間中權(quán)衡,機(jī)制與策略,等等,操作系統(tǒng)管理資源的思路和方法體現(xiàn)了現(xiàn)實(shí)生活中的管理技術(shù)。4．復(fù)習(xí)資源(1)課程文字主教材:《操作系統(tǒng)(本科)》,孟慶昌主編,中央廣播電視大學(xué)出版社出版,1月。課程配套使用的文字輔助教材為《操作系統(tǒng)(本科)實(shí)驗(yàn)指南》,張茂林、孟慶昌主編,中央廣播電視大學(xué)出版社出版,8月。本學(xué)期先掛在網(wǎng)上。(2)電大在線”操作系統(tǒng)”課程網(wǎng)頁”教學(xué)輔導(dǎo)”欄目的資源。(3)期末復(fù)習(xí)指導(dǎo)。(4)模擬練習(xí)題。1.1本章知識點(diǎn)本章的內(nèi)容描述了計算機(jī)操作系統(tǒng)的概貌,如什么是操作系統(tǒng),它的主要功能和主要類型,操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計。這一章在全書中起著提綱挈領(lǐng)的作用,后面的各個章節(jié)將分別對操作系統(tǒng)的各項功能做詳細(xì)剖析。學(xué)好第一章對于我們從總體上把握操作系統(tǒng)有著指導(dǎo)作用。本章的主要知識點(diǎn)為:(1)操作系統(tǒng)的定義一個完整的計算機(jī)系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分組成。硬件是計算機(jī)物理裝置本身,是計算機(jī)軟件運(yùn)行的基礎(chǔ);簡單地說,軟件是計算機(jī)執(zhí)行的程序,軟件分為系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件和支撐軟件三大類。操作系統(tǒng)的定義如下:操作系統(tǒng)是控制和管理計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)各種硬件和軟件資源、有效地組織多道程序運(yùn)行的系統(tǒng)軟件(或程序集合),是用戶與計算機(jī)之間的接口。(2)操作系統(tǒng)的主要功能操作系統(tǒng)作為計算機(jī)基本的系統(tǒng)軟件,具有五大功能,分別是:存儲管理、進(jìn)程和處理機(jī)管理、文件管理、設(shè)備管理和用戶接口管理。教材從第2章到第6章將分別介紹這些主要功能。(3)操作系統(tǒng)的主要類型操作系統(tǒng)在發(fā)展中形成了以下類型,它們是批處理操作系統(tǒng)、分時操作系統(tǒng)、實(shí)時操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、分布式操作系統(tǒng)、嵌入式操作系統(tǒng)、個人機(jī)操作系統(tǒng)等。其中前三種屬于傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)類型,后面的操作系統(tǒng)類型是隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、分布式處理等新技術(shù)的應(yīng)用而產(chǎn)生的,屬于現(xiàn)代操作系統(tǒng)。(4)操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計一般說來,操作系統(tǒng)有如下四種結(jié)構(gòu):整體結(jié)構(gòu),層次結(jié)構(gòu),虛擬機(jī)結(jié)構(gòu)和客戶機(jī)-服務(wù)器結(jié)構(gòu)。它們在設(shè)計上各有優(yōu)缺點(diǎn)。UNIX系統(tǒng)和Linux系統(tǒng)是當(dāng)代最著名的多用戶、多進(jìn)程、多任務(wù)的分時操作系統(tǒng)。本章對它們的發(fā)展歷史、主要特點(diǎn)以及內(nèi)核的結(jié)構(gòu)都進(jìn)行了介紹。1.2典型例題解析【例1】什么是操作系統(tǒng)?答案操作系統(tǒng)是控制和管理計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)各種硬件和軟件資源、有效地組織多道程序運(yùn)行的系統(tǒng)軟件(或程序集合),是用戶與計算機(jī)之間的接口。分析操作系統(tǒng)作為本課程最重要的概念,同學(xué)們一定要牢記。能夠從三個方面理解這個概念,然后在理解的基礎(chǔ)上進(jìn)行記憶。(1)操作系統(tǒng)是系統(tǒng)軟件。(2)對內(nèi),操作系統(tǒng)控制和管理各種資源,有效地組織多道程序運(yùn)行。被計算機(jī)系統(tǒng)工作時所引用的一切客體都稱為資源。這里所說的客體可能是處理機(jī)、設(shè)備、內(nèi)存、外存等硬件,也可能是程序和數(shù)據(jù)等軟件。(3)對外,操作系統(tǒng)是用戶與計算機(jī)之間的接口。它為用戶提供服務(wù),方便用戶使用計算機(jī)。如果同學(xué)們理解了操作系統(tǒng)在計算機(jī)系統(tǒng)中的地位,那么對于學(xué)習(xí)這個概念有幫助?！纠?】在計算機(jī)系統(tǒng)中,操作系統(tǒng)是()。A．處于裸機(jī)之上的第一層軟件B．處于硬件之下的底層軟件C．處于應(yīng)用軟件之上的系統(tǒng)軟件D．處于系統(tǒng)軟件之上的用戶軟件答案A分析解答這道題主要是清楚操作系統(tǒng)在計算機(jī)系統(tǒng)中的地位。在計算機(jī)系統(tǒng)中,操作系統(tǒng)處于一個承上啟下的地位,它對內(nèi)管理計算機(jī)的各種軟硬件資源(文件、作業(yè)、存儲器、設(shè)備、進(jìn)程),對外向用戶提供良好界面的服務(wù),方便用戶使用計算機(jī)。操作系統(tǒng)屬于系統(tǒng)軟件,但卻又不同與其它的系統(tǒng)軟件。從下圖能夠看出,操作系統(tǒng)緊貼硬件,是裸機(jī)之上的第一層軟件,是對硬件的擴(kuò)充,其它系統(tǒng)軟件都建立在操作系統(tǒng)之上。而應(yīng)用軟件是建立在系統(tǒng)軟件之上的,更貼近用戶。操作系統(tǒng)是系統(tǒng)軟件,因此D是錯誤的。C說系統(tǒng)軟件在應(yīng)用軟件之上,這與圖中的情況相反,顯然不對。而硬件之下則沒有軟件存在,因此B根本就不正確。因此A才是正確答案。以上是用排除法來進(jìn)行選擇,如果同學(xué)們已經(jīng)理解了操作系統(tǒng)的地位,就能夠直接選擇A,這樣能夠節(jié)省答題的時間。【例3】現(xiàn)代操作系統(tǒng)的基本特征是()、資源共享和異步性。A．多道程序設(shè)計B．中斷處理C．實(shí)現(xiàn)分時與實(shí)時處理D．程序的并發(fā)執(zhí)行答案D分析操作系統(tǒng)也是一個程序,不過與其它程序相比,它有三個非常重要的特性:即多任務(wù)并行、多用戶資源共享和異步性,把握操作系統(tǒng)的這些特性對于深刻理解操作系統(tǒng)會有很大幫助。并發(fā)性是指兩個或多個任務(wù)在同一給定的時間間隔中進(jìn)行。這是一個宏觀上的概念。以多道程序?yàn)槔?這里的并發(fā)性不但體現(xiàn)在用戶程序與用戶程序之間并發(fā)執(zhí)行,還體現(xiàn)在用戶程序與操作系統(tǒng)程序之間的并發(fā)執(zhí)行。因而從宏觀上看,這些程序是同時向前推進(jìn)的。資源共享是指多個任務(wù)共享計算機(jī)系統(tǒng)中的資源,如處理機(jī)、內(nèi)存、外存、設(shè)備和數(shù)據(jù)等。這種共享是在操作系統(tǒng)的控制下實(shí)現(xiàn)的。對于一個給定的計算機(jī)系統(tǒng),它的資源配置情況是相對固定的,而系統(tǒng)中多道程序?qū)τ谫Y源的需求則是變化的,且一般是不可預(yù)知的;操作系統(tǒng)要掌握系統(tǒng)中當(dāng)前資源的使用情況,并據(jù)此決定各程序進(jìn)入系統(tǒng)的次序以及使用資源的次序。異步性體現(xiàn)了多道程序環(huán)境下,程序執(zhí)行時”走走停?！钡男再|(zhì),更反應(yīng)出操作執(zhí)行現(xiàn)場的不可預(yù)知性?！纠?】以下不屬于操作系統(tǒng)具備的主要功能的是()。A．內(nèi)存管理B．文檔編輯C．中斷處理D．CPU調(diào)度答案B分析教材中介紹操作系統(tǒng)的主要功能有存儲管理、進(jìn)程和處理機(jī)管理、文件管理、設(shè)備管理和用戶接口管理,一般被認(rèn)為是操作系統(tǒng)的五大功能。對于本題,A顯然是操作系統(tǒng)的功能之一,C中斷處理是操作系統(tǒng)實(shí)施并發(fā)的基礎(chǔ),對于操作系統(tǒng)非常重要,是實(shí)現(xiàn)多道程序設(shè)計的前提。它就像機(jī)器中的齒輪,驅(qū)動各部件的動作,因此,許多人稱操作系統(tǒng)是由”中斷驅(qū)動”的。C和D都屬于操作系統(tǒng)的進(jìn)程和處理機(jī)管理功能。只有B不是操作系統(tǒng)需要具備的主要功能,它一般是由應(yīng)用軟件提供的,如應(yīng)用軟件WindowsOffice的組件Word就提供了文檔編輯功能?！纠?】操作系統(tǒng)是計算機(jī)系統(tǒng)的核心軟件。按功能特征的不同,可把操作系統(tǒng)分為([1])、([2])、([3])、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)基本類型。其中[1]的主要目標(biāo)是提高系統(tǒng)的吞吐率和效率,而[2]是一旦有處理請求和要求處理的數(shù)據(jù)時,CPU就應(yīng)該立即處理該數(shù)據(jù)并將結(jié)果及時送回。A．單用戶系統(tǒng)B．批處理系統(tǒng)C．分時系統(tǒng)D．微機(jī)操作系統(tǒng)E．實(shí)時系統(tǒng)答案[1]B[2]E[3]C分析解答此題需要理解三種傳統(tǒng)操作系統(tǒng)類型的不同特點(diǎn)。批處理操作系統(tǒng)的主要特征可歸納為兩點(diǎn):”多道”和”成批”?！倍嗟馈笔侵竷?nèi)存中同時存在有多個正在處理的作業(yè),而且外存上還存放有大量的尚待處理的后備作業(yè)?！背膳笔侵缸鳂I(yè)成批地進(jìn)入系統(tǒng),成批地處理,成批地離開系統(tǒng);作業(yè)與作業(yè)之間的過渡由操作系統(tǒng)控制,不需用戶的干預(yù)。批處理系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)吞吐量大,資源利用率高;缺點(diǎn)是用戶作業(yè)的等待時間長,用戶與系統(tǒng)沒有交互能力。(吞吐量:在一段給定的時間內(nèi),計算機(jī)所能完成的總工作量。)分時系統(tǒng)與實(shí)時系統(tǒng)的主要區(qū)別如下:(1)關(guān)于交互性。分時系統(tǒng)中各個終端用戶與系統(tǒng)之間具有較強(qiáng)的交互性,而實(shí)時系統(tǒng)一般是專為某一領(lǐng)域使用的,對此要求不強(qiáng)。(2)關(guān)于可靠性。與分時系統(tǒng)相比,實(shí)時系統(tǒng)更加注重其穩(wěn)定性和可靠性。例如,對于航天控制系統(tǒng)來說,實(shí)時控制系統(tǒng)的故障可能帶來的后果是無法估量的。(3)關(guān)于響應(yīng)時間。分時系統(tǒng)對響應(yīng)時間的要求是以終端用戶能接受的時間為依據(jù)的;而實(shí)時系統(tǒng)對響應(yīng)時間一般有嚴(yán)格的要求,即能對外部請求做出及時的響應(yīng)和處理?！纠?】把下面左右兩列詞用線連起來,形成最恰當(dāng)?shù)拇钆洹?1)Linux(A)層次結(jié)構(gòu)(2)UNIX(B)客戶機(jī)-服務(wù)器結(jié)構(gòu)(3)IBMVM/370(C)整體結(jié)構(gòu)(4)WindowsXP(D)虛擬機(jī)結(jié)構(gòu)答案(1)－(C),(2)－(A),(3)－(D),(4)－(B)。分析左側(cè)列出的是一些計算機(jī)操作系統(tǒng),右側(cè)列出的是操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。一般說來,操作系統(tǒng)有四種結(jié)構(gòu):整體結(jié)構(gòu),層次結(jié)構(gòu),虛擬機(jī)結(jié)構(gòu)和客戶機(jī)-服務(wù)器結(jié)構(gòu)。Linux是采用整體結(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng),即所有的內(nèi)核系統(tǒng)功能都包含在一個大型的內(nèi)核軟件之中。UNIX系統(tǒng)的核心層采用的是層次結(jié)構(gòu)。Windows系列操作系統(tǒng)采用微內(nèi)核技術(shù),盡可能地使操作系統(tǒng)保持最小的核心,并由核心來負(fù)責(zé)處理客戶和服務(wù)器之間的通信。IBMVM/370系統(tǒng)是虛擬機(jī)結(jié)構(gòu)的一個典型實(shí)例。1.3練習(xí)題一、選擇題(選擇一個正確答案的代碼填入括號中)1.一個完整的計算機(jī)系統(tǒng)是由()組成的。A．硬件B．軟件C．硬件和軟件D．用戶程序2.在計算機(jī)系統(tǒng)中,控制和管理各種資源、有效地組織多道程序運(yùn)行的系統(tǒng)軟件稱作()。A．文件系統(tǒng)B．操作系統(tǒng)C．網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)D．?dāng)?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)3.按照所起的作用和需要的運(yùn)行環(huán)境,操作系統(tǒng)屬于()。A．用戶軟件B．應(yīng)用軟件C．支撐軟件D．系統(tǒng)軟件4.操作系統(tǒng)的基本職能是()。A．提供功能強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)管理工具B．提供用戶界面,方便用戶使用C．提供方便的可視化編輯程序D．控制和管理系統(tǒng)內(nèi)各種資源,有效地組織多道程序的運(yùn)行5.為用戶分配主存空間,保護(hù)主存中的程序和數(shù)據(jù)不被破壞,提高主存空間的利用率。這屬于()。A．處理器管理B．存儲管理C．文件管理D．作業(yè)管理6.操作系統(tǒng)對緩沖區(qū)的管理屬于()的功能。A．處理機(jī)管理B．設(shè)備管理C．文件管理D．存儲器管理7.操作系統(tǒng)內(nèi)核與用戶程序、應(yīng)用程序之間的接口是()。A．shell命令B．圖形界面C．系統(tǒng)調(diào)用D．C語言函數(shù)8.為了使系統(tǒng)中所有的用戶都能得到及時的響應(yīng),該操作系統(tǒng)應(yīng)該是()。A．多道批處理系統(tǒng)B．分時系統(tǒng)C．實(shí)時系統(tǒng)D．網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)9.在實(shí)時系統(tǒng)中,一旦有處理請求和要求處理的數(shù)據(jù)時,CPU就應(yīng)該立即處理該數(shù)據(jù)并將結(jié)果及時送回。下面屬于實(shí)時系統(tǒng)的是()。A．計算機(jī)激光照排系統(tǒng)B．辦公自動化系統(tǒng)C．計算機(jī)輔助設(shè)計系統(tǒng)D．航空訂票系統(tǒng)10.下面不屬于分時系統(tǒng)特征的是()。A．為多用戶設(shè)計B．需要中斷機(jī)構(gòu)及時鐘系統(tǒng)的支持C．方便用戶與計算機(jī)的交互D．可靠性比實(shí)時系統(tǒng)要求高11.以下著名的操作系統(tǒng)中,屬于多用戶、分時系統(tǒng)的是()。A．DOS系統(tǒng)B．WindowsNT系統(tǒng)C．UNIX系統(tǒng)D．OS/2系統(tǒng)二、判斷題(正確的劃√,錯誤的劃×。)1.操作系統(tǒng)是用戶與計算機(jī)之間的接口。()2.操作系統(tǒng)是系統(tǒng)軟件中的一種,在進(jìn)行系統(tǒng)安裝時能夠先安裝其它軟件,然后再裝操作系統(tǒng)。()3.操作系統(tǒng)是整個計算機(jī)系統(tǒng)的控制管理中心,它對其它軟件具有支配權(quán)利。因而,操作系統(tǒng)建立在其它軟件之上。()4.在UNIX/Linux系統(tǒng)上,系統(tǒng)調(diào)用以C函數(shù)的形式出現(xiàn)。()5.雖然分時系統(tǒng)也要求系統(tǒng)可靠,但實(shí)時系統(tǒng)對可靠性的要求更高。()6.UNIX操作系統(tǒng)是采用微內(nèi)核方法實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計的。()三、簡答題請同學(xué)們解答參考教材26頁的課后習(xí)題。參考答案:一、CBDDBBCBDDC二、1、4、5是正確的。2、(╳)安裝操作系統(tǒng)時必須先安裝操作系統(tǒng),然后再安裝其它軟件3、(╳)其它軟件建立在操作系統(tǒng)之上。6、(╳)UNIX操作系統(tǒng)采用的是層次結(jié)構(gòu)三、四見教材習(xí)題解答第2章進(jìn)程管理輔導(dǎo)與自測2.1本章知識點(diǎn)進(jìn)程是操作系統(tǒng)中最基本、最重要的概念之一,在計算機(jī)系統(tǒng)中,進(jìn)程不但是最基本的并發(fā)執(zhí)行的單位,而且也是分配資源的基本單位。引入進(jìn)程這個概念,對于我們理解、描述和設(shè)計操作系統(tǒng)具有重要意義。本章的主要知識點(diǎn)為:(1)進(jìn)程的概念進(jìn)程是程序在并發(fā)環(huán)境中的執(zhí)行過程。進(jìn)程最根本的屬性是動態(tài)性和并發(fā)性。要注意進(jìn)程與程序的區(qū)別。進(jìn)程的五個基本特征是:動態(tài)性、并發(fā)性、獨(dú)立性、制約性、結(jié)構(gòu)性。一個進(jìn)程實(shí)體一般由程序、數(shù)據(jù)、棧和進(jìn)程控制塊(PCB)這四部分組成。進(jìn)程控制塊是進(jìn)程組成中最關(guān)鍵的部分。每個進(jìn)程有唯一的進(jìn)程控制塊。操作系統(tǒng)根據(jù)PCB對進(jìn)程實(shí)施控制和管理。進(jìn)程的動態(tài)、并發(fā)等特征是利用PCB表現(xiàn)出來的。為了對所有進(jìn)程進(jìn)行有效地管理,常將各進(jìn)程的PCB用適當(dāng)?shù)姆绞浇M織起來。一般說來,進(jìn)程隊列有以下幾種方式:線性方式、鏈接方式和索引方式。進(jìn)程有三個基本狀態(tài):運(yùn)行態(tài)、就緒態(tài)和阻塞態(tài)。在一定的條件下,進(jìn)程的狀態(tài)將發(fā)生轉(zhuǎn)換。下圖所示為進(jìn)程的狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換。運(yùn)行態(tài)運(yùn)行態(tài)分配到CPU時間片到等待某事件發(fā)生所等待的事件發(fā)生阻塞態(tài)就緒態(tài)圖進(jìn)程狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換(2)進(jìn)程管理就如同人類的族系一樣,系統(tǒng)中眾多的進(jìn)程也存在族系關(guān)系:由父進(jìn)程創(chuàng)立子進(jìn)程,子進(jìn)程再創(chuàng)立子進(jìn)程,從而構(gòu)成一棵樹形的進(jìn)程族系圖。進(jìn)程作為有”生命期”的動態(tài)過程,對它們的實(shí)施管理主要包括:創(chuàng)立進(jìn)程、撤消進(jìn)程、掛起進(jìn)程、恢復(fù)進(jìn)程、改變進(jìn)程優(yōu)先級、封鎖進(jìn)程、喚醒進(jìn)程、調(diào)度進(jìn)程等。在Linux系統(tǒng)中,進(jìn)程有5種狀態(tài)。進(jìn)程分為系統(tǒng)進(jìn)程和用戶進(jìn)程。其中,系統(tǒng)進(jìn)程只運(yùn)行在內(nèi)核模式下;用戶進(jìn)程既能夠在用戶模式下運(yùn)行,也能夠經(jīng)過系統(tǒng)調(diào)用等運(yùn)行在內(nèi)核模式下。Linux的task_struct結(jié)構(gòu)相當(dāng)于其進(jìn)程控制塊。Linux系統(tǒng)對進(jìn)程的操作常見命令有:ps、kill、sleep等。常見的系統(tǒng)調(diào)用有:fork,exec,wait,exit,getpid,sleep,nice等。(3)進(jìn)程通信進(jìn)程通信是指進(jìn)程間的信息交換。根據(jù)進(jìn)程間交換信息量的多少,分為高級進(jìn)程通信和低級進(jìn)程通信。進(jìn)程的同步與互斥是指進(jìn)程在推進(jìn)時的相互制約關(guān)系,屬于低級進(jìn)程通信。一般來說同步反映了進(jìn)程之間的協(xié)作關(guān)系,往往指有幾個進(jìn)程共同完成一個任務(wù)時在時間次序上的某種限制,進(jìn)程相互之間各自的存在及作用,經(jīng)過交換信息完成通信。如接力比賽中一組隊員使用接力棒等。進(jìn)程互斥體現(xiàn)了進(jìn)程之間對資源的競爭關(guān)系,這時進(jìn)程相互之間不一定清楚其它進(jìn)程的情況,往往指多個任務(wù)多個進(jìn)程間的通訊制約,因而使用更廣泛。如打籃球時雙方掙搶籃板球等。我們用信號量(Semaphore)及P,V操作來實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的同步和互斥。生產(chǎn)者-消費(fèi)者問題是經(jīng)典的進(jìn)程同步和互斥問題。(4)死鎖死鎖是指多個進(jìn)程循環(huán)等待她方占有的資源而無限期地僵持下去的局面。計算機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生死鎖的根本原因就是資源有限且操作不當(dāng)。一種原因是競爭資源引起的死鎖,另一種原因是由于進(jìn)程推進(jìn)順序不合適引發(fā)的死鎖。產(chǎn)生死鎖的四個必要條件是:互斥條件,不可搶占條件,占有且申請條件,循環(huán)等待條件。如果在計算機(jī)系統(tǒng)中同時具備這四個必要條件時,那么會發(fā)生死鎖。一般地,解決死鎖的方法分為死鎖的預(yù)防、避免、檢測與恢復(fù)三種。2.2典型例題解析【例1】判斷題:并發(fā)是并行的不同表述,其原理相同。()答案×。分析并發(fā)是指多道程序的執(zhí)行在時間上是重疊的,一個程序的執(zhí)行尚未結(jié)束,另一個程序的執(zhí)行已經(jīng)開始。但對單CPU系統(tǒng)而言,每一時刻只有一個程序在CPU上運(yùn)行(有可能此時其它的程序在進(jìn)行輸入、輸出)。也就是說,占有CPU的只能有一個程序。因此,并發(fā)實(shí)際上是”在宏觀上并行執(zhí)行,在微觀上串行執(zhí)行”。而并行是真正意義上的并行執(zhí)行,因此兩者的含義是不同的?！纠?】在操作系統(tǒng)中引入”進(jìn)程”概念的主要目的是()。A．改進(jìn)用戶編程環(huán)境B．提高程序的運(yùn)行速度C．描述程序動態(tài)執(zhí)行過程的性質(zhì)D．使程序與計算過程一一對應(yīng)答案C分析操作系統(tǒng)中多道程序的引入,使得它們在并發(fā)執(zhí)行時共享系統(tǒng)資源,共同決定這些資源的狀態(tài),因此系統(tǒng)中各道程序在執(zhí)行過程中就出現(xiàn)了相互制約的新關(guān)系,程序的執(zhí)行出現(xiàn)”走走停?！钡男聽顟B(tài)。這些都是在程序的動態(tài)過程中發(fā)生的。而程序本身是機(jī)器能夠翻譯或執(zhí)行的一組動作或指令,它或者寫在紙面上,或者存放在磁盤等介質(zhì)上,是靜止的。很顯然,直接從程序的字面上無法看出它什么時候運(yùn)行、什么時候停頓,也看不出它是否影響其它程序或者一定受其它程序的影響。因此,用程序這個靜態(tài)概念已不能如實(shí)反映程序并發(fā)執(zhí)行過程中的這些特征。為此,人們引入進(jìn)程的概念來描述程序動態(tài)執(zhí)行過程的性質(zhì),這是引入”進(jìn)程”概念的主要目的?！纠?】下列進(jìn)程狀態(tài)的轉(zhuǎn)換中,不正確的是()。A．就緒?阻塞B．運(yùn)行?就緒C．就緒?運(yùn)行D．阻塞?就緒答案A分析回答這道題要知道進(jìn)程的3種基本狀態(tài),以及它們之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。經(jīng)過下圖能夠看到,凡是圖中有箭頭指向的轉(zhuǎn)換都是可行的,而沒有箭頭指向的則不可能。因此A是不正確的。運(yùn)行態(tài)運(yùn)行態(tài)分配到CPU時間片到等待某事件發(fā)生所等待的事件發(fā)生阻塞態(tài)就緒態(tài)圖進(jìn)程狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換如果有的同學(xué)記不住這張圖,那就從理解的角度進(jìn)行思考。首先要理解3種狀態(tài)的含義,然后再理解它們之間的轉(zhuǎn)換。例如:運(yùn)行的進(jìn)程能變成就緒嗎?能夠,如果運(yùn)行進(jìn)程的時間片到了,就必修讓出CPU,轉(zhuǎn)換為就緒態(tài)。就緒的進(jìn)程能變成阻塞嗎?不能夠,就緒態(tài)的進(jìn)程已經(jīng)具備了運(yùn)行條件,只在等待CPU,怎么可能還退回到還不具備運(yùn)行條件的阻塞態(tài)呢?因此,如果理解了,這張圖就能夠自己畫出來,并不需要死記硬背。【例4】進(jìn)程控制塊是描述進(jìn)程狀態(tài)和特性的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),一個進(jìn)程()。A．能夠有多個進(jìn)程控制塊B．能夠和其它進(jìn)程共用一個進(jìn)程控制塊C．能夠沒有進(jìn)程控制塊D．只能有唯一的進(jìn)程控制塊答案D分析進(jìn)程控制塊(PCB)是一個用于描述進(jìn)程動態(tài)性質(zhì)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。操作系統(tǒng)根據(jù)PCB對進(jìn)程實(shí)施控制和管理。進(jìn)程的動態(tài)、并發(fā)等特征也是經(jīng)過PCB表現(xiàn)出來的。進(jìn)程由程序、數(shù)據(jù)、棧和PCB構(gòu)成。構(gòu)成進(jìn)程的有關(guān)程序和數(shù)據(jù)集合是進(jìn)程得以存在的物質(zhì)基礎(chǔ),它們是進(jìn)程的實(shí)體;PCB用于標(biāo)識和刻畫實(shí)體的存在和變化,是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志。當(dāng)系統(tǒng)創(chuàng)立一個新進(jìn)程時,就為它建立一個PCB;當(dāng)進(jìn)程終止后,系統(tǒng)回收為其分配的PCB,該進(jìn)程在系統(tǒng)中就不存在了。【例5】在執(zhí)行V操作時,當(dāng)信號量的值(),應(yīng)釋放一個等待該信號量的進(jìn)程。A．小于0B．大于0C．小于等于0D．大于等于0答案C分析P,V操作能夠?qū)崿F(xiàn)對臨界區(qū)的管理要求。它由P操作原語和V操作原語組成(原語是不可中斷的過程),對信號量進(jìn)行操作,具體定義如下:P(S):①將信號量S的值減1,即S=S1;②如果S0,則該進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行;否則該進(jìn)程置為阻塞狀態(tài),排入阻塞隊列。V(S):①將信號量S的值加1,即S=S+1;②如果S>0,則該進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行;否則釋放隊列中第一個等待信號量的進(jìn)程。信號量的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為一個值和一個指針,指針指向等待該信號量的下一個進(jìn)程。信號量的值與相應(yīng)資源的使用情況有關(guān)。當(dāng)它的值大于0時,表示當(dāng)前可用資源的數(shù)量;當(dāng)它的值小于0時,其絕對值表示等待使用該資源的進(jìn)程個數(shù)。注意,信號量的值僅能由P,V操作來改變。一般來說,信號量S0時,S表示可用資源的數(shù)量。執(zhí)行一次P操作意味著請求分配一個單位資源,因此S的值減1;當(dāng)S<0時,表示已經(jīng)沒有可用資源,請求者必須等待別的進(jìn)程釋放該類資源,它才能運(yùn)行下去。而執(zhí)行一個V操作意味著釋放一個單位資源,因此S的值加1;若S0,表示有某些進(jìn)程正在等待該資源,因此要喚醒一個等待狀態(tài)的進(jìn)程,使之運(yùn)行下去?！纠?】有9個生產(chǎn)者,6個消費(fèi)者,共享容量為8的緩沖區(qū)。在這個生產(chǎn)者-消費(fèi)者問題中,互斥使用緩沖區(qū)的信號量mutex的初值應(yīng)該為()。A．1B．6C．8D．9答案A分析進(jìn)程的互斥是指當(dāng)有若干個進(jìn)程都要使用某一共享資源時,任何時刻最多只允許一個進(jìn)程去使用,其它要使用該資源的進(jìn)程必須等待,直到占用資源者釋放了該資源。進(jìn)程的互斥體現(xiàn)了并發(fā)進(jìn)程之間訪問共享資源時存在的競爭關(guān)系。在計算機(jī)系統(tǒng)中必須互斥使用的資源很多,如讀卡機(jī)、磁帶機(jī)、打印機(jī)等硬件資源和一些公共變量、表格、隊列、數(shù)據(jù)等軟件資源。利用信號量和P,V操作實(shí)現(xiàn)進(jìn)程互斥的一般模型是:進(jìn)程P1進(jìn)程P2……進(jìn)程Pn………………P(mutex);P(mutex);P(mutex);臨界區(qū);臨界區(qū);臨界區(qū);V(mutex);V(mutex);V(mutex);……其中信號量mutex用于互斥,初值為1。使用P,V操作實(shí)現(xiàn)進(jìn)程互斥時應(yīng)該注意的是:(1)每個程序中用戶實(shí)現(xiàn)互斥的P、V操作必須成對出現(xiàn),先做P操作,進(jìn)臨界區(qū),后做V操作,出臨界區(qū)。若有多個分支,要認(rèn)真檢查其成對性。(2)互斥信號量的初值一般為1。另外,P、V操作應(yīng)分別緊靠臨界區(qū)的頭尾部,臨界區(qū)的代碼應(yīng)盡可能短,不能有死循環(huán)。在本題中,既然是問互斥信號量,其初值應(yīng)為1,選項中的6,8,9都是迷惑答題者的,如果對同步和互斥不能很好地理解,就很難選擇。【例7】兩個進(jìn)程合作完成一個任務(wù),在并發(fā)執(zhí)行中,一個進(jìn)程要等待其合作伙伴發(fā)來信息,或者建立某個條件后再向前執(zhí)行,這種關(guān)系是進(jìn)程間的()關(guān)系。A．同步 B．互斥 C．競爭 D．合作答案A分析進(jìn)程的同步是指并發(fā)進(jìn)程之間存在一種制約關(guān)系,一個進(jìn)程的執(zhí)行依賴另一個進(jìn)程的消息,當(dāng)一個進(jìn)程沒有得到另一個進(jìn)程的消息時應(yīng)等待,直到消息到達(dá)才被喚醒。同步是進(jìn)程間共同完成一項任務(wù)時直接發(fā)生相互作用的關(guān)系。這樣的例子在日常生活中不勝枚舉,比如接力比賽中運(yùn)動員的默契配合,工業(yè)生產(chǎn)中流水作業(yè)的每道工序的先后執(zhí)行,以及計算機(jī)系統(tǒng)中對一個緩沖區(qū)的讀和寫等等。當(dāng)并發(fā)進(jìn)程存在協(xié)作的關(guān)系時,必須互通消息,完成進(jìn)程的同步。能實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步的機(jī)制稱為同步機(jī)制,該機(jī)制能把其它進(jìn)程需要的消息發(fā)送出去,也能測試自己需要的消息是否到達(dá)。P,V操作是典型的同步機(jī)制之一。用一個信號量與一個消息聯(lián)系起來,當(dāng)信號量的值為0時,表示期望的消息尚未產(chǎn)生;當(dāng)信號量的值非0時,表示期望的消息已經(jīng)存在。用P,V操作實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步時,調(diào)用P操作測試消息是否到達(dá),調(diào)用V操作發(fā)送消息。使用PV操作實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步時應(yīng)該注意的是:(1)分析進(jìn)程間的制約關(guān)系,確定信號量種類。在保持進(jìn)程間有正確的同步關(guān)系情況下,哪個進(jìn)程先執(zhí)行,哪些進(jìn)程后執(zhí)行,彼此間經(jīng)過什么資源(信號量)進(jìn)行協(xié)調(diào),從而明確要設(shè)置哪些信號量。(2)信號量的初值與相應(yīng)資源的數(shù)量有關(guān),也與P、V操作在程序代碼中出現(xiàn)的位置有關(guān)。(3)同一信號量的P、V操作要成對出現(xiàn),但它們分別在不同的進(jìn)程代碼中。本題中進(jìn)程的同步體現(xiàn)的是合作關(guān)系,但答案不能選D,要使用操作系統(tǒng)的術(shù)語”同步”?！纠?】設(shè)有一臺計算機(jī),有兩條I/O通道,分別接一臺卡片輸入機(jī)和一臺打印機(jī)?？ㄆ瑱C(jī)把一疊卡片逐一輸入到緩沖區(qū)B1中,加工處理后再搬到緩沖區(qū)B2中,并在打印機(jī)上打印結(jié)果。問:①系統(tǒng)要設(shè)幾個進(jìn)程來完成這個任務(wù)?各自的工作是什么?②這些進(jìn)程間有什么樣的相互制約關(guān)系?③用P、V操作寫出這些進(jìn)程的同步算法。分析我們畫一個草圖來幫助我們理解這道題:卡片機(jī)卡片機(jī)緩沖區(qū)B1打印機(jī)緩沖區(qū)B2輸入處理輸出從圖中能夠看出,從”卡片機(jī)”到”打印機(jī)”共需要3個操作,即輸入、處理、輸出。這3個動作就是完成任務(wù)的3個進(jìn)程。下面我們看看這些進(jìn)程之間有什么樣的制約關(guān)系。能夠看出,這3個進(jìn)程之間是同步關(guān)系,合作完成從輸入到輸出的工作任務(wù)。對其中任何一個進(jìn)程,要處理好與其關(guān)聯(lián)的兩端設(shè)備的協(xié)調(diào)工作。以”輸入進(jìn)程”為例,它與卡片機(jī)和緩沖區(qū)B1關(guān)聯(lián),將卡片機(jī)的卡片輸入到緩沖區(qū)B1,在不考慮卡片機(jī)的情況下,就要考慮緩沖區(qū)的情況,即是滿還是空,是空緩沖區(qū),輸入進(jìn)程就能夠輸入信息,如果緩沖區(qū)滿,則要等待”處理進(jìn)程”將B1中的信息取走,使之為空,輸入進(jìn)程才能繼續(xù)工作。依此類推,能夠找出另外2個進(jìn)程的制約關(guān)系。一般來說,處理進(jìn)程同步需要2個信號量,”輸入進(jìn)程”和”處理進(jìn)程”同步,需要2個信號量,解決緩沖區(qū)B1的協(xié)調(diào)操作問題;而”處理進(jìn)程”和”輸出進(jìn)程”同步,還需要2個信號量,解決緩沖區(qū)B2的協(xié)調(diào)操作問題。因此,共需要4個信號量。本題中”處理進(jìn)程”的算法有一些難度,因?yàn)樗枰獏f(xié)調(diào)兩個緩沖區(qū)的工作,考慮的因素比較多,算法復(fù)雜些。答案①系統(tǒng)可設(shè)三個進(jìn)程來完成這個任務(wù):R進(jìn)程負(fù)責(zé)從卡片輸入機(jī)上讀入卡片信息,輸入到緩沖區(qū)B1中;C進(jìn)程負(fù)責(zé)從緩沖區(qū)B1中取出信息,進(jìn)行加工處理,之后將結(jié)果送到緩沖區(qū)B2中;P進(jìn)程負(fù)責(zé)從緩沖區(qū)B2中取出信息,并在打印機(jī)上印出。②R進(jìn)程受C進(jìn)程影響,B1放滿信息后R進(jìn)程要等待——等C進(jìn)程將其中信息全部取走,才能繼續(xù)讀入信息;C進(jìn)程受R進(jìn)程和P進(jìn)程的約束:B1中信息放滿后C進(jìn)程才可從中取出它們,且B2被取空后,C進(jìn)程才可將加工結(jié)果送入其中;P進(jìn)程受C進(jìn)程的約束:B2中信息放滿后P進(jìn)程才可從中取出它們,進(jìn)行打印。③信號量含義及初值:B1full——緩沖區(qū)B1滿,初值為0;B1empty——緩沖區(qū)B1空,初值為0;B2full——緩沖區(qū)B2滿,初值為0;B2empty——緩沖區(qū)B2空,初值為0; 說明前面我們說過:信號量的初值與相應(yīng)資源的數(shù)量有關(guān),也與P、V操作在程序代碼中出現(xiàn)的位置有關(guān)。以本題為例,如果R進(jìn)程的算法如下:則信號量B1empty初值應(yīng)為1。表示B1緩沖區(qū)初始為空閑狀態(tài)。如果C進(jìn)程的算法如下: 則信號量B2empty初值應(yīng)為1。表示B2緩沖區(qū)初始為空閑狀態(tài)?！纠?】死鎖的四個必要條件中,無法破壞的是()。A．互斥條件B．不可搶占條件C．占有且申請條件D．循環(huán)等待條件答案A分析互斥條件、不可搶占條件、占有且申請條件和循環(huán)等待條件是死鎖發(fā)生時的4個必要條件,我們知道,只要破壞這4個必要條件中的任意一個條件,死鎖就不會發(fā)生。打破互斥條件,就是允許進(jìn)程同時訪問某些資源?？墒?有的資源是不允許被同時訪問的,如打印機(jī)等,這是由資源本身的屬性所決定的,因此這種方法并無實(shí)用價值。而其它三個條件是完全能夠破壞的。2.3練習(xí)題一、選擇題(選擇一個正確答案的代碼填入括號中)順序程序和并發(fā)程序的執(zhí)行相比,()。A．基本相同B．有點(diǎn)不同C．并發(fā)程序執(zhí)行總體上執(zhí)行時間快D．順序程序執(zhí)行總體上執(zhí)行時間快在單一處理機(jī)上,將執(zhí)行時間有重疊的幾個程序稱為()。A．順序程序B．多道程序C．并發(fā)程序D．并行程序在單CPU的系統(tǒng)中,若干程序的并發(fā)執(zhí)行是由()實(shí)現(xiàn)的。A．用戶B．程序自身C．進(jìn)程D．編譯程序進(jìn)程與程序之間有密切聯(lián)系,但又是不同的概念。二者的一個本質(zhì)區(qū)別是()。A．程序是靜態(tài)概念,進(jìn)程是動態(tài)概念B．程序是動態(tài)概念,進(jìn)程是靜態(tài)概念C．程序保存在文件中,進(jìn)程存放在內(nèi)存中D．程序順序執(zhí)行,進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行在操作系統(tǒng)中,進(jìn)程的最基本的特征是()。A．動態(tài)性和并發(fā)性B．順序性和可再現(xiàn)性C．與程序的對應(yīng)性D．執(zhí)行過程的封閉性多個進(jìn)程的實(shí)體能存在于同一內(nèi)存中,在一段時間內(nèi)都得到運(yùn)行。這種性質(zhì)稱作進(jìn)程的()。A．動態(tài)性B．并發(fā)性C．調(diào)度性D．異步性進(jìn)程是程序的執(zhí)行過程,能夠處于不同的狀態(tài)。這種性質(zhì)稱作進(jìn)程的()。A．動態(tài)性B．并發(fā)性C．調(diào)度性D．異步性在下列特性中,不是進(jìn)程的特性的是()。A．異步性B．調(diào)度性C．操作性D．動態(tài)性某進(jìn)程由于需要從磁盤上讀入數(shù)據(jù)而處于阻塞狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)完成了所需的讀盤操作后,此時該進(jìn)程的狀態(tài)將()。從就緒變?yōu)檫\(yùn)行B．從運(yùn)行變?yōu)榫途wC．從運(yùn)行變?yōu)樽枞鸇．從阻塞變?yōu)榫途w一個進(jìn)程被喚醒意味著()。A．該進(jìn)程重新占有了CPUB．進(jìn)程狀態(tài)變?yōu)榫途wC．它的優(yōu)先權(quán)變?yōu)樽畲驞．其PCB移至就緒隊列的隊首在單處理機(jī)系統(tǒng)中,處于運(yùn)行狀態(tài)的進(jìn)程()。A．只有一個B．能夠有多個C．不能被掛起D．必須在執(zhí)行完后才能被撤下已經(jīng)獲得除()以外的所有運(yùn)行所需資源的進(jìn)程處于就緒狀態(tài)。A．存儲器B．打印機(jī)C．CPUD．磁盤空間進(jìn)程從運(yùn)行狀態(tài)變?yōu)樽枞麪顟B(tài)的原因是()。A．輸入或輸出事件發(fā)生B．時間片到C．輸入或輸出事件完成D．某個進(jìn)程被喚醒為了描述進(jìn)程的動態(tài)變化過程,采用了一個與進(jìn)程相聯(lián)系的(),根據(jù)它而感知進(jìn)程的存在。A．進(jìn)程狀態(tài)字B．進(jìn)程優(yōu)先數(shù)C．進(jìn)程控制塊D．進(jìn)程起始地址進(jìn)程在系統(tǒng)中存在的唯一標(biāo)志是()。A．所運(yùn)行的程序B．所運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)C．進(jìn)程隊列D．進(jìn)程控制塊進(jìn)程的動態(tài)、并發(fā)等特征是利用()表現(xiàn)出來的。A．程序B．?dāng)?shù)據(jù)C．程序和數(shù)據(jù)D．進(jìn)程控制塊進(jìn)程間的基本關(guān)系為()。A．相互獨(dú)立與相互制約B．同步與互斥C．并行執(zhí)行與資源共享D．信息傳遞與信息緩沖在一段時間內(nèi),只允許一個進(jìn)程訪問的資源稱為()。A．共享資源B．臨界區(qū)C．臨界資源D．共享區(qū)操作系統(tǒng)中有一組常稱為特殊系統(tǒng)調(diào)用的程序,其操作具有不可分割性,在操作系統(tǒng)中稱為()。A．初始化程序B．原語C．子程序D．控制模塊操作系統(tǒng)中利用信號量和P、V操作,()。A．只能實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的互斥B．只能實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的同步C．可實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的互斥和同步D．可完成進(jìn)程調(diào)度如果進(jìn)程Pa對信號量S執(zhí)行P操作,則信號量S的值應(yīng)()。A．加1B．減1C．等于0D．小于0如果信號量S的值是0,此時進(jìn)程A執(zhí)行P(S)操作,那么,進(jìn)程A會()。A．繼續(xù)運(yùn)行B．進(jìn)入阻塞態(tài),讓出CPUC．進(jìn)入就緒態(tài),讓出CPUD．繼續(xù)運(yùn)行,并喚醒S隊列頭上的等待進(jìn)程在操作系統(tǒng)中,對信號量S的P操作原語的定義中,使進(jìn)程進(jìn)入相應(yīng)阻塞隊列等待的條件是()。A．S>0B．S=0C．S<0D．S0信號量S的初值為8,在S上執(zhí)行了10次P操作,6次V操作后,S的值為()。A．10B．8C．6D．4若P、V操作的信號量S初值為2,當(dāng)前值為1,則表示有()個等待進(jìn)程。A．0 B．l C．2 D．3在進(jìn)程通信中,使用信箱方式交換信息的是()。A．低級進(jìn)程通信B．高級進(jìn)程通信C．共享內(nèi)存方式D．管道文件方式系統(tǒng)出現(xiàn)死鎖的原因是()。A．計算機(jī)系統(tǒng)發(fā)生了重大故障B．有多個封鎖的進(jìn)程同時存在C．若干進(jìn)程因競爭資源而無休止地循環(huán)等待著,而且都不釋放已占有的資源D．資源數(shù)大大少于進(jìn)程數(shù),或進(jìn)程同時申請的資源數(shù)大大超過資源總數(shù)兩個進(jìn)程爭奪同一個資源()。A．一定死鎖B．不一定死鎖C．不會死鎖D．以上說法都不對二、判斷題(正確的劃√,錯誤的劃×。)簡單地說,進(jìn)程是程序的執(zhí)行過程。因而,進(jìn)程和程序是一一對應(yīng)的。()進(jìn)程和程序是兩個截然不同的概念。()程序在運(yùn)行時需要很多系統(tǒng)資源,如內(nèi)存、文件、設(shè)備等,因此操作系統(tǒng)以程序?yàn)閱挝环峙湎到y(tǒng)資源。()進(jìn)程控制塊(PCB)是專為用戶進(jìn)程設(shè)置的私有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),每個進(jìn)程僅有一個PCB。()進(jìn)程執(zhí)行的相對速度不能由進(jìn)程自己來控制。()進(jìn)程之間的互斥,主要源于進(jìn)程之間的資源競爭,從而實(shí)現(xiàn)多個相關(guān)進(jìn)程在執(zhí)行次序上的協(xié)調(diào)。()信號量機(jī)制是一種有效的實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步與互斥的工具。信號量只能由P、V操作來改變。()V操作是對信號量執(zhí)行加1操作,意味著釋放一個單位資源,如果加1后信號量的值小于等于零,則從等待隊列中喚醒一個進(jìn)程,現(xiàn)進(jìn)程變?yōu)樽枞麪顟B(tài),否則現(xiàn)進(jìn)程繼續(xù)進(jìn)行。()利用信號量的P,V操作,進(jìn)程之間能夠交換大量信息。()系統(tǒng)產(chǎn)生死鎖的根本原因是資源有限且操作不當(dāng)。因此,當(dāng)系統(tǒng)提供的資源少于并發(fā)進(jìn)程的需求時,系統(tǒng)就產(chǎn)生死鎖。()三、簡答題四、應(yīng)用題請同學(xué)們解答參考教材68頁的課后習(xí)題。參考答案:一、CCCAABDCDBACACDDBCBCBBCDBBCB二、2,5,7是正確的。1.(×)。進(jìn)程和程序不是一一對應(yīng)的。3.(×)。操作系統(tǒng)以進(jìn)程為單位分配系統(tǒng)資源。4.(×)。進(jìn)程控制塊(PCB)是為系統(tǒng)中各個進(jìn)程設(shè)置的私有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。第3章處理機(jī)調(diào)度輔導(dǎo)與自測3.1本章知識點(diǎn)調(diào)度是操作系統(tǒng)的基本功能,幾乎所有的計算機(jī)資源在使用之前都要經(jīng)過調(diào)度。CPU作為計算機(jī)最主要的資源,處理機(jī)調(diào)度的目的就是分配CPU。CPU是操作系統(tǒng)中最核心的調(diào)度,其調(diào)度策略決定了操作系統(tǒng)的類型,其調(diào)度算法優(yōu)劣直接影響整個系統(tǒng)的性能。因此,調(diào)度問題是操作系統(tǒng)設(shè)計的一個中心問題。本章的主要知識點(diǎn)為:(1)調(diào)度級別一般來說,作業(yè)從進(jìn)入系統(tǒng)到最后完成,可能要經(jīng)歷三級調(diào)度:高級調(diào)度、中級調(diào)度和低級調(diào)度,這是按調(diào)度層次進(jìn)行分類的。其中,高級調(diào)度又稱為作業(yè)調(diào)度,低級調(diào)度又稱為進(jìn)程調(diào)度。作業(yè)調(diào)度是在輸入的一批作業(yè)中選擇有權(quán)競爭CPU的作業(yè)。資源的分配策略(特別是內(nèi)存管理)對作業(yè)調(diào)度有很大影響。為了使內(nèi)存中同時存放的進(jìn)程數(shù)目不至于太多,有時就需要把某些進(jìn)程從內(nèi)存中移到外存上,以減少多道程序的數(shù)目,為此設(shè)立了中級調(diào)度。進(jìn)程調(diào)度是從就緒進(jìn)程隊列中選擇一個進(jìn)程,并把CPU分配給它。進(jìn)程調(diào)度是這三級調(diào)度中是必不可少的。這三級調(diào)度中,要重點(diǎn)理解作業(yè)調(diào)度和進(jìn)程調(diào)度形成的兩級調(diào)度模型,如下圖所示。經(jīng)過理解這個圖,理解作業(yè)的4種狀態(tài):提交、后備、執(zhí)行和完成,作業(yè)調(diào)度的功能,進(jìn)程調(diào)度的功能,進(jìn)程調(diào)度的時機(jī),以及這兩級調(diào)度如何協(xié)調(diào)工作完成了處理機(jī)調(diào)度。(2)常見調(diào)度算法針對不同的系統(tǒng)目標(biāo),會采取不同的調(diào)度策略。確定調(diào)度策略是件復(fù)雜的工作,往往要兼顧多種因素的影響。CPU利用率、吞吐量、周轉(zhuǎn)時間、就緒等待時間和響應(yīng)時間等是一般評價系統(tǒng)性能時都要考慮的幾個指標(biāo)。教材中主要介紹了3種調(diào)度算法,分別是先來先服務(wù)法、時間片輪轉(zhuǎn)法和優(yōu)先級法。先來先服務(wù)法(FCFS)是最簡單的調(diào)度算法,它的實(shí)現(xiàn)思想就是”排隊買票”的辦法。按作業(yè)(或進(jìn)程)到來的先后次序進(jìn)行調(diào)度,即先來的先得到執(zhí)行。時間片輪轉(zhuǎn)法(RR)的設(shè)計實(shí)現(xiàn)思想是系統(tǒng)把所有就緒進(jìn)程按先入先出的原則排成一個隊列。每當(dāng)執(zhí)行進(jìn)程調(diào)度時,進(jìn)程調(diào)度程序總是選出就緒隊列的隊首進(jìn)程,讓它在CPU上運(yùn)行一個時間片的時間。當(dāng)進(jìn)程用完分給它的時間片后,調(diào)度程序便停止該進(jìn)程的運(yùn)行,并把它放入就緒隊列的末尾;然后,把CPU分給就緒隊列的隊首進(jìn)程。輪轉(zhuǎn)法適用于分時系統(tǒng)。其主要問題是時間片如何選擇:時間片太長了,就成為FCFS調(diào)度;時間片太短了,頻繁調(diào)度,開銷太大。優(yōu)先級調(diào)度算法的實(shí)現(xiàn)思想:是從就緒隊列中選出優(yōu)先級最高的進(jìn)程,把CPU分給它使用。又分為非搶占式優(yōu)先級法和搶占式優(yōu)先級法。前者是:當(dāng)前占用CPU的進(jìn)程一直運(yùn)行下去,直到完成任務(wù)或者因等待某事件而主動讓出CPU時,系統(tǒng)才讓另一個優(yōu)先級高的進(jìn)程占用CPU。后者是:當(dāng)前進(jìn)程在運(yùn)行過程中,一旦有另一個優(yōu)先級更高的進(jìn)程出現(xiàn)在就緒隊列中,進(jìn)程調(diào)度程序就停止當(dāng)前進(jìn)程的運(yùn)行,強(qiáng)行將CPU分給那個進(jìn)程。其它常見的調(diào)度算法還有:短作業(yè)優(yōu)先法、最短剩余時間優(yōu)先法、多級隊列法、多級反饋隊列法。(3)中斷處理并發(fā)是現(xiàn)代計算機(jī)系統(tǒng)的重要特性,它允許多個進(jìn)程同時在系統(tǒng)中活動。而實(shí)施并發(fā)的基礎(chǔ)是由硬件和軟件結(jié)合而成的中斷機(jī)制。中斷是現(xiàn)代計算機(jī)系統(tǒng)中的重要概念之一,它是指CPU對系統(tǒng)發(fā)生的某個事件做出的處理過程。按功能劃分,中斷一般分為I/O中斷、機(jī)器故障中斷、外部中斷、程序性中斷、訪管中斷。在中斷響應(yīng)和處理過程中,硬件對中斷請求做出響應(yīng):中止當(dāng)前程序的執(zhí)行,保存斷點(diǎn)信息,轉(zhuǎn)到相應(yīng)的處理程序。軟件對中斷進(jìn)行相應(yīng)的處理:保存現(xiàn)場,分析原因,處理中斷,中斷返回。各中斷處理程序是操作系統(tǒng)的重要組成部分。對中斷的處理是在核心態(tài)下進(jìn)行的。Linux系統(tǒng)提供給用戶的最重要的系統(tǒng)程序是shell命令語言解釋程序。其基本功能是解釋并執(zhí)行用戶輸入的各種命令,實(shí)現(xiàn)用戶與Linux核心的接口。shell解釋程序的工作過程基本上是讀入命令行、分析命令行和構(gòu)成命令樹,創(chuàng)立子進(jìn)程來執(zhí)行命令樹等步驟。(4)Linux系統(tǒng)的進(jìn)程調(diào)度Linux系統(tǒng)的進(jìn)程調(diào)度機(jī)制主要涉及調(diào)度方式、調(diào)度策略、調(diào)度時機(jī)和調(diào)度算法。Linux系統(tǒng)對進(jìn)程采用兩級調(diào)度:中級調(diào)度(對換進(jìn)程,解決內(nèi)存分配)和低級調(diào)度(解決CPU分配)。進(jìn)程調(diào)度基本上采用搶占式優(yōu)先級算法。而針對不同類型的進(jìn)程又采用相應(yīng)的調(diào)度策略。本章還介紹了Linux系統(tǒng)中常見的調(diào)度命令,如nohup、at、batch、jobs、fg、bg。3.2典型例題解析【例1】為了使系統(tǒng)中各部分資源得到均衡使用,就必須選擇對資源需求不同的作業(yè)進(jìn)行合理搭配,這項工作是由()完成的。A．作業(yè)調(diào)度B．中級調(diào)度C．進(jìn)程調(diào)度D．內(nèi)存調(diào)度答案A分析首先,要了解操作系統(tǒng)處理機(jī)調(diào)度的級別,即作業(yè)從進(jìn)入系統(tǒng)到最后完成,至少要經(jīng)歷兩級調(diào)度:高級調(diào)度和低級調(diào)度。為了使內(nèi)存中同時存放的進(jìn)程數(shù)目不至于太多,有時需要把某些進(jìn)程從內(nèi)存中移到外存上,以減少多道程序的數(shù)目,為此設(shè)立了中級調(diào)度。各個級別調(diào)度的含義,所解決的問題,即功能是什么。只有清晰地掌握了這些基本概念,才能做好選擇。本題說的是作業(yè)的合理搭配以達(dá)到系統(tǒng)資源的均衡利用,顯然是作業(yè)調(diào)度的工作。而中級調(diào)度解決的是內(nèi)存分配問題,進(jìn)程調(diào)度解決的是哪一個就緒進(jìn)程占有CPU的問題。因此答案選A。【例2】作業(yè)調(diào)度程序從處于()狀態(tài)的隊列中選取適當(dāng)?shù)淖鳂I(yè)調(diào)入主存運(yùn)行。A．執(zhí)行B．提交C．完成D．后備答案D分析解答此題需要了解作業(yè)的狀態(tài)以及轉(zhuǎn)換。一個作業(yè)從進(jìn)入系統(tǒng)到運(yùn)行結(jié)束要經(jīng)歷四種狀態(tài):提交狀態(tài)、后備狀態(tài)、執(zhí)行狀態(tài)和完成狀態(tài)。(1)提交狀態(tài):用戶的一個作業(yè)提交給系統(tǒng)時所處的狀態(tài),如用戶經(jīng)過鍵盤向機(jī)器輸入作業(yè)。處于提交狀態(tài)的作業(yè),其信息正在進(jìn)入系統(tǒng)。(2)后備狀態(tài):用戶作業(yè)經(jīng)輸入設(shè)備(如讀卡機(jī))輸入進(jìn)外存(磁盤)中存放,等待進(jìn)入內(nèi)存時所處的狀態(tài)。此時,系統(tǒng)將為該作業(yè)建立一個作業(yè)控制塊JCB,并把作業(yè)插入到后備作業(yè)隊列中等待調(diào)度運(yùn)行。(3)執(zhí)行狀態(tài):作業(yè)調(diào)度程序按照一定的作業(yè)調(diào)度算法從后備作業(yè)隊列中選中一個作業(yè),為它分配必要的資源,建立一組相應(yīng)的進(jìn)程后,這個作業(yè)就由后備狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閳?zhí)行狀態(tài)。需要指出的是,處于執(zhí)行狀態(tài)的作業(yè)在系統(tǒng)中并不一定真正占有處理機(jī),作業(yè)能否真正在處理機(jī)上運(yùn)行由進(jìn)程調(diào)度來控制。(4)完成狀態(tài):作業(yè)完成了處理任務(wù),輸出結(jié)果形成報告,系統(tǒng)將作業(yè)控制塊JCB從當(dāng)前作業(yè)隊列中刪除,并回收分配給作業(yè)的全部資源,準(zhǔn)備退出系統(tǒng)時的作業(yè)狀態(tài)。四種作業(yè)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換見下圖:進(jìn)程調(diào)度進(jìn)程調(diào)度作業(yè)調(diào)度作業(yè)調(diào)度提交后備完成運(yùn)行就緒阻塞參考上圖,有這樣一個判斷題:作業(yè)調(diào)度程序選中一個作業(yè)后,與該作業(yè)相關(guān)的進(jìn)程即占有CPU運(yùn)行。答案是錯誤的,因?yàn)閳?zhí)行狀態(tài)的作業(yè)能否真正在CPU上運(yùn)行由進(jìn)程調(diào)度來控制,這時候的進(jìn)程至少有三種基本狀態(tài),不能保證一定是占有CPU的運(yùn)行狀態(tài)?！纠?】在批處理系統(tǒng)中,周轉(zhuǎn)時間是()。A．作業(yè)運(yùn)行時間B．作業(yè)等待時間和運(yùn)行時間之和C．作業(yè)的相對等待時間D．作業(yè)被調(diào)度進(jìn)入主存到運(yùn)行完畢的時間答案B分析作業(yè)的周轉(zhuǎn)時間＝作業(yè)完成時間－作業(yè)提交時間。周轉(zhuǎn)時間是用于作業(yè)等待進(jìn)入內(nèi)存、進(jìn)程在就緒隊列中等待、進(jìn)程在CPU上運(yùn)行和完成I/O操作所花費(fèi)時間的總和。因此,周轉(zhuǎn)時間是作業(yè)等待時間和運(yùn)行時間之和。答案D是不正確,因?yàn)樽鳂I(yè)提交后進(jìn)入作業(yè)后備狀態(tài),此時作業(yè)是在外存,這個時間也要計入作業(yè)的周轉(zhuǎn)時間?！纠?】在作業(yè)調(diào)度中,若采用優(yōu)先級調(diào)度算法,為了盡可能使CPU和外部設(shè)備并行工作,有如下三個作業(yè):J1以計算為主,J2以輸入輸出為主,J3計算和輸入輸出兼顧,則它們的優(yōu)先級從高到低的排列順序是()。A．J1,J2,J3B．J2,J3,J1C．J3,J2,J1D．J2,J1,J3答案C分析本試題將作業(yè)分為:I/O繁忙的作業(yè)、CPU繁忙的作業(yè)、I/O與CPU均衡的作業(yè)三種類型,由系統(tǒng)或操作員根據(jù)作業(yè)類型指定優(yōu)先級。為了盡可能使CPU和外部設(shè)備并行工作,那么I/O繁忙的作業(yè)和CPU繁忙的作業(yè)都不能指定為最高的優(yōu)先級,因?yàn)檫@兩類作業(yè)都無法均衡地使用資源(CPU或者I/O設(shè)備)。對于這兩類作業(yè),應(yīng)指定I/O繁忙的作業(yè)優(yōu)先級高于CPU繁忙的作業(yè),這樣做能夠提高CPU的利用率,增加系統(tǒng)的吞吐量。因此,這三類作業(yè)優(yōu)先級從高到低的排列順序是:I/O與CPU均衡的作業(yè)、I/O繁忙的作業(yè)、CPU繁忙的作業(yè)。