计算机操作系统原理复习资料

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第一章：

1、操作系统：是控制和管理计算机硬件和软件资源、合理组织计算机工作流程以及方便用户的程序集合。

2、操作系统的观点：虚拟机、资源管理、用户服务、进程管理

4、操作系统的形成过程：人工操作阶段、单道批处理、多道程序系统阶段（标志操作系统的诞生）、进一步发展阶段（微型计算机操作系统、网络、分布式、嵌入式）

5、操作系统的类型：多道批处理、分时系统、实时系统

6、多道批处理系统的特征：多道性、无序性、调度性、进程调度

7、多道批处理系统的优缺点：优点（资源利用率高、系统吞吐量大）、缺点（平均周转时间长、无交互能力）

8、分时系统的特性：多路性、独立性、及时性、交互性

9、响应时间：是指从终端用户发出一条命令开始，到系统处理完这条命令并做出回答为止所需的最大量时间间隔。是衡量分时系统性能的一个重要指标，也是设计分时系统应该注意的一个重要问题。

10、实时系统的特征：多路性、独立性、及时性、交互性、高可靠性

11、操作系统的特征：并发、共享、虚拟、异步性。并发：是指两个或两个以上事件在同一时间间隔内发生。

12、操作系统的服务方式：系统调用、系统程序

13、操作系统的结构：整体式系统、层次式系统、客户/服务器系统

第二章：

1、作业：

2、系统调用：是操作系统为编程人员提供的接口。

3、系统调用类型：

（1）、系统维护类调用

（2）、设备管理类调用

（3）、文件管理类调用

（4）、进程控制类调用

（5）、进程通信类调用

（6）、存储管理类调用

4、系统态（管态）、用户态（目态）

第三章：

1、进程：是操作系统结构的基础；是一次程序的执行；是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时所发生的活动；是程序在一个数据集合上运行的过程，它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

2、线程：是进程中可独立执行的子任务，仅是调度和CPU时间分配的基本单位，而不作为拥有资源的基本单位，一个进程可以有一个活多个线程。

3、进程与线程的比较：4个方面的比较

（1）、拥有的资源

（2）调度

（3）并发性

（4）系统开销

4、程序的顺序执行及其特征：

(1)、顺序性

（2）、封闭性

（3）可在现性

程序的并发执行及其特征：（1）、间断性

（2）、失去封闭性

（3）、不可再现性

5、进程特征：（1）、动态性

（2）、并发性

（3）、独立性

（4）异步性

（5）、结构特征

6、进程的计本状态及其转换图：

7、进程互斥：是多并发进程竞争临界资源时产生的一种制约关系，也称为间接制约关系。

进程同步：是指多个合作进程为了完成一组相关任务在执行速度上的相互协调。

8、临界资源时指一次允许一个进程使用的资源。临界区：是指进程中访问临界资源的那一

段代码。

9、互斥是不许遵守的准则：（1）空闲让进

（2）忙则等待

（3）有限等待

（4）让权等待

10、PV 原语：信号量的初值为1，表示开始时无进程使用临界资源，若P （mutex ）原语使mutex 的值为0，表示临界区空闲该进程可以进入临界区；若P （mutex ）原语使mutex 的值为小于0，表示已有进程在临界区内，该进程应调用阻塞原语在临界区外等待。V （mutex ）原语使mutex 的值为1，表示进程在临界区外等待，该进程可以继续执行；若V （mutex ）原语使mutex 的值小于等于0，表示有进程在临界区外等待，该进程需要将等待队列中的第一个进程唤醒，然后再继续执行。

11、例题：9、16、17、18、21（P64-P65）

第四章：

1、调度的层次：（1）高级调度 （2）低级调度 （3）中级调度

2、性能指标：（1）周转时间：T i =T ei Tsi(T ei 为作业完成时间，Tsi 为作业的提交时间)、 T i =Twi + Tri(Twi 主要是指作业i 处于后备状态时的等待时间、Tri 是指作业多的运行时间)

平均周转时间∑==n i Ti n T 11

（2）带权周转时间：ri i i T T W /=（i W 是作业周转时间与作业运行时间的比）

平均带权周转时间：∑==n

i i W n W 1

1 （3）系统吞吐量：是指系统在单位时间内所完成的作业数，是批处理系统性能 评价的一个重要指标

（4）响应时间 （5）处理机利用率

3、调度算法：（1）先来先服务调度算法

（2）段作业（进程）优先调度算法

（3）高响应比优先调度算法

（4）时间片轮转调度算法

（5）优先级调度算法

（6）多级反馈队列调度算法

课后题：10、12、13、14

第五章 死锁及其对策

1、死锁的概念：死锁是指计算机系统中多道程序并发执行时，两个或两个以上的进程由于竞争系统资源而出现的一种互相等待的现象。

2、死锁产生的原因：

（1）临界资源分配不当引起的死锁。（2）进程推进顺序不当引起的死锁。

3、死锁产生的必要条件：（1）互斥条件（2）占用并等待条件（3）不可剥夺条件（4）环路等待条件

注：当计算机系统同时具备上述4个必要条件时，就会发生死锁。也就是说，只要有一个必要条件不满足时，死锁就可以排除。

4、处理死锁的方法：

（1）对死锁视而不见。

（2）预防死锁，该方法通过在系统设计初期选择一些限制条件来破坏产生死锁的4个必要条件中的一个或几个条件，预防死锁。

（3）避免死锁，该方法通过在资源的动态分配过程中，用某种方法防止系统进入不安全状态，从而避免发生死锁。

（4）检测和解除死锁，专门设置一个检测机构，可以随时检测出死锁的发生，并能确定与死锁有关的进程和资源然后采取适当的方法解除系统中的死锁状态。常用的解除死锁的方法有两种：一是强制性地撤销一些死锁进程，并剥夺它们的资源给其余进程；另一种是使用一个有效的挂起和解除挂起机构来挂起一些进程，以便从被挂起进程中剥夺一些资源来解除死锁。

5、死锁的预防：

（1）破坏互斥条件

（2）破坏占用并等待条件

（3）破坏不剥夺条件

（4）破坏环路等待条件

6、银行家算法（见书P108）

7、利用资源分配图检测死锁——资源分配图的化简。（见书P113—114）

课后题：9、10、11（见书P119—120）

第六章存储管理

1、地址重定位的概念：由于一个作业装入到与其地址空间不一致的存储空间所引起的对有关地址部分的调整过程称为地址重定位。（或逻辑地址到物理地址的变化称为地址重定位。）

2、存储器管理的目的和功能：

目的：尽可能地满足用户需求和提高主存的使用效率，使主存在成本、速度和规模之间获得较好的权衡。

功能：（1）存储分配（2）地址变化（3）“扩充”主存容量（4）存储保护

3、存储管理的分配算法：

（1）最佳适应算法：按空闲区大小从小到大的次序组成空闲区表（队列）

优点：保证了大作业的需求。

缺点：容易形成小的碎片空闲区，不容易分配。

（2）最坏适应算法

（3）首次适应算法：将空闲区按其在存储空间中的起始地址递增的顺序排列。

优点：算法简单，查找速度快。

缺点：高地址部分的大空闲区被使用的机会少。

4、分页存储管理的实现原理：

（1）等分主存。

（2）用户逻辑地址空间的分页。

（3）逻辑地址的表示。

（4）主存分配原则。

5、页面抖动：

（1）局部性原理：时间局部性、空间局部性

（2）抖动（或颠簸）：频率非常高的页面置换现象称为抖动。

课后题：9、13、15（见书P154—155）

第七章设备管理

1、I/O设备种类：

（1）按工作特性分类：输入设备、输出设备、存储设备（是指外存，也称为后备存储器或辅助存储器）

（2）按传输速率分类：1）低速设备，是指传输速率为每秒钟几个字节至数百个字节的一类设备。如：键盘、鼠标。

2）中速设备，是指传输速率为每秒钟几KB至数十KB的一类设备。如行式打印机、激光打印机。

3）高速设备，是指传输速率为数百KB至几MB的一类设备。如磁带机、磁盘机、光盘机。

（3）按信息组织方式分类：1）字符设备，是指以字符为单位进行输入/输出的设备，传输速度相对较慢。如：卡片阅读机、纸带机、打印机、穿孔机

2）块设备，是指若干字节组成的数据块为单位进行输入/输出的设备，传输速率较高。

注：磁盘既是输入设备也是输出设备。

2、I/O控制方式：

（1）程序直接控制方式：也称查询方式。

（2）中断控制方式

（3）DMA控制方式：又称为直接存储器存取。

（4）通道控制方式：根据信息交换方式和连接的设备类型不同，可把通道分为以下3种类型：1）字符多路通道，以字节为单位传送数据，专门连接低速设备，如打印机。

2）数组选择通道，用于连接高速设备，如磁盘。

3）数组多路通道。

3、缓冲技术：单缓冲、双缓冲、多缓冲和缓冲池

4、设备管理软件的层次：由高到低分为4个层次：

（1）用户层I/O软件。

（2）与设备无关的I/O软件。

（3）设备驱动程序。

（4）中断处理程序。

5、设备驱动程序的功能是从与设备无关的软件中接收抽象的请求并执行。具体的说，主要工作包括以下几项。

（1）将抽象要求转换为具体要求，检查I/O请求的合法性。

（2）读出和检查设备的状态。

（3）传送必要的参数，设置工作方式。

（4）启动设备。

6、磁盘是一种直接存取的高速大容量旋转型存储设备。

7、执行一次I/O操作所花费的时间有3个组成部分。

（1）寻道时间。磁头在磁头臂带动下移动到指定柱面所需的时间。

（2）延迟时间。指定扇区旋转到磁头位置所需时间。

（3）传送时间。由磁头把扇区中信息读到主存储器或把主存储器中信息写到扇区中所需的时间。

注：访问磁盘时，应采用恰当的磁盘调度算法，尽量减少寻道时间，改善系统性能。

8、磁盘调度算法：

※（1）先来先服务（FCFS）算法。

※（2）最短寻道时间优先（SSTF）算法

※（3）扫描（SCAN）算法

（4）循环扫描算法

第八章文件系统

1、文件：是具有名字的一组相关联信息的有序集合。

2、文件具有两种基本形式：流式文件、记录式文件。

3、文件的类型：

（1）按性质和用途分类：1）系统文件

2）用户文件

3）库文件

（2）按组织形式分类：1）普通文件

2）目录文件

3）特殊文件

（3）按存取控制属性分类：1）只读文件

2）读写文件

3）可执行文件

4）不保护文件

4、文件存储空间管理的基本方法：

（1）空闲文件目录

（2）空闲块链

（3）位示图：位示图是利用二进制的一位来表示文件存储空间中的一个物理块的使用情况。

5、文件目录：是一个用来描述系统中所以文件基本情况的数据结构，由若干个目录项组成，每个目录项对应一个文件的文件控制块（FCB，也称文件说明）

6、文件目录的基本结构：

（1）单级目录

（2）二级目录

（3）多级目录