操作系统原理与设计纲要

第一章操作系统概述

1.设计操作系统的主要目标？

答：方便性，有效性，可扩展性，开放性

2.操作系统的功能

答：处理器管理，存储器管理，I/O管理，文件管理，人机接口。

3.操作系统的特征

答：进程执行的并发性，资源使用的共享性，设备引用的虚拟性，进程推进的异步性，程序运行的不正确性。

4.分时操作系统允许多个用户使用计算机的操作系统；批处理操作系统允许多个用户将多

个作业交给计算机进行集中处理；实时操作系统能及时处理过程控制数据并做出响应。

第二章进程与线程

1．前驱图是一个有向无循环图

2．程序顺序执行的特征：顺序性，封闭性，结果的确定性

3．程序并发执行的特征：间断性，开放性，结果的不可再现性

4．进程：是具有独立功能的程序关于某个数据的集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的独立单位。

5．进程的特征：动态性，并发性，独立性，异步性，结构性。

6．进程的三种基本状态：就绪状态，执行状态，阻塞状态

就绪状态→执行状态：进程分配到CPU资源

执行状态→就绪状态：时间片用完

执行状态→阻塞状态：I/O请求

阻塞状态→就绪状态：I/O完成（这一过程称为唤醒）

7.进程的控制手段：进程控制原语和进程家族树

进程控制原语包括：创建原语，撤消原语，阻塞原语，唤醒原语，挂起原语，激活原语7．进程创建的原因：用户登录，提供服务，作业调度，应用请求

8．进程创建的过程：申请PCB,为空白PCB分配资源，进一步填充PCB

9．进程撤销的原因：权限错误，越界错误，非法指令错误，特权指令错误，I/O故障10.进程控制块（PCB）操作系统专门为进程设置的的数据结构，用它来描述进程的特征以及控制进程运行需要的全部信息。

11.进程映像：PCB，用户程序段，用户数据段，参与过程调用和参数传递等工作的栈区。

12.PCB存储组织：链接方式和索引方式

13,进程通信方式：直接通信方式（代表消息缓冲队列通信机制）和间接通信方式（代表信箱方式）

14.线程的定义与特征

定义：线程是进程中的一个实体，是可独立参与调度的基本单位。一个进程可以有一个或多个线程。

特征：1>在拥有资源方面：进程都是独立拥有资源的一个基本单位。它可以申请并拥有自己的资源，也可以其所属进程的资源。而线程只拥有一点在运行中必要的资源。2>调度方面：进程作为独立拥有资源的基本单位。线程是独立参与调度的基本单位。3>并发性方面：不仅不通进程的线程可以并发执行，而且在同一进程的多个线程间亦可并发执行。

第三章进程的同步

1.进程的关系可分为同步和互斥

2临界资源，临界区，相关临界区概念：临界资源指一次仅允许一个进程访问的资源；临界区指并发进程中访问临界资源的那段程序代码；如果有一组进程的临界区都使用了相同的共享变量，则这个临界区成为相关临界区。

第四章进程的调度与死锁

1.调度的调度类型：高级调度，中级调度，低级调度

2.进程的调度准则：1>面向用户准则：周转时间尽量短，响应时间尽量高，截止时间最近，可预测性；2>面向系统准则：平均带权周转时间短，吞吐率高，处理器使用率高，资源得到平衡利用，进程得到公平对待。

3.进程的调度方式：抢占式与非抢占式

4.经典进程调度算法：先来先服务策略；最短进程策略；最短剩余时间策略；时间片轮转策略；优先权调度策略；最高响应比策略；多级队列反馈策略

5.死锁的定义：两个或者两个以上的进程在执行过程中，因争夺资源而造成的一种相互等待的现象，如无外力的情况下，它们将无法推进下去。

6．产生死锁的必要条件：互斥，请求又保持，非剥夺，循环等待

7．死锁的的预防：死锁的四个必要条件不成立

8．死锁的避免：安全状态；银行家算法；安全检查

9.死锁的解除：重新启动，撤销进程，剥夺进程，进程回退。

第六章存储管理基础

1.一个程序从产生到运行完成的过程：链接，装入，运行与退出。

2.内存的扩充方法：覆盖技术和交换技术

3.交换技术和覆盖技术的区别：1>覆盖技术对用户不透明，交换技术对用户透明；2>覆盖技术发生在进程/程序之内，交换技术发生在进程/程序之间；3>覆盖只能覆盖那些与覆盖无关的程序，交换可以根据实际所需进行。

4连续分配方式与管理：

1>单一连续分配

2>分区分配

（1）固定分区分配：分区等长划分；分区不等长划分

（2）可变分区分配: 算法包括：最现适配算法，循环最先适配算法，最佳适配算法，最差适配算法（概念P149）

5.非连续分配方式与管理

1>分页管理

2>分段管理

3>段业式分配管理

6.联想寄存器：为了提高地址变换以及数据存取的速度，可以再地址变换机制中增加一个

容量小，但存取速度快的高速缓存，用来存放当前访问最频繁的一些活动页面的页号和对应的块号。这种高速缓存成为联想寄存器。

7.绝对地址= 段首地址+段内地址

第七章虚拟内存管理

1.内存分配算法：最佳值换算法OPT；先进先出算法FIFO；最近最少使用算法LRU

；时钟置换算法

2抖动的定义：指有系统缺页过于频繁而导致的一种反复调入，调出页面的现象

3．抖动产生的原因：分配给进程的物理块数的影响；页面大小的影响；程序编制的方法影响；页面置换算法的影响

4.抖动处理的方法：定性处理方法；定量处理方法；限制抖动范围；释放内存空间给抖动程序；基于工作集的方法

第八章I/O管理

1.I/O设备分类: 使用特性：存储型；输入型；输出型；输入输出型

数据传输模式：块设备；字符设备

分配方式：独占设备；共享设备；虚拟设备

传输速率：高速设备；中速设备；低速设备

2.通道的分类：字节多路通道；数组选择通道；数组多路通道

3.I/O控制方式：程序直接控制方式；中断控制方式；DMA控制方式

4.I/O管理的集中表格：设备控制表；控制器控制表；通道控制表；系统设备表

5.SPOOLing技术：组成：输入井和输出井；输入缓冲区和输出缓冲区；输入进程和输出进程特点：提高了系统的I/O速度；设备并没有分配各任何进程；实现了虚拟设备的功能

第十章文件系统的性能问题

磁盘调度算法：先来先服务算法；最短寻道时间优先调度；先进后出调度；扫描算法（p249）