操作系统期末复习重点(史上最全)
操作系统(Operating Sys)r复习要点操作系统:计算机系统中的一组系统软件,由它统一管理计算机系统
的各种资源并合理组织计算机的工作流程,方便用户使用。具有管理
和服务功能
操作系统的特征:并发性,共享性,随机性,可重构性,虚拟性。并
发是指计算机系统中同时存在多个程序,宏观上看,这些程序是同时
向前推进的。
共享性:批操作系统程序与多个用户程序共用系统中的各种资源虚
拟性:物理实体转化为若干逻辑上的对应物。
操作系统的功能:1,进程管理;2,存储管理;3,文件管理;4,作业
管理;5,设备管理;6,其他功能(系统安全,网络通信)。
传统OS中,进程是系统调度的最小单位,是程序的一次执行;而现
代OS中则是线程,是程序一次相对独立的执行过程。操作系统的
发展历史
1, 手工操作:穿孔卡片
2, 监督程序一一早期批处理:计算机高级语言岀现,单道批处理
单道批处理:串行执行作业中,由监督程序识别一个作业
,
进行处理后再取下一个作业的自动定序处理方式
第
作业的定义:用户要求计算机系统处理的一个计算问题。(或参考
“小结”)
作业的两种控制方式
1,批处理:操作系统按各作业的作业控制说明书的要求,分别控制相应的作业按指定步骤执行。
2,交互:在作业执行过程中,操作系统与用户之间不断交互作用。
作业调度:从后备作业队列中选取某个作业投入主存参与多道运行。调度算法原则:①尽可能运行更多的作业,优先考虑短作业;
②使处理机保持繁忙,优先考虑计算量大的作业;
③使I/O设备保持繁忙,优先考虑I/O繁忙的作
业;
④对所有的作业都是公平合理的。
选择原则:①选择的调度算法与系统的整体设计目标一致;
②注意系统资源的均衡使用,使I/O作业与CPU作业
搭配合理;
③作业应该在规定时间内完成,能缩短作业周转时间。
第三
进程的定义:具有独立功能的并行程序一次执行过程
进程和程序的区别与联系:
区别:①程序是指令的有序集合,静态;进程是程序的一次运行活
动,动态;
②进程是一个独立运行单位,共享资源的实体,能并发执行;
早
调度性能的衡量一一周转时间、平均周转时间、带权周转时间、平
均带权周转时间
周转时间=完成时间一提交时间;
运行时间=完成时间一开始时间;
带权周转时间=周转时间-运行时间;
响应比=1+等待时间?运行时间
调度算法:(注意:一律以小时为单位)
FCFS :按到达先后顺序执行:
短作业优先法:按运行时间最短优先;
响应比优先法:按响应比最高的作业优先,注意每执行完一
次作业计算一次响应比。
交互式作业的管理一接口(①操作控制命令②菜单技术③窗口技
术):字符(命令行)、菜单、图形
用户和操作系统之间的接口:①程序一级接口②作业控制一级接口
P42中的第二题(应用题),必做。
早
而程序不能。
联系:①一个程序对应多个进程,一个进程至少对应一段程序;
②静态地观察进程,与程序一样都由指令集和数据构成。
进程的特征:动态性、并行性、独立性,异步性,结构性。进程和
第一早
3,多道批处理系统一一现代意义上的操作系统
多道批处理:允许多个程序同时存在于主存之中,由中央处理机以切换方式为之服务,使得多个程序可以同时”执行。
操作系统分类:批处理OS,分时OS,实时OS,嵌入式OS,个人计算
机OS,网络OS,分布式OS,智能卡OS。
操作系统类型:批处理OS,分时OS,实时OS,网络OS,分布式
OS。
分时系统:支持多个终端用户共享一个计算机系统而互不干扰,能实现
人机交互的系统。
特点:支持多用户,具有同时性、独立性、及时性、交互性。实时系统:使计算机系统接收到外部信号后及时进行处理,并且在严格的规
定时间内处理结束、再给岀反馈信号的系统。
特点:及时响应,快速处理,安全可靠。
宏观和微观两个发展方向:网络OS、分布式OS (大型系统)、嵌
入式OS (微机)
研究操作系统的几种视角:软件的视角、用户接口、资源管理、虚
拟机、服务提供者视角
线程的区别:线程是进程内一个可独立执行的子任务,基本上不拥有或少量拥有资源。
进程的状态:就绪状态,自由状态(执行状态和阻塞状态) 状态转换:.
原因是自身的推进和外界条件的变化。
进程控制块(PCB):管理和控制进程
①进程标识符
②现行状态
③CPU状态保护区
④进程程序起始地址
⑤资源清单
⑥进程优先数
⑦队列指针或队列表
进程的互斥:进程对某一资源进行请求时,当且仅当只许一个使用进程的同步:异步环境下,一组并发进程因直接制约而互相发送消息,进行互相合作,互相等待,使得各进程在时间上先后次序的过程。
临界区:访问临界资源的那段程序
临界资源:一次仅供允许一个进程使用的资源
临界区的调度原则:互斥访问,空闲让进,忙则等待,有限等待,
让权等待
信号量和P、V操作:
P (S):每执行一次,申请一次单位资源。S:=S+1
S> 0,继续执行;S<0,阻塞。
V (S):每执行一次,释放一个单位资源。S:=S-1
S>0:继续执行;s w 0,从信号量的等待队列中移出一个进程
赋予其就绪状态。
读者和写者问题:
begin
S , Sr , Semaphore ;
rc : integer ;
S := 1; Sr := 1; //S是判断写者,Sr是判断读写权利
Rc := 0 ; //判断读者是否存在
cobegin
PROCESS readr i (i=1,2,……)
Begin
P(Sr);
rc :=rc +1;
if rc=1 then P(S);
V(Sr);
read file F ;
P(Sr);
rc := rc -1;
if rc=0 then V(S);
V(Sr);
执行T阻塞:某一事件的请求执行; 阻塞T就绪:事件结束,
等待调度; 就绪T执行:处理机分配进程。
end;
PROCESS Writer j (j=1,2,……) begin
P(S); write file F;
V(S);
end;
coend;
end;
生产者和消费者问题
begin semaphore ,mutex ,empty ,full;
mutex:=1, empty:=n, full:=0;
cobegin
producer:begin
L1:produce next message;
P(empty);
P (mutex);
Add to buffer;
V(mutex);
V(full);
Goto L1;
consumer: begin
L2:
P(empty);
P (mutex);
Take from buffer;
V(mutex);
V(full);
Consume product;
Goto L2;
End;
coend;
End;
进程调度
引起调度的原因:①正在执行的进程执行完毕
②执行中进程阻塞自己,进行等待状态
③执行中进程提出I/O请求后被阻塞
④执行中进程执行了某种原语操作而阻塞
⑤在分时系统中,分配给该进程运行时间片已用
⑥在执行完系统调用,当系统程序返回用户进
程时,可认为系统进程执行完毕,可调度选择新
一个用户进程执行
⑦可剥夺方式下,就绪队列中,某进程优先级
高于当前执行进程
调度算法:FCFS、短进程优先、最高优先级优先(剩余作业最短优
先、高响应比者优先)、轮转法(简单轮转,可变时间轮转,多队列
轮转)
死锁的定义:计算机系统和进程所处的一种状态,当某进程提岀资源
请求后,使得若干进程在无外力作用下永远不能继续前进的状 ^态。
引起死锁的原因:①当进程提岀资源请求时,而系统中多道程序共享
的系统资源不足;
存储管理的目的和功能:①对主存空间进行分配和管理
②提高主存的利用率
③“扩充”主存容量
④实现地址的变换
存储分配:①直接方式:编译时,直接使用实际的存储器地址
②静态分配:装入内存时直接确定主存中的相对位置
③动态分配:静态分配后,允许浮动和临时申请附加空
间
重定位:逻辑地址和物理地址
逻辑地址:目标模块的地址
物理地址(绝对地址):单位编号
静态重定位:装入作业时,把作业中的指令地址和数据地址全部转换
成绝对址址
动态重定位:在程序执行过程中,当访问指令或数据时才进行的地址
变换方法
实存管理技术(重)
固定式分区:在处理作业之前把存储器划分成若干个确定个数的分
区,每个分区大小不变。
优点:硬件支持小,不受某个作业干扰或破坏系统和其他作业
缺点:多个作业共享时,区内零头过多,空间严重浪费
可变式分区原理:在作业执行之前不建立分区,而在处理作业中进
行,其大小根据需求而改变。
优点:主存利用率高,更好适应多作业共享。
缺点:检查、回收分区次数高计算量过大;需要大量的空表目
登记占用分区和空闲区
可变式分区的管理算法:
①首次适应:系统顺序查找空闲表,把作业装入最先能满足要求的
空闲区
②最佳适应:按作业要求选择一个能满足作业要求的最小最合适的
空闲区
③最坏适应:以最大空闲区进行分配作业基址寄存器:存放作业所
占分区的起始地址限长寄存器:存放作业所占分区长充度
可重定位分区分配原理(消除碎片):移动所有已分配区的内容,
第五章②进程推进顺序非法。
两种资源:①永久性资源:可供进程重复使用的资源
②消耗性资源:由某个进程产生而由另一个进程消耗的资源
死锁产生的四个必要条件:①互斥条件②请求和保持条件③不剥
(只要死锁,4个同时成立)夺条件④循环等待条件
死锁的解决:预防、检测和恢复
死锁定理:当且仅当当前状态的进程资源图是不可完全化简。
死锁的解除:①资源剥夺法
②撤销进程法
第四章
使原来不连续的若干个小的空闲区合并成一个较大的空闲区,以存
放更多作业。
多重分区分配管理,不仅部分解决了零头,而且也便于诸作业共享使用公共的子程序和数据。
? 换算法则
页(段)内位移=逻辑地址%页(段)长=逻辑地址-该页(段)首地址
块(段)起始地址=块(段)号X块(段)长
如题无说明,页长=块长
页面页号=逻辑地址/页长
分页存储管理
实现原理:保持页面在逻辑上的连续性情况下,分页存储器把一个
作业存放到若干个不相邻的大小相等的分区中。
地址映射:绝对地址=块号X块长+页内位移
虚存管理技术
请求页式管理
原理:当地扯映射机构遇到一个具有状态为N的页时,便产生一
个缺页中断,请求操作系统装入所需的页,调整页面映象表,然后重启
该指令
优点:①不必将地扯空间限定在主存物理空间范围内;②有效解决碎片问题,利于多道程序执行。
缺点:①管理复杂,易因置换算法不当产生抖动
②要求有相应硬件支持
③如果作业较多,也会有空间浪费
页面置换算法(重):先进先岀算法,最近最久未用页面算法
分段存储管理
原理:系统为每个进程建立一个段表和一个段表控制寄存器,通过
它们分段存储进行管理。
地址映射:绝对地扯=段起始地址+段内位移
P132第二题(计算题)必做
I/O设备的分类
I/O类设备:以字节为单位进行数据交换。eg:打印机、扫描仪
存储类型设备:存储程序和数据。eg:磁盘、磁带、光盘
网络通信设备:交换、共享数据。eg:各种网络接口,调制解调器
I/O控制方式的发展:循环测试T程序中断T DMA T通道技术通道的类型:字节多路、数据选择、数组多路
缓冲技术
缓冲的引入:以空间换取时间,缓解“瓶颈”问题,减少中断
CPU次数,以及提高I/O设备与CPU并行操作的能力
几种缓冲技术:单缓冲、双缓冲、多缓冲、缓冲池
中断机构
中断:CPU暂停正在执行的程序,保留现场后自动转去执行该事件的处理程序;执行完后再返回断点继续执行原程序。
①外中断
②时间中断
异常(内中断、陷阱)的分类
①机器故障②程序性异常③陷入指令
存储设备:磁带、光盘、磁盘
P165 1 (4) — (7)