計算機操作系統(tǒng)(第三版)考試重點復習資料-個人總結(jié)版(共13頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上OS概念：OS是控制和管理計算機硬件和軟件資源，合理組織計算機工作原理以及方程用戶的功能的集合。OS目標：1有效性；2方便性；3可擴充性；4開放性。OS作用：1 OS作為用戶與計算機硬件系統(tǒng)之間的接口；2 OS作為計算機系統(tǒng)資源的管理者；3 OS實現(xiàn)了對計算機資源的抽象。OS特征：并發(fā)性、共享性、虛擬性和異步性四個基本特征；最基本的特征是并發(fā)性。OS功能：1 處理機管理：作業(yè)和進程調(diào)度；2 存儲器管理：內(nèi)存分配，地址映射，內(nèi)存保護，內(nèi)存擴充；3 設備管理：緩沖區(qū)管理，設備分配，設備驅(qū)動，設備無關性；4 文件管理：文件存儲空間的管理，文件操作的一般管理，目錄管理，文件的

2、存取控制；5 OS與用戶之間的接口：程序接口，用戶接口，聯(lián)機接口，脫機接口，圖形接口；多道批處理系統(tǒng)：優(yōu)點：資源利用率高、系統(tǒng)吞吐量大；缺點：平均周轉(zhuǎn)時間長、無交互能力。分時系統(tǒng)概念：將一臺計算機很好的提供給多個用戶同時使用，提高計算機的利用率。實時系統(tǒng)概念：是計算機系統(tǒng)可以立即對用戶程序要求或者外部信號作出反應的系統(tǒng)，它可以分為硬實時系統(tǒng)和軟實時系統(tǒng)。分時系統(tǒng)與實時系統(tǒng)的比較(及時性、交互性、可靠性、多路性、獨立性)：1 及時性：實時信息處理系統(tǒng)對實時性的要求與分時系統(tǒng)類似，都是以人所能接受的等待時間來確定；而實時控制系統(tǒng)的及時性，是以控制對象所要求的開始截止時間或完成截止時間來確定的，一般

3、為秒級到毫秒級，甚至有的要低于100微妙。2 交互性：實時信息處理系統(tǒng)具有交互性，但人與系統(tǒng)的交互僅限于訪問系統(tǒng)中某些特定的專用服務程序。不像分時系統(tǒng)那樣能向終端用戶提供數(shù)據(jù)和資源共享等服務。3 可靠性：分時系統(tǒng)也要求系統(tǒng)可靠，但相比之下，實時系統(tǒng)則要求系統(tǒng)具有高度的可靠性。因為任何差錯都可能帶來巨大的經(jīng)濟損失，甚至是災難性后果，所以在實時系統(tǒng)中，往往都采取了多級容錯措施保障系統(tǒng)的安全性及數(shù)據(jù)的安全性。進程的概念：是可并發(fā)執(zhí)行的具有一定功能的程序段，在給定數(shù)據(jù)機上的一次執(zhí)行過程。進程的引入：為了使程序在多道程序環(huán)境下能并發(fā)執(zhí)行，并對并發(fā)執(zhí)行的程序加以控制和描述，在操作系統(tǒng)中引入了進程概念。進程

4、的基本狀態(tài)：就緒、執(zhí)行、阻塞。進程在三個基本狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換：1 緒狀態(tài)執(zhí)行狀態(tài)：進程分配到CPU資源；2 執(zhí)行狀態(tài)就緒狀態(tài)：時間片用完；3 執(zhí)行狀態(tài)阻塞狀態(tài)：I/O請求；4 阻塞狀態(tài)就緒狀態(tài)：I/O完成。進程的同步和互斥：是指進程在推進時的相互制約關系，在多道系統(tǒng)中，由于資源共享與進程合作，這種進程間的制約成為了可能。進程的同步：主要源于進程合作，是進程間共同完成一項任務時直接發(fā)生相互作用的關系。為進程之間的直接制約關系。再多道環(huán)境下，這種進程間在執(zhí)行次序上的協(xié)調(diào)是必不可少的。進程的互斥：主要源于資源共享，市進程之間簡介制約關系。再多得到系統(tǒng)中每次只允許一個進程訪問的自愿成為臨界資源，進程互斥就

5、是保證每一次只有一個進程使用臨界資源。線程的概念：在操作系統(tǒng)中引入線程，則是為了減少程序在并發(fā)執(zhí)行時所付出的時空開銷，使OS具有更好的并發(fā)性，提高CPU的利用率。進程是分配資源的基本單位，而線程則是系統(tǒng)調(diào)度的基本單位。PCB(Process Control Block進程控制塊的概念)：PCB是為了描述和控制進程的運行系統(tǒng)，為每個進程定義的一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它是進程實現(xiàn)的一部分，也是操作系統(tǒng)中最重要的記錄型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。PCB 的作用，為什么PCB 是進程存在的惟一標志：PCB 是進程實體的一部分，是操作系統(tǒng)中最重要的記錄型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。作用是使一個在多道程序環(huán)境下不能獨立運行的程序，成為一個能獨立運行的

6、基本單位，成為能與其它進程并發(fā)執(zhí)行的進程。OS是根據(jù)PCB對并發(fā)執(zhí)行的進程進行控制和管理的。進程和程序的比較：1 動態(tài)性是進程最基本的特性，表現(xiàn)為由創(chuàng)建而產(chǎn)生，由調(diào)度而執(zhí)行，因得不到資源而暫停執(zhí)行，由撤銷而消亡。進程有一定的生命期，而程序只是一組有序的指令集合，是靜態(tài)實體。2 并發(fā)性是進程的重要特征，同時也是OS 的重要特征。引入進程的目的正是為了使其程序能和其它進程的程序并發(fā)執(zhí)行，而程序是不能并發(fā)執(zhí)行的。3 獨立性是指進程實體是一個能獨立運行的基本單位，也是系統(tǒng)中獨立獲得資源和獨立調(diào)度的基本單位。對于未建立任何進程的程序，不能作為獨立單位參加運行。進程和線程的比較：1 調(diào)度性：線程在OS 中

7、作為調(diào)度和分派的基本單位，進程只作為資源擁有的基本單位。2 并發(fā)性：進程可以并發(fā)執(zhí)行，一個進程的多個線程也可并發(fā)執(zhí)行。3 擁有資源：進程始終是擁有資源的基本單位，線程只擁有運行時必不可少的資源，本身基本不擁有系統(tǒng)資源，但可以訪問隸屬進程的資源。4 系統(tǒng)開銷：操作系統(tǒng)在創(chuàng)建、撤消和切換進程時付出的開銷顯著大于線程。信號量的概念：表明資源可以提供給進城使用的量，他是一個整型值。計數(shù)信號量S的物理含義：S>0：表示有n個可利用的資源。S<0：表示有n個被阻塞的資源。S=0：表示資源正在使用。動態(tài)重定位：是指在程序執(zhí)行過程中，每當訪問指令或數(shù)據(jù)時，要將訪問的邏輯結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為物理地址。高級調(diào)度

8、的任務：高級調(diào)度的主要任務是根據(jù)某種算法，把外存上處于后備隊列中的那些作業(yè)調(diào)入內(nèi)存。低級調(diào)度的任務：低級調(diào)度是保存處理機的現(xiàn)場信息，按某種算法先取進程，再把處理器分配給進程。低級調(diào)度的功能：1 保存處理機的現(xiàn)場信息；2 按某種算法選取進程；3 把處理機分配給進程。引入中級調(diào)度的目的：引入中級調(diào)度的主要目的是為了提高內(nèi)存利用率和系統(tǒng)吞吐量。使那些暫時不能運行的進程不再占用內(nèi)存資源，將它們調(diào)至外存等待，把進程狀態(tài)改為就緒駐外存狀態(tài)或掛起狀態(tài)。死鎖的概念：死鎖是指多個進程在運行過程中因爭奪資源而造成的一種僵局，當進程處于這種僵持狀態(tài)時，若無外力作用，它們都將無法再向前推進。死鎖的原因：1 競爭資源；

9、2 進程間推進順序非法。死鎖的必要條件：互斥條件、請求和保持條件、不剝奪條件、環(huán)路等待條件。死鎖的處理方法：預防、避免、檢測、解除。虛擬存儲器的概念：是指具有請求調(diào)入功能和置換功能呢個從邏輯上對內(nèi)存容量加以擴充的一種存儲系統(tǒng)。虛擬存儲器的特征：離散性、多次性、對換性和虛擬性。最本質(zhì)的是離散性，最重要的是虛擬性。虛擬存儲器的實現(xiàn)方法：1 在分頁請求系統(tǒng)中是在分頁的基礎上，增加了請求調(diào)頁功能和頁面置換功能所形成的頁式虛擬存儲系統(tǒng)。允許只裝入少數(shù)頁面的程序(及數(shù)據(jù))，便啟動運行。2 在請求分段系統(tǒng)中是在分段系統(tǒng)的基礎上，增加了請求調(diào)段及分段置換功能后形成的段式虛擬存儲系統(tǒng)。允許只裝入少數(shù)段(而非所有

10、段)的用戶程序和數(shù)據(jù)，即可啟動運行。為什么要引入動態(tài)重定位？如何實現(xiàn)？在程序執(zhí)行過程中，每當訪問指令或數(shù)據(jù)時，將要訪問的程序或數(shù)據(jù)的邏輯地址轉(zhuǎn)換成物理地址，引入了動態(tài)重定位；具體實現(xiàn)方法是在系統(tǒng)中增加一個重定位寄存器，用來裝入程序在內(nèi)存中的起始地址，程序執(zhí)行時，真正訪問的內(nèi)存地址是相對地址與重定位寄存器中的地址相加之和，從而實現(xiàn)動態(tài)重定位。抖動：是指頁面在內(nèi)存和外村之間頻繁的調(diào)入調(diào)出引起的。緩沖區(qū)：緩沖區(qū)是為了協(xié)調(diào)處理機的高速度和外部設備的低速度之間的區(qū)大差距而在內(nèi)存中開辟的一個區(qū)域。緩沖技術：緩沖技術是為了協(xié)調(diào)吞吐速度相差很大的設備之間數(shù)據(jù)傳送的工作，在這兩種設備之間不直接進行數(shù)據(jù)傳遞，而是

11、在內(nèi)存中專門開辟的一個存儲區(qū)域作為中間環(huán)節(jié)，這種技術就叫做緩沖技術。引入緩沖的原因：1 緩和CPU與I/O設備間速度不匹配的矛盾；2 減少對CPU的中斷頻率，放寬對中斷響應時間的限制；3 提高CPU與I/O設備之間的并行性。設備管理中采用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：設備控制表、控制器控制表、通道控制表、系統(tǒng)設備。設備驅(qū)動程序的概念：又稱為設備處理程序，是I/O進程與設備控制器之間的通信程序，因為它總是以進程的形式存在，所以也稱為設備驅(qū)動進程。設備驅(qū)動程序的功能：1 將接收到的抽象要求轉(zhuǎn)為具體要求；2 檢查用戶I/O請求合法性，了解I/O 設備狀態(tài)，傳遞有關參數(shù)，設置設備工作方式；3 發(fā)出I/O 命令，啟動分配

12、到的I/O設備，完成指定I/O 操作；4 及時響應由控制器或通道發(fā)來的中斷請求，根據(jù)中斷類型調(diào)用相應中斷處理程序處理；5 對于有通道的計算機，驅(qū)動程序還應該根據(jù)用戶 I/O 請求自動構(gòu)成通道程序。SPOOLing技術的優(yōu)點：1 提高了I/O的速度；2 將獨占設備改造為共享設備；3 實現(xiàn)了虛擬設備功能。文件結(jié)構(gòu)：1 邏輯結(jié)構(gòu)(記錄式、流式)；2 物理結(jié)構(gòu)(順序、索引、鏈接)。目錄的概念：OS要求對文件能夠?qū)崿F(xiàn)按名存取，這就需要把文件名到文件的物理地址的映射關系存在于文件目錄中。為此，系統(tǒng)為每一個文件設置了一個文件控制塊。文件目錄就是這些控制塊的有效集合。多級目錄的優(yōu)點：查詢速度快、層次結(jié)構(gòu)清晰、

13、文件管理和保護易于實現(xiàn)。周期時間=完成時間-到達時間帶權周期時間=周轉(zhuǎn)時間/服務時間。通道又稱I/O處理機，用于實現(xiàn)（CPU和外設）之間信息的傳輸。實時系統(tǒng)按應用需求可分為：實時控制；實時信息處理；進程的影響：使程序的并發(fā)執(zhí)行得以實行。進程的基本屬性：1 進程是一個可擁有資源的獨立單位；2 進程同時又是一個可獨立調(diào)度和分派的基本單位。線程的屬性：1 輕型實體；2 獨立調(diào)度和分派的基本單位；3 可并發(fā)執(zhí)行；4 共享進程資源。磁盤的類型：固定頭磁盤和移動頭磁盤。文件：是具有文件名的一組相關信息的集合。文件系統(tǒng)：又被管理的文件，操作系統(tǒng)中管理文件的軟件和相應的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成的一個系統(tǒng)。邏輯文件：是物理

14、文件中存儲的數(shù)據(jù)的一種視圖方式，不包含具體數(shù)據(jù)，僅包含物理文件中數(shù)據(jù)的索引。物理文件：又稱文件存儲結(jié)構(gòu)，是指文件在外存上的存儲組織形式。目錄的要求：實現(xiàn)按名存取、提高檢索目錄的速度、文件共享、允許文件重名。目錄結(jié)構(gòu)：單級目錄、兩級目錄和多級目錄結(jié)構(gòu)。執(zhí)行進程調(diào)度：通常是發(fā)生某個正在運行的進程或者即應運行完畢、或者隱沒種原因進入了等待隊列時，CPU可以為下一個進程提供服務，另外，有較高優(yōu)先級進行進入運行狀態(tài)，這種方式成為可剝奪方式。為實現(xiàn)對換，系統(tǒng)應具備：對換空間的管理、進程的換出、進程的換入。進程為單位對換時每次都將整個進程換出是為了解決內(nèi)存緊張的問題，提高內(nèi)存的利用率。臨界區(qū)是一段程序。實現(xiàn)

15、多道批處理系統(tǒng)需要解決的問題：1 處理機管理問題；2 內(nèi)存管理問題；3 I/O設備管理問題；4 文件管理問題；5 作業(yè)管理問題。多道批處理系統(tǒng)形成和發(fā)展的主要動力：1 不斷提高計算機資源的利用率；2 方便用戶；3 器件的不斷更新?lián)Q代；4 計算機體系結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展。對信號量的操作分為P(減)V(加)，這些操作叫做原語。原語是不可再分的操作，在對信號量的操作中，與每個信號量相對應的是一個隊列，隊列中存儲的是排隊等待使用這個資源的進程。引入信號量、隊列、以及P、V操作的目的是為了解決進程間互斥和同步問題。引入分段存儲管理的目標：1 方便了編程；2 實現(xiàn)了分段共享；3 實現(xiàn)了分段保護；4 實現(xiàn)了動態(tài)鏈

16、接；5 實現(xiàn)了動態(tài)增長。分頁存儲管理需要的支持：動態(tài)重定位技術、虛擬存儲技術、多道程序設計技術。分段和分頁存儲管理的區(qū)別：頁是信息的物理單位，分頁是為了實現(xiàn)離散分配方式，以消減內(nèi)存的外部零頭，提高內(nèi)存利用率。段則是信息的邏輯單位，它含有一組相對完整的信息。2 頁的大小固定且由系統(tǒng)決定，由系統(tǒng)把邏輯地址劃分為頁號和頁內(nèi)地址兩部分，是由機械硬件實現(xiàn)的，因而在系統(tǒng)中只能有一種大小的的頁面；而段的長度卻不固定，決定于用戶所編寫的程序，通常由編譯程序在對原程序進行編譯時，根據(jù)信息的性質(zhì)來劃分。3 分頁的作業(yè)地址空間是一維的，而分段作業(yè)地址空間則是二維的。I/O控制方式的特點：1 數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕締挝皇菙?shù)據(jù)

17、塊，即在CPU與I/O設備之間，每次傳送至少一個數(shù)據(jù)塊；2 所傳頌的數(shù)據(jù)是從設備直接送入內(nèi)存的，或者相反；3 盡在傳送一個或多個數(shù)據(jù)塊的開始和結(jié)束時，才需CPU干預，整塊數(shù)據(jù)的傳送是在控制器的控制下完成的。設備處理方式：1 為每一類設備設置一個過程，專門用于執(zhí)行這類設備的I/O操作；2 在整個系統(tǒng)中設置一個I/O進程，專門用于執(zhí)行系統(tǒng)中所有的各類設備的I/O操作；3 不設置專門的設備處理進程，而只是為各類設備設置相應的折本處理程序，供用戶進程或系統(tǒng)進程調(diào)用。設備驅(qū)動程序的特點：1 是請求I/O進程與設備控制器間的一個通信程序；2 驅(qū)動程序與I/O設備的特性緊密相關；3 驅(qū)動程序與I/O控制方式

18、緊密相關；4 驅(qū)動程序與硬件緊密相關，部分程序用匯編語言書寫，基本部分往往固化在ROM中。設備驅(qū)動程序的處理過程：1 將抽象要求轉(zhuǎn)換為具體要求；2 檢查I/O請求的合法性；3 讀出和檢查設備的狀態(tài)；4 傳送必要的參數(shù)；5 工作方式的設置；6 啟動I/O設備。SPOOLing系統(tǒng)的組成：SPOOLing系統(tǒng)由輸入井和輸出井、輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū)、輸入進程 SPi和輸出進程SPo三部分組成。磁盤訪問時間：磁盤訪問時間由尋道時間Ts、旋轉(zhuǎn)延遲時間Tr、傳輸時間Tt 三部分組成。1 Ts 是啟動磁臂時間s 與磁頭移動n條磁道的時間和，即Ts = m × n + s。2 Tr是指定扇區(qū)移動到

19、磁頭下面所經(jīng)歷的時間。硬盤15000r/min時Tr為2ms；軟盤300或600r/min時Tr為50100ms。3 Tt 是指數(shù)據(jù)從磁盤讀出或向磁盤寫入經(jīng)歷的時間。Tt 的大小與每次讀/寫的字節(jié)數(shù)b和旋轉(zhuǎn)速度有關：Tt = b/rN。單道批處理系統(tǒng)的特征：自動性、順序性、單道性。分時系統(tǒng)特點：多路性、交互性、及時性、獨占性、。實時系統(tǒng)特點：有嚴格的時間限制，每一個信息的接受、分析處理和發(fā)送的過程必須在規(guī)定的時間內(nèi)完成。在基于微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的OS中，采用面向?qū)ο蟮某绦蛟O汁技術。微內(nèi)核技術的概念：把操作系統(tǒng)中更多的成分和功能放到更高的層次中去運行，而留下一個盡量小的內(nèi)核，用它來完成操作系統(tǒng)最基本的核

20、心功能，稱這種技術為微內(nèi)核技術。微內(nèi)核技術的功能：在微內(nèi)核中通常提供了進程管理、低級存儲器管理、中斷和陷入處理等功能。引起進程創(chuàng)建的事件：用戶登錄、作業(yè)調(diào)度、提供服務、應用請求。引起進程撤銷事件：正常結(jié)束、異常結(jié)束、外界干預。處理機調(diào)度的層次：1 高級調(diào)度(作業(yè)/長程調(diào)度)；2 低級調(diào)度(進程/短程調(diào)度)；3 中級調(diào)度(中程調(diào)度)。作業(yè)、作業(yè)步和作業(yè)流的概念：1 作業(yè)包含通常的程序和數(shù)據(jù)，還配有作業(yè)說明書。系統(tǒng)根據(jù)該說明書對程序的運行進行控制。批處理系統(tǒng)中是以作業(yè)為基本單位從外存調(diào)入內(nèi)存。2 作業(yè)步是指每個作業(yè)運行期間都必須經(jīng)過若干個相對獨立相互關聯(lián)的順序加工的步驟。3 作業(yè)流是指若干個作業(yè)進

21、入系統(tǒng)后依次存放在外存上形成的輸入作業(yè)流；在操作系統(tǒng)的控制下，逐個作業(yè)進程處理，于是形成了處理作業(yè)流。調(diào)度算法的采用：批處理系統(tǒng)的調(diào)度算法：短作業(yè)優(yōu)先、優(yōu)先權、高響應比優(yōu)先、多級反饋隊列調(diào)度算法。分時系統(tǒng)的調(diào)度算法：時間片輪轉(zhuǎn)法。實時系統(tǒng)的調(diào)度算法：最早截止時間優(yōu)先即EDF、最低松弛度優(yōu)先即LLF算法。按調(diào)度方式實時調(diào)度算法分類：可分為非搶占式和搶占式兩種算法。而非搶占式算法又分為非搶占式輪轉(zhuǎn)和優(yōu)先調(diào)度算法；搶占式調(diào)度算法又分為基于時鐘中斷的搶占式優(yōu)先權和立即搶占式優(yōu)先權調(diào)度算法。連續(xù)分配方式：1 單一連續(xù)分配(這是最簡單的一種存儲管理方式，但只能用于單用戶、單任務的操作系統(tǒng)中)；2 固定分區(qū)

22、分配(劃分分區(qū)的方法有：分區(qū)大小相等和不等兩種)；3 動態(tài)分區(qū)分配(分區(qū)分配算法：首次/循環(huán)首次/最佳/最壞/快捷適應算法first/next/best/worst/quick fit)。分頁(段)存儲管理的概念：講一個進程直接分散的裝入到許多不相鄰接的分區(qū)中，即離散分配的方式，如果離散分配飛基本單位是頁(段)則稱為分頁(段)存儲管理方式。請求分頁系統(tǒng)的常用哪頁面置換算法：最佳(Optimal)、先進先出(FIFO)、最近最久未使用(LRU)、Clock、最少使用(LFU)、頁面緩沖(PBA)置換算法。I/O控制方式的種類和應用：1 程序I/O 方式：早期計算機無中斷機構(gòu)，處理機對I/O設備的

23、控制采用程序I/O方式或稱忙等的方式。2 中斷驅(qū)動I/O 控制方式：適用于有中斷機構(gòu)的計算機系統(tǒng)中。3 直接存儲器訪問(DMA)I/O 控制方式：適用于具有DMA控制器的計算機系統(tǒng)中。4 I/O 通道控制方式：具有通道程序的計算機系統(tǒng)中。為何要引入設備獨立性？現(xiàn)代操作系統(tǒng)為了提高系統(tǒng)的可適應性和可擴展性，都實現(xiàn)了設備獨立性或設備無關性?；竞x是應用程序獨立于具體使用的物理設備，應用程序以邏輯設備名請求使用某類設備。優(yōu)點：1 設備分配時的靈活性；2 易于實現(xiàn)I/O 重定向。如何實現(xiàn)設備獨立性？為了實現(xiàn)設備的獨立性，應引入邏輯設備和物理設備概念。在應用程序中，使用邏輯設備名請求使用某類設備；系統(tǒng)

24、執(zhí)行時是使用物理設備名。鑒于驅(qū)動程序是與硬件或設備緊密相關的軟件，必須在驅(qū)動程序之上設置一層設備獨立性軟件，執(zhí)行所有設備的公有操作、完成邏輯設備名到物理設備名的轉(zhuǎn)換(為此應設置一張邏輯設備表)并向用戶層軟件提供統(tǒng)一接口，從而實現(xiàn)設備的獨立性。設備虛擬：設備虛擬是指把獨占設備經(jīng)過某種技術處理改造成虛擬設備。實現(xiàn)設備虛擬所需技術：可虛擬設備是指一臺物理設備在采用虛擬技術后，可變成多臺邏輯上的虛擬設備，則可虛擬設備是可共享的設備，將它同時分配給多個進程使用，并對這些訪問該物理設備的先后次序進行控制。磁盤調(diào)度算法的種類和問題：1 先來先服務算法優(yōu)先考慮進程請求訪問磁盤的先后次序；2 最短尋道時間優(yōu)先算

25、法優(yōu)先考慮要求訪問的磁道與當前磁頭所在磁道距離是否最近；3 掃描算法考慮欲訪問的磁道與當前磁道間的距離，更優(yōu)先考慮磁頭當前的移動方向。文件系統(tǒng)模型的基本內(nèi)容：第一層：對象及其屬性說明；第二層：對對象操縱和管理的軟件集合；第三層：文件系統(tǒng)接口。對空閑磁盤空間的管理分配方式：空閑表法、空閑鏈表法、位示圖法、成組鏈接法。UNIX系統(tǒng)采用的是成組鏈接法。進程P1、P2、P3、P4：是安全狀態(tài)，安全序列為：<3214><3241><3412><3421>；不能實施分配，因為剩余資源不足。五 問答題 1在單處理機環(huán)境下，進程間有哪幾種通信方式，是如何實現(xiàn)的？

26、1. 作業(yè)調(diào)度：從一批后備作業(yè)中選擇一個或幾個作業(yè)，給它們分配資源，建立進程，掛入就緒隊列。執(zhí)行完后，回收資源。進程調(diào)度：從就緒進程隊列中根據(jù)某個策略選取一個進程，使之占用CPU。交換調(diào)度：按照給定的原則和策略，將外存交換區(qū)中的進程調(diào)入內(nèi)存，把內(nèi)存中的非執(zhí)行進程交換到外存交換區(qū)中。2.設備管理中的數(shù)據(jù)傳送控制方式有哪幾種？分別簡述如何實現(xiàn)的。2. 程序直接控制：由用戶進程來直接控制內(nèi)存或CPU和外設間的信息傳送。中斷方式：進程通過CPU發(fā)出指令啟動外設，該進程阻塞。當輸入完成時，I/O控制器通過中斷請求線向CPU發(fā)出中斷信號，CPU進行中斷處理。DMA方式：在外設和內(nèi)存之間開辟直接的數(shù)據(jù)交換通

27、路。通道控制方式：CPU發(fā)出啟動指令，指出通道相應的操作和I/O 設備，該指令就可啟動通道并使該通道從內(nèi)存中調(diào)出相應的通道指令執(zhí)行。3.簡述進程的幾種狀態(tài)和引起狀態(tài)轉(zhuǎn)換的典型原因，以及相關的操作原語。3. 進程的基本狀態(tài)有：新、就緒，阻塞，執(zhí)行、掛起和終止六種。新到就緒：交換，創(chuàng)建原語 就緒到執(zhí)行：進程調(diào)度 執(zhí)行到阻塞：I/O請求，阻塞原語阻塞到就緒：I/O完成，喚醒原語執(zhí)行到就緒：時間片完阻塞到掛起：掛起原語掛起到就緒：喚醒原語 執(zhí)行到終止：進程執(zhí)行完畢4.什么是段式存儲管理？它從邏輯地址到物理地址是怎么變換的？4.把程序按內(nèi)容或構(gòu)成關系分成段，每段有自己的名字。一個用戶作業(yè)或進程包含的段對

28、應于一個二維虛擬儲存器。以段為單位分配內(nèi)存，然后通過地址映射機構(gòu)把邏輯地址轉(zhuǎn)換成物理地址。只將那些經(jīng)常訪問的段駐留內(nèi)存，其他的段放在外存，待需要時自動調(diào)入。地址變換過程：由虛地址中的段號為索引，查段表。找出該段在內(nèi)存的起始地址，并將其和段內(nèi)地址相加，從而得到物理地址。5.什么是請求頁式管理？能滿足用戶哪些需要？答：請求頁式管理的基本原理是將邏輯地址空間分成大小相同的頁，將存儲地址空間分塊，頁和塊的大小相等，通過頁表進行管理。頁式系統(tǒng)的邏輯地址分為頁號和頁內(nèi)位移量。頁表包括頁號和塊號數(shù)據(jù)項，它們一一對應。根據(jù)邏輯空間的頁號，查找頁表對應項找到對應的塊號，塊號乘以塊長，加上位移量就形成存儲空間的物

29、理地址。每個作業(yè)的邏輯地址空間是連續(xù)的，重定位到內(nèi)存空間后就不一定連續(xù)了。此外，頁表中還包括特征位（指示該頁面是否在內(nèi)存中）、外存地址、修改位（該頁的內(nèi)容在內(nèi)存中是否修改過）等。頁式存儲管理在動態(tài)地址轉(zhuǎn)換過程中需要確定某一頁是否已經(jīng)調(diào)入主存。若調(diào)入主存，則可直接將虛地址轉(zhuǎn)換為實地址，如果該頁未調(diào)入主存，則產(chǎn)生缺頁中斷，以裝入所需的頁。頁式存儲管理將不常用的頁面調(diào)出內(nèi)存，使內(nèi)存的利用率高；虛擬的容量大，用戶不必擔心內(nèi)存不夠；不要求作業(yè)連續(xù)存放，有效地解決了“碎片”問題。6在段頁式虛擬存儲系統(tǒng)中，不同進程之間是如何實現(xiàn)程序共享的？6.在系統(tǒng)內(nèi)設置有系統(tǒng)段表，用戶段表指向系統(tǒng)段表，系統(tǒng)段表內(nèi)有當前共

30、享的用戶數(shù)。當用戶進程調(diào)入一個程序段之前，先查找系統(tǒng)段表，如果所需段存在，則將共享用戶數(shù)加一，在將此段登記在用戶進程段表中。當進程退出時，共享計數(shù)減一，最后一個用戶刪除共享代碼段。7.試比較內(nèi)存管理和外存管理的異同點.答：主要任務：內(nèi)存管理的主要任務是為多道程序的運行，提供良好的環(huán)境；而外存管理的主要任務則是為文件提供存儲空間?；竟δ埽簝?nèi)存管理的基本功能包含了內(nèi)存空間的分配、回收、內(nèi)存保護、對換、內(nèi)存擴充等方面；而對外存管理的基本功能則只是對外存空間的分配和回收。分配方式：它們都可采用連續(xù)分配或離散分配方式，且都以離散分配方式為主。分配算法或機制：對于連續(xù)分配方式，內(nèi)存與外存管理中的分配和回

31、收算法類似，主要有首次適應算法、循環(huán)首次適應算法等；在離散分配方式中，兩者采用的機制不同，內(nèi)存管理主要是利用頁（段）表；而在外存管理中，則主要利用文件分配表FAT。8.SPOOLing的含義是什么？試述SPOOLing系統(tǒng)的特點、功能以及控制過程。答：SPOOLing是Simultaneous Peripheral Operation On-Line （即外部設備聯(lián)機并行操作）的縮寫，它是關于慢速字符設備如何與計算機主機交換信息的一種技術，通常稱為“假脫機技術”。SPOOLing技術是在通道技術和多道程序設計基礎上產(chǎn)生的，它由主機和相應的通道共同承擔作業(yè)的輸入輸出工作，利用磁盤作為后援存儲器，

32、實現(xiàn)外圍設備同時聯(lián)機操作。SPOOLing系統(tǒng)由專門負責I/O的常駐內(nèi)存的進程以及輸入井、輸出井組成；它將獨占設備改造為共享設備，實現(xiàn)了虛擬設備功能。9在生產(chǎn)者消費者問題中，能否將生產(chǎn)者進程的wait(empty)和wait(mutex)語句互換，為什么？不能。（2分）因為這樣可能導致系統(tǒng)死鎖。當系統(tǒng)中沒有空緩沖時，生產(chǎn)者進程的wait(mutex)操作獲取了緩沖隊列的控制權，而wait(empty) 導致生產(chǎn)者進程阻塞，這時消費者進程也無法執(zhí)行。（3分）10進程的基本狀態(tài)有哪些？這些狀態(tài)之間是如何轉(zhuǎn)換的？進程的基本狀態(tài)有：就緒，阻塞，執(zhí)行三種。（2分） 就緒到執(zhí)行：進程調(diào)度 執(zhí)行到就緒：時間

33、片完 執(zhí)行到阻塞：I/O請求或等待事件發(fā)生 阻塞到就緒：I/O完成或事件已發(fā)生 （3分）1在單處理機環(huán)境下，進程間有哪幾種通信方式，是如何實現(xiàn)的？1. 作業(yè)調(diào)度：從一批后備作業(yè)中選擇一個或幾個作業(yè)，給它們分配資源，建立進程，掛入就緒隊列。執(zhí)行完后，回收資源。進程調(diào)度：從就緒進程隊列中根據(jù)某個策略選取一個進程，使之占用CPU。交換調(diào)度：按照給定的原則和策略，將外存交換區(qū)中的進程調(diào)入內(nèi)存，把內(nèi)存中的非執(zhí)行進程交換到外存交換區(qū)中。2.設備管理中的數(shù)據(jù)傳送控制方式有哪幾種？分別簡述如何實現(xiàn)的。2. 程序直接控制：由用戶進程來直接控制內(nèi)存或CPU和外設間的信息傳送。中斷方式：進程通過CPU發(fā)出指令啟動外

34、設，該進程阻塞。當輸入完成時，I/O控制器通過中斷請求線向CPU發(fā)出中斷信號，CPU進行中斷處理。DMA方式：在外設和內(nèi)存之間開辟直接的數(shù)據(jù)交換通路。通道控制方式：CPU發(fā)出啟動指令，指出通道相應的操作和I/O 設備，該指令就可啟動通道并使該通道從內(nèi)存中調(diào)出相應的通道指令執(zhí)行。3.簡述進程的幾種狀態(tài)和引起狀態(tài)轉(zhuǎn)換的典型原因，以及相關的操作原語。3. 進程的基本狀態(tài)有：新、就緒，阻塞，執(zhí)行、掛起和終止六種。新到就緒：交換，創(chuàng)建原語 就緒到執(zhí)行：進程調(diào)度 執(zhí)行到阻塞：I/O請求，阻塞原語阻塞到就緒：I/O完成，喚醒原語執(zhí)行到就緒：時間片完阻塞到掛起：掛起原語掛起到就緒：喚醒原語 執(zhí)行到終止：進程執(zhí)

35、行完畢4.什么是段式存儲管理？它從邏輯地址到物理地址是怎么變換的？4.把程序按內(nèi)容或構(gòu)成關系分成段，每段有自己的名字。一個用戶作業(yè)或進程包含的段對應于一個二維虛擬儲存器。以段為單位分配內(nèi)存，然后通過地址映射機構(gòu)把邏輯地址轉(zhuǎn)換成物理地址。只將那些經(jīng)常訪問的段駐留內(nèi)存，其他的段放在外存，待需要時自動調(diào)入。地址變換過程：由虛地址中的段號為索引，查段表。找出該段在內(nèi)存的起始地址，并將其和段內(nèi)地址相加，從而得到物理地址。5.什么是請求頁式管理？能滿足用戶哪些需要？答：請求頁式管理的基本原理是將邏輯地址空間分成大小相同的頁，將存儲地址空間分塊，頁和塊的大小相等，通過頁表進行管理。頁式系統(tǒng)的邏輯地址分為頁號

36、和頁內(nèi)位移量。頁表包括頁號和塊號數(shù)據(jù)項，它們一一對應。根據(jù)邏輯空間的頁號，查找頁表對應項找到對應的塊號，塊號乘以塊長，加上位移量就形成存儲空間的物理地址。每個作業(yè)的邏輯地址空間是連續(xù)的，重定位到內(nèi)存空間后就不一定連續(xù)了。此外，頁表中還包括特征位（指示該頁面是否在內(nèi)存中）、外存地址、修改位（該頁的內(nèi)容在內(nèi)存中是否修改過）等。頁式存儲管理在動態(tài)地址轉(zhuǎn)換過程中需要確定某一頁是否已經(jīng)調(diào)入主存。若調(diào)入主存，則可直接將虛地址轉(zhuǎn)換為實地址，如果該頁未調(diào)入主存，則產(chǎn)生缺頁中斷，以裝入所需的頁。頁式存儲管理將不常用的頁面調(diào)出內(nèi)存，使內(nèi)存的利用率高；虛擬的容量大，用戶不必擔心內(nèi)存不夠；不要求作業(yè)連續(xù)存放，有效地解

37、決了“碎片”問題。6在段頁式虛擬存儲系統(tǒng)中，不同進程之間是如何實現(xiàn)程序共享的？6.在系統(tǒng)內(nèi)設置有系統(tǒng)段表，用戶段表指向系統(tǒng)段表，系統(tǒng)段表內(nèi)有當前共享的用戶數(shù)。當用戶進程調(diào)入一個程序段之前，先查找系統(tǒng)段表，如果所需段存在，則將共享用戶數(shù)加一，在將此段登記在用戶進程段表中。當進程退出時，共享計數(shù)減一，最后一個用戶刪除共享代碼段。7.試比較內(nèi)存管理和外存管理的異同點.答：主要任務：內(nèi)存管理的主要任務是為多道程序的運行，提供良好的環(huán)境；而外存管理的主要任務則是為文件提供存儲空間?；竟δ埽簝?nèi)存管理的基本功能包含了內(nèi)存空間的分配、回收、內(nèi)存保護、對換、內(nèi)存擴充等方面；而對外存管理的基本功能則只是對外存空

38、間的分配和回收。分配方式：它們都可采用連續(xù)分配或離散分配方式，且都以離散分配方式為主。分配算法或機制：對于連續(xù)分配方式，內(nèi)存與外存管理中的分配和回收算法類似，主要有首次適應算法、循環(huán)首次適應算法等；在離散分配方式中，兩者采用的機制不同，內(nèi)存管理主要是利用頁（段）表；而在外存管理中，則主要利用文件分配表FAT。8.SPOOLing的含義是什么？試述SPOOLing系統(tǒng)的特點、功能以及控制過程。答：SPOOLing是Simultaneous Peripheral Operation On-Line （即外部設備聯(lián)機并行操作）的縮寫，它是關于慢速字符設備如何與計算機主機交換信息的一種技術，通常稱為“

39、假脫機技術”。SPOOLing技術是在通道技術和多道程序設計基礎上產(chǎn)生的，它由主機和相應的通道共同承擔作業(yè)的輸入輸出工作，利用磁盤作為后援存儲器，實現(xiàn)外圍設備同時聯(lián)機操作。SPOOLing系統(tǒng)由專門負責I/O的常駐內(nèi)存的進程以及輸入井、輸出井組成；它將獨占設備改造為共享設備，實現(xiàn)了虛擬設備功能。9在生產(chǎn)者消費者問題中，能否將生產(chǎn)者進程的wait(empty)和wait(mutex)語句互換，為什么？不能。（2分）因為這樣可能導致系統(tǒng)死鎖。當系統(tǒng)中沒有空緩沖時，生產(chǎn)者進程的wait(mutex)操作獲取了緩沖隊列的控制權，而wait(empty) 導致生產(chǎn)者進程阻塞，這時消費者進程也無法執(zhí)行。（

40、3分）10進程的基本狀態(tài)有哪些？這些狀態(tài)之間是如何轉(zhuǎn)換的？進程的基本狀態(tài)有：就緒，阻塞，執(zhí)行三種。（2分） 就緒到執(zhí)行：進程調(diào)度 執(zhí)行到就緒：時間片完 執(zhí)行到阻塞：I/O請求或等待事件發(fā)生 阻塞到就緒：I/O完成或事件已發(fā)生 （3分）11什么是快表？它在地址轉(zhuǎn)換中起什么作用？快表是一個高速、具有并行查詢能力的聯(lián)想存儲器，用于存放正運行的進程的當前頁號和塊號，或者段號和段起始地址。（2分）加入快表后,在地址轉(zhuǎn)換時，首先在快表中查找，若找到就直接進行地址轉(zhuǎn)換；未找到，則在主存頁表繼續(xù)查找，并把查到的頁號和塊號放入聯(lián)想存儲器中?？毂淼拿新屎芨?，有效地提高了地址轉(zhuǎn)換的速度。 （3分）12什么是設備獨

41、立性，它是如何實現(xiàn)的？設備獨立性即應用程序獨立于使用的物理設備，在應用程序中使用邏輯設備名稱來請求使用某類設備。系統(tǒng)在執(zhí)行時，是使用物理設備名稱。（3分）要實現(xiàn)設備獨立性必須由設備獨立性軟件完成，包括執(zhí)行所有設備的公有操作軟件提供統(tǒng)一的接口，其中邏輯設備到物理設備的映射是由邏輯設備表LUT完成的。 （2分）13文件的物理結(jié)構(gòu)有哪幾類，那種結(jié)構(gòu)能支持大型文件？文件的物理結(jié)構(gòu)有：順序文件、鏈接文件和索引文件。（4分）其中索引文件能支持大型文件。（1分）14.試說明和比較幾種文件共享的方法繞彎路法：連訪法：利用基本文件目錄實現(xiàn)文件共享：基于索引節(jié)點的共享方法：利用符號鏈實現(xiàn)文件共享：15.處理機調(diào)度分為哪三級？各自的主要任務是什么？答：作業(yè)調(diào)度：從一批后備作業(yè)中選擇一個或幾個作業(yè)，給它們分配資源，建立進程，掛入就緒隊列。執(zhí)行完后，回收資源。進程調(diào)度：從就緒進程隊列中根據(jù)某個策略選取一個進程，使之占用CPU。交換調(diào)度：按照給定的原則和策略，將外存交換區(qū)中的進程調(diào)入內(nèi)存，把內(nèi)存中的非執(zhí)行進程交換到外存交換區(qū)中。16什么是高級調(diào)度、中級調(diào)度和低級調(diào)度？答：作業(yè)調(diào)度：從一批后備作業(yè)中選擇一個或幾個作業(yè)，給它們分配資源，建立進程，掛入就緒隊列。執(zhí)行完后