操作系統(tǒng)考試重點及答案

1、Chap-1 緒論1、 理解操作系統(tǒng)設(shè)計的目標方便性、有效性、可擴充性、開放性2、 掌握操作系統(tǒng)的特性及含義并發(fā)：在一個時間段上來看，每一道作業(yè)都能不同程度地向前推進（并行）。但在任何一個時間點上只能有一道占用CPU。（串行）-并發(fā)性引入進程、線程共享：系統(tǒng)中的資源可供多個并發(fā)的進程共同使用。根據(jù)資源屬性的不同，有兩種資源共享方式：n 互斥共享方式（臨界/獨占資源）n 同時訪問方式虛擬：通過某種技術(shù)將一個物理實體映射為若干個邏輯上對應(yīng)物（如CPU；一個屏幕可看成多個屏幕-窗口）?；?qū)⒍鄠€物理實體映射為一個邏輯實體（如虛擬存儲是內(nèi)存和外存的虛擬）。異步性：操作系統(tǒng)必須隨時對以不可預(yù)測的次序發(fā)生的

2、事件進行響應(yīng)。1、進程的運行速度不可預(yù)知。2、難以重現(xiàn)系統(tǒng)在某個時刻的狀態(tài)（并發(fā)和共享是OS的兩個最基本的特性，二者互為條件?。?、 理解操作系統(tǒng)的作用OS是用戶與硬件系統(tǒng)之間的接口;OS是計算機系統(tǒng)資源的管理者;OS是擴充機/虛擬機4、 理解不種類型操作系統(tǒng)的定義（1） 無操作系統(tǒng)的計算機系統(tǒng)：先把程序紙帶裝上輸入機，啟動輸入機把程序和數(shù)據(jù)送 入計算機，然后通過控制臺開關(guān)啟動程序運行，計算完畢后，用戶拿走打印結(jié)果，并卸下紙帶。（2） 單道批處理系統(tǒng)：在內(nèi)存中只有一道程序。（3）多道批處理系統(tǒng)：在內(nèi)存中放多道程序,使它們在管理程序的控制下相互穿插地運行。（4）分時系統(tǒng)：劃分時間片（3） 實時系

3、統(tǒng)：系統(tǒng)能及時響應(yīng)外部事件的請求，在規(guī)定的時間內(nèi)完成對該事件的處理，并控制所有實時任務(wù)協(xié)調(diào)一致地運行。（4） 微機操作系統(tǒng)：批處理、分時、實時系統(tǒng)是三種基本的操作系統(tǒng)類型。一個實際的操作系統(tǒng)可能兼有三者或其中兩者的功能。Chap-2 進程管理5、 進程的定義進程是指進程實體的運行過程，是可并發(fā)執(zhí)行的程序在一個數(shù)據(jù)集合上的運行過程。6、 理解進程的三狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換和典型原因NULL新建態(tài)：創(chuàng)建一個子進程。新建態(tài)就緒態(tài)：系統(tǒng)完成了進程創(chuàng)建操作，且當前系統(tǒng)的性能和內(nèi)存的容量均允許。運行態(tài)終止態(tài)：一個進程到達自然結(jié)束點，或出現(xiàn)了無法克服的錯誤，或被操作系統(tǒng)所終結(jié)，或被其他有終止權(quán)的進程所終結(jié)。終止態(tài)NU

4、LL：完成善后操作。就緒態(tài)終止態(tài)：某些操作系統(tǒng)允許父進程終結(jié)子進程。等待態(tài)終止態(tài)：某些操作系統(tǒng)允許父進程終結(jié)子進程。7、 理解CPU的兩種狀態(tài)及其含義8、 為什么引入線程，線程與進程的對比引入進程的目的是為了使多個程序更好的并發(fā)執(zhí)行，改善資源利用率、提高系統(tǒng)效率。線程與進程的對比：（1）、調(diào)度n 傳統(tǒng)OS中，擁有資源、獨立調(diào)度的基本單位是進程；引入線程的系統(tǒng)中，線程是調(diào)度和分派的基本單位，而進程是擁有資源的基本單位。n 在同一個進程內(nèi)線程切換不會產(chǎn)生進程切換，由一個進程內(nèi)的線程切換到另一個進程內(nèi)的線程時，將會引起進程切換。（2）、并發(fā)性n 在引入線程的系統(tǒng)中，進程之間可并發(fā)，同一進程內(nèi)的各線程

5、之間也能并發(fā)執(zhí)行。因而系統(tǒng)具有更好的并發(fā)性。（3）、擁有資源n 無論是傳統(tǒng)OS，還是引入線程的OS，進程都是擁有資源的獨立單位，線程一般不擁有系統(tǒng)資源，但它可以訪問隸屬進程的資源。即一個進程的所有資源可供進程內(nèi)的所有線程共享。（4）、系統(tǒng)開銷n 進程創(chuàng)建和撤消的開銷遠大于線程創(chuàng)建和撤消的開銷，進程切換時，當前進程的CPU環(huán)境要保存，新進程的CPU環(huán)境要設(shè)置，線程切換時只須保存和設(shè)置少量寄存器，并不涉及存儲管理方面的操作，因此進程切換的開銷遠大于線程切換的開銷。n 同一進程內(nèi)的各線程由于它們擁有相同的地址空間，它們之間的同步和通信的實現(xiàn)也比較容易。9、 理解進程控制要完成的工作創(chuàng)建進程、終止進程

6、、阻塞和喚醒進程、掛起與激活進程。10、 理解臨界資源的概念，掌握它使用的原則臨界資源(Critical Resource/CR)：一次僅允許一個進程訪問的資源。臨界資源可能是硬件，也可能是軟件：變量，數(shù)據(jù)，表格，隊列等。并發(fā)進程對臨界資源的訪問必須作某種限制，否則就可能出現(xiàn)與時間有關(guān)的錯誤11、 理解信號量的PV操作的含義，能利用信號量的PV操作實現(xiàn)簡單的進程間同步查看PPT、課本Chap-3 處理機調(diào)度與死鎖12、 進程調(diào)度算法（FIFO、SJF、HPF）的調(diào)度思想以及調(diào)度性能計算-周轉(zhuǎn)時間、帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間（大題，對照書本及老師PPT ）13、 掌握死鎖的定義、產(chǎn)生的必要條件 進程死鎖(De

7、adlock):一組進程中，每個進程都無限等待被該組進程中另一進程所占有的資源，因而永遠無法得到該資源，這種現(xiàn)象稱為產(chǎn)生的必要條件：四個必要條件：n 互斥條件：涉及的資源是非共享的。n 不剝奪條件：不能強行剝奪進程擁有的資源。n 請求和保持條件（部分分配條件）：進程在等待一新資源時繼續(xù)占有已分配的資源。n 環(huán)路條件：存在一種進程的循環(huán)鏈，鏈中的每一個進程已獲得的資源同時被鏈中的下一個進程所請求。14、 3、理解死鎖避免算法，掌握系統(tǒng)的安全與不安全狀態(tài)的定義與判斷 （大題，銀行間算法，課本及PPT）Chap-4 存儲管理15、 理解動態(tài)分區(qū)分配方式的管理思想與放置策略特點動態(tài)分區(qū)分配：（其基本思

8、想）是指在系統(tǒng)運行的過程中建立分區(qū)，并使分區(qū)的大小剛好與作業(yè)的大小相等常用的有空閑分區(qū)表和空閑分區(qū)隊列結(jié)構(gòu)來登記空閑分區(qū)的說明信息，它包括空閑分區(qū)的大小和位置。系統(tǒng)還設(shè)置了等待分區(qū)隊列，當系統(tǒng)中無空閑區(qū)或無滿足要求的空閑區(qū)時，則把申請者送入等待隊列中，等待別的進程釋放內(nèi)存之后再喚醒隊列中的進程16、 理解分頁系統(tǒng)基本思想（1）把用戶程序分為系統(tǒng)規(guī)定的大小相等的若干頁，從0開始編頁號，頁內(nèi)地址是相對于0編址，（系統(tǒng)自動完成）形成邏輯地址。（2）內(nèi)存地址空間：按系統(tǒng)規(guī)定的邏輯頁大小劃分為大小相等的區(qū)域，稱為塊或內(nèi)存塊（物理頁面、頁框），從0開始編塊號 。（3）物理塊表：整個系統(tǒng)有一個物理塊表，描述

9、物理內(nèi)存空間的分配使用狀況。（4）內(nèi)存以塊為單位進行分配，并按應(yīng)用程序的頁數(shù)多少來分配。邏輯上相鄰的頁，物理上不一定相鄰17、 掌握分頁系統(tǒng)地址映射/重定位的映射方法分頁系統(tǒng)地址映射：頁表 、頁大小的選擇 、頁地址映射 、分頁存儲管理中的信息保護 、快表和聯(lián)想存儲器、兩級頁表和多級頁表重定位的映射：用戶程序裝入內(nèi)存對指令地址部分的修改18、 掌握快表/TLB的作用把頁表放在一組快速存儲器中（Cache），從而加快訪問內(nèi)存的速度。這種快速存儲器組成的頁表稱為快表/TLB，把存放在內(nèi)存中的頁表稱為慢表。19、 掌握FIFO、Clock、LRU頁面置換算法置換思想與應(yīng)用(大題，PPT或書本)20、

10、請求分頁系統(tǒng)的基本思想、地址映射方法請求分頁存儲管理方式：基本思想：在進程開始運行之前，不是裝入全部頁面，而是裝入幾個或零個頁面，之后根據(jù)進程運行的需要，動態(tài)裝入其它頁面。當內(nèi)存空間已滿，而又需要裝入新的頁面時，則根據(jù)某種算法淘汰某個頁面，以便裝入新的頁面。頁表機制：v 狀態(tài)位：表示該頁是否裝入內(nèi)存；v 訪問位：此頁在一段時間被訪問的次數(shù)，可用來決定淘汰哪頁（由不同的算法決定）；v 修改位：查看此頁是否在內(nèi)存中被修改過；外存地址：該頁在外存上的位置21、 為什么引入倒排頁表(美學(xué))Chap-5 設(shè)備管理22、 掌握設(shè)備的分類（工作特性、資源管理方式）（1）按設(shè)備的使用特性分：存儲設(shè)備、輸入輸出

11、設(shè)備（2）按傳輸速率分：高速設(shè)備（每秒數(shù)百個千字節(jié)至千兆）、中速設(shè)備（每秒數(shù)千個字節(jié)至數(shù)十萬個）、低速設(shè)備（每秒幾個字節(jié)至數(shù)百個）（3）按信息交換的單位分：塊設(shè)備（存儲信息）、字符設(shè)備（數(shù)據(jù)的輸入和輸出）（4）按設(shè)備的共享屬性（資源管理方式）分：獨占設(shè)備、共享設(shè)備、虛擬設(shè)備23、 了解I/O控制方式類型，理解DMA方式的特點I/O控制方式類型：循環(huán)測試I/O方式 、I/O中斷方式 、DMA方式 、通道方式 DMA方式的特點：（1）控制器功能更強，除有中斷功能外，還有一個DMA控制器（DMAC）。（2）在DMAC的控制下，設(shè)備同主存之間可成批交換數(shù)據(jù)，不用CPU干預(yù)。（3）DMAC由三部分組成：

12、主機與DMAC的接口、DMAC與塊設(shè)備的接口、I/O控制邏輯。24、 掌握設(shè)備獨立性的含義應(yīng)用程序獨立于具體使用的物理設(shè)備。25、 理解SPOOLing技術(shù)的特點提高了I/O速度、將獨占設(shè)備改造為共享設(shè)備、實現(xiàn)了虛擬設(shè)備功能26、 掌握引入緩沖的原因a.匹配CPU與設(shè)備間的運行速度b提高處理機與外設(shè)的并行程度。27、 掌握設(shè)備驅(qū)動程序的含義與功能含義：設(shè)備處理（驅(qū)動）程序是驅(qū)動物理設(shè)備和DMA控制器等直接進行I/O操作的子程序集合，是I/O進程與設(shè)備控制器之間的通信程序。功能：1、接收由I/O進程發(fā)來的命令和參數(shù)，并將命令中的抽象要求轉(zhuǎn)換為具體要求；2、檢查用戶I/O請求的合法性，了解I/O設(shè)

13、備的狀態(tài)，傳遞有關(guān)參數(shù)，設(shè)置設(shè)備的工作方式；3、發(fā)出I/O命令。如果設(shè)備空閑，立即啟動I/O設(shè)備去完成指定I/O操作；若設(shè)備忙，則將請求者進程掛在設(shè)備等待隊列上。4、及時響應(yīng)由控制器或通道發(fā)來的中斷請求，并根據(jù)其中斷類型調(diào)用相應(yīng)的中斷處理程序進行處理；5、對于設(shè)置有通道的計算機，驅(qū)動程序還應(yīng)能根據(jù)用戶I/O請求，自動構(gòu)成通道程序。28、 掌握磁盤調(diào)度算法的含義以及具體磁盤調(diào)度算法FCFS、SSTF、Scan的調(diào)度思想與應(yīng)用（1）先來先服務(wù)（FCFS）：（2）最短尋道時間優(yōu)先（SSTF、優(yōu)先選擇距當前磁頭最近的訪問請求進行服務(wù)，主要考慮尋道優(yōu)先）（3）掃描算法（SCAN、電梯算法）：當設(shè)備無訪問

14、請求時，磁頭不動；當有訪問請求時，磁頭按一個方向移動，在移動過程中對遇到的訪問請求進行服務(wù)，然后判斷該方向上是否還有訪問請求，如果有則繼續(xù)掃描；否則改變移動方向，并為經(jīng)過的訪問請求服務(wù)，如此反復(fù)（4）單向掃描調(diào)度算法（CSCAN）：總是從最里的欲訪問柱面開始向外掃描。移動臂到達最外一個訪問柱面后，立即帶動讀寫磁頭快速返回。返回時不為任何的等待訪問者服務(wù)。返回后可再次進行掃描29、 了解磁盤空間管理方法類型空閑表法、空閑鏈表法、位圖法、成組鏈接法Chap-6 文件系統(tǒng)30、 了解文件的邏輯結(jié)構(gòu)類型流式文件（無結(jié)構(gòu)文件）、記錄式文件（有結(jié)構(gòu)文件）31、 了解文件的有哪兩種存取方式順序存取、隨機存取/直接存取32、 掌握文件的物理結(jié)構(gòu)類型以及各結(jié)構(gòu)的特點連續(xù)結(jié)構(gòu)：一個文件的全部信息存放在外存的一片連續(xù)編號的物理塊中鏈接結(jié)構(gòu)：一種非連續(xù)的存儲結(jié)構(gòu)，存放文件信息的每一物理塊中有一個指針，指向下一個物理塊，這個指針的長度由物理設(shè)備的容量決定，通常放在該物理塊的開頭或結(jié)尾索引結(jié)構(gòu)：一個文件的信息存放在