礦大《操作系統(tǒng)》考前知識點整理

第一章操作系統(tǒng)概述識記：操作系統(tǒng)是一組計算機程序的集合)合理地組織計算機的工作流程，使之可以得到更加合理的共享供方便、快捷、友好的使用接口。2.2.1)批處理操作系統(tǒng)：提高系統(tǒng)資源利用率和作業(yè)吞吐率2)分時操作系統(tǒng)：滿足用戶交互的及時響應3)實時操作系統(tǒng)：提高系統(tǒng)的及時性和可靠性(？)進程管理、存儲管理、文件管理和設備管理是操作系統(tǒng)的基本功能，網(wǎng)絡通信與服務、安全與保護是現(xiàn)在主流操作系統(tǒng)的衍生功能。章進程管理基本單位進程的基本狀態(tài)：就緒狀態(tài)，運行狀態(tài)，阻塞狀態(tài)(等待狀態(tài))進程的組成：進程控制塊(PCB)+程序塊+數(shù)據(jù)塊+堆棧進程控制塊的組織方式：線性方式(有？)2.原語的定義:由若干條指令所組成，用來實現(xiàn)某個特定功能，在執(zhí)行過程中不可被中斷的程序段3.進程互斥的定義:若干進程因相互爭奪獨占型資源而產生的競爭制約關系4.臨界資源和臨界區(qū)的定義；臨界資源：某段時間內只能允許一個進程使用的共享資源臨界區(qū)：訪問臨界資源的代碼段5.進程同步的定義：為完成共同任務的并發(fā)進程基于某個條件來協(xié)調其運行進度、執(zhí)行次序而等待、傳遞信號或消息而產生的協(xié)作制約關系異：進程同步是為完成共同任務的并發(fā)進程基于某個條件來協(xié)調其運行進度、執(zhí)行次序而等待、傳遞信號或消息而產生的協(xié)作制約關系，而進程互斥是若干進程因相互爭奪獨占型資源而產生的競爭制約關系。}物理意義：V(s)操作表示釋放一個資源，若此時還有進程在等待獲取該資源，則被喚醒}簡單應用：利用信號量解前趨圖問題。(？)利用信號量描述程序和語句之間的前驅關系例題：在公共汽車上，司機和售票員的工作流程如下圖所示。為保證乘客的安全，司機和售票員應協(xié)調工作：停車后才能開門，關車門后才能行車。用PV操作來實現(xiàn)他們之間的協(xié)調(生產者進程可以是計算、發(fā)送進程，消費者進程可以是打印、接受進程)計算、打印問題程序buffull=0(表示運算結果數(shù))while(true){P(bufempty);V(buffull);}while(true){P(buffull);置空標記，打印V(bufempty);}while(true){}}nk只要緩沖區(qū)不空，消費者就可從緩沖區(qū)取走并消耗產品mutex1同步信號量empty:保證生產者不向已滿地緩沖區(qū)中放入產品，初值為kin和out：放入緩沖區(qū)指針和取出緩沖區(qū)指針itemB[k];//緩沖區(qū)，長度ksemaphoreempty=k;//可用的空緩沖區(qū)數(shù)semaphorefull品數(shù)intin=0;intin=0;intout=0;//緩沖區(qū)取出位置ducePempty;Pmutex;//生產一個產品//申請空緩沖區(qū)//申請互斥使用緩沖區(qū)appendtoB[in];//產品放入緩沖in=(in+1)%k;//更新緩沖區(qū)指針V(mutex);V(full);}}while(true){P(full);Pmutex);take()fromB[out];out=(out+1)%k;V(mutex);V(empty);}}從其左邊或右邊去取筷子for(inti=0;i<5;i++)chopsticks[i]=1;think()；if(i%2==0){Pchopsticksi])；}P(chopsticks[(i+l)%5]);P(chopsticks[i]);}V(chopsticks[i])；V(chopsticks([i+1]%5)；}有兩組并發(fā)進程，讀進程與寫進程，共享一個文件，為防止出錯，要求：1)允許多個讀進程同時讀文件；2)只允許一個寫進程寫文件；3)寫進程在沒有寫完成之前不允許其他讀寫；4)寫之前應該讓所有已經(jīng)在讀或寫的進程操作完成。解：引入一個計數(shù)器和兩個信號量解決此問題：intreadcount=0;//讀進程計數(shù)器Pmutex;if(readcount==1)P(ws);V(mutex);utexprocesswriter_j(){寫文件;V(ws);}untif(readcount==0)V(ws);V(mutex);}業(yè)調度的定義；建的進程排在就緒隊列上，準備執(zhí)行(or：按照某種調度算法從后備作業(yè)隊列中選取作業(yè)，使其進入內存運行)用來決定就緒隊列中的哪個進程應獲得處理機，再由分派程序執(zhí)行把處理機分配給該進程的具體操作為了提高內存的利用率和系統(tǒng)吞吐量，根據(jù)存儲資源量和進程的當前狀態(tài)來決定輔存和主存中進程的對換非搶占方式，搶占方式WW=(ΣWi)/n(一)先來先服務算法(FCFS)解：設作業(yè)到達時刻為0，根據(jù)定義計算，系統(tǒng)運行情況用FCFS算法計算作業(yè)的運行情況、平均周轉時間和平均帶權周轉時間圖:(二)短作業(yè)優(yōu)先算法(SJF)(三)優(yōu)先級高優(yōu)先算法(HPF)【例】系統(tǒng)的進程調度采用搶占式優(yōu)先權調度算法，優(yōu)先數(shù)越小優(yōu)先級越高，其參數(shù)如表所示，求平均周轉時間和平均等待時間死鎖，如果(1)破壞互斥條件：使資源可同時訪問而不是互斥使用，受資源本身特性限制，可行性較差(2)破壞占有并請求(等待):靜態(tài)分配(進程必須獲得所需要的所有資源才能運行)，嚴重降低資源利用效率多種資源的銀行家算法的具體過程：t雖可通過有效性檢查，但試分配后，系統(tǒng)的剩余資源不能滿足任何進程的需求缺口，因而無法找到一個執(zhí)行序列，將導致系統(tǒng)進入不安全狀態(tài)，所以不能按P0的請求進行資源分配章存儲管理1.3級存儲器在容量、速度和價格方面的比較；2.邏輯地址和物理地址的定義；邏輯地址:目標程序使用的地址物理地址:程序在物理內存中的實際存儲位置3.地址重定位及靜態(tài)重定位和動態(tài)重定位；地址重定位：把程序和數(shù)據(jù)的邏輯地址轉換為物理地址，使程序正確運行的過程靜態(tài)重定位：在用戶作業(yè)裝入內存時由裝入程序(裝配程序)實現(xiàn)從邏輯地址到物理地址的轉換，地址轉換在作業(yè)執(zhí)行前一次完成1)內存的分配和回收：2)提高內存的利用率：3)通過虛擬存儲技術“擴充”內存容量。4)內存信息保護虛存的定義；具有請求調入功能和置換功能，能夠從邏輯上對內存空間進行擴展，允許用戶的邏輯地址空間大于物理內存地址空間的存儲器系統(tǒng)7.頁式、段式虛存段表表目各個表項的作用；如果該頁被訪問過，在進行頁面置換時，系統(tǒng)會考慮該頁可能以后會被再次訪問而不將其換出2)段式:(P109)(？)令段號，段長內存中的起始地址)，輔存始址(在外存中的起始地址)8.段頁式虛存管理的基本思想。1)虛地址以程序的邏輯結構劃分成段(段頁式存儲管理的段式特征)2)實地址劃分成位置固定、大小相等的頁框(段頁式存儲管理的頁式特征)3)將每一段的線性地址空間劃分成與頁框大小相等的頁面，于是形成了段頁式存儲管理的特征。44)邏輯地址形式為：：1.實現(xiàn)虛存的基本方法；請求分頁虛擬存儲管理、請求分段虛擬存儲管理、請求段頁虛擬存儲管理2.分頁存儲管理的基本方法；(P87)頁式存儲管理采用了對進程的邏輯地址空間分頁，對內存的物理空間分塊，頁的大小等于塊大小等基本思想，通過頁表和地址轉換機構實現(xiàn)邏輯地址到物理地址的變換，能夠有效地利用內存空間。3.頁式虛存的頁表結構；因此，頁表中除了有頁號和物理塊號等信息外，還增加了頁的狀態(tài)位、外存地址、修改位、訪問字段等信息4.段式虛存管理方法；存，在執(zhí)行過程中訪問到不在主存的段時再把它們裝入。序執(zhí)行過程中需要進行地址轉換時，只需將邏輯地址與定位寄存器中的值相加就可得到物理地址。LRUP(一)先進先出頁面置換算法(FIFO):將所有頁面按進入內存的次序排成一個隊列，設置一個替換指針指向隊頭的一頁。當需要進行頁面淘汰時，替換指針指向的即當前最先進入內存的頁面，該頁被淘汰，然后修改指針指向淘汰頁后一個頁面即可，調入的新的頁面排入隊尾(二)最近最久未使用頁面置換算法(LRU):隊列中存放當前在主存中的頁號，每當訪問一頁時就調整一次，使隊尾總指向最近訪問的頁，隊頭就是最近最少用的頁，發(fā)生缺頁中斷時總淘汰隊頭所指示的頁；執(zhí)行一次頁面訪問后，需要從隊列中把該頁調整到隊尾淘汰可選頁面中離當前頁面向前最遠的一頁，表示最近最少使用(三)時鐘置換算法(Clock):列指針指向可能要淘汰的頁面，初始值指向最先進入內存的頁面。實現(xiàn)要點：每一頁增加了一個指示位這個頁面;把所遇到的”引用位”是0的頁面淘汰掉,指針推進一步。(4)掃描循環(huán)隊列時，如果碰到的所有頁面的”引用位”為1，指針就會繞整個循環(huán)隊列一圈，把碰到的所有頁面“引用位”和“修改位”組合，將置換和寫外存同時考慮，產生改進的時鐘置換算法，共組合成四種情況：r0,m=0)而在掃描過程中把指針所掃過的頁面的”引用位”r置0。分別用計算LRU、FIFO和CLOCK算法中缺頁中斷的次數(shù)。第四章設備管理(1)字節(jié)多路通道(2)選擇通道(3)成組多路通道義；為了將慢速的獨占設備改造成多個用戶可共享的設備，以提高設備的利用率、提高系統(tǒng)進程并行的程度，可借助于假脫機技術(SPOOLing)進行模擬。模擬獨占設備的那部分共享設備的空間稱為虛擬設備。3.設備分配中所采用的4種表的作用2)設備控制表DCT：記錄設備的特性、設備和I/O控制器的連接情況以及設備的分配和使用情況.設備管理的任務和功能；任務(目標？)：(1)提高使用效率(2)提供便捷的界面功能：(1)設備的分配與回收(2)設備控制和中斷處理(3)緩沖區(qū)管理(4)實現(xiàn)虛擬設備主要差別在于中央處理器和外圍設備并行工作的方式不同，并行工作的程度不同。但并沒有把CPU從數(shù)據(jù)傳輸(設備和主存儲器)中解脫出來4)通道方式：是DMA方式的發(fā)展，進一步減少CPU對I/O的干預主要差別在于中央處理器和外圍設備并行工作的方式不同，并行工作的程度不同。假脫機技術：用一類物理設備模擬另一類物理設備的技術，從而把獨占型設備變成共享設備的技術。(例如用磁盤模擬打印機，磁盤模擬網(wǎng)絡輸入和輸出)五章文件系統(tǒng)識記：文件的定義：存儲在外部存儲介質上的、由文件名標識的一組相關信息的集合(2)實現(xiàn)能夠快速定位文件的目錄結構(3)向用戶提供一套使用方便、簡單的操作命令(4)管理磁盤、磁帶等組成的文件存儲器(5)實現(xiàn)邏輯文件到物理文件的轉換(6)保證文件信息的安全可靠(7)便于文件的共享2.文件的邏輯結構的含義及分類；邏輯結構的含義：從用戶的觀點出發(fā)觀察到的文件組織形式，用戶可以直接處理，獨立于文件的物理特性3.文件物理結構的含義；文件在物理存儲空間中存放方法和組織關系，又稱文件的存儲結構內容：當前目錄項“.”與父目錄項“..”靜態(tài)共享(硬鏈接、符號鏈接共享)、動態(tài)共享1.文件系