操作系統(tǒng)期末復習綱要(完整版)

操作系統(tǒng)期末復習指導PAGEPAGE4《操作系統(tǒng)》期末復習指導（2017.12）一、說明：期末考試計劃出5種題型：選擇、填空、判斷、簡答、計算，每種題型均占20分左右，其中，最后的兩類大題（簡答題和計算題共計40分）更加局限，不會超出下面復習資料給定的范圍，請大家認真復習，不要大意，免得遺恨終生。二、簡答題范圍（約占20分，三套考題的簡答都不會超越這個范圍）：1．什么是進程？進程由哪幾個部分構成？為什么要引進進程？進程是進程實體的運行過程，是系統(tǒng)進行資源分配和調度的一個獨立單位；進程都是由程序段、數(shù)據(jù)段及PCB三個部分組成；為了使程序能并發(fā)執(zhí)行，且為了對并發(fā)執(zhí)行的程序加以描述和控制，人們引入了“進程”的概念；什么是線程？為什么要引進線程？線程是進程內(nèi)的一個相對獨立的、可獨立調度和指派的執(zhí)行單元；為了既能提高程序的并發(fā)程度，又能減少OS的開銷，操作系統(tǒng)設計者引入了線程；進程和程序有什么區(qū)別和聯(lián)系？1、進程的實質是進程實體的一次執(zhí)行過程，進程實體有一定的生命期，而程序則只是一組有序指令的集合；2、進程具有并發(fā)性，而程序是不能并發(fā)執(zhí)行的；3、進程實體是一個能獨立運行、獨立分配資源和獨立接受調度的基本單位，而未建立PCB的程序不能作為一個獨立的單位參與運行。一個進程可以執(zhí)行一個或多個程序，一個程序可以應對多個進程。進程和線程有什么區(qū)別和聯(lián)系？不同的操作系統(tǒng)，其線程的實現(xiàn)方式都是一樣的嗎？線程有哪幾種實現(xiàn)方式？進程是資源擁有的基本單位，線程是分派和調度資源的基本單位；進程擁有資源，線程不擁有資源；進程和線程都擁有并發(fā)性；進程的系統(tǒng)開銷遠大于線程的系統(tǒng)開銷。2.什么是地址重定位？將邏輯地址空間中的邏輯地址轉換為內(nèi)存空間中的物理地址，這一過程稱為地址重定位或地址映射什么是靜態(tài)地址重定位？什么是動態(tài)地址重定位？靜態(tài)地址重定位是在程序執(zhí)行前由操作系統(tǒng)的重定位裝入程序完成的。它根據(jù)要裝入的內(nèi)存起始地址，直接修改所有涉及到的邏輯地址，一次性完成邏輯地址到物理地址的裝換，在程序運行中，不再進行任何地址轉換；動態(tài)地址重定位也稱動態(tài)地址映射，是指把目標程序裝入內(nèi)存的時候，并不立即把邏輯地址轉換為物理地址，而是在程序運行過程中，當CPU訪問程序和數(shù)據(jù)的時候，才進行地址轉換；靜態(tài)地址重定位和動態(tài)地址重定位區(qū)別何在？內(nèi)存分配中的“緊湊”技術，是在哪種地址重定位機制中用的？靜態(tài)重定位的時機在作業(yè)裝入時；動態(tài)重定位的時機在作業(yè)調度時。3.在進程的整個生命周期中，可能要經(jīng)歷哪幾種狀態(tài)？這幾種狀態(tài)在什么情況下會發(fā)生什么樣的變遷（請畫出三狀態(tài)模型轉換示意圖）？三種基本狀態(tài)：a.就緒狀態(tài)b.執(zhí)行狀態(tài)c.阻塞狀態(tài)；進程的五狀態(tài)模型、七狀態(tài)模型都包括哪些不同的狀態(tài)？這幾種狀態(tài)在什么情況下會發(fā)生什么樣的變遷（請畫出五狀態(tài)、七狀態(tài)模型轉換示意圖）？4.什么是臨界資源？什么是臨界區(qū)？舉一個臨界資源的例子。操作系統(tǒng)中將一次僅允許一個進程訪問的資源稱為臨界資源；操作系統(tǒng)中把每個進程中訪問臨界資源的那段代碼段稱為臨界區(qū)。打印機。對于一個臨界資源，它的信號量最大值是多少？最小值能確定嗎？12.操作系統(tǒng)中的設備管理，具體來說管的是什么？負責I/O設備的分配與操縱；在設備管理中為什么要引入緩沖區(qū)？常見的緩沖技術有哪幾種？現(xiàn)在最常用的是哪種？主要原因：（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CPU中斷響應時間的限制；（3）提高CPU和I/O設備之間的并行性。常見的緩沖技術：單緩沖、雙緩沖、循環(huán)緩沖和緩沖池（目前最常用）。13．有哪幾種常見的輸入輸出控制機制？簡述其工作原理。程序直接控制：（特點）只適合那些CPU執(zhí)行速度較慢，且外設較少的系統(tǒng)；（好處）工作過程簡單；（壞處）CPU的利用率相當?shù)?、CPU和外設以及外設和外設之間只能串行工作，且CPU大部分時間都處于循環(huán)測試狀態(tài)。中斷控制：（好處）提高了CPU的利用率，并能支持設備的并行操作；（壞處）每臺設備每輸入/輸出一個數(shù)據(jù)都要求中斷CPU，這樣在一次數(shù)據(jù)傳送過程中，中斷發(fā)生次數(shù)太多，從而耗去了大量CPU時間。DMA控制：（特點）（1）數(shù)據(jù)傳送的基本單位是數(shù)據(jù)塊，即CPU和I/O設備之間，每次傳送的至少是一個數(shù)據(jù)塊；（2）所傳送的數(shù)據(jù)是從設備送往內(nèi)存，或相反；（3）僅在傳送一個或多個數(shù)據(jù)塊的開始時刻和結束時刻，才需要中斷CPU，請求干預。整塊數(shù)據(jù)的傳送都是在DMA控制器的控制下完成的。（好處）減少了CPU對I/O控制的干預，進一步提高了CPU的利用率，提高了CPU與I/O設備的并行操作程度；（壞處）多個DMA控制器同時使用可能會引起內(nèi)存地址的沖突，同時每臺設備都需要一個DMA控制器，也是不經(jīng)濟的。通道控制：（特點）在通道控制方式中，數(shù)據(jù)傳送的方向、存放數(shù)據(jù)的內(nèi)存始址以及傳送數(shù)據(jù)塊的長度均通過一個專門的硬件——通道來控制；（好處）提高了CPU的工作效率及與外設間的并行工作程度。14.什么是SPOOLING技術？SPOOLING系統(tǒng)由哪幾個部分構成？系統(tǒng)怎樣通過SPOOLING技術將一臺物理打印機虛擬成多臺邏輯上的打印機？在主機的直接控制下，實現(xiàn)脫機輸入輸出功能。此時的外圍操作與CPU對數(shù)據(jù)的處理同時進行。把這種在聯(lián)機情況下實現(xiàn)的同時外圍操作稱為SPOOLING，或稱為假脫機操作。構成：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系統(tǒng)對于用戶的打印輸出，并不真正把打印機分配給該用戶進程，而是先在輸出井中申請一個空閑盤塊區(qū)，并將要打印的數(shù)據(jù)送入其中；然后為用戶申請并填寫請求打印表，將該表掛到請求打印隊列上。若打印機空閑，輸出程序從請求打印隊首取表，將要打印的數(shù)據(jù)從輸出井傳送到內(nèi)存緩沖區(qū)，再進行打印，直到打印隊列為空。選擇：/view/9ce25605d4d8d15abf234e60.html三、計算題題型和范圍：（約占20分）（共有6種計算題，每套試卷會選考4種，每種題型5分）1、作業(yè)調度：分別用先來先服務、最短作業(yè)優(yōu)先、響應比高者優(yōu)先算法調度，計算作業(yè)的平均周轉時間和平均帶權周轉時間。2、信號量機制和P、V操作。理解P、V操作的定義，理解信號量值的含義。能夠在具體的應用里，根據(jù)題意，建立信號量，并用偽代碼（類C）來表達進程之間的同步與互斥關系。/ryan_jianjian/article/details/528198963、銀行家算法：（一種典型的死鎖避免策略）銀行家算法是一種避免死鎖的策略——即當用戶進程要申請資源的時候，先根據(jù)當前系統(tǒng)資源的情況，預先計算一下該次分配是否安全，若安全就放心地分配給用戶使用，若不安全就表示有死鎖的可能，先不予分配。一般會給定一個資源分配表，能問的問題也很死，如：計算一下系統(tǒng)當前可供使用的資源還有多少？判斷一下系統(tǒng)當前的狀態(tài)是否安全？若有某一個進程需要申請資源，系統(tǒng)會不會分配給它？為什么？若還有進程想要分配資源，可不可以分配給它？/view/c0a2ca0cb8f67c1cfbd6b82b.html?from=search4、邏輯地址到內(nèi)存地址的轉換：對于段式內(nèi)存管理：給定一系列邏輯地址（段號，段內(nèi)地址）和段表，要求給出對應的物理地址；對于頁式內(nèi)存管理：給定一個進程的頁表以及一個頁面的大小，求一系列邏輯地址對應的物理地址（其實就是地址重定位）進一步，若采用虛擬內(nèi)存分配，根據(jù)段表和頁表，根據(jù)給出的邏輯地址，計算對應的物理內(nèi)存地址。對于請求分頁、請求分段的頁表和段表，每個列代表的含義都要很清楚。/question/575870563.html邏輯地址：A=0A5C（H）頁面大?。篖=1KB=1024頁號：P=INT（A/L）頁內(nèi)地址：d=[A]MODL解答：A=2652P=2對應塊號為11頁內(nèi)地址d=604所以物理地址=塊的大小（就是頁面大小L）*塊號+頁內(nèi)地址d=11868；5、頁面淘汰算法：對于請求式分頁內(nèi)存管理，給定一個頁面的訪問序列，會用以下幾種算法分別計算頁面的缺頁中斷數(shù)和缺頁中斷率：最佳淘汰算法（OPT）、先進先出淘汰算法（FIFO）、最久未使用淘汰算法（LRU）6、磁盤調度算法：給定一個磁盤訪問序列，會分別用以下幾種磁盤調度算法計算尋道總長度和平均尋道長度：先來先服務（FCFS）、最短尋道時間優(yōu)先（SSTF）掃描算法（SCAN）——又叫電梯算法、循環(huán)掃描算法（CSCAN）四、其它三種題目（選擇、填空、判斷）約占60分要在理解下面章節(jié)要點的基礎上回答出來：第一章《操作系統(tǒng)概述》1．什么是操作系統(tǒng)？操作系統(tǒng)的目標和作用是什么？2．操作系統(tǒng)給用戶提供哪幾種接口來操縱和使用計算機？體會這些接口的含義。3．OS作為計算機系統(tǒng)資源的管理者，主要管理哪幾方面的資源？4．操作系統(tǒng)的基本特征是什么？在操作系統(tǒng)中什么叫并發(fā)？什么叫并行？并發(fā)是真正的并行處理嗎？至少有幾個CPU的情況下才可能實現(xiàn)真正意義上的并行？什么叫共享，什么叫虛擬？什么叫異步？基本的操作系統(tǒng)有哪幾種？它們各有什么特點？通用操作系統(tǒng)指的是什么？操作系統(tǒng)做為一個大型的系統(tǒng)軟件，在歷史上一共出現(xiàn)過哪幾種不同的軟件結構？目前最看好的結構是哪一種？第二章《進程的描述與控制》1．什么是進程？為什么要引入進程？在單道程序環(huán)境中有無必要引入進程？進程由哪幾個部分構成？系統(tǒng)是通過什么來感知進程的存在的？2.進程有哪幾種基本的狀態(tài)？這些狀態(tài)都在哪些典型情況下會發(fā)生哪種變遷？掛起有幾種狀態(tài)？當處理機空閑的時候，掛起的進程能獲得處理機嗎？怎樣才能獲得處理機？3.什么是線程？操作系統(tǒng)根據(jù)什么來感知線程的存在？線程有哪幾種不同的實現(xiàn)方式？4.比較進程和程序有什么異同和聯(lián)系。5.為什么要引進線程的概念？比較線程和進程之間有什么異同和聯(lián)系。6、原語概念。第三章《并發(fā)控制——進程的同步與互斥》1．什么叫進程同步？什么叫進程互斥？通過前趨圖進一步感受進程的同步。同步和互斥，哪種是主動的，哪種是被迫的？2．什么叫臨界資源？什么叫臨界區(qū)？3．什么叫信號量？它是一種解決什么問題的機制？信號量的值可以人為設定幾次？它的值是由哪些操作改變的？4．體會、理解信號量以及P、V操作的意義。何時用P操作、何時用V操作？5．管程是一種什么機制？（用它來做什么？）（一句話就行）6.什么是進程的低級通信、高級通信？高級通信機制分為哪幾大類？7、會用信號量解決實際問題（同步、互斥）。第四章《處理機調度與死鎖》1.簡述三級調度的概念。是否任何操作系統(tǒng)都必須配置作業(yè)調度？哪一級調度是所有操作系統(tǒng)必備的？2.常見的作業(yè)調度算法有哪些？哪些對短作業(yè)不利、哪些對長作業(yè)不利？哪些對長作業(yè)和短作業(yè)都比較有利？3、常見的進程調度有哪些？哪些調度是可剝奪的，哪些是不可剝奪的？哪些既可以剝奪也可以不剝奪？多級反饋隊列調度算法調度的過程是怎樣的？它的好處何在？4、給定一個作業(yè)序列，按先來先服務、短作業(yè)優(yōu)先、響應比高者優(yōu)先算法調度，分別計算該作業(yè)序列的平均周轉時間和平均帶權周轉時間5.什么是死鎖？死鎖產(chǎn)生的根本原因是什么？至少有幾個進程并發(fā)才可能發(fā)生死鎖？6.總的來說，解決死鎖問題有哪幾個方面的策略？7.預防死鎖可從哪幾個方面著手？常見的措施有哪些？8銀行家算法是解決死鎖問題的一種什么策略？什么樣的狀態(tài)為安全狀態(tài)？什么樣的為不安全狀態(tài)？會根據(jù)具體問題用銀行家算法判斷系統(tǒng)是否安全。9.什么是死鎖定理？死鎖定理有什么用？第五章《內(nèi)存管理》1.內(nèi)存管理的任務是什么？操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理應具備哪些功能？2.什么是重定位？什么是靜態(tài)重定位和動態(tài)重定位？它們重定位的時機都在什么時候？一個程序在運行的過程中，可能會在內(nèi)存中移動位置，這種定位方式一定是動態(tài)還是靜態(tài)重定位？3.體會幾種內(nèi)存管理的實現(xiàn)方法，尤其注意它們引入的原因、優(yōu)缺點、空閑區(qū)的組織方式、內(nèi)存空閑區(qū)的回收規(guī)定等。（1）實存：單一連續(xù)分區(qū)、固定分區(qū)、可變分區(qū)、分頁、分段、段頁式（2）虛存：請求式分頁、請求式分段、請求段頁式4.上面哪些內(nèi)存管理有內(nèi)碎片、哪些有外碎片？解決碎片有哪些方法？5.什么是頁表？什么是段表？里面主要存放了哪些方面的內(nèi)容？6、引入聯(lián)想寄存器（快表）有什么用處？寄存器中存放的是什么信息？什么時機查詢快表？7會借助于頁表和段表，把給定的用戶程序地址（邏輯地址）轉化為內(nèi)存的物理地址。8、請求分頁、請求分段中的頁表和段表，要在分頁、分段段表的基礎上增加哪些信息？含義是什么？8.理解、體會虛擬內(nèi)存管理中涉及的幾種頁面淘汰算法（最佳淘汰算法、先進先出淘汰算法、最久未使用淘汰算法），會計算它們的頁面中斷數(shù)和頁面中斷率。第六章《設備管理》1.設備的幾種分類方式：I/O設備和存儲設備；高速設備和低速設備；字符設備和塊設備；系統(tǒng)（標準）設備和用戶設備；獨占設備、共享設備和虛擬設備等。2．分配設備需要參考的4個重要表格：系統(tǒng)設備表（SDT）、設備控制表（DCT）、控制器控制表（COCT）、通道控制表（CHCT）。3．描述并體會幾種常見的輸入輸出控制方式：程序直接控制、中斷控制、DMA控制、通道控制。它們都有什么特點？有什么好處和壞處？4.為什么要開辟緩沖區(qū)？常見的緩沖區(qū)有哪幾種？目前最常用的是哪種？5．設備分配的過程。如先分配什么，再分配什么，……。在分配中除了要參照上面2題的4個表之外，還