計算機操作系統(tǒng)復習知識點

計算機操作系統(tǒng)復習知識點匯總(同名4429) PAGE 第1頁共8頁《計算機操作系統(tǒng)》復習大綱第一章緒論1.掌握操作系統(tǒng)的基本概念、主要功能、基本特征、主要類型；2.理解分時、實時系統(tǒng)的原理；第二章進程管理1.掌握進程與程序的區(qū)別和關系；2.掌握進程的基本狀態(tài)及其變化；3.掌握進程控制塊的作用；4.掌握進程的同步與互斥；5.掌握多道程序設計概念；6.掌握臨界資源、臨界區(qū)；7.掌握信號量，PV操作的動作，8.掌握進程間簡單同步與互斥的實現(xiàn)。第三章處理機調(diào)度1.掌握作業(yè)調(diào)度和進程調(diào)度的功能；2.掌握簡單的調(diào)度算法：先來先服務法、時間片輪轉(zhuǎn)法、優(yōu)先級法；3.掌握評價調(diào)度算法的指標：吞吐量、周轉(zhuǎn)時間、平均周轉(zhuǎn)時間、帶權周轉(zhuǎn)時間和平均帶權周轉(zhuǎn)時間；4.掌握死鎖；產(chǎn)生死鎖請求系統(tǒng)服務、啟動某些操作、新數(shù)據(jù)尚未到達、無新工作可做11、臨界資源和臨界區(qū)臨界資源是指每次僅允許一個進程訪問的資源。屬于臨界資源的硬件有打印機、磁帶機等,軟件有消息緩沖隊列、變量、數(shù)組、緩沖區(qū)等。諸進程間應采取互斥方式，實現(xiàn)對這種資源的共享。每個進程中訪問臨界資源的那段程序稱為臨界區(qū)（CriticalSection）不論是硬件臨界資源，還是軟件臨界資源，多個進程必須互斥地對它進行訪問。12、同步機制應遵循的規(guī)則空閑讓進、忙則等待、有限等待、讓權等待13、進程通信的類型高級通信機制可歸結為三類：共享內(nèi)存系統(tǒng)、消息傳遞系統(tǒng)以及管道通信系統(tǒng)。14、線程的定義、屬性在多線程OS中，通常是在一個進程中包含多個線程，每個線程都是作為利用CPU的基本單位，是花費最小開銷的實體。線程具有下述屬性：（1）輕型實體—線程中的實體基本上不擁有系統(tǒng)資源，只是有一點必不可少的、能保證其獨立運行的資源。（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。15、進程和線程的比較a.調(diào)度性。在傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)中，擁有資源的基本單位和獨立調(diào)度、分派的基本單位都是進程，在引入線程的OS中，則把線程作為調(diào)度和分派的基本單位，而把進程作為資源擁有的基本單位；b.并發(fā)性。在引入線程的OS中，不僅進程之間可以并發(fā)執(zhí)行，而且在一個進程中的多個線程之間，亦可并發(fā)執(zhí)行，因而使OS具有更好的并發(fā)性；c.擁有資源。無論是傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)，還是引入了線程的操作系統(tǒng)，進程始終是擁有資源的一個基本單位，而線程除了擁有一點在運行時必不可少的資源外，本身基本不擁有系統(tǒng)資源，但它可以訪問其隸屬進程的資源；d.系統(tǒng)開銷。由于創(chuàng)建或撤銷進程時，系統(tǒng)都要為之分配和回收資源，如內(nèi)存空間等，進程切換時所要保存和設置的現(xiàn)場信息也要明顯地多于線程，因此，操作系統(tǒng)在創(chuàng)建、撤銷和切換進程時所付出的開銷將顯著地大于線程。第三章1、高級調(diào)度與低級調(diào)度的區(qū)別高級調(diào)度又稱為作業(yè)調(diào)度或長程調(diào)度，調(diào)度對象是作業(yè)，作業(yè)調(diào)度往往發(fā)生于一個（批）作業(yè)運行完畢，退出系統(tǒng)，而需要重新調(diào)入一個（批）作業(yè)進入內(nèi)存時，故作業(yè)調(diào)度的周期長；低級調(diào)度又稱為進程調(diào)度和短程調(diào)度，調(diào)度物件為進程（或內(nèi)核級線程），進程調(diào)度的運行頻率最高，是最基本的一種調(diào)度，多道批處理、分時、實時三類OS中必須配置這種調(diào)度。引入中級調(diào)度的主要目的：是為了提高系統(tǒng)資源的利用率和系統(tǒng)吞吐量2、低級調(diào)度的功能保存處理機的現(xiàn)場信息、按某種算法選取進程、把處理器分配給進程3、進程調(diào)度方式（1）非搶占方式—實現(xiàn)簡單、系統(tǒng)開銷小、適用于大多數(shù)的批處理系統(tǒng)環(huán)境（2）搶占方式——原則：優(yōu)先權原則、短作業(yè)（進程）優(yōu)先原則、時間片原則4、同時具有三級調(diào)度的調(diào)度隊列模型當在OS中引入中級調(diào)度后，人們可把進程的就緒狀態(tài)分為內(nèi)存就緒和外存就緒，類似的阻塞狀態(tài)也可以同樣劃分。5、三大調(diào)度算法在ＯＳ中調(diào)度實質(zhì)是一種資源的分配。先來先服務和短作業(yè)（進程）優(yōu)先調(diào)度算法、高優(yōu)先權優(yōu)先調(diào)度算法、基于時間片的輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法。6、高響應比優(yōu)先調(diào)度算法優(yōu)先權＝等待時間＋要求服務時間＼要求服務時間響應比＝等待時間＋要求服務時間＼要求服務時間＝響應時間＼要求服務時間7、最低松弛度優(yōu)先調(diào)度算法即LLF算法該算法是根據(jù)任務緊急（或松弛）的程度，來確定任務的優(yōu)先級。涉及到計算題，參照課本Ｐ１０２仔細研究。8、何謂死鎖？產(chǎn)生死鎖的原因和必要條件是什么？a.死鎖是指多個進程因競爭資源而造成的一種僵局，若無外力作用，這些進程都將永遠不能再向前推進；b.產(chǎn)生死鎖的原因有二，一是競爭資源，二是進程推進順序非法；c.必要條件是:互斥條件，請求和保持條件，不剝奪條件和環(huán)路等待條件。９、處理死鎖的基本方法（１）預防死鎖—破壞產(chǎn)生死鎖的四個必要條件中的一個或幾個條件（２）避免死鎖—破壞產(chǎn)生死鎖的四個必要條件（３）檢測死鎖—通過系統(tǒng)設置的檢測機構，及時檢測出死鎖的發(fā)生（４）解除死鎖—撤銷或掛起一些進程１０、預防死鎖的方法a.摒棄"請求和保持"條件b.摒棄"不剝奪"條件c.摒棄"環(huán)路等待"條件11解除死鎖a資源剝奪法，b撤銷進程第四章１、存儲器按存儲量、速度怎么劃分？對于通用計算機而言，存儲層次至少應具有三級：最高層為CPU寄存器、中間為主存、最底層為輔存，較高檔點的根據(jù)具體功能還可細分為：寄存器；高速緩存、主存儲器、磁盤緩存；固定硬盤、可移動存儲介質(zhì)等6層。主存儲器（簡稱內(nèi)存或主存）：容量一般為數(shù)十MB到數(shù)GB，其訪問速度遠低于CPU執(zhí)行指令的速度。為此引入寄存器和高速緩存，寄存器訪問速度最快，價格昂貴，容量不大；高速緩存容量大于或遠大于寄存器，從幾十KB到幾十MB，訪問速度快于主存儲器。２、程序的裝入方式絕對裝入方式、可重定位裝入方式、動態(tài)運行時裝入方式３、程序的鏈接方式分類靜態(tài)鏈接、裝入時動態(tài)鏈接、運行時動態(tài)鏈接４、對換的定義、分類、實現(xiàn)對換是把內(nèi)存中暫時不能運行的進程或者暫時不用的程序和數(shù)據(jù)調(diào)到外存上，以便騰出足夠的內(nèi)存空間，再把已具備運行條件的進程或進程所需要的程序和數(shù)據(jù)調(diào)入內(nèi)存。以整個進程為單位，稱為“整體對換”或“進程對換”；以“頁”或“段”為單位，分別稱為“頁面對換”和“分段對換”，又稱為“部分對換”為了實現(xiàn)進程對換，系統(tǒng)必須能實現(xiàn)三方面的功能：對換空間的管理、進程的換出，以及進程的換入。５、頁面與頁表分頁存儲管理是將一個進程的邏輯地址空間分成若干個大小相等的片，稱為頁面或頁由于進程的最后一頁經(jīng)常裝不滿一塊而形成不可利用的碎片，稱為“頁內(nèi)碎片”。系統(tǒng)為每個進程建立一張頁面映像表，簡稱頁表。頁表的作用是實現(xiàn)從頁號到物理塊號的地址映射。６、分頁系統(tǒng)的地址變換機構涉及到圖形，分別是P132和P133７、分段存儲管理方式的引入原因引入分段存儲管理方式，主要是為了滿足用戶和程序員的一些需要：方便編程、信息共享、信息保護、動態(tài)增長、動態(tài)鏈接８、分段系統(tǒng)的基本原理在分段存儲管理方式中，作業(yè)的地址空間被劃分為若干個（二維）段，每個段定義了一組邏輯信息，邏輯地址由段號和段內(nèi)地址組成。每個段在表中占有一個表項，其中記錄了該段在內(nèi)存中的起始地址（又稱為“基址”）。段表是用于實現(xiàn)從邏輯段到物理內(nèi)存區(qū)的映射。９、分段和分頁的主要區(qū)別a.分頁和分段都采用離散分配的方式，且都要通過地址映射機構來實現(xiàn)地址變換，這是它們的共同點；b.對于它們的不同點有三，第一，從功能上看，頁是信息的物理單位，分頁是為實現(xiàn)離散分配方式，以消減內(nèi)存的外零頭，提高內(nèi)存的利用率，即滿足系統(tǒng)管理的需要，而不是用戶的需要；而段是信息的邏輯單位，它含有一組其意義相對完整的信息，目的是為了能更好地滿足用戶的需要；c.頁的大小固定且由系統(tǒng)確定，而段的長度卻不固定，決定于用戶所編寫的程序；d.分頁的作業(yè)地址空間是一維的，而分段的作業(yè)地址空間是二維的.１０、虛擬存儲器的特征及其內(nèi)部關聯(lián)a.虛擬存儲器具有多次性，對換性和虛擬性三大主要特征；b.其中所表現(xiàn)出來的最重要的特征是虛擬性，它是以多次性和對換性為基礎的，而多次性和對換性又必須建立在離散分配的基礎上。１１、最佳置換算法和先進先出置換算法涉及到關鍵的作圖和計算答題，參照課本P150１２、最近最久未使用（ＬＲＵ）置換算法１３、請求分段系統(tǒng)的地址變換過程涉及到關鍵的考試內(nèi)容，請參考課本P156圖4-33仔細研究１４、分段保護采取以下措施保證信息安全：越界檢查、存取控制檢查、環(huán)保護機構第五章１、Ｉ／Ｏ設備按使用特性、傳輸速率、信息變換、共享屬性如何分類按設備的使用特性分類：存儲設備（又稱外存、后備存儲器、輔助存儲器）；輸入輸出設備（又可具體劃分：輸入設備（鍵盤、鼠標、掃描儀、視頻攝像、各類傳感器）、輸出設備（打印機、繪圖儀、顯示器、數(shù)字視頻顯示設備、音響輸出設備）、交互式設備）按傳輸速率分類：低速設備（鍵盤、鼠標、語音的輸入輸出設備）；中速設備（行式打印機、激光打印機）；高速設備（磁帶機、磁盤機、光盤機）。按信息交換的單位分類：塊設備（磁盤）；字符設備（交互式終端、打印機）按設備的共享屬性分類：獨占設備；共享設備（磁盤）；虛擬設備２、設備控制器的組成設備控制器由以下三部分組成：（1）設備控制器與處理機的接口，該接口用于實現(xiàn)CPU與設備控制器之間的通信，提供有三類信號線：數(shù)據(jù)線、地址線和控制線。（2）設備控制器與設備的接口，可以有一個或多個接口，且每個接口連接一臺設備。每個接口都存在數(shù)據(jù)、控制和狀態(tài)三種類型的信號。（3）I/O邏輯，用于實現(xiàn)對設備的控制。其通過一組控制線與處理機交互，處理機利用該邏輯向控制器發(fā)送I/O命令，I/O邏輯對收到的命令進行譯碼。３、I/O通道設備如何引入雖然在ＣＰＵ和I/O設備之間增加了設備控制器后，已能大大減少CPU對I/O的干預，但當主機配置的外設很多時，CPU的負擔仍然很重，為此，在ＣＰＵ和設備控制器之間又增設了通道。I/O通道是一種特殊的處理機，它具有執(zhí)行I/O指令的能力，并通過執(zhí)行通道（I/O）程序來控制I/O操作。４、有哪幾種I/O控制方式？各適用于何種場合？I/O控制方式：程序I/O方式、中斷驅(qū)動I/O控制方式、DMAI/O控制方式、I/O通道控制方式。程序I/O方式適用于早期的計算機系統(tǒng)中，并且是無中斷的計算機系統(tǒng)；中斷驅(qū)動I/O控制方式是普遍用于現(xiàn)代的計算機系統(tǒng)中；DMAI/O控制方式適用于I/O設備為塊設備時在和主機進行數(shù)據(jù)交換的一種I/O控制方式；當I/O設備和主機進行數(shù)據(jù)交換是一組數(shù)據(jù)塊時通常采用I/O通道控制方式，但此時要求系統(tǒng)必須配置相應的通道及通道控制器。５、ＤＭＡ控制器的組成DMA控制器由三部分組成：主機與ＤＭＡ控制器的接口、DMA控制器與塊設備的接口、I/O控制邏輯。６、為了實現(xiàn)主機與控制器之間成塊數(shù)據(jù)的直接交換，需設置ＤＭＡ控制器中四類寄存器DR：數(shù)據(jù)寄存器，暫存從設備到內(nèi)存或從內(nèi)存到設備的數(shù)據(jù)MAR：內(nèi)存地址寄存器DC：數(shù)據(jù)計數(shù)器，存放本次CPU要讀或?qū)懙淖郑ü?jié)）數(shù)CR：命令＼狀態(tài)寄存器，接收從CPU發(fā)來的I/O命令，或相關控制信息，或設備狀態(tài)７、緩沖的引入原因操作系統(tǒng)引入緩沖機制的主要原因可歸結為以下幾點：（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。8、緩沖池的組成、工作方式三個隊列：空緩沖隊列、輸入隊列、輸出隊列四種工作緩沖區(qū)：（1）用于收容輸入數(shù)據(jù)的工作緩沖區(qū)；（2）用于提取輸入數(shù)據(jù)的工作緩沖區(qū)；（3）用于收容輸出數(shù)據(jù)的工作緩沖區(qū)；（2）用于提取輸出數(shù)據(jù)的工作緩沖區(qū)；緩沖區(qū)工作方式參照圖P176圖5—159、SPOLLing系統(tǒng)的定義、組成、特點SPOOLing系統(tǒng)是對脫機I/O工作的模擬，其必須有高速隨機外存（通常采用磁盤）的支持。SPOOLing系統(tǒng)主要有以下四個部分：輸入井和輸出井，為磁盤上開辟的兩大存儲空間，分別模擬脫機輸入/出時的磁盤，并用于收容I/O設備輸入的數(shù)據(jù)和用戶程序的輸出數(shù)據(jù)；輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū)，在內(nèi)存中開辟，分別用于暫存由輸入設備和輸出井送來的數(shù)據(jù)；輸入進程SPi和輸出進程SPo，分別模擬脫機輸入/出時的外圍控制機，用于控制I/O過程；（4）I/O請求隊列，由系統(tǒng)為各個I/O請求進程建立的I/O請求表構成的隊列。SPOLLing系統(tǒng)的特點：提高了I/O的速度；將獨占設備改造為共享設備；實現(xiàn)了虛擬設備功能。第六章１、文件的定義、屬性文件是指由創(chuàng)建者所定義的、具有文件名的一組相關信息的集合，可分為有機構文件和無結構文件。文件的屬性包括：文件類型、文件長度、文件的物理位置、文件的建立時間２、文件類型按用途、文件中數(shù)據(jù)的形式、存取控制屬性、組織形式和處理方式如何劃分？按用途分類：系統(tǒng)文件、用戶文件、庫文件按文件中數(shù)據(jù)的形式分類：源文件、目標文件、可執(zhí)行文件按存取控制屬性分類：只執(zhí)行文件、只讀文件