計算機(jī)操作系統(tǒng)復(fù)習(xí)知識點(diǎn)

計算機(jī)操作系統(tǒng)復(fù)習(xí)知識點(diǎn)匯總(同名4429) PAGE 第1頁共8頁《計算機(jī)操作系統(tǒng)》復(fù)習(xí)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(shí)時系統(tǒng)的原理；第二章進(jìn)程管理1.掌握進(jìn)程與程序的區(qū)別和關(guān)系；2.掌握進(jìn)程的基本狀態(tài)及其變化；3.掌握進(jìn)程控制塊的作用；4.掌握進(jìn)程的同步與互斥；5.掌握多道程序設(shè)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(jìn)程間簡單同步與互斥的實(shí)現(xiàn)。第三章處理機(jī)調(diào)度1.掌握作業(yè)調(diào)度和進(jìn)程調(diào)度的功能；2.掌握簡單的調(diào)度算法：先來先服務(wù)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(biāo)：吞吐量、周轉(zhuǎn)時間、平均周轉(zhuǎn)時間、帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間和平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間；4.掌握死鎖；產(chǎn)生死鎖請求系統(tǒng)服務(wù)、啟動某些操作、新數(shù)據(jù)尚未到達(dá)、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(jìn)程訪問的資源。屬于臨界資源的硬件有打印機(jī)、磁帶機(jī)等,軟件有消息緩沖隊(duì)列、變量、數(shù)組、緩沖區(qū)等。諸進(jìn)程間應(yīng)采取互斥方式，實(shí)現(xiàn)對這種資源的共享。每個進(jìn)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(jìn)程必須互斥地對它進(jìn)行訪問。12、同步機(jī)制應(yīng)遵循的規(guī)則空閑讓進(jìn)、忙則等待、有限等待、讓權(quán)等待13、進(jìn)程通信的類型高級通信機(jī)制可歸結(jié)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(jìn)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(fèi)最小開銷的實(shí)體。線程具有下述屬性：（1）輕型實(shí)體—線程中的實(shí)體基本上不擁有系統(tǒng)資源，只是有一點(diǎn)必不可少的、能保證其獨(dú)立運(yùn)行的資源。（2）獨(dú)立調(diào)度和分派的基本單位（3）可并發(fā)執(zhí)行。（4）共享進(jìn)程資源。15、進(jìn)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(dú)立調(diào)度、分派的基本單位都是進(jìn)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(jìn)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(jìn)程之間可以并發(fā)執(zhí)行，而且在一個進(jìn)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(jìn)程始終是擁有資源的一個基本單位，而線程除了擁有一點(diǎn)在運(yùn)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(jìn)程的資源；d.系統(tǒng)開銷。由于創(chuàng)建或撤銷進(jìn)程時，系統(tǒng)都要為之分配和回收資源，如內(nèi)存空間等，進(jìn)程切換時所要保存和設(shè)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(jìn)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(yùn)行完畢，退出系統(tǒng)，而需要重新調(diào)入一個（批）作業(yè)進(jìn)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(jìn)程調(diào)度和短程調(diào)度，調(diào)度物件為進(jìn)程（或內(nèi)核級線程），進(jìn)程調(diào)度的運(yùn)行頻率最高，是最基本的一種調(diào)度，多道批處理、分時、實(shí)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(jī)的現(xiàn)場信息、按某種算法選取進(jìn)程、把處理器分配給進(jìn)程3、進(jìn)程調(diào)度方式（1）非搶占方式—實(shí)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(quán)原則、短作業(yè)（進(jìn)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(duì)列模型當(dāng)在OS中引入中級調(diào)度后，人們可把進(jìn)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(shí)質(zhì)是一種資源的分配。先來先服務(wù)和短作業(yè)（進(jìn)程）優(yōu)先調(diào)度算法、高優(yōu)先權(quán)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(yīng)比優(yōu)先調(diào)度算法優(yōu)先權(quán)＝等待時間＋要求服務(wù)時間＼要求服務(wù)時間響應(yīng)比＝等待時間＋要求服務(wù)時間＼要求服務(wù)時間＝響應(yīng)時間＼要求服務(wù)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(wù)緊急（或松弛）的程度，來確定任務(wù)的優(yōu)先級。涉及到計算題，參照課本Ｐ１０２仔細(xì)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(jìn)程因競爭資源而造成的一種僵局，若無外力作用，這些進(jìn)程都將永遠(yuǎn)不能再向前推進(jìn)；b.產(chǎn)生死鎖的原因有二，一是競爭資源，二是進(jìn)程推進(jìn)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(yù)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(shè)置的檢測機(jī)構(gòu)，及時檢測出死鎖的發(fā)生（４）解除死鎖—撤銷或掛起一些進(jìn)程１０、預(yù)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(jìn)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(jī)而言，存儲層次至少應(yīng)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(diǎn)的根據(jù)具體功能還可細(xì)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(yuǎn)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(yuǎn)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(yùn)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(yùn)行時動態(tài)鏈接４、對換的定義、分類、實(shí)現(xiàn)對換是把內(nèi)存中暫時不能運(yùn)行的進(jìn)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(yùn)行條件的進(jìn)程或進(jìn)程所需要的程序和數(shù)據(jù)調(diào)入內(nèi)存。以整個進(jìn)程為單位，稱為“整體對換”或“進(jìn)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(shí)現(xiàn)進(jìn)程對換，系統(tǒng)必須能實(shí)現(xiàn)三方面的功能：對換空間的管理、進(jìn)程的換出，以及進(jìn)程的換入。５、頁面與頁表分頁存儲管理是將一個進(jìn)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(jìn)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(jìn)程建立一張頁面映像表，簡稱頁表。頁表的作用是實(shí)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(jī)構(gòu)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(hù)、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(xiàng)，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(shí)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(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)地址變換，這是它們的共同點(diǎn)；b.對于它們的不同點(diǎn)有三，第一，從功能上看，頁是信息的物理單位，分頁是為實(shí)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(guān)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(chǔ)的，而多次性和對換性又必須建立在離散分配的基礎(chǔ)上。１１、最佳置換算法和先進(jìn)先出置換算法涉及到關(guān)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(guān)鍵的考試內(nèi)容，請參考課本P156圖4-33仔細(xì)研究１４、分段保護(hù)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(hù)機(jī)構(gòu)第五章１、Ｉ／Ｏ設(shè)備按使用特性、傳輸速率、信息變換、共享屬性如何分類按設(shè)備的使用特性分類：存儲設(shè)備（又稱外存、后備存儲器、輔助存儲器）；輸入輸出設(shè)備（又可具體劃分：輸入設(shè)備（鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀、視頻攝像、各類傳感器）、輸出設(shè)備（打印機(jī)、繪圖儀、顯示器、數(shù)字視頻顯示設(shè)備、音響輸出設(shè)備）、交互式設(shè)備）按傳輸速率分類：低速設(shè)備（鍵盤、鼠標(biāo)、語音的輸入輸出設(shè)備）；中速設(shè)備（行式打印機(jī)、激光打印機(jī)）；高速設(shè)備（磁帶機(jī)、磁盤機(jī)、光盤機(jī)）。按信息交換的單位分類：塊設(shè)備（磁盤）；字符設(shè)備（交互式終端、打印機(jī)）按設(shè)備的共享屬性分類：獨(dú)占設(shè)備；共享設(shè)備（磁盤）；虛擬設(shè)備２、設(shè)備控制器的組成設(shè)備控制器由以下三部分組成：（1）設(shè)備控制器與處理機(jī)的接口，該接口用于實(shí)現(xiàn)CPU與設(shè)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(shè)備控制器與設(shè)備的接口，可以有一個或多個接口，且每個接口連接一臺設(shè)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(shí)現(xiàn)對設(shè)備的控制。其通過一組控制線與處理機(jī)交互，處理機(jī)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(jìn)行譯碼。３、I/O通道設(shè)備如何引入雖然在ＣＰＵ和I/O設(shè)備之間增加了設(shè)備控制器后，已能大大減少CPU對I/O的干預(yù)，但當(dāng)主機(jī)配置的外設(shè)很多時，CPU的負(fù)擔(dān)仍然很重，為此，在ＣＰＵ和設(shè)備控制器之間又增設(shè)了通道。I/O通道是一種特殊的處理機(jī)，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(jī)系統(tǒng)中，并且是無中斷的計算機(jī)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(jī)系統(tǒng)中；DMAI/O控制方式適用于I/O設(shè)備為塊設(shè)備時在和主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的一種I/O控制方式；當(dāng)I/O設(shè)備和主機(jī)進(jìn)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(yīng)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(jī)與ＤＭＡ控制器的接口、DMA控制器與塊設(shè)備的接口、I/O控制邏輯。６、為了實(shí)現(xiàn)主機(jī)與控制器之間成塊數(shù)據(jù)的直接交換，需設(shè)置ＤＭＡ控制器中四類寄存器DR：數(shù)據(jù)寄存器，暫存從設(shè)備到內(nèi)存或從內(nèi)存到設(shè)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(guān)控制信息，或設(shè)備狀態(tài)７、緩沖的引入原因操作系統(tǒng)引入緩沖機(jī)制的主要原因可歸結(jié)為以下幾點(diǎn)：（1）緩和CPU與I/O設(shè)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(yīng)時間的限制；（3）提高CPU與I/O設(shè)備之間的并行性。8、緩沖池的組成、工作方式三個隊(duì)列：空緩沖隊(duì)列、輸入隊(duì)列、輸出隊(duì)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(diǎn)SPOOLing系統(tǒng)是對脫機(jī)I/O工作的模擬，其必須有高速隨機(jī)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(jī)輸入/出時的磁盤，并用于收容I/O設(shè)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(shè)備和輸出井送來的數(shù)據(jù)；輸入進(jìn)程SPi和輸出進(jìn)程SPo，分別模擬脫機(jī)輸入/出時的外圍控制機(jī)，用于控制I/O過程；（4）I/O請求隊(duì)列，由系統(tǒng)為各個I/O請求進(jìn)程建立的I/O請求表構(gòu)成的隊(duì)列。SPOLLing系統(tǒng)的特點(diǎn)：提高了I/O的速度；將獨(dú)占設(shè)備改造為共享設(shè)備；實(shí)現(xiàn)了虛擬設(shè)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(guān)信息的集合，可分為有機(jī)構(gòu)文件和無結(jié)構(gòu)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(biāo)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