《操作系统》期末复习指导.docx
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《操作系统》期末复习指导
《操作系统》期末复习指导
操作系统是计算机系统的基本组成部分,是整个计算机系统的基础和核心。
《操作系统》课程是理论性和实践性都较强的课程,具有概念多、较抽象、涉及面广、其整体实现思想和技术又往往难于理解等特点。
为帮助大家复习《操作系统》课程,下面按照教学大纲要求,对各章的重点、难点进行归纳、总结,给出解答问题的指导,最后给出练习题和参考答案,供大家复习时参考。
对于操作系统的基本概念应掌握其实质是什么,是针对什么事物的,记住其表述要点。
对于基本功能应掌握其是解决什么问题的,性能如何。
对于基本方法和技术应理解其如何解决问题。
一、学习重点和教学要求
1.操作系统引论
1.学习重点:
1.什么是操作系统;
2.操作系统的主要功能;
3.操作系统的基本特征;
4.操作系统的主要类型;
5.分时概念;
6.现代操作系统的三种用户界面。
2.教学要求:
1.牢固掌握操作系统的定义:
操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源、有效地组织多道程序运行的系统软件(或程序集合),是用户与计算机之间的接口。
记忆要点:
操作系统是什么 是核心系统软件;
操作系统管什么 控制和管理系统内各种资源;
操作系统有何用 扩充硬件功能,方便用户使用。
2.牢固掌握操作系统的五大主要功能:
存储器管理、处理机管理、设备管理、文件管理、用户接口管理。
3.清楚地了解操作系统所处的地位:
是裸机之上的第一层软件,是建立其他所有软件的基础。
4.记住操作系统的基本特征:
并发、共享和异步性。
理解模拟:
并发 “大家都前进了”;
共享 “一件东西大家用”;
异步性 “你走我停”。
5.记住并理解操作系统的主要类型:
多道批处理系统、分时系统、实时系统、个人机系统、网络系统和分布式系统。
6.理解分时概念:
主要是指若干并发程序对CPU时间的共享。
7.了解现代操作系统为用户提供的三种使用界面:
命令界面、图形界面和系统调用界面。
8.了解分时系统和实时系统的特点。
2.进程管理
1.学习重点:
1.什么是进程,进程与程序的区别和联系;
2.进程的基本状态及其变化;
3.进程由哪些部分组成,进程控制块的作用;
4.什么是进程的同步与互斥;
5.多道程序设计概念;
6.什么是临界资源、临界区;
7.什么是信号量,P、V操作的动作,进程间简单同步与互斥的实现。
1.教学要求:
1.理解多道程序设计概念及其优点;
2.牢固掌握进程的概念 程序在并发环境中的执行过程。
3.深入理解进程最基本的属性是动态性和并发性。
4.掌握进程与程序的主要区别。
5.掌握进程的基本状态:
运行态、就绪态、阻塞态。
在什么条件下发生状态转换?
6.理解进程的一般组成,应深入理解进程控制块的作用。
每个进程有惟一的进程控制块。
7.掌握进程同步与互斥的概念。
简单理解:
同步是伙伴,互斥是竞争。
8.掌握进程临界资源和临界区的概念,理解进入临界区的原则。
9.理解信号量概念,P、V操作执行的动作。
10.能用信号量和P、V操作实现简单的进程互斥或同步。
解决此类问题的一般方式:
根据问题给出的条件,确定进程有几个或几类;
确定进程间的制约关系 是互斥,还是同步;
各相关进程间通过什么信号量实现彼此的制约,标明信号量的含义和初值;
用P、V操作写出相应的代码段;
验证代码的正确性:
设以不同的次序运行各进程,是否能保证问题的圆满解决。
切忌按固定顺序执行各进程。
11.理解进程的生存过程:
创建-运行-阻塞-终止。
3.处理机管理
1.学习重点:
(1)作业调度和进程调度的功能;
(2)简单的调度算法:
先来先服务法、时间片轮转法、优先级法;
(3)评价调度算法的指标:
吞吐量、周转时间、平均周转时间、带权周转时间和平均带权周转时间;
2.教学要求:
1.掌握作业调度和进程调度的功能。
在一般操作系统中,进程调度是必须具备的。
2.理解作业的四种状态:
提交、后备、执行和完成。
3.理解作业调度与进程调度的关系。
简单比喻:
作业调度是演员上场前的准备,进程调度是让演员上场表演。
4.掌握常用调度算法的评价指标:
吞吐量、周转时间、平均周转时间、带权周转时间和平均带权周转时间。
5.掌握三种基本调度算法的实现思想,并能进行评价指标的计算。
可以利用图表形式列出各作业或进程的有关时间值,如到达时间、运行时间、结束时间等,利用评价公式计算出各指标的值。
4.存储器管理
1.学习重点:
1.用户程序的主要处理阶段;
2.存储器管理的功能;
3.有关地址、重定位、虚拟存储器、分页、分段等概念;
4.分页存储管理技术的实现思想;
5.分段存储管理技术的实现思想;
6.页面置换及先进先出法。
2.教学要求:
1.理解三级存储器结构:
高速缓存,内存,外存。
2.记住用户程序的主要处理阶段:
编辑、编译、连接、装入、运行。
3.结合1.1.2节,理解存储器管理的功能:
内存分配、地址映射、内存保护、内存扩充。
4.牢固掌握以下概念:
逻辑地址、物理地址、可重定位地址、重定位、静态重定位、动态重定位、碎片、虚拟存储器。
5.理解虚拟存储器的基本特征:
虚拟扩充、部分装入、离散分配、多次对换。
6.掌握分页和分段概念,二者的主要区别。
7.掌握分页存储管理技术的实现思想,如何实现从逻辑地址到物理地址的转换。
8.理解分段存储管理技术的实现思想。
9.理解对换技术的实现思想。
10.理解页面置换的先进先出法;了解最佳置换法(OPT)和最近最少使用置换法(LRU)。
5.文件系统
1.学习重点:
1.文件、文件系统的概念;
2.文件的逻辑组织和物理组织的概念;
3.目录和目录结构;
4.路径名和文件链接;
5.文件的存取控制;
6.对文件和目录的主要操作。
2.教学要求:
1.牢固掌握文件、文件系统、目录概念。
2.了解文件系统的功能。
3.掌握文件的逻辑组织和物理组织的概念,以及相应的组织形式。
4.掌握目录的基本组织方式,特别是
UNIX系统的目录结构。
5.了解文件存储空间的管理。
6.理解路径名和文件链接的概念。
7.理解文件存取控制的作用及UNIX系统中采取的办法。
8.记住UNIX系统中文件的分类,对文件和目录的基本操作命令,如cat,more,ls,cp,cd,rm。
6.设备管理
1.学习重点:
1.设备管理功能;
2.常用设备分配技术;
3.使用缓冲技术的目的;
4.UNIX系统中打印机的主要安装步骤。
2.教学要求:
1.了解设备的一般分类:
存储设备(块设备),输入/输出设备(字符设备)。
2.理解使用缓冲技术的目的和缓冲区的设置方式。
3.掌握设备管理功能:
监视设备状态,进行设备分配,完成I/O操作,缓冲管理与地址转换。
4.掌握常用设备分配技术:
独占分配,共享分配,虚拟分配。
5.了解SPOOLing系统的功能和实现思想。
6.了解处理I/O请求的步骤。
7.记住UNIX系统中安装打印机的主要步骤。
7.中断和信号机构
1.学习重点:
1.中断的一般处理过程;
2.系统调用的实施过程。
2.教学要求:
1.理解中断、中断源、中断请求等概念。
2.理解中断响应概念和完成的工作。
3.理解中断处理的一般过程。
4.通过系统调用的实施举例,了解操作系统各部分如何协调动作。
5.了解信号机构的工作原理。
8.死锁
1.学习重点:
1.什么是死锁;
2.产生死锁的必要条件;
3.死锁预防的基本思想和可行的解决办法;
4.什么是进程的安全序列,死锁与安全序列的关系;
5.死锁的避免与银行家算法。
2.教学要求:
1.掌握死锁的概念和产生死锁的根本原因。
2.理解产生死锁的必要条件 以下四个条件同时具备:
互斥条件、不可抢占条件、占有且申请条件、循环等待条件。
3.记住解决死锁的一般方法,掌握死锁的预防和死锁的避免二者的基本思想。
4.掌握死锁的预防策略中资源有序分配策略。
5.理解进程安全序列的概念,理解死锁与安全序列的关系。
6.了解银行家算法。
7.了解资源分配图。
8.了解死锁的检测及恢复的思想。
9.现代操作系统技术与系统管理
1.学习重点:
1.微内核、客户与服务器、进程和线程的概念;
2.网络操作系统的功能;
3.系统管理员的职责;
4.微内核一般结构。
2.教学要求:
1.理解操作系统代的划分。
2.理解微内核的概念,了解微内核结构的特点。
3.理解现代操作系统中客户与服务器的概念。
4.理解线程的概念,它与进程的关系和区别。
特别是传统操作系统中的进程概念与现代操作系统中的进程概念不同 简单说,传统操作系统中进程具有分配资源、调度运行两大功能,而现代操作系统中进程只作为分配资源单位,线程才作为调度运行单位。
5.理解网络操作系统的定义和功能。
6.理解系统管理员的职责。
二、本课程复习方法和考试形式
1.复习方法
1.抓住重点,掌握基本概念和基本方法,注意知识的前后连贯在复习时围绕操作系统是什么、干什么、如何干这一主线,分层次进行总结。
操作系统中概念很多,要突出掌握重点概念,如:
操作系统定义,进程、重定位、死锁等概念。
要结合主教材和本复习指导中给出的学习重点及教学要求,首先对每一章讲的问题是什么要搞清楚。
然后,总结一下:
针对该问题引入什么概念,该概念用来解决什么基本问题,采用什么基本方法予以解决。
如果能把各章知识连贯起来、并结合上机体会进行复习,效果会更好。
对于基本概念在理解其所指对象的基础上,记住其定义的表述。
如:
进程,是针对多道程序执行时出现的问题而引入的,记住其定义表述。
然后,进程与程序有何区别?
有什么基本特征呢?
如何体现其动态性呢?
进程在活动中彼此会发生什么关系呢?
怎么解决呢?
通过由表及里地分析,就便于掌握知识要点,尽量避免因概念多而无从下手或“背串了”等问题的出现。
2.注重上机实验和平时作业 操作系统的上机实验很重要,它不仅可以加深对课本知识的理解,而且可以学到很多实际工作的经验,这对于增强动手技能和分析解决实际问题的能力、提高专业素质很有帮助。
大家应尽量做全、做好实验。
实验前要进行预习:
准备做什么,用到哪些知识,大致会出现什么结果,心中应有数。
实验时应注意出现的结果,并分析原因,特别是不正常的情况,对现象、解决办法、原因都最好记下来。
解决一个问题,就增长一份才干。
平时应认真、独立地完成作业,正确地使用答案。
在复习时应把作业复习一遍,掌握做题的规律和技巧,特别对重点要求的内容和解题出现过错误的地方应格外注意。
根据教学大纲要求,考试难度不会超出规定范围。
对基本内容应牢固掌握,并能进行适当地灵活应用。
2.考核形式
操作系统期末考试是闭卷考试,实行百分制。
试题将覆盖全部所学的内容,但重点是前六章。
在题目安排上,以需要“掌握”和“理解”的内容为主,一般“了解”的内容为辅,但所占比例很小。
教学大纲中没有要求的内容不考试。
试题类型包括:
选择题,判断题,填空题,解答题,应用题。
五种题型所占分数比例为:
选择题占20%,判断题占10%,填空题占30%,解答题占20%,应用题占20%。
选择题:
给出一些有关计算机操作系统的特点,要求学员从题后给出的供选择的答案中选择合适的答案,补足这些叙述。
这类题目主要考察学员对各种计算机操作系统概念和管理方法的相关知识的掌握程度。
判断题:
给出一些有关操作系统知识的叙述,要求学员判断相应叙述的对错。
这类题目主要考察学员对计算机操作系统概念、名词术语的正确理解情况。
填空题:
给出有关操作系统知识的一段不完全的叙述,让学员在空白处补充,使其成为完整的一句话。
这类题目主要考察学员对计算机操作系统五大功能及相应知识的理解能力。
解答题:
给出一些问题,如什么是操作系统,进程与程序之间的区别,作业调度和进程调度各自的主要功能是什么等,要求学员予以解答。
目的在于考核学员对一些知识点的掌握程度。
应用题:
考察学员综合运用所学知识的能力。
如利用P、V操作解决较简单的进程间同步或互斥问题,不同调度算法的周转时间计算问题等。
3.试题类型及规范解答举例
[选择题样例]
在操作系统中引入“进程”概念的主要目的是()。
A.改善用户编程环境B.描述程序动态执行过程的性质
C.使程序与计算过程一一对应D.提高程序的运行速度
答案:
B(描述程序动态执行过程的性质)
考核的知识点:
1.进程的定义
2.进程的基本特征
3.多道程序设计带来新的问题
[判断题样例]
●从下列叙述中选择正确的叙述,在题号前划上√;对于你认为是错误的叙述要划×,并指明原因。
()系统调用是操作系统与外界程序之间的接口,它属于核心程序。
在层次结构设计中,它最靠近硬件。
答案:
(×)
原因:
系统调用是操作系统与外界程序之间的接口,它属于核心程序。
在层次结构设计中,它最靠近用户。
考核的知识点:
1.操作系统的层次结构2.系统调用的概念
[填空题样例]
进程的基本状态有________________,__________________和________________。
答案:
运行态、就绪态、阻塞态
考核的知识点:
1.进程的基本状态2.进程的定义
[解答题样例]
一般说来,文件系统应具备哪些功能?
解答:
一般说来,文件系统应具备以下功能:
①文件管理 能够按照用户要求创建新文件、删除老文件,对指定的文件读、写等操作。
②目录管理 根据用户要求创建或删除目录文件,对用户指定的文件进行检索和权限验证、更改工作目录等。
③文件存储空间的管理 由文件系统对文件存储空间进行统一管理。
④文件的共享和保护 在系统控制下使一个用户可共享其他用户的文件。
另外,文件系统应提供可靠的保护和保密措施。
⑤提供方便的接口 为用户提供统一的文件方式,从而实现“按名存取”。
考核的知识点:
1.文件系统的功能2.文件系统的定义3.对文件、目录、存储空间的管理4.用户接口
三、课程练习及解答
一、单项选择题(选择正确答案的代号,填入括号中)
1.一个完整的计算机系统是由()组成的。
A.硬件B.软件C.硬件和软件D.用户程序
1.操作系统的基本职能是()。
1.控制和管理系统内各种资源,有效地组织多道程序的运行
2.提供用户界面,方便用户使用
3.提供方便的可视化编辑程序
4.提供功能强大的网络管理工具
3.下列进程状态的转换中,哪一个是不正确的()。
A.就绪®运行B.运行®就绪C.就绪®阻塞D.阻塞®就绪
4.某进程由于需要从磁盘上读入数据而处于阻塞状态。
当系统完成了所需的读盘操作后,此时该进程的状态将()。
A.从就绪变为运行B.从运行变为就绪C.从运行变为阻塞D.从阻塞变为就绪
5.进程状态从就绪态到运行态的转化工作是由()完成的。
A.作业调度B.中级调度C.进程调度D.设备调度
6.把逻辑地址转变为内存的物理地址的过程称作()。
A.编译B.连接C.运行D.重定位
7.在分页存储管理系统中,从页号到物理块号的地址映射是通过()实现的。
A.段表B.页表C.PCBD.JCB
8.在UNIX系统中,目录结构采用()。
A..单级目录结构B.二级目录结构C.单纯树形目录结构D.带链接树形目录结构
9.使用户所编制的程序与实际使用的物理设备无关,这是由设备管理的()功能实现的。
A.设备独立性B.设备分配C.缓冲管理D.虚拟设备
10.资源预先分配策略可以实现死锁的()。
A.预防B.避免C.检测D.恢复
11.为了使系统中所有的用户都能得到及时的响应,该操作系统应该是()。
A.多道批处理系统B.分时系统C.实时系统D.网络系统
12.SPOOLing技术可以实现设备的()分配。
A.独占B.共享C.虚拟D.物理
13.以下存储管理技术中,支持虚拟存储器的技术是()。
A.动态分区法B.可重定位分区法C.请求分页技术D.对换技术
14.在以下的文件物理存储组织形式中,()常用于存放大型的系统文件。
A.连续文件B.串连文件C.索引文件D.多重索引文件
15.设备的打开、关闭、读、写等操作是由()完成的。
A.用户程序B.编译程序C.设备分配程序D.设备驱动程序
16.在计算机系统中,控制和管理各种资源、有效地组织多道程序运行的系统软件称作()。
A.文件系统B.操作系统C.网络管理系统D.数据库管理系统
17.以下著名的操作系统中,属于多用户、分时系统的是()。
A.DOS系统B.WindowsNT系统C.UNIX系统D.OS/2系统
18.多个进程的实体能存在于同一内存中,在一段时间内都得到运行。
这种性质称作进程的()。
A.动态性B.并发性C.调度性D.异步性
19.进程控制块是描述进程状态和特性的数据结构,一个进程()。
A.可以有多个进程控制块B.可以和其他进程共用一个进程控制块
C.可以没有进程控制块D.只能有惟一的进程控制块
20.为了使系统中各部分资源得到均衡使用,就必须选择对资源需求不同的作业进行合理搭配。
这项工作是由()完成的。
A.作业调度B.中级调度C.进程调度D.内存调度
21.通常,用户编写的程序中所使用的地址是()。
A.逻辑地址B.物理地址C.绝对地址D.内存地址
22.当前目录是/usr/meng,其下属文件prog/file.c的绝对路径名是()。
A./usr/meng/file.cB./usr/file.c
C./prog/file.cD./usr/meng/prog/file.c
23.引入缓冲技术的主要目的是()。
A.改善用户编程环境B.提高CPU的处理速度
C.提高CPU与设备之间的并行程度D.降低计算机的硬件成本
24.计算机系统产生死锁的根本原因是()。
A.资源有限B.进程推进顺序不当C.系统中进程太多D.A和B
25.虚拟存储管理策略可以()。
A.扩大物理内存容量B.扩大物理外存容量
C.扩大逻辑内存容量D.扩大逻辑外存容量
26.请求分页存储管理中,若把页面尺寸增加一倍,在程序顺序执行时,则一般缺页中断次数会()。
A.增加B.减少C.不变D.可能增加也可能减少
27.避免死锁的一个著名的算法是()。
A.先入先出法B.银行家算法C.优先级算法D.资源按序分配法
28.如果进程PA对信号量S执行P操作,则信号量S的值应()。
A.加1B.减1C.等于0D.小于0
二、判断题(从下列叙述中选择正确的叙述,在括号中划上√;对于你认为是错误的叙述要划上×。
)
1.UNIX操作系统是采用微内核方法实现结构设计的。
2.进程控制块(PCB)是专为用户进程设置的私有数据结构,每个进程仅有一个PCB。
3.SPOOLing系统实现设备管理的虚拟技术,即:
将独占设备改造为共享设备。
它由专门负责I/O的常驻内存的进程以及输入、输出井组成。
4.一般的文件系统都是基于磁盘设备的,而磁带设备可以作为转储设备使用,以提高系统的可靠性。
5.在虚拟存储系统中,操作系统为用户提供了巨大的存储空间。
因此,用户地址空间的大小可以不受任何限制。
6.操作系统是系统软件中的一种,在进行系统安装时可以先安装其它软件,然后再装操作系统。
7.简单地说,进程是程序的执行过程。
因而,进程和程序是一一对应的。
8.进程和程序是两个截然不同的概念。
9.系统发生死锁时,其资源分配图中必然存在环路。
因此,如果资源分配图中存在环路,则系统一定出现死锁。
10.虚拟存储器是由操作系统提供的一个假想的特大存储器,它并不是实际的内存,其大小比内存空间大得多。
三、填空题
1.操作系统的基本特征是_______________,_________________和_______________。
2.进程创建工作主要完成的是创建进程控制块(PCB),并把它挂到__队列中。
3.进程调度的主要功能是______________________,_______________________和
_________________________________________。
4.通常,线程的定义是__________________________________________。
在现代操作系统中,资源的分配单位是__________________,而处理机的调度单位是________________,一个进程可以有___________线程。
5.从用户的源程序进入系统到相应程序在机器上运行,所经历的主要处理阶段有__________________,_______________,__________________,__________________和__________________。
6.虚拟存储器所具有的基本特征是_______________________,____________________,和_______________________________。
7.基本的文件物理存储组织形式有_____________________,______________________,和_________________________________。
8.操作系统的设备管理应具备的主要功能是___________________________________,________________________,__________________和_________________________。
9.在UNIX系统中,文件的类型主要包括_____________,______________,_____________。
10.一般说来,操作系统有三种结构,它们分别是___________结构,_____________结构和_______________结构。
传统的UNIX系统核心就采用_____________结构。
11.操作系统一般为用户提供了三种界面,它们是______________,__________________和______________________;在UNIX系统中,_____________________只能在C程序中使用。
12.进程最基本的特性是______________和______________;每个进程都有惟一的__________________,系统对进程的管理就是利用____________________实现的。
13.处理机调度可分为三级,它们是_______________,________________和______________;在一般操作系统中,必须具备的调度是_____________________。
14.一般说来,用户程序中所使用的地址是____________________,而内存中各存储单元的地址是________________________;将前者转变为后者的过程称作_______________。
15.在UNIX文件系统中,文件的路径名有两种表示形式,它们是___________________和____________________;其中,以“/”开始的路径名表示___________________。
16.产生死锁的必要条件有四个。
如果在计算机系统中____________________它们,就一定发生死锁。
四、解答题
1.在操作系统中,P操作和V操作各自的动作是如何定义的?
2.什么是文件的逻辑组织和物理组织?
文件的逻辑组织有几种形式?
3.作业调度和进程调度各自的主要功能是什么?
4.什么是分页?
什么是分段?
二者主要有何区别?
五、应用题(略)
练习解答
一、单
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