计算机操作系统复习知识点汇总简版.docx

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计算机操作系统复习知识点汇总简版

考试题型

一.单项选择30分（15个）

二.填空20分（10个）

四.简答20分（4个）

五.计算30分（3个）

《计算机操作系统》复习大纲

第一章

1、OS具有哪几个基本特征?

并发性,共享性,虚拟性,异步性.

2、并行和并发概念

并行性：

是指两个或多个事件在同一时刻发生。

并发性：

是指两个或多少个事件在同一时间间隔内发生。

3、操作系统的主要功能

处理机管理功能、存储管理功能、设备管理功能、文件管理功能、用户接口。

4、操作系统与用户之间的接口

a.用户接口：

它是提供给用户使用的接口，用户可通过该接口取得操作系统的服务

b.程序接口：

它是提供给程序员在编程时使用的接口，是用户程序取得操作系统服务的惟一途径。

5、操作系统的基本类型

1、批处理系统（又分为单道批处理系统和多道批处理系统）

2、分时系统

3、实时系统

并理解三种基本操作系统的原理

第二章

进程

1、进程的定义、特征，进程实体的组成

进程是进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

进程具有结构特征、动态性、并发性、独立性和异步性。

进程实体由程序段、相关的数据段和进程控制块PCB三部分构成。

2、进程的三种基本状态及其转换

掌握进程运行时的三种基本状态：

就绪状态、执行状态、阻塞状态，并理解三种状态的含义。

掌握进程三个基本状态转换图，掌握三种状态的变迁方向及变迁原因

3、进程控制块（PCB）的作用

1）系统为了管理进程设置的一个专门的数据结构，存放了用于描述该进程情况和控制进程运行所需的全部信息。

2）系统利用PCB来控制和管理进程，所以PCB是系统感知进程存在的唯一标志

3）进程与PCB是一一对应的

4、进程控制块的组织方式

链接方式、索引方式

5、进程与程序的区别

①程序是静态的，进程是动态的;

②进程更能真实地描述并发,而程序不能;

③进程具有创建其他进程的功能，而程序没有

④进程只是一次执行过程，有生命周期；而程序可作为软件资源长期保存，是相对长久的;

⑤　进程是系统分配调度的独立单位，能与其他进程并发执行;

进程互斥与同步的基本概念

6、进程间的两种制约关系：

i.间接相互制约：

源于进程对硬件资源的共享

ii.直接相互制约：

源于进程间的合作

7、进程互斥与同步的基本概念

i.进程互斥：

由于各进程要求共享资源，而有些资源需要互斥使用，因此各进程间竞争使用这些资源，进程的这种关系为进程的互斥。

ii.进程同步：

在并发执行过程中，合作完成同一个任务的多个进程，在执行速度或某些时序点上必须相互协调的合作，这种制约性关系叫作进程同步。

（注：

掌握进程互斥和同步的概念并能对生活中的这两种现象能进行分析和判断。

）

8、临界资源和临界区的概念

临界资源：

是指每次仅允许一个进程访问的资源。

临界区：

每个进程中访问临界资源的那段程序称为临界区（CriticalSection）。

不论是硬件临界资源，还是软件临界资源，多个进程共享这类资源时必须保证进程互斥地进入自己的临界区，即可实现进程对临界资源的互斥访问。

9、同步机制应遵循的规则

空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待

10、常用的几种信号量机制

整型信号量、记录型信息量、AND型信息量、信号量集。

11、记录型▲

掌握记录型信号量的原理，并能对简单的进程同步、互斥问题、前趋图中的前趋关系用记录型信息量机制去实现。

掌握记录型信号量中的整型变量value的含义：

如S.value>0表示有S个资源可用；S.value=0表示无资源可用；S.value<0则|S|表示S等待队列中的进程个数，会用P,V操作解决简单的同步互斥问题。

例：

一家四人，父、母、儿子、女儿围桌而坐；桌上有一个水果盘；当水果盘空时，父亲可以放香蕉或者母亲可以放苹果，但盘中已有水果时，就不能放，父母等待。

当盘中有香蕉时，女儿可吃香蕉，否则，女儿等待；当盘中有苹果时，儿子可吃，否则，儿子等待。

12、在生产者和消费者问题中，如果将两个wait操作即wait（full）和wait（mutex）互换位置，或者将signal（mutex）和signal（full）互换位置，结果会如何？

如果将两个wait操作即wait（full）和wait（mutex）互换位置，将可能发生死锁，将signal（mutex）和signal（full）互换位置，只是释放资源的时间晚一些，逻辑上无任何影响。

要举出发生死锁时的例子。

进程通信

13、进程通信的类型

高级通信机制可归结为三类：

共享存储器系统、消息传递系统以及管道通信系统。

第三章

1、高级调度、中级调度、低级调度的概念。

2、进程调度方式

（1）非抢占方式

（2）抢占方式

3、调度算法▲

1、先来先服务FCFS

2、短作业（进程）优先SJF（SPF）

3、时间片轮转

4、高优先权优先

5、高响应比优先调度算法（HRN）。

1）要求：

掌握算法思想。

并能根据算法思想计算周转时间、平均周转时间、带权周转时间、平均带权周转时间）

周转时间=完成时间–到达时间=等待时间+服务时间

响应比＝（等待时间＋要求服务时间）/要求服务时间＝响应时间/要求服务时间

例题：

假定一个单CPU系统中，各进程到达就绪队列的时刻以及执行时间如下表所示：

进程

到达时间

执行时间

A

0

1

B

1

9

C

2

1

D

3

9

请分别计算采用先来先服务、时间片轮转（q=1）、两种调度算法的平均周转时间、平均带权周转时间。

答案：

进程

到达时间

服务时间

A

0

1

B

1

9

C

2

1

D

3

9

平均值

FCFS

完成时间

1

10

11

20

周转时间

1

9

9

17

9

带权周转时间

1

1

9

17/9

3.22

时间片轮转

完成时间

1

19

3

20

周转时间

1

18

1

17

9.25

带权周转时间

1

2

1

17/9

1.47

2）掌握先来先服务、短作业（进程）优先、高响应优先调度算法三种算法性能评价：

先来先服务算法即适合于作业调度也适用于进程调度，且算法较为简单，比较适合长作业（或长进程）不适合短作业（或进程）。

短作业（进程）优先算法，能有效降低作业的平均等待时间，提高系统吞吐量。

但该算法与用户做出的估计运行时间有很大的关系，对长作业（进程）不利，有利于短作业（进程）。

高响应比优先调度算法，即照顾了短作业又考虑了长作业到达的先后次序，它不会使长作业长期得不到服务。

死锁

4、死锁的概念？

产生死锁的原因和必要条件是什么？

a.死锁是指多个进程因竞争资源而造成的一种僵局，若无外力作用，这些进程都将永远不能再向前推进；

b.产生死锁的原因有二，一是竞争资源，二是进程推进顺序非法；

c.产生死锁的必要条件是:

互斥条件，请求和保持条件，不剥夺条件和环路等待条件。

互斥条件：

一个资源一次只能被一个进程使用。

请求和保持条件：

保留已经得到的资源，还要求其它的资源。

不剥夺条件：

资源只能被占有者释放，不能被其它进程强行抢占。

环路等待条件：

系统中的进程形成了环形的资源请求链。

5、处理死锁的基本方法

（１）预防死锁—破坏产生死锁的四个必要条件中的一个或几个条件

（２）避免死锁—在资源动态分配时，常用银行家算法来防止系统进入不安全状态。

（３）检测死锁

（４）解除死锁

6、预防死锁的方法

a.摒弃"请求和保持"条件　　b.摒弃"不剥夺"条件　　　c.摒弃"环路等待"条件

7、银行家算法▲

要求掌握能够根据安全性检测算法，通过查找安全序列来判断某个时刻系统是否处于安全状态。

能利用银行家算法来计算：

当某进程提出资源请求时，系统是否分配。

（看书P113和作业题）

第四、五章

连续内存分配方式

1、单一连续分配

2、固定分区分配

3、动态分区分配

1）理解每种内存分配方式的思想及优缺点。

2）掌握动态分区常用的分区分配算法：

首次适应、循环首次适应、最佳适应算法、最差适应算法，并掌握每种算法的分配思想

基本分页存储管理方式（重点考查）

1、分页的基本原理

分页存储管理是将一个进程的逻辑地址空间分成若干个大小相等的片，称为页面或页，将这些页面装入到内存一些不连续的内存块中。

当将一个进程的所有页面一次全部装入到内存的是基本分页；若按进程的运行情况分多次部分装入到内存的是请求式分页。

由于进程的最后一页经常装不满一块而形成不可利用的碎片，称为“页内碎片”。

系统为每个进程建立一张页面映像表，简称页表。

页表的作用是实现从页号到物理块号的地址映射。

2、分页系统的地址变换机构▲

掌握：

能根据给定的逻辑地址和页表内容转换出物理地址（注意在进行地址变换前要注意判断页号是否越界），并能掌握地址变换机构图P140。

基本分段存储管理方式

1、分段存储管理方式的引入原因

引入分段存储管理方式，主要是为了满足用户和程序员的一些需要：

方便编程、信息共享、信息保护、动态增长、动态链接

2、分段系统的基本原理

在分段存储管理方式中，作业的地址空间被划分为若干个（二维）段，每个段定义了一组逻辑信息，逻辑地址由段号和段内地址组成。

每个段在表中占有一个表项，其中记录了该段在内存中的起始地址（又称为“基址”）。

段表是用于实现从逻辑段到物理内存区的映射。

将一个作业的这些段装入到内存一些不连续的区域中（在分段中一个作业获得的地址空间是不连续的，但是每个段获得的空间是连续的）。

当将一个作业的所有段一次全部装入到内存的是基本分段；若按作业的运行情况分多次部分装入到内存的是请求式分段。

在分段中会出现“碎片”。

3、分段系统的地址变换机构

掌握：

能根据给定的逻辑地址和段表内容转换出物理地址（注意在进行地址变换前要注意判断段号和段地位移量是否越界。

）

4、分段和分页的主要区别

a.分页和分段都采用离散分配的方式，且都要通过地址映射机构来实现地址变换，这是它们的共同点；

b.对于它们的不同点有三，第一，从功能上看，页是信息的物理单位，分页是为实现离散分配方式，以消减内存的外零头，提高内存的利用率，即满足系统管理的需要，而不是用户的需要；而段是信息的逻辑单位，它含有一组其意义相对完整的信息，目的是为了能更好地满足用户的需要；

c.页的大小固定且由系统确定，而段的长度却不固定，决定于用户所编写的程序；

d.分页的作业地址空间是一维的，而分段的作业地址空间是二维的.

例题：

1、

（1）已知某分页系统，主存容量为32K，页面大小为1K，对一个4页大小的作业，其页表如下。

页号

物理块号

0

5

1

10

2

7

3

4

则逻辑地址3500、4500分别对应的物理地址各为多少（十进制）？

给出其物理地址的计算过程。

（2）某段表内容如下：

段号

段首地址

段长度

0

12K

4K

1

76K

3K

2

48K

2K

3

37K

2K

则逻辑地址为（3，150）和（2，3000）的实际物理地址各是多少（十进制）？

给出其物理地址的计算过程。

（1）答：

逻辑地址3500：

3500/1K，得到页号为3，页内地址为428，查页表找到对应的物理块号为4，故物理地址为41K+428=4524。

逻辑地址4500：

4500/1K，得到页号为4，因页号不小于页表长度，所以产生越界中断。

（2）答：

逻辑地址（3，150）表示段号为3，即段首地址为37K，154为段内地址，则实际物理地址为37K+150=37938。

逻辑地址（2，3000）段号2小于段长，故段号合法；由段表的第2项可获得段首地址为48K，段长为2K；由于段内地址3000超过段长2K，因此产生越界中断。

请求分页存储管理方式

１、什么是虚拟存储器?

虚拟存储器的特征?

虚拟存储器的实现方法?

虚拟存储器是具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量加以扩充的一种存储器系统。

虚拟存储器具有多次性，对换性和虚拟性三大主要特征。

实现方法：

（1）分页请求系统

在分页系统的基础上，增加了请求调页功能和页面置换功能的页式虚拟存储系统。

允许只装入部分页面的程序（及数据），便启动运行。

以后再通过调页功能及页面置换功能，陆续地把即将要运行的页面调入内存，同时把暂时不运行的页面换出到外存上。

置换时以页面为单位。

（2）分段请求系统

在分段系统的基础上，增加了请求调段功能和分段置换功能的段式虚拟存储系统。

允许只装入若干段的程序（及数据），便启动运行。

以后再通过调段功能及段的置换功能，陆续地把即将要运行的段调入内存，同时把暂时不运行的段换出到外存上。

置换时以段为单位。

2、页面置换算法▲

1、先进先出FIFO

2、最佳置换算法OPT

3、最近最久未使用（LRU）置换算法

4、Clock置换算法

1）要求：

掌握算法思想、名称缩写。

并能对前3种算法根据算法思想计算缺页中断次数和缺页中断率，参考书P163页。

）

2）掌握先进先出FIFO、最佳置换算法OPT、最近最久未使用（LRU）置换算法的性能评价

–先进先出：

实现简单；性能最差，与进程实际的运行不相适应，且有可能会出现Belady现象（即在未给进程或作业分配它所要求的全部页面时，有时会出现分配给作业的内存块数增多，缺页次数反而会增多的奇怪现象）

–最佳置换算法OPT：

理论上，性能最佳；实际上，无法实现；通常只用在研究其它算法时，做参考评价。

–最近最久未使用（LRU）置换算法：

性能较好；实现复杂，需要硬件支持。

例题

设某计算机的逻辑地址空间和物理地址空间均为64KB，按字节编址。

若某进程最多需要6页（Page）数据存储空间，页的大小为1KB，操作系统采用固定分配局部置换策略为此进程分配4个页框（PageFrame）。

在时刻260前的该进程访问情况如下表所示（访问位即使用位）。

页号

页框号

装入时刻

访问位

0

7

130

1

1

4

230

1

2

2

200

1

3

9

160

1

当该进程执行到时刻260时，要访问逻辑地址为17CAH的数据。

请回答下列问题：

（1）该逻辑地址对应的页号是多少？

（2）若采用先进先出（FIFO）置换算法，该逻辑地址对应的物理地址是多少？

要求给出计算过程。

（3）若采用时钟（CLOCK）置换算法，该逻辑地址对应的物理地址是多少？

要求给出计算过程（设搜索下一页的指针沿顺时针方向移动，且当前指向2号页框，示意图如下）。

根据FIFO算法，需要替换装入时间最早的页，故需要置换装入时间最早的0号页，即将8号页装入7号页框中，所以物理地址为0001111110101100B，换算成十六进制，为1FACH。

解：

（1）因17CAH=0001011111001010B，表示页号的位为左边6位，所以页号为5。

（2）根据FIFO算法，需要替换装入时间最早的页，故需要置换装入时间最早的0号页，即将5号页装入7号页框中，所以物理地址为0001111111001010B，换算成十六进制，为1FCAH。

（3）根据CLOCK算法，如果当前指针所指页框的使用位为0，则替换该页；否则将使用位清零，并将指针指向下一个页框，继续查找。

根据题设和示意图，将从2号页框开始，前4次查找页框号的顺序为2479，并将对应页框的使用位清零。

在第5次查找中，指针指向2号页框，因2号页框的使用位为0，故淘汰2号页框对应的2号页，把5号页装入2号页框中，并将对应使用位设置为1，所以对应的物理地址为0000101111001010B，换算成十六进制，为0BCAH。

第六章

1、输入输出控制方式（思想以及实现过程）

1、程序I/O方式

2、中断驱动I/O方式

3、DMA控制方式

4、I/O通道控制方式

2、SPOOLLing系统的定义、组成、特点

SPOOLing系统是对脱机I/O工作的模拟，其必须有高速随机外存（通常采用磁盘）的支持。

SPOOLing系统主要有以下四个部分：

（1）输入井和输出井，为磁盘上开辟的两大存储空间，分别模拟脱机输入/出时的磁盘，并用于收容I/O设备输入的数据和用户程序的输出数据；

（2）输入缓冲区和输出缓冲区，在内存中开辟，分别用于暂存由输入设备和输出井送来的数据；（3）输入进程SPi和输出进程SPo，分别模拟脱机输入/出时的外围控制机，用于控制I/O过程；（4）I/O请求队列，由系统为各个I/O请求进程建立的I/O请求表构成的队列。

SPOOLing系统的特点：

提高了I/O的速度；将独占设备改造为共享设备；实现了虚拟设备功能。

3、设备分配中的数据结构

有：

设备控制表DCT、控制器控制表COCT、通道控制表CHCT、系统控制表SDT。

4、磁盘的类型和访问时间组成

磁盘分为两类：

固定头磁盘（一般为大容量磁盘）和移动头磁盘（一般为中小型容量磁盘）。

磁盘访问时间=寻道时间+旋转延迟时间+数据传输时间

5、磁盘磁盘调度算法▲

1、先来先服务FCFS

2、最短寻道时间优先SSTF

3、扫描（Scan）算法（又称为“电梯调度算法“）

4、循环扫描（CScan）算法

例题：

设磁盘共有200个柱面，柱面编号为0-199，当前存取壁的位置在125柱面上，并且刚刚完成了对128号柱面的服务请求，在此之前如果存在以下的请求服务序列:

75,182,90,110,170,150,102,68,42

试问：

为完成上述请求,下列算法存取臂移动顺序如何？

移动的总量是多少？

（1）先来先服务（FCFS）

（2）最短寻找时间优先（SSTF）

（3）循环扫描法（CSCAN）

解：

（1）先来先服务存取臂移动顺序是75，182，90，110，170，150，102，68，42移动的总量=50+107+92+20+60+20+48+34+26=457

（2）最短寻道时间优先存取臂移动顺序是110，102，90，75，68，42，150，170，182。

移动的总量=15+8+12+15+7+26+108+20+12=223

（3）循环扫描法存取臂移动顺序是42，68，75，90，102，110，150，170，182。

移动的总量=83+26+7+15+12+8+40+20+12=223

第七、八章

１、文件的定义

文件是指由创建者所定义的、具有文件名的一组相关信息的集合。

按文件的逻辑结构可分为有结构构文件和无结构文件。

２、文件类型按用途、文件中数据的形式、存取控制属性、组织形式和处理方式如何划分？

按用途分类：

系统文件、用户文件、库文件

按文件中数据的形式分类：

源文件、目标文件、可执行文件

按存取控制属性分类：

只执行文件、只读文件、读写文件

按组织形式和处理方式划分：

普通文件、目录文件、特殊文件

（目录文件：

由文件的目录信息构成的文件

特殊文件：

被视为文件的设备称为设备文件，也叫特殊文件。

）

３、逻辑结构文件按不同方式组织形成哪几种文件？

顺序文件、索引文件、索引顺序文件

４、顺序文件的适用场合、优缺点

最佳适用场合是在对诸记录进行批量存取时。

批量存取时对顺序文件的存取速率是所有逻辑文件中最高的；只有顺序文件能存储在磁带上，并能有效地工作。

在顺序文件中如果想增加或删除一个记录都比较困难。

5、外存分配方式

1.连续分配

2.链接分配

3.索引分配

6、对目录管理的要求有哪些？

有以下要求：

a）实现“按名存取”b）提高对目录的检索速度c）文件共享d）允许文件重名

7、目录的三种结构

单级目录结构、双级目录结构、树型目录结构。

8、什么是文件FCB块？

文件FCB块包含哪些信息？

FCB即FileControlBlock（文件控制块），是一种数据结构，用于记录文件的管理信息。

文件目录通常包含基本信息、存取控制信息及使用信息等。

9、文件存储空间常用的管理方法

1空闲表法和空闲链表法（分为：

空闲盘块链和空闲盘区链）；2位示图法；3成组链接法

10、位示图的概念：

是利用二进制的一位来表示磁盘中一个盘块的使用情况。

由所有盘块对应的位构成一个集合，称为位示图。

利用位示图的行号和列号计算盘块号的公式

盘块号=n*（i-1）+j

利用盘块号计算行号和列号的公式为：

i=（块号-1）/n+1

j=（块号-1）modn+1

其中：

i为行号，j为列号，n为每行的位数，所有值从1形如编号。

11、常用的两种文件共享方式

基于索引结点的共享方式、利用符号链实现文件共享