【操作系统】滨江学院 陈遥 期末试卷考点整理

Snip20160628_107
不管系统中是否有线程,进程都是拥有资源的独立单位
管程技术是用来解决进程同步的
对进程的管理和控制使用的是原语
并发执行的特征:间断性、失去封闭性、不可再现性
在单处理机系统实现并发后,各进程在某一时间段并行运行,CPU与外部设备之间并行工作
文件系统的主要目的是实现对文件的按名存取
通道控制设备控制器,设备在设备控制器控制下工作
操作系统的基本类型是实时系统、分时系统和批处理系统
PMT 页表(页面变换表) DCT设备控制表
虚拟存储器的叙述正确的是:要求程序运行前不必全部装入内存且在运行过程中不必一直驻留在内存
虚拟存储器采用了以“时间”换“空间”的技术
在可变分区存储管理中,最优适应分配算法要求对空闲区表项按尺寸从小到大进行排列
并发是指若干个事件在同一时间段内发生, 并行是指若干个事件在同一时刻发生。
进程的基本特征有动态性、并发性 、独立性、异步性及结构特征

Ch1
1.从用户、资源管理、资源抽象三个角度看,操作系统的作用分别是什么。(p2-3,选择题、简答题)
OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口;
OS作为计算机系统资源的管理者;
OS实现了对计算机资源的抽象
1.操作系统是什么软件?位于哪一层之上?(P1填空题,选择题)
OS是配置在计算机硬件上的第一层软件,是对硬件系统的首次扩充。OS是现代计算机系统中最基本最重要的系统软件。
1.从资源管理的角度看,操作系统的4大主要功能。(P16-19填空题)
处理机管理,存储器管理,设备管理,文件管理
1.理解操作系统的主要特性:并发、共享、虚拟和异步。其中操作系统最基本的两个特征是什么?(P13-14选择题)
并发和共享是操作系统最基本的两个特征
1.理解操作系统的基本类型:批处理操作系统(了解优缺点P7)、分时操作系统(P9了解2个关键问题,了解特征)和实时操作系统。(P10选择题,什么是硬实时任务与软实时任务的)
批处理操作系统的优点:资源利用率高,系统吞吐量大。
批处理操作系统的缺点:平均周转时间长,无交互能力。分时操作系统的2个关键问题:及时接收,及时处理
分时操作系统的特征:多路性、独立性、及时性、交互性

实时操作系统:实时操作系统的特征比分时多一个可靠性。
1.多道程序设计是指什么?(P7-8选择题)
多道程序设计是指内存中存放多个进程来执行调度任务,内存中多个进程共享计算机资源
1.操作系统作为用户与计算机硬件系之间的接口,用户可通过三种方式使用计算机,这些方式是指什么。(P2填空题)
命令方式、系统调用方式、图标-窗口方式

Ch2
1.理解进程的定义, 进程的3个组成部分。(P35-36选择题、填空题)
Snip20160628_108
进程的定义: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。
进程的组成部分:程序段、相关的数据段和PCB控制块
1.理解进程的三种基本状态转换及用图表示。(P37选择题,简答题)
就绪   阻塞  执行
1.进程控制块PCB中的4个方面的信息,进程与PCB之间的对应关系。(P40-41选择题、填空题、简答题)
进程控制块的组成:进程标识符,处理机状态,进程调度信息,进程控制信息。
进程与PCB是一一对应的关系。当系统建立一个新进程时,就为它建立一个PCB。进程结束时又收回它的PCB,进程也随之消亡。系统是通过PCB感知进程存在的。PCB是进程存在于系统中的唯一标志。
1.进程控制一般是由什么来实现的?(P42选择题)什么是原语?(P43选择题)
进程控制一般由OS内核中的原语来实现。
原语就是由若干条指令组成的,用户完成一定功能的一个过程。它是一个不可分割的基本单位。原语在执行的过程中不可以被中断。
1.在多道程序设计系统中,并发进程之间可能存在的2种制约关系(也就是,并发进程之间可能存在的2种关系,并区分):进程互斥和进程同步(P48填空题、选择题)
间接相互制约关系:因为对临界资源共享的互斥访问而引起的
直接相互制约关系:为了完成某任务而建立的两个或者多个进程之间的制约关系
1.线程与进程的区别。(选择题)
进程作为调度和分派的基本单位,线程是能够独立运行的基本单位
线程使OS具有更好地并发性
进程可以拥有资源,并作为系统中拥有资源的一个基本单位。线程本身并不拥有系统资源,而是仅有一点必不可少的、能保证独立运行的资源。
不同线程之间的独立性比不同进程之间的独立性低的多。
线程创建或撤销的开销小于进程的创建和撤销的开销。
在多处理系统中,多线程进程可以将一个进程中的多个线程分配到多个处理机上,并行执行。
1.并发进程的特征(与顺序程序设计相比):(选择题)
间断性、失去封闭性、不可再现性
2.临界区(P50)、临界资源的定义(P14填空题、选择题、简答题)
临界区:访问临界资源的那段代码。
临界资源:一段时间内只允许一个进程访问的资源。(每个进程应采取互斥访问的方式,实现对这种资源的共享)
1.同步机制应遵循基本准则(或临界区调度原则)(P50填空题、简答题)
空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待
Snip20160628_109
1.信号量:(填空题、选择题)
2.一种是用于实现进程互斥的信号量,初值一般为1;当为0时表示什么含义。
= 1表示只允许一个进程访问临界资源
= 0 表示一个进程已进入临界区
(2)另一种是用于解决进程同步的信号量,初值表示资源的数量。 有两种题型:
【题型1】有3个进程共享同一程序段,而每次最多允许两个进程进入该程序段,若用P、V操作作同步机制,则记录型信号量S的取值范围为(-1 0 1 2)。
【题型2】若记录型信号量S的初值为2,当前值为-1,则表示有(  1)等待进程。
信号量为负时,表示资源分配完毕,信号量的绝对值表示已阻塞进程的数目
1.利用信号量实现前驱关系(P57图2-14类似,程序填空题)、
进程向后继进程分配信号量,后继进程等待接收前驱进程的信号量
Snip20160628_110
1.了解管程的作用,即用来做什么的(选择题)
管程的作用:确保每次仅有一个进程进入管程,执行这组过程,使用共享资源,达到对共享资源所有访问的统一管理。

Ch3
1.了解处理器调度的3种调度是什么及其调度对象分别是什么。了解进程调度的任务。(填空题、选择题)
3种调度——高级调度:长程调度或作业调度
中级调度:进程调度或短程调度
低级调度:内存调度
进程调度的任务——保存处理机的现场信息
按某种算法选取进程
把处理器分配给进程
1.(填空题、综合题)周转时间的计算(采用先来先服务调度算法和最短作业优先调度算法时的平均周转时间)
题型:设有三道作业,它们的提交时间和运行时间如下表:
Snip20160628_102

求:试给出下面两种调度算法下,作业的执行顺序、平均周转时间和平均带权周转时间。
(1)先来先服务FCFS调度算法
Snip20160628_103
作业的执行顺序: 1  2   3
平均周转时间:T = (2 + 2.9 +3) / 3 = 2.63
平均带权周转时间:T = (1 + 2.9 + 12) / 3 = 5.3
(2)短作业优先SJF调度算法
Snip20160628_104
作业的执行顺序:1 3 2
平均周转时间:T = (2 + 2.25 + 3.15) / 3 = 2.46
平均带权周转时间:T = (1 + 9 + 3.15) / 3 = 4.38

1.了解基本的作业调度和低级调度算法:先来先服务算法FCFS、最短作业优先算法SJF、响应比最高者优先算法HRRF和优先级调度算法。(填空题、选择题)
高响应比优先算法:优先权 = (等待时间 + 要求服务时间) / 要求服务时间
高响应比优先算法既考虑了作业的等待时间,又考虑作业运行时间
优先级调度算法(既可用于作业调度又可用作进程调度):从后备队列中选择若干个优先级最高的作业装入内存。

1.死锁的定义及其产生死锁的原因和必要条件(简答题、选择题)
死锁:一组进程中的每一个进程都在等待仅由该组进程中的其它进程才能引发的事件,那么该组进程是死锁的
产生死锁的四个必要条件是:互斥条件、请求和保持条件、不可抢占条件、循环等待条件。
1.银行家算法(参加书上例题P113,综合题)
2.求系统中各种资源的总数
已经分配出去的资源 + 系统当前可用的资源 = 系统中各种资源的总数
1.某时刻各进程对各资源的需求数目即Need矩阵。
Need[i, j] = Max[i, j] – Allocation[i, j]
3.在某时刻系统是否是安全的(找安全序列)
安全性算法中,work表示系统可提供给进程继续运行所需的各类资源数目,执行安全算法开始时,work = available

步骤:利用安全性算法对xx时刻的资源分配情况进行分析
建立表格:work(第一个已知,其他都是上一行的work+allocation)、need(已知)、allocation(已知)、work+allocation、finish(true or false)
在xx时刻存在着一个安全序列{xx,xx,xx,xx},故系统是安全的
4.如果此时某进程发出资源请求向量Request( ),是否能实施资源分配?为什么?
1.request1 < need1
2.request1 < available
3.系统先假定可以为p1分配资源,并修改available allocation1 和 need1向量
4.再利用安全性算法检查此时系统是否安全
5.由所进行的安全性检查得知,可以找到一个安全序列{x,x,x,x}。因此系统是安全的

Ch4
1.存储管理是对内存的什么区域进行管理?
用户区
1.了解逻辑地址与物理地址的概念,重定位的概念(填空题)
逻辑地址(Logical Address) 是指由程序产生的与段相关的偏移地址部分
物理地址(Physical Address) 是指出现在CPU外部地址总线上的寻址物理内存的地址信号,是地址变换的最终结果。
重定位就是把程序的逻辑地址空间变换成内存中的实际物理地址空间的过程,也就是说在装入时对目标程序中指令和数据的修改过程。
1.理解常用动态(可变)分区分配算法:
(1)首次(最先)适应算法、(2)最佳适应算法、(3)最坏适应算法。它们的空闲区表项是按什么规则排列(空闲链表)。(填空题、选择题)
首次适应算法即每次都从头遍历找到第一个符合的分区,最佳适应的是每次都找到那个和它大小相差的最小的那个分区,最坏适应算法,是每次都找最大的那个分区

1.动态(可变)分区分配方案中,某一作业完成后,系统收回其主存空间,了解回收空闲区的4种情况的回收规则,空闲分区表的变化。(填空题、选择题)

1.分页存储管理的原理(填空题,综合题)
题型:分页式存储管理系统,内存的大小为64KB,被分成16块,块号为0、1、2、…、15。设某进程有3页,其页号为0、1、2,被分别装入内存的2、4、7,问:
1.  内存地址应使用多少位来表示?进程每一页的长度为多少B?逻辑地址中的页内地址应该用多少位?  逻辑地址应该用多少位?
2.写出该进程每一页在内存的起始地址。
3.逻辑地址5276、或者0A12H(十六进制)对应的物理地址是多少?
内存地址:64k = 2^6 * 2^10 = 2^16用16位表示
进程每一页的长度为64KB / 16 = 4KB;逻辑地址中的页内地址应该用12位表示;逻辑地址应该用14位表示;【因为页号用2位表示,2+12=14位】
0页2 * 4KB, 1页4 * 4KB, 2页7 * 4KB
页号为 5276 / 4k = 5276 / 4096 = 1 , 页内地址为 5276 % 4096 = 1180 物理地址 = 4* 4KB + 1180 ;
0A12h的十进制为2578 。页号: 2578 / 4k = 2578 / 4096 = 0, 页内地址为 2578 % 4096 = 2578 ,物理地址为:2 * 4KB + 2578

1.分段存储管理系统中物理地址的计算(填空题,综合题)
题型:某段表的内容如下:
段号       段首址        段长度
0          120K           40K
1          760K           30K
2          480K           20K
3          370K           20K
一逻辑地址为(2,154B),它对应的物理地址为多少?
可能越界:一种是段长和另一种是段号的越界
480K+154B

Ch5
1.虚拟存储器的定义,基于什么原理提出的(P155填空题、简答题)
虚拟存储器是指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。
虚拟存储器是基于离散分配的原理提出的。
1.什么是程序执行时的时间局限性和空间局限性?P154(简答题)
时间局限性:如果程序中的指令被执行,则不久以后该指令可能再次执行;如果某数据被访问过,则不久以后该数据可能再次被访问。
空间局限性:一旦程序访问了某个存储单元,在不久之后,其附近的存储空间也将被访问,即程序在一段时间内所访问的地址可能集中在一定的范围之内,其典型情况便是程序的顺序执行。
1.常见的页面置换算法:最佳页面置换算法OPT、先进先出页面置换算法FIFO、最近最少使用页面置换算法LRU。(填空题、选择题、综合题)
题型:假定某请求页式虚拟系统中,某进程的页面访问为:0,0,3,1,1,4,0,5,6,6,2,4,6,7,7,0,0,6,7,2,进程实际页面数为3,则按先进先出FIFO置换算法和最近最久未使用LRU置换算法,求缺页中断次数和缺页率。
(1)FIFO
Snip20160628_116
缺页中断次数:13;缺页率:产生中断的次数 / 总访问次数 = 13 / 20 =  0.65

(1)LRU
Snip20160628_117
缺页中断次数:12;缺页率:12 / 20 = 0.6
(3)OPT
选择在最长(未来)时间内不再被访问的页面。
缺页次数和缺页率计算如上

Ch6
1.有哪些I/O控制方式,工作方式(填空题、简答题、选择题).
答:采用轮询的可编程I/O方式;采用中断的可编程I/O方式;直接存储器访问方式;I/O通道方式
1.系统的设备分配程序进行独占设备分配的步骤是什么?(P203填空题).
答: 分配设备、分配控制器、分配通道
1.通道又称I/O处理机,用于完成什么之间的信息传输。(填空题、选择题)
答:CPU和设备控制器
1.通道、设备控制器和设备(三者联接位置,即控制关系)。(填空题、选择题)
通道控制设备控制器,设备在设备控制器控制下工作
5. 通道的定义、三种通道类型及其特点(连接的设备类型)(选择题)。
通道的定义:一个独立于CPU的专门的I/O控制的处理机,控制设备与内存直接进行信息交换。
通道类型有:字节多路通道,按字节多路交叉方式工作的通道;
数组选择通道,可以连接多台高速设备,通道的利用率很低;
数组多路通道,将数组选择通道传输速率高和字节多路通道分时并行操作的优点结合。
1.了解常用的缓冲技术的作用(选择题)及类型。
缓冲技术的作用:缓和CPU和I/O设备间速度不匹配的矛盾;
减少对CPU的中断频率,放宽对CPU中断响应时间的限制;
解决数据粒度不匹配的问题;
提高CPU和I/O设备之间的并行性。
缓冲技术的类型有:单缓冲、双缓冲、环形缓冲和缓冲池。
1.Spooling系统的作用、组成(填空题、简答题)P207
Spooling系统技术的作用:缓和CPU与I/O设备之间速度不匹配的矛盾
SPO·OLing系统是对脱机I/O工作方式的模拟,SPOOLing系统是由:
1.磁盘中的(输入井)和(输出井),是对脱机输入输出中的磁盘进行模拟;
2.内存中的(输入缓冲区)和(输出缓冲区),用来缓和CPU与磁盘之间的速度的矛盾;
3.(输入进程)和(输出进程)所构成,是对脱机输入输出中的外围控制机进行模拟。
4.(井管理程序),用于控制作业与磁盘井之间信息的交换。
5.I/O系统管理的对象是什么?(P178)按照各层次及其功能,I/O软件的4层是什么?
I/O系统管理的对象:I/O设备和相应的设备控制器
四个层次:用户层I/O软件、设备独立性软件、设备驱动程序、中断处理程序
1.设备独立性是指什么?在有设备独立性系统中,逻辑设备表的作用是什么?(选择题)设备独立性:应用程序中的所有设备,不局限于使用某个具体的物理设备。
逻辑设备表的作用:实现从逻辑设备名称到物理设备名称的转换。
1.掌握当前磁盘(1)先来先服务(2)最短寻道时间优先(3)电梯算法。(综合题、填空题)
【题型】假定一磁盘有200个柱面,编号为0—199,在完成了磁道125处的请求后,当前正在磁道143处为一个请求服务。若请求队列的先后顺序为
86,147,91,177,94,150,102,175,130
试分别采用FCFS(先来先服务)、SSTF(最短寻道时间优先)、SCAN(扫描)算法完成上述请求,写出磁头移动的顺序,并计算存取臂移动总量(单位为磁道数)。
Snip20160628_118

Ch7
1.文件系统的主要目的、概念(选择题、填空题)
文件系统的主要目的是实现对文件的按名存取
文件系统最基本的目标是 (按名存取),它主要是通过(目录管理)功能实现的,文件系统所追求的最重要目标是 (提高对文件的存取速度)。
按逻辑结构可把文件分为:记录式文件、流式文件
1.文件目录的作用(选择题)

    作用:实现文件名到物理地址的转换。

【操作系统】用户可通过三种方式使用计算机

操作系统作为用户与计算机硬件系统之间的接口,用户可通过三种方式使用计算机:命令方式、系统调用方式、图标-窗口方式

1.命令方式:典型的命令行方式有DOS系统和Unix系统等。

2.系统调用方式:(system call)为了达到这个目的,内核提供一系列具备预定功能的多内核函数,通过一组称为系统调用的接口呈现给用户。系统调用把应用程序的请求传给内核,调用相应的的内核函数完成所需的处理,将处理结果返回给应用程序。

3.图标-窗口方式:操作系统所提供的图形化界面