操作系统复习

进程的基本特征：１、动态性；２、并发性；３、独立性；４、异步性（进程以各自独立的、不可预知的速度向前推进）；５结构特征（由三部分组成：程序，数据及ｐｃｂ

通常将处理机的运行状态分为两种：核心态与用户态。

核心态：又称管态，系统态，是操作系统管理程序执行时机器所处的状态。它具有较高的特权，能执行一切指令，访问所有的寄存器和存放区。

用户态：又称目态，是用户程序执行时机器所处的状态。这是具有较低特权的执行状态，它只能执行规定的指令，访问指定的寄存器和存储区。

临界资源和临界区：

临界资源：一次仅允许一个进程使用的资源称为临界资源。

临界区：用于访问临界资源的那段程序称为临界区。临界区不允许并发进程同时访问。

右图给出了四个进程合作完成某一任务的图示。试用ｐ、ｖ原语描述它们之间的同步关系。

桌上有一个空盘子，最多允许放一只水果。爸爸可以向盘中放苹果也可放桔子，儿子专吃盘中的桔子，女儿专吃盘中的苹果。请用ｐ、ｖ原语描述爸爸、儿子、女儿三个并发进程之间的同步关系。

下表给出作业的到达时间和估计运行时间，采用短作业优先调度算法(sjb)和先来先服务调度算法(fcfs)，试问平均周转时间各为多少？

假设有四个作业，它们的提交、运行时间如下表。若采用响应比高者优先调度算法，试问平均周转时间和平均带权周转时间各为多少？

虚拟存储器：

大多数程序执行时，在一段时间内仅使用它的程序编码的一部分，即并不需要在整个执行时间内将该程序的全部指令和数据都放在内存中，所以，程序的地址空间部分装入内存时，它仍能正确地执行（即局部性原理）。

当一个作业的地址空间超过了内存的可用空间时，为使作业得以执行，可以将作业的一部分地址空间放入内存，而将其余部分放在外存。当所访问的信息不在内存时，由操作系统将所需要的部分调入内存。从效果上看，这样的计算机系统好像为用户提供了一个其存储容量比实际内存大得多的存储器，这个存储器称为虚拟存储器。

之所以称为虚拟存储器是因为这种存储器实际上不存在，只是由于系统采用了部分装入程序并能根据程序运行的需要调入将使用的内容，并置换出不再使用或暂不使用的内容，给用户的感觉是好像存在一个能满足作业地址空间要求的内存。

虚拟存储器的实质是让作业存在的地址空间和运行时用于存放作业的存储空间区分开。程序员可以在地址空间（虚拟地址空间）内编写程序而不必考虑实际物理内存的大小。

当然，虚拟存储器的容量也不是无限的，它的最大容量由计算机的地址结构确定。

实现虚拟存储技术，需要有一定的物质基础：１、相当容量的外存，足够存放多用户的作业；２、一定数量的内存，因为在处理机上运行的作业必须有一部分信息存放在内存中；３、地址变换机构，以动态实现虚拟地址到实地址的地址变换。

设有一组作业，它们的提交时间及运行时间如下所示：

试问在单道方式下，采用响应比高者优先调度算法，作业的执行顺序是什么？

各种存储管理方式的比较：

动态分区中拼接的时机：

所谓拼接是指移动存储器中所有已分配区到内存的一端，使本来分散的空闲区连成一个大的空闲区。拼接的时机有如下几种：

在某个分区**时立即进行拼接。这样在内存中总是只有一个连续空闲区，但拼接的频率高，系统开销大；

当找不到足够大的空闲区且空闲区的总容量可以满足作业要求时进行拼接。这种办法拼接的频率相对较低，但管理更为复杂。

覆盖与交换的异同比较：

覆盖要求程序员给出程序段之间的覆盖结构，且主要在同一作业内部各模块之间进行；

交换由系统自动完成，主要在作业与作业之间进行。

最近最久未使用置换算法（ｌｒ与其近似算法最不经常使用页面淘汰算法（ｌｆ的差别：

ｒｕ根据时间进行淘汰，将最近一段时间内未被访问的时间最久的页先淘汰。这种算法必须为每页设置一个特定单元，用于记录自上次访问以来所经历的时间，置换时选择时间值最大的页予以淘汰即可。这样就要对每页的访问情况不断进行记录和更新，用软件实现，系统开销大，用硬件实现则会增加系统成本。

而ｌｆｕ根据访问次数淘汰，将最近一段时间内访问次数最少的页先淘汰。

在一个请求页式管理系统中，一个作业的页面走向为当分配给该作业的物理块数为别为时，试计算采用下述页面淘汰算法时的缺页率（假设开始执行时主存中没有页面）。

最佳置换算法；

ｉｆｏ算法；

ｒｕ算法。分区管理中三种适应算法的差别：

最先适应算法：空闲分区按起始地址的大小递增排列；

最佳适应算法：空闲分区按分区大小从小到大排列；

最坏适应算法：空闲分区按分区大小从大到小排列。

有关进程的一些描述：

直接制约的进程之间有固定的执行顺序，而间接制约的进程间则没有固定的执行顺序。

进程的一些基本特征：

动态性：进程是一执行的过程，是动态的。

并发性：进程可并发执行，以提高资源利用率。

独立性：每一进程都是一个能独立运行的基本单位，也是系统进行资源分配和调度的单位。

异步性：进程以各自独立的、不可预知的速度向前推进。

结构特征：从结构上看，每个进程由三部分组成，即程序、数据及ｐｃｂ

频率单调调度算法是一种广泛用于多周期性实时处理的调度算法，基本原理是频率越低（周期越长）的任务优先级越低。

设任务周期为ｔ，任务的执行时间为ｃ，则使用频率单调调度算法的必要条件是ｃ≤ｔ

对于n(n≥1)个周期的不同任务来说，设每个任务的周期为ｔi，其相应任务的执行时间为ｃi，则使用频率单调调度算法的充分条件是：

操作系统中引入缓冲的目的：

缓和ｃｐｕ与ｉ/ｏ设备间速度不匹配的矛盾；

减少ｃｐｕ中断的次数。

常用几种调度算法的比较：

ｃｆｓ法系统开销小，且对每个作业来说按其到达的顺序被依次调度。此种方法不利于短作业。

ｊｆ法可得到最大系统吞吐率，即每天处理作业的作业个数最多，但不利于长作业，有可能使长作业永远没有机会执行。

ｒｎ是即考虑等待时间也考虑估计执行时间，是介于上述两者之间的一种方法。

设备按其共享特性可分为以下三类：

独享设备：在一段时间内只允许一个进程使用，如打印机。

共享设备：在一段时间内允许多个进程同时访问，如磁盘。

虚拟设备：利用虚拟技术将一**享设备变换为若干台逻辑设备，供若干个用户进程同时使用，称为虚拟设备。

设备独立性：指用户在使用设备时不考虑设备的物理特性，为此用户对设备的请求采用逻辑设备名，而在对设备实际操作时再由设备管理程序将其转换为对应的物理设备名。

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