操作系统复习

操作系统概念复习资料。

第一章。1.计算机系统主要由硬件和软件组成。

2.硬件是软件建立与活动的基础，而软件是对硬件进行管理和功能扩充。

3.现代通用计算机系统是由cpu，内存和若干i/o设备组成。从功能上讲，由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成。

4.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。

5.不受主机直接控制的i/o称为脱机i/o

受cpu直接控制下的i/o称为联机i/o

6.推动操作系形成和发展的主要动力是硬件技术的更新和应用需求扩大。

7.操作系统为用户提供程序接口，命令行接口，图形用户接口。

8.操作系统的基本类型可分为5种：批处理系统、分时系统、实时系统、网络系统和分布式系统。

9.操作系统的特征：并发、共享和不确定性。

10.一般系统提供核心态和用户态两种处理器执行状态。目的为了保护操作系统程序，防止受到用户程序的损害。

当执行操作系统程序时，处理器处于核心态。较高特权，可以执行所有的指令，包括用户程序中不能使用的特权指令，从而能对所有的寄存器和内存进行访问，以及启动i/o操作等。

而用户程序是在用户态下执行的，权限较低，只能执行指令集中非特权的指令。

第二章。1.程序这个静态的概念不能如实反映程序并发执行过程中的特征。为此，人们引入进程概念来描述；程序动态执行过程的性质。

2.进程与程序的区别：

1）动态性。

程序是静态、被动的概念。进程是程序的一次执行过程，是动态、主动的概念。

2）并发性。

传统的进程是一个独立运行的单位，能与其他进程并发执行。进程是作为资源申请和调度单位存在的；而通常的程序是不能作为一个独立运行的单位而并发执行的。

3）非对应性。

程序和进程无一一对应关系。一个程序可被多个进程共用；一个进程在活动过程中又要用到多个程序。

3.每个进程有唯一的进程控制块（pcb）。操作系统根据pcb对进程实施控制和管理。进程的动态、并发等特征是利用pcb表现出来的。pcb是进程存在的唯一标识。

pcb中有表明进程状态的信息，该进程的状态包括运行态、就绪态和阻塞态，它利用状态信息来描述进程的动态性质。

4.互斥：各个进程彼此不知道对方的存在，逻辑上没有关系，由于竞争同一资源而发生相互制约。

同步：各个进程不知道对方的名字，但通过某些对象的共同存取来协同完成一项任务。

5.一次仅允许一个进程使用，这类共享资源称为临界资源。

在每个进程中访问临界资源的那段程序叫临界区。

6.临界区调度准则：空闲让进(一次一个)，忙则等待(临界区只允许一个进程)，有限等待(进入时间有限)，让权等待(不能进入临界区则让出cpu)。

第三章。1.死锁：指在一个进程集合中的每个进程都在等待仅由该集合中的另一个进程才能引发的事件而无限期地僵持下去的局面。

2.会发生死锁的根本原因：资源有限且操作不当。

3.发生死锁的4个必要条件：(同时具备→会发生死锁)

1）互斥条件（2）占有且等待条件（3）不可抢占条件（4）循环等待条件。

4.解决死锁的方法：

1）利用某些协议预防死锁。

2）避免死锁。

3）允许系统进入死锁状态，然后设法发现并接触它。

5.死锁预防的基本思想：设法保证至少其中一个条件不具备，破坏死锁产生条件，预防其发生。

6.死锁避免的基本思想：对进程所发出的每一个申请资源命令加以动态地检查，并根据检查结果决定是否进行资源分配。

7.针对当前分配状态来说，系统至少能够按照某种次序为每个进程分配资源（直至最大需求），并且使它们依次成功地运行完毕，这种进程序列就是安全序列。

8.如果存在一个安全序列，则系统此时的分配状态就是安全的；如果不存在，则系统就是不安全的。

9.死锁预防的有效方法是：资源有序分配策略——分类编号，按序分配。

死锁避免的著名算法是银行家算法。

第四章。1.处理机调度的主要目的：为了分配处理机。

2.高级调度，其主要功能是根据一定的算法，从输入的一批作业中选出若干作业，分配必要的的资源，为它建立相应的用户作业进程和为其服务的系统进程，最后把它们的程序和数据调入内存，等待进程调度程序对其换行调度，并在作业完成后做善后处理工作。

低级调度，其主要功能是根据一定的算法，将cpu分派给就绪队列中的一个进程。

中级调度，为使内存中同时存放的进程数目不致太多，有时需要把某些进程从内存中移到外存上，以减少多道程序的数目，为此设立了中级调度。

3.作业在其存在过程中分为4种：提交状态、后备状态、执行状态和完成状态。

4.作业调度与进程调度之间的差别主要是：作业调度是宏观调度，它所选择的作业只是具有获得处理机的资格，但尚未占有处理机，不能立即在其上实际运行；而进程调度是微观调度，动态地把处理机实际地分配给所选择的进程，使之真正活动起来。

另外，进程调度相当频繁，而作业调度执行的次数一般很少。

作业调度从外存的后备队列中选择一批作业调入内存，为它们创建进程，这些进程被送入就绪队列。进程调度从就绪队列中选出一个进程来，并把它的状态改为运行态，把cpu分配给它。当运行进程要等待某一事件时，就让出cpu，进入相应的阻塞队列，并进行进程调度。

运行进程完成后，由作业调度进行善后处理工作。

第五章。1.程序编译后每个模块都以0为基地址顺序编址，这种地址称为逻辑地址。

2.内存中各物理存储单元的地址是从统一的基地址开始顺序编址的，这种地址称为物理地址。

3.由程序中逻辑地址组成的地址范围叫做逻辑地址空间，简称地址空间。

4.由内存中一系列存储单元所限定的地址范围称作内存空间，也称物理空间。

5.把逻辑地址转变为物理地址的过程叫做重定位。

6.静态重定位是在目标程序装入内存时，由装入程序对目标程序中的指令和数据的地址进行修改，即把程序的逻辑地址都改成实际的内存地址。

7.动态重定位是在程序执行期间，每次访问内存之前进行重定位。

8.内存中容量太小，无法利用的小分区称作碎片。

9.移动某些已经分配区的内容，使所有进程的分区紧挨在一起，而把空闲区留在另一端，这种技术称为紧缩。

10.在一个分区内出现的碎片（即被浪费的空间）称作内部碎片。

11.在所有分区之外新增的碎片称作外部碎片。

12.所谓虚拟存储器是用户能作为可编址内存对待的虚拟存储空间，它使用户逻辑存储器与物理存储器分离，是操作系统给用户提供的一个比真实内存空间大得多的地址空间。

特征：（1）虚拟扩充（2）部分装入（3）离散分配（4）多次对换。

13.分页和分段的主要区别：

1）页是信息的物理单位，段是信息的逻辑单位。

2）页的大小由系统决定，段的长度因段而异，取决于程序的长度。

3）分页的进程地址空间是一维的，分段的进程地址空间是二维的。

4）分页系统很难实现过程和数据的分离，分段系统去可以很容易实现。

14.分页系统中页面的大小由硬件决定，页表的作用是实现从页号到物理块号的地址映射。

15.请求分页和简单分页技术之间的区别：请求分页提供虚拟存储器，而简单分页不提供虚拟存储器。

第六章。1.文件的逻辑组织——用户对文件的观察和使用是从自身处理文件数据时所采用的组织方式来看待文件组织形式。

2.文件的物理组织——文件在存储设备上的存储组织形式成为文件的无力组织。

3.文件的逻辑组织有以下形式：有结构文件和无结构文件。

有结构文件又称为记录式文件，它在逻辑上可被看成一组连续顺序记录的集合，又可分为定长记录文件和变长记录文件两种。

无结构文件是指文件内部不再划分记录，它是由一组相关信息组成的有序字符流，即流式文件。

4.文件的组织形式分为连续文件、链接文件、索引文件和多重索引文件。

5.文件系统中目录结构分为：单级目录结构、二级目录结构、树形目录结构和非循环图目录结构，实现方法详见书。

6.文件控制块——用于描述和控制文件的数据结构，其中包括文件名、文件类型、位置、大小等信息。

文件控制块与文件一一对应，即在文件系统内部，给每个文件唯一地设置一个文件控制块，核心利用这种结构对文件实施各种管理。

第七章。1.设备分配技术主要有：独占分配、共享分配和虚拟分配。

常用的设备分配算法是：先来先服务算法和优先级高的优先服务算法。

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