操作系统复习

第一章。

1、操作系统是计算机系统中的一组控制和管理计算机硬件资源和软件资源，合理地对各类作业进度调度，以方便用户的程序的集合。

2、操作系统的功能：处理器管理，存储器管理，输入/输出设备管理，文件系统，用户接口。

3、操作系统的特征：并发性，共享性，虚拟性，异步性。

4、分时操作系统的特征：多路性，及时性，交互性。

实时操作系统的特点：对处理时间和响应时间要求高，可靠性和安全性高，多路性、独立性和交互性，整体性强。

实时操作系统主要应用在实时控制系统和实时信息系统。实时控制系统主要应用在工业控制和军事控制、航空控制等领域。实时信息系统只要应用在电信、金融、**、票务系统。

第二章。1、进程的定义：进程是可并发执行的，具有独立功能的程序在一个数据集合上的一次执行过程，是操作系统进行资源分配和调度的基本单位。

2、进程的特点：结构性，动态性，并发性，独立性，异步性。

3、进程的三个基本状态：就绪状态，运行状态，阻塞状态。

4、进程之间的转换形式：

1）就需状态→运行状态。

当处理器空闲时，操作系统的进程调度程序会从就绪队列中选中一个就需进程分配给处理器。

2）运行状态→阻塞状态。

当正在运行的进程由于需要等待某些事件的发生时。

3）阻塞状态→就绪状态。

当处于阻塞状态的进程，由于等待的事件到来而不需要再等待时。

4）运行状态→就绪状态。

正被处理运行的进程会被其他进程中断，如运行的时间片到其他进程的优先级高等，而放弃处理器，进程状态从运行状态转换到就绪状态，等待被再次调度。

5、引起进程创建的事件：

1）操作系统初始化（2）提供用户服务（3）分时系统用户登录（4）用户请求系统创建新进程。

5）执行创建新进程的系统调用（6）批处理作业的初始化和调度。

6、创建一个进程需要完成的工作：

1）命名进程（2）申请一个空白pcb（3）确定进程的优先级（4）为进程分配内存空间。

5）为进程分配资源（6）初始化pcb（7）将新进程插入就绪队列。

8）通知操作系统的其他管理模块。

7、进程控制块（pcb）是进程本质属性的描述，是os管理进程所需要的基本信息。

8、进程控制块包括哪些基本信息？

1）进程标志信息（2）处理机状态信息（3）进程调度信息（4）进程控制信息。

9、线程是操作系统进程中能够独立执行的实体，是进程的组成部分，是处理器调度的基本单位。

10、线程特点：并发性共享性动态性结构性。

11、线程与进程的区别。

1）调度方面：线程调度快，需要空间小。进程因拥有资源，调度时因负担过重而缓慢。

2）并发性方面：在引入线程的操作系统中，不仅进程之间可以并发执行，一个进程中的多个线程之间亦可并发执行。

3）拥有资源方面：进程是资源的拥有者。

4）系统开销方面：进程切换的开销远远大于线程切换的开销，线程的切换省去了资源的**。

作业与进程的关系：

一个作业可以有一个或多个进程组成。作业是计算机处理任务的实体。进程是计算机处理任务的执行体。

12、进程是由程序段，数据段，堆栈和进程控制块(pcb)组成。

进程存在的唯一标志是pcb（进程控制块）

13、简要说明进程和程序的区别与联系。

1）进程是动态的，是程序及有关数据集合的一次运行活动。程序是静态的，是一组有序的指令集合。

2）一个程序运行在不同的数据集合上就构成不同进程，因此，多个不同的进程可以包含相同的程序。

3）进程有生命期，即从创建到消亡。而程序则无生命期，可以作为软件资料长期保存。

4）进程具有并发性，它能与其它进程并发执行。而程序则不具有这种明显特征。

第三章。1、高级调度（作业调度，长程调度）：是按照操作系统预先规定的作业调度策略，从磁盘的作业后备队列中选择作业调入内存，为作业分配所需要的资源并建立与作业相对应的进程。

2、中级调度（中程调度）：是为了提高内存利用率和平衡系统负载而采取的一种利用外存补充内存的措施。

3、低级调度（进程调度）：是按照一定的调度算法从内存的就绪进程队列中选择进程，为进程分配处理器。

作业调度发生的频率最低，进程调度发生频率最高，中级调度主要用于内存管理。

4、作业的状态：提交状态，后备状态，执行状态，完成状态。

5、jcb——作业控制块 tcb——线程控制块。

pcb——进程控制块 fcb——文件控制块。

6、作业调度的主要功能是：

1)记录系统中各个作业的情况； 2)按照某种调度算法从后备作业队列中挑选作业； 3)为选中的作业分配内存和外设等资源； 4)为选中的作业建立相应的进程；5)作业结束后进行善后处理工作。

进程调度的主要功能是：

1)保存当前运行进程的现场； 2)从就绪队列中挑选一个合适进程；3)为选中的进程恢复现场。

第四章。1、进程的互斥：多个进程不能同时使用同一资源。

进程的同步：指多个进程中发生的事件存在着某种时序关系，必须协同动作，相互配合，以共同完成一项任务。

2、临界区：在程序中对临界资源访问的**部分。

3、临界资源：互斥共享的资源。

4、程序顺序执行特点：顺序性、封闭性、再现性。

5、进程并发执行特点：间断性、制约性、不可再现性、失去封闭性。

6、进程同步准则：空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待。

7、信号量

p操作顺序执行下述两个动作：①信号量的值减1，即s=s-1；②如果s≥0，则该进程继续执行；

如果s＜0，则把该进程的状态置为阻塞态，把相应的pcb连入该信号量队列的末尾，并放弃处理机，进行等待（直至其它进程在s上执行v操作，把它释放出来为止）。

v操作顺序执行下述两个动作：①s值加1，即s=s+1；②如果s＞0，则该进程继续运行；

如果s≤0，则释放信号量队列上的第一个pcb(即信号量指针项所指向的pcb)所对应的进程(把阻塞态改为就绪态),执行v操作的进程继续运行。

8、互斥信号量初值为m，变化范围为[m-n，m]。

当没有进程进入互斥段时，信号量值为m；

当有1个进程进入互斥段时，但没有进程等待进入互斥段时，信号量值为m-1；

当有m个进程进入互斥段，但没有进程等待进入互斥段时，信号量值为0；

当有m个进程进入互斥段，有1个进程等待进入互斥段时，信号量值为-1；

最多可有n-m个进程等待进入互斥段，故此时信号量的值为-（n-m）。

8、伪**是一种算法描述语言，使用伪**的目的是为了使被描述的算法可以容易的一任何一种编程语言实现，因此，伪**必须结构清晰，**简单，可读性好并且类似自然语言。

第五章。1、死锁是指多个进程因为竞争资源而造成的一种僵局。

2、死锁产生的原因有两个：并发进程对临界资源的竞争和并发进程推进顺序不当。

3、死锁发生的四个必要条件：互斥条件，占有并请求条件，不剥夺条件，环路等待条件。

4、死锁预防的方法：破坏互斥条件、破坏占有并请求、阻止环路等待、允许剥夺。

5、资源个数》=进程个数*（每个进程需要的资源个数-1）+1

第六章。1、分页与分段的概念及区别：

分页是将一个进程的逻辑地址空间分成若干大小相等的部分，每一部分称作页面。

分段是一组逻辑信息的集合，即一个作业中相对独立的部分。

分页和分段的主要区别是：

-页是信息的物理单位，段是信息的逻辑单位；

-页的大小是由系统固定的，段的长度因段而异，由用户决定；

-分页的作业地址空间是一维的，分段的作业地址空间是二维的。

2、存储器管理方式：连续管理方式和离散管理方式。

连续存储空间管理：单一连续分配，固定分区分配，动态分区分配。

离散存储空间管理：分页式，分段式存储管理。

1）单一连续分配：内存分为两个区域：系统区，用户区。

应用程序装入到用户区，可使用用户区全部空间。最简单，适用于单用户、单任务的os。优点：

易于管理。缺点：对要求内存空间少的程序，造成内存浪费；处理器利用率低等。

2）固定分区分配：把内存划分为大小相等或不等的分区，优点：易于实现，开销小。缺点：可能存在内碎片和外碎片，内碎片造成浪费，分区总数固定，限制了并发执行的程序数目。

3）动态分区分配：按照作业的大小进行划分，优点：没有内碎片。缺点：有外碎片；如果大小不是任意的，也可能出现内碎片。

4）分页式：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页面，也把内存空间分成与页面相同大小的若干个存储块，在为进程分配内存时，以块为单位将进程中的若干个页分别装入到多个可以不相邻接的物理块中。优点：

没有外碎片，每个内碎片不超过页大小，一个程序不必连续存放。缺点：程序全部装入内存，内存碎片。

5）分段式：整个作业的地址空间被分成若干个段，每个段采用一段连续的地址空间，段的长度由相应的逻辑信息的长度决定。

第七章。1、虚拟存储器是指具有请求调入功能和置换功能，能够从逻辑上对内存空间进行扩展，允许用户的逻辑地址空间大于物理内存地址空间的存储器系统。

将外存作为内存的补充，从逻辑上扩充内存，是虚拟存储器的基本思想。

2、虚拟存储器的逻辑容量由内存容量和外存容量之和所决定。

3、引入虚拟的好处：

大程序：可在较小的可用内存中执行较大的用户程序；

大的用户空间：提供给用户的虚拟内存空间通常大于物理内存；

并发：可在内存中容纳更多程序并发执行；

易于开发：与覆盖技术比较，不必编辑室的程序结构。

第八章。1、按照输入/输出设备的传输率分类：低速设备、中速设备、高速设备。

按照设备的数据组织形式分类：字符设备、块设备。

按照设备的共享属性分类：独占设备、共享设备、虚拟设备。

2、引入缓冲有如下目的：

1）缓和处理器和输入/输出设备速度不匹配的矛盾。

2）提高输入/输出设备与处理器的并行性。

3）减少输入/输出对处理器的中断次数、放宽处理器对中断的响应时间。

3、设备独立性也称设备无关性。

基本含义：用户程序独立于具体使用的物理设备，换言之，进程只需用逻辑设备名称请求使用某类设备，当系统中有多台该类设备时，系统可将其中任一台分配给请求进程，而无需仅局限于某一台指定设备。

设备独立性的好处：设备分配时的灵活性；易于实现i/o重定向。

4、spooling程序技术定义。

当系统中引入了多道程序技术后，完全可以利用其中的一道程序，来模拟脱机输入时的外围控制机功能，把低速i/o设备上的数据传送到高速磁盘上；再用另一道程序来模拟脱机输出时外围控制机的功能，把数据从磁盘传送到低速输出设备上。这样，便可在cpu的直接控制下，实现脱机输入、输出功能。此时的外围操作与cpu对数据的处理同时进行，我们把这种在联机情况下实现的同时外围操作称为spooling，或称为假脱机操作。

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