操作系统重点复习

发布 2022-01-12 08:38:28 阅读 6227

第一章。

1.计算机系统是由硬件和软件两大部分组成;硬件指计算机的各种处理器、存储器、i/o设备和通信装置等。软件通常分为系统软件和应用软件。

2.操作系统是计算机系统的一种系统软件,它用于管理计算机的资源和控制程序的执行。

3.操作系统的基本功能:①从人机交互上操作系统提供了用户开发和运行应用软件的环境和手段。这是操作系统为用户提供的基本公共服务。

②从资源管理:操作系统的功能包括处理器管理、存储管理、文件管理、设备管理和作业管理。

4.操作系统按提供的功能来分类:单用户操作系统、批处理操作系统、实时操作系统、分时操作系统和网络操作系统。

批处理系统特点:用户把要计算的问题、数据和作业说明书一起交给操作员,操作员将一批算题输入到计算机,然后由操作系统来控制执行。适用方面:计算量大、不需要和用户交互的大型作业。

分时系统特点:①同时性。若干个终端用户可同时使用计算机;②独立性。

用户彼此独立,互不干扰;③及时性。用户的请求能在较短时间内得到响应;④交互性。用户能进行人-机对话,联机地调试程序,以交互方式工作。

适用方面:交互性强的多用户系统。

实时系统特点:事件驱动,具有实时性。适用方面:

较少有人为干预的监督和控制系统,例如,监督产品线,控制流水线生产的连续过程,监督病人的临界功能,监督和控制交通灯系统、监督和控制实验室以及监督军用飞机的状态等。

5.指令系统中那些只能由操作系统使用的指令称为特权指令。

6.多数操作系统将处理器工作状态划分为管态(一般指操作系统管理程序运行的状态)和目态(用户程序运行时的状态)。当处理器处于管态时,可以执行全部指令(包括特权指令),使用所有资源,并且有改变处理器状态的能力。当处于目态时,就只能执行非特权指令。

第二章。1.从中断事件的性质来说,中断源可分为两大类:软件中断和硬件中断。

中断处理应作的工作:①保护未被硬件保护的一些必要状态。如程序状态字;②识别中断源,分析产生中断的原因;③中断处理。

根据不同的中断原因采用不同的中断处理方法;④中断恢复。从断点处恢复程序的继续执行。

2.程序顺序执行特点:①程序执行的顺序性。②程序运行时对资源的独占性。。③程序结果的可再现性。④程序结果的封闭性。

3.程序并发执行特点:①程序执行时的资源共享性。②程序失去了封闭性和可再现性。③并发程序之间的相互制约性。

程序的局部性:时间局部性和空间局部性。

4.进程:进程是能和其他程序并行执行的程序段在某数集合上的一次运行过程,它是系统资源分配和调度的一个独立单位。注意:

进程的基础是一个程序段,而不是整个程序;进程是一个动态的概念,它实质上是程序的一次执行过程。程序是一组指令的集合,它只规定了运行活动时所要完成的功能,本身没有运行的含义,因此是个静态概念。

5.进程的组成:①程序②数据集合③进程控制块(pcb)。

6.pcb的组织方式:①线性方式(增加时间开销)②链接方式③索引方式。

7.进程的三种基本状态:①就绪状态②执行状态③阻塞状态。

8.原语:是由若干条机器指令构成的程序模块,它是用于完成特定功能的一段程序。为了保证操作的正确性,原语在执行期间不可分割。

用于进程控制的原语主要有创建原语、撤消原语、阻塞原语、唤醒原语。

9.进程调度:分为高级调度、中级调度和低级调度。处理器调度(低级调度):

负责动态的把处理器分配给进程。执行进程调度功能的程序是进程调度程序,进程调度程序的执行频率很高,典型情况下几十毫秒一次,所以它必须常驻内存。

处理器调度策略:优先数法、时间片轮转法、分级调度。

作业调度和处理器调度的区别:①作业调度是调度作业进入主存储器,处理器调度是调度进程占有cpu②作业调度可以选择多个作业进入主存,处理器调度只能选择一个进程占有cpu③作业调度是高级调度,处理器调度是低级调度。

进程调度的功能:①保护当前正在执行进程的现场,将程序状态寄存器、指令计数寄存器及所有通用寄存器的内容放到特定单元保留起来②查询、登记和更新进程控指表pcb中的相应表项,根据表项中的内容和状态,并按一定的算法,从就绪进程中选择一个,并把cpu分配给它。③恢复被调度到进程的原来现场,从而使它按上次放弃cpu时的状态继续运行。

进程调度的方式:①剥夺式,又称抢占式。②非剥夺式,又称非抢占式。

进程调度算法:①时间片轮转法;适用场合:分时系统。

②优先级调度;适用场合:批处理系统和分时系统。③多重队列轮转法;适用场合:

能较好的满足各种用户要求,实用价值。

10.线程:在引入线程的操作系统中,线程是进程中的一个实体,它是比进程更小的能独立运行的基本单位。线程与进程的关系:

①线程是进程的一部分,它是进程内的一个执行单元。②在引入线程的操作系统中,资源分配的对象是进程,而不是线程。③在引入线程的操作系统中,调度的基本单位是线程而不是进程。

④进程之间可以并发执行,而一个进程中的每个线程之间亦可并发执行。而且在并发执行过程中,也需要协作同步。

第三章。1.存储管理的主要任务:①为多道程序的并发执行提供良好的环境,使每道程序都能在不受干扰的环境中运行。

②提高存储利用率,尽量减少空闲的及不可利用的主要存储区域,使得有限的主存能更好地为多个用户程序服务。③逻辑上扩充主存空间,使大程序能在小主存中运行。④方便用户使用存储器,用户无需考虑存储器的分配、**和保护工作,这些工作对于用户来说是“透明”的,完全由操作系统进行管理。

2.存储管理的功能:①存储空间的分配和**②地址映射和重定位③存储共享与保护④主存扩充。

3.存储分配的方式:直接存储分配、静态存储分配和动态存储分配。

4.重定位:由于用户程序的装入而引起的地址空间中的相对地址转化为存储空间中的绝对地址的地址变换过程,称为地址重定位。静态地址重定位是指用户程序装入时由装配程序一次完成。

动态地址重定位是在进程要对存储器进行访问时,由硬件地址机构完成地址转换工作。(优点:有利于提高主存的利用率和存储空间使用的灵活性;有利于程序段的共享实现;为实现虚拟存储管理提供了基础。

)5.移动技术优点:可使分散的碎片或小空间区汇集成一个大的空闲去;作业执行中扩充主存提供了方便。

6.分区存储管理的优点:①实现了多道程序设计,从而提高了系统资源的利用率。②系统要求的硬件支持少,管理简单,实现容易。

缺点:①由于作业在装入时的连续性,导致主存的利用率不高。②主存的扩充只能采用覆盖与交换技术,无法真正实现虚拟存储。

7.页式存储管理取消了存储分配的连续性,它能够将用户进程分配到不连续的存储单元中连续执行。

8.虚拟存储是一种扩充主存容量的技术。采用虚拟存储器的系统在运行时只需先把作业的一部分装入主存,当运行到不在主存的作业时再把它装入,这样可以运行比主存容量大的作业,使人们觉得主存是一个无限大的空间,人们把这种技术的存储器称为虚拟存储器。实现虚拟存储器的优点是:

可以动态扩充主存容量。

9.分页存储管理的优点:①解决主存的零头问题,能有效地利用主存。②方便多道程序设计,并且程序运行的道数增加了。

③可以提供大量的虚拟存储器,作业的地址空间不再受实际主存大小的限制。④更加方便了用户,特别是大作业的用户。缺点:

①要求有相应的硬件支持,增加了计算机的成本。②必须提供相应的数据结构来管理存储器,而这些数据结构不仅占用了部分主存空间,同时它们的建立和管理要花费cpu的时间。③虽然解决了分区管理中区间的零头问题,但在分页系统中页内的零头问题仍然存在。

④对于静态分业管理系统,要求用户作业一次性装入主存,将给用户作业的运行带来一定的限制。⑤在请求分页管理中,需要进行缺页中断处理,特别是请求调页的算法若选择不当,还有可能出现抖动现象,增加了系统开销,降低了系统效率。

10.分段存储管理思想:把程序按逻辑含义或过程关系分成段。

11.段式虚拟存储系统的基本思想:把作业的所有分段的副本都存放在外存上,当作业被调度投入运行时,首先把当前需要用的一段或几段装入主存,在执行过程中,访问到不在主存的段时,再通过缺段中断机构把它从外存上调入。

12.段页式存储器的优点:①便于用户模块化程序设计,因为程序是以段为单位分割的,每个段内是连续的,但段间是可以不连续的。②能减少存储空间的浪费。

③有利于实现程序的动态链接。④有利于程序的共享。

第四章。1.文件系统面向用户的功能是文件的共享与保护、文件的检索和文件的组织。

2.文件分类:按用途分为系统文件、用户文件、库文件。按文件中数据形式分为源文件、目标文件、可执行文件。

按存取控制属性分为只执行文件、只读文件、读写文件。按文件逻辑结构分为有结构文件、无结构文件。unix系统把文件分为普通文件、目录文件、特殊文件和先入先出文件。

3.文件存取方法:顺序存取、直接存取和按键存取。

4.文件目录管理基本要求:①实现“按名存取”;用户只需提供文件名,系统就可对该文件进行存取。②提高对文件目录的检索速度;要合理组织文件的目录结构。

③文件共享;节省磁盘存储空间。④文件允许重名;方便不同用户按照自己的习惯命名和使用文件。

5.二级目录结构:文件系统为每个用户建立一个文件目录,称为用户文件目录(第二季目录),以解决一级目录中各用户之间存在的同名问题。文件系统设置了用于管理所有用户文件目录的总目录称为主目录(第一级目录),记录了系统接受的用户名字及该用户文件目录的地址。

6.树形多级目录结构优点:较好的反映了现实世界中具有层次关系的数据集合和较确切地反映系统内部文件的分支结构;不同文件可以重名,只要它们不是在同一末端的子目录中;易于规定不同层次或子树中文件的不同存取权限,便于文件的保护、保密和共享等。

7.文件共享方法:符号链接和索引节点。

符号链接法:假设用户a要共享b的一个文件file,则可以由系统在用户a中,创建一个link类型的新文件。在新文件中写入被链接文件file的路径名,将新文件登记在a的用户目录中,以实现a的目录与文件file的链接。

优点:能够用于链接计算机网络上的任何地点中的文件。缺点:

访问共享文件时,可能需要多次访盘,时间开销较大,也要开销一定磁盘空间。

索引节点法:对要共享的文件,引入一个索引节点,将文件中诸如文件的物理地址及其文件属性等信息,不是放在文件目录表目中,而是放在索引节点中。在文件目录中只设置文件名及其指向相应索引节点的指针。

链接索引表法(成组链接法)的文件存储空间分配原理:使用若干个空闲盘块作为索引表块,来指出存储空间中所有空闲盘块。其分配过程为:

系统从链表头的索引表块的尾部开始分配,如果该索引表块已经到了第0个表目,则将该表目指针读入超级块中作为索引链表表头指针,并将该盘块分配给请求空闲块的文件。

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