《计算机操作系统》复习概要

计算机操作系统复习概要使用须知：1.本概要适用于汤子瀛、汤小丹等编著的计算机操作系统第三版。 2.本概要只涉及第一章到第五章。 3.如有任何错误及不足之处请及时联系作者，我们将第一是时间改正。 4.本文档仅供参考，后果自负一 基础部分1进程并发执行时的最要特点？答：间断性、失去封闭性、不可见性。2作业提交经过的调度？答：高级调度（作业调度或长程调度），把外存上处于后备队列的作业调入内存；低级调度（进程调度或内核级线程），调度对象是线程；中级调度（中程调度，）提高系统利用率和吞吐量。3可重定位装入方式将装入模块装入内存后，会使装入模块中的所有逻辑地址与实际装入内存的物理地址不同。4分时系统的特征：要点（多路性、独立性、及时性、交互性）。5产生死锁的原因和必要条件。原因：竞争系统资源，进程的推进顺序非法。必要条件：互斥条件、请求和保持条件、不剥夺条件、环路等待条件6处理死锁的基本方法预防死锁：摒弃“请求和保持”条件 ；摒弃“不剥夺”条件；摒弃“环路等待”条件；算法： 资源顺序分配法和AND型信号量算法避免死锁：预防死锁的几种策略，会严重地损害系统性能。其中最具有代表性的避免死锁算法是银行家算法。检测死锁：首先为每个进程和每个资源指定一个唯一的号码 然后建立资源分配表和进程等待表。检测算法。解除死锁，常采用的方法有：剥夺资源撤消进程7进程的基本状态及6大原语。新状态、就绪状态、执行状态、阻塞状态、终止状态。6大原语：进程的创建、进程的终止（撤销）、进程的阻塞、进程的唤醒、进程的挂起、进程的激活。8进程的组成？程序、数据集合、进程控制块PCB（进程存在的唯一标志）。9内核支持线程：它是依赖于内核的，它存在于系统进程和用户进程中，它们的创建、撤销和切换等也是依靠内核在内核空间实现的。10为何要缓冲？改善CPU和I/O设备之间速度不匹配的矛盾。可以减少I/O设备对CPU的中断次数及放宽对CPU的中断响应时间限制。11 进程调度的方式？非剥夺方式：分派程序一旦把处理机分配给某进程后便让它一直运行下去，直到进程完成或发生某事件而阻塞时，才把处理机分配给另一个进程。剥夺方式：当一个进程正在运行时，系统可以基于某种原则，剥夺已分配给它的处理机，将之分配给其它进程。剥夺原则有：优先权原则、短进程优先原则、时间片原则。12一个进程只有一个PCB（进程控制块）。13. 虚拟存储器的实现方法？分页请求系统，请求分段系统。14. 紧凑（碎片）的作用？了消除外零头，进一步提高主存的利用率，定时地把主存中的作业“搬家”集中在主存的一端。另一端就产生了一个大的空闲区。这种技术称为存储器的“紧凑 ”。紧凑的作用是把碎片合并成一个存储区。15. 操作系统中的信号量同步互斥，如果在临界区发生错误，会导致信号量无法释放。这样不就导致进程永远阻塞。16. 分时系统和实时系统区别？切入点：多路性、独立性、及时性、交互性、可靠性。17. I/O通道引入是使一些原来由CPU处理的I/O任务转由通道来承担，从而把CPU从繁杂的I/O任务中解脱出来。通道类型：字节多路通道、数组选择通道、数组多路通道。18. 作业？作业控制方式？由用户提交给系统处理的一个计算任务，称为作业。它包括用户程序、数据，以及对程序运行进行控制和处理的有关信息。作业控制方式：联机作业控制、 脱机作业控制。联机作业控制也称作业的直接控制方式，它是为联机或终端用户提供的。脱机作业控制也称作业的自动控制方式，它是为批处理的脱机用户提供的。脱机作业控制有作业控制卡方式 作业说明书方式。19. I/O控制方式有如下几种？程序I/O方式、中断驱动I/O控制方式、直接存储器访问DMA控制方式、I/O通道控制方式。20. 什么叫原语？答：在操作系统中，往往设计一些完成特定功能的、不可中断的过程，这些不可中断的过程称为原语。如P、V操作原语。21. 操作系统抖动，又叫颠簸。*二 解答部分1.什么是PCB？为了描述和控制进程的运行，系统为每个进程定义了一个数据结构-进程控制块PCB，它是进程存在的唯一标志。PCB中记录了操作系统所需要的、用于描述进程当前情况以及控制进程的全部信息。它是进程实体的一部分，是操作系统中最重要的记录型数据结构。进程控制块的作用是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序，成为一个能独立的基本单位，一个能与其它进程并发执行的进程。是进程存在的惟一标志。2.什么叫地址重定位？地址重定位指把目标程序中的逻辑地址转换成主存空间的物理地址。操作系统页式地址变换中的运用： 其计算方法为：物理地址（PA）= 块号页长+页内地址。静态重定位：1）优点无需增加硬件地址变换机构，因而可在一般计算机上实现。2）缺点：要求给每个作业分配一个连续的存储空间，且在作业的整个执行期间不能再移动，因而也就不能实现重新分配主存。用户必须事先确定所需的存储量，若所需的存储量超过可用存储空间时，用户必须考虑覆盖结构。用户之间难以共享主存中的同一程序副本。动态重定位：1）动态重定位的主要优点有：用户作业不要求分配连续的存储空间。用户作业在执行过程中，可以动态申请存储空间和在主存中移动。有利于程序段的共享。2）动态重定位的主要缺点有：需要附加的硬件支持。实现存储管理的软件算法比较复杂。3. 什么是页内碎片？由于进程的最后一页经常装不满一块儿形成了不可利用的碎片，称为“页内碎片”。解决方法：紧凑。分页式一般不谈紧凑 4. 什么叫操作系统？操作系统是计算机系统中的一个系统软件,管理和控制计算机系统中的硬件和软件资源,合理地组织计算机的工作流程,以便有效利用这些资源为用户提供一个功能强、使用方便的工作环境,从而在计算机与用户之间起到接口的作用。5. 什么是PMT表？来将用户空间中的逻辑地址空间变换为内存空间中的物理地址空间的数据结构称为页表也称为页面变换表或页面置换表或请求分页表。一个页表中包含若干个表目，表目的自然序号对应于用户程序中的页号，表目中的最基本内容是该页对应的物理块号。页表的每一个表目除了包含指向页框的指针外，还包括一个存取控制字段。这个表目也称为页描述字。6. 什么是线程？它与进程有什么关系？答：线程是进程中执行运算的最小单位，即处理机调度的基本单位。它与进程的关系是：一个线程只能属于一个进程，而一个进程可以有多个线程；资源分配给进程，同一进程的所有线程共享该进程的所有资源；处理机分给线程，即真正在处理机上运行的是线程；线程在运行过程中，需要协作同步，不同进程的线程间要利用消息通信的办法实现同步。特别注意的是：传统操作系统中的进程概念与现代操作系统中的进程概念不同简单说，传统操作系统中进程具有分配资源、调度运行两大功能，而现代操作系统中进程只作为分配资源单位，线程才作为调度运行单位。7. 什么是进程？进程是程序的一次执行；进程是一个程序及数据在处理机上顺序时所发生的活动；是程序在一个数据集合上运行的过程，它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。8. 先进先出（FIFO）页面置换总是淘汰最先进入内测的页面，即选择在内存中驻留时间最久的页面与予以淘汰。9. 先来先服务（FCFS）调度算法先来先服务（FCFS）调度算法是一种最简单的调度算法该算法既可以用于作业调度，也可以用于进程调度。FCFS算法比较有利于长作业（进程），二不利于短作业（进程）。10. 临界资源、临界区。操作系统中将一次仅允许一个进程访问的资源称为临界资源。对共享资源访问的程序片段称为临界区*三 综合问答1. 进程控制进程控制是进程管理中最基本的功能，它用于创建一个新进程，终止一个也完成的进程，或终止一个因出现某事件而使其无法运行下去的进程，还可以负责运行中的状态转换。进程控制一般由OS的内核的原语来实现的。进程控制的主要任务是对进程生命期控制(创建、撤销进程)，以及实现对进程状态的转换(就绪态、运行态、阻塞态)。包含三个内容：执行进程时，采取哪种执行模式(核心态或者用户态)。进程怎样创建、怎样撤消。何时切换进程：时钟中断时;发生I/O中断时;管理程序调用或系统调用所谓原语，是操作系统内核中，由若干条指令构成、用于完成一个特定的功能的一个过程，该过程在执行时是不可中断的。2. 请求分页（PMT）表，参照。表项：段名 段长 段的基址 存取方式 访问字段A 修改位M 存在位P 增补位 外存始址。3. 分区管理。分区式管理是满足多道程序的最简单的存储管理方案。它的基本思想是将内存划分成若干个连续区域，称为分区。每个分区只能存储一个程序，且程序也只能在它所驻留的分区中运行。固定分区：操作系统预先把可分配的主存空间分割成若干个连续区域，一旦分好，则每个分区的大小固定不再变化，且分区的个数也不再改变。一个分区只能容纳一道作业。分配算法、回收算法（只需将分区说明表中相应的分区的占有标志位置成“0”即可）。固定分区的优缺点：内存分配、回收算法简单，容易实现。（优点）主存空间利用率不高，容易造成内零头。（缺点）动态分区分配：动态地划分内存。即在作业在装入内存时把可用内存“切出”一个连续的区域分配给该作业，且分区大小正好适合作业的需要。按空闲块链接的方式不同，可以有以下五种算法：首次适应算法 为作业选择分区时总是按地址从高到低搜索，只要找到可以容纳该作业的空白块，就把该空白块分配给该作业。循环首次算法 在为进程分配内存空间时，不再每次从链首开始查找，而是从上次找到空闲区的下一个空闲开始查找，直到找到第一个能满足要求的的空闲区，并从中划出一块与请求大小相等的内存空间分配给作业。该算法能使内存中的空闲区分布得较均匀。最佳适应算法 为作业选择分区时总是寻找其大小最接近于作业所要求的存储区域。最坏适应算法 与最佳适应法相反，它在作业选择存储块时，总是寻找最大的空白区。快速适应算法 可重定位分区：采用紧凑技术，消除外零头，进一步提高主存利用率可重定位分区的优缺点：解决了可变分区分配所引入的“外零头”问题。（优点）消除内存碎片，提高内存利用率。（优点）提高硬件成本，紧凑时花费CPU时间。（缺点）4. 进程控制块。为使多个程序能并发执行而为每个程序所配置的一个数据结构，其中存放了用于描述该进程情况和控制进程运行所需的全部信息。详细参考5. 在缺页中断与一般中断的区别如下：缺页中断是在执行一条指令中间时产生的中断，并立即转去处理，而一般中断则是在一条指令执行完毕后，当发现有中断请求时菜去响应和处理。2.缺页中断处理完成后，返回原指令去重新执行，因为那条指令并未执行，而一般中断则是返回到下一条指令去执行，因为上一条指令已经执行完毕了。6. 抖动。操作系统的抖动，又叫颠簸。如果分配给进程的存储块数量小于进程所需要的最小值，进程的运行将很频繁地产生缺页中断，这种频率非常高的页面置换现象称为抖动，在请求分页存储管理中，可能出现这种情况，即对刚被替换出去的页，立即又要被访问。需要将它调入，因无空闲内存又要替换另一页，而后者又是即将被访问的页，于是造成了系统需花费大量的时间忙于进行这种频繁的页面交换，致使系统的实际效率很低，严重导致系统瘫痪，这种现象称为抖动现象。