操作系统总复习

第1章 操作系统概述

1.操作系统:是控制和管理计算机硬件和软件资源，合理组织计算机工作流程以及方便用户的程序集合。 2.操作系统的四个观点： (1)操作系统的虚拟机观点

操作系统是添加在硬件上的第一层软件，是对硬件功能的首次扩充和直接延伸。 (2)操作系统的资源管理观点

操作系统是管理计算机系统资源的软件，负责控制和管理计算机系统中的全部资源，确保这些资源被高效合理的使用，确保系统能够有条不紊的运行。 (3)操作系统的用户服务观点

操作系统是一个为用户服务的大型程序。

(4)操作系统的进程管理观点

所谓进程，可简单的理解为并发程序的执行。用进程观点来研究操作系统就是要从并发程序执行的过程来讨论操作系统。 3.操作系统的特征：

(1)并发性：是指两个或两个以上事件在同一时间间隔内发生。 (2)共享性：是指系统内的硬件和软件资源可被多个用户同时使用。

(3)虚拟性：是指把物理上的一个实体变成逻辑上的多个对应物。

(4)异步性：是指内存中的多个进程均按照各自独立的，不可预知的速度向前推进。 4.操作系统的基本类型：多道批处理系统、分时系统、实时系统。

5.操作系统的功能：处理机管理、存储管理、设备管理和文件管理、用户接口。 第2章 操作系统用户接口

1.用户接口包括：命令接口、程序接口和图形接口。

2.作业：计算机按指定步骤，为用户一次业务处理所完成的全部工作的总和。 3.作业由程序、数据和作业说明书3部分组成。

4.作业管理：指当一个用户的作业提交给系统后，操作系统对其实施的所有管理和控制工作。 5.作业控制语言（JCL）

6.程序的运行状态分为核心态和用户态（核心态指os管理程序执行时机器所处的状态，此时允许处理机使用全部资源和指令，实现资源的分配与管理，为用户使用外部设备提供服务。用户态指用户程序执行时机器所处状态，此时只允许使用有限命令，不能直接取用资源、改变机器状态，只允许用户访问自己的存储区域）。 7.在一般的过程调用中，调用程序和被调用程序都运行在相同的状态——核心态或用户态。

8.系统调用与一般调用的最大区别在于：调用程序（用户程序）运行在用户态，而被调用程序运行在核心态。

9.一般用户程序在用户态下执行，而系统调用在核心态下执行。 第3章 进程管理

1.进程：是程序的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。 2.进程的特征：动态性、并发性、独立性、异步性、结构特征。 3.进程的静态描述由进程控制块、程序段和数据结构集3部分组成。 4.进程的组成：程序段、数据段和堆栈以及进程控制块（PCB）3部分组成。 5.进程控制块（PCB）是进程存在的标志。

6.进程控制块常用的组织方式主要有链接方式和索引方式两种。 7.进程的基本状态及其转换

创调撤就时间片用事件发执等待事阻

8.进程控制原语包括进程创建原语、进程撤销原语、进程阻塞原语和进程唤醒原语 9.临界资源：是指一次仅允许一个进程使用的资源。

10.临界区：是指进程中访问临界资源的那一段代码。 11.进程互斥：把不允许两个或两个以上共享临界资源的并发进程同时进入临界区成为进程互斥，也称为间接制约关系。

12.进程互斥必须遵循以下4条准则：空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待。 13.进程同步：是指多个合作进程为了完成一组相关任务在执行速度上的相互协调，也称为直接制约关系。 14.s.value是记录信号量的值，当s.value>0时，表示某类可用资源的数量；当s.value<0时，表示该类资源已分配完，请求该资源的进程被阻塞；s.value的绝对值等于该信号量链表中等待该类资源的进程数。

15.PV原语实现互斥：互斥信号量mutex，置初值为1，表示开始时无进程使用该临界资源；值小于等于0，表示该进程在临界区外等待。当n（n>=2）个进程时，mutex的取值范围 为1到-(n-1)。 16.PV原语实现同步： Struct semaphore Sc,So=1,0; Cobegin void Pc(void) {

…

While (TRUE){ 计算下一个结果； P(Sc);

B←计算结果； V(Sc)； } … }

Void Po(void)

{ }

…

While(TRUE){ P(So); } …

从B中取出计算结果； V(Sc)；

打印取出的数据；

Coend

17.高级通信方式可分为3大类：共享存储器、消息传递及管道通信。

18.线程：是一种比进程更小的独立运行单位，是进程中可独立执行的子任务，仅是调度和CPU时间分配的基本单位，而不作为拥有资源的基本单位，一个进程可以有一个或多个线程。

19.设有n个进程共享一个临界区，对于下述情况，说明信号量的初值、含义，并用PV原语写出有关进程的互斥算法。

（1） 一次只允许一个进程进入临界区。

（2） 一次允许m（m

(2) Struct semaphore mutex=m; Void Process1 (void) { while(TRUE) {……. P(mutex); 使用打印机； V(mutex); …….. } }

Void Process2 (void) {…………

第4章 处理机调度

1.调度分为3个层次：高级调度（作业调度）、中级调度（交换调度）、低级调度（进程调度）。

2.调度算法：先来先服务、短作业（进程）优先、高响应比优先、时间片轮转、优先级、多级反馈队列。

第5章 死锁及其对策

1.死锁：指计算机系统中多道程序并发执行时，两个或两个以上的进程由于竞争系统资源而出现的一种互相等待的现象。

2.产生死锁的原因：临界资源分配不当引起、进程推进顺序不当引起。 3.死锁产生的必要条件：互斥、占用并等待、不可剥夺、环路等待。

4.处理死锁的方法：对死锁视而不见、预防死锁、避免死锁、检测和解除死锁。 5.在银行家算法中，设在某个时刻T1时，系统中有5个进程共享4种资源，此时 资源 进程 P1 P2 P3 P4 P5 Al R1 R2 R3 R4 0 0 3 2 1 0 0 0 1 3 5 4 0 3 3 2 0 0 1 4 Need R1 R2 R3 R4 0 0 1 2 1 7 5 0 2 3 5 6 0 6 5 2 0 6 5 6 Av R1 R2 R3 R4 1 6 2 2 用安全性算法判断T1时刻是否为安全状态？若此时P3请求Re（1，2，2，2），系统能

否满足P3的请求？ 资源 Work 进程 P1 P4 P5 P2 P3 1 6 2 2 1 6 5 4 1 9 8 6 1 9 9 10 2 9 9 10 Need 0 0 1 2 0 6 5 2 0 6 5 6 1 7 5 0 2 3 5 6 Allocation 0 0 3 2 0 3 3 2 0 0 1 4 1 0 0 0 1 3 5 4 Work+Allocation 1 6 5 4 1 9 8 6 1 9 9 10 2 9 9 10 3 12 14 14 Finish True True True True True T1时刻为安全状态，安全序列为{P1，P4，P5，P2，P3}

若进程P3提出请求Request（1，2，2，2）后，系统不能将资源分配给它，若分配给进程P3，系统还剩的资源情况为（0，4，0，0），此时系统中的资源无法满足任何一个进程，系统将进入不安全状态，容易引起死锁。

6.假设某个系统中有5个进程{P1，P2，P3，P4，P5}和3类资源{R1，R2，R3}，资源的数量分别为10，5，7。在T1时刻资源的分配情况如表所示。 Al 资源 Max R1 R2 R3 R1 R2 R3 进程 P1 P2 P3 P4 P5 7 5 3 3 2 2 9 0 2 2 2 2 4 3 3 0 1 0 2 0 0 3 0 2 2 1 1 0 0 2 Need 7 4 3 1 2 2 6 0 0 0 1 1 4 3 1 Need R1 R2 R3 1 2 2 0 1 1 4 3 1 7 4 3 6 0 0 Work+Al 5 3 2 7 4 3 7 4 5 7 5 5 10 5 7 Finish True True True True True Av 3 3 2 R1 R2 R3 R1 R2 R3 T1时刻的安全序列为{P2，P4，P5，P1，P3} Al 资源 Work R1 R2 R3 R1 R2 R3 进程 P2 P4 P5 P1 P3 3 3 2 5 3 2 7 4 3 7 4 5 7 5 5 2 0 0 2 1 1 0 0 2 0 1 0 3 0 2 R1 R2 R3 第6章 存储管理

1.三级存储器结构：高速缓冲存储器、主存储器和辅助存储器。

2.重定位：就是把程序的逻辑地址空间变换成内存中的实际物理地址空间的过程

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。 3.静态重定位：是在程序运行之前由装配程序完成的。

4.动态重定位：是在程序执行过程中由硬件地址变换机构实现的。

5.分配算法：最佳适应，最坏适应，首次适应，下次适应，快速适应，分配和回收分区程序。

6.分区的存储保护措施：界限寄存器和存储保护键。

7.虚拟存储器：是指一种实际上并不存在的虚设的存储器。 8.时间局部性：某个位置最近被访问了，往往很快又要再次访问。 9.空间局部性：一旦某个位置被访问了，它附近的位置也将被访问。 10.分段地址变换过程：“LOAD 1,[2]|100”

(1)根据控制寄存器的内容找到该作业的段表位置。

(2)利用逻辑地址中的段号1作为检索段表的索引，得到该段主存的物理地址。 (3)将段在主存的起始地址和偏移量W相加，得到访问主存的物理地址。 10240+100=10340