操作系统计算机操作系统R复习大纲——汤子瀛版

Posted 2022-09-23

1. 操作系统的定义

         一组能有效地组织和管理计算机硬件和软件资源，合理地对各类作业进行调度，以及方便用户使用的程序的集合

2. 操作系统的基本类型及特征

        基本类型：单道批处理系统、多道批处理系统、分时系统、实时系统、微机操作系统、嵌入式操作系统、网络操作系统、分布式操作系统

特征：

  （1）单道批处理：自动性、顺序性、单道性

  （2）多道批处理：多道、成批处理、无序性、调度性

  （3）分时系统：多路性、独立性、及时性、交互性

  （4）实时系统：实时性

  （5）微机操作系统：使用者通常为个人（不确定，书上没有）

  （6）嵌入式操作系统：系统内核小、系统精简、实时性高、具有可配置性

  （7）网络操作系统：硬件独立性、接口一致性、资源透明性、系统可靠性、执行并行性

  （8）分布式操作系统：分布性、透明性、同一性、全局性

3. 操作系统的功能及特征

      功能：处理机管理功能、存储器管理功能、设备管理功能、文件管理功能、接口管理功能

      特征：并发、共享、虚拟和异步

4. 进程的定义、特征

     定义：程序的执行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位

     特征：动态性、并发性、独立性、异步性

5. 进程基本状态及其转换原因

    基本状态：就绪、执行、阻塞

    转换原因：

    （1）就绪-→执行：对就绪状态的进程，当进程调度程序按一种选定的策略从中选中一个就绪进程，为之分配了处理机后，该进程便由就绪状态变为执行状态；

    （2）执行-→阻塞：正在执行的进程因发生某等待事件而无法执行，则进程由执行状态变为阻塞状态。如：进程提出输入/输出请求而变成等待外部设备传输信息的状态，进程申请资源（主存空间或外部设备）得不到满足时变成等待资源状态，进程运行中出现了故障（程序出错或主存储器读写错等）变成等待干预状态等等； 

   （3）阻塞-→就绪：处于阻塞状态的进程，在其等待的事件已经完成，如输入/输出完成，资源得到满足或错误处理完毕时，处于等待状态的进程并不马上转入执行状态，而是先转入就绪状态，然后再由系统进程调度程序在适当的时候将该进程转为执行状态；

   （4）执行-→就绪：正在执行的进程，因时间片用完而被暂停执行，或在采用抢先式优先级调度算法的系统中,当有更高优先级的进程要运行而被迫让出处理机时，该进程便由执行状态转变为就绪状态。

6. 进程互斥、同步

     互斥：当一个进程正在对管道执行读/写操作时，其它（另一）进程必须等待

     同步：当写（输入）进程把一定数量（如4KB）的数据写入管道后，便去睡眠（等待），直到读（输出）进程取走数据后，再把它唤醒。当读进程读一空管道时，也应睡眠（等待），直至写进程将数据写入管道后，再把它唤醒

7. 用信号量和PV操作机制实现进程的同步和互斥（详见PPT-第二章作业，以及书P119）

8. 线程的定义、引入线程的目的

     定义：调度和分派的基本单位（不确定）

     目的：使多个程序能并发执行，以提高资源利用率和系统吞吐量

9. 静态优先级、动态优先级及确定的依据

    静态优先级：在创建进程时确定的，其在进程的整个运行期间保持不变

    动态优先级：只在创建进程之初，先赋予进程一个优先级，然后优先级会随进程的推进或等待时间的增加而改变，以便获得更好的调度性能

依据：

   （1）进程类型，通常系统进程（如接收进程、对换进程等）的优先级要高于一般用户进程的优先级

   （2）进程对资源的要求，对资源要求少的进程应被赋予较高的优先级

   （3）用户要求，根据进程的紧迫程度以及用户所付费用的多少，确定优先级

10. 先来先服务、短者优先、高响应比优先、最高优先级优先、轮转调度算法（书P79）

11. 死锁定义、产生死锁的原因、必要条件

     定义：如果一组进程中的每个进程都在等待仅由该组织进程中的其他进程才能引发的事件发生，那么该组进程是死锁的

     原因：（1）竞争不可抢占资源 （2）竞争可消耗资源 （3）进程推进顺序不当

必要条件：

  （1）互斥条件

  （2）请求和保持条件

  （3）不可抢占条件

  （4）循环等待条件

12. 预防死锁方法、避免死锁

  预防死锁：

  （1）弃“互斥条件”

  （2）弃“请求和保持”条件

  （3）弃“不剥夺”条件

  （4）弃“环路等待”条件

死锁避免：允许动态申请资源

银行家算法，会考一个小题，要搞清楚

13. 静态重定位、动态重定位 书P141

     重定位：把一个逻辑地址转化为物理地址的过程

     静态重定位，在第一次就全部转换完，动态推迟到运行的时候再转换。

14. 连续分配原理和特点（两种方式）

    原理：程序中代码或数据的逻辑地址相邻，体现在内存空间中为分配的物理地址相邻（不确定）。

    特点：单一连续分配、固定分区分配、动态分区分配、动态重定位分区分配

15. 请求分页系统所必须的软件、硬件支持

   硬件支持：请求分页的页表机制、缺页中断机构、地址变换机构

   软件支持：用于实现请求调页的软件和实现页面置换的软件

16. 页式、段式存储管理原理和特点

    给一个逻辑地址，转换成物理地址，搞清楚里面的小题和小概念，见PPT-地址

17. 分页、分段存储管理的地址转换过程（重点看页式）

18. 虚拟存储器定义、理论基础

    定义：指具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量加以扩充的一种存储系统。

    理论基础：程序的局部性原理

19. 设备独立性、逻辑设备、虚拟设备

    设备独立性：用户在请求使用设备时，与实际设备无关

    逻辑设备：

    虚拟设备：运用了Spooling技术（不需要掌握）

20. 引入缓冲的原因

  （1）缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾

  （2）减少对CPU中断的频率，放宽对CPU中断响应时间的限制

  （3）解决数据粒度不匹配的问题

  （4）提高CPU和I/O设备之间的并行性

21. 磁盘的调度算法-先来先服务、电梯调度（书P241，把图看一下）

22. OS中资源转换技术-时间换空间、空间换时间

    时间换空间：虚拟存储器

    空间换时间：缓冲、Spooling

23. 文件的逻辑结构（书P253）

      有结构的记录式结构，无结构的流式结构

24. 文件的物理结构（顺序结构、链接结构（隐式、显式）、索引结构（单级、多级、增量式））

25. UNIX系统多级混合（增量式）索引结构（书P287）

26. 文件存储空间的管理方法-空闲表法、位示图、空闲块链法（书P289）

27. 文件控制块、目录管理的主要要求

28. 树形目录结构解决重名问题（书P263）

29. 基于索引节点的共享实现及存在问题（书P268，硬链和软链）

30. 程序接口系统调用（书P34，提供程序的一个接口）