操作系统期末复习笔记(未完成)

Posted 2022-01-30 霜序0.2℃

操作系统

题型分布

题型

单选20*2

多选5*3

判断5*1

大题4*10

大题23章居多,大题预测:

复习知识点

操作系统在什么模式下运行?

保护模式

用户接口程序在用户态运行

华为鸿蒙

操作系统属于系统软件

以下关于操作系统正确的是(魔术师那里)

• 将计算机以一个更加容易，方便，强大的方式呈现给用户使用

• 差的变好、少的变多、复杂的变容易

• 屏蔽不同设备的差异性，同样的方式访问不同的设备

• 多个程序都能申请到“内存”

• 多个程序都在“同时”运行占用CPU

操作系统主要功能

• CPU管理

• 内存管理

• 外存管理

• I/O管理

• 健壮性管理

• 确保操作系统自身的正常运行

• 安全性管理

• 防止非法操作

操作系统对资源进程管理(有效和公平)

• 监视资源

• 实施资源分配策略

• 分配资源

• 回收资源

操作系统的作用

• 进程管理
  进程的描述、同步、通信、调度，解决死锁
• 存储管理
  内存、虚拟存储器和磁盘存储器的分配、保护
• 文件管理
  文件结构、目录管理、文件共享和保护
• 设备管理
  I/O设备的分配、缓冲、共享等

进程管理?

进程的描述(PCB),进程生产者消费者同步,进程通信,调度

内核态和用户态的区别?

内核态（也称为管态，核心态）这种模式下操作系统具有对所有硬件的完全访问权，可以执行机器能够运行的任何指令
用户态（也称为目态），只能使用机器指令的一个子集

他们是计算机的两种运行模式,根据CPU的状态进行划分(程序状态字PSW寄存器),即使用CPU的进程的状态

内核态进程比用户态进程有更多的权限，可以访问更多的资源

• 进程表谁能访问
• 用户程序数据谁能访问

CPU用来区分核心态还是用户态看程序状态字标记的是什么状态

cpu状态存在那个寄存器里面

程序状态字(PSW寄存器)

操作系统的抽象1.49

进程,地址空间,文件

进程对CPU的抽象,地址空间对内存的,地址空间文件的抽象?

操作系统发展史54

真空管和穿孔卡片->晶体管和批处理系统->集成电路芯片和躲到程序设计->个人计算机,大规模集成电路

中间两个,操作系统的雏形,第二阶段晶体管和批处理系统

多道程序设计,IO密集型优先

计算机调度多个程序

批处理系统是什么,优缺点

所谓批处理系统是指加载在计算机上的一个系统软件，在它的控制下，计算机能够自动地成批地处理一个或多个用户的作业。

批处理系统的优缺点？

• 优点：系统吞吐量大，资源利用率高
• 缺点：在批处理环境下，用户作业一旦投入运行就不再由用户控制，直到运行结束，所以批处理系统不具有交互性

1.71

(判断选择)

• 多道性
• 调度性
• 无序性
• 宏观上并行微观上串行

CPU取出指令

取指令,解码,和执行指令

寄存器

1.5

通用寄存器:保存临时文件

专门寄存器:

• Program counter 程序计数器：下一条指令的内存地址

• 堆栈指针stack pointer ：指向内存中当前栈的顶端

• 程序状态字(Program Status Word, PSW)：CPU优先级、模式（用户态or 核心态）等

什么是系统调用

可以将用户态切换到内核态

MMU是什么

CPU的部件,实现虚拟地址到物理地址的转换(虚拟内存管理)

三种IO方式2.28?

• 程序控制I/O (Programmed I/O)

• 中断驱动I/O (Interrupt-Driven I/O)

• 使用DMA的I/O (Direct Memory Access I/O )

为什么是参与程度的不同

怎么理解,什么情况下参与

PCB

3.7

TCB和PCB的区别

线程控制块和进程控制块

fork

3.11

fork对实验结果进行解释

父进程的复制的pc值,给图解释和结果

waited(等待一个子进程终止)

操作系统两大功能

• 为应用程序提供抽象和管理计算机资源
• 对用户而言，资源管理是透明和自动完成的

内核提供一系列具备预定功能的内核函数，通过一组称为系统调用(system call)的接口呈现给用户。
系统调用把应用程序的请求传给内核，调用相应的内核函数完成所需的处理，将处理结果返回给应用程序

系统调用

3.35

转台切换,

过程库（库调用、库函数）

进行系统调用就像进行一个特殊的过程调用，只是系统调用可以进入内核态，而普通过程调用不可以

3.49?

课后习题

-23

所有课件里的思考和练习

4.4进程地概念

正在执行的一个程序

• 地址空间Address space（程序，数据，堆栈）
• 相关资源集（程序计数器，堆栈指针，打开文件的清单……）

是容纳运行一个程序所需所有信息的容器
操作系统中有一个进程表（process table），每个进程占用其中的一项

一个进程包括：

• 地址空间/磁芯映像core image
• Process table（进程表项）

4.7进程的描述和理解(判断题,以下关于进程的描述正确的是)

• 进程就是为了在CPU上实现多道程序设计而出现的概念
• I/O密集型程序，提高CPU的利用率
• 多道程序设计：将多个程序同时加载到计算机内存中，并发执行
• 进程：对正在运行的程序的一个抽象，每个程序感觉自己独占CPU

4.12-13

顺序进程模型

• 一个进程就是一个正在执行程序的实例，包括程序计数器、寄存器和变量的当前值，每个进程拥有自己的虚拟CPU

• 每个 程序被抽象为有自己逻辑程序计数器的进程

• 实际上只有一个物理程序计数器

• 每个程序运行时，它的逻辑程序计数器装入实际的物理程序计数器中，程序执行结束或暂停时，物理程序计数器的值被保存在内存中该进程的逻辑程序计数器中。

• 一个程序运行两遍，是两个进程，每次进程的运行情况是不可再现的

• 一张进程表中包含了各个进程状态的重要信息

• 程序是静态的，进程是动态的

• 进程是某种类型的一个活动，有程序（代码），输入，输出和状态，单个CPU被若干进程共享，使用某种调度算法决定何时停止一个进程的工作，并转而为另一个进程提供服务。

4.15(多选题)

有4种主要事件导致进程的创建:

1. 用户请求创建一个新进程
   交互式系统中，键入一个命令或者双击一个图标
2. 一个批处理作业的初始化
   创建一个新进程，运行作业队列中的下一个作业
3. 系统初始化
   foreground processes and daemons
   ps 或者任务管理器查看
4. 正在运行的进程发出系统调用创建进程
   创建相关但是没有相互作用的进程协助完成任务，一个程序可以对应多个进程

如何实现进程的创建?

系统调用fork()

https://blog.csdn.net/Dueser/article/details/120889218

4.22

导致进程终止的事件:

• 正常退出 (自愿的)
  exit(exitProcess)，正常运行结束，或者面向屏幕的程序执行关闭或退出操作
• 出错退出 (自愿的)
  例参数错误、操作对象不存在等，给用户显示错误信息
• 严重错误 (非自愿的)
  例如非法指令、引用非法或者不存在的内存、除数为零，有些时候程序自行处理错误，捕获信号处理，默认结束运行
• 被其他进程杀死(非自愿的)
  一个进程执行系统调用kill通知操作系统杀死某个进程

4.24?

进程的状态,就绪态,运行态,阻塞态,哪些事件会使状态切换

采用多道程序设计的目的

提高IO密集型的CPU的利用率

4.40

进程和现场的区别,进程共享进程的地址空间

…是线程

CPU调度的最小段位:线程

4.54-58

进程表里的

4.61

两种实现的优缺点

5(进程通信是重点,大题)

5.11

竞争条件

5.13

临界区

5.15

避免竞争的4个条件

5.16

盲等待和互斥

睡眠唤醒和信号量

生产者消费者

5.34

给你代码,是否存在竞争条件

说什么是竞争条件然后解释

5.40

信号量

信号量什么的

互换**,为什么不能互换

睡眠

5.5n的\\回答

6(调度,重点)

6.11,调度算法的目标

那些英文也要看,一个选择

6.17

画缩略图(序列图)

调度算法

算周转时间

到达的作业里谁最短

周转时间等计算

选择一个调度算法,画调度序列图

有错过的情况

经典IPC问题(生产者和消费者6.50吧)

7.14

保护和重定位

超载

13

位图和链表选择

7.29左右

7.31

考试不要求写代码

7.44

分页,MMU

虚拟内存,建立地址空间

7.50给虚拟地址,问物理地址

要写步骤,页面页框什么的

7.58

小选择和判断

多级页表倒排页表,很大

不用算

7.61

快

页面置换算法

最优页面置换算法,

预先调页,请求调页

有练习,看练习

缺页中断次数

给出那个大的题就行了

7.45练习题

必须会

8.2小问题

局部分配全局分配8.3

页面大会怎么样,指令空间数据空间

方便共享节省空间(看一下)

文件系统9

没有大题

9.4

什么是磁盘

映射到哪个块是

9.5三个抽象

9.17

文件属性

文件名是目录的内容?

9.34

选择判断

9.37

磁盘上面有什么内容,分区里面的内容,磁盘头部的内容

哪个不是磁盘分区的内容

9.41

各自优缺点

9.48

目录项

9.59了解

日志文件系统

9.77

步骤1崩溃什么样的后果

10文件系统2

10.3

位图链表

磁盘碎片整理

一致性表

10.32,第一行是回忆三个步骤

10.37

了解就行

10.45

数据传输的三种方式

区别

小题

死锁

什么是死锁

11.死锁饥饿和活锁区分

死锁的4个必要条件

怎么解决死锁

鸵鸟

检测和恢复

避免和预防

银行家算法(提一嘴)

视频随记

中断可以使CPU从用户态转为和心态

进程(进程实体由程序段,数据段,PCB组成)

CPU利用率=忙碌时间/总时间

系统吞吐量=总共完成多少道作业/花的时间

周转时间=作业完成时间-作业提交时间

平均周转时间=各个作业周转时间和/作业数量

带权周转时间=作业周转时间/作业时间运行时间

平均带权周转时间=各作业带权周转时间之和/作业数

等待时间:(进程)在内存中进程创建之后等待被服务的时间之和,(作业)加上在外存后备队列中等待的时间

响应时间=提出请求到首次响应的时间

高响应比优先算法,响应比=(等待时间+要求服务时间)/要求i服务时间

几个问题

IO密集型