批处理系统、分时系统、实时系统的基本特征:了解,发挥
OS基本特性:并发、共享、异步、虚拟
操作系统主要功能:四大管理
处理器管理的功能与支持:需要时钟中断支持
设备管理的功能与支持:需要DMA、中断等支持
存储器管理的功能与支持:需要页表支持
文件管理的功能与支持:磁盘空间管理
核心态、特权指令:修改CPU状态、屏蔽中断、I/O指令
用户态、非特权指令:
第2章进程管理(处理器管理)
前趋图
程序顺序执行和并发执行的特征
引入进程的原因、进程结构、进程特征、进程三种基本状态、进程控制块的主要内容及组织方式:
进程控制的任务:进程控制原语:创建、挂起、唤醒、阻塞、终止
任务:为作业创建进程,撤销已结束的进程,以及控制进程在运行过程中的状态转换
什么是进程同步:P.47
PV操作(信号量和PV操作)(wait/signal):可解决进程同步和互斥问题
什么是临届资源、临界区
用信号量和PV原语解决进程间互斥和同步问题:
访问临界资源(P.50):P.54进程互斥
进程间同步:P.54图2-12,P.82:习题22
进程互斥与同步:生产者/消费者问题P.58
AND型信号量
进程间通信的几种方式:3种
为何引入线程,什么是线程
第3章处理器调度
三级调度的含义和功能
进程调度的主要数据结构(P.88-89)和调度性能评价指标(P.90)
常用调度算法:先来先服务、最短作业优先、响应比高者优先
轮转调度、基于优先级调度、多级反馈队列(P.96)
实时调度算法(了解)
抢占、非抢占概念
死锁产生原因:四个必要条件
解决死锁问题的方法:预防、避免、检测与解除
采用银行家算法进行死锁判断和无死锁的资源分配P.110,P.115:22
第4章存储管理
内存管理的五大功能:
可变分区的特点:;缺点:碎片问题
固定分区的特点:;缺点:分区内碎片
分页式存储管理(请求分页式存储管理)特点:;优点:碎片小、存储保护
分段式存储管理(请求分段式存储管理):;优点:支持存储共享、存储保护、动态链接
段页式存储管理(请求段页式存储管理)
什么是动态链接库,为何使用动态链接库(软件共享):
进行固定存储分区、可变分区、分页式存储管理的实现方法
需求分析:内存分配和回收、地址映射、内存保护功能、内存扩充、内存共享
数据结构:分区表、页表等
分配与回收:
地址变换:
内存保护:
内存扩充:
空闲内存管理:位图、伙伴算法、空闲分区表
请求分页式存储管理中的替换算法:FIFO/LRU/OPTP.159:26
第5章输入输出系统
设备管理的功能:
I/O系统层次结构图:P.179图5-16
I/O软件实现方法、为何分层、每层的主要功能:分层,简化其复杂性
设备管理的主要数据结构:P186/187
3种I/O控制方式:程序控制、中断控制、DMA控制P.167
缓冲区作用和种类:4种P.172-175
什么是SPOOLing系统:P.190
虚拟设备:独占设备可以作为共享设备来使用
第6章文件系统
什么是文件逻辑结构、文件物理结构
文件操作
文件逻辑结构类型:1.顺序、索引文件、顺序索引2.字符流文件、记录式文件
三种外存分配方式:连续、链接、索引
FAT文件系统(P.217)和Ext2文件系统(P.223混合索引)
两种目录管理方法:
空闲磁盘块管理:位图(掌握)、成组连接法(了解)
逻辑文件结构与存取方式之间的关系
文件系统接口:系统调用,与硬件无关
文件控制块
空闲磁盘块管理:位图
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第一章操作系统引论
你认为什么是操作系统?
答:操作系统是接口程序,是计算机硬件上的第一层软件,以文字或图形方式提供于控制底层硬件的一种互交程序,从而方便用户管理计算机资源,提高计算机资源的利用率的软件。
操作系统(OperatingSystem,简称OS)是管理计算机系统的全部硬件资源包括软件资源及数据资源;控制程序运行;改善人机界面;为其它应用软件提供支持等,使计算机系统所有资源最大限度地发挥作用,为用户提供方便的、有效的、友善的服务界面
OS的作用可表现为哪几个方面
a.OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口;
b.OS作为计算机系统资源的管理者;
c.OS实现了对计算机资源的抽象.
操作系统有哪些功能?答:处理机管理,存储器管理,设备管理,文件管理,作业管理
操作系统的历程?
答:无操作系统的计算机系统、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。
操作系统的目标?答:有效性、方便性、可扩充性、开放性
OS具有哪几大特征它的最基本特征是什么
a.并发性、共享性、虚拟性、异步性。
b.其中最基本特征是并发和共享。(最重要的特征是并发性)
共享性:系统的资源可供内存多个并发执行的进程共同使用
虚拟性(虚拟技术):指通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物
异步性:进程是以人们不可预知的速度向前推进
第二章进程管理
进程的基本概念
答:进程是程序在一个数据集合上运行的过程,是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。
1.进程的特征与状态:
4)独立性:是指进程实体是一个能独立运行、独立分配资源和和独立接受调度的基本单位。
5)异步性:是指进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进,或说进程实体按异步方式进行。
进程的三种基本状态:
1)就绪状态:当进程已分配到除CPU以外的所有必要资源后,只要再获得CPU,便可立即执行,进程这时的状态称为就绪状态。
2)执行状态:进程已获得CPU,其程序正在执行。
3)阻塞状态:正在执行的进程由于发生某事件而暂时无法继续执行时,便放弃处理机而处于暂停状态,亦即进程的执行受到阻塞,把这种暂停状态称为阻塞状态。典型事件有:请求I/O、申请缓冲空间等。
3.挂起状态:*引入挂起状态的原因:
(1)终端用户的请求;(2)父进程请求。(3)负荷调节的需要。(4)操作系统的需要。
试说明进程在三个基本状态之间转换的典型原因。
什么叫进程同步和互斥?举例说明
1.进程同步是在几个进程合作完成一项任务时,体现各进程相互联系相互协调的关系。例如:A、B两个进程合作通过缓存区输出数据。2.把两个以上进程不能同时访问临界区的工作规则称为进程互斥。例如:两个进程同时使用打印机
同步机制应遵循的规则:
(1)空闲让进:当无进程处于临界区时,表明临界资源处于空闲状态,应允许一个请求进入临界区的进程立即进入自己的临界区,以有效地利用临界资源。
(2)忙则等待。当已有进程进入临界区时,表明临界资源正在被访问,因而其它试图进入临界区的进程必须等待,比保证对临界资源的互斥访问。
(4)让权等待。当进程不能进入自己的临界区时,应立即释放处理机,以免进程陷入“忙等”状态。
试说明PCB的作用为什么说PCB是进程存在的唯一标志
a.PCB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。PCB中记录了操作系统所需的用于描述进程情况及控制进程运行所需的全部信息。因而它的作用是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序(含数据),成为一个能独立运行的基本单位,一个能和其它进程并发执行的进程。
b.在进程的整个生命周期中,系统总是通过其PCB对进程进行控制,系统是根据进程的PCB而不是任何别的什么而感知到该进程的存在的,所以说,PCB是进程存在的唯一标志。
试从调度性,并发性,拥有资源及系统开销方面对进程和线程进行比较.
a.调度性。在传统的操作系统中,拥有资源的基本单位和独立调度、分派的基本单位都是进程,在引入线程的OS中,则把线程作为调度和分派的基本单位,而把进程作为资源拥有的基本单位;b.并发性。在引入线程的OS中,不仅进程之间可以并发执行,而且在一个进程中的多个线程之间,亦可并发执行,因而使OS具有更好的并发性;c.拥有资源。无论是传统的操作系统,还是引入了线程的操作系统,进程始终是拥有资源的一个基本单位,而线程除了拥有一点在运行时必不可少的资源外,本身基本不拥有系统资源,但它可以访问其隶属进程的资源;d.开销。由于创建或撤销进程时,系统都要为之分配和回收资源,如内存空间等,进程切换时所要保存和设置的现场信息也要明显地多于线程,因此,操作系统在创建、撤消和切换进程时所付出的开销将显著地大于线程。
第三章处理机调度与死锁
何谓死锁?产生死锁的原因和必要条件是什么?
a.死锁是指多个进程因竞争资源而造成的一种僵局,若无外力作用,这些进程都将永远不能再向前推进;
b.产生死锁的原因有二,一是竞争资源,二是进程推进顺序非法;
c.必要条件是:互斥条件,请求和保持条件,不剥夺条件和环路等待条件。
在解决死锁问题的几个方法中,哪种方法最易于实现?哪种方法是资源利用率最高?
解决/处理死锁的方法有预防死锁、避免死锁、检测和解除死锁,其中预防死锁方法最容易实现,但由于所施加的限制条件过于严格,会导致系统资源利用率和系统吞吐量降低;而检测和解除死锁方法可是系统获得较好的资源利用率和系统吞吐量。
预防死锁四大措施:互斥条件,请求和保持条件,不剥夺条件,环路等待条件
解除死锁:剥夺资源,撤销进程
10.试比较FCFS和SPF两种进程调度算法
相同点:两种调度算法都是既可用于作业调度,也可用于进程调度;
不同点:FCFS调度算法每次调度都是从后备队列中选择一个或是多个最先进入该队列的作业,将它们调入内存,为它们分配资源,创建进程,然后插入到就绪队列中。该算法有利于长作业/进程,不利于短作业/进程,没有满足紧迫性需求.
高级调度与低级调度的主要任务是什么?为什么要引入中级调度?
高级调度的主要任务:用于决定把外存上处于后备队列中的哪些作业调入内存,并为它们创建进程,分配必要的资源,然后,再将新创建的进程插入就绪队列上,准备执行。
低级调度的主要任务:用于决定就绪队列中的哪个进程应获得处理机,然后再由分派程序执行将处理机分配给该进程的具体操作。
第四章存储器管理
存储器的层次:最高层是CPU寄存器、中间为主存(高级缓存、主存、磁盘缓存),最底层是辅存(磁盘、可移动存储介质)
什么是页式管理?
答:连续分配方式会形成许多“碎片”,虽然可通过“紧凑”方法讲许多碎片拼接成可用于的大块空间,但须为之付出很大的开销。如果允许将一进程直接分散到装入到许多不相邻接的分区中,则无须再进行“紧凑”。基于这一思想而产生了离散分配方式。如果离散分配的基本单位是页,则称为分页存储管理方式。
请求页式管理的基本原理是将逻辑地址空间分成大小相同的页,将存储地址空间分块,页和块的大小相等,通过页表进行管理。
存储管理是干什么的?
答:存储管理的功能主要分为内存分配、地址转换、存储保护和内存扩充四部分。
第五章设备管理
设备管理的主要功能是什么?
答:设备分配,缓冲管理,设备处理
I/O系统:是用于实现数据输入,输出及数据存储的系统。
有哪几种I/O控制方式?各适用于何种场合?
I/O控制方式:程序I/O方式、中断驱动I/O控制方式、DMAI/O控制方式、I/O通道控制方式。程序I/O方式适用于早期的计算机系统中,并且是无中断的计算机系统;中断驱动I/O控制方式是普遍用于现代的计算机系统中;DMAI/O控制方式适用于I/O设备为块设备时在和主机进行数据交换的一种I/O控制方式;当I/O设备和主机进行数据交换是一组数据块时通常采用I/O通道控制方式,但此时要求系统必须配置相应的通道及通道控制器。
DMA控制方式的引入与特点:
a.数据传输的基本单位是数据块,即在CPU与I/O设备之间,每次传送至少一个数据块;
b.所传送的数据是从设备直接送入内存的,或者相反;
c.仅在传送一个或多个数据块的开始和结束时,才需CPU干预,整块数据的传送是在控制器的控制下完成。
d.DMA方式较之中断驱动方式,又是成百倍地减少了CPU对I/O的干预,进一步提高了CPU与I/O设备的并行操作程度
6.试说明I/O控制发展的主要推动因素是什么?
促使I/O控制不断发展的几个主要因素如下:
a.尽量减少CPU对I/O控制的干预,把CPU从繁杂的I/O控制中解脱出来,以便更多地去完成数据处理任务。
b.缓和CPU的高速性和设备的低速性之间速度不匹配的矛盾,以提高CPU的利用率和系统的吞吐量。
c.提高CPU和I/O设备操作的并行程度,使CPU和I/O设备都处于忙碌状态,从而提高整个系统的资源利用率和系统吞吐量
缓冲的引入
在设备管理中,引入缓冲区的主要原因可归结为以下几点
1)缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾
3)提供CPU和I/O设备之间的并行性
什么是设备虚拟技术?
答:为提高独占设备的利用率和系统效率,人们使用共享设备来模拟独占设备,将独占设备改造成共享设备,这种技术称为设备虚拟技术
简述SPOOLing系统的组成。
答:SPOOLing系统包括输入井和输出井,输入缓冲区和输出缓冲区,输入进程Spi和输出进程Spo
SPOOLing系统的特点
1)提高了I/O的速度
2)将独占设备改造成共享设备
3)实现了虚拟设备功能
第六章文件管理
为什么内存不对信息整理,而外存对信息整理?
答:因为在内存中存取的信息是程序,我们不能修改程序,倘若对程序做了修改,可能导致程序运行不了;而外存中存取的是文件。
文件、记录和数据项
外存分配方式
常用外存分配方法有连续分配、链接分配和索引分配三种。
连续分配要求为每一个文件分配一组相邻接的盘块。一组盘块的地址定义了磁盘上的一段线性地址。
连续分配的主要优点:
(1)、顺序访问容易。(2)、顺序访问速度快。
连续分配的主要缺点:
(1)、要求有连续的存储空间。(2)、必须事先知道文件的长度。
链接分配:在采用链接分配方式时,可通过在每个盘块上的链接指针,将同属于一个文件的多个离散的盘块链接成一个链表,把这样形成的物理文件称为链接文件。
链接分配的主要优点:
(1)、消除外部碎片。
(2)、显著提高外存空间的利用率。
(3)、无需事先知道文件的大小。
(4)、对文件的增、删、改也十分方便。
索引分配:打开某个文件,把该文件占用的盘块的编号调入内存,并将每个文件所对应的盘块号集中地放在一起,索引分配方法就是基于这种想法所形成的一种分配方式.
索引分配的优点
索引分配方式支持直接访问。当要读文件的第i个盘块时,可以方便地直接从索引块中找到第i个盘块的盘块号;此外,索引分配方式也不会产生外部碎片。当文件较大时,索引分配方式无疑是优于链接分配方式。
索引分配的缺点:
可能要花费较多的外存空间,每当建立一个文件时,便需为之分配一个索引块,将分配给该文件的所有盘块号记录与其中。但在一般情况下,中小型文件居多,采用索引分配方式的话,其索引块的利用率是极低的。