操作系统考试总复习

11、什么是操作系统，有什么特征？ 操作系统是管理计算机资源，控制程序执行，改善人机界面以及为应用软件提供 支持的一种系统软件。 具有并发性，共享性，虚拟性，不确定性（异步性） 。并发性是指两个或两个以上 的时间在同一时间间隔内发生。共享性是指系统的硬件和软件资源可供多个程序共同 使用。虚拟性是指把一个物理实体转换为若干个逻辑上的对应物。不确定性是指在多 道程序环境中，由于资源因素的限制，程序以走走停停的方式运行，程序何时执行， 执行顺序以及完成这道程序所需的时间都不确定，因而也是不可预知的。2、什么是进程，有什么特征？进程是一个具有一定功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动特征：结构特征，异步性，独立性，并发性，动态性3、什么是管程，有什么特征？关于共享资源的数据结构（等待对列）及一组针对该资源的操作过程所构成的软 件模块，是管理进程同步的机制。4、什么是线程，有什么特征？ 线程作为 CPU 调度的单位，引入线程之后进程只作为其他资源分配单位。 作用：减少程序并发执行时所付出的时空开销，提高程序执行的并发度。5、进程和程序的区别？进程和程序是既有联系又有区别的两个概念，它们的主要区别如下： （1）进程是程序在处理机上的一次执行过程，是动态概念；而程序是代码的有序 集合，其本身没有任何运行的含义，是静态的概念。 （2）进程是一个状态变化的过程，是有生命周期的（创建-运行-撤销） ；而程序 是永久的，可以长期保存。 （3）两者的组成不同。进程是有程序，数据，PCB 组成；程序仅是代码的有序 集合。 （4）进程和程序不是一一对应的。通过多次运行，同一个程序可以对应多个进程； 通过调度关系，一个进程可以包含多个程序。6、进程和线程的区别？（1）进程是资源拥有的基本单位，而线程是独立调度和分派的基本单位。线程 在执行中需要资源时，系统从进程的资源配额中扣除并分配给它。（2）线程是进程的一个组成部分。7、进程和管程的区别？ （1）设置进程和管程的目的不同 （2）系统管理数据结构：进程是 PCB，而管程是等待队列 （3）管程被进程调用 （4）管程是 OS 的固有成分，无创建和撤销。28、PCB 的作用 PCB 是进程存在的唯一标识，OS 是根据 PCB 对并发执行的进程进行控制管理。9、原语，PV 操作的定义 原语：由若干条指令构成的原子操作，作为一个整体不可分割。 P 操作：P 操作记为 P(S)，S 为一个信号量，它执行时主要完成下述动作：（1）S=S-1;（2）若 S>=0，进程继续运行；（3）若 S0，进程继续运行；（3）若 S=<0，则从信号量等待队列中移出队首进程，使其变为就绪状 态。10、临界资源和临界区的定义，以及使用临界区的四项原则 临界资源：一段时间内只允许一个进程访问的资源，诸进程应采用“互斥”的方 式，实现对这种资源的共享。 临界区：在每个进程中访问临界资源的那段代码 四项原则：空闲让进，忙则等待，有限等待，让权等待11、记录性信号量解决生产者-消费者问题 Producter（） consumer（） ( （ While（ture） While（ture） （ （ 生产一个产品； P(full); P(empty); P(mutex); P(mutex); 从缓冲区取走一个产品； 将产品送入缓冲区； V(mutex)； V(mutex)； V(empty)； V(full)； 消费一个产品； ） ） ) ）P,V 必须成对出现，缺少 P，将会导致系统混乱，不能保证对临界资源的互斥访问； 缺少 V，将会使临界资源永远不被释放，从而使因等待该资源而阻塞的进程不能被唤 醒。312、管程解决生产者-消费者问题13、双挂起进程状态转换14、处理机的三级调度是什么，分别在什么情况下发生，分别完成什么工作？（1）处理机的三级调度是指：高级调度（作业调度） ，低级调度（进程调度） ，中级调 度（交换调度） 。 （2）高级调度在 需要从后备作业队列中选择作业进入内存运行时发生；低级调度在 需要选择一个就绪进程投入运行时发生；中级调度是在内存紧张不能满足进程运行需 要时发生。 （3）高级调度决定把外存中处于后备队列的哪些作业调入内存，并为它们创建进程和 分配必要的资源，然后将新创建的进程放入就绪队列准备执行低级调度决定就绪队列中哪个进程将获得处理机，并将处理机分配给该进程使用中级调度为了提高内存利用率和系统的吞吐量，在内存资源紧张的情况下暂时将 不运行的进程调至外存，待内存空闲时再将外存上具备运行条件的就绪进程重新调入内存。15、作业的定义在一次应用业务的处理过程中，从输入开始到输出结束，用户要求计算机所做 的有关该次业务处理的全部工作。16、周转时间，带权时间，平均周转时间，平均带权时间，响应时间，截止时间（1）周转时间：完成时间-到达时间（2）带权时间：周转时间/执行时间执行时间（3）响应时间：等待时间（开始时间-到达时间）+运行时间响应比：1+等待时间/运行时间17、调度算法 （1）先来先服务算法 （2）短作业优先算法 （3）高优先权优先调度算法 （4）高响应比优先调度算法 （5）时间片轮转法18、死锁的定义指多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局，当进程处于这种僵持 状态时，若无外力作用，他们将都无法向前推进。19、产生死锁的原因以及必要条件 （1）原因：竞争资源，进程推进顺序不当 （2）必要条件：互斥条件、不剥夺条件、请求和保持、环路等待420、安全状态的定义系统能按某种进程顺序来为每个进程分配其所需的资源，直至满足每个进程对 资源的最大需求，使每个进程都可以顺利完成。21、银行家算法避免死锁的产生Request（）<=Need（） ；Request（）<=Avaliable（） ；Avaliable（）（）=Avaliable（）（）- Request（）（） ；Allocation（）（）= Allocation（）（）+ Request（）（）;Need（）（）= Need（）（）- Request（）（）;22、安全性算法检测系统是否处于安全状态Work = AvaliableNeed（）<= Work（） ；Work（）（）= Work（）（）+ Allocation（）（） ；Finish （） = Ture；一、分区存储管理 （1）定义：把内存划分为若干个（大小相等或不等）的分区，除 OS 占用一个分区之 外，其余每个分区容纳一个用户程序。 （2）分类：固定分区分配和动态分区分配（在作业进入内存时，根据作业的大小动态 地建立分区） （3）分区分配算法：首次适应算法，循环首次适应算法，最佳适应算法，最坏适应算 法，快速适应算法 （4）可重定位分区分配。所谓地址重定位，是指当一个程序装入到与其地址空间不一致的存储空间时而 进行的地址调整过程，即将地址空间给出的逻辑地址映射到内存的物理地址上。地址重定 位可以分为静态和动态两种方式，前者的重定位是在程序装入内存时完成的，后者的重定 位是在程序执行过程中每次访问信息时完成的。采用内存分区管理时，可在硬件上设置一个“重定位寄存器”来实现程序运行 时的动态重定位。此时，地址重定位是在程序执行期间由地址变换机构动态实现的，即物 理地址等于逻辑地址加上重定位寄存器的内容。2、内碎片、外碎片、页内碎片、紧凑的定义 （1）内碎片：占用分区之内未被利用的空间 （2）外碎片：占用分区之间难以利用的空间 （3）页内碎片：由于进程的最后一页经常装不满而形成了不可利用的碎片 （4）紧凑：通过移动内存中作业的位置可以把原来多个分散的小分区拼凑成一个大的 分区的方法。 （5）固定分区分配中存在内碎片，动态分区分配中存在外碎片，请求分页存储系统存 在内碎片，分段虚拟存储系统中存在外碎片。53、分页存储管理（1）页面：分页存储管理是将一个进程的逻辑地址空间分成若干个大小相等的片， 称为页面或页；（2）物理块：把内存空间分成与页面相同大小的若干个存储块，称为物理块或页框。（3）分页地址的地址结构逻辑地址空间的地址为 A，页面大小为 L，页内位移为 W，页号为 PP=A/L; W=A%L （4）页表：页表项记录了相应页在内存中对应的物理号。（5）分页系统的地址变换机构（图） （6）具有快表的地址变换机构（图） 4、分段存储管理 （1）段表：记录了该段在内存中的起始地址（基址）和段长。 （2）分段系统的地址变换机构（图）5、分页和分段的区别 （1）页是信息的物理单位，分页是为实现离散分配方式，以削减内存的外碎片，提高 内存利用率。段则是信息的逻辑单位，它含有一组相对完整的信息，分段的目的是为了能更好 地满足用户的需要。 （2）页的大小固定且由系统决定，而段的大小是不固定。 （3）分页的作业地址空间时一维的，分段的作业地址空间时二维的。6、虚拟存储器 （1）定义：建立在离散分配的存储管理方式基础上，根据局部性原理，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器系统。 （2）实现方法：分页请求系统，请求分段系统。 （3）请求分段系统的硬件支持：请求分段的段表机制，缺段中断机构，地址变换机构。（4）特征：多次性、对换性、虚拟性虚拟性：能够从逻辑上扩充内存容量，使用户看到的内存容量远大于实际的内存 容量。 7、请求分页存储管理（1）分页系统的基础上增加页表机制，缺页中断机构及地址变换机构。（2）页表增加状态位页表增加状态位 P，访问字段，访问字段 A，修改位，修改位 M，外存地址，外存地址状态位 P：指示该页是否调入内存,供程序访问时参考访问字段 A：记录本页在一段时间内被访问的次数，供选择换出页面时参考修改位 M：该页在调入内存后是否被修改过，供置换页面时参考外存地址：指出该页在外存上的地址，供调入页面时参考（3）缺页中断：所要访问的页面不在内存时产生。6在指令执行期间产生和处理中断信号，一条指令执行期间，可能产 生多次缺页中断。8、页面置换算法 （1）最佳置换算法（Optimal）淘汰以后永不使用，或者在最长（未来）时间内不再被访问的页面 （2）先进先出算法（FIFO）淘汰最先进入内存的页面 （3）最近最久未使用算法（LRU）淘汰自上次访问以来经历时间最长的页面 9、建立文件、打开文件和关闭文件操作的主要功能是什么？建立文件：当用户想把一批信息作为文件保存时，可以使用此命令向系统提出建立文 件的建议。当建立新文件时，系统首先要为新文件分配必要的外存空间，并在文件系统的 目录中为止建立一个目录项，目录项中应记录新文件的文件名及其在外存的地址等信息。打开文件：为了避免用户在每次访问文件时从外存中查找文件目录，系统提供了打开命 令。该命令的功能是将待访问文件的目录信息读入内存活动文件表中，建立起用户和文件 的联系。一旦文件被打开就可以多次使用，直到文件被关闭。关闭文件：撤销内存中有关该文件的目录信息，切断用户与该文件的信息；若文件打开期 间，该文件作过某种修改，则应将其写回辅存。文件关闭后，若要再次访问该文件，则必 须重新打开。 10、文件目录和目录文件各