OS(1)复习整理-2014秋

2014-10-29

第一章 操作系统引论

1. 操作系统的定义、地位和作用——与硬件有关与应用无关的、裸机之上的第一层大型系统软件 2. OS的发展历史及三大经典系统（批处理、分时、实时）——形成过程、追求目标、技术指标和主要特

征。分析Linux、Windows 的发展和特征。

————批处理系统：提高系统资源（CPU）的利用率；周转时间和系统吞吐量；自动性、成批性； ————分时系统：系统响应的及时性；响应时间；交互性、及时性；

————实时系统：系统不丢失实时信息，并及时处理；截止时间的保证；实时性和可靠性。 各类OS的特征分析：成批性、多路性、交互性、性、及时性、可靠性和完整性。 3. 操作系统四大特性（并发、共享、虚拟、异步）和五大功能（OS管理四类资源及提供接口） ————多道程序技术、共享的概念、并发和并行的概念

————并发执行必须具备的条件？（资源共享、中断技术、CPU和I/O设备的并行工作）

————CPU的工作状态（目态、管态）、特权指令（访问系统资源或操纵硬件的指令）和硬件机制（中

断机制、存储机制、时钟等）

————虚拟机的概念：裸机经系统内核扩充构成了第一台“虚拟机”;虚拟技术及抽象的观点

4. OS的结构设计：无结构、模块化结构、分层式OS结构、微内核OS结构（微内核技术、C/S、OO及

机制与策略分离）。

————在微内核中通常提供了哪些功能？（最基本功能：进程管理、存储器管理如内存的分配和回收、进程通信、低级I/O设备管理如设备驱动等）

第二章 进程管理

5. 进程的基本概念

————进程的定义、进程在计算机系统中的映像、组成进程的三要素（PCB、程序、数据）？

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————进程的特征？（结构特征、动态性、并发行、性、异步性）

————进程和程序的联系与区别？作业、进程在计算机系统中存在的唯一标志是？

————进程的基本状态及其转换？（就绪、执行、阻塞），进程状态转换的条件、时机？怎样实现？ 6. 进程控制：几对操作原语（创建、撤销或终止；阻塞、唤醒；挂起与激活）的功能、具体工作及引发

的原因？原语的执行是屏蔽中断的。 7. 进程同步机制

————同步、互斥的概念；进程间的直接和间接作用；（进程并发执行失去了封闭性，需要并发控制） ————临界资源、临界区： 临界区（每个进程中访问临界资源的那段代码）的进入和退出？进程互斥的原则（非忙等）4条。

————信号量机制（信号量和P、V操作：数据结构（整形变量、等待对列），操作规则 ————整型信号量、记录性型信号量、集合型信号量的基本概念

————经典同步问题：生产者消费者问题；读者写者问题；哲学家进餐问题

————管程机制：管程包含系统共享资源的数据以及在该数据上的一组操作（OS特有的一种数据类型）。管程是一种实现进程同步工具，其内部的数据结构仅能被管程内部的过程所访问。了解管程结构（管程名称、数据结构说明、一组操作过程的定义以及初始化语句）。了解进程和管程的主要不同点。 8. 进程通信：

————各种通信方式及分类：高级和低级通信；共享存储器系统、消息传递系统、管道通信 ————消息传递系统：直接通信（消息缓冲区）和 间接通信（信箱） ————消息缓冲队列通信机制（发送原语、接收原语及其P、V操作控制）； 9. 线程：线程的基本概念；线程与进程的区别和联系；

————多线程OS中，线程是运行的基本单位，而进程是系统资源分配的单位，一个进程可包括多 个线程。

————线程的实现方式（内核级、用户级、混合型）

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第三章 处理机调度与死锁

10. 处理机的三级调度

————高、中、低三级调度的功能、方法和调度时机？各级调度之间的区别与联系？

————作业调度的概念；作业的四种状态（提交、等待即后备、运行、结束）；作业说明书与作业控制块 11. 调度队列模型和调度准则

————高、中、低三级调度的调度队列模型；各级调度所作的工作。

————调度方式和调度算法及其评价标准（用户角度、系统角度）：周转时间短；响应时间快；系统吞吐量高；优先权准则；资源利用率高，负载均衡

————周转时间、平均周转时间、平均带权周转时间；系统吞吐量 12. 调度算法

————FCFS算法，短作业优先调度算法SJF，最高响应比优先调度算法HRF？基于优先级的调度算法。

（确定调度序列，计算周转时间、平均周转时间、平均带权周转时间）

————抢占方式和非抢占方式的区别？

————基于时间片的轮转调度算法；多级反馈队列轮转法。

13. 死锁的概念：

————定义：在多道程序系统中，一组进程中的每一个进程均无限期地等待被该组进程中的另一个进程所占有且永远不会释放的资源，出现循环等待现象，称系统处于死锁状态，简称死锁。 ————产生死锁的两个主要（基本）原因（资源、推进顺序） （1）竞争资源，系统提供的资源数量有限，不能满足每个进程的需求 （2）多道程序运行时，进程推进顺序不合理 ————产生死锁的四个必要条件： （1）互斥条件：资源是独占的且排他使用 （2）不可剥夺条件 （3）请求和保持条件 （4）循环等待条件

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14. 解决死锁问题的几种方法：预防、避免、检测与解除。注意其区别和联系；实现的代价 15. 死锁预防

————破坏不可剥夺条件：若一个进程占用了某些资源，又要申请一个新的资源，在申请新的资源时，不能立刻得到满足，在变为等待状态之前，该进程必须释放已占有的所有资源。若一个进程申请某些资源，系统检查这些资源是否分配给另外某个等待进程，若是，则剥夺所需资源，分配给这个进程。

————破坏请求和保持条件：每个进程必须在开始执行前就申请他所需要的全部资源，仅当系统能满足进程的资源申请要求且把资源一次性给进程后，该进程才开始执行。仅当进程没有占有资源时才允许去申请资源，如果进程已经占用了某些资源又要再申请资源，则应先归还占有的资源后再申请新的资源 ————破坏循环等待条件：将系统中所有的资源顺序编号，按编号从小到大申请。 16. 死锁避免

———— 安全状态、不安全状态、安全序列的概念，它们与资源分配及死锁之间的关系。 ———— 银行家算法（三步骤：申请合法、表面满足、安全性检查）判定能否准予分配资源 17. 死锁的检测和解除：

（1） 检测的方法——资源分配图、进程等待表 （2） 除死锁的方法——剥夺资源法、撤销进程法

18. 资源分配图的化简；死锁判定法则：（1）如果资源分配图中没有环路，则系统没有死锁；（2）如果资

源分配图中出现环路，则系统中可能存在死锁；（3）死锁的充分条件：资源分配图不可完全化简。

————主要过程：就是找出既不阻塞又非的进程结点，释放其所占有的所有资源，分配后再找。

第七章 操作系统接口

————OS向用户提供两类接口：用户接口（包括联机、脱机两类）、程序接口 19. 脱机用户接口：批处理用户接口——作业控制语言（JCL）、作业控制块（JCB） 20. 联机用户接口：

————联机接口类型：字符界面、图形化界面； 命令语言（行命令方式、批命令方式） ————系统实现：键盘终端处理程序；命令解释程序；命令处理程序。

————Shell：简单命令；重定向与管道命令；通信命令；SHELL命令语言；SHELL程序设计

21. 系统调用

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————处理机状态：系统态与用户态；指令系统、特权指令（R清零等）、访管指令、广义指令 ————系统调用的概念：OS提供给程序员使用系统功能的唯一接口 ————系统调用与一般过程调用的区别：

(1) 运行在不同的系统状态； (2) 通过软中断进入； (3) 返回问题； (4) 嵌套调用

————系统调用的实现：执行过程（访管指令、陷入方式）状态变化，有何特殊性？

————系统调用的处理步骤 ：（注意分析系统消耗，如中断处理时间、调度时间、进程切换时间等）  首先，将处理机状态由用户态转为系统态；

 接着，由硬件和内核程序进行系统调用的一般性处理，即首先保护被中断进程的CPU环境，

将处理机状态字PSW、程序计数器PC、系统调用号、用户栈指针以及通用寄存器内容等，压入堆栈；

 然后，将用户定义的参数传送到指定的地方保存起来。其次，是分析系统调用类型，转入相

应的系统调用处理子程序。

 最后，在系统调用处理子程序执行完后，应恢复被中断的或设置新进程的CPU现场，然后返

回被中断进程或新进程， 继续往下执行。

22. UNIX系统调用：进程控制和进程通信的系统调用——结合上机实验复习（创建子进程及进程信息的获

取、进程间的通信、软中断通信、管道等）

有关LINUX实验的内容：

————常用的shell命令：登录，退出，ls, ps, who, cd , mkdir, cat ，kill, su，wc， link, chmod, chown, data ，vi，gcc等，管道命令和输入输出重定向，后台执行命令。

————系统调用命令：fork, wait, execlp, exit, sleep(n) , signal, kill, getpid, getppid, pipe, pause的应用。

————进程的控制和通信; 进程家族树；程序阅读理解 ————进程间的通信，软中断 ————C程序的编辑、编译、执行命令 vi test.c

gcc -o test.o test.c 或 gcc test.c

./test.o 或 ./a.out

————Shell程序的编辑、执行命令及其参数变量

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Vi test.h

chmod 711 test.h 或chmod +x test.h ./shprg 参数

sh shprg 参数 （直接执行）

shell程序中$#代表执行该shell程序时所带参数个数，$1、$2…则代表第1、2…个参数的值…

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