操作系统基础知识点详细概括.doc

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?os的基本特性是?主要功能是什么
OS是控制和管理计算机硬件和软件资源,合理组织计算机工作原理以及方程用户的功能的集合。
特性是:具有并发,共享,虚拟,异步的功能,其中最基本的是并发和共享。
主要功能:处理机管理,存储器管理,设备管理,文件管理,提供用户接口。
?作用是什么?
目标是:有效性、方便性、可扩充性、开放性
作用是:提供用户和计算机硬件之间的接口,提供对计算机系统资源的管理,提供扩充机器
?什么是多道批处理系统?
系统对作业的处理是成批的进行的,且在内存中始终保持一道作业称此系统为单道批处理系统。
用户所提交的作业都先存放在外存上并排成一个队列,然后,由作业调度程序按一定的算法从后备队列中选择若干个调入作业内存,使他们共享CPU和系统中的各种资源。
?
优点:资源利用率高,系统吞吐量大。 缺点:平均周转时间长,无交互能力。
引入多道程序技术的前提条件之一是系统具有终端功能,只有有中断功能才能并发。
?特征是什么?
分时系统是指,在一台主机上连接了多个带有显示器和键盘的终端,同时允许多个用户通过自己的终端,以交互的方式使用计算机,共享主机中的资源。
特征:多路性、独立性、及时性、交互性
*有交互性的一般是分时操作系用,成批处理无交互性是批处理操作系统,用于实时控制或实时信息服务的是实时操作系统,对于分布式操作系统与网络操作系统,如计算机之间无主次之分就是分布式操作系统,因为网络一般有客户-服务器之分。
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实时系统:系统能及时响应外部事件的请求,在规定的时间内处理完。按照截止时间可以分为1硬实时任务(必须在截止时间内完成)2软实时任务(不太严格要求截止时间)
?
分为两大类:分别是用户接口、程序接口。
用户接口又分为:联机用户接口、脱机用户接口、图形用户接口。
?并行(同一时刻)并发(同一时间间隔)

,又称为整体系统结构,结构混乱难以一节,调试困难,难以维护
,将os按功能划分为一定独立性和大小的模块。是os容易设计,维护,增强os的可适应性,加速开发工程
,分层次实现,每层都仅使用它的底层所提供的功能
,所有非基本部分从内核中移走,将它们当做系统程序或用户程序来实现,剩下的部分是实现os核心功能的小内核,便于扩张操作系统,拥有很好的可移植性。
第二章:
?程序顺序执行时的特点是什么?
程序:为实现特殊目标或解决问题而用计算机语言编写的命令序列的集合
特点:顺序性、封闭性、可再现性
?(要求会画前趋图)P35图2-2
前趋图是一个有向无循环图,记为DAG,用于描述进程之间执行的前后关系。
?
特征:间断性、失去封闭性、不可再现性
?进程控制块(pcb)在书p41
进程是程序的一次执行。
进程是一个程序及其数据在处理机上顺利执行时所发生的活动。
进程是程序在一个数据集合上运行的过程,它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。
?
1结构特征2动态性(最基本特征)3并发性4独立性5异步性
?请画出状态转换图(P38图2-5)
就绪状态、执行状态、阻塞状态
?(家族关系或树形结构)
P43
?什么叫临界区?
临界资源:一段时间内只允许一个进程访问的资源
每个进程访问临界资源的那段代码称为临界区。
?什么是进程互斥?
一个进程达到了某些点后,除非另一个进程已经完成了某些操作,否则就不得不停下来等等待这些操作的结束,这就是进程间的同步,有了同步后进程间就可以相互合作。(实现进程同步要求四点,1空闲让进2忙则等待3有限等待4让权等待
多个进程都想使用一个临界资源,但是不能同时使用,于是只好一个进程用完了才给其他进程使用,这就是进程互斥。从某种意义上来说互斥是并行的一种特殊情况。
?如何利用它们写出同步、互斥的例子?
整型信号量、记录型信号量、AND型信号量、信号量集
书55同步互斥例子
(P54)
——消费者问题的程序(P58)
——写者问题程序(P63)
?什么叫低级通信?
高级进程通信是指用户可直接利用操作系统所提供的一组通信命令高效的传送大量数据的一种通信方式。
进程之间的互斥和同步,由于其交换的信息少而被归结为低级通信。
?
1共享存储器系统2消息传递系统3管道通信
(进程通信就是进程间的数据交换,互斥与同步是进程中的两种方式,属于低级通信方式)
?为什么要引入线程?有什么属性?
比进程更小的能独立运行的基本单位。
引入线程是为了减少程序在并发执行时所付出的时间和空间开销,使OS有更好的并发性。
属性:轻型实体、独立调度和分派的基本单位、可并发执行、共享进程资源
(多线程模型:多对一,效率高,一个阻塞,直接瘫痪。一对一,并发强,一个线程断了允许另一个执行。多对多,集合上面两个模型两者之长。
?创建进程系统要做哪些工作?
进程由进程控制块、程序段、数据段、栈(工作区)组成。
工作:首先调用进程创建原语Creat(),申请空白PCB(进程控制块),为新进程分配资源,初始化进程控制块,将新进程插入就绪队列。
?
原语是有若干条指令组成的,用于完成一定功能的一个过程。
?什么是V操作?
P操作是指能对用于表示资源数目的整型量S进行访问的原子操作wait(S)。
V操作是指能对用于表示资源数目的整型量S进行访问的原子操作signal(S)。

顺序执行:顺序性,封闭性,可再现性
并发执行:间断性,失去封闭性,不可再现性
第三章:
?什么是低级调度?什么是中级调度?
高级调度又称作业调度或长程调度,主要功能是根据某种算法,把外存处于后备队列中的那些作业调入内存,也就是说,它的调度对象是作业。
第几调度又称为进程调度或短程调度。它所调度的对象是进程。
中级调度又称中程调度,内外存交换,从存储器资源的角度,将进程的部分或全部换出到外存上,将当前所需部分换入到内存。
?是如何定义的?各有什么优缺点?
先来先服务调度算法:每次调度都是从后备队列中选择一个或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,然后放入就绪队列。优点:有利于长作业,不利于短作业。
短作业优先调度算法:对短作业或短进程优先调度。优缺点:多长作业不利,未考虑作业紧迫程度。
高优先权优先调度算法:
基于时间片的轮转调度算法:
,优先权调度算法分为哪两类?分别叙述之。
非抢占式优先权算法:
抢占式优先权算法:
,优先权调度算法分为哪两类?分别叙述之。各有什么优缺点?
,非抢占方式调度算法分为哪两种?各有什么优缺点?
非抢占式轮转调度算法:
非抢占式优先调度算法:
,抢占式调度算法分为哪两种?
基于时钟中断的抢占式优先权调度算法:
立即抢占的优先权调度算法:
(线程)常用的调度方式有哪三种?
?产生死锁的四个必要条件是什么?
死锁是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,若无外力的作用,它们都将无法向前推进。
必要条件:互斥条件、请求和保持条件、不剥夺条件、环路等待条件。
?各是如何实现的?各有什么优缺点?
摒弃“请求和保持条件”:在进程开始之前一次性申请在与运行过程中的所有资源,若系统资源满足则分配给该进程,若有一种资源不满足,则让该进程等待。
优点:简单、易于实现,而且很安全,缺点:资源严重浪费。
摒弃“不剥夺条件”:一个进程提出新的资源请求时必须释放它保持了的资源,待以后需要时重新申请。它运行过程中保持的资源暂时的释放掉了。
优点:缺点:代价大、增加系统开销、家底系统吞吐率。
摒弃“环路等待条件”:系统将所有资源按类型进行线性排队,并赋予不同的序号,所有进程对资源的请求必须按照资源序号递增的次序提出。这样在资源分配图中不可能再出现环路。
优点:资源利用率和系统吞吐量得到改善缺点:
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系统安全状态是指系统能按某种进程顺序来为每个进程Pi分配其所需要的资源,直至满足每个进程对资源的最大需求,是每个进程都可以顺利的完成。
?常用的算法是什么?基本思想是什么?
银行家算法-----在避免死锁方法中允许进程动态地申请资源,但系统在进行资源分配之前,应先计算此次分配资源的安全性,若分配不会导致系统进入不安全状态,则分配,否则等待
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死锁的检测:系统保存有关资源的请求和分配信息,提供一种算法,以利用这些信息来检测系统是否已进入死锁状态。
死锁的解除:发现进程进入死锁状态,采用剥夺资源或撤销进程的方法解除进程的死锁状态。
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当且仅当进程状态的资源分配图是不可完全简化的,该进程处于死锁状态。
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剥夺资源、撤销进程
第四章:
?有什么优点、缺点?
即在程序装入内存的过程中完成,是指在程序开始运行前,程序中的各个地址有关的项均已完成重定位,地址变换通常是在装入时一次完成的,以后不再改变,故称为静态重定位。
优点:无需增加硬件地址转换机构,便于实现程序的静态连接。缺点:内存利用率低
?有什么优点、缺点?
地址变换过程是在程序执行期间,随着对每条指令或数据的访问自动进行的。Y优点:内存利用率高。缺点:需硬件支持,地址变换浪费时间。
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连续分配方式是指为一个用户程序分配一个连续的内存空间。
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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。
?有什么优缺点?--要求会做这类计算题
FF算法:在分配内存时,从链首开始顺序查找,直至找到一个大小能满足要求的空闲分区为止;然后再按照作业的大小,从该分区中划出一块内存空间分配给请求者,余下的空闲分区仍留在空闲链中。
优点:
缺点:
?有什么优点、缺点?--要求会做这类计算题
分配内存时,从上一次找到的空闲分区的下一个空闲分区开始查找,直至找到一个能满足要求的空闲分区,从中划分出一块与请求大小相等的内存空间分配给作业。
优点:
缺点:
、差适应算法?有什么优点、缺点?
最佳适应算法:每次为作业分配内存时,总是把能满足要求、有事最小的空闲分区分配给作业。
最坏适应算法:每次为作业分配内存时,扫描整个空闲分区链表,挑一个自大的空闲分区分割给作业使用。
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1、回收区与插入点的前一个空闲分区相邻接2、回收区与插入点的后一个空闲分区相邻接3、回收区同时与插入点的前后两个分区相邻接、4、回收区同时捕鱼插入点的前后相邻接
“拼接”(紧凑)?为什么要采用此种技术?
通过移动内存中作业的位置,把原来多个分散的小分区拼接成一个大分区的方法。
在连续分配方式中,必须把一个系统或用户程序装入连续的内存空间,若果在系统中只有若干个小分区,即使容量总和大于要装入的程序,但由于分区不相邻,仍然无法装入内存。
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?分页存储管理是
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系统为每个进程建立了一个页面映像表成为页表

?什么叫快表?
为了提高地址变换速度,可在地址变换机构中增设一个具有并行查询能力的特殊高速缓冲寄存器,又称为块表。
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引入分段存储管理器主要是为了满足用户在编程和使用上多方面的要求,其中有些要求是其他几种存储管理方式年以满足的。
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分页和分段存储管理方式都各有其优缺点,分页系统能有效提高内存利用率,而分段式系统能很好的满足用户的需要,对两种管理方式各取所长,则可以将两者结合成一种新的存储管理系统。这种系统既具有分段式系统的便于实现、分段可共享、易于保护、可动态连接等优点,又能像分页系统很好的解决外部碎皮的问题。
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各种存储器管理方式都要求将一个作业全部装入内存后才能运行,这时内存容量不足,作业无法运行或者大量作业在外存等待。
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是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存储器系统。
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多次性、对换性、虚拟性
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在一较短的时间内程序的执行仅局限于某个部分;相应的它所访问的存储空间也局限于某个区域。
?优缺点各是什么?
其选择的被淘汰页面将是以后用不使用的,或许是最长时间内不再被访问的页面。
(FIFO)页面置换算法优缺点各是什么?
总是淘汰最先进入内存的页面,即选择在内存中驻留时间最久的页面予以淘汰。
(会独立完成笔记本上的例子)
(最近最久未使用)算法,优缺点各是什么(同24)
根据页面调入内存后的使用情况,选择最近最久未使用的页面予以淘汰。
第五章
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I/O系统是用于实现数据输入、输出及数据存储的系统。
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1)按设备使用特性分类:存储设备、输入输出设备
2)按传输速率分类:低速设备、中速设备、高速设备
3)按信息交换单位分类:块设备、字符设备
4)按设备共享属性分类:独占设备、共享设备、虚拟设备
,各有什么优缺点?
字节多路通道:
数组选择通道:
数组多路通道:
,什么是中断驱动I/O控制方式?什么是DMA控制方式,什么是I/O通道控制方式?
程序I/O方式:在处理机想控制器发出一条I/O指令启动输入设备室输入数据时,要同时把状态寄存器中的忙/闲标志busy置为1,然后不断的循环测试busy。
中断驱动I/O控制方式:当某进程要启动某个I/O设备工作时,便由CPU向相应的设备控制器发出一条I/O命令,然后立即返回执行原来的任务。
DMAI/O控制方式:CPU以块为单位后进行干预,每次传送一个数据块。
I/O通道控制方式:是DMA方式的发展,即对一组数据块的读写及有关控制和管理为单位的干预。同时,又可实现CPU、通道和I/O设备三者并行操作,更有效的调高整个设备的资源利用率。
,什么是设备不安全分配方式?
设备的安全分配方式:每当进程发出I/O请求后就进入阻塞状态,直到其I/O操作完成时才被唤醒。
设备的不安全分配方式:进程在发出I/O请求后仍继续运行,需要时又发出第二个I/O请求,第三个等。仅当进程所请求的设备被另一进程占用时,请求进程才进入阻塞状态。
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?
系统引入多道程序技术后,可以利用其中的一道程序模拟脱机输入时的外围控制机功能,把低速I/O设备上的数据传送到高速磁盘上;再利用另外一道程序来模拟脱机输出时外围控制机的功能,把数据从磁盘传送到低速输出设备上。
?
三部分:1)输入井和输出井2)输入缓冲区和输出缓冲区3)输入进程SPi和输出进程Spo。
、输出?(同7)

(1)什么是先来先服务算法?(FCFS)
根据进程请求访问磁盘的先后次序进行调度。
(2)什么是最短寻道时间优先算法?(SSTF)
其要求访问的磁道与当前磁头所在的磁道距离最近以使每次寻道时间最短。但并不能保证平均寻道时间最短。
(3).什么是扫描算法(电梯调度算法)?
该算法不仅考虑到欲访问的磁道与当前磁道间的距离,更有限考虑的是磁头当前的移动方向。
(4).什么是循环扫描算法(单向扫描算法)?各有什么优缺点?
该算法规定磁头单向移动将最小磁道号紧接着最大磁道号构成循环,进行循环扫描。
(会用每种算法计算走过的轨迹与平均寻道时间)
第六章:
?什么叫文件系统?
文件是指由创建者定义的、具有文件名的若干相关元素的集合。
文件系统是指负责管理在外存上的文件,并把对文件的存取、共享和保护等手段提供给用户的文件管理功能。
?什么叫无结构文件?
有结构文件:文件由若干个相关的记录组成;
无结构文件:是由字符流构成的文件。
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在创建一个新文件时,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,为之建立一个目录项。目录项中应该记录新文件的文件名及其在外存的地址等属性。
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系统将指名文件的属性从外存拷贝到内存打开文件表的一个表目中,并将该表目的编号返回给用户。
?什么是文件的物理结构?
文件的逻辑结构:从用户观点出发所观察到的文件组织形式,是用户可以直接处理的数据及其结构,它独立于文件的物理特性,又称文件组织。
文件的物理结构:指文件在外存上的组织形式。
?什么叫变长记录式文件?
定长记录式文件是指文件中的所有记录的长度都是相同的。
变长记录式文件是指文件中各记录的长度是不相同的。
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?为什么?
对变长记录式文件能否随机存取?为什么?
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当记录为可变长度时,通常为之建立一张索引表,并为每个记录设置一个表项,以加快对记录检索的速度
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为文件建立一张索引表,为没有租记录中的第一个记录设置一个表项。
,什么是连续分配?什么是连接分配?
什么是索引分配?各有什么优缺点?
连续分配:为每一个文件分配一组相邻的盘块。
连接分配: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。
索引分配:为每个文件分配一个索引块,再把分配给该文件的所有盘块号都记录在该索引块中,因而该索引块就是一个含有许多哦按苦熬好的数组。
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要求:1)实现“按名存取”2)提高对目录的检索速度3)文件共享
4)允许文件重名
?各有什么优缺点?
空闲表法:
空闲链表法:
位示图法:
成组连接法:
?各有什么优缺点?
单级目录结构:
两级目录结构:
多级目录结构: