操作系统复习课Word格式文档下载.docx
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(5)程序可作为软件资源长期保存,进程只是一次执行过程,是暂时的;
(6)进程是系统分配调度的独立单位,能与其他进程并发执行;
(7)进程包含程序、数据、PCB三部分;
(8)进程具有创建其他进程的功能,而程序没有。
什么是PCB,PCB包含的主要信息,PCB的作用
进程控制块:
包含了进程的描述信息、控制信息、资源信息的数据结构。
它随进程的创建而产生、在进程执行的过程中记录进程各信息的变化。
当一个进程完成其功能后,系统则回收PCB,进程也随之消失。
进程控制块的作用:
标识进程的存在、动态地记录进程运行过程中的所有控制信息,如进程状态、中断现场、进程的优先级等,以便OS感知进程的存在,根据系统资源的情况和设计原则(算法)对进程(通过PCB)进行控制和管理。
进程控制块中的信息:
1)进程标识符2)处理机状态3)进程调度信息4)进程控制信息
进程的3种基本状态,状态间的转换已及引起状态转换的原因
就绪状态----就绪队列,执行状态,阻塞状态(等待状态)----等待队列
(1)就绪→执行
处于就绪状态的进程,当进程调度程序为之分配了处理机后,该进程便由就绪状态转变成执行状态。
(2)执行→就绪
处于执行状态的进程在其执行过程中,因分配给它的一个时间片已用完而不得不让出处理机,于是进程从执行状态转变成就绪状态。
(时间片用完)
(3)执行→阻塞
正在执行的进程因等待某种事件发生而无法继续执行时,便从执行状态变成阻塞状态。
(I/O请求)
(4)阻塞→就绪
处于阻塞状态的进程,若其等待的事件已经发生,于是进程由阻塞状态转变为就绪状态。
(I/O完成)
什么是临界资源
一次只允许一个进程使用的资源称为临界资源;
进程间的两种相互制约关系--同步、互斥--的概念(还是进程间的低级通信)
进程同步(直接相互制约关系):
它主要源于进程合作,是进程间共同完成一项任务时直接发生相互作用的关系。
为进程之间的直接制约关系。
在多道环境下,这种进程间在执行次序上的协调是必不可少的。
进程互斥(间接相互制约关系):
它主要源于资源共享,是进程之间的间接制约关系。
在多道系统中,每次只允许一个进程访问的资源称为临界资源,进程互斥就是保证每次只有一个进程使用临界资源。
什么是信号量
信号量是Dijkstra提出的用于解决进程同步的有效工具。
信号量是一个数据结构以及对其的操作。
除初始化外,仅能通过两个标准的原子操作wait(S)hesignal(S)来访问。
两个语句在执行到一半的时候不能被中断。
什么是P操作、什么是V操作(含义,P、V操作的处理流程,以记录型信号量为例)
P(S):
wait(S)
每次wait操作,意味着进程请求一个单位的该类资源,使系统可供分配的该类资源数减少一个。
①将信号量S的值减1,即S.value:
=S.value-1;
②当S.value<
0时,表示该类资源分配完毕,进程调用block原语,进行自我阻塞,放弃处理机,并插入到信号量链表中。
V(S):
signal(S)
每次signal操作,表示执行进程释放一个单位资源,使系统中可供分配的该类资源数增加一个
①将信号量S的值加1,即S.value:
=S.value+1;
②如果S.value<
=0,表示在该信号量链表中,仍有等待该资源的进程被阻塞,故还应调用wakeup原语,将链表中的第一个等待进程唤醒。
用信号量和P、V操作机制实现互斥和同步的方法,信号量取值的含义
用信号量机制和P、V操作实现:
相互合作的若干个进程间的同步、共享临界资源的互斥
什么是进程的(高级)通信,类型有哪些
高级通信:
用户在程序中利用操作系统提供的通信命令(系统调用),高效、大批量地传送数据。
高级通信的过程对用户是透明的。
1.共享存储器系统a、基于共享数据结构的通信方式
b、基于共享存储区得通信方式2.消息传递系统3.管道通信
线程的概念和属性
线程是进程内的一个实体,是被系统独立调度的基本单位,又称为轻权进程。
线程的属性
(1)轻权实体
(2)独立运行、调度的基本单位
(3)可以并发执行
(4)可共享所属进程的资源
第三章
进程调度的功能
就是确定就绪队列中哪个进程应该获得处理机,然后再由分派程序执行把处理机分配给该进程的具体操作。
(1)保存处理机的现场信息。
(2)按某种算法选取进程。
(3)把处理器分配给进程。
对于本章内的基本调度算法:
算法思想、就绪队列的组织、是抢占还是非抢占、一些特色
典型的动态优先权调度算法:
高响应比优先度调度算法;
典型的实时调度算法:
最低松弛度优先调度算法;
改进的时间片轮转法:
多级反馈轮转法--理解算法
高响应比优先调度算法
算法思想:
为每个作业引入动态优先权,并使作业的优先级随着等待时间的增加而以速率a提高,则长作业在等待一定的时间后,必然后寄回分配到处理机。
该优先权的变化规律可描述为:
优先权=(等待时间+要求服务时间)/要求服务事件
多级反馈队列调度算法
设置多个就绪队列,并为各个队列赋予不同的优先级。
第一个队列的优先级最高,第二个队列次之。
当一个新进程进入内存后,首先将它放入第一个队列的末尾,按FCFS原则排队等待调度。
如果一个时间片后进程尚未完成,调度程序便将该进程转入第二个队列的末尾,再同样地按FCFS原则等待调度执行。
当一个长作业从第一个队列一次降到第n个队列后,在第n队列中便采取按时间片轮转的方式运行。
仅当第一队列空闲时,调度程序才调度第二队列中的进程运行。
什么是死锁,死锁产生的原因和必要条件
一组并发进程中,每个进程都无限等待被该组中另一进程所占有的资源,因而永远无法得到的资源,这种现象称为进程死锁,这一组进程就称为死锁进程。
原因:
1、资源竞争2、进程间推进顺序不当
必要条件:
1、互斥条件2、不剥夺条件3、部分分配(请求和保持)条件4、环路等待条件
什么是安全状态、不安全状态,它与死锁间的关系
安全状态是指,对于系统中的并发进程,系统能按某种进程推进顺序(存在一个进程推进序列)来为每个进程分配其所需资源,直至进程的最大需求,使每个进程都可顺序完成。
若系统当前不存在这样一个进程序列,则称系统处于不安全状态。
死锁的预防、避免、检测与解除的含义
预防:
在系统设计时确定资源分配算法,设定限制,破坏产生死锁的四个必要条件之一。
避免:
在系统运行过程中,对进程发出的每一个系统能够满足的资源申请进行动态检查,判断资源分配后系统是否可能发生死锁,从而决定是否分配资源。
若分配后系统可能发生死锁,则不予分配,否则予以分配。
检测:
通过系统所设置的检测机构,及时地检测出死锁的发生,并精确地确定与死锁有关的进程和资源;
然后,采取适当措施,从系统中将已发生的死锁清除掉。
解除:
当检测到系统中已发生死锁时,须将进程从死锁状态中解脱出来。
第四章
逻辑地址和物理地址的概念
逻辑地址(LogicalAddress)是指由程式产生的和段相关的偏移地址部分。
只有在Intel实模式下,逻辑地址才和物理地址相等(因为实模式没有分段或分页机制,Cpu不进行自动地址转换);
物理地址(PhysicalAddress)是指出现在CPU外部地址总线上的寻址物理内存的地址信号,是地址变换的最终结果地址。
(假如启用了分页机制,那么线性地址会使用页目录和页表中的项变换成物理地址。
假如没有启用分页机制,那么线性地址就直接成为物理地址了)
什么是地址重定位(地址变换)、变换的时机(静态地址重定位和动态地址重定位)
把逻辑地址转换为相应的物理地址的过程就是地址重定位。
静态地址重定位:
是程序执行之前集中一次进行的地址变换计算。
动态地址重定位:
在程序执行的过程中,每当cpu访问一个内存地址之前对要访问的地址进行地址变换计算。
什么是虚拟存储器,引入的原因,虚存空间容量由什么因素决定
定义:
具有请求调入功能和置换功能,能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种存储器系统。
其访问速度接近于内存,而其容量和每位的成本却又接近于外存。
引入的原因:
①有的作业很大,要求的内存空间超过了内存总容量,不能装入内存,至使该作业无法运行。
②有大量作业要求运行,但由于内存容量不足以容纳所有这些作业,只能将少数作业装入内存让它们运行,而将其他大量的作业驻留在外存上等待。
③常规存储器管理方式:
一次性;
驻留性
④局部性原理的提出:
时间局限性;
空间局限性。
一个解决方式是从逻辑上扩充内存容量,这正是虚拟存储技术所要解决的主要问题。
对于分区、分页、分段、段页式(基本/请求)存储管理方式,掌握:
(1)基本思想
(2)存储管理使用的数据结构(空闲空间管理的/作业占用空间管理的)
(3)逻辑地址的格式,地址变换的时间(动态/静态)、方法
(4)存储分配和存储回收过程
(5)是否能实现虚拟存储;
如果能,如何实现
(6)其他特点:
是否存在碎片问题(原因);
是否能实现存储保护(如何实现)等
(7)请求分页式存储管理的页面置换过程和简单的页面置换算法
第五章
I/O系统的组成(I/O设备、控制器、通道、总线)
设备分类情况,什么是虚拟设备,引入的目的
1、按设备的从属关系分类:
系统设备,用户设备
2、从使用的角度分类:
逻辑设备,物理设备
3、按设备特性分类:
使用特征,数据传输率,信息组织特征.
4、按设备共享属性分类:
独占设备,共享设备
虚拟设备:
在一类设备上模拟另一类设备,常用共享设备模拟独占设备,用高速设备模拟低速设备。
目的:
将慢速的独占设备改造成多个用户可共享的同类设备,提高设备的利用率.
OS在设备管理中引入的相关技术--中断技术、DMA技术、通道技术、总线技术、缓冲技术、Spooling技术(Spooling系统,可以用来实现虚拟设备)—(硬、软件)组成和工作原理
什么是磁盘调度,磁盘调度的目标,磁盘调度算法(FCFS、SSTF、SCAN)的原理
磁盘调度就是当有多个任务同时要求访问磁盘时,安排对磁道访问请求的执行顺序。
磁盘调度的目标是使磁盘的平均寻道时间最少。
先来先服务(FCFS):
按照访问磁盘请求到达的先后顺序,逐一完成访问任务。
最短寻道时间优先(SSTF):
优先完成与磁头当前位置距离最近的柱面上的访问任务
SCAN扫描算法:
不仅考虑到欲访问的磁道与当前磁道间的距离,更优先考虑的是磁头当前的移动方向。
第六章
什么是文件的逻辑结构,记录式文件的逻辑结构有哪几种,与之相应的文件访问方式有哪些
用户观点(逻辑结构):
研究的是用户思维中的抽象文件,其目的是为用户提供一种结构清晰、使用简便的逻辑组织。
用户按此去存储、检索和加工处理有关文件信息。
它独立于文件的物理特性,又称文件组织。
记录式文件的逻辑结构:
1、有结构文件:
记录的长度可分为定长和不定长两类:
定长记录;
变长记录
根据用户和系统管理上的需要,可采用多种方式来组织这些记录,形成下述的几种文件:
顺序文件;
索引文件;
索引顺序文件。
2、无结构文件:
流式文件,其长度以字节为单位。
什么是文件的物理结构,文件的物理结构(外存分配方式)有哪几种,每一种文件物理结构的实现方法,需要用到的数据结构,目录中如何记录文件的地址
实现观点(物理结构):
研究的是存储在物理设备介质上的实际文件,即文件在外存上的实际组织形式。
它不仅与存储介质的性能有关,还与采用的外存分配方式有关。
系统按此和外部设备打交道,控制信息的存取。
常用的外存分配方法有:
连续分配、链接分配、索引分配。
DOS系统中文件的物理结构,FAT表
文件系统中什么是FCB和i节点
文件控制块(FCB)是操作系统为管理文件而设置的数据结构,存放了为管理一个文件所需的所有相关信息,也称文件说明。
文件控制块是文件存在的标志。
单级、两级和多级(树型)目录结构的构成,逐步能实现的功能(特点)
单级目录结构:
构成:
为整个文件系统建立一张目录表,每个文件占一个目录项。
功能:
单级目录的优点是简单且能实现目录管理的基本功能—-按名存取。
缺点:
(1)查找速度慢;
(2)不允许重名;
(3)不便于实现文件共享。
两级目录结构:
系统给每一个用户建立一张独立的用户目录表(UFD),用来存放该用户所有文件的FCB,UFD的结构与单级目录表相似,它以一个目录文件的形式存在磁盘上;
整个文件系统有一张主目录表(MFD),其中的每一个表目(一行)用来存放一个UFD文件的名字、大小、存放位置等信息(目录文件的FCB)。
这样就形成了两级目录。
?
优点:
解决了文件的重名问题和文件共享问题,提高搜索速度,查找时间降低
缺点:
妨碍了用户间的文件共享,增加了系统开销
多级目录结构:
将两级目录的这种层次结构推广,就形成多级目录。
在多级目录结构中,MFD演变为文件系统的根目录,在根目录中可以存放一般文件的FCB,也可以存放目录文件的FCB;
每一个目录文件对应一张目录表,其中既可以存放一般文件的FCB,也可以存放目录文件的FCB。
层次结构清晰,便于管理和保护;
有利于文件分类;
解决重名问题;
提高文件检索速度;
能进行存取权限的控制
查找一个文件按路径名逐层检查,由于目录文件和普通文件都放在外存,多次访盘,影响速度。
磁盘空间的组织管理方法--空白文件目录、空闲链表、位示图、成组链--每种方法的数据结构,存储分配和回收的方法
空闲表法:
为每个文件分配一块连续的存储空间按,即系统也为外存上的所有空闲区建立一张空闲表,每个空闲区对应于一个空闲表项,其中包括表项序号、该空闲区的第一个盘块号、该区的空闲盘块数等信息。
空闲链表法:
1、空闲块链法:
将磁盘上所有的空闲块拉成一条链,在链首设一个分配指针,在链尾设一个回收指针。
空闲块的分配与回收分别在链的首尾进行。
2、空闲区链法:
将磁盘上所有的空闲区拉成一条链,空闲区中要记录本区包含的空闲块数。
存储空间的分配与回收与内存的动态分区分配类似。
位示图法:
空闲块的组织:
在内存中划出连续若干个字,为每一个文件存储器建立一张位示图。
磁盘的每一个物理块都有一个二进制位与之对应。
该位值是“0”为空闲、“1”为已分配。
什么是文件保护,文件保护的措施主要有哪些
文件的保护是指防止文件主或其他用户无意或有意破坏文件内容。
也指防止系统出现异常、病毒或其他自然因素对文件内容的破坏。
文件保护采取的主要措施有:
(1)通过存取控制机制,来防止人为因素所造成的文件不安全性;
(2)通过磁盘容错技术,来防止磁盘部分故障造成的文件不安全性;
(3)通过后备系统,来防止自然因素造成的整个文件存储器的不安全性。
第七章
用户界面的种类
(1)作业级(联机用户接口)--命令行方式的,图形方式的
(2)程序级(应用程序接口)--系统调用
联机用户接口,也称为联机命令接口。
不同的用法和形式构成了不同的用户界面,可分成以下两种:
(1)字符显示式用户界面
所谓“字符显示式用户界面”,即用户在利用该用户界面的联机用户接口实现与机器的交互时,先在终端的键盘上键入所需的命令,由终端处理程序接收该命令,并在用户终端屏幕上,以字符显示方式反馈用户输入的命令信息、命令执行及执行结果信息。
用户主要通过命令语言来实现对作业的控制和取得操作系统的服务。
命令语言一般又可分成两种方式:
命令行方式和批命令行方式。
1、命令行方式:
每行长度一般不超过256个字符,命令的结束通常以回车符为标记。
2、批命令方式:
把一系列命令组织在一种称为批命令文件的文件中,一次建立,多次执行。
(2)图形化用户界面
程序级接口,就是OS的系统调用。
应用程序通过系统调用实现与OS的通信,获得OS提供的服务。
系统调用也可以被OS本身的程序使用。
系统调用,对应着OS核心的一组实现各种功能的子程序。
用户在程序中使用系统调用命令调用这些子程序。
了解Linux中常用的系统调用
Fork()、Signal()、Kill()、Lockf()
fork()创建进程
signal()预置对信号的处理方式,允许调用进程控制软中断信号
kill()向一个或一组进程发送一个软中断信号
lockf()用作锁定文件的某些段或者整个文件
pipe()建立一无名管道。
管道建立后,写进程将数据写入文件filedes[1],读进程从文件filedes[0]中读数据,从而实现读/写进程的管道通信。
考试题型
一、单选题,20分/10题
二、判断题,10分/10题
三、填空题,20分/10题
四、简答题,30分/6题
五、综合分析题,20分/2题
- 配套讲稿:
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- 操作系统 复习