2022操作系統(tǒng)R復(fù)習(xí)大綱（適用于軟件20級）

（15、20、22更新）

補(bǔ)充一下：

在操作系統(tǒng)中JCB，PCB，F(xiàn)CB的指什么。（考前老師說是要記住）
JCB：作業(yè)控制塊? ? PCB：進(jìn)程控制塊
FCB：文件控制塊? ? TCB：線程控制塊

1、操作系統(tǒng)的定義

“操作系統(tǒng)（operating system，簡稱OS）是管理計算機(jī)硬件與軟件資源的計算機(jī)程序

2、操作系統(tǒng)的基本類型及特征

批處理操作系統(tǒng)、分時操作系統(tǒng)、實時操作系統(tǒng)都具有操作系統(tǒng)的四個基本特征：并發(fā)性、共享性、虛擬和異步性

3、操作系統(tǒng)的功能及特征

功能：處理器管理、存儲器管理、設(shè)備管理、文件管理、用戶接口

四個基本特征：并發(fā)性、共享性、虛擬和異步性

4、進(jìn)程的定義、特征

定義：進(jìn)程是資源分配的基本單位，也是獨(dú)立運(yùn)行的基本單位，進(jìn)程是程序的一次執(zhí)行過程。

特征：動態(tài)性（最基本的特征）、并發(fā)性、獨(dú)立性、異步性

5、進(jìn)程基本狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換原因

基本狀態(tài)：就緒、執(zhí)行、阻塞、創(chuàng)建、結(jié)束

轉(zhuǎn)換原因：就緒 → 執(zhí)行（已獲得除處理器以外的資源）；

??????? ? 執(zhí)行 → 阻塞（等待事件發(fā)生）

??????? ? 執(zhí)行 → 就緒（時間片用完或有更高優(yōu)先級的進(jìn)程變?yōu)榫途w狀態(tài)）

??????? ? 阻塞 → 就緒（進(jìn)程因條件發(fā)生而被喚醒）

6、進(jìn)程互斥、同步

互斥：進(jìn)程互斥指當(dāng)一個進(jìn)程訪問某臨界資源時，另一個想要訪問該臨界資源的進(jìn)程必須等待。當(dāng)前訪問臨界資源的進(jìn)程訪問結(jié)束，釋放該資源后，另一個進(jìn)程才可以去訪問臨界資源。

同步：同步亦稱直接制約關(guān)系，它是指為完成某種任務(wù)而建立的兩個或多個進(jìn)程，這些進(jìn)程因為需要在某些位置上協(xié)調(diào)它們的工作次序而產(chǎn)生的制約關(guān)系。進(jìn)程間的直接制約關(guān)系就是源于它們之間的相互合作。

7、用信號量和PV操作機(jī)制實現(xiàn)進(jìn)程的同步和互斥

利用信號量和PV操作實現(xiàn)進(jìn)程同步：

PV操作是典型的同步機(jī)制之一。用一個信號量與一個消息聯(lián)系起來，當(dāng)信號量的值為0時，表示期望的消息尚未產(chǎn)生；當(dāng)信號量的值非0時，表示期望的消息已經(jīng)存在。用PV操作實現(xiàn)進(jìn)程同步時，調(diào)用P操作測試消息是否到達(dá)，調(diào)用V操作發(fā)送消息

利用信號量和PV操作實現(xiàn)進(jìn)程互斥的一般模型是：

進(jìn)程P1????????????? 進(jìn)程P2?????????? ……????????? 進(jìn)程Pn

……????????????????? ……?????????????????????????? ……

P（S）；????????????? P（S）；????????????? ??????????? P（S）；

臨界區(qū)；???????????? 臨界區(qū)；??????????????????????? 臨界區(qū)；

V（S）；????????????? V（S）；??????????????????????? V（S）；

……????????????????? ……??????????? ……?????????? ……

??? 其中信號量S用于互斥，初值為1。

8、線程的定義、引入線程的目的

定義：線程是進(jìn)程內(nèi)的一個執(zhí)行單元、一個可調(diào)度實體、是程序（進(jìn)程）中相對獨(dú)立的一個控制流序列

目的：為了提高程序并發(fā)執(zhí)行的程度，進(jìn)一步提高系統(tǒng)吞吐量

9、靜態(tài)優(yōu)先級、動態(tài)優(yōu)先級及確定的依據(jù)

靜態(tài)優(yōu)先級：在創(chuàng)建進(jìn)程時確定，確定之后在整個進(jìn)程運(yùn)行期間不再改變；按進(jìn)程類確定、按作業(yè)的資源要求確定、按用戶類型和要求確定

動態(tài)優(yōu)先級：在創(chuàng)建進(jìn)程時所賦予的優(yōu)先權(quán)，可以隨進(jìn)程的推進(jìn)或隨其等待時間的增加而改變；根據(jù)進(jìn)程占有CPU時間的長短、進(jìn)程等待CPU時間的長短確定

10、先來先服務(wù)、短者優(yōu)先、高響應(yīng)比優(yōu)先、最高優(yōu)先級優(yōu)先、輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法

先來先服務(wù)：FCFS按照進(jìn)程進(jìn)入就緒隊列的先后次序來分配處理器，非搶占式，有利于長作業(yè)

短者優(yōu)先：SJF 就是把處理器分配給最快完成的作業(yè)，平均周轉(zhuǎn)時間最短，長作業(yè)會因長期得不到調(diào)度而產(chǎn)生 “ 饑餓 ” 現(xiàn)象，無法實現(xiàn)人機(jī)交互

高響應(yīng)比優(yōu)先：綜合了先來先服務(wù)和短作業(yè)優(yōu)先的特點(diǎn)；響應(yīng)比 = 作業(yè)響應(yīng)時間 / 估計運(yùn)行時間 = （作業(yè)等待時間 + 估計運(yùn)行時間） / 估計運(yùn)行時間

最高優(yōu)先級優(yōu)先：把CPU 分配給就緒 隊列中優(yōu)先數(shù)最高的進(jìn)程

時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法：由系統(tǒng)響應(yīng)時間、就緒隊列中的進(jìn)程數(shù)目、系統(tǒng)的處理能力決定

11、死鎖定義、產(chǎn)生死鎖的原因、必要條件

定義：兩個或兩個以上的進(jìn)程由于競爭資源或者由于彼此通信而造成的一種阻塞的現(xiàn)象

原因：多個進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行時，若系統(tǒng)中的資源不足以同時滿足所有進(jìn)程的需要

必要條件：互斥條件、不剝奪條件、請求與保持條件、環(huán)路等待條件

12、預(yù)防死鎖方法、避免死鎖

預(yù)防：破壞四個必要條件之一或幾個

避免：使系統(tǒng)始終處于安全狀態(tài)、銀行家算法

13、靜態(tài)重定位、動態(tài)重定位

靜態(tài)重定位：根據(jù)內(nèi)存當(dāng)前情況，將裝入模塊裝入到內(nèi)存的適當(dāng)位置，在裝入時對目標(biāo)程序中指令和數(shù)據(jù)地址的修改過程，裝入時一次完成，不再改變

動態(tài)重定位：允許程序運(yùn)行時在內(nèi)存中移動位置，依靠硬件地址變換機(jī)構(gòu)

14、連續(xù)分配原理和特點(diǎn)

原理：創(chuàng)建文件時，分配一組連續(xù)的塊

特點(diǎn)：簡便、支持順序存取和隨機(jī)存取、所需的磁盤尋道次數(shù)和尋道時間最少

15、請求分頁系統(tǒng)所必須的軟件、硬件支持

軟件：缺頁掉頁、頁面置換的軟件

硬件支持：頁表機(jī)制、缺頁中斷機(jī)構(gòu)、地址變換機(jī)構(gòu)

16、頁式、段式存儲管理原理和特點(diǎn)

頁式存儲原理：頁式管理把內(nèi)存空間按頁的大小劃分成片或者頁面（page frame），然后把頁式虛擬地址與內(nèi)存地址建立一一對應(yīng)頁表，并用相應(yīng)的硬件地址變換機(jī)構(gòu)，來解決離散地址變換問題

??????? 特點(diǎn)：不要求將作業(yè)同時全部裝入到主存的連續(xù)區(qū)域

段式存儲原理：段式管理（segmentation），是指把一個程序分成若干個段（segment）進(jìn)行存儲，每個段都是一個邏輯實體（logical entity）

??????? 特點(diǎn)：按照用戶觀點(diǎn)，即按程序段、數(shù)據(jù)段等有明確邏輯含義的“段”，分配內(nèi)存空間

17、分頁、分段存儲管理的地址轉(zhuǎn)換過程

分頁式：在作業(yè)指令執(zhí)行時，由指令的邏輯地址中的段號查該作業(yè)段表，獲得作業(yè)該段的頁表首址，再由指令邏輯地址中的頁號查該頁表，獲得該頁對應(yīng)的內(nèi)存塊號，最后，將塊號和指令中邏輯地址的單元號拼成絕對地址，該地址就是要訪問的內(nèi)存的絕對地址。這個絕對地址如果是在該段的存儲區(qū)域內(nèi)，則可訪問；否則，產(chǎn)生一個地址越界中斷。

分段式：在作業(yè)執(zhí)行時，每執(zhí)行一條指令，硬件的地址轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)按邏輯地址中的段號查段表，得到該段在內(nèi)存中的起始地址和長度，起始地址加上段內(nèi)地址就是要訪問的內(nèi)存的絕對地址。這個絕對地址如果是在該段的存儲區(qū)域內(nèi)，則可訪問；否則，產(chǎn)生一個地址越界中斷。

18、虛擬存儲器定義、理論基礎(chǔ)

定義：在具有層次結(jié)構(gòu)存儲器的 計算機(jī)系統(tǒng) 中，自動實現(xiàn)部分裝入和部分替換功能，能從邏輯上為用戶提供一個比物理貯存容量大得多，可尋址的“ 主存儲器 ”

理論基礎(chǔ)：程序執(zhí)行時的局部性原理

19、設(shè)備獨(dú)立性、邏輯設(shè)備、虛擬設(shè)備

設(shè)備獨(dú)立性：設(shè)備獨(dú)立性是指操作系統(tǒng)把所有外部設(shè)備統(tǒng)一當(dāng)作成文件來看待，只要安裝它們的 驅(qū)動程序 ，任何用戶都可以象使用文件一樣，操縱、使用這些設(shè)備，而不必知道它們的具體存在形式。

邏輯地址：邏輯地址在計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中是指從應(yīng)用程序角度看到的內(nèi)存單元、存儲單元、網(wǎng)絡(luò)主機(jī)的地址。

虛擬設(shè)備：用來代替獨(dú)占型設(shè)備的那部分外存空間稱為虛擬設(shè)備。

20、引入緩沖的原因

改善CPU與I/O設(shè)備間速度不匹配的矛盾，減少對CPU中斷的頻率

21、磁盤的調(diào)度算法-先來先服務(wù)、電梯調(diào)度

先來先服務(wù)：進(jìn)程請求訪問磁盤的先后次序進(jìn)行調(diào)度，公平、簡單，且每個進(jìn)程的請求都能依次地得到處理

電梯調(diào)度：先按照一個方向掃描，掃描的過程中依次訪問要求服務(wù)的序列。當(dāng)掃描到最里層的一個服務(wù)序列時反向掃描

22、OS中資源轉(zhuǎn)換技術(shù)-時間換空間、空間換時間

時間換空間：時間換空間通常用于嵌入式設(shè)備，或者內(nèi)存、硬盤空間不足的情況，通過使用犧牲CPU的方式，獲得原本需要更多內(nèi)存或者硬盤空間才能完成的工作。eg:虛擬存儲器

空間換時間：空間換時間則是嘗試使用更多的內(nèi)存或者磁盤空間換取CPU資源或者網(wǎng)絡(luò)資源等，通過增加系統(tǒng)的內(nèi)存消耗，來加快程序的運(yùn)行速度，典型應(yīng)用是緩存。eg:緩沖、SPooling

23、文件的邏輯結(jié)構(gòu)

文件的邏輯結(jié)構(gòu)是用戶可見結(jié)構(gòu)。 邏輯文件從結(jié)構(gòu)上分成二種形式：一種是無結(jié)構(gòu)的流式文件，是指對文件內(nèi)信息不再劃分單位，它是依次的一串字符流構(gòu)成的文件。 一種是有結(jié)構(gòu)的記錄式文件， 是用戶把文件內(nèi)的信息按邏輯上獨(dú)立的含義劃分信息單位，每個單位稱為一個邏輯記錄（簡稱記錄）

24、文件的物理結(jié)構(gòu)（順序結(jié)構(gòu)、鏈接結(jié)構(gòu)（隱式、顯式）、索引結(jié)構(gòu)（單級、多級、增量式））

順序結(jié)構(gòu)：文件中的所有記錄按關(guān)鍵字順序排列

鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)：在計算機(jī)中用一組任意的存儲單元存儲線性表的數(shù)據(jù)元素，文件存儲在多個空間上并不相連的簇中

索引結(jié)構(gòu)：索引結(jié)構(gòu)指一個文件的信息存放在若干不連續(xù)的物理塊中，系統(tǒng)為每個文件建立一個專用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)——索引表，并將這些塊的塊號存放在索引表中，即能順序存取，又能隨機(jī)存取。

25、UNIX系統(tǒng)多級混合（增量式）索引結(jié)構(gòu)

增量式混合索引結(jié)構(gòu)在索引節(jié)點(diǎn)中用13 個地址項表示，其中有10個直接地址，1個一次間接地址，1個三次間接地址。

26、文件存儲空間的管理方法-空閑表法、位示圖、空閑塊鏈法

空閑表法：文件存儲設(shè)備上的一個連續(xù)空閑區(qū)可以看作一個空閑文件，僅適用于連續(xù)文件

位示圖：為文件存儲器建立一張位示圖，需要進(jìn)行二進(jìn)制所在位置與盤塊號之間的轉(zhuǎn)換

空閑塊鏈法：將文件存儲設(shè)備上的所有空閑塊鏈接在一起，形成一條空閑塊鏈，設(shè)置一個頭指針指向空閑塊鏈的第一個物理塊

27、文件控制塊、目錄管理的主要要求

文件控制塊：為文件設(shè)置用于描述和控制文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

目錄管理：解決存儲空間的有效利用， 解決快速搜索 文件命名沖突 文件共享

28、樹形目錄結(jié)構(gòu)解決重名問題

在樹型目錄結(jié)構(gòu)中，文件系統(tǒng)是通過文件的路徑名來確定文件的位置的，起相同名字的文件只要在不同的目錄中就不會造成混亂。

29、基于索引節(jié)點(diǎn)的共享實現(xiàn)及存在問題

基于索引接點(diǎn)共享文件查找共享文件速度比軟鏈接快，但當(dāng)有其他用戶共享文件時，共享文件擁有者不能刪除共享文件。

30、程序接口系統(tǒng)調(diào)用

應(yīng)用程序接口：是一些預(yù)先定義的函數(shù)，目的是提供應(yīng)用程序與開發(fā)人員基于某軟件或硬件得以訪問一組進(jìn)程的能力，而又無需訪問源碼，或理解內(nèi)部工作機(jī)制的細(xì)節(jié)。

系統(tǒng)調(diào)用：是操作系統(tǒng)內(nèi)核和用戶態(tài)運(yùn)行程序之間的接口，它把用戶程序的請求傳送至內(nèi)核，調(diào)用相應(yīng)的內(nèi)核函數(shù)完成所需的處理，將處理結(jié)果返回給用戶程序

《操作系統(tǒng)R》試卷題型

選擇題（每題2分，共40分）

判斷題(每題1分，共10分)

簡答題(每題5分，共20分)

應(yīng)用題（每題10分，共30分）

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文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-456170.html

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