计算机操作系统复习

第一章

1、多道程序设计的概念及作用？

多程序同时存在内存中，按照某种原则分派处理机，逐个执行这些程序。

提高CPU利用率；提高内存和I/O设备利用率；提高系统吞吐量

2、从用户的观点看，操作系统的作用，以及操作系统的功能，负责为用户和用户程序完成所有与硬件相关并与应用无关的工作。

操作系统作为用户和计算机硬件系统之间的接口

3、微内核的操作系统中，操作系统内核主要有什么工作？

内核是指精心设计，能实现现代操作系统最基本核心功能的小型内核

4、操作系统提供的用户接口有什么？

操作系统为用户提供两个接口。一个是系统为用户提供的各种命令接口，用户利用这些操作命令来组织和控制作业的执行或管理计算机系统。另一个接口是系统调用，编程人员使用系统调用来请求操作系统提供服务，例如申请和释放外设等类资源、控制程序的执行速度等。

用户接口：为了方便用户直接或间接地控制自己的作业，操作系统向用户提供了命令接口（联机用户接口，脱机用户接口，图形用户接口）

程序接口：为用户程序在执行中访问系统资源而设置的，是用户取得操作系统服务的唯一途径。

5、微内核操作系统的两个部分？

微内核和多个服务器

6、微内核技术？在微内核中提供了哪些功能？

把操作系统中更多的成分和功能放到更高的层次（即用户模式）中去运行，而留下一个尽量小的内核，用它来完成操作系统最基本的核心功能，称这种技术为微内核（Microkernel)技术。

①进程（线程）管理

②低级存储器管理

③中断和陷入处理

7、试从交互性、及时性以及可靠性方面，将分时系统与实时系统进行比较。

答：（1）及时性：实时信息处理系统对实时性的要求与分时系统类似，都是以人所能接受

的等待时间来确定；而实时控制系统的及时性，是以控制对象所要求的开始截止时间或完成

截止时间来确定的，一般为秒级到毫秒级，甚至有的要低于100微妙。

（2）交互性：实时信息处理系统具有交互性，但人与系统的交互仅限于访问系统中某

些特定的专用服务程序。不像分时系统那样能向终端用户提供数据和资源共享等服务。

（3）可靠性：分时系统也要求系统可靠，但相比之下，实时系统则要求系统具有高度

的可靠性。因为任何差错都可能带来巨大的经济损失，甚至是灾难性后果，所以在实时系统

中，往往都采取了多级容错措施保障系统的安全性及数据的安全性。

 

8、操作系统的特性和基本功能

并发性、共享性、虚拟性和异步性四个基本特征

引入操作系统的目的：为多道应用程序的运行提供良好的运行环境，以保证多道应用程序能有条不紊地、高效地运行。

传统的操作系统应该具有的功能

处理机管理：①进程控制②进程同步③进程通信④调度:作业调度，进程调度。

存储器管理：①内存分配②内存保护③地址映射④内存扩充

设备管理：①缓冲管理 ②设备分配 ③设备处理 

文件管理：①文件存储空间的管理 ②目录管理 ③文件的读/写管理和保护

9、实现分时系统的关键问题？如何解决。

问题：及时接收，及时处理。

及时接收问题：设置多路卡，使得主机可以同时接收用户从各个终端上输入的数据，为每个终端配置缓冲区，暂存用户键入的命令或数据，

及时处理问题：应使所有的用户作业都直接进入内存，并且为每个作业分配一个时间片，允许作业只在自己的时间片内运行，这样不长的时间内能使每个作业都运行一次。

或者：（1）作业直接进入内存（2）采用轮转运行方式。

第二章

1、进程的三种状态、七种状态及其转换，并且要知道状态转换要做的工作（或者条件）

三种状态的转换

 2、进程的特性及其描述

①动态性：动态性是进程的最基本的特征，它由创建而产生，由调度而执行，由撤销而消亡。

②并发性：并发性是进程的另一重要特征，多个进程实体同存于内存中，且能在一段时间内同时运行。

③独立性：进程实体是一个能独立运行，独立获得资源和独立接受调度的基本单位，凡未建立PCB的程序都不能作为一个独立的单位参与运行。

④异步性：进程是按异步方式运行的，即按各自独立的、不可预知的速度向前推进。

3、创建进程和撤销进程所要完成的具体任务

创建：首先由进程申请一个空白的PCB，并向PCB中填写用于控制和管理进程的信息。

然后为该进程分配运行时所必须的资源，最后把该进程转入就绪状态，并插入就绪队列之中。

对于创建状态的进行当其获得了所需的资源以及对其PCB的初始化工作完成后，便可由创建状态转入就绪状态。

终止：首先等待操作系统封进行善后处理，最后将其PCB清零，并将PCB空间反还系统。

4、什么是前驱图，为什么要画前驱图（如果给一个题目，要求画出前驱图并写出相应的程序来描述该前驱图）

 每个结点都具有重量，用于表示该结点所含有的程序量或程序的执行时间。

5、程序并发执行的特点

只用在不存在前驱关系的程序之间才有可能并发执行

特征：①间断性：由于共享资源，需要等待，具有”执行——暂停——执行”的规律。

②失去封闭性：由于资源共享，资源状态会由这些程序来改变，致使其中任一程序运行时，其环境必然受到其他程序的影响。

③不可再现性：程序经过多次执行，虽然他们执行时的环境和初始条件相同，但得到的结果却各不相同。因为没有封闭性了。

6、进程和程序的区别

7、进程控制块的作用及其所包含的内容

PCB：进程存在的唯一标志。

PCB作为进程实体的一部分，记录了操作系统所需的，用于描述进程的当前情况以及管理进程运行的全部信息，是操作系统中最重要的记录型数据结构。

PCB的作用：使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序（含数据）成为一个能独立运行的基本单位。

具体作用：

①作为独立运行基本单位的标志，PCB已经成为进程存在于系统中的唯一标志。

②能实现间断性运行方式　，

③提供进程管理所需要的信息，操作系统总是根据PCB实施多进程的控制和管理

④提供进行调度所需要的信息

⑤实现与其他进程的同步与通信

①进程标识符（唯一地标识一个进程）包括：外部标识符和内部标识符

②处理机状态　处理机状态信息都必须保存在相应的PCB中，以便在该进程重新执行时能再从断点继续执行。

③进程调度信息（进程状态、进程优先级、进程调度所需的其它信息、事件（进程由执行状态转变韦阻塞状态所等待发生的事件，即阻塞原因））

④进程控制信息（提供进程管理所需要的信息，即所有资源的列表，实现与其他进程的同步和通信）

包括：（1）程序与数据的地址（2）进程同步和通信机制（3）资源清单　（4）链接指针

8、原语的概念，学过的几个原语各自的作用

原语就是由若干条指令组成的，用于完成一定功能的一个过程。

原语是原子的语言，在内存中执行，原语是在系统的系统态下执行的常驻内存。

原语是原子操作：要么一次性执行完，要么滚回/全不做。

9、处理机的两种执行状态及其各自的特点

10、临界区、临界资源的概念

临界资源（队列是在队尾入队，对头出队）

在一段时间内只允许一个进程访问，不代表只有一个资源。

进程间应采用互斥方式，实现对这种资源的额共享。

l临界区

是一个代码段，访问临界资源的代码段

不管是硬件临界资源还是软件临界资源，多个进程必须互斥地对它进行访问。

把在每个进程中访问临界资源地那段代码称为临界区

11、信号量初始值的设置、互斥信号量的取值范围，各种类型信号量的特点，例如：整型信号量的特点：做不到”让权等待“，哪个类型的信号量可以解决”让权等待“；Swait(mx,1,0)的作用

12、忙等？缺点是？

13、利用信号量来实现前驱关系

14、管程的概念及其组成、与进程的区别

一个管程定义了一个数据结构和能为并发进程所执行（在该数据结构上)的一组操作，这组操作能同步进程和改变管程中的数据。

管程由四部分组成：①管程的名称②局部于管程的共享数据结构说明③对该数据结构进行操作的一组过程（“过程"其实就是函数），④对局部于管程的共享数据设置初始值的语句，

局部于管程的数据只能被局部于管程的过程所访问

一个进程只有通过调用管程内的过程才能进入管程访问共享数据，

每次只允许一个进程在管程内执行某个内部过程。

管程的互斥特性由编译器完成，各外部进程/线程只能通过管程提供的特定”入口“才能访问共享数据。

管程的特性：①模块化：管程是一个基本程序单位，可以单独编译②抽象数据类型，管程不仅有数据还有对数据的操作

③信息隐藏

管程和进程的区别

管程定义的是公有数据结构,而进程定义的是私有数据结构。

二者都存在对各自数据结构上的操作，但进程是由顺序程序执行有关操作，管程主要进行同步操作和初始化操作

管程把共享变量上的操作集中起来，而临界区（访问共享变量的程序段）却分散在每个进程中。

管程为管理共享资源而建立的，进程主要是为占用系统资源和实现系统并发性而引入的。管程为被动工作方式，进程为主动工作方式。

管程是被欲使用共享资源的进程所调用的，管程和调用它的进程不能并行工作，而进程之间能并发工作，并发性是其固有特性。

管程是语言或操作系统成分，不必创建或撤销，而进程有生命周期/动态性，由创建而产生撤销便消亡。

15、用信号量解决常见的问题，生产者-消费者问题（一个生产者一个消费者或者一个生产者多个消费者的情况，或者食堂买饭的例子）

 

16、进程通信的定义、类型以及实现方法

进程通信是指进程之间的信息交换。

进程通信的类型：1共享存储器系统2管道通信系统3消息传递系统4客户机-服务器系统

17、线程的作用（引入的原因），线程和进程的比较，线程的实现（内核支持线程、用户级线程）例如：在用户级线程的系统中，OS进行CPU资源的分配和调用的单位分别是什么

第三章

1、处理机调度的层次、各自的功能以及适用范围

名称	调度对象	功能	适用范围
高级调度（长程调度/作业调度）	作业	根据某种算法，决定将外存上处于后备队列中的哪几个作业调入内存，为它们创建进程、分配必要的资源，并将它们放入就绪队列	主要用于多道批处理系统中，而在分时和实时系统中不设置高级调度
低级调度（进程调度/短程调度）	进程/内核级线程	根据某种算法，决定就绪队列中的哪个进程应获得处理机，并由分派程序将处理机分配给被选中的进程	进程调度是最基本的一种调度，在多道批处理。分时。实时三种类型的OS中都必须配置这级调度
中级调度/内存调度	进程	提高内存利用率和系统吞吐量，把不能运行的进程调到外存等待，可以运行的重新调入内存（相当于存储器的对换功能）

2、调度算法的目标，针对不同类型操作系统各自的目标不同

共同目标：①资源利用率②公平性③平衡性④策略强制执行

批处理系统的目标：①平均周转时间短②系统吞吐量高③处理机利用率高

分时系统：①响应时间快②均衡性

实时系统：①截止时间的保证 ② 可预测性

3、作业调度的任务和使用范围。三种经典调度算法，要灵活掌握，调度算法的性能分析。

4、进程调度的任务，两种方式，多种调度算法（6种），并会求周转时间、平均周转时间、带权周转时间、平均带权周转时间、调度算法总体原则。进程调度适合于多处理系统的算法有哪些。（多队列调度-多级反馈队列调度算法）

5、实时调度的两种经典算法，理解算法的意思，会求松弛度？属于哪一种调度方式？抢占时机是？

6、什么是“优先级倒置”现象，有什么原因引起的？

7、产生死锁的原因，死锁状态的充分条件：资源分配图不可完全简化，死锁定理（死锁检测中），死锁解除的两种方法。

8、死锁避的策略经典是银行家算法，要会判断状态是否安全，并且针对提出的请求，判断是否可以将资源分配给他

9、实施公平调度算法时系统必须具备的功能有哪些？（5点）

10、批处理系统中，进程调度是导致进程创建的典型事件

11、解除死锁常用的两种方法：终止进程的方法和付出代价最小的死锁解除方法