操作系统期末复习考点总结

第一章

（1）操作系统（Operating System）：操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地对各类作业进行调度，以及方便用户使用的程序的集合。

（2）操作系统最基本的特征：共享性、并发性

（3）操作系统的特性：○1并发性：两个或多个事件在同一事件间隔发生；○2共享性：系统中的资源可供内存中多个并发进程共同使用，也称为资源共享或资源复用；○3虚拟技术：把一个物理实体变成若干个逻辑上的对应物；○4异步性：进程是以人们不可预知的速度，停停走走地向前推进的。

（4）OS的主要任务：为多道程序的运行提供良好的环境，保证多道程序能有条不紊地、高效地运行，并能最大程度地提高系统中各种资源的利用率和方便用户的使用。

（5）OS的功能：（1）处理机管理：对处理机进行分配，并对其运行进行有效的控制和管理；

（6）存储器管理：内存分配、内存保护、地址映射（变换）、内存扩充；（3）设备管理：（4）文件管理：文件的存储空间管理、目录管理、文件的读／写管理和保护；（5）操作系统和用户之间的接口：命令接口、程序接口（系统调用组成）、图形接口（6）面向网络的服务功能

（7）○1多道批处理系统（吞吐量、周转时间）：多道性、宏观上并发、微观上串行、无序性、调度性；○2分时系统（响应时间）：多路性、交互性、独占性、及时性；○3实时系统（实时性和可靠性）：

（8）多道程序设计技术是操作系统形成的标志

（9）分时系统：响应时间= 用户数*时间片，时间片=切换时间+处理时间

（10）实时系统：系统能及时响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致地运行。

（11）并发：两个或多个事件在同一时间间隔发生；并行：两个或多个事件在同一时刻发生。

（12）虚拟：通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物。

（13）微内核ＯＳ结构：能实现ＯＳ核心功能的小型内核，并非一个完整的ＯＳ，与ＯＳ的服务进程（如文件服务器、作业服务器等）共同构成ＯＳ。

基本原理：

只有最基本的操作系统功能才能放在内核中。不是最基本的服务和应用程序在微内核之上构造，并在用户模式下执行。

微内核通常提供最小的进程和内存管理以及通信功能。微内核的主要功能是提供客户程序和运行在用户空间的各种服务之间进行通信的能力。通信以消息传递形式提供，一般采用客户/服务器模式.

第二章

（1）程序（不是进程）并发执行时的特征：间断性、失去封闭性、不可再现性

（2）进程与程序的区别：（1）程序是为了完成某项工作时需要计算机执行的指令的集合，是静态的概念；而进程是程序的执行，是动态的概念。（2）程序是永远存在的，进程则有生存期，它的存在是暂时的。（3）进程是一个独立调度并能和其它进程并发运行的单位，而程序和程序段则不能作为一个独立调度运行的单位，也不能并发执行。

（3）进程的静态描述：由程序、数据段、PCB组成。进程是一个程序段在一个数据集合上的一次运行的过程。

（4）进程与线程：○1线程为调度和分派的基本单位。进程为拥有资源的基本单位。线程不拥有资源。○2进程间可并发执行，一个进程中的多个线程间也可并发执行。○3线程切换的开销远小于进程切换的开销；

（5）1) 就绪状态：除了CPU，其它所需资源都已占有，一旦得到处理机即可运行，则称此进程处于就绪状态；2) 执行状态：占有CPU；3) 阻塞状态，又称等待状态：等待某些事件

（6）就绪到阻塞不存在，阻塞到运行也不会发生。

（7）执行→阻塞：进程因等待I/O而阻塞；时间片到：执行→就绪；进程调度：就绪→执行；I/O完成：阻塞→执行（改为图）

（8）被优先级高的进程抢占了CPU，由运行态转换为就绪态

（9）一个只有一个处理机的系统中，OS的进程有运行、就绪、阻塞三个基本状态。假如某时刻该系统中有10个进程并发执行，在略去调度程序所占用时间情况下试问：

1）这时刻系统中处于运行态的进程数最多几个？最少几个?

2）这时刻系统中处于就绪态的进程数最多几个？最少几个?

3）这时刻系统中处于阻塞态的进程数最多几个？最少几个？

解：1）因为系统中只有一个处理机，所以某时刻处于运行态的进程数最多只有一个。而最少可能为0，此时其它10个进程一定全部排在各阻塞队列中，在就绪队列中没有进程。2）而某时刻处于就绪态的进程数最多只有9个，不可能出现10个情况，因为一旦CPU有空，调度程序马上调度，当然这是在略去调度程序调度时间时考虑。

3）处于阻塞态的进程数最少是0个。

（8）挂起状态：进程被交换到磁盘上。活动就绪—挂起—>静止就绪; 活动阻塞—挂起—>静止阻塞。挂起过程：Suspend()原语；激活过程：active()原语。

（9）处于静止阻塞状态的进程，其阻塞条件与挂起条件无关。当进程等待的事件出现后，该进程从静止阻塞转换为静止就绪。

（10）在处理器的存储保护中，主要有两种权限状态，一种是核心态（管态），也被称为特权态；一种是用户态（目态）。运行于处理器核心态的代码不受任何的限制，可以自由地访问任何有效地址，进行直接端口访问。而运行于用户态的代码则要受到处理器的诸多检查，它们只能访问映射其地址空间的页表项中规定的在用户态下可访问页面的虚拟地址，且只能对任务状态段中I/O许可位图中规定的可访问端口进行直接访问

（11）用户可通过系统调用建立和撤消进程

（12）PCB（进程控制块）的作用：使一个在多道环境下不能独立运行的程序成为一个能独立运行的基本单位，一个能与其它进程并发执行的进程。OS根据PCB来对并发执行的进程进行控制和管理。PCB是进程存在的唯一标志。

（13）一个进程刚被创建时，它的初始状态为就绪（活动就绪）。

（14）PCB一般包括：进程标识符、处理机状态、调度信息、控制信息

（15）处理机的执行状态：系统态（在系统程序中执行，OS内核）；用户态（在用户程序中

执行）

（16）进程的创建：1）申请空白PCB：申请唯一的数字标识符；2）为新进程分配资源：为程序、数据、用户栈分配必要的空间；3）初始化进程控制块：标识信息、处理机状态信息、处理机控制信息；4）将新进程插入就绪队列

（17）原语由若干条指令构成的“原子操作”，原语是操作系统核心的一个组成部分，它必须在核心态下执行，并且常驻内存。

（18）原语和系统调用的区别：原语有不可中断性，通过在其执行过程中关闭中断实现的，且一般由系统进程调用；许多系统调用都可在用户态下运行的系统进程完成，而不一定要在核心态下完成。

（19）同步与互斥：○1进程同步也是进程之间直接的制约关系，是为完成某种任务而建立的两个或多个线程，这个线程需要在某些位置上协调他们的工作次序而等待、传递信息所产生的制约关系。进程间的直接制约关系来源于他们之间的合作。○2进程互斥是进程之间的间接制约关系。当一个进程进入临界区使用临界资源时，另一个进程必须等待。只有当使用临界资源的进程退出临界区后，这个进程才会解除阻塞状态。

（20）临界区：每个进程中访问临界资源的那段代码(一段程序)。

（21）同步机制应遵循的准则：空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待

（22）信号量实现互斥：初值为1；同步：取决于问题。互斥：wait和signal在一起，同步：signal在前一个操作，wait在后一个操作

（23）核心级线程：#优点：对于多处理器，内核可以同时调度同一进程的多个线程。阻塞是在线程一级完成。线程的切换速度较快，切换开销小。内核例程是多线程的。#缺点：在同一进程内的线程切换调用内核，导致速度下降。

用户级线程：#优点：线程切换不调用内核。调度是应用程序特定的：可以选择最好的算法。ULT可运行在任何操作系统上（只需要线程库）。#缺点：大多数系统调用是阻塞的，因此内核阻塞进程，进程中所有线程将被阻塞。内核只将处理器分配给进程，同一进程中的两个线程不能同时运行于两个处理器上

第三章

（1）高级调度（作业调度、长程调度）：把外存上处于后备状态的作业按照一定的算法，调

入内存，创建该作业的进程，再将新进程排在就绪队列上。低级调度（进程调度、短程调度）：决定在就绪队列中哪一个进程将分配到处理机，并由分派程序把处理机实际分配给这个进程。三种操作系统都有低级调度。中级调度涉及进程在内外存间的交换

（2）作业：包含程序、数据和JCB（作业控制块）

（3）分时系统和实时系统中没有作业调度

（4）接纳多少个作业取决于多道程序度；接纳哪些作业取决于调度算法。

（5）进程调度中的三个基本机制：排队器、分派器、上下文切换机制（当前程序—分派程序—新程序）

（6）进程调度方式：非抢占方式、抢占方式

（7）周转时间：从作业被提交给系统开始，到作业完成为止的时间间隔；响应时间：从用户提交一个请求到系统产生首次响应；吞吐量：单位时间内系统完成的作业数。

（8）先来先服务（FCFS）：○1有利于CPU繁忙型的作业，不利于I/0繁忙型作业。○2有利于长作业（进程），而不利于短作业（进程）。○3不能保证良好的响应时间，在处理交互用户时很少用这种方法。

（9）短作业（进程）优先调度算法SJ(P)F；优先权（级）调度算法；

（10）高响应比优先调度算法（动态优先权）：优先权=（等待时间+要求服务的时间）/

（11）RR：时间片轮转算法（同一时刻新来的进程在刚结束的进程之前）

（12）多级反馈队列调度算法：插到第一队列队尾，在该时间片下没有运行完则插到下一级队列的队尾；仅当上一级的队列为空才调度本级队列；级别越低，时间片越长。

（13）死锁：所谓死锁, 是指多个进程因竞争资源而造成的一种僵局, 若无外力作用, 这些进程将永远不能再向前推进.

（13）产生死锁的必要条件：互斥条件、请求和保持、不剥夺条件、环路等待

（14）处理死锁的基本方法：预防死锁（限制更严）、避免死锁、死锁的检测和解除

（15）最有代表性的避免死锁的算法：银行家算法

（16）孤立结点：如某进程既无已分配的资源也不需申请资源，即既无分配边又无申请边，则该进程结点是孤立结点。

第四章

（1）多级存储结构：CPU寄存器、主存（高速缓存、主存、磁盘缓存）、辅存（磁盘、可移动存储介质。）离CPU越近，速度越快，存储容量越小

（2）用户程序处理步骤：编译、链接、装入内存

（3）装入：○1绝对装入方式（单道环境，逻辑地址与实际地址完全相同）○2静态重定位（在装入时完成地址变换）○3动态重定位（在执行时才地址变换）

（4）链接：○1静态链接（运行之前链接好，不再拆开）○2装入时动态链接（边装入边链接）○3运行时动态链接：边执行边链接

（5）连续分配方式：○1单一连续分配：内存分为系统区、用户区；○2固定分区分配：把内存空间分为若干个固定大小的区域，每一个作业占据一个连续的分区；○3动态分区分配：在作业执行时，动态地为之分配连续的内存空间——首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法（从小到大排序+首次适应算法）、最坏适应算法、快速适应算法。○4动态重定位分区：“紧凑”技术+重定位+动态分区