操作系统期末总复习

《操作系统》期末复习1.文件系统模型（三层）文件系统的模型可分为三个层次：最底层是对象及其属性，中间层是对对象进行操作和管理的软件集合，最高层是文件系统提供给用户的接口。

1）对象机器属性：文件，目录，磁盘（磁带）储存空间。

2）对对象操作和管理的软件集合:I/O控制层，基本文件系统层。

基本I/O管理程序，逻辑文件系统3）文件系统的接口：命令接口，程序接口2.I/O设备的四种控制方式，各种常见I/O设备使用哪种方式。

1)采用轮询的可编程I/O方式。

2)采用中断的可编程I/O方式：键盘、打印机等3)直接存储器访问方式：磁盘、光盘等4)I/O通道方式。

3.磁盘对换区和文件区的管理，各自采用何种分配方式。

对文件区管理的主要目标是提高文件存储空间的利用率，然后才提高对文件的访问速度，因此，对文件区空间的管理采取离散分配方式。

对对换空间管理的主要目标是提高进程换入和换出的速度，然后才是提高文件存储空间的利用率，因此，对对换区空间的管理采取连续分配方式，较少的考虑外存中的碎片问题。

4.线程的实现方式。

1)内核支持线程的实现：抢占式方式、非抢占式方式2)用户级线程的实现：运行时系统，内核控制线程5.进程和线程的区别是什么调度，在传统的操作系统中，进程是调度的基本单位，在引入线程的操作系统中，线程才是调度的基本单位，而进程是拥有资源的基本单位。

拥有资源，进程才能拥有资源。

线程只拥有属于自己的少量资源，还允许多个线程共享该进程所拥有的资源。

并发不仅进程可以并发执行，在一个进程中的多个线程之间也可以并发执行。

系统开销系统在分配资源等管理上开销大，而线程切换时开销小，只需要保存和设置少量寄存器内容。

线程支持多处理机系统。

在同一进程中的不同线程之间的独立性要比不同进程之间的独立性低得多6.现代操作系统的特征，其中最基本的是哪一项。

特征：并发共享虚拟异步。

其中，并发特征是最为重要的特征，其余三个特征是以并发为前提体现的。

7.批处理操作系统、实时操作系统、分时操作系统的主要特点及各自的优缺点。

第一章1.一般操作系统都提供核心态和用户态两种处理器执行状态。

其目的是为了保护操作系统程序，防止受到用户程序的损害。

核心态具有较高特权，用户态权限较低。

（P2）2.资源管理包含资源复用，分为时间复用和空间复用两种方式。

时间复用：CPU的轮流使用空间复用：不是轮流占用，而是每个客户只占用部分资源。

（P5）3.操作系统的主要功能：存储管理、作业和进程管理、设备管理、文件管理和用户接口服务（P6~8）4.系统调用是用户调用操作系统的代码。

系统调用是操作系统内核与用户程序、应用程序之间的接口，它位于操作系统核心层的最外层。

（P8）5.多道程序设计的基本思想是在内存中同时存放多道程序，在管理程序的控制下交替地执行。

这些作业共享CPU和系统中的其他资源。

（P11）6.操作系统基本类型分为批处理系统、分时系统、实时系统、网络系统和分布式系统。

（P13）7.作业步：一个作业可由若干有序的步骤组成。

由作业控制语句明确标识的计算机程序的执行过程称为作业步。

（P13）8.分时系统的性能由：①终端上的用户数②时间片的长度（P14）9.操作系统的基本特征：并发、共享、不确定性（P20）课后习题6.操作系统主要有哪5种基本类型？各有什么特点？1）批处理系统，该系统有两个特点：一是“多道”，二是“成批”。

“多道”是指内存中存放多个作业，并且在外存上存放大量的后备作业。

调度原则相当灵活，易于选择一批搭配合理的作业调入内存允许，从而充分发挥系统资源的利用率，增加系统的吞吐量。

“成批”的特点是在系统运行过程中不允许用户和机器之间发生交互作用。

2）分时系统①同时性。

若干用户可以同时上机使用计算机系统。

②交互性。

用户能够方便地与系统进行人-机对话。

③独立性。

系统中各用户可以彼此独立地操作，互不干扰或破坏。

④及时性。

用户能在很短时间内得到系统的响应。

3）实时系统①交互性。

②实时性。

③可靠性。

4）网络操作系统①分布性。

网上节点机可以位于不同地点，各自执行自己的任务。

操作系统期末复习设备驱动程序：I/O系统的⾼层（即I/O进程）与设备控制器之间的通信程序设备控制器：计算机中的⼀个硬件实体，是CPU与I/O设备之间的接⼝设备控制器的基本功能1) 接收和识别命令2) 数据交换3) 标识和报告设备的状态4) 地址识别5) 数据缓冲区6) 差错控制通道类型1) 字节多路通道2) 数组选择通道3) 数组多路通道I/O设备的控制⽅式：轮询可编程I/O I/ODMA缓冲的作⽤：(1) 缓和CPU与I/O设备之间速度不匹配的⽭盾(2) 减少对CPU的中断频率，放宽对CPU 中断响应时间的限制(3) 解决数据粒度不匹配的问题(4) 提⾼CPU和I/O设备之间的并⾏性缓冲的类型：单缓冲、双缓冲、环形缓冲、缓冲池⽂件：具有名字的⼀组相关联字符流的集合或相关联记录的集合。

⽂件的分类：性质和⽤途：系统⽂件、库⽂件、⽤户⽂件数据形式：源⽂件、⽬标⽂件、可执⾏⽂件存取控制：只执⾏⽂件、只读⽂件、读写⽂件组织形式：普通⽂件、⽬录⽂件、特殊⽂件逻辑结构：有结构⽂件、⽆结构⽂件物理结构：顺序⽂件、链接⽂件、索引⽂件最基本的⽂件操作(1) 创建⽂件。

(2) 删除⽂件。

(3) 读⽂件。

(4) 写⽂件。

(5) 截断⽂件。

(6) 设置⽂件的读/写位置。

信号量：记录型信号量解决⽣产者-消费者问题Int in =0 ,out = 0;Item buffer[n];Semaphore mutex =1 ,empty = n ,full = 0; V oid proceducer (){Do{Produce an item nextp;Wait (empty);Wait (mutex);Buffer [in]=nextp;In:=(in+1)%n;Signal(mutex);Signal(full);}while(TRUE);}V oid consumer(){Do{Wait(full);Wait(mutxe);Nextc=buffer[out];Out:=(out+1)%n;Signal(mutex);Signal(empty);Consumer the item in nextc;}while(TRUE);}AND信号量解决⽣产者-消费者问题Int in =0 ,out = 0;Item buffer[n];Semaphore mutex =1 ,empty = n ,full = 0; V oid proceducer (){Do{Produce an item nextp;Swait(empty,mutex);Buffer [in]=nextp;In:=(in+1)%n;Ssignal(mutex,full);}while(TRUE);}V oid consumer(){Do{Swait(full,mutex);Nextc=buffer[out];Out:=(out+1)%n;Ssignal(mutex,empty);Consumer the item in nextc;}while(TRUE);}页⾯置换法：在⼀个请求分页系统中，采⽤LRU页⾯置换算法，例如⼀个作页的页⾯⾛向为4，3，2，1，4，3，5，4，3，2，1，5，当分配给该作业的物理块数M分别为3和4时，试计算访问过程中所发⽣的缺页次数和缺页率？（注明：有内存块最初都是空的），并⽐较所得结果。

操作系统（Operating System）复习要点第一章操作系统：计算机系统中的一组系统软件，由它统一管理计算机系统的各种资源并合理组织计算机的工作流程，方便用户使用。

具有管理和服务功能操作系统的特征：并发性，共享性，随机性，可重构性，虚拟性。

并发是指计算机系统中同时存在多个程序，宏观上看，这些程序是同时向前推进的。

共享性：批操作系统程序与多个用户程序共用系统中的各种资源虚拟性：物理实体转化为若干逻辑上的对应物。

操作系统的功能：1，进程管理；2，存储管理；3，文件管理；4，作业管理；5，设备管理；6，其他功能（系统安全，网络通信）。

传统OS 中，进程是系统调度的最小单位，是程序的一次执行；而现代OS 中则是线程，是程序一次相对独立的执行过程。

操作系统的发展历史1,手工操作：穿孔卡片2,监督程序——早期批处理：计算机高级语言出现，单道批处理单道批处理：串行执行作业中，由监督程序识别一个作业，进行处理后再取下一个作业的自动定序处理方式3,多道批处理系统——现代意义上的操作系统多道批处理：允许多个程序同时存在于主存之中，由中央处理机以切换方式为之服务，使得多个程序可以“同时”执行。

操作系统分类：批处理OS，分时OS，实时OS，嵌入式OS，个人计算机OS，网络OS，分布式OS，智能卡OS。

操作系统类型：批处理O S，分时O S，实时O S，网络O S，分布式OS。

分时系统：支持多个终端用户共享一个计算机系统而互不干扰，能实现人机交互的系统。

特点：支持多用户，具有同时性、独立性、及时性、交互性。

实时系统：使计算机系统接收到外部信号后及时进行处理，并且在严格的规定时间内处理结束、再给出反馈信号的系统。

特点：及时响应，快速处理，安全可靠。

宏观和微观两个发展方向：网络OS、分布式OS（大型系统）、嵌入式OS（微机）研究操作系统的几种视角：软件的视角、用户接口、资源管理、虚拟机、服务提供者视角第二章作业的定义：用户要求计算机系统处理的一个计算问题。

操作系统一、复习重点和要求第1章操作系统概述考核学生对操作系统的定义、主要功能、主要类型、操作系统的特征以及分时概念等内容的学习情况。

【掌握】1. 操作系统的概念操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源、有效地组织多道程序运行的系统软件（或程序集合），是用户及计算机之间的接口。

记忆要点：操作系统是什么——是系统软件；操作系统管什么——控制和管理计算机系统内各种资源；操作系统有何用——扩充硬件功能，方便用户使用。

2. 操作系统的主要功能操作系统的五大主要功能：存储管理、进程和处理机管理、文件管理、设备管理、用户接口管理。

【理解】1.操作系统的特征：并发、共享和异步性。

理解模拟：并发——“大家都前进了”；共享——“一件东西大家用”；异步性——“你走我停”，“走走停停”。

2.操作系统的主要类型操作系统的主要类型有：多道批处理系统、分时系统、实时系统、网络操作系统、个人机操作系统、分布式系统和嵌入式操作系统。

UNIX系统是著名的分时系统。

3.分时概念：主要是指若干并发程序对CPU时间的共享。

【了解】1.操作系统的形成；2.分时和实时操作系统的特点；3.操作系统在计算机系统中的地位：是裸机之上的第一层软件，是建立其他所有软件的基础。

4.操作系统结构设计：整体结构、层次结构、虚拟机结构和客户机-服务器结构。

5.操作系统为用户提供的三种用户接口：图形用户接口、命令行接口和程序接口。

系统调用是操作系统内核及用户程序、应用程序之间的接口。

在UNIX/Linux系统，系统调用以C函数的形式出现。

第2章进程管理考核学生对进程定义、进程的状态及其转换、进程的组成、竞争条件和临界区、进程的同步及互斥、信号量和Ｐ、Ｖ操作及其一般应用、死锁的概念和产生死锁的必要条件等内容学习情况。

【掌握】1.进程的定义：进程是程序在并发环境中的执行过程。

进程及程序的主要区别。

进程最基本的属性是动态性和并发性。

2.进程的状态及其转换进程的3种基本状态是：运行态、就绪态和阻塞态。

《操作系统》课程复习（一）题型：一、选择题（每题1分,共10分）二、判断题（每题1分,共10分）三、简答题（每小题6分，共30分）四、计算题（每题10分，共30分）五、综合应用题（20分）（二）复习：一、概论1.操作系统的概念、功能、分类（批处理、实时、分时）2.操作系统的特性3.中断的概念、CPU的状态二、进程管理和处理机调度1、进程管理的功能2、进程的概念（与程序的对比）3、PCB的概念和作用、进程的基本状态及其转换4、进程控制（进程的挂起、建立、停止、阻塞、撤消等）5、进程的同步与互斥的基本概念、（P、V操作）、进程通信、线程的基本概念6、处理级调度的基本概念，作业与进程的调度算法（先来先服务、短作业优先、最高响应比者优先、最高优先数）及评价7、死锁的概念、必要条件8、死锁的预防9、死锁的避免算法（银行家算法）死锁的检测三、存储器管理1．存储管理的功能2．地址映射、逻辑地址、物理地址等概念3．分区管理、分页管理、分段管理、段页式管理等上述管理方法的概念、各自的优缺点、分页与分段的地址转换、分页与分段的对比等4．请求分页管理（虚拟存储器概念、缺页概念、淘汰算法、抖动、缺页率等）四、设备管理设备的分类（块设备、字符输入输出设备）、设备管理的任务与功能、通道、缓冲区技术、设备的分配与设备处理、SPOOLING磁盘的调度五、文件管理1、文件管理的功能2、文件的逻辑结构3、文件的物理结构4、文件的目录管理（目录树）（三）复习题：一、选择题：1、操作系统是最重要的（B）。

A、应用软件B、系统软件C、计算机高级语言D、机器指令2、在采用SPOOLing技术的系统中，用户作业的打印输出结果首先被送到（A）。

A、磁盘固定区域B、显示器C、打印机D、键盘3、在批处理系统中，用户的作业是由（C ）组成？A、程序集+数据集B、程序集C、控制命令序列+程序集+数据集D、数据集4、文件系统中若文件的物理结构采用顺序结构，则文件控制块FCB中关于文件的物理位置应包括（B）。

1.操作系统的功能：平台与环境功能；资源管理者功能；计算机工作流程组织者或者总调度员的功能。

操作系统管理的资源：处理机、内存、I/O设备（系统设备：键盘、打印机、显示器）、文件。

2.操作系统基本特征：1）静态驻留2）动态运行微观特征：并发性；共享性；不确定性；虚拟化。

3.操作系统的基本类型：①批处理系统。

特点：一是成批多道；二是作业的自动控制方式，在作业运行期间，用户不能干预作业的运行；三是这种系统特别追求作业的大吞吐量和系统资源的利用率。

典型系统：银河巨型计算机。

②分时系统。

特点：多路性；同时性；交互性；独占性。

典型系统：麻省理工学院的CTSS，现代的UNIX.。

③实时系统。

特点：响应及时；安全可靠。

典型系统：武汉钢铁公司直径1.7m的轧机上配套的计算机。

④个人机操作系统。

特点：便于携带和安装；单用户使用，但支持注册多个用户，可以进行用户切换；交互式用机方式，使用方便；有良好的多媒体环境，并配有丰富的游戏和应用软件供使用；有良好的网络功能。

典型系统：Windows系列操作系统。

⑤网络操作系统。

典型系统：UNIX,Windows NT⑥分布式操作系统。

特点：分布性；对称性；协同性。

⑦云操作系统。

兼分布式，网络，个人机系统的特点，并有进一步的升华。

典型系统：谷歌的Chorme OS，微软的Windows Azure，海浪的云海OS是云计算中心操作系统的代表，苹果IOS和谷歌的安卓操作系统是云终端的代表。

操作系统结构：整体式系统；层次式系统；虚拟机；客户机/服务器系统；云计算分布式系统结构。

操作系统的概念：①中断驱动：中断是CPU对于某个外部事件的响应。

②核心态与特权指令：操作系统在CPU核心态执行，用户程序在CPU用户态执行，特权指令包括CPU 状态转换，按绝对地址访问内存单元，启动外设，给专用寄存器置值等。

③内核与微内核④系统调用（操作系统以系统调用为其他软件提供使用计算机资源的接口，与子程序调用不同）⑤进程结构⑥用户界面（命令行与Shell接口，图形用户界面、网络浏览器和门户网站界面、手指屏幕触摸）4.并发程序的特征：间断性；失去封闭性；不可再现性。

计算机操作系统期末复习题和答案第一部分操作系统基本概念一、选择题( 选择最确切的一个答案，将其代码填入括号中)1、多道程序设计是指（ B ）。

A、有多个程序同时进入CPU运行B、有多个程序同时进入主存并行运行C、程序段执行不是顺序的D、同一个程序可以对应多个不同的进程2、从总体上说，采用多道程序设计技术可以（ B ）单位时间的算题量，但对每一个算题，从算题开始到全部完成所需的时间比单道执行所需的时间可能要（ B ）。

A、增加减少B、增加延长C、减少延长D、减少减少3、现代操作系统的两个基本特征是（ C ）和资源共享。

A、多道程序设计B、中断处理 C 、程序的并发执行D、实现分时与实时处理-3 ：C4、以下（C ）项功能不是操作系统具备的主要功能。

A、内存管理 B 、中断处理C、文档编辑D、CPU调度5、用户在一次计算过程中，或者一次事物处理中，要求计算机完成所做的工作的集合，这是指（C ）。

A、进程B、程序C、作业D、系统调用6、CPU状态分为系统态和用户态，从用户态转换到系统态的唯一途径是（ C ）。

A、运行进程修改程序状态字 B 、中断屏蔽C、系统调用D、进程调度程序7、系统调用的目的是（ A ）。

A、请求系统服务B、终止系统服务C、申请系统资源D、释放系统资源8、为用户分配主存空间，保护主存中的程序和数据不被破坏，提高主存空间的利用率的是（B ）。

A、处理器管理B、存储器管理C、文件管理D、作业管理二、填空题1、计算机操作系统是方便用户、管理和控制计算机_软硬件资源_的系统软件。

2、采用多道程序设计技术能充分发挥处理器与外围设备与外围设备之间并行工作的能力。

3、操作系统目前有五大类型：_批处理_、_分时_、_实时_、_网络_和_分布式_。

4、操作系统的五大功能是：_处理机管理_、_储存管理_、_设备管理_、_信息管理_和_用户接口_。

5、UNIX 系统是多用户分时交互型操作系统，DOS系统是单用户单任务操作系统。

操作系统期末复习资料（全）第⼀章操作系统引论1.操作系统的设计⽬标及作⽤设计⽬的：(⽅便性和有效性是设计操作系统时最重要的两个⽬标)1．有效性：提⾼系统资源利⽤率；提⾼系统吞吐量。

2．⽅便性：配置OS后可使计算机系统更容易使⽤。

3．可扩充性：现代OS应采⽤新的结构，以便于⽅便的增加新的功能和模块。

4．开放性：系统能遵循世界标准规范，特别是遵循开放系统互连（OSI）国际标准。

作⽤：1.OS作为⽤户与计算机硬件系统之间的接⼝。

2.OS作为计算机系统资源管理者。

3.OS实现了对计算机资源的抽象。

2. 单道批处理系统和多道批处理系统特点及区别单道批处理系统特点：⾃动性顺序性单道性。

多道批处理系统特点（优缺点）：1.资源利⽤率⾼。

2.系统吞吐量⼤。

3.平均周转时间长。

4. ⽆交互能⼒。

★☆单道批处理系统中，内存中仅有⼀道作业，⽆法充分利⽤系统资源。

多道批处理系统中，作业按⼀定算法从外存的“后备队列”中调⼊内存，使它们共享各种资源。

1.分时系统和实时系统的特点特征⽐较：1>．多路性。

实时信息处理系统也按分时原则为多个终端⽤户服务。

实时控制系统的多路性则主要表现在系统周期性地对多路现场信息进⾏采集，以及对多个对象或多个执⾏机构进⾏控制。

⽽分时系统中的多路性则与⽤户情况有关，时多时少。

2>．独⽴性。

实时信息处理系统中的每个终端⽤户在向实时系统提出服务请求时，是彼此独⽴地操作，互不⼲扰；⽽实时控制系统中，对信息的采集和对对象的控制也都是彼此互不⼲扰。

3>．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的；⽽实时控制系统的及时性，则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微秒。

4>．交互性。

实时信息处理系统虽然也具有交互性，但这⾥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。

它不像分时系统那样能向终端⽤户提供数据处理和资源共享等服务。