操作系统期末复习复习过程

第一章操作系统引论1 什么是操作系统？1.用户与计算机硬件之间的接口2.控制和管理计算机资源的软件2 计算机由什么硬件组成？CPU、存储器、输入/输出设备、总线等3多道批处理系统在该系统中，用户所提交的作业都先存放在外存上并排成一个队列，称为“后备队列”；然后，由作业调度程序按一定的算法从后备队列中选择若干个作业调入内存，使它们共享CPU和系统中的各种资源。

【特征】（优缺点）：资源利用率高、系统吞吐量大、平均周转时间长、无交互能力3 分时系统分时系统是指在一台主机上连接了多个带有显示器和键盘的终端，同时允许多个用户通过自己的终端，以交互方式使用计算机，共享主机中的资源。

【特征】（优缺点）：多路性、独立性、及时性、交互性4 实时系统实时系统是指系统能及时（或即时）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的运行。

【特征】（优缺点）：多路性、独立性、及时性、交互性、可靠性5 OS的特性和功能OS的基本特性：并发性、共享性、虚拟技术性、异步性。

其中“并发”是最重要最基本的特性OS的主要功能：资源管理器和用户接口资源管理功能：处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理操作系统和用户之间的接口：用户接口：联机用户接口，脱机用户接口和图形用户接口程序接口：该接口是为用户程序在执行中访问系统资源而设置的，它是由一组系统调用组成。

第二章进程管理1 进程的基本概念程序顺序执行时的特征：顺序性、封闭性、可再现性程序并发执行时的特征：顺序性、间断性、失去封闭性、不可再现性前趋图是一个有向无循环图DAG(Directed Acyclic Graph)。

进程的定义：进程是程序的一次执行。

进程是可以和其它计算并发执行的计算。

进程是程序在一个数据集合上的运行过程。

进程是一个程序与其使用的数据在处理机上顺序执行时发生的活动。

进程是系统进行资源分配和调度的一个基本单位。

进程的特征：动态性、并发性、独立性、异步性、结构特性进程控制块：是进程实体（进程映像）的一部分。

《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。

操作系统期末复习知识点操作系统是管理计算机硬件与软件资源的系统软件，同时也是计算机系统的内核与基石。

以下是操作系统期末复习的一些重要知识点。

一、操作系统的概念和功能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，合理地组织计算机工作流程，以便有效地利用这些资源为用户提供一个功能强大、使用方便和可扩展的工作环境，在计算机与用户之间起到接口的作用。

其主要功能包括：1、进程管理：负责进程的创建、调度、终止等操作，确保进程能够合理地共享 CPU 资源。

2、内存管理：管理计算机内存的分配、回收和保护，提高内存的利用率。

3、文件管理：实现对文件的存储、检索、更新和共享等操作。

4、设备管理：对输入输出设备进行有效的分配、控制和调度。

5、提供用户接口：包括命令接口和程序接口，方便用户与计算机进行交互。

二、进程管理进程是程序的一次执行过程，是操作系统进行资源分配和调度的基本单位。

进程的状态包括：就绪、运行、阻塞。

进程状态的转换是由操作系统根据资源的可用性和进程的需求进行控制的。

进程调度算法有先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、时间片轮转（RR）、优先级调度等。

每种算法都有其特点和适用场景。

例如，先来先服务算法按照进程到达的先后顺序进行调度，简单公平，但可能导致短作业等待时间过长；短作业优先算法优先调度执行时间短的作业，能有效减少平均等待时间，但可能对长作业不利。

进程同步与互斥是多进程环境下的重要问题。

互斥是指多个进程不能同时访问同一临界资源，同步则是指多个进程在执行顺序上存在依赖关系。

实现进程同步与互斥的方法有信号量机制、管程等。

三、内存管理内存管理的主要任务是为程序分配内存空间，并保证内存的高效利用和保护。

内存分配方式有连续分配和离散分配。

连续分配包括单一连续分配和分区分配，离散分配则有分页存储管理、分段存储管理和段页式存储管理。

分页存储管理将内存空间划分为固定大小的页面，分段存储管理则按照程序的逻辑结构将其划分为不同的段，段页式存储管理结合了分页和分段的优点。

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》基本知识点第1章1.操作系统的概念*操作系统是计算机系统中的一个系统软件，它是这样一些程序模块的集合——它们管理和控制计算机系统中的硬件及软件资源，合理组织计算机工作流程，以便有效地利用这些资源为用户提供一个功能强大、使用方便和可扩展的工作环境，从而在计算机与其用户之间起到接口的作用。

2.操作系统的历史*操作系统的发展分为四个阶段：1946年～50年代末：第一代，电子管时代，无操作系统；50年代末～60年代中期：第二代，晶体管时代，批处理系统；60年中期～70年代中期：第三代，集成电路时代，多道程序设计；70年代末至今：第四代，大规模和超大规模时代，分时系统；3.操作系统的基本类型*操作系统的基本类型有批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、通用操作系统、个人计算机操作系统、网络操作系统、分布式操作系统、嵌入式系统。

其中批处理操作系统的特征是：⑴用户脱机使用计算机，⑵成批处理，⑶多道程序运行。

其优点是：系统资源共享，系统资源使用效率高，作业吞吐量大。

其缺点是：无交互性，作业周转时间长，用户使用不方便。

分时操作系统的特点是：⑴交互怍，⑵多用户的同时性，⑶独立性。

实时操作系统的主要特点是：⑴及时性，⑵高可靠性。

通用操作系统的主要特点是：具有批处理系统、分时操作系统、实时操作系统和多重处理中两种以上的功能。

个人计算机操作系统的主要特点是：联机的交互性、单用户、多媒体化。

网络操作系统的主要特点是：信息交换、资源共享、可互操作、协作处理、作业迁移。

分时操作系统的主要特点是：信息交换、资源共享、可互操作、协作处理、作业迁移、系统的透明性等。

4.操作系统的功能*操作系统的功能包括处理机管理、存储管理、设备管理、信息管理（文件系统管理）、提供用户接口等。

5.研究操作系统的观点*研究操作系统的观点有多种：第一种是资源管理的观点，第二种观点是用户界面观点，第三种观点是进程管理的观点。

其中资源管理的观点把操作系统看着对计算机系统软、硬资源的管理，从而提供了处理机管理、存储管理、设备管理、信息管理（文件系统管理）等功能。

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。

名词解释:1.进程互斥:两个或两个以上得进程由于不能同时使用同一临界资源，只能一个进程使用完,另一个才能使用,这种现象称为进程互斥。

2.页表：每一个作业得虚页号到内存得页架号之间得映射关系得表。

3.文件目录：为了实现对文件得“按名访问”,记录文件基本信息得数据结构，主要有“文件名、类型、属性、日期时间、长度、物理地址"等进行组织所形成得表，称为目录表或文件目录。

4.DMＡ：不需要CPＵ参与,而在专门硬件控制电路控制之下进行得外设与存储器间直接数据传送得方式，称为直接存储器存储DＭＡ、5.进程同步：相互合作得几个进程需要在某些确定点上协调她们工作，一个进程到达这些点后,另一个进程已完成某些操作,否则就不得不停下来等待这些操作得结束，这就就是进程间得同步.6.段表：每个进程都有一张逻辑空间与内存空间映射得段表,其中每一个段表项对应进程得一个段，段表记录该段在内存中得起始地址与段长度。

7.文件保护：就是防止文件被破坏8.通道:通道又称为I／O处理机，它能完成主存与外设支架您得信息传输，并与中央处理器并行操作.9.线程:CPＵ调度得单位10.地址重定位：当装入程序将可执行代码装入内存时，程序得逻辑地址与程序在内存得物理地址一般就是不相同得,必须通过地址转换将逻辑地址转换成内存地址,这个过程称为地址重定位。

11.FAT:FAT就是文件配置表，就是一种由微软发明并拥有部分专利得文件系统，供ＭS-DOS使用，也就是所有非NT核心得微软窗口使用得文件系统12.中断:CPU控制器执行指令时，突然接受到更加紧急得任务,则ＣPU暂停当前任务转去执行紧急任务得过程.问答题：1.什么就是进程?程序与进程有什么联系与区别？进程：多道程序并发执行得一个动态过程。

联系：程序就是进程得一部分，就是进程得实体；区别:进程就是程序得一次执行,就是种动态得；而程序就是一组有序得指令，就是静态得。

一个进程可以执行一个或多个程序，同一程序可能被多个进程同时执行。