汤子瀛《计算机操作系统》考研4版2021考研复习笔记
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汤子瀛《计算机操作系统》复习笔记和课后习题考研真题及其详解(输入输出系统)【圣才出品】
第6章输入输出系统6.1 复习笔记一、I/O系统的功能、模型和接口1．I/O系统的基本功能（1）隐藏物理设备的细节。
（2）与设备的无关性。
（3）提高处理机和I/O设备的利用率。
（4）对I/O设备进行控制。
（5）确保对设备的正确共享。
（6）错误处理。
2．I/O系统的层次结构和模型（1）I/O软件的层次结构如图6-1所示为I/O系统的层次结构，图中的箭头表示I/O的控制流：图6-1 I/O系统的层次结构（2）I/O系统中各种模块之间的层次视图如图6-2所示，I/O系统中各种I/O模块之间的层次视图。
图6-2 I/O系统中各种模块之间的层次视图3．I/O系统接口在I/O系统与高层之间的接口中，根据设备类型的不同，又进一步分为：（1）块设备接口。
（2）流设备接口（字符设备接口）。
（3）网络通信接口。
二、I/O设备和设备控制器1．I/O设备（1）I/O设备的类型①按使用特性分类I/O设备按照使用特性分为存储设备和I/O设备，其中I/O设备又可分为输入设备、输出设备和交互式设备。
②按传输速率分类从设备的传输速率上I/O设备又分为低速设备、中速设备和高速设备。
③信息交换的单位I/O设备按照信息交换的单位分为块设备和字符设备。
（2）设备与控制器之间的接口设备并不是直接与CPU进行通信，而是与设备控制器通信，因此，在I/O设备中应含有与设备控制器间的接口，在该接口中有三种类型的信号（见图6-3所示），各对应一条信号线。
三种信号线中只有数据线是双向的。
图6-3 设备与控制器间的接口2．设备控制器（1）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。
（2）设备控制器的组成设备控制器的组成如图6-4所示，包括：①设备控制器与处理机的接口。
②设备控制器与设备的接口。
③I/O逻辑。
图6-4 设备控制器的组成3．I/O通道（1）I/O通道设备的引入①定义I/O通道是专门负责输入/输出的处理机。
计算机操作系统复习总结-汤子瀛
操作系统的定义：操作系统是以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。
1.1.1操作系统的目标：1.方便性2.有效性3.可扩充性4.开放性2.1.2 操作系统的作用：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的管理者3.os用作扩充机器1.1.3 推动操作系统发展的主要动力：1.不断提高计算机资源利用率2.方便用户3.器件的不断更新换代4.计算机体系结构的不断发展1.2操作系统的发展过程：1.2.1无操作系统的计算机系统：1.人工操作方式2.脱机输入输出（Off-Line I/O）方式1.2.2单道批处理系统（特征：自动性；顺序性；单道性）1.2.3多道批处理系统：1.多道程序设计的基本概念：（1）提高CPU的利用率）（2）可提高内存和I/O设备利用率（3）增加系统吞吐量2.多道批处理系统的特征：（1）多道性（2）无序性（3）调度性3.多道批处理系统的优缺点：（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4.多道批处理系统需要解决的问题：（1）处理机管理问题（2）内存管理问题（3）I/O设备管理问题（4）文件管理问题（5）作业管理问题1.2.4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。
1.分时系统的产生：推动分时系统形成和发展的主要动力，是用户的需求（需要的具体表现：人-机交互、共享主机、便于用户上机）2.分时系统实现中的关键问题：（1）及时接收（2）及时处理3.分时系统的特征：（1）多路性（2）独立性（3）及时性（4）交互性1.2.5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，在规定的时间内对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致地运行。
1.应用需求：（1）实时控制（2）实时信息处理2.实时任务：1）按任务执行时是够呈现周期性来划分：（1）周期性实时任务（2）非周期性实时任务2）根据对截至时间的要求来划分：（1）硬实时任务（2）软实时任务3. 实时系统与分时系统特征的比较：（1）多路性（2）独立性（3）及时性（4）交互性：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、资源共享等服务（5）可靠性：实时系统要求更高P111.3操作系统的基本特性：1.3.1并发：并行性是指两个或多个事件在同一时刻发生；而并发性是指两个或多个时间在同一时间间隔内发生。
汤子瀛计算机操作系统第4版知识点总结笔记课后答案
第1章操作系统引论1.1复习笔记一、操作系统的目标和作用1.操作系统的目标在计算机系统上配置操作系统的主要目标是方便性、有效性、可扩充性和开放性。
（1）方便性配置操作系统（OS）后，系统可以使用编译命令将用户采用高级语言书写的程序翻译成机器代码，用户可以直接通过OS所提供的各种命令操纵计算机系统，使计算机变得易学易用。
（2）有效性① 提高系统资源利用率早期未配置OS的计算机系统，各种资源无法得到充分利用，配置OS后，能有效分配各种设备的工作状态，提高系统资源的利用率。
② 提高系统的吞吐量OS可以通过合理地组织计算机的工作流程，加速程序的运行，缩短程序的运行周期，从而提高系统的吞吐量。
（3）可扩充性OS必须具有很好的可扩充性，才能适应计算机硬件、体系结构以及应用发展的要求。
（4）开放性开放性是指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。
开放性是衡量一个新推出系统或软件能否被广泛应用的至关重要的因素。
2.操作系统的作用操作系统（Operating System，OS）是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对硬件系统的首次扩充。
其主要作用是管理好这些设备，提高它们的利用率和系统的吞吐量，并为用户和应用程序提供一个简单的接口，便于用户使用。
可以从以下几个方面讨论它的作用：（1）OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口OS处于用户与计算机硬件系统之间，用户通过OS来使用计算机系统。
图1-1是OS作为接口的示意图。
图1-1 OS作为接口的示意图从图中可以看出，用户可以通过命令方式、系统调用方式和图标—窗口方式来实现与操作系统的通信，并取得它的服务。
（2）OS作为计算机系统资源的管理者① 管理处理器，用于分配和控制处理器；② 管理存储器，主要负责内存的分配与回收；③ 管理I/O设备，负责I/O设备的分配与操纵；④ 管理文件，负责文件的存取、共享和保护。
注意：当一台计算机系统同时供多个用户使用时，则用户对系统中共享资源的需求有可能发生冲突，因此，操作系统必须对使用资源的请求进行授权，已协调用户对共享资源的使用。
汤子瀛计算机操作系统第四版期末总复习
1、处理机调度的基本概念和种类 2、选择调度算法的准则，周转时间，带权周转
时间，响应时间 3、常见调度算法， 抢占，响应比 4、 常见的两种实时调度算法 处理死锁的基本方法 5、死锁产生的原因，四个必要条件 6、死锁的预防 7、利用银行家算法避免死锁 8、死锁的检测与解除
高速缓存 内存 磁盘
死锁预防 死锁避免 死锁检测解除 资源分配图
•第二章 进程管理
1、进程和线程的概念 2、进程的基本状态及状态转换的原因 3、PCB的作用 4、进程控制的原语操作 5、进程互斥、临界区、进程同步的基本概念、
同步准则 6、记录型信号量 7、信号量的应用 8、经典进程同步问题；生产者与消费者问题 9、进程间通信的原理和实现方法 信箱
系统区 用户区
存储体系
内存管理分配回收 存储共享 存储保护 内存扩充 地址映射
存储管理任务
存储 管理
其他
装入与链接 对换技术 覆盖技术
存储管理方案
虚拟存储管理
段式存储管理 页式存储管理 段页式存储管理
用户程序划分 逻辑地址
内存空间划分 内存分配 管理考虑 硬件支持
地址映射过程
虚拟存储器 虚拟存储技术 程序局部性原理 虚拟页式管理 虚拟段式管理 页面淘汰算法 抖动（颠簸）
虚拟存储器的基本概念：为什么要引入；特征；实现 虚拟存储的关键技术
请求分页系统的基本原理：页表机制；地址变换过程； 页面置换算法
第四章的典型问题
存储器管理的基本任务
动态重定位的概念、实现方式，什么情况下需要重定位
比较连续分配与离散分配
基于空闲分区链的内存分配与回收算法的应用实例：首次 适应法，循环首次适应法，最佳适应法
环缓冲又如何提高CPU 与I/O 设备的并行性 缓冲池是为了解决什么问题而引入，引入缓冲池后系统将
时间，响应时间 3、常见调度算法， 抢占，响应比 4、 常见的两种实时调度算法 处理死锁的基本方法 5、死锁产生的原因，四个必要条件 6、死锁的预防 7、利用银行家算法避免死锁 8、死锁的检测与解除
高速缓存 内存 磁盘
死锁预防 死锁避免 死锁检测解除 资源分配图
•第二章 进程管理
1、进程和线程的概念 2、进程的基本状态及状态转换的原因 3、PCB的作用 4、进程控制的原语操作 5、进程互斥、临界区、进程同步的基本概念、
同步准则 6、记录型信号量 7、信号量的应用 8、经典进程同步问题；生产者与消费者问题 9、进程间通信的原理和实现方法 信箱
系统区 用户区
存储体系
内存管理分配回收 存储共享 存储保护 内存扩充 地址映射
存储管理任务
存储 管理
其他
装入与链接 对换技术 覆盖技术
存储管理方案
虚拟存储管理
段式存储管理 页式存储管理 段页式存储管理
用户程序划分 逻辑地址
内存空间划分 内存分配 管理考虑 硬件支持
地址映射过程
虚拟存储器 虚拟存储技术 程序局部性原理 虚拟页式管理 虚拟段式管理 页面淘汰算法 抖动（颠簸）
虚拟存储器的基本概念：为什么要引入；特征；实现 虚拟存储的关键技术
请求分页系统的基本原理：页表机制；地址变换过程； 页面置换算法
第四章的典型问题
存储器管理的基本任务
动态重定位的概念、实现方式，什么情况下需要重定位
比较连续分配与离散分配
基于空闲分区链的内存分配与回收算法的应用实例：首次 适应法，循环首次适应法，最佳适应法
环缓冲又如何提高CPU 与I/O 设备的并行性 缓冲池是为了解决什么问题而引入，引入缓冲池后系统将
汤子瀛《计算机操作系统》(第4版)笔记和课后习题考研真题详解
汤子瀛《计算机操作系统》（第4版）笔记和课后习题（含考研真题）详解完整版>精研学习wang>无偿试用20％资料
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第1章操作系统引论
1.1复习笔记
1.2课后习题详解
1.3考研真题详解
第2章进程的描述与控制
2.1复习笔记
2.2课后习题详解
2.3考研真题详解
第3章处理机调度与死锁
3.1复习笔记
3.2课后习题详解
3.3考研真题详解
第4章存储器管理
4.1复习笔记
4.2课后习题详解
4.3考研真题详解
第5章虚拟存储器
5.1复习笔记
5.2课后习题详解
5.3考研真题解
第6章输入输出系统
6.1复习笔记
6.2课后习题详解
6.3考研真题详解
第7章文件管理
7.1复习笔记
7.2课后习题详解
7.3考研真题详解
第8章磁盘存储器的管理
8.1复习笔记
8.2课后习题详解
8.3考研真题详解
第9章操作系统接口
9.1复习笔记
9.2课后习题详解
9.3考研真题详解
第10章多处理机操作系统10.1复习笔记
10.2课后习题详解10.3考研真题详解
第11章多媒体操作系统11.1复习笔记
11.2课后习题详解11.3考研真题详解
第12章保护和安全12.1复习笔记
12.2课后习题详解12.3考研真题详解。
计算机操作系统(汤子瀛)版chapter4-2
在换出前的原来位置上吗？
• 受地址“绑定”技术的影响，即
绝对地址产生时机的限制
11.覆盖与交换的比较
• 与覆盖技术相比，交换技术不 要求用户给出程序段之间的逻 辑覆盖结构；而且，交换发生 在进程或作业之间， • 而覆盖发生在同一进程或作业 内。此外，覆盖只能覆盖那些 与覆盖段无关的程序段
第四章
存储器管理
6. 虚拟存储技术
虚存：把内存与外存有机的结合起来使 用，从而得到一个容量很大的“内 存”，这就是虚存 实现思想：当进程运行时，先将一部分 程序装入内存，另一部分暂时留在外 存，当要执行的指令不在内存时，由 系统自动完成将它们从外存调入内存 工作 目的：提高内存利用率
1.页面和物理块
分页存储管理，是将一个进程的逻辑地 址空间分成若干个大小相等的片，称为页面 或页，并为各页加以编号。相应地，也把内 存空间分成与页面相同大小的若干个存储块， 称为(物理)块或页框(frame)，在为进程分配 内存时，以块为单位将进程中的若干个页分 别装入到多个可以不相邻接的物理块中。由 于进程的最后一页经常装不满一块而形成了 不可利用的碎片，称之为“页内碎片”。
为了解决这个问题人们采用一组硬件寄存器， 存放当前访问过的页的页描述子，
每次访问主存时，首先查找快表，若找到所 需的页描述子，则快速形成物理地址。否则从页 表中查找后形成物理地址，同时把页描述子写入 快表。如果设计得当，快表的命中率可以很高。
具有快表的地址变换机构
图 4-4-3 具有快表的地址变换机构
4.7 虚拟存储器
1. 概 述
问题的提出 :
程序大于内存 程序暂时不执行或运行完是否还要占用内存 虚拟存储器的基本思想是：程序、数据、 堆栈的大小可以超过内存的大小，操作系统 把程序当前使用的部分保留在内存，而把其 它部分保存在磁盘上，并在需要时在内存和 磁盘之间动态交换 虚拟存储器支持多道程序设计技术
• 受地址“绑定”技术的影响，即
绝对地址产生时机的限制
11.覆盖与交换的比较
• 与覆盖技术相比，交换技术不 要求用户给出程序段之间的逻 辑覆盖结构；而且，交换发生 在进程或作业之间， • 而覆盖发生在同一进程或作业 内。此外，覆盖只能覆盖那些 与覆盖段无关的程序段
第四章
存储器管理
6. 虚拟存储技术
虚存：把内存与外存有机的结合起来使 用，从而得到一个容量很大的“内 存”，这就是虚存 实现思想：当进程运行时，先将一部分 程序装入内存，另一部分暂时留在外 存，当要执行的指令不在内存时，由 系统自动完成将它们从外存调入内存 工作 目的：提高内存利用率
1.页面和物理块
分页存储管理，是将一个进程的逻辑地 址空间分成若干个大小相等的片，称为页面 或页，并为各页加以编号。相应地，也把内 存空间分成与页面相同大小的若干个存储块， 称为(物理)块或页框(frame)，在为进程分配 内存时，以块为单位将进程中的若干个页分 别装入到多个可以不相邻接的物理块中。由 于进程的最后一页经常装不满一块而形成了 不可利用的碎片，称之为“页内碎片”。
为了解决这个问题人们采用一组硬件寄存器， 存放当前访问过的页的页描述子，
每次访问主存时，首先查找快表，若找到所 需的页描述子，则快速形成物理地址。否则从页 表中查找后形成物理地址，同时把页描述子写入 快表。如果设计得当，快表的命中率可以很高。
具有快表的地址变换机构
图 4-4-3 具有快表的地址变换机构
4.7 虚拟存储器
1. 概 述
问题的提出 :
程序大于内存 程序暂时不执行或运行完是否还要占用内存 虚拟存储器的基本思想是：程序、数据、 堆栈的大小可以超过内存的大小，操作系统 把程序当前使用的部分保留在内存，而把其 它部分保存在磁盘上，并在需要时在内存和 磁盘之间动态交换 虚拟存储器支持多道程序设计技术
计算机操作系统(第四版)汤晓丹著复习摘记
和平均周转时间都尽可能短。2.系统吞吐量高，指单位时间内系统所完成的作业数，与处 理的作业从平均长度有关。3.处理机使用率高。分时系统的目标: 1.响应时间快，从用户提 交一个请求开始到显示出处理结果为止。2.均衡性好，指系统响应时间的快慢与用户请求 服务的复杂性相适应。实时系统的目标: 1.截止时间短，2.可预测性。 3.2.3 先来先服务 FCFS 和短作业优先 SJF 调度算法 FCFS:系统按照作业到达的先后次序进 行调度。主要用于与其他调度算法结合，形成一种更为有效的调度算法，如可以把进程按 优先级设置多个队列，每个队列采用 FCFS。SJF: 作业时间短，优先级高。[缺点：]1.必须 预知作业的运行时间。2.对长作业非常不利。3.无法时间人机交互。4.不能保证紧迫作业及 时执行。 3.2.4 优先级调度算法 PSA 和高响应比优先调度算法 HRRN PSA：根据作业或进程的紧迫 程度设置的优先级进行调度。HRRN：是既考虑了作业的等待时间，又考虑了运行时间的 调度算法[优点:]既照顾了短作业，又不使长作业的等待时间过长，改善了处理机调度的性 能。优先权=(等待时间+要求服务时间)/要求服务时间=响应时间/要求服务时间。1.如果作 业等待时间相同，则要求服务时间越短，优先权越高，有利于短作业。2.当要求服务时间 相同，优先权取决于响应时间。3.对于长作业，优先级随着等待时间的增加而提高。[缺点:] 调度前需要做响应比计算，增加系统开销。 3.3.1.1 进程调度的任务 1.保存处理机的现场信息。2.按某种算法选取进程。3.把处理器 分 配给进程。3.3.1.2 进程调度机制 1.排队器，事先将系统中的所有就绪进程按照一定的策略 排成一个或多个队列。2.分派器，将处理机分配个新选出的进程。3.上下文切换器，分派处 理器时，新选进程的 CPU 现场信息装入到处理器的各个寄存器中；阻塞进程时，将处理器 寄存器中的现场信息保存到进程 PCB 中。3.3.1.3 进程调度方式 1.非抢占方式：把处理机 分配给进程后，只有当进程运行结束或者阻塞时，才将处理机分配给其他进程。[优点:]实 现简单，系统开销小。适用于大多数批处理系统。2.抢占方式，允许调度程序根据某种原 则，去暂停某个正在执行的进程，将处理机分配个另一个进程。抢占原则 1.优先权原则， 2.短进程优先原则，3.时间片原则。 3.3.2 转轮调度算法 基本原理：基于时间片的调度算法，让就绪队列上的每个进程每次仅 运行一个时间片，保证就绪队列中的所有进程在确定的时间内，都能获得一个时间片的处 理机时间。进程切换时机：1.时间片未用完，进程已经结束。2.时间片已用完。时间片大小 的确定：一个较为可取的时间片是略大于一个典型交互所需要的时间，使大多数交互进程 能在一个时间片内完成，从而获得很小的响应时间。 3.3.3 优先级调度算法 1.非抢占式优先级调度算法。 2.抢占式优先级调度算法。 优先级类型： 1.静态优先级，在创建进程时确定，整个运行期间不会改变。2.动态优先级，进程创建初期 赋予一个优先级，随着进程的推进或等待时间的增加而改变，以便获得更好的调度性能。 3.3.4 多队列调度算法 将不同类型或性质的进程固定分配在不同的就绪队列中，不同的就 绪队列采用不同的调度算法。 3.3.5 多级反馈队列调度算法 事先不需要知道各种进程所需的执行时间，还可以较好的满 足各类进程的需求。调度机制：1.设置多个队列，为每个队列赋予不同的优先级。优先级 越高，时间片越小。2.每个队列都采用 FCFS 算法。3.按队列优先级调度。调度程序首先调 度最高优先级队列中的进程运行，第一队列空闲时才调度第二队列。调度算法的性能：如 果规定第一个队列的时间片略大于多数人机交互的处理时间，便能较好满足各类用户的需 求。终端用户作业在第一队列时间片中完成，短批处理用户的周转时间较短，长批处理用 户不用担心长期得不到处理。 3.3.6 基于公平原则的调度算法 保证调度算法 不是保证优先运行，而是明确的性能保证， 每个相同类型的进城获得相同相同的运行时间。公平分享调度算法 调度的公平性针对用 户，使所有用户能获得相同的处理机时间，或所要求的时间比例。调度是以进程为基本单 位的，必须考虑到每个用户的进程数。 3.5.2 计算机系统中的死锁 死锁是源于多个进程对资源的争夺，对不可抢占资源争夺，对 可消耗资源的争夺和进程推进顺序不当时，会引起死锁。 3.5.3 死锁的定义，必要条件和处理方法 死锁的定义：如果一组进程中的每个进程都在等 待仅由该组进程中的其他进程才能引发的事件， 那么该组进程时死锁的。 死锁的必要条件： 1.互斥条件，在一段时间内，某资源只能被一个进程占用。2.请求和保持条件，进程已经保 持了一些资源，又请求新的资源，却被其他进程占用，此时进程被阻塞。3.不可占用条件， 进程已获得的资源在未使用完之前不能被抢占。4.循环等待条件,发生死锁时必然存在一个 进程-资源的循环链，即每个进程都在等待另一个进程的资源释放。处理死锁的方法：1.预 防死锁，通过设置限定条件，破坏产生死锁四个必要条件中的一个或几个。易实现。2.避 免死锁，在资源的动态分配中，用某种方法防止系统进入不安全状态，从而避免死锁的发 生，例如使用银行家算法。3.检测死锁，事先不采取任何措施，通过检测机构及时的检测 出死锁的发生，然后采取措施解脱死锁。4.解除死锁，当检测到系统已发生死锁，撤销一 些进程，回收资源，并将资源分配各阻塞状态中的进程，解除死锁。 3.6 死锁的预防 破坏请求和保持条件： 1.一次性地申请进程在整个运行过程中所需要的全 部资源，进程在整个运行期间，不会再提出资源请求。[缺点:1.资源被严重浪费，严重恶化 了资源的利用率。2.使进程经常发生饥饿现象。]，2.允许一个进程获得运行初期所需资源 化后开始运行。在运行过程中初步释放自己使用完毕的资源，申请新的资源。能使进程更 快的完成任务，提高设备的利用率，减少进程发生饥饿的几率。破坏不可抢占条件： 当一 个已经保持了某些不可被抢占资源的进程，提出新的资源请求而不能满足时，必须释放自 己所有的资源，以后需要时再申请。[缺点:可能使进程无限推迟执行，延长了进程的周转 时间，增加系统开销，降低吞吐量。] 破坏循环条件： 对系统所有资源进行线性编号，规 定每个进程都按照资源编号顺序请求资源。进程必须释放所有具有相同或者更高序号的资 源后才能申请较低序号的资源。[缺点:各类资源的序号必须相对稳定，限制了新设备的增 加。作业使用的资源顺序和资源编号不一致。限制用户自主，简单的编程。] 3.7 避免死锁 系统安全状态： 指系统能按照某种进程推进顺序为每个进程分配所需资源， 直至满足每个进程对资源的最大需求，使每个进程都可顺利的完成，此时为一个安全资源 分配序列。有安全序列则为安全状态。避免死锁的实质在于在进行资源分配时，是系统不 进入不安全状态。 3.8 死锁的检测与解除 死锁检测：1.资源分配图，用圆圈代表一个进程，用方框代表一类 资源，请求边是从进程指向资源，分配边是从资源指向进程。2.死锁定理：当且仅当某一 状态时的资源分配图是不可简化的。 简化的方法： 1).在资源分配图中找到不阻塞也不独立 的进程结点 P1，正常情况下该结点是可以获得资源顺利执行完并释放所有资源的。去除该 结点的请求边和分配边，使其孤立。2).P1 释放资源后，P2 才可以继续运行，消除 P2 的请 求边和分配边，使其孤立。3).若能够消除所有进程结点的请求边和分配边，则该资源分配 图是可简化的，反之不能简化，就会产生死锁。 3.死锁检测的数据结构： 类似于银行家算法的数据结构。 死锁解除： 解除死锁的方法有两种，1 是抢占资源，从一个或多个进程中抢占足够数量的 资源，分配给死锁进程，以解除死锁状态。2 是终止进程，终止一个或多个死锁的进程， 知道打破死锁环路。终止的方法有：1).终止所有死锁进程,2).逐个终止死锁进程。 终止进程时要考虑的因素：1).进程的优先级大小，2).进程执行的时间，还要执行的时间， 3).进程使用的资源，还需要的多少资源，4).进程是交互式还是批处理式 代价最�
计算机操作系统_汤子瀛_第四版_课后习题答案(全)
第一章1设计现代OS的主要目标是什么？答：（1）有效性（2）方便性（3）可扩充性（4）开放性2. OS的作用可表现在哪几个方面？答：（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的管理者（3）OS实现了对计算机资源的抽象3 •为什么说OS实现了对计算机资源的抽象？答：OS首先在裸机上覆盖一层I/O设备管理软件，实现了对计算机硬件操作的第一层次抽象; 在第一层软件上再覆盖文件管理软件，实现了对硬件资源操作的第二层次抽象。
OS通过在计算机硬件上安装多层系统软件，增强了系统功能，隐藏了对硬件操作的细节，由它们共同实现了对计算机资源的抽象。
4 •试说明推劢多道批处理系统形成和収展的主要劢力是什么？答：主要动力来源于四个方面的社会需求与技术发展：（1）不断提高计算机资源的利用率；（2）方便用户；（3）器件的不断更新换代；（4）计算机体系结构的不断发展。
5.何谓脱机I/O和联机I/O ？答：脱机I/O 是指事先将装有用户程序和数据的纸带或卡片装入纸带输入机或卡片机，在外围机的控制下，把纸带或卡片上的数据或程序输入到磁带上。
该方式下的输入输出由外围机控制完成，是在脱离主机的情况下进行的。
而联机I/O方式是指程序和数据的输入输出都是在主机的直接控制下进行的。
6 •试说明推劢分时系统形成和収展的主要劢力是什么？答：推动分时系统形成和发展的主要动力是更好地满足用户的需要。
主要表现在：CPU的分时使用缩短了作业的平均周转时间；人机交互能力使用户能直接控制自己的作业；主机的共享使多用户能同时使用同一台计算机，独立地处理自己的作业。
7 •实现分时系统的关键问题是什么？应如何解决？答：关键问题是当用户在自己的终端上键入命令时，系统应能及时接收并及时处理该命令，在用户能接受的时延内将结果返回给用户。
解决方法：针对及时接收问题，可以在系统中设臵多路卡，使主机能同时接收用户从各个终端上输入的数据；为每个终端配臵缓冲区，暂存用户键入的命令或数据。
汤子瀛《计算机操作系统》考研2021考研真题解析与笔记
汤⼦瀛《计算机操作系统》考研2021考研真题解析与笔记汤⼦瀛《计算机操作系统》考研2021考研真题解析与笔记第⼀部分考研真题精选⼀、选择题1下列关于线程的描述中，错误的是（）。
[2019年408统考]A．内核级线程的调度由操作系统完成B．操作系统为每个⽤户级线程建⽴⼀个线程控制块C．⽤户级线程间的切换⽐内核级线程间的切换效率⾼D．⽤户级线程可以在不⽀持内核级线程的操作系统上实现【答案】B查看答案【解析】⽤户级线程仅存在于⽤户空间中，与内核⽆关，其线程库对⽤户线程的调度算法与OS的调度算法⽆关，不需要操作系统为每个⽤户级线程建⽴⼀个线程控制块。
2下列选项中，可能将进程唤醒的事件是（）。
[2019年408统考]Ⅰ．I/O结束Ⅱ．某进程退出临界区Ⅲ．当前进程的时间⽚⽤完A．仅ⅠB．仅ⅢC．仅Ⅰ、ⅡD．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ【答案】C查看答案【解析】可能唤醒进程的事件包括I/O结束、某进程退出临界区等。
当前进程的时间⽚⽤完会引起另⼀个进程的调度并运⾏，不是唤醒进程。
3下列关于系统调⽤的叙述中，正确的是（）。
[2019年408统考]Ⅰ．在执⾏系统调⽤服务程序的过程中，CPU处于内核态Ⅱ．操作系统通过提供系统调⽤避免⽤户程序直接访问外设Ⅲ．不同的操作系统为应⽤程序提供了统⼀的系统调⽤接⼝Ⅳ．系统调⽤是操作系统内核为应⽤程序提供服务的接⼝A．仅Ⅰ、ⅣB．仅Ⅱ、ⅢC．仅Ⅰ、Ⅱ、ⅣD．仅Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ【答案】C查看答案【解析】系统调⽤接⼝是连接操作系统和应⽤程序的桥梁，⽽接⼝是以具体程序中的函数实现的，称之为系统调⽤，在不同的操作系统中，具有不同的系统调⽤，但是它们实现的功能是基本相同的。
4下列选项中，可⽤于⽂件系统管理空闲磁盘块的数据结构是（）。
[2019年408统考]Ⅰ．位图Ⅱ．索引节点Ⅲ．空闲磁盘块链Ⅳ．⽂件分配表（FAT）A．仅Ⅰ、ⅡB．仅Ⅰ、Ⅲ、ⅣC．仅Ⅰ、ⅢD．仅Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ【答案】B查看答案【解析】⽂件系统管理空闲磁盘块的数据结构包括位图、链表、⽂件分配表。
汤子瀛计算机操作系统第4版知识点总结笔记课后答案
汤子瀛计算机操作系统第4版知识点总结笔记课后答案第1章操作系统引论1.1复习笔记一、操作系统的目标和作用1.操作系统的目标在计算机系统上配置操作系统的主要目标是方便性、有效性、可扩充性和开放性。
（1）方便性配置操作系统（OS）后，系统可以使用编译命令将用户采用高级语言书写的程序翻译成机器代码，用户可以直接通过OS所提供的各种命令操纵计算机系统，使计算机变得易学易用。
（2）有效性① 提高系统资源利用率早期未配置OS的计算机系统，各种资源无法得到充分利用，配置OS后，能有效分配各种设备的工作状态，提高系统资源的利用率。
② 提高系统的吞吐量OS可以通过合理地组织计算机的工作流程，加速程序的运行，缩短程序的运行周期，从而提高系统的吞吐量。
（3）可扩充性OS必须具有很好的可扩充性，才能适应计算机硬件、体系结构以及应用发展的要求。
（4）开放性开放性是指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。
开放性是衡量一个新推出系统或软件能否被广泛应用的至关重要的因素。
2.操作系统的作用操作系统（Operating System，OS）是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对硬件系统的首次扩充。
其主要作用是管理好这些设备，提高它们的利用率和系统的吞吐量，并为用户和应用程序提供一个简单的接口，便于用户使用。
可以从以下几个方面讨论它的作用：（1）OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口OS处于用户与计算机硬件系统之间，用户通过OS来使用计算机系统。
图1-1是OS作为接口的示意图。
图1-1 OS作为接口的示意图从图中可以看出，用户可以通过命令方式、系统调用方式和图标—窗口方式来实现与操作系统的通信，并取得它的服务。
（2）OS作为计算机系统资源的管理者① 管理处理器，用于分配和控制处理器；② 管理存储器，主要负责内存的分配与回收；③ 管理I/O设备，负责I/O设备的分配与操纵；④ 管理文件，负责文件的存取、共享和保护。
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汤子瀛《计算机操作系统》考研4版2021考研复习笔记第1章操作系统引论1.1 复习笔记一、操作系统的目标和作用1操作系统的目标（1）方便性。
（2）有效性。
（3）可扩充性。
（4）开放性。
2操作系统的作用（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的管理者。
（3）OS实现了对计算机资源的抽象。
二、操作系统的发展过程1未配置操作系统的计算机系统（1）人工操作方式。
（2）脱机输入/输出方式。
2单道批处理系统3多道批处理系统多道批处理系统特征：多道、宏观上并行、微观上串行。
4分时系统分时系统的特征：多路性、独立性、及时性、交互性。
5实时系统（1）实时系统的类型①工业（武器）控制系统，如火炮的自动控制系统、飞机的自动驾驶系统，以及导弹的制导系统等。
②信息查询系统，如飞机或火车的订票系统等。
③多媒体系统。
④嵌入式系统。
（2）实时系统最主要的特征便是及时性与可靠性。
6微机操作系统的发展微机操作系统按运行方式分为以下几类：（1）单用户单任务操作系统。
（2）单用户多任务操作系统。
（3）多用户多任务操作系统。
三、操作系统的基本特性1并发（Concurrence）区分并行与并发（1）并行性是指两个或多个事件在同一时刻发生；（2）并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。
2共享（Sharing）目前实现资源共享的主要方式有以下两种：（1）互斥共享方式。
（2）同时访问方式。
3虚拟（Virtual）4异步（Asynchronism）并发和共享是多用户（多任务）OS的两个最基本的特征。
四、操作系统的主要功能1处理机管理功能对处理机的管理可归结为对进程的管理。
处理机管理的主要功能有：（1）进程控制。
（2）进程同步。
（3）进程通信。
（4）调度。
2存储器管理功能（1）内存分配。
（2）内存保护。
（3）地址映射。
（4）内存扩充。
3设备管理功能（1）缓冲管理。
（2）设备分配。
（3）设备处理。
4文件管理功能（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。
5操作系统与用户之间的接口（1）用户接口用户接口进一步分为联机用户接口、脱机用户接口和图形用户接口三种。
（2）程序接口程序接口是由一组系统调用组成的，每一个系统调用都是一个能完成特定功能的子程序。
6系统调用（1）系统调用又被称为广义指令。
（2）系统调用的相关处理都是在核心态下进行。
（3）系统调用按功能分类为：设备管理、文件管理、进程控制、进程通信、内存管理。
五、操作系统的运行环境1内核态与用户态（1）操作系统的内核是计算机上配置的底层软件，是操作系统最基本、最核心的部分。
（2）操作系统内核的核心功能包括时钟管理，中断处理，原语，进程管理，存储器管理，设备管理。
（3）用户态也叫做目态，核心态也叫做管态。
2操作系统的指令分为特权指令和非特权指令。
（1）特权指令是只能由操作系统才能执行的指令，如I/O指令、内存清零指令，只能在核心态下执行。
（2）非特权指令是用户可以去执行的指令，在用户态下执行。
3中断与异常（1）中断分为内中断和外中断。
其中，内中断信号的来源是CPU内部，与当前执行指令的有关；外中断信号的来源是CPU外部，与当前执行指令的无关。
（2）内中断也称为异常或者陷入（trap）。
（3）外中断就是狭义上的中断。
（4）中断可以使CPU从用户态切换为核心态。
六、微内核OS结构（1）基本概念微内核并非是一个完整的OS，而只是将操作系统中最基本的部分放入微内核，微内核通常包含以下几部分：①与硬件处理紧密相关的部分；②一些较基本的功能；③客户和服务器之间的通信。
（2）微内核的基本功能①进程（线程）管理。
②低级存储器管理。
③中断和陷入处理。
（3）微内核操作系统的优点①提高了系统的可扩展性。
②增强了系统的可靠性。
③可移植性强。
④提供了对分布式系统的支持。
⑤融入了面向对象技术。
（4）微内核操作系统存在的问题微内核OS存在着潜在的缺点。
其中最主要的是，较之早期OS，微内核OS的运行效率有所降低。
第一部分教材精讲第一章操作系统引论本章内容1.1 操作系统的目标和作用1.2 操作系统的发展过程1.3 操作系统的基本特性1.4 操作系统的主要功能1.5 操作系统的结构设计1.1 操作系统的目标和作用1.1.1 操作系统的目标目前存在着多种类型的OS，不同类型的OS，其目标各有所侧重。
通常在计算机硬件上配置的OS，其目标有以下几点：1．方便性2．有效性3．可扩充性4．开放性1.1.2 操作系统的作用1.OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口OS作为用户与计算机硬件系统之间接口的含义是：OS处于用户与计算机硬件系统之间，用户通过OS来使用计算机系统。
或者说，用户在OS帮助下，能够方便、快捷、安全、可靠地操纵计算机硬件和运行自己的程序。
应注意，OS是一个系统软件，因而这种接口是软件接口。
图1-1 OS作为接口的示意图（1）命令方式。
这是指由OS提供了一组联机命令（语言），用户可通过键盘输入有关命令，来直接操纵计算机系统。
（2）系统调用方式。
OS提供了一组系统调用，用户可在自己的应用程序中通过相应的系统调用，来操纵计算机。
（3）图形、窗口方式。
用户通过屏幕上的窗口和图标来操纵计算机系统和运行自己的程序。
2.OS作为计算机系统资源的管理者在一个计算机系统中，通常都含有各种各样的硬件和软件资源。
归纳起来可将资源分为四类：处理器、存储器、I/O设备以及信息（数据和程序）。
相应地，OS的主要功能也正是针对这四类资源进行有效的管理，即：处理机管理，用于分配和控制处理机；存储器管理，主要负责内存的分配与回收；I/O设备管理，负责I/O设备的分配与操纵；文件管理，负责文件的存取、共享和保护。
可见，OS 确是计算机系统资源的管理者。
事实上，当今世界上广为流行的一个关于OS作用的观点，正是把OS作为计算机系统的资源管理者。
3.OS用作扩充机器对于一台完全无软件的计算机系统（即裸机），即使其功能再强，也必定是难于使用的。
如果我们在裸机上覆盖上一层I/O设备管理软件，用户便可利用它所提供的I/O命令，来进行数据输入和打印输出。
此时用户所看到的机器，将是一台比裸机功能更强、使用更方便的机器。
通常把覆盖了软件的机器称为扩充机器或虚机器。
如果我们又在第一层软件上再覆盖上一层文件管理软件，则用户可利用该软件提供的文件存取命令，来进行文件的存取。
此时，用户所看到的是台功能更强的虚机器。
如果我们又在文件管理软件上再覆盖一层面向用户的窗口软件，则用户便可在窗口环境下方便地使用计算机，形成一台功能更强的虚机器。
1.1.3 推动操作系统发展的主要动力1．不断提高计算机资源利用率2．方便用户3．器件的不断更新换代4．计算机体系结构的不断发展1.2 操作系统的发展过程1.2.1 无操作系统的计算机系统1．人工操作方式从第一台计算机诞生（1945年）到50年代中期的计算机，属于第一代，这时还未出现OS。
这时的计算机操作是由用户（即程序员）采用人工操作方式直接使用计算机硬件系统，即由程序员将事先已穿孔（对应于程序和数据）的纸带（或卡片）装入纸带输入机（或卡片输入机），再启动它们将程序和数据输入计算机，然后启动计算机运行。
当程序运行完毕并取走计算结果后，才让下一个用户上机。
这种人工操作方式有以下两方面的缺点：（1）用户独占全机。
（2）CPU等待人工操作。
2．脱机输入/输出（Off-Line I/O）方式这种脱机I/O方式的主要优点如下：（1）减少了CPU的空闲时间。
（2）提高I/O速度。
图1-2 脱机I/O示意图1.2.2 单道批处理系统1．单道批处理系统（Simple Batch Processing System）的处理过程图1-3 单道批处理系统的处理流程2．单道批处理系统的特征单道批处理系统是最早出现的一种OS，严格地说，它只能算作是OS的前身而并非是现在人们所理解的OS。
尽管如此，该系统比起人工操作方式的系统已有很大进步。
该系统的主要特征如下：（1）自动性。
（2）顺序性。
（3）单道性。
1.2.3 多道批处理系统1．多道程序设计的基本概念在单道批处理系统中，内存中仅有一道作业，它无法充分利用系统中的所有资源，致使系统性能较差。
为了进一步提高资源的利用率和系统吞吐量，在60年代中期又引入了多道程序设计技术，由此而形成了多道批处理系统（Multiprogrammed Batch Processing System）。
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。
在OS中引入多道程序设计技术可带来以下好处：（1）提高CPU的利用率。
当内存中仅有一道程序时，每逢该程序在运行中发出I/O 请求后，CPU空闲，必须在其I/O完成后才继续运行；尤其因I/O设备的低速性，更使CPU的利用率显著降低。
图1-4（a）示出了单道程序的运行情况，从图可以看出：在t2~t3、t6~t7时间间隔内CPU空闲。
在引入多道程序设计技术后，由于同时在内存中装有若干道程序，并使它们交替地运行，这样，当正在运行的程序因I/O 而暂停执行时，系统可调度另一道程序运行，从而保持了CPU处于忙碌状态。
图1-4 单道和多道程序运行情况（2）可提高内存和I/O设备利用率。
为了能运行较大的作业，通常内存都具有较大容量，但由于80%以上的作业都属于中小型，因此在单道程序环境下，也必定造成内存的浪费。
类似地，对于系统中所配置的多种类型的I/O设备，在单道程序环境下也不能充分利用。
如果允许在内存中装入多道程序，并允许它们并发执行，则无疑会大大提高内存和I/O设备的利用率。
（3）增加系统吞吐量。
在保持CPU、I/O设备不断忙碌的同时，也必然会大幅度地提高系统的吞吐量，从而降低作业加工所需的费用。
2．多道批处理系统的特征（1）多道性。
（2）无序性。
（3）调度性。
3．多道批处理系统的优缺点（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。
4．多道批处理系统需要解决的问题（1）处理机管理问题。
（2）内存管理问题。
（3）I/O设备管理问题。
（4）文件管理问题。
（5）作业管理问题。
1.2.4 分时系统1．分时系统（Time-Sharing System）的产生如果说，推动多道批处理系统形成和发展的主要动力，是提高资源利用率和系统吞吐量，那么，推动分时系统形成和发展的主要动力，则是用户的需求。
或者说，分时系统是为了满足用户需求所形成的一种新型OS。
它与多道批处理系统之间，有着截然不同的性能差别。
用户的需求具体表现在以下几个方面：（1）人—机交互。
（2）共享主机。