计算机操作系统复习知识点汇总

计算机操作系统复习知识点汇总

计算机操作系统复习知识点汇总

第一章绪论

1、操作系统的定义、目标、作用

（1）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。

（2）OS的主要目标是：方便性，有效性，可扩充性和开放性.

（3）OS的作用可表现为：

a. OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口；（一般用户的观点）

b. OS作为计算机系统资源的管理者；（资源管理的观点）

c. OS实现了对计算机资源的抽象.

2、脱机输入输出方式和SPOOLing系统（联机输入输出方式）的联系和区别

脱机输入输出技术(Off-Line I/O)是为了解决人机矛盾及CPU的高速性和I/O设备低速性间的矛盾而提出的.它减少了CPU的空闲等待时间，提高了I/O速度.

由于程序和数据的输入和输出都是在外围机的控制下完成的，或者说，它们是在脱离主机的情况下进行的，故称为脱机输入输出方式；反之，在主机的直接控制下进行输入输出的方式称为联机输入输出方式

联机输入输出技术也提高了I/O的速度，同时还将独占设备改造为共享设备，实现了虚拟设备功能。

3、多道批处理系统需要解决的问题

处理机管理问题、内存管理问题、I/O设备管理问题、文件管理问题、作业管理问题

4、OS具有哪几个基本特征?它的最基本特征是什么?

a. 并发性(Concurrence),共享性(Sharing),虚拟性(Virtual),异步性(Asynchronism).

b. 其中最基本特征是并发和共享. c. 并发特征是操作系统最重要的特征，其它特征都是以并发特征为前提的。

5、并行和并发

并行性和并发性是既相似又有区别的两个概念，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少个事件在同一时间间隔内发生。

6、操作系统的主要功能，各主要功能下的扩充功能

a. 处理机管理功能：

进程控制，进程同步，进程通信和调度.

b. 存储管理功能：

内存分配，内存保护，地址映像和内存扩充等

c. 设备管理功能：

缓冲管理，设备分配和设备处理，以及虚拟设备等

d. 文件管理功能：

对文件存储空间的管理，目录管理,文件的读写管理以及文档的共享和保护

7、操作系统与用户之间的接口

a. 用户接口：是给用户使用的接口，用户可通过该接口取得操作系统的服务

b. 程序接口：是给程序员在编程时使用的接口，是用户程序取得操作系统服务的惟一途径。

第二章进程管理

1、进程的定义、特征，进程实体的组成

（1）进程是进程实体的运行过程，是系统进行资源分配的一个独立单位。

（2）进程具有结构特征、动态性、并发性、独立性和异步性。

（3）进程实体由程序段、相关的数据段和PCB三部分构成。

2、进程的三种基本状态及其转换

运行中的进程可能具有就绪状态、执行状态、阻塞状态三个基本状态。 3、引起进程进入挂起状态的原因如下：

a. 终端用户的请求

b. 父进程请求

c. 负荷调节的需要

d. 操作系统的需要

具有挂起状态的进程转换图— P39

4、创建进程的主要步骤

a. 为一个新进程创建PCB，并填写必要的管理信息。

b. 把该进程转入就绪状态并插入就绪队列之中。

5、进程控制块（PCB）的作用

1）系统为了管理进程设置的一个专门的数据结构，存放了用于描述该进程情况和控制进程运行所需的全部信息。

2）系统利用PCB来控制和管理进程，所以PCB是系统感知进程存在的唯一标志

3）进程与PCB是一一对应的

为什么说PCB是进程存在的唯一标志?

在进程的整个生命周期中，系统总是通过其PCB对进程进行控制，系统是根据进程的PCB而不是任何别的什么而感知到该进程的存在的，所以说，PCB是进程存在的唯一标志。

6、进程控制块的组织方式

链接方式、索引方式

7、原语的定义、组成、作用

原语是由若干条指令组成的，用于完成一定功能的一个过程，与一般过程的区别在于：它们是“原子操作”，是一个不可分割的基本单位，在执行过程中不允许中断。原子操作在管态下执行，常驻内存。

原语的作用是为了实现进程的通信和控制，系统对进程的控制如不使用原语，就会造成其状态的不稳定性，从而达不到进程控制的目的。

8、引起创建进程的事件

用户登录、作业调度、提供服务、应用请求 9、引起进程终止的事件

正常结束、异常结束、外界干预

10、引起进程阻塞和唤醒的事件

请求系统服务、启动某些操作、新数据尚未到达、无新工作可做

11、临界资源和临界区

（1）临界资源是指每次仅允许一个进程访问的资源。

属于临界资源的硬件有打印机、磁带机等,软件有消息缓冲队列、变量、数组、缓冲区等。诸进程间应采取互斥方式，实现对这种资源的共享。

（2）每个进程中访问临界资源的那段程序称为临界区（Critical

Section），不论是硬件临界资源，还是软件临界资源，多个进程必须互斥地对它进行访问。

12、同步机制应遵循的规则

空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待

13、进程通信的类型

进程间通信机制包括：共享内存系统、消息传递系统以及管道通信系统。

14、线程的定义、属性

在多线程OS中，通常一个进程中包含多个线程，每个线程都是作为利用CPU的基本单位，是花费最小开销的实体。

线程具有下述属性：（1）轻型实体—线程中的实体基本上不拥有系统资源，只是有一点必不可少的、能保证其独立运行的资源。

（2）独立调度和分派的基本单位（3）可并发执行。（4）共享进程资源。

15、进程和线程的比较

a. 调度性。在传统的操作系统中，拥有资源的基本单位和独立调度、分派的基本单位都是进程，在引入线程的OS中，则把线程作为调度和分派的基本单位，而把进程作为资源拥有的基本单位；

b. 并发性。在引入线程的OS中，不仅进程之间可以并发执行，而且在一个进程中的多个线程之间，亦可并发执行，因而使OS具有更好的并发性；

c. 拥有资源。无论是传统的操作系统，还是引入了线程的操作系统，进程始终是拥有资源的一个基本单位，而线程除了拥有一点在运行时必不可少的资源外，本身基本不拥有系统资源，但它可以访问其隶属进程的资源；

d. 系统开销。由于创建或撤销进程时，系统都要为之分配和回收资源，如内存空间等，进程切换时所要保存和设置的现场信息也要明显地多于线程，因此，操作系统在创建、撤销和切换进程时所付出的开销将显着地大于线程。

16.进程与程序的区别

①程序是静态的，进程是动态的;

②进程更能真实地描述并发,而程序不能;

③进程具有创建其他进程的功能，而程序没有

④进程只是一次执行过程，有生命周期；而程序可作为软件资源长期保存，是相对长

久的;

进程是系统分配调度的独立单位，能与其他进程并发执行;

17.进程互斥与同步的基本概念

i.进程互斥：由于各进程要求共享资源，而有些资源需要互斥使用，因此各进程间竞争使用这些

资源，进程的这种关系为进程的互斥。

ii.进程同步：在并发执行过程中，合作完成同一个任务的多个进程，在执行速度或某些时序点上必须相互协调的合作，这种制约性关系叫作进程同步。

18、同步机制应遵循的规则

空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待

19.常用的几种信号量机制

整型信号量、记录型信息量、AND型信息量、信号量集。

第三章处理机调度

1、高级调度与低级调度的区别 高级调度又称为作业调度或长程调度，调度对象是作业，作业调度往往发生于一个（批）作业运行完毕，退出系统，而需要重新调入一个（批）作业进入内存时，故作业调度的周期长；低级调度又称为进程调度和短程调度，调度物件为进程（或内核级线程），进程调度的运行频率最高，是最基本的一种调度，多道批处理、分时、实时三类OS中必须配置这种调度。

引入中级调度的主要目的：是为了提高系统资源的利用率和系统吞吐量

2、低级调度的功能

保存处理机的现场信息、按某种算法选取进程、把处理器分配给进程

3、进程调度方式

（1）非抢占方式—实现简单、系统开销小、适用于大多数的批处理系统环境

（2）抢占方式——原则：优先权原则、短作业（进程）优先原则、时间片原则

4、同时具有三级调度的调度队列模型

当在OS中引入中级调度后，人们可把进程的就绪状态分为内存就绪和外存就绪，类似的阻塞状态也可以同样划分。

5、调度算法▲

1、先来先服务FCFS

2、短作业（进程）优先SJF（SPF）

3、高优先权优先

4、高响应比优先调度算法（HRN）。

5、时间片轮转法

1) 要求：掌握算法思想。并能对前4种算法根据算法思想计算周转时间、平均周转时间、带权周转时间、平均带权周转时间，

周转时间= 完成时间–到达时间=等待时间+服务时间

2) 掌握先来先服务、短作业（进程）优先、高响应优先调度算法三种算法性能评价： a.先来先服务算法即适合于作业调度也适用于进程调度，且算法较为简单，比较适合长作业（或长进程）不适合短作业（或进程）。

b.短作业（进程）优先算法，能有效降低作业的平均等待时间，提高系统吞吐量。但该算法与用户做出的估计运行时间有很大的关系，对长作业（进程）不利，有利于短作业（进程）。

c.高响应比优先调度算法，即照顾了短作业又考虑了长作业到达的先后次序，它不会使长作业长期得不到服务。

6 高响应比优先调度算法

优先权＝等待时间＋要求服务时间＼要求服务时间

响应比＝(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7、最低松弛度优先调度算法即LLF算法

该算法是根据任务紧急（或松弛）的程度，来确定任务的优先级。

8、何谓死锁？产生死锁的原因和必要条件是什么？

a.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，这些进程都将永远不能再向前推进；

b.产生死锁的原因有二，一是竞争资源，二是进程推进顺序非法；

c.必要条件是: 互斥条件，请求和保持条件，不剥夺条件和环路等待条件。

互斥条件：一个资源一次只能被一个进程使用。

请求和保持条件：保留已经得到的资源，还要求其它的资源。

不剥夺条件：资源只能被占有者释放，不能被其它进程强行抢占。

环路等待条件：系统中的进程形成了环形的资源请求链。

９、处理死锁的基本方法

（１）预防死锁—破坏产生死锁的四个必要条件中的一个或几个条件

（２）避免死锁—破坏产生死锁的四个必要条件

（３）检测死锁—通过系统设置的检测机构，及时检测出死锁的发生

（４）解除死锁—撤销或挂起一些进程

10、预防死锁的方法