操作系统(本科)期末复习指导
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操作系统（本科）期末复习指导 操作系统（本科）是中央广播电视大学计算机科学与技术本科专业（专科起点）的一门统设必修课，课内学时72，4学分，开设一学期。 操作系统是计算机系统的基本组成部分，是整个计算机系统的基础和核心。因此历来是计算机专业的一门核心课程。通过本课程的学习，使学生深入理解操作系统的基本概念和主要功能，掌握常用操作系统（如Linux）的使用和一般管理方法，了解操作系统是如何组织和运作的，从而为学生以后的学习和工作打下基础。 操作系统是一门理论性和实践性紧密结合的课程。在理论方面，课程具有概念多、较抽象、涉及面广的特点。操作系统的上机实验很重要，既可以加深对课本知识的理解，又可以学到很多实际工作的经验，有助于增强动手技能、分析解决实际问题的能力，提高专业素质。
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），是用户与计算机之间的接口。 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，见教材16页； 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与用户程序、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、进程的同步与互斥、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。 进程与程序的主要区别。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。掌握教材33页的进程状态及其转换图。 3. 进程的同步与互斥的概念。可以简单理解为：同步是协作，互斥是竞争。 4. 信号量和Ｐ、Ｖ操作及其一般应用。 运用信号量机制和Ｐ、Ｖ操作，解决并发进程一般的互斥和同步问题。解决此类问题的一般方式： ① 根据问题给出的条件，确定进程有几个或几类； ② 确定进程间的制约关系——是互斥，还是同步； ③ 各相关进程间通过什么信号量实现彼此的制约，标明信号量的含义和初值； ④ 用P、V操作写出相应的代码段； ⑤ 验证代码的正确性：设以不同的次序运行各进程，是否能保证问题的圆满解决。切忌按固定顺序执行各进程。 【理解】 1. 多道程序设计概念及其优点。 2. 进程的一般组成，应深入理解进程控制块的作用。每个进程有惟一的进程控制块。 3. Linux进程管理的基本命令：ps、kill、sleep。 4. 理解进程临界资源和临界区的概念，进程进入临界区的调度原则。信号量概念，P、V操作执行的动作。 5. 死锁的概念；死锁的4个必要条件：互斥条件、不可抢占条件、占有且申请条件、循环等待条件。 【了解】 1. Linux进程结构，见教材41页图。 2. 进程间的3种高级通信：共享内存、管道文件和消息传递。
第3章 处理机调度 考核学生对作业状态、作业调度和进程调度的功能、性能评价标准、常用调度算法、Linux常用调度命令、中断处理过程、shell命令执行过程等内容的学习情况。 【掌握】 1. 作业调度和进程调度的功能 作业调度的功能见教材73页，进程调度的功能见教材74页。在一般操作系统中，进程调度是必须具备的。 2. 常用调度算法 掌握三种基本调度算法（先来先服务法、时间片轮转法、优先级法）的实现思想，并能进行评价指标的计算。 要求：能利用图表形式列出各作业或进程的有关时间值，如到达时间、运行时间、开始时间、完成时间等，利用评价公式计算出各指标的值，如周转时间、带权周转时间、平均周转时间、平均带权周转时间。 【理解】 1. 作业的四种状态：提交、后备、执行和完成。 2. 作业调度与进程调度的关系，见教材75页。简单比喻：作业调度是演员上场前的准备，进程调度是让演员上场表演。 3. 调度性能评价标准 评价调度算法的指标：吞吐量、周转时间、带权周转时间、平均周转时间和平均带权周转时间。 4. Linux系统的进程调度方式、策略和常用调度命令：nohup，at，batch，jobs，fg，bg。 5. 中断处理过程：保存现场、分析原因、处理中断和中断返回。 6. shell命令的一般执行过程。 【了解】 1. 调度的三个级别：高级调度、中级调度和低级调度，其中高级调度又称作业调度，低级调度又称进程调度。 2. 调度策略的选择，见教材77页。 3. 中断概念 中断是指CPU对系统发生的某个事件做出的一种反应，它使CPU暂停正在执行的程序，保留现场后自动执行相应的处理程序，处理该事件后，如被中断进程的优先级最高，则返回断点继续执行被“打断”的程序。
第4章 存储管理 考核学生对重定位、分区法、分页的概念、虚拟存储概念、请求分页存储管理技术、常用页面置换算法、Linux中的存储管理技术以及抖动等内容的学习情况。 【掌握】 1. 掌握以下概念：逻辑地址、物理地址、逻辑地址空间、物理地址空间、重定位、静态重定位、动态重定位、碎片、虚拟存储器。 2. 分区法 分区法分为固定分区法和动态分区法两种。要掌握其基本原理、数据结构、地址转换、内存空间的分配与释放、分配算法、优点和缺点。 3. 分页技术 掌握分页存储管理的基本方法，如地址表示、从逻辑地址到物理地址的转换、数据结构等。 4. 虚拟存储器 虚拟存储器（Virtual Memory）是用户能作为可编址内存对待的虚拟存储空间，它使用户逻辑存储器与物理存储器分离，是操作系统给用户提供的一个比真实内存空间大得多的地址空间。 虚拟存储器的基本特征：虚拟扩充、部分装入、离散分配、多次对换。此外，虚拟存储器的容量不是无限大的，它主要受到地址的字长和外存容量的限制 5. 请求分页技术 请求分页存储管理技术是在单纯分页技术基础上发展起来的，二者根本区别在于请求分页提供虚拟存储器。 实现请求分页，系统必须提供一定容量的内存和外存，以及支持分页机制，还需要有页表机制、缺页中断机构以及地址转换机构。 6. 常用页面置换算法 能应用先进先出法（FIFO）、最佳置换法（OPT）、最近最少使用置换法（LRU）的实现思想计算页面淘汰序列、缺页次数以及缺页率。 【理解】 1. 重定位 把逻辑地址转变为内存物理地址的过程称作重定位。根据重定位的时机，分为静态重定位和动态重定位。理解它们的概念、实现思想和优缺点。 2. 抖动。见教材128页，理解抖动的含义，与页面置换算法的关系。 3. Linux中的存储管理技术 Linux系统采用了请求分页存储管理技术和对换技术。 【了解】 1. 存储器层次 了解典型的存储器层次结构：寄存器、高速缓存、内存、磁盘、磁带。 2. 用户程序的地址空间 用户程序的主要处理阶段：编辑、编译、链接、装入和运行。 3. 对换技术的实现思想。
第5章 文件系统 考核学生对文件的分类、文件系统的功能、文件的逻辑组织和物理组织、文件的目录结构、文件存储空间的管理、文件的存取控制等内容的学习情况。 【掌握】 1. 文件系统的功能 一般说来，文件系统应具备以下功能：文件管理、目录管理、文件存储空间的管理、文件的共享和保护、提供方便的接口。 2. 文件的逻辑组织和物理组织 掌握文件的逻辑组织和物理组织的概念，以及相应的组织形式。 3. 文件的目录结构 文件目录的基本组织方式有单级目录、二级目录、树形目录和非循环图目录。 4. 文件存储空间的管理 文件存储空间的管理是对外存空间中空闲盘块的管理。对空闲盘块的管理方式主要有：空闲盘块表、空闲块链接、位示图和空闲块成组链接等。 【理解】 1. 文件的分类 按用途分为：系统文件、库文件、用户文件； 按文件中的数据形式分为：源文件、目标文件、可执行文件；
