操作系统期末复习要点

《操作系统》复习指导

考试共有5种题型：

选择、填空、判断、简答、操作，基本上每种题型20分。操作题出自下面6种题型。 简答题：

1. 什么是多道程序设计？其主要特点是什么？ 2．.什么是进程？进程和程序有什么区别与联系？ 3．什么是线程？建立线程的目的是什么？

4．什么是临界资源？什么是临界区？举一个临界资源的例子。

5.在进程的整个生命周期中，可能要经历哪几种状态？这几种状态在什么情况下会发生什么样的变迁（主要叙述三状态模型即可）？所谓三状态模型、五状态模型、七状态模型各包括进程的哪几种状态？

6．什么是死锁？产生死锁的根本原因是什么？解决死锁有哪几种解决策略？这些策略有哪些具体的解决方案？

7．为什么要使用联想寄存器（快表）？联想寄存器里存放的内容是什么？ 8.什么是虚拟技术？虚拟技术需要什么物质基础？

9.在设备管理中为什么要引入缓冲区？常见的缓冲技术有哪几种？现在最常用的是哪种？ 10．什么是SPOOLING系统？SPOOLING系统由哪几部份构成？举一个利用SPOOLING技术的例子。

11．以打印机为例，说明SPOOLING的工作原理

12．有哪几种常见的输入输出控制机制？简述其工作原理。 操作题（共有6种类型的题，20分上下））

（1）作业调度：分别用先来先服务、最短作业优先、响应比高者优先算法调度，计算作业的平均周转时间和平均带权周转时间。

注：在时间运算上，可用10进程，也可用60进制参与运算。 （2）信号量机制和P、V（Wait、Signal）操作。

理解P、V操作的定义，理解信号量值的含义。能够在具体的应用里，根据题意，建立信号量，并用伪代码（类C或类PASCAL）来表达进程之间的同步与互斥。 （3）银行家算法：（一种典型的死锁避免策略）

这是一种避免死锁的策略。要会根据当前资源情况和进程需求情况，判断当前状态是否安全；若当前状态安全，再有进程申请新的资源，可否给它？ （4） 逻辑地址到内存地址的转换：

给定一个逻辑地址（段号，段内地址）和段表，要求给出物理地址； 给定一个逻辑地址（逻辑地址）、页面尺寸、页表，要求换算出物理地址； （5） 页面淘汰算法：

给定一个页面访问序列，会用以下几种算法分别计算页面的缺页中断数和缺页中断率： 最佳淘汰算法（OPT）、 先进先出淘汰算法（FIFO）、

最近最久未使用淘汰算法（LRU） （6）磁盘调度算法：

给定一个磁盘访问序列，会分别用以下几种磁盘调度算法计算寻道总长度和平均寻道长度： 先来先服务（FCFS）、最短寻道时间优先（SSTF）

扫描算法（SCAN）——又叫电梯算法 、循环扫描（CSCAN）

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章节复习要点：

第一章 操作系统概论

1．什么是操作系统？答：操作系统是最复杂、最典型的系统软件。

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 2．OS作为计算机系统资源的管理者，主要管理哪几方面的资源？或OS功能？ 答：OS的主要功能也正是针对这四类资源进行有效的管理，即： （1）处理机管理： 用于分配和控制处理机； （2）存储器管理：主要负责内存的分配与回收； （3）I/O设备管理：负责I/O设备的分配与操纵； （4）文件管理：负责文件的存取、共享和保护。 （5）用户接口 3.中断分类： （1）I/O中断 （2）程序中断 （3）硬件故障中断 （4）外中断

（5）访管中断（软中断） （6）缺页中断： 4.OS主要特征：

（1）并发性：是指在操作系统中存在着许多同时的或并行的活动 （2）共享性：并发活动需要共享系统的软，硬件资源 （3）虚拟性：

（4）不确定性：结果不确定是因为执行的顺序的不确定性 5.多道程序设计的实现：

为了实现，需要解决：存储保护和地址重定位；处理机管理和调度；资源的管理和分配。 4．什么叫共享，什么叫虚拟？什么叫异步？ 答：

（1）共享: 在操作系统环境下，所谓共享是指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程(线程)共同使用。

（2）虚拟: 操作系统中的所谓“虚拟”，是指通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物。

物理实体(前者)是实的， 即实际存在的；而后者是虚的，是用户感觉上的东西。相应地，用于实现虚拟的技术，称为虚拟技术。

异步: 在多道程序环境下，允许多个进程并发执行， 但只有进程在获得所需的资源后方能执行。

在单处理机环境下，由于系统中只有一个处理机，因而每次只允许一个进程执行，其余进程只能等待。

或者说，进程是以人们不可预知的速度向前推进，此即进程的异步性。 5． 基本的操作系统有哪几种？ 答：批处理系统（单道和多道），分时系统，实时系统

第二章：用户与操作系统的接口

1、管态与算态（CPU的两种工作状态）：

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（1）用户工作的状态称为算态或用户态；

（2）将系统程序工作的状态称为管态或系统态或内核态。

2、特权指令：是一类只能在管态下执行而不能在算态下执行的特殊机器指令 常见的特权指令有以下几种：

(1) 有关对外设使用的指令，如启动外设指令，测试外设工作状态以及控制外设动作的指令。

(2) 有关访问程序状态的指令，如程序状态字寄存器，指令计数器和特殊的控制寄存器等。

(3) 存取特殊寄存器指令。如中断寄存器，时钟寄存器，上下界地址寄存器等。 (4) 其它指令

★对用户来说切换到管态唯一途径是中断 3、系统调用与过程调用的区别 ： （1）运行在不同的系统状态：

一般过程调用，其调用程序和被调用程序都运行在相同状态：核心态或用户态 系统调用：调用程序在用户态，被调用程序在系统态

（2）通过软中断进入：一般的过程调用可以直接由调用过程转向被调用过程；而执行系统调用时，由于调用过程和被调过程处于不同的系统状态，因而不允许由调用过程直接转向被调过程，通常都是通过软中断机制或访管指令，先进入操作系统，然后再转向被调过程。 4、简单命令：

Fork() 创建一个与当前进程完全相同的拷贝 ★系统调用的一个重要特性——可重入性

第三章：进程管理 1．什么是进程？答：（1）进程的定义有多种，比较典型的有： 1）进程是程序在处理器上的一次执行过程。

2）进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时所发生的活动。

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3）进程是程序在一个数据集合上的运行的过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

通常人们定义进程为：进程是进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

2、为什么要引入进程？

（2）在多道程序环境下，程序的并发执行代替了程序的顺序执行，程序不再像单道程序环境那样，顺序连贯地执行，而是走走停停，具有执行——暂停——执行的规律。 它破坏了程序的“封闭性”和“可再现性”，使得程序和机器执行程序的活动不再一一对应，程序执行的结果也不再唯一，这样，程序的执行也就失去了意义。

这时“程序”这个静态的概念已经不能反映程序活动所具有的特征，需要引进一个新的概念——进程。

为了使程序能并发执行，且为了对并发执行的程序加以描述和控制，人们引入了“进程”的概念。

3、进程由哪几个部分构成？

（3）程序段、数据段及PCB三个部分组成。 4、系统是通过什么来感知进程的存在的？ （4）PCB

5、进程有哪几种基本的状态？这些状态都在哪些典型情况下会发生哪种变迁？ 挂起有几种状态？挂起的进程能获得处理机吗？ 答：（1）进程的三种基本状态：1）就绪(Ready)状态 2) 执行状态3) 阻塞状态 （2）就绪(Ready)状态：当进程已分配到除CPU以外的的所有必要资源后，只要再获得CPU就可以立即执行，这时的进程状态称为就绪状态。

在一个系统中处于就绪状态的进程可能有多个，通常将他们排成一个队列，称为就绪队列 执行状态：进程已获得CPU，其程序正在执行。在单处理机系统中，只有一个进程处于执行状态；在多处理器系统中，则有多个进程处于执行状态。

阻塞状态：正在执行的进程由于发生某事件（如需要输入或输出数据）而暂时无法继续执行时，便放弃处理机而处于暂停状态，即进程的执行受到阻塞，这种暂停的状态称为阻塞状态

致使进程阻塞的典型事件有：请求I/O，申请缓冲空间等。 就绪

时间片完

I/O完成阻塞 I/O请求

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执行 进程调度（3）当内存所有进程阻塞时，操作系统可将一进程置为挂起状态并交换到磁盘，再将另一个处于就绪状态的进程调入另一进程执行。挂起状态与原有的阻塞和就绪状态结合为起来又可形成阻塞挂起状态和就绪挂起状态。

1) 活动就绪→静止就绪。（通过挂起原语将其挂起 ） 2) 活动阻塞→静止阻塞。 3) 静止就绪→活动就绪。（用激活原语将静止状态变为活动状态） 4) 静止阻塞→活动阻塞。 细分的进程状态转换图：

带有挂起操作的进程状态转换图：

6、比较进程和程序有什么区别：

(1) 进程是程序的一次执行， 属于一种动态概念， 而程序是一组有序的指令， 是一种静 态概念。

(2) 一个进程可以执行一个或几个程序； 反之，

(3) 程序可以作为一种软件资源长期保留， 而进程是程序的一次执行过程， 是暂时的。 ( 4) 进程具有并发性， 它能与其它进程并发运行。

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