操作系统期末知识点汇总

第一单元

1. 操作系统的定义（★★★简答）

• 操作系统简称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。其作用是管理好这些设备，提高他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。是现代计算机系统中最基本和最重要的系统软件

2. 操作系统的目标：方便性、有效性、可扩充性、开放性 （了解）
3. 操作系统的作用（了解）
   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
4. 操作系统的基本特性：并发、共享、虚拟、异步（★★★简答）
   1. 并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生
   2. 共享是指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用
   3. 虚拟是指能够从逻辑上扩充内存容量，使用户所看到的内存容量远大于实际内存容量。
   4. 异步是由于资源等因素的限制，使进程的执行通常都不可能“一气呵成”，而是以“停停走走”的方式运行
5. 并行与并发的区别
   • 并行性是指两个或多事件在 同一时刻 发生
   • 并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生

第二章

1. 程序并发执行时的特征：间断性、失去封闭性、不可再现性 （了解）
2. PCB（程序控制块） 作为独立运行基本单位的标志，系统通过 PCB 感知进程的存在的（★★★填空）
3. 进程的基本状态及转换：就绪、执行、阻塞 （★★★选择）P₄₀ 的图一定要搞懂
   • 执行态 时间片用完 转就绪态
   • 就绪态 分配CPU 转执行态
   • 执行态 I/O请求 转阻塞态
   • 阻塞态 I/O完成 转就绪态
4. 进程同步中两种形式的制约关系：间接相互制约关系（资源共享=》互斥问题）、直接相互制约关系（相互合作 =》同步问题） （★★★选择）
5. 读者-写者问题中，既有同步又有互斥 （★★★判断）
6. 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 （★★★16字真言，填空、简答）
7. wait()方法的作用：申请；测试自己需要的信息是否到达
8. signal()方法的作用：释放；给对方发消息
9. 临界资源：是 互斥共享资源
10. 临界区：指 一段程序
11. 互斥信 量的初值为1
12. 线程 是为了 减少程序在并发执行时所付出的时空开销，使OS具有更好的并发性 （了解）
13. 进程可以拥有资源 ，且是系统中拥有资源的一个基本单位；然线程 不拥有系统资源，而是仅有一点必不可少的、能保证独立运行的资源 （★★★选择、判断）
14. 线程和进程的比较 （了解）
    • 均可并发执行
    • 进程是程序的一次执行，引入线程之后，调度的单位是线程，资源分配的单位是进程
    • 线程是CPU调度的基本单位，也是程序执行的最小单位
    • 进程系统开销大，线程系统开销小

第三章

1. 高级调度（长程调度或作业调度）：调度对象是作业，其主要功能是根据某种算法，决定将外存上处于后被队列中的哪几个作业调入内存，为他们**创建进程、分配必要的资源**，并将它们放入就绪队列 （★★★判断：先创建、再分配）
2. 发生**抢占（比较剩余时间）**的短作业优先调度算法（SJF）（★★★计算）
   1. 列表格：提交时间，执行时间，开始时间，完成时间，总共运行时间，周转时间，带权周转时间
   2. 周转时间 = 完成时间 – 提交时间
   3. 平均周转时间 = 各作业周转时间之和 / 作业数
   4. 带权周转时间 = 周转时间 / 运行时间
   5. 平均带权周转时间 = 各作业带权周转时间之和 / 作业数
3. 高响应比优先调度算法（HRRN）的优点：既有利于短作业，又没有进程处于饥饿的 是 高响应比优先算法 （★★★ 填空）
   • 响应比 = （作业等待时间 + 作业执行时间）/ 作业执行时间
4. 轮转调度算法（RR）：时间片用完，从执行态 -> 就绪态 （★★★选择）
5. 优先级的类型：静态优先级 、动态优先级 （★★★填空）
6. 关于死锁产生的原因：资源不足(进程>资源)，进程推进非法 （★★★判断：资源不足不一定产生死锁）
7. 资源分为：可重用性资源和消耗性资源 、可抢占性资源和不可抢占性资源
8. 死锁的定义：一组进程中每一个进程 都在等待 仅有该组进程中的其它进程才能引发的事件 （★★★）
   • 在并发环境下，多进程因竟争资源而造成的一种相互等待对方手里的资源，导致个进程都阻塞，都无法向前推进的现象
9. 产生死锁的必要条件：互斥条件、请求和保持条件、不可抢占条件、循环等待条件（★★★）
10. 处理死锁的方法（★★★）
    1. 预防死锁：设置某些限制条件，去破坏产生死锁四个必要条件中的后三个来预防产生死锁
    2. 避免死锁：用 银行家算法 来防止系统进入不安全状态
    3. 检测死锁：资源分配图
    4. 解除死锁
11. 银行家算法（★★★计算）
    1. 列表格：allocation（已分配）、need（最多还需）、available（剩余）
    2. 前提条件：request ≤ need ； request ≤ available
    3. 更改对应数据
    4. 再利用银行家算法判断是否安全
12. 资源分配图（★★★判断）
    • 圆圈 =》 一个进程 ， 方框 =》 一类资源 ;方框内的点 =》 资源 ；进程指向方框 =》请求边 ； 方框指向进程 =》分配边

第四章

1. 空闲分区-1的情况：回收区同时与插入点的前、后两个分区邻接，此时将三个分区合并，大小为三者之和，首址和表项使用前分区的首址和表项（★★★选择）
2. 页面存储管理（★★★计算）
   1. 注：L：是页面大小 = 块长；页内偏移量 = 页内地址 ；
   2. 计算页 P和页内偏移量W：P = A / L ；W = A % L
   3. 查询页表，找到页 对应的块 d
   4. 用内存块 b和偏移量W 得到物理地址E ： E = b × L + W
   5. 用得到的物理地址E 访问目标内存单元

第五章

1. 虚拟存储器的定义和特征（★★★简答）
   • 虚拟存储器 是指：具有请求调入功能 和 置换功能 ， 能从逻辑上对内存容量加以扩充的一种存储器系统
   • 多次性：是指一个作业中的程序和数据无需在作业运行时一次性地全部装入内存，而是允许被分成多次调入内存运行，即只需要将当前要运行的那部分程序和数据装入内存即可开始运行。
   • 对换性：是指一个作业中的程序和数据，无需在作业运行时一直常驻内存，而是允许在作业的运行过程中进行换进、换出， 即在进程运行期间，允许将那些暂不使用的代码和数据从内存调至外存的对换区，待以后需要时再将它们从外存调至内存。
   • 虚拟性：是指能够从逻辑上扩充内存容量，使用户所看到的内存容量远大于实际内存容量。
2. 缺页率受到以下几个因素的影响：（★★★选择）
   • 页面大小
   • 进程所分配物理块的数目
   • 页面置换算法：算法的优劣决定了进程执行过程中缺页中断的次数
   • 进程固有特性
3. 先进先出页面置换算法（FIFO） 和 LRU最近最久未使用算法 （★★★计算）
   • 注：缺页率一定是百分数

第六章

1. I/O设备的类型（★★★判断）
   • 按使用特性分：存储设备 和 I/O设备
   • 按传输速率分：低速设备、中速设备、高速设备
   • 按信息交换分“块设备、字符设备
2. 由OS向用户提供的所有功能，用户进程都必须通过 系统调用 来获得，或者说，系统调用 是应用程序取得OS所有服务的唯一途 （★★★选择：___向用户和操作系统之间提供接口）
3. 引入缓冲区的原因（★★★选择）
   • 缓和CPU 和 I/O设备间速度不匹配的矛盾
   • 减少对CPU的中断频率，放宽对CPU中断响应时间的限制
   • 解决数据粒度不匹配的问题
   • 提高CPU 和 I/O设备之间的 并发性 （★★★选择）

第八章

1. 外存的组织方式：连续组织方式、链接组织方式、索引组织方式 （★★★）