操作系统期末白给复习

白给目录总览

• • 第一章 操作系统概述
  • • 计算机系统概述
    • 操作系统的定义
    • 多道程序设计的概念和目的
    • 操作系统的分类及其特点
    • 操作系统的作用、功能、特性
  • 第二章 操作系统的运行环境
  • • 了解系统的硬件环境
    • 绝对地址、相对地址和逻辑地址空间
    • 掌握重定位及相关概念
    • 了解系统和用户的接口
  • 第三章 进程管理
  • • 引入进程的目的
    • 进程的定义和特点
    • 进程和程序的区别
    • 进程的状态及其变化
    • 进程的物理特性及存在标志
    • 掌握进程的队列组织
    • 掌握进程的创建和撤消原语，了解进程控制的其它原语
  • 第四章 多线程
  • • 线程定义
    • 线程的性质
    • 进程和线程的关系
  • 第五章 互斥与同步
  • • 多道程序系统的三大特征
    • 同步、互斥概念
    • 临界资源、临界段概念
    • 临界段使用原则
    • 信 量S定义
    • 信 量S与P、V操作的物理含义
    • PV操作解决生产者消费者问题
    • Linux系统进程之间几种主要通信方式
  • 第六章 死锁
  • • 死锁定义和产生根本原因
    • 死锁的含义及四个必要条件
    • 死锁的预防方法（2种）
    • 死锁的避免：银行家算法
    • 死锁检测与恢复（资源分配图化简判断系统是否存在死锁）
  • 第七章 实存储器管理技术
  • • 主存管理的主要功能
    • 固定分区概念和碎片问题
    • 可变分区概念、数据基组织形式
    • 可变分区管理算法（4种）
    • 基于动态重定位的可变分区分配算法
    • 简单分页（页表结构、地址转化）
    • 简单分段（和分页的区别）
    • 碎片问题（内部碎片、外部碎片、表格碎片）
  • 第八章 虚拟存储管理
  • • 程序的局部性原理及其主要内容li>
    • 虚存思想及虚存容量问题
    • 虚拟分页（页表、快表的作用和区别）
    • 页面淘汰算法（4种、异常现象）
    • 请求式分页系统中直接映象地址转换存在的问题及解决办法
    • 分段思想
    • 段页式技术
    • 主存利用率不高的表现形式及解决办法li>
  • 第九章 设备管理
  • • 设备管理技术(4种)
    • 设备分类
    • 简述I/O子系统的层次结构及各层的主要功能
    • 独立于设备的软件层、设备驱动程序的功能
    • 磁盘系统分类
    • 磁盘查找算法
    • 磁盘完成一次读写操作的时间分为哪几部分li>
    • 虚拟设备
  • 第十章 文件系统
  • • 文件和文件系统定义
    • 文件逻辑组织
    • 文件的物理组织方式
    • 树型式目录
    • 分体式目录
    • 磁盘空间管理机构
  • 处理机的调度（补充）
  • • 调度的三个层次
    • 作业调度程序的主要功能
    • 引起进程调度的事件（原因）
    • 掌握常用的调度算法，并能计算平均周转时间及带权周转时间
  • 综合计算题
  • • 分页系统的地址转换
    • 置换算法、缺页率计算
    • 死锁避免—银行家算法
    • 信息量机制解决进程间的互斥和同步
    • 磁盘调度算法
    • 调度算法计算平均周转时间
    • 结合所学的专业谈谈操作系统的作用、功能、特点等的理解。

第一章 操作系统概述

计算机系统概述

组成：计算机系统由计算机的硬件部分和计算机的软件部分组成。冯诺依曼结构：由输入设备，输出设备，运算器，控制器和存储器5部分组成。

通道实际上是一个专用的输入输出(I/O处理器)。

软件系统，分为两类，即系统软件和应用软件。

操作系统的定义

定义: 操作系统是一种系统软件，是控制和管理系统资源，方便用户使用计算机程序的集合。

多道程序设计的概念和目的

定义： 把一个以上的作业放入主存中，并且同时处于运行状态。
目的：提高CPU的利用率，充分发挥并行性。

操作系统的分类及其特点

根据cpu时间的分配给进程方式的不同，分为:

1. 批处理操作系统，其特点是资源利用率高，系统吞吐量大。
2. 分时操作系统，其特点是强交互性和及时性。具有的特征有多路性，交互性，独占性，及时性。
3. 实时操作系统，其特点是高可靠性和高及时性

操作系统的作用、功能、特性

作用:

1. 管理系统资源(中央处理器，主存储器，输入输出设备和数据文件)。
2. 使用户能安全方便地共享系统资源，并对资源使用进行合理调度。
3. 提供输入输出的遍利，简化用户的输入输出工作。
4. 规定用户接口，发现并处理各种错误。

功能:

1. 控制和管理系统资源
2. 方便用户使用计算机

特点: 并发性，共享性，虚拟性，异步性。(并发和共享为基本特点)

第二章 操作系统的运行环境

了解系统的硬件环境

绝对地址、相对地址和逻辑地址空间

绝对地址：存储控制部件能够识别的主存单元编 （或字节地址），也就是主存单元的实际地址。
相对地址：相对于某个基准量编址时所使用的地址。
逻辑地址空间：一个被汇编、编译或连接装配后的目标程序所限定的地址的集合。

掌握重定位及相关概念

定义：将程序中的相对地址转换为绝对地址。
两种方法：

1. 静态重定位，在逻辑地址转换为物理地址的过程中，地址变换是在进程装入时一次完成的，以后不再改变。
2. 动态重定位，重定位不是在程序装入过程中进行的，而是在处理机每次访问主存时，由动态地址变换机构（寄存器硬件）自动把相对地址转换为绝对地址。

了解系统和用户的接口

第三章 进程管理

引入进程的目的

引入进程是为了使内存中的多道程序能够正确地并发执行。

进程的定义和特点

定义：进程是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。
特点：

1. 并行性
2. 制约性
3. 动态性

进程和程序的区别

1. 进程属于动态概念，程序属于静态概念。
2. 进程的存在是暂时的，程序的存在是永久的。
3. 进程是程序的执行，由程序、数据和进程控制块（PCB）组成。
4. 一个程序可能对应多个进程。
5. 一个进程可以包含多个程序。

进程的状态及其变化

状态：

1. 运行状态（Running），一个进程正在处理器上运行时的状态。
2. 就绪状态（Ready），一个进程获得除处理器外的一切所需资源，一旦得到处理器即可运行。
3. 等待状态（也称阻塞状态，Blocked），一个进程正在等待某一事件发生而暂时停止运行。
4. 新建状态（New），一个进程正在被创建。
5. 结束状态（Exit），一个进程正在从系统中消失的状态，即进程结束或者其他原因所导致。

变化：

1. 就绪-运行，就绪状态的进程被进程调度程序选中后，分配到处理器中运行，于是进程状态由就绪转为运行。
2. 运行-阻塞，运行状态的进程在运行过程中等待某一事件发生后，才能继续运行，于是进程由运行转为阻塞。
3. 运行-就绪，运行状态的进程在运行过程中，因分配给它的处理器时间量（时间片）用完不得已让出处理器，于是进程由运行转为就绪。
4. 阻塞-就绪，阻塞状态的进程，若其等待的事件以及发生，进程由阻塞转为就绪。
5. 创建-就绪，进程初创建始化后，一切就绪，准备运行时转变为就绪状态。

具体如下图所示：

死锁检测与恢复（资源分配图化简判断系统是否存在死锁）

1. 在资源分配图中，找出一个既非等待又非孤立的进程节点$P_i$，由于$P_i$可获得它所需要的全部资源，最终运行结束完毕，释放所有它占有的全部资源，故可消去$P_i$所有的申请边和分配边，使之成为孤立节点。
2. 将$P_i$所释放的资源分配给申请它们的进程，即再资源分配图中将这些进程对资源的申请边改为分配边。
3. 重复 (1),(2)两步，直到找不到符合条件的进程节点。

经过简化后，若能消去资源分配图中的所有边，使所有进程都成为孤立节点，则称该图是可完全化简的，否则称为不可完全化简图。
例如:

分页系统的地址转换

置换算法、缺页率计算

死锁避免—银行家算法

信息量机制解决进程间的互斥和同步

磁盘调度算法

调度算法计算平均周转时间

结合所学的专业谈谈操作系统的作用、功能、特点等的理解。