操作系统复习笔记

操作系统复习

第1章 操作系统概论

定义：管理系统资源、控制程序执行、改善人机界面、提供各种服务，并合理组织计算机工作流程和为用户方便有效的使用计算机提供良好运行环境的一种系统软件。
功能：处理器管理、存储管理、设备管理、文件管理、联网和通信管理
特性：并发性、共享性（1.透明资源共享 2.独占资源共享）、异步性
分类：批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统

第2章 处理器管理

进程定义：进程是具有独立功能的程序在某个数据集合上的一次运行活动，也是操作系统进行资源分配和保护的基本单位。
进程状态和转换：p73
三态模型：运行态、就绪态、等待态
五态模型：新建态、终止态提出的原因？
要求会画图，解释某些转换是不存在的。

引入多线程的动机：减少程序并发执行时所付出的时空开销，使得并发颗粒度更细、并发性更好。
线程的优点：快速线程切换、通信易于实现、减少管理开销、并发程度提高

PCB(Process Control Block)进程控制块：进程存在的唯一标识，是操作系统用来记录和刻画进程状态及环境信息的数据结构，是进程动态特征的汇集，也是操作系统掌握进程的唯一资料结构和管理进程的主要依据。p75

TCB的概念？
动态／静态 优先级？

处理器调度：p101 例题

1. 先来先服务算法
2. 最短作业优先算法（概念）
3. 最短剩余时间优先算法
4. 最高响应比优先算法（概念）

第3章 同步、通信与死锁

佰恩斯坦条件？Bernstein（简答）

死锁：一组进程因争夺资源陷入永远等待的状态。
饥饿：一个可运行进程由于其他进程总是优先于它，而被调度程序无限期的拖延而不能被执行。

进程同步：为完成共同任务的并发进程基于某个条件来协调其活动，因为需要在某些位置上排定执行的先后次序而等待、传递信号或消息所产生的协作制约关系。

临界区：并发进程中与共享变量有关的程序段。
临界资源：共享变量所代表的资源，即一次仅能供一个进程使用的资源。
临界区调度的三个原则（互斥使用，有空让进；忙则要等，有限等待；择一而入，算法可行。）：

1. 一次至多只有一个进程进入临界区内执行。
2. 如果已有进程在临界区中，试图进入此临界区的其他进程应等待。
3. 进入临界区内的进程应在有限时间内退出，以便让等待队列中的一个进程进入。

实现临界区管理的软件算法：
分析

1. 是否会出问题？
2. 何时出？

实现临界区管理的硬件设施：

1. 关中断
2. 测试并设置指令
3. 对换指令

信号量与PV操作：p134

pv操作定义（一元、一般）？
综合题：

1. 5位哲学家就餐问题 （无死锁解法） p139
2. 生产者-消费者问题（多对多、多缓冲区）p140
3. 读者-写者问题 p141
4. 理发师问题 p142
5. 和尚打水

死锁

定义：如果一个进程集合中的每个进程都在等待只能由此集合中的其他进程才能引发的事件，而无限期的陷入僵持的局面。
产生的条件：

1. 互斥条件
2. 占有和等待条件
3. 不剥夺条件
4. 循环等待条件

死锁避免：综合题15分
银行家算法的数据结构 p163
算法描述：

1. T0时刻的安全序列
2. 进程P1请求资源（能否满足？为什么？）

第4章 存储管理

程序的链接种类：（填空）

1. 静态链接
2. 动态链接
3. 运行时链接

静态地址重定位：由装载程序实现装载代码的加载和地址转换，把它装入分配给进程的内存指定区域，其中的所有逻辑地址修改成内存物理地址。
动态地址重定位：由装载程序实现装载代码模块的加载，把它装入分配给进程的内存指定区域，但对链接程序处理过的应用程序的逻辑地址则不做任何修改，程序内存起始地址被置入硬件专用寄存器——重定位寄存器。程序执行过程中，每当cpu引用内存地址（访问程序和数据）时，由硬件截取此逻辑地址，并在它被发送到内存之前加上重定位寄存器的值，以便实现地址转换。

分页存储管理 p206
概念：

1. 页面
2. 页框
3. 逻辑地址
4. 内存页框表
5. 页表

分页／分段 动态链接库的实现原理？（说明+画图）

综合题：

1. 给出逻辑地址，求物理地址？（画图）
2. 给出逻辑地址、页面大小，计算物理地址？

分段和分页的比较（简答）：
分段是信息的逻辑单位，由源程序的逻辑结构及含义所决定，是用户可见的，段长由用户根据需要来确定，段起始地址可从任何内存地址开始。在分段方式中，源程序（短号、段内位移）经链接装配后仍保持二维（地址）结构，引入目的是满足用户模块化程序设计的需要。
分页是信息的物理单位，与源程序的逻辑结构无关，是用户不可见的，页长由系统（硬件）确定，页面只能从页大小的整数倍位置开始。在分页方式中，源程序（页号、页内位移）经链接装配后变成一维（地址）结构，引入目的是实现离散分配并提高内存利用率。

缺页中断率 p223
概念：不成功访问次数？
画图，求缺页中断率？ p229

第5章 设备管理

I/O控制方式：（填空）

1. 轮询方式
2. 中断方式
3. DMA方式
4. 通道方式

缓冲技术：
单缓冲 p265
双缓冲 p266

搜查定位：（例题、简答）p270

• 先来先服务算法
• 最短查找时间优先算法
• 扫描算法
• 电梯调度算法
• 循环扫描算法

参考书目：

-《操作系统教程（第五版）》费翔林、骆斌著 高等教育出版社