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1、共分 2 部分：Part1 , Part2 其中，Part1 为基础部分，共占 65 分，包括：选择选择 2*15判断判断 2*10大题大题 7+8内容为考研大纲上的 85%-90% Part2 为考研题型，占 35 分，与每年考研试卷中操作系统部分所占的题型、分 数、数目完全一致（选择+2 道大题）整张试卷，大题四道：1、P、V 操作（若为前驱图，信号量必定操作（若为前驱图，信号量必定=3）2、作业调度、作业调度3、死锁、死锁 银行家算法银行家算法4、可变分区的、可变分区的 3 种方法（最先、最佳、最坏适应）种方法（最先、最佳、最坏适应）5、地址映射（页式、段页式）、地址映射（页式、段页式）
2、6、内存置换（、内存置换（FIFO、OPT、LRU、时钟）、时钟） 、命中率、命中率7、磁盘调度算法（最基本的电梯调度、先来先到、单向扫、磁盘调度算法（最基本的电梯调度、先来先到、单向扫描）描）8、索引结构、会画图（连续、链接、索引、索引结构、会画图（连续、链接、索引、I 结点）结点）9、磁盘的空间管理（给一个位图，转换物理块号）、磁盘的空间管理（给一个位图，转换物理块号）其中,Part1的两道大题出自 4、5、6、8Part2 的两道大题出自 1、2、3、7、9第二章 进程管理 1 本章要点基础：进程描述及控制 策略：进程调度 实现：互斥与同步避免：死锁与饥饿 解决：几个经典问题 关于：进程
3、通信2 2.1 进程的引入 3 程序顺序执行 程序：源代码程序、目标程序和可执行程序程序执行：编辑、编译、链接、执行程序的结构：顺序结构、分支结构和循环结构 4 程序顺序执行 程序顺序执行的特征：顺序性、封闭性、可再现性 5 程序并发执行 多道程序设计技术：多个程序并发执行程序并发执行时的特征：间断性、非封闭性、不可再现性 6 程序并发执行引发的问题 协调各程序的执行顺序 例如，当输入的数据还未全部输入内存时，计算必须等待 多个执行程序共享系统资源，程序之间可能会相互影响，甚至影响输出结果 选择哪些、多少个程序进入内存执行？ 内存中的执行程序谁先执行，谁后执行？ 内存如何有效分配？ 7 进程的
4、概念 定义：可并发执行的程序，在一个数据集合上的运行过程。 申请/拥有资源调度（线程） 程序：静态概念，是指令和数据的集合，可长期存储 进程与程序对应关系：- 一个程序可以对应一个进程或多个进程- 一个进程可以对应一个程序，或者一段程序 8 进程的特征 动态性 并发性独立性 异步性 9 引入进程带来的问题 增加了空间开销：为进程建立数据结构 额外的时间开销：管理和协调、跟踪、填写和更新有关数据结构、切换进程、保护现场 更难控制：- 协调多个进程竞争和共享资源如何预防- 解决多个进程因为竞争资源而出现故障 处理机的竞争尤为突出 10 进程的结构 组成（进程映像）: 程序、数据集合、进程控制块 P
5、CB (Process Control Block )PCB 是进程存在的唯一标志。创建进程时，创建 PCB；进程结束时，系统将撤消其 PCB。 11 PCB 进程标识信息：进程的内部和外部标识符 处理机状态信息：通用寄存器值、指令计数器值、程序状态字 PSW 值、用户栈指针值 进程调度信息：进程状态、进程优先权、进程调度的其它信息 其它信息：程序及数据地址、进程同步和通讯机制、资源清单、链接指针 12 PCB 的组织方式之一 - 单一队列 所有进程的 PCB 通过链表组织成为一个单一队列。适用于进程数目不多的系统。如， Windows 操作系统。13 PCB 的组织方式之二 -表格结构 PC
6、B 按进程状态不同，组织成不同的表格：就绪进程表、执行进程表（多机系统中）及阻 塞进程表 系统分别记载各 PCB 表的起始地址 14 PCB 的表格结构 15 PCB 的组织方式之三 -多级队列 PCB 按进程状态不同用链接指针组成不同队列：就绪进程队列、阻塞进程队列（可按阻塞 原因不同，分别组织） 系统分别记载各 PCB 链表的起始地址 16 PCB 多级队列 172.2 进程的状态 18 进程执行轨迹 进程的轨迹：进程执行的指令序列，用以观察处理机的执行过程。 例，假设内存中有 3 个进程 A、B、C，他们的程序代码已全部装入内存。若 A、B 两进程 需要执行 12 条指令，C 进程需要执
7、行 4 条指令，且 C 进程执行到第 4 条指令处必须等待 I/O19 20 假设分派程序分派处理机需要依次执行指令序列：s+0,s+1,s+5进程 A 的执行轨迹为 a+0,a+1,a+2,a+3,进程 B 的执行轨迹为 b+0,b+1,b+2,b+3,进程 C 的执行轨迹为 c+0,c+1,c+2,c+3,当它执行到 c+3 指令时遇到了 I/O 指令，需要释放处 理机，进行输入/输出操作 21 29 s+0 30 s+1 31 s+2 32 s+3 33 s+4 34 s+5 1 a+0 2 a+1a+2a+3a+4a+5 35 a+6 36 a+7 37 a+8 38 a+9 39 a
8、+10 40 a+11 7 s+0 8 s+1 9 s+2 10 s+3 11 s+4 12 s+5 13 b+014 b+1 15 b+2 16 b+3 17 b+4 18 b+5 25 c+0 26 c+1 27 c+2 28 c+3 41 s+0 s+1 s+2 s+3 s+4 s+5 19 s+0 20 s+1 21 s+2 22 s+3 23 s+4 24 s+5 7 b+6 48 b+7 49 b+8 50 b+9 51 b+10 52 b+11 22 两状态进程模型 两状态：执行、未执行- 进程获得处理机，进入执行状态;当时间片结束或其它某种原因，进程释放处理机， 暂停执行，处于
9、未执行状态。 23 两状态进程模型：队列形式 24 注：并非所有进程只要“未执行”就处于就绪（ready） ，有的需要阻塞（ blocked ）等待 I/O 完成 “未执行”又可分为就绪和阻塞 25 进程的五状态 执行状态（Running） 就绪状态（Ready）阻塞状态（Blocked） 新状态（New） 终止状态（Terminated） 261. 新状态：进程已经创建，但未被 OS 接纳为可执行进程 2. 就绪状态：准备执行 3. 执行状态：占用处理机（单处理机环境中，某一时刻仅一个进程占用处理机） 4. 阻塞状态：等待某事件发生才能执行，如等待 I/O 完成等 5. 终止状态：因停止或取
10、消，被 OS 从执行状态释放27 28 空新状态新创建的进程首先处于新状态。新状态就绪状态当系统允许增加就绪进程时，操作系统接纳新建状态进程，将它变为就 绪状态，插入就绪队列中。就绪状态执行状态当处理机空闲时，将从就绪队列中选择一个进程执行，该选择过程称 为进程调度，或将处理机分派给一个进程，该进程状态从就绪转变为执行。执行状态终止状态执行状态的进程执行完毕，或出现诸如访问地址越界、非法指令等错 误，而被异常结束，则进程从执行状态转换为终止状态。 29 执行状态就绪状态分时系统中，时间片用完，或优先级高的进程到来，将中断较低优先 级进程的执行。进程从执行状态转变为就绪状态，等待下一次调度。执行
11、状态阻塞状态执行进程需要等待某事件发生。通常，会因为进程需要的系统调用不 能立即完成，如读文件、共享虚拟内存、等待 I/O 操作、等待另一进程与之通信等事件而 阻塞。阻塞状态就绪状态当阻塞进程等待的事件发生，就转换为就绪状态。进入就绪队列排队， 等待被调度执行。 30 注： 某些系统允许父进程在任何情况下终止其子进程。 如果一个父进程被终止，其子孙进程都必须终止。- 新状态终止- 就绪状态终止- 阻塞状态终止 31 32 问题：多个进程竞争内存资源 内存资源紧张无就绪进程，处理机空闲：I/O 的速度比处理机的速度慢得多，可能出现全部进程阻塞等 待 I/O33 解决方法 采用交换技术：换出一部分
12、进程到外存，以腾出内存空间采用虚拟存储技术：每个进程只能装入一部分程序和数据（存储管理部分） 34 对换技术,交换技术 (Swapping ）将内存中暂时不能运行的进程，或暂时不用的数据和程序，换出到外存，以腾出足够的内 存空间，把已具备运行条件的进程，或进程所需要的数据和程序，换入内存。35 进程的挂起状态进程被交换到外存，状态变为挂起状态36 进程挂起的原因 进程全部阻塞，处理机空闲。 系统负荷过重，内存空间紧张。 操作系统的需要。操作系统可能需要挂起后台进程或一些服务进程，或者某些可能导致系 统故障的进程。终端用户的请求。 父进程的需求。 37 被挂起进程的特征 不能立即执行 可能是等待
13、某事件发生，若是，则阻塞条件独立于挂起条件，即使阻塞事件发生，该进程 也不能执行 使之挂起的进程为：自身、其父进程、OS 只有挂起它的进程才能使之由挂起状态转换为其他状态 38 挂起与阻塞 问题是否只能挂起阻塞进程？ 如何激活一个挂起进程？ 39挂起与阻塞 区分两个概念： ? 进程是否等待事件，阻塞与否 ? 进程是否被换出内存，挂起与否 种状态组合： 就绪：进程在内存，准备执行 阻塞：进程在内存，等待事件 就绪/挂起：进程在外存，只要调入内存即可执行 阻塞/挂起：进程在外存，等待事件40 注: 处理机可调度执行的进程有两种： 新创建的进程 或换入一个以前挂起的进程 通常为避免增加系统负载，系统
14、会换入一个以前挂起的进程执行。41 挂起 接纳 激活 就绪/挂起 图 2.12 具有挂起状态的进程模型 挂起 时间片完 新建 就绪 执行 阻塞 终止 分派/调度 事件发生 事件等待 完成 激活 阻塞/挂起 事件发生42 具有挂起状态的进程状态转换 阻塞 阻塞/挂起：OS 通常将阻塞进程换出，以腾出内存空间 阻塞/挂起就绪/挂起:当阻塞/挂起进程等待的事件发生时，可以将其转换为就绪/挂起 就绪/挂起 就绪：OS 需要调入一个进程执行 就绪就绪/挂起：一般，OS 挂起阻塞进程。但有时也会挂起就绪进程，释放足够的内存空间 新 就绪/挂起（新 就绪）：新进程创建后，可以插入到就绪队列或就绪，挂起队列。
15、若 无足够的内存分配给新进程，则需要新就绪/挂起 43 具有挂起状态的进程状态转换（续） 阻塞/挂起阻塞：当阻塞/挂起队列中有一个进程的阻塞事件可能会很快发生，则可将一个 阻塞/挂起进程换入内存，变为阻塞 执行就绪/挂起：当执行进程的时间片用完时，会转换为就绪。或，一个高优先级的阻塞/ 挂起进程正好变为非阻塞状态，OS 可以将执行进程转换为就绪/挂起状态 所有状态终止：通常，执行终止。但某些 OS 中，父进程可以终止其子进程，使任何状态 的进程都可转换为退出状态 44 2.3 进程的控制 45 两种执行模式 系统模式（又称为系统态） 、控制模式或内核模式：- 具有较高的特权- 运行系统特定的指
16、令,包括读/写控制寄存器的指令、基本 I/O 指令以及与存储器管理 有关的指令，及一些特定的内存区- 内核模式下的处理机及其指令、寄存器和内存都受到完全控制和保护 用户模式（或用户态）- 具有较低的特权- 用户程序一般运行在用户模式 46 模式切换 用户模式系统模式：用户程序执行到一条系统调用，进入操作系统内核执行 系统模式用户模式：执行完系统调用的功能，返回到用户程序 特殊情况：程序执行到结束语句时，切换到系统模式，不再返回到用户程序 47 操作系统内核（Kernel） 操作系统的核心，是基于硬件的第一层软件扩充，提供操作系统最基本的功能，是操作系 统工作的基础。 现代操作系统设计中，为减少系统本身的开销，往
