计算机操作系统期末复习指导

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1、1一、一、 各章复习要点各章复习要点第第 1 章章 计算机操作系统概述计算机操作系统概述 1、操作系统的概念、操作系统的概念 操作系统（Operating System，OS）是方便用户、管理和控制计算机软硬件资源的系统 软件（或程序集合） 。 从用户角度看，操作系统可以看成是对计算机硬件的扩充；从人机交互方式来看，操 作系统是用户与机器的接口；从计算机的系统结构看，操作系统是一种层次、模块结构的 程序集合，属于有序分层法，是无序模块的有序层次调用。操作系统在设计方面体现了计 算机技术和管理技术的结合。 2、操作系统的发展形成了五大类型、操作系统的发展形成了五大类型 操作系统的五大类型是批处理

2、操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系 统、分布式操作系统。 多通道批处理操作系统 多道程序设计：即在系统内（内存）同时存放并运行几道相互独立的程序。 多道程序设计的基础：是将运行过程进一步细化成几个小的步骤，从而实现宏观上的 并行。但从微观上看，内存中的多道程序轮流地或分时地占用处理机，交替执行。 多道批处理系统 = 批处理系统+多道程序设计技术 分时与实时 分时：鉴于 CPU 运转的高速度，把 CPU 的时间分成很短的时间片（例如，几十至几 百毫秒）进行工作。时间片的大小影响系统的响应时间，并与系统用户的数量、系统时间 片的切换速度有关。 实时是指计算机对于外来信息能够以足够快的

3、速度进行处理，并在被控对象允许的时 间范围内做出快速反应。实时系统对交互能力要求不高，但要求可靠性有保障。 网络操作系统与分布式操作系统 分布式操作系统是网络操作系统的更高级形式，它保持网络系统所拥有的全部功能， 同时又有透明性、可靠性、高性能等。网络操作系统与分布式操作系统虽然都属于管理分 布在不同地理位置的计算机，但最大的差别是：网络操作系统的工作，用户必须知道网址， 而分布式系统用户则不必知道计算机的确切地址。 3、操作系统的五大功能、操作系统的五大功能 作业管理：包括任务、界面管理、人机交互、图形界面、语音控制和虚拟现实等；文件管理：又称为信息管理； 存储管理：实质是对存储“空间”的管

4、理，主要指对主存的管理； 设备管理：实质是对硬件设备的管理，其中包括对输入输出设备的分配、启动、 完成和回收； 进程管理：实质上是对处理机执行“时间”的管理，即如何将 CPU 真正合理地分 配给每个任务。 4、表征操作系统的属性、表征操作系统的属性 主要有：响应系数，并发性，信息的共享、保密与保护，可扩充性、可移植性、可读 性、可生成性，安全可靠性，可测试性等。2第第 2 章章 作业管理作业管理 1、基本概念、基本概念 作业(Job)是让计算机完成一件事或任务，可大可小，可多可少。 作业步(Job steps) ：作业顺序执行的工作单元。 作业流(Job Stream) ：作业步的控制流程。

5、作业类别分为终端型作业和批量型作业。 2、三代用户界面、三代用户界面 第一代用户界面：操作命令和系统调用（一维空间） 第二代用户界面：图形界面（二维空间） 第三代用户界面：虚拟现实的界面元素（三维空间） 3、界面管理的功能、界面管理的功能 实现高效的人机通信 改善计算机的可用性、可学性和有效性 支持三维及多媒体技术 为广大用户提供适应不同应用的众多界面构造工具及语言 4、作业调度、作业调度 作业调度功能 （1）采用JCB（作业控制块）表格，记录各作业状况； （2）按选定的算法，从后备作业队列中选出一部分（多道）或一个作业投入运行； （3）为被选中的作业做好运行前的准备工作，例如建立相应的执行进

6、程和分配系统资源； （4）作业运行结束的善后处理工作。 作业调度算法 （1）先来先服务（FCFS） 作业平均周转时间=（作业完成时刻i作业提交时刻i）/n个作业 （2）最短作业优先：在作业内容参差很不均衡时有合理性 （3）最高响应比优先 响应比(系数)作业响应时间（等待运行）/作业运行时间 （4）定时轮转法：按时间片分为固定时间片和不固定时间片 （5）优先数法：急事先办的原则 （6）事件驱动法：MS-Windows采用此算法 5、Shell 命令解释和控制语言命令解释和控制语言Shell 是用户与操作系统交互作用的界面。作为命令解释程序它接收用户输入的命令， 进行分析，创建子进程实现命令的功能

7、，等子进程终止工作后，发出提示符。此外，Shell 还是一种高级程序设计语言，有变量、关键字、各种控制语句，支持函数模块，有自己的 语法结构。第第 3 章章 文件管理文件管理 1、文件管理的任务与功能、文件管理的任务与功能 任务：把存储、检索、共享和保护文件的手段，提供给操作系统本身和用户，以达到 方便用户和提高资源利用率的目的。 功能： -分配与管理外存，实现按名存取 -提供合适的存储方法 -文件共享、保护，解决命名冲突，控制存取权限3文件的组织结构：文件、文件元素、文件系统，其中文件系统包含文件管理程序（文 件和目录的集合）和所管理的全部文件。 2、文件分类、文件分类 （1）按文件性质与用

8、途分：系统文件、库文件、用户文件 （2）按操作保护分：只读文件、可读可写文件、可执行文件 （3）按使用情况分：临时文件、永久文件、档案文件 （4）按用户观点分：普通文件、目录文件、特殊文件 （5）按存取的物理结构分：顺序（连续）文件、链接文件、索引文件 （6）按文件的逻辑存储结构分：有结构文件、无结构文件 （7）按文件中的数据形式分：源文件、目标文件 3、文件的逻辑结构和物理结构、文件的逻辑结构和物理结构 文件的逻辑结构 -从用户使用角度确定的文件结构 -按文件名及记录号存取文件，是一维、连续的字符序列，方便存储、检索或加 工 -文件由若干个逻辑记录组成，并加以命名或编号 文件的物理结构 又称

9、文件的存储结构，是指文件在存储介质上的存储组织形式，与存储介质的存 储性能有关。 空闲空间的管理方法主要有：空闲表法、空闲链表法、成组链接法 4、文件目录、文件目录 （1）文件目录分类：一级文件目录、二级文件目录、多级文件目录 （2）文件目录的管理 目录做成文件，文件系统便于内部统一管理，目录文件在使用时调入内存； 在操作系统中，大量采用“表格”管理。 5、文件存取控制、文件存取控制 解决文件保护、保密和共享 常用的文件存取控制方法有：存取控制矩阵、用户权限表、使用口令、使用密码 Unix/Linux系统的安全性与计算机病毒简介 6、文件系统的数据结构和表示、文件系统的数据结构和表示 UNIX

10、或Linux操作系统中文件系统的主要特点 （1）操作系统文件的目录组织是一个树形结构； （2）文件本身是无结构的字符流； （3）把外部设备的特殊文件和普通文件以及目录文件都统一在文件这一概念之下。第第 4 章章 存储管理存储管理 1、存储管理的基本概念、存储管理的基本概念 逻辑地址与物理地址 在具有地址变换机构的计算机中，允许程序中编排的地址和信息实际存放在内存中 的地址有所不同。前者叫逻辑（相对）地址，后者叫物理（绝对）地址。 重定位：将逻辑地址转换为物理地址。 三级存储器结构 辅存主存高速缓存为三级存储器结构，从辅存到高速缓存，存储器容量减小，存 取时间减少，速度增加，但每位存储器成本增加

11、了。4虚拟存储管理 虚存是由操作系统调度，采用内外存的交换技术，各道程序在必需使用时调入内存， 不用的调出内存，这样好像内存容量不受限制。 虚存的特点： （1）虚存容量不是无限的，极端情况受内存和外存可利用的总容量限制； （2）虚存容量还受计算机总线地址结构限制； （3）速度和容量的“时空”矛盾，虛存量的“扩大”是以牺牲CPU工作时间以及内外 存交换时间为代价的。 存储管理的任务和功能 任务是方便用户，提高内存资源的利用率，实现主存共享。 功能主要有主存的分配和回收、地址映射、主存扩充、内存的共享和保护技术 2、分区分配存储管理、分区分配存储管理 分为固定分区、可变分区、可重定位分区、多重分区

12、。 内存“扩充”技术： 交换：由操作系统做，用户不知道。 覆盖：由用户控制，操作系统提供覆盖机制。 内存保护技术：保护系统工作区和用户作业区，特别是如何防止系统区被破坏。方法 有存储保护键、界限寄存器 3、请求页式存储管理、请求页式存储管理 （1）页式存储管理实现原理 基于程序在运行时不需要一开始都装入内存（局部性原理），更不应该把最近较长一 段时间内不用的程序装入内存。 （2）页表的作用是将逻辑页号转换为物理块号。 （3）页面淘汰算法先进先出算法(FIFO)、循环检测法、最近最少使用页面先淘汰（LRU） 、最不经常使用 的页面先淘汰（LFU） 、最近没有使用页面先淘汰（NUR） 、最优淘汰算

13、法（OPT）等。 （4）页式存储管理的优、缺点优点： 虛存量大，适合多道程序运行，用户不必担心内存不够的调度操作； 内存利用率高，不常用的页面尽量不留在内存； 不要求作业连续存放，有效地解决了“碎片”问题。与分区式相比，不需移动作 业；与多重分区比，无零星碎片产生。 缺点： 要处理页面中断、缺页中断处理等，系统开销较大； 有可能产生“抖动”； 地址变换机构复杂，为提高速度采用硬件实现，增加了机器成本。 4、段式、段页式存储管理、段式、段页式存储管理 段式、页式存储管理的对比表参考教材117页。 段页式存储管理特点： 每一段分若干页，再按页式管理，页之间不要求连续； 用分段方法分配管理作业，用分

14、页方法分配管理内存； 兼有段式和页式管理的优点，系统复杂和开销增大，一般在大型机器上才使用。第第 5 章章 输入输出设备管理输入输出设备管理51、设备管理的任务和功能、设备管理的任务和功能 设备管理的任务 （1）按用户需求提出的要求接入外部设备，系统按一定算法分配和管理控制，而用户 不必关心设备的实际地址和控制指令； （2）尽量提高输入输出设备的利用率，例如发挥主机与外设以及外设与外设之间的真 正并行工作能力。 设备管理的功能 （1）分配设备 （2）控制和实现真正的输入输出操作 （3）对输入输出缓冲区进行管理 （4）在一些较大系统中实现虚拟设备技术 2、外部设备分类、外部设备分类 （1）按系统

15、和用户分：系统设备、用户设备 （2）按输入输出传送方式分（UNIX或Linux操作系统）：字符型设备、块设备 （3）按资源特点分：独享设备、共享设备、虚拟设备 （4）按设备硬件物理特性分：顺序存取设备、直接存取设备 （5）按设备使用分：物理设备、逻辑设备、伪设备 设备I/O方式：询问、中断、通道 I/O设备分配算法：先来先服务（FCFS）、按优先级进行分配 3、外部设备的安装、外部设备的安装设备驱动程序的作用、分类、使用。CPU 与外部信息的交换：程序直接控制方式、中断控制方式、DMA 方式和通道方式总线与接口：PC 系统总线、标准接口类型、USB 接口 4、设备管理技术、设备管理技术 （1）

16、I/O设置缓存理由 解决信息的到达率和离去率不一致的矛盾； 缓存起中转站的作用； 在通道或控制器内设置局部寄存器作为缓冲存储器，可暂存I/O信息，以减少中断 CPU的次数。这种情形可进一步推广，使得一次读入的信息可多次重复使用。 （2）虚拟设备的技术（SPOOLing） SPOOLing，即外围设备联机并行操作，它是关于慢速字符设备如何与计算机主机交换 信息的一种技术，通常也叫做“假脱机技术”。是一种预输入、缓输出和转储的管理技术. SPOOLing系统的特点： 提高了I/O速度； 将独享设备改造为共享设备（典型例子是打印机的“共享”）； 实现了虚拟设备功能。 5、设备处理程序编制内容、设备处理程序编制内容 设备驱动程序的功能 （1）将接收到的抽象要求转换为具体要求； （2）检查用户I/O请求的合法性，了解I/O设备的状态，传递I/O有关参数，设置设备的 工作方式； （3）发出I/O命令，启动分配到的I/O设备，完成指定的I/O 操作； （4）及时