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1、操作系统课程总结20142015（1） 基本概念和知识n操作系统是计算机系统中的一种系统软件。计算机的 资源是指硬件资源和软件资源。从用户角度看，操作 系统是控制和管理计算机资源的软件。n管态（特权指令）和目态（用户指令）n用户接口通常分为命令接口和程序接口。n若分时操作系统的时间片一定，那么用户数越少，则 响应时间越短（交互性） 。n实时系统必须既要及时响应、快速处理，又要有高可 靠性和安全性（实时性和可靠性）。基本概念和知识n引入多道程序的目的：充分利用CPU，减少CPU的 等待时间。n进程与程序的本质区别：动态与静态。n在创建一个进程的过程中，申请一个PCB空记录、 将进程标识等参数填入
2、PCB、将PCB链入就绪进程 队列都是必须的步骤。刚刚被创建的进程处于就绪 态。n并发进程指的是可同时执行的进程。进程是程序的 动态执行过程，操作系统是通过PCB对并发执行的 进程进行控制和管理的。基本概念和知识n对于两个并发进程，设互斥信号量为mutex，若 mutex=1，则表示没有进程进入临界区。对于两个并发 进程，设互斥信号量为mutex，若mutex=，则表示一 个进程进入临界区，若mutex=-1，表示一个进程进入临 界区，另一个进程等待进入。n临界区进入原则。n采用“静态分配资源”的策略可以预防死锁，它打破了产 生死锁的四个必要条件中的占用并请求条件。采用“按序 分配资源”的策略
3、也可以预防死锁，它打破了产生死锁的 四个必要条件中的循环等待资源条件。n死锁的避免（动态策略）：银行家算法基本概念和知识n计算机系有14台磁带机，由m个进程竞争使用，每个进程 最多需要3台。m最多为多少时，系统没有死锁的危险。n处理机调度作业调度：选择作业装入主存进程调度：选择主存中的就绪进程，分配CPU。n调度算法先来先服务和轮转：公平；短作业优先：有利于短作业；优先级：紧迫程度；高响应比：执行时间与等待时间兼顾。基本概念和知识n绝对地址是主存空间的地址编号；用户程序中使 用的从地址开始的地址编号是逻辑地址；动态 重定位中装入主存的作业仍保持原来的逻辑地址 。n存储管理的目的：方便用户和提高
4、主存空间利用 率。n把逻辑地址转变为内存的物理地址的过程称为重 定位（或地址映射）。静态重定位：装入时定位，软件实现；动态重定位：执行时定位，需硬件支持。基本概念和知识n在动态分区管理中，紧凑的目的：合并空闲区 。n动态分区存储管理-分配最先适应算法，“空闲区表”中的空闲区按地 址递增顺序排列；最佳适应算法，“空闲区表”中的空闲区按长 度递增顺序排列。最坏适应算法，“空闲区表”中的空闲区按长 度递减顺序排列。基本概念和知识n动态分区存储管理-回收注意相邻关系与上相邻n空闲块不增不减，首地址不变，长度增加与下相邻n空闲块不增不减，首地址改变，长度增加与上下都相邻n空闲块减1，首地址取上块，长度增
5、加与上下都不相邻n空闲块增1，填入首地址和长度基本概念和知识n分页存储管理内存方法是从系统角度出发的管理方法。页是信息的物理单位页的大小由系统确定页地址空间是一维的页表+快表的访问（访问1个数据需进行2次内存操作，快表命中 可以节省1次）n分段存储管理内存管理方法能更好地满足用户要求。段是信息的逻辑单位段的大小由用户确定段地址空间是二维的n段页式：用户负责分段，系统负责分块（分页）基本概念和知识n系统“抖动”现象发生的原因：置换算法选择不当。n虚拟存储管理系统的基础是程序的局部性理论。n在请求分页系统中，若采用FIFO置换算法，则当分配的页帧数增加时，缺页中断的次数可能增加也可能减 少；其它置
6、换算法，则当分配的页帧数增加时，缺页 中断的次数一般会减少。n位示图可用于磁盘空间的管理。n在文件系统中，顺序文件要求逻辑记录顺序与磁盘块 顺序一致。链接文件只能顺序访问。基本概念和知识n在文件系统中采用多级目录结构，解决了不同 用户文件的“命名冲突”问题。n多级索引结构直接索引一次间接索引二次间接索引例子+习题基本概念和知识n在文件系统中采用多级目录结构，解决了不同 用户文件的“命名冲突”问题。n硬盘属于外部设备中的块设备；键盘属于外部 设备中的字符设备。nSPOOLing技术：通过硬件和软件的功能扩充，把原来独立的设备改造成能为若干用户共享 的设备，这种设备称为虚拟设备。虚拟设备是 指把一
7、个物理设备变换成多个对应的逻辑设备 。应用n进程的三种基本状态，及状态转换的典型原因 。状态变迁因果关系能否发生？为什么？应用nPV操作算法（生产者-消费者、读者-写者、哲 学家就餐、阅览室管理、作业题）互斥信号量初值为1，同时竞争；同步：初值为资源数量，互为制约，成对出 现；CobeginCoend; 表达并发。应用n系统中有5个资源（R1R5），现有进程P1依 次申请R1,R5,R3；P2依次申请R3,R4, R2；P3 依次申请R2,R5。画出资源分配图，并依图判 定当3个进程并发执行时有可能发生死锁吗？n解答：按照资源的申请次序，有可能出现循环 等待情况，所以有可能发生死锁。应用n在单
8、道批处理系统的作业调度作业业进进入时间时间所需计计算时时 间间 A8003小时 B81030分钟 C90010分钟 D95020分钟应用n采用FCFS、短作业优先、优先级调度算法时，计算各个作业开始时间、完成时间、周转时间、平均 周转时间、平均带权周转时间。 FCFS、短作业优业优 先 优优先级级作 业开始时间时间完成时间时间周转时间转时间ABCD平均周转时间转时间 = 平均带权带权 周转时间转时间 =应用n银行家算法：判断该请求的合法性；给出用银 行家算法判断该次资源分配是否安全的过程。n给出安全序列和结论。应用n基本页式存储管理和基本段式存储管理的地址 映射方法，即逻辑地址转换为物理地址。
9、 n页式：查页表，确定块号（页框号）判断越界物理地址=块号块长+页内偏移量dn段式：查段表，确定基址判断越界物理地址=基址+段内偏移量dn假定某采用分页式存储管理系统中，主存容量为1M，被分成 512块，块号为0，1，2，511。某作业的地址空间占3 页，其页号为0，1，2，被分配到主存的第5，4，2块中。（1）主存地址应该用多少位来表示。（2）作业每一页的长度为多少字节；逻辑地址中的页内地址应 占用多少位。（3）把作业中的每一页所分到的贮存块的起始地址填入下表。解答：（1） 220=1M，主存地址应该用20位来表示。 （2）每1页的长度为2K字节， 211=2K，页内地址占用11 位。页页号
10、起始地址页页号起始地址页页号起始地址012应用n采用页式虚拟存储管理，按FIFO、OPT、LRU 调度算法的页面置换过程，计算缺页率。访页访页 踪迹最新页页最旧页页淘汰页页是否发发生缺页页应用n掌握FCFS、SSTF（最短寻道时间优先）和 SCAN（电梯）磁盘调度算法，给出实际处理磁盘访问请求的次序、访问的总道数及寻道时 间。n例：在某移动臂磁盘上，刚刚处理了访问20号 柱面的请求，目前正在100号柱面读信息，并 且有以下请求序列等待访问磁盘60,140, 90,110,70,55,22,132 应用n磁盘的优化分布，记录的优化安排，计算优化前后处 理的总时间。n假定磁盘转速为20ms/周，磁
11、盘格式化时每个磁道被 划分为8个扇区，每个扇区存放一个逻辑记录。今有 R1R8共8个逻辑记录存放在同一磁道上，处理程序每 次从磁盘读出一个记录后要花5ms进行处理，现在用 户要求顺序处理这8个记录。n顺序处理这8个记录的时间是多少？n为了缩短处理时间应进行优化分布，应如何安排这些 记录的顺序。n按照最优分布时，计算出处理完这8个记录所花的总时 间。假定磁盘转速为20ms/周，磁盘格式化时每个磁道被 划分为8个扇区，每个扇区存放一个逻辑记录。今有 R1R8共8个逻辑记录存放在同一磁道上，处理程序 每次从磁盘读出一个记录后要花5ms进行处理，现在 用户要求顺序处理这8个记录。应用n解答：由于每处理一个记录需要5ms, 磁盘将 转过2个扇区。由于每处理一个记录需要5ms ，磁盘将转过2个扇区。 n优化前处理的总时间=（2.5+20） *7+2.5+5=165（ms） n优化分布的顺序：R1、R4、R7、R2、R5、 R8、R3、R6n优化后处理完这8个记录所花的时间为：n (2.5+5) *8 = 60 (ms) 考试要求n答案一律写在试卷上，要求给出过程，按步骤 评分n一律用签字笔作答n闭卷考试（120分钟）n考核成绩=卷面成绩70%+平时30%n题型单项选择题：10题1分=10分判断正误题：10题1分=10分简答题：5题6分=30分应用题：5题10分=50分
