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1、操作系统原理课程总结,软件学院2011.6.2,第1-2章 导论和操作系统结构,明确操作系统的作用。明确操作系统包括哪些功能明确用户模式和内核模式的概念及作用。了解操作系统提供的服务有哪些明确系统调用的工作机制。明确操作系统的结构有哪些，各自优缺点。了解虚拟机及优点,第1-2章 导论和操作系统结构,1.操作系统的作用答：操作系统提供了程序执行的环境。它的职能是管理和控制计算机系统中的所有软硬件资源，合理的组织计算机工作流程，并为用户提供一个良好的工作环境与友好的接口。,第1-2章 导论和操作系统结构,2.操作系统包括哪些功能答：存储器管理功能，主要包括：内存分配、地址映射、内存保护和内存扩充。
2、处理机管理功能，其功能包括：作业和进程调度，进程控制和进程通信。设备管理功能，主要包括：缓冲区管理、设备分配、设备驱动和设备无关性（设备处理）。文件管理功能，其功能包括：文件存储空间的管理、文件操作的一般管理、目录管理、文件的读写管理，存取控制和保护。用户接口：命令接口、程序接口、图形接口,第1-2章 导论和操作系统结构,3.核心模式和用户模式答：核心模式一般指操作系统管理程序运行的状态，具有较高的特权级别。用户模式一般指用户程序运行时的状态，具有较低的特权级别。当处理器处于管态时全部指令（包括特权指令）可以执行，可使用所有资源，并具有改变处理器状态的能力。当处理器处于用户模式时，就只能执行非
3、特权指令。特权级别不同，可运行指令集合也不同。特权级别越高，可以运行指令集合越大。高特权级别对应的可运行指令集合包含低特权级的。核心模式到用户模式的唯一途径是通过中断。,第1-2章 导论和操作系统结构,4.操作系统提供的服务有哪些答：程序执行、I/O 操作、文件系统处理、通信、错误检测、资源分配、户管理、保护,第1-2章 导论和操作系统结构,5.系统调用的工作机制用户在需要执行特权指令时，调用系统调用，陷入内核（不同的任务，所对应调用的系统调用号也不同，在调用系统调用陷入内核时，会同时向OS内核传入一个系统调用号i）进入内核后，根据i查找系统调用表，找到调用号为i的系统调用的处理代码内核执行完
4、系统调用处理代码后，从核心态返回用户态,第1-2章 导论和操作系统结构,6操作系统的结构有哪些，各自优缺点答：1.简单结构 2. 层次化设计3.微内核要求：能用简单的语言说明不同结构操作系统的特点7虚拟机的优点答：虚拟机技术主要有两个优点。首先，通过完全的保护系统资源，虚拟机提供了一个健壮的安全保护层。其次，虚拟机允许在不干扰正常的系统操作的情况下进行系统开发。,第1-2章 导论和操作系统结构,选择题：1.以下有关操作系统的叙述中，哪一个是不正确的？A. 操作系统管理系统中的各种资源 B. 操作系统为用户提供的良好的界面 C. 操作系统就是资源的管理者和仲裁者 D. 操作系统是计算机系统中的一
5、个应用软件D2.分时操作系统的主要特点是 。 A. 个人独占机器资源 B. 自动控制作业运行 C. 高可靠性和安全性 D. 多个用户共享计算机资源D,3.操作系统具有进程管理,存储管理,文件管理和设备管理的功能,下列有关描述中,哪一项是不正确的? A. 进程管理主要是对程序进行管理 B. 存储管理主要管理内存资源 C. 文件管理可以有效的支持对文件的操作，解决文件共享、保密和保护问题 D. 设备管理是指计算机系统中除了CPU和内存以外的所有输入输出设备的管理A4.下列哪一个不是操作系统的主要特征? A. 并发性 B. 共享性 C. 灵活性 D. 随机性 C,5.用户与操作系统打交道的手段称为
6、。 A命令输入 B广义指令 C通信 D用户接口 D6从用户的观点看，操作系统是 。A用户与计算机之间的接口 B控制和管理计算机资源的软件 C合理地组织计算机工作流程的软件 D由若干层次的程序按一定的结构组成的有机体A,7.操作系统提供给程序员的接口是 。A进程 B系统调用 C库函数 DB和CB8.计算机的操作系统是一种 。 A. 应用软件 B. 系统软件 C. 工具软件 D. 字表处理软件 B,第3章 进程,明确进程的概念及组成。明确进程的基本状态及转换条件明确进程控制块的作用明确进程调度的类型（长，中，短）及调度的过程（上下文切换）了解进程的操作有哪些。明确进程间通信的机制有哪些。,第3章
7、进程,1进程的概念及组成。概念：进程是指在系统中能独立运行并作为资源分配的基本单位，它是由一组机器指令、数据和堆栈等组成的，是一个能独立运行的活动实体。多个进程间可以并发执行和交换信息。一个进程在运行时需要一定的资源，如CPU、存储空间及I/O设备等。组成：（1）进程标识符：它是惟一的标志对应进程的一个标志符或数字；（2）处理机状态：包括是处理机的各种寄存器内容信息；（3）进程调度信息：表明该进程的执行状态；调度优先权：表示进程获取CPU的优先级别；进程之间通信信息：反映该进程与哪些进程有什么样的通信关系；（4）进程控制信息：被保护的信息有：程序计数器程序状态字，各工作寄存器的内容等；资源需求
8、、分配和控制方面的信息；进程实体信息：指出该进程的程序和数据的存储情况，在内存或外存的地址、大小等；族系关系：反映父子进程的隶属关系；其它信息：如文件信息、工作单位等。,第3章 进程,2进程的基本状态及转换条件状态：创建：进程正被创建。 运行： （进程的）指令正被执行。 等待：进程正在等待发生一些事件（如I/O 完成或接收一个信号）。 就绪：进程正等待分配处理器。 终止：进程结束运行,第3章 进程,转换：(1) 就绪运行：进程具备运行条件，当进程调度程序选择了进程后，便将其转入运行状态。(2) 运行阻塞：进程需要等待某种事件的发生，如执行了输入输出指令，或者请求资源得不到满足时，进程转阻塞状态
9、。(3) 阻塞就绪：进程等待的I/O已完成，或者请求的资源得到满足，进程转为就绪状态。(4) 创建就绪：进程尚不具备运行条件，所需的资源尚未得到满足。当进程创建完成后，进程可转入就绪状态。(5) 运行延迟：进程运行过程中，因某种原因需要延迟运算，则设定好延迟时间后被转入延迟状态。(6) 运行完成：进程运行时遇到结束指令后，被转入完成状态。,第3章 进程,3进程控制块（PCB）的作用答：进程控制块是进程组成中最关键的部分。每个进程有惟一的进程控制块。操作系统根据PCB对进程实施控制和管理。进程的动态、并发等特征是利用PCB表现出来的。PCB是进程存在的惟一标志。,第3章 进程,4进程调度的类型（
10、长，中，短）及调度的过程（上下文切换）（1）高级调度（high Level Scheduling）：又称为作业调度或者长程调度（longTerm Scheduling）,其主要功能是根据某种算法，把外存上处于后备队列中的那些作业调入内存，也就是说，它调度对象是作业。P84（2）低级调度（low Level Scheduling）称为进程调度或短程调度（shortTerm Scheduling）,它所调度的对象是进程（或内核级线程。）进程调度是最基本的一种调度，在多道批处理、分时和实时三种类型的OS中，都必须配置这级调度。P86（3）中级调度（Intermediate Level Schedul
11、ing）又称中程调度（Medium-Term Scheduling）.引入中级调度的主要目的是为了提高内存利用率和系统吞吐量。,第3章 进程,5进程的操作有哪些。答：包括进程的创建和进程的终止6进程间通信的机制有哪些。答：消息传递系统、命名（包括直接通信和间接通信）、同步、缓冲,问答题：1.试比较进程和程序的区别答：进程和程序是既有联系又有区别的两个概念，它们的主要区别如下：（1）进程是程序在处理机上的一次执行过程，是一个动态概念；而程序是代码的有序集合，其本身没有任何运行的含义，是一个静态的概念。（2）进程是一个状态变化的过程，是有生命期的，表现在它因创建而产生，因调度 而执行，因得不到资源
12、而暂停，因撤销而消亡；而程序是永久的，可以长久保存。（3）进程和程序的组成不同。进程由程序、数据和进程控制块组成，而程序仅是代 码的有序集合。（4）进程与程序之间不是一一对于的。通过多次运行，同一个程序可以对应多个进程过调用关系，一个进程可以包含多个程序。,2.并行与并发的概念并发（Concurrent）：多个事件在同一时间段内发生。操作系统是一个并发系统，各进程间的并发，系统与应用间的并发。操作系统要完成这些并发过程的管理。并行(parallel)是指在同一时刻发生。,选择题：1. 当前运行的进程（ ），将引发系统进行进程调度。A.执行了一条转移指令B.要求增加主存空间，经系统调用银行家算法
13、进行测算认为是安全的C.执行了一条I/O指令D.执行程序期间发生了I/O完成中断C,2.下面所述步骤中， 不是创建进程所必需的。A由调度程序为进程分配CPU B建立一个进程控制块 C为进程分配内存 D将进程控制块链入就绪队列A3.分配到必要的资源并获得处理机机时的进程状态是 。A就绪状态 B执行状态 C阻塞状态 D撤销状态B,4.下面对进程的描述中，错误的是 。A进程是动态的概念 B进程执行需要处理机 C进程是有生命期的 D进程是指令的集合D5.操作系统中，若进程从执行状态转换为就绪状态，则表示 。A时间片到 B进程被调度程序选中 C等待某一事件 D等待的事件发生 A,6.一个进程被唤醒意味着
14、 。A该进程重新占有了CPU B它的优先权变为最大 C其PCB移至等待队列队首 D进程变为就绪状态D,第4章 线程,明确线程的基本概念及组成明确引入线程的好处。明确用户级线程和内核级线程的区别明确多线程模型有哪些，各自优缺点了解线程池的思想。,1线程的基本概念及组成答：线程，有时也被称为轻量级进程（LWP） ，是一个基本的 CPU执行单元；它包含了一个线程 ID、一个程序计数器、一个寄存器组和一个堆栈。它与属于同一个进程的其它的线程共享代码段、数据段，以及其它的操作系统资源。2引入线程的好处。答： 提高了响应速度，资源共享，经济实惠，提高了多处理机体系结构的利用率，使OS具有更好的并发性,3用
15、户级线程和内核级线程的区别答：对用户线程的支持通常处于内核之上，通过一个用户级线程库（thread library）实现。线程库提供了对线程的创建、调度和管理的支持，这无需来自内核的支持。用户级线程的创建和管理通常很快；内核线程由操作系统直接支持：内核在内核空间内实现了线程的创建、调度和管理。因为线程管理由操作系统完成，所以内核线程的创建和管理要比用户线程慢。,4多线程模型有哪些，各自优缺点多对一模型: 优点：效率比较高。缺点：如果一个线程调用了导致阻塞的系统调用的话，那么将阻塞整个进程。在多处理机环境中多个线程不能够并发执行。用户级线程库在那些采用了多对一模型不支持。一对一模型:优点：更好的并发性；允许多个线程在多处理机环境中并行执行。缺点：在于创建一个用户线程就需要创建一个相应的内核线程。多对多模型:优点：允许开发者随心所欲的创建用户线程。允许更大的并行性。缺点：开发者能够创建所需的用户线程，而且相应的内核线程能够在多处理机环境中并行运行。而且当一个线程执行导致阻塞的系统调用时，内核能够调度其它的线程执行。,
