操作系统小抄

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1、专业好文档 1.1什么是操作系统？操作系统与普通的程序工作方式有何不同？ 至今没有统一的定义，但人们可以从不同的角度对操作系统加以理解： 操作系统作为一台“虚拟机”； 操作系统作为资源管理器。操作系统是管理计算机系统资源的软件，它确保这些资源被高效合理地使用； 操作系统作为用户与计算之间的接口。这一接口为用户提供了两种使用操作系统的方式：命令方式和系统调用方式 总之，操作系统实际上是一组计算机程序，与普通的程序工作方式相同。主要区别在于程序的意图和运行模式不同。操作系统控制CPU和其它系统资源的使用，并 调度CPU运行普通程序的时间。OS的程序在核心态(kernel mode)下运行，硬件保护

2、它免受用户程序的破坏；而应用程序都在用户态(user mode)下运行，它们不受硬件保护。 什么是作业？ 在批处理方式中，一个用户程序及其所需要的数据和操作命令的总和称为一个作业(Job) 什么是通道？什么是中断？ 所谓通道，实质上是一个功能单一、结构简单的I/O处理器，它独立于CPU并直接控制外设与内存进行数据传输。 所谓中断，指在I/O正常结束或出现硬件故障时，相应硬件向CPU发出中断信号，CPU停止正在执行的操作，转去执行中断处理程序，中断处理完毕后CPU再回到原来的断点继续进行。 什么是多道程序技术的主要思想？ 在内存中同时放入若干道用户作业，当一个作业需要等待I/O请求时，CPU转去

3、执行另一道作业。多道程序系统也称为多任务处理(multitasking) 什么是分时系统(Time Sharing)？ 在分时系统中使用了多道程序设计技术来处理多个交互的进程。有时也称为多任务分时系统。在分时系统中处理器的时间被多个用户分享。在分时系统中多个用户通过终端(Terminal)同时访问系统。 什么是并发？什么是并行 并发是指两个或两个以上事件在同一时间间隔内发生。 并行是指两个或两个以上事件在同一时刻发生。 操作系统内核的结构有哪三种构建方式？各有何特点？ 操作系统内核的结构有三种构建方式：整体式系统、层次式系统、客户/服务系统 1.整体式系统(monolithicq kernel

4、)：整体式的内核是指在一大块代码中实际上包含了所有操作系统功能，并作为一个单一进程运行，内核中的所有函数可以访问所有内部数据结构和例 程。对内核任何部分的修改都必须重新编译、链接整个内核、重新安装、重新启动。如：Linux内核 2.层次式系统：把系统看作一系列的层，每层完成操作系统功能的相关子集，每一层依赖下一层,而下一层完成更原始的功能通过定义层,分解一个问题成更易于处理的子问题q 3.客户/服务系统-微内核结构(Microkernel)：只给内核分配一些最基本的功能，包括地址空间、q 内部进程间通信(IPC)、基本的调度(Scheduling)。其他的操作系统服务都是由运行在用户模式下的进

5、程提供的，这些程序也称为服务程序。微内 核结构很适合于构建分布式系统，可能是现代操作系统发展的一种趋势。如：Windows2000 1、操作系统的形成过程经历了哪几个主要阶段？ 答：1、人工操作阶段，20世纪50年代前；2、单道批量处理，第二代计算机，可分早期和脱机批量处理；3、执行系统，20世纪50年代末到60年代初；4、多道程序系统。 2、操作系统基本类型及主要特性： 答：1、多道批处理，多道、无序、调度；2、分时系统，多路、独立、交到；3、实时系统，多路、独立、及时、交互。 3、操作系统基本特征含义及相互关系： 答：特征：并发两个以上事件在同一时间间隔发生；共享，硬、软件资源可为多用户同

6、时使用；虚拟，把物理上的一个实体变成逻辑上的多个对应物；异步性，内存中多进程按各自独立、不可预知的速度向前推进。其中并发与共享是最基本的，相辅相成，互为依存条件。第二章 用户接口 什么是系统调用？ 所谓系统调用，指运行在用户态的应用程序请求操作系统为之服务的一种手段。它由运行在核心态的操作系统的一段程序来完成特定功能，属于一种特殊的过程调用。 4、作业是计算机按指定步骤，为用户一次上扣解题所完成作业的总和，作业管理是指一用户作业提交系统后，系统对其实施的所有管理和控制工作，包括作业控制和调度。 5、作业由源程度、数据和作业处理的说明组成。源程序和数据是用户上机运算的具体内容，后者是用户要求的计

7、算机所做的具体步骤。 6、系统为用户提供命令接口(分配与联机，是各种操作命令，组织作业的工作流程和控制作业运行)，程序接口（是一组系统调用命令，是管理程序提供的服务界 面，负责管理和控制正运行程序，帮它请求其他资源和服务），图形接口（为用户提供图形界面支好，有一定智能的用户环境）的接口，用声、色的键盘等驱动命 令，控制作业运行。 7、作业控制有作业控制卡、作业说明书、键盘命令、命令文件方式。 第三章进程管理 多道程序并发执行时的三个特征是什么？ (1) 程序指令执行间断性。 (2) 失去封闭性，资源共享。 (3) 运行结果不可再现性。 进程(Process)的定义和特征 定义：进程是一个正在执

8、行的程序。进程是程序在一个数据集合上的运行过程，它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。 进程和程序相关联，但是是两个截然不同的概念。进程有五个基本特征： (1)动态性。有生命期。 (2)并发性。多个进程实体同存于内存，能并发执行。 (3)独立性。具备申请系统资源的独立单位。 (4)异步性。进程以各自独立、不可预知的速度向前推进。 (5)结构特性。为描述进程的运动变化过程，每个进程都由程序段、数据段和一个进程控制块(PCB)三部分组成进程控制的主要任务是什么？ 进程控制的主要任务是对进程生命期控制(创建、撤销进程)，以及实现对进程状态的转换(就绪态、运行态、阻塞态)。包含三个内容： 执行进程

9、时，采取哪种执行模式(核心态或者用户态) 进程怎样创建、怎样撤消 何时切换进程：时钟中断时;发生I/O中断时;管理程序调用或系统调用. 什么是原语，举例说明？ 如：创建进程原语：create(n)，撤销进程原语：destroy(n)，阻塞进程原语：block()，唤醒进程原语：wakeup(n)所谓原语，是操作系统内核中，由若干条指令构成、用于完成一个特定的功能的一个过程，该过程在执行时是不可中断的。 什么是临界资源？临界区？ 操作系统中将一次仅允许一个进程访问的资源称为临界资源。对共享资源访问的程序片段称为临界区(Critical section )。 什么是进程同步(Process Syn

10、chronization)？ 所谓进程同步是指多个进程合作完成任务，它们在执行速度上相互协调，即一个进程的执行依赖于另一个进程的消息，当一个进程没有得到另一进程的消息时应等 待，直到消息到达被唤醒为止。进程的互斥实际上是进程同步的一种特例。不同的是，进程同步的并发进程在使用共享资源时，进程间存在一种必然的依赖关系。进 程互斥有时并不能解决进程同步问题。 怎样利用信号量机制编程解决生产者-消费者问题？ struct semaphore s,empty,full=1,n,0; message buffern; int in,out=0,0; Cobegin /* 用s对临界区实行互斥*/ void

11、 produce_i(void) void consume_j(void) message x; message y; while(TRUE) while(TRUE) produce a new message into x; P(full); /*递减满槽数*/ P(empty); /*递减空槽数*/ P(s); /*进入临界区*/ P(s); /*进入临界区*/ y=bufferout; out=(out+1) mod n; bufferin=x; in=(in+1) mod n; V(s); /*离开临界区*/ V(s); /*离开临界区*/ V(empty); /*递增空槽数*/ V(

12、full); /*递增满槽数*/ consume message y; Coend 怎样利用信号量机制编程解决哲学家进餐问题? struct semaphore fork5= 1, 1, 1, 1, 1 ; struct semaphore count = 4; Cobegin void philosopher( int i ) while(TRUE) think(); /*哲学家思考*/ P(count); /*最多同允许4位哲学家就餐*/ P( forki ); /*哲学家拿起左边的叉子*/ P( fork(i+1) mod 5 ); /*哲学家拿起右边的叉子*/ eat(); /*哲学家

13、就餐*/ V( fork(i+1) mod 5 ); /*哲学家放下右边叉子*/ V( forki ); /*哲学家放下左边的叉子*/ V( count ); Coend 进程间通信的三种常用类型 1.共享存储器系统 2.消息传递系统 3.管道通信系统 线程的定义 线程是进程中可独立执行的子任务，一个进程可以有一个或多个线程。现代操作系统都引入了线程的概念。 8、程序顺序执行特征为顺序性、封闭性、可再现性，并发执行为间断性、失去封闭性和不可再现性。 9、Bernstein条件：满足此条件，相关程序可并发执行，否则按顺序执行，1966年Bernstein首次提出。 如R（P1）nw(P2)R(P

14、2)W（P1）W（P1）W（P2）= 即P1的读集与P2写集的交集，P2读与P2写的交，P1写与P2写的交，均为空集。 10、进程最少设置3个状态，执行、就绪和阻塞态。因：进程实质是程序的一次执行过程，最多一个执行程序占用CPV（就绪），OS为进程服务期间不能继续执行，放弃CPV处于阻塞等待态。 11、多进程并发执行时存在两种制约关系。间接制约是多个进程间无逻辑关系，仅由于同处系统共享资源而有关。例：分时系统两用户进程编译PASCAL源程 序，分时占用处理扣编译各自的源程序，存在间接制约关系。直接制约是多个协作进程间存在的逻辑制约关系，即一进程的执行依赖另一进程的消息，无消息应等 待，有消息被唤醒。如共享一缓冲器的读进程和打印进程，须同步才能完成共同任务。 12、临界资源：系统中一次仅允许一个进程访问的资源。临界区指系统每个进程中访问临界资源的那段代码段。 13、具体分析读者写者问题的同步算法，指出哪些语用控制读写互斥，写写互斥。 答：读一写问题指保证一个写者必须与其他写进程或读进程互斥地访问一个共享对象的同步问题。写者进程P（Wrt）操作能实现写写，读写互斥，wrt=1， 写者调用P（wrt）后信息量值为0，进入