惠州学院2013操作系统复习整理

《惠州学院2013操作系统复习整理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《惠州学院2013操作系统复习整理（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、操作系统复习课by fain7第一章丄操作系统的目标-有效性、方便性、可扩充性、开放性丄OS的发展过程-几类典型操作系统（多道批处理、分时、实时），每类操作系统的原理、特征及优缺点多道批处理系统原理：20世纪60年代中期引入多道程序设计技术，由此形成了多道批处理系统。在该系统中，用 户所提交的作业都先存放在外存上并排成一个队列，称为后备队列；然后，由作业调度程序 按一定的算法从后备队列中选择若干个作业调入内存，使它们共享CPU和系统中的各种资源。优缺点：（1）资源利用率高（2）系统吞吐量大（3）平均周转时间长（4）无交互能力分时系统原理：分时系统是指在一台主机上连接了多个带有显示器和键盘的终端

2、，同时允许多个用户通过自 己的终端，以交互方式使用计算机，共享主机中的资源。特征（优缺点）：（1）多路性（2）独立性（3）及时性（4）交互性实时系统原理：实时系统是指系统能及时（或即时）响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的 处理，并控制所有实时任务协调一致的运行。需求：实时控制，实时信息处理。特征（优缺点）：（1）多路性（2）独立性（3）及时性（4）交互性（5）可靠性丄OS的主要功能-资源管理器和用户接口主要功能：处理机管理（进程控制、进程同步、进程通信、调度），存储器管理（内存分配、内存保护、地址映射、内存扩充），设备管理（缓冲管理、设备分配、设备处理），文件管理（文件存储空间的

3、管理、目录管理、文件的读/写管理和保护）。操作系统和用户之间的接:用户接:联机用户接，脱机用户接、图形用户接口程序接:该接是为用户程序在执行中访问系统资源而设置的，它是由一组系统调用组成。r/T- -77-第二章丄什么是程序的并发执行，如何用前驱图描述程序（段）间的并发执行程序并发执行：若干个程序段同时在系统中运行，这些程序的执行在时间上是重迭的，一个 程序段的执行尚未结束，另一个程序段的执行已经开始，即使这种重迭是很小的，也称这几个 程序段是并发执行的。（前驱图为平行四边形状）丄进程的概念，进程实体的组成，进程与程序（作业）的区别进程是操作系统结构的基础；是一个正在执行的程序；计算机中正在运

4、行的程序实例；可以 分配给处理器并由处理器执行的一个实体。（最基本的特征：动态性；重要特征：并发性；另外 还有独立性和异步性）进程实体：由程序段、相关的数据段和PCB三个部分便构成了进程实体。进程的实质是进程 实体的一次执行过程。进程和程序区别：（1）进程是一个动态概念，强调执行的过程，每个进程中包含了程序段和数据段两个部分， 以及进程控制块PCB；而程序是一个静态概念，程序是指令的有序集合，无执行含义；（2）进程具有并行特征（独立性，异步性），程序则没有；（3）一个进程可以执行多个程序（如Linux中通过exec调用），同一程序的多次执行将产 生多个不同的进程。同一个程序的一次执行也可产生多

5、个进程（如在程序中多次调用Linux中 的 fork）。进程和作业的区别在于：个进程是一个程序对某个数据集的执行过程，是分配资源的基本单位。作业是用户需要计 算机完成某项任务，而要求计算机所做工作的集合。一个作业的完成要经过作业提交、作业收 容、作业执行和作业完成四个阶段。而进程是已提交完毕的程序所执行过程的描述，是资源分 配的基本单位。其主要区别关系如下：（1）作业是用户向计算机提交任务的任务实体。在用户向计算机提交作业之后，系统将它 放入外存中的作业等待队列中等待执行；而进程则是完成用户任务的执行实体，是向系统申请 分配资源的基本单位。任一进程，只要它被创建，总有相应的部分存在于内存中；（

6、2）一个作业可由多个进程组成。且必须至少由一个进程组成，但反过来不成立；（3）作业的概念主要用在批处理系统中，像UNIX这样的分时系统中，则没有作业的概念； 而进程的概念则用在几乎所有的多道程序系统中。进程的3种基本状态，状态间的转换已及引起状态转换的原因（基本的进程状态转换图）就绪（Ready）状态：当进程已分配到除CPU以外的所有必要的资源，只要获得处理机便可立 即执行，这时的进程状态称为就绪状态。通过进程调度变为执行状态。执行（Running）状态：当进程已获得处理机，其程序正在处理机上执行，此时的进程状态 称为执行状态。时间片用完后变为就绪状态。阻塞（Blocked）状态：正在执行的进

7、程，由于等待某个事件发生而无法执行时，便放弃处理 机而处于阻塞状态。引起进程阻塞的事件可有多种，例如，等待I/O完成、申请缓冲区不能满 足、等待信件（信号）等。丄什么是进程间的两种相互制约关系一同步、互斥进程同步(直接相互制约关系)：它主要源于进程合作，是进程间共同完成一项任务时直接 发生相互作用的关系。为进程之间的直接制约关系。在多道环境下，这种进程间在执行次序上 的协调是必不可少的。进程互斥(间接相互制约关系)：它主要源于资源共享，是进程之间的间接制约关系。在多 道系统中，每次只允许一个进程访问的资源称为临界资源，进程互斥就是保证每次只有一个进 程使用临界资源。什么是信号量、什么是P操作、

8、什么是V操作(P、V操作的处理流程，以记录型信号量为例)信号量是 Dijkstra 提出的用于解决进程同步的有效工具。信号量是一个数据结构以及对其 的操作。除初始化外，仅能通过两个标准的原子操作wait(S)和signal(S)来访问。两个语句在 执行到一半的时候不能被中断。每次wait操作，意味着进程请求一个单位的该类资源，使系统可供分配的该类资源数减少 个。每次signal操作，表示执行进程释放一个单位资源，使系统中可供分配的该类资源数增 加一个。丄用信号量和p.v操作机制实现互斥和同步的方法，信号量取值的含义利用信号量和P.V操作实现进程互斥时：(1) 每个程序中用户实现互斥的P,V操作

9、必须成对出现，先做P操作，进临界区，后做V 操作，出临界区。若有多个分支，要认真检查其成对性。(2) P,V 操作应分别紧靠临界区的头尾部，临界区的代码应尽可能短，不能有死循环。(3) 互斥信号量得初值一般为1。其中信号量S用于互斥，初值为1。利用信号量和PV操作实现进程同步：PV操作是典型的同步机制之一。用一个信号量与一个消息联系起来，当信号量的值为0时, 表示期望的消息尚未产生；当信号量的值非0时，表示期望的消息已经存在。用PV操作实现进 程同步时，调用P操作测试消息是否到达，调用V操作发送消息。使用PV操作实现进程同步时应该注意的是：(1) 分析进程间的制约关系，确定信号量种类。在保持进

10、程间有正确的同步关系情况下， 哪个进程先执行，那些进程后执行，彼此间通过什么资源(信号量)进行协调，从而明确要设 置那些信号量。(2) 信号量的初值与相应资源的数量有关，也与P,V操作在程序代码中出现的位置有关。(3) 同一信号量的P,V操作要成对出现，但他们分别在不同的进程代码中。丄用P、V操作实现相互合作的几个进程间的同步、共享临界资源的进程互斥(问题如经典的进程同步问题)进程同步：把异步环境下的一组并发进程，因直接制约而互相发送消息而进行互相合作、互 相等待，使得各进程按一定的速度执行的过程称为进程间的同步。先私有，后公有。用wait (消息名)表示进程等待合作进程发来的消息.功能：等待

11、到消息名为 true 的进程继续执行。用 signal （消息名）表示向合作进程发送消息 功能：发送消息名，并将其值置为 true。利用过程 wait 和 signal 描述计算进程 Pc 和打印进程 Pp 的同步关系（1）设消息名Bufempty表示buf为空，消息名Buffull表示Buf中装满了数据。（2）初始化 Bufempty=true， Buffull=false.。（3）描述：Pc ： A：wait（Bufempty）计算Buf 计算结果Bufempty -false signal（Buffull）Goto APp ： B：wait（Bufful）打印Buf中的数据清除Buf中的

12、数据Bufful falsesignal（Bufempty）Goto B丄什么是进程的（高级）通信，类型，各类的原理高级通信（进程通信）：用户直接利用该操作系统所提供的一组通信命令高效的传送大量数 据的一种通信方式。1）共享存储器系统：相互通信的进程共享数据结构或存储区，通过这些进行通信。 基于共享数据结构的通信方式，基于共享存储区的通信方式2）消息传递系统：程序员直接利用操作系统提供的一组通信命令，不仅实现大量数据的传 递，而且还隐藏了通信的实现细节。数据交换是以格式化的消息为单位的（报文）。（分为直接和间接通信两种方式）3）管道通信：用于连接一个读进程和一个写进程的共享文件， pipe 文

13、件。管道机制提供的能力：互斥，同步，确定存在才通信。r/T-宀第三章丄对于本章内的基本调度算法：算法思想、就绪队列的组织、是抢占还是非抢占FCFS算法思想：当在作业调度中采用该算法时，每次调度都是从后备作业队列中选择一个或多个最先进入该 队列的作业，将它们调入内存，为它们分配资源、创建进程，然后放入就绪队列。在进程调度 中采用FCFS算法时，则每次调度是从就绪队列中选择一个最先进入该队列的进程，为之分配处 理机，使之投入运行。该进程一直运行到完成或发生某事件而阻塞后才放弃处理机。FCFS是非抢占式的调度算法。短作业（进程）优先调度算法思想：短作业优先（SJF）的调度算法是从后备队列中选择一个或

14、若干个估计运行时间最短的作业, 将它们调入内存运行。而短进程优先（SPF）调度算法则是从就绪队列中选择一个估计运行时间 最短的进程，将处理机分配给它，使它立即执行并一直执行到完成，或发生某事件而被阻塞放 弃处理机时再重新调度。短作业调度算法是非抢占式的调度算法。非抢占式优先权调度算法和抢占式优先权调度算法思想： 非抢占式优先权调度算法：系统一旦把处理机分配给就绪队列中优先权最高的进程后，该进 程便一直执行下去，直至完成，或因发生某事件使该进程放弃处理机时，系统方可再将处理机 重新分配给另一个优先权最高的进程。抢占式优先权调度算法：系统同样是把处理机分配给优先权最高的进程，使之执行。但在其 执行

15、期间，只要又出现了另一个其优先权更高的进程，进程调度就立即停止当前进程的执行， 重新将处理机分配给新到的优先权最高的进程。丄典型的动态优先权调度算法一高响应比优先度调度算法；典型的实时调度算法-最低松弛度优先调度算法；静态优先权和动态优先权算法思想：静态优先权是在创建进程时确定的，且在进程的整个运行期间保持不变。动态优先权是指在 创建进程时所赋予的优先权，是可以随进程的推进或随其等待时间的增加而改变的。高响应比优先调度算法思想： 为每个作业引入动态优先权，并使作业的优先级随着等待时间的增加而以速率 a 提高，则长 作业在等待一定的时间后，必然会分配到处理机。该优先权的变化规律可描述为：优先权=（等待时间+要求服务时间）/要求服务时间基于时间片的轮转调度算法思想：系统将所有的就绪进程按先来先服务的原则排成一个队列，每次调度时，把CPU分配给队首 进程，并令其执行一个时间片。旧队首进程使用完时间片后就到就绪队列的末尾，然后处理机 分配给新的队首进程。多级反馈队列调度算法思想：设置多个就绪队列，并为各个队列赋予不同的优先级。第一个队列的优先级最高，第二个队 列次之。时间片越来越大。当一个新进程进入内存后，首先将它放入第一个队列的末尾，按FCFS原则排队等待调度。