计算机操作系统期末复习.ppt

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1、OS总结 考试总分平时成绩考试总分平时成绩(20%) 期中期中(20%)+ 期末（期末（60%） 题型：题型： 名词解释名词解释(3分分515分分) 简答题简答题(5分分420分分) 判断题（判断题（2分分1020分）分） 应用题（应用题（35分，共分，共4题）题）OS总结第一部分 概述（1，2章）1、计算机系统的四大构成部件。、计算机系统的四大构成部件。2、处理器寄存器分类及常用寄存器功能、处理器寄存器分类及常用寄存器功能PC，IR，MAR，MBR，I/OAR，I/OBR等等OS总结3、指令执行步骤：取指阶段、指令执行步骤：取指阶段-执行阶段执行阶段4、指令的动作、指令的动作Processo

2、r-memory：transfer data between processor and memoryProcessor-I/O：data transferred to or from a peripheral deviceData processing：arithmetic or logic operation on dataControl：alter sequence of execution5、什么是中断？中断处理过程及如何处理多中断、什么是中断？中断处理过程及如何处理多中断CPU暂时停止当前程序的执行转而执行处理新情况的程序和执行过程。暂时停止当前程序的执行转而执行处理新情况的程序和执

3、行过程。即在程序运行过程中，系统出现了一个必须由即在程序运行过程中，系统出现了一个必须由CPU立即处理的情况，此立即处理的情况，此时，时，CPU暂时中止程序的执行转而处理这个新的情况的过程就叫做中断。暂时中止程序的执行转而处理这个新的情况的过程就叫做中断。 OS总结6、存储器层次、存储器层次7、高速缓冲存储原理、高速缓冲存储原理利用程序局部性原理，在处利用程序局部性原理，在处理器访问主存时，首先查看所理器访问主存时，首先查看所要访问的数据是否在要访问的数据是否在Cache中，中，如果在，则从如果在，则从Cache中传递给中传递给处理器；如果不在，再从主存处理器；如果不在，再从主存中将所需数据读

4、取到中将所需数据读取到Cache中，中，然后传给处理器。然后传给处理器。OS总结8 8、操作系统的定义。、操作系统的定义。是管理系统资源、控制程序执行，改善人机界面，是管理系统资源、控制程序执行，改善人机界面，提供各种服务，合理组织计算机工作流程和为用户提供各种服务，合理组织计算机工作流程和为用户有效使用计算机提供良好运行环境的一种有效使用计算机提供良好运行环境的一种系统软件系统软件。9、OS的主要功能：的主要功能： 处理机管理，用于分配和控制处理机；处理机管理，用于分配和控制处理机； 存储器管理，主要负责内存的分配与回收；存储器管理，主要负责内存的分配与回收； I/O设备管理，负责设备管理，

5、负责I/O设备的分配与操纵；设备的分配与操纵； 文件管理，负责文件的存取、共享和保护。文件管理，负责文件的存取、共享和保护。OS总结10、操作系统的目标：、操作系统的目标： 方便、有效、扩展能力方便、有效、扩展能力11、操作系统的基本特征、操作系统的基本特征-并发性并发性-共享性共享性-虚拟性虚拟性-异步性异步性OS总结12、了解操作系统的发展、了解操作系统的发展串行处理串行处理：没有：没有OS，完全人工操作，完全人工操作简单批处理（单道）简单批处理（单道）：自动作业序列，由：自动作业序列，由Monitor控制控制执行执行多道程序批处理多道程序批处理：多个程序同时进入主存运行，进一：多个程序同

6、时进入主存运行，进一步提高了资源利用率步提高了资源利用率分时系统分时系统：多个交互作业，利用分时技术，多个用户：多个交互作业，利用分时技术，多个用户分享处理器时间分享处理器时间实时系统实时系统：用于专用系统，进行实时控制与实时信息：用于专用系统，进行实时控制与实时信息处理处理;强调即时响应和高可靠性，以在规定时间内完成对强调即时响应和高可靠性，以在规定时间内完成对事件的处理为特征事件的处理为特征 .OS总结13、了解几个主要操作系统的发展过程、了解几个主要操作系统的发展过程及特点及特点如：如：UNIX，Linux，Windows等等14、操作系统内核的定义、操作系统内核的定义内核：内核：提供支

7、持系统运行的基本功能和基本操作的一提供支持系统运行的基本功能和基本操作的一组程序模块。组程序模块。微内核微内核(MicorKernel):具有尽量少的必须功能的内核。具有尽量少的必须功能的内核。在微内核操作系统中，内核是指精心设计的、能实现现在微内核操作系统中，内核是指精心设计的、能实现现代代OS最基本的核心功能的部分。最基本的核心功能的部分。OS总结15、OS发展中5个重要的理论进展 进程 存储器管理 信息保护和安全 调度和资源管理 系统结构OS总结16、现代操作系统的特征 微内核体系结构 多线程 对称多处理 分布式操作系统 面向对象设计OS总结第二部分 进程（3，4，5，6章）1、什么是进

8、程(Process)？PCB的作用。进程是一个可并发执行的具有独立功能的程序关于某个数据集合的一次执行过程，也是操作系统进行资源分配和保护的基本单位。每一个进程有一个进程控制块PCB，其作用是用于记录和刻画进程状态及有关信息的数据结构，是操作系统掌握进程的唯一资料结构。进程控制块中，分进程标识符、进程状态信息和进程控制信息三类。OS总结2、处理器有、处理器有2种状态（模式）：种状态（模式）： 管态（核心态）和目态（用户态）。管态（核心态）和目态（用户态）。3、进程切换与模式切换的区别。、进程切换与模式切换的区别。进程切换进程切换是让处于运行态的进程中断运行，让出处理器，这是让处于运行态的进程中

9、断运行，让出处理器，这时要做一次进程上下文切换、即保存老进程状态而装入被保护时要做一次进程上下文切换、即保存老进程状态而装入被保护了的新进程的状态，以便新进程运行。进程切换首先要产生中了的新进程的状态，以便新进程运行。进程切换首先要产生中断，因为进程切换必须在核心态发生。需要操作系统占有断，因为进程切换必须在核心态发生。需要操作系统占有CPU。模式切换模式切换，当发生系统调用或中断时，会暂时中断正在执行，当发生系统调用或中断时，会暂时中断正在执行的用户进程，把处理器状态从用户状态切换到内核状态，去执的用户进程，把处理器状态从用户状态切换到内核状态，去执行操作系统例行程序以获得服务，这就是一次模

10、式切换，内核行操作系统例行程序以获得服务，这就是一次模式切换，内核在被中断了的进程的上下文中对这个中断事件作处理，即使该在被中断了的进程的上下文中对这个中断事件作处理，即使该中断可能不是此进程引起的。中断可能不是此进程引起的。进程切换首先会进行模式切换。模式切换不一定导致进程切进程切换首先会进行模式切换。模式切换不一定导致进程切换。换。OS总结4、线程是“进程”中某个单一顺序的控制流。也被称为轻量进程。在有线程的系统中，进程是系统进行保护和资源分配的单位，线程是调度的单位。OS总结5、程序、进程与线程的区别。、程序、进程与线程的区别。程序是一段静态的代码；可以脱离机器长期保存；程序是一段静态的

11、代码；可以脱离机器长期保存；进程是程序的一次执行过程，是动态的，有生命周进程是程序的一次执行过程，是动态的，有生命周期。一个程序可以对应多个进程，但一个进程只能对期。一个程序可以对应多个进程，但一个进程只能对应一个程序。进程和程序的关系犹如演出和剧本的关应一个程序。进程和程序的关系犹如演出和剧本的关系。早期以进程为资源分配和系统调度的基本单位；系。早期以进程为资源分配和系统调度的基本单位；由于进程与进程之间切换开销大，从而引入了线程。由于进程与进程之间切换开销大，从而引入了线程。一个进程可以包含多个线程，在有线程的系统中，进一个进程可以包含多个线程，在有线程的系统中，进程是系统进行保护和资源分

12、配的单位，线程是调度的程是系统进行保护和资源分配的单位，线程是调度的单位。单位。OS总结6、掌握进程的五态模型及其转换条件。OS总结7、掌握进程的七态模型及其转换条件。进程为什么要被挂起？进程为什么要被挂起？OS总结8、线程的两种实现方式：ULT、KLT9、SMPOS总结10、并发进程无关进程：操作的变量集合没有交集交互进程：共享某些变量。并发进程间的关系竞争:无关进程之间竞争资源。(进程互斥)协作:交互进程需协调工作。(进程同步)OS总结 进程同步（进程同步（ Synchronization Synchronization ） 指两个以上进指两个以上进程基于某个条件来协调它们的活动。一个进程

13、的程基于某个条件来协调它们的活动。一个进程的执行依赖于协作进程的消息或信号，当一个进程执行依赖于协作进程的消息或信号，当一个进程没有得到来自于协作进程的消息或信号时需等待，没有得到来自于协作进程的消息或信号时需等待，直到消息或信号到达才被唤醒。直到消息或信号到达才被唤醒。 进程互斥（进程互斥（ Mutual ExclusionMutual Exclusion ）指若干进程要指若干进程要使用同一共享资源时，任何时刻最多允许一个进使用同一共享资源时，任何时刻最多允许一个进程使用，其他进程必须等待，直到占有资源的进程使用，其他进程必须等待，直到占有资源的进程释放该资源。程释放该资源。OS总结11、临

14、界资源：一次仅允许一个进程使用的资源 什么是临界区：在每个进程中访问临界资源的那段程序 进入临界区的准则：空闲让进、忙则等待、空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待有限等待、让权等待OS总结12、信号量（、信号量（ Semaphores ）信号量是一种数据结构，其中包含了一个整数信号量是一种数据结构，其中包含了一个整数和一个队列。整数用于收发信号，队列用于维护和一个队列。整数用于收发信号，队列用于维护等待该信号的进程。等待该信号的进程。公用信号量公用信号量：联系一组并发进程，相关的进程：联系一组并发进程，相关的进程均可在此信号量上执行均可在此信号量上执行P P和和V V操作。初值常常为操作。初

15、值常常为1 1，用于实现进程互斥用于实现进程互斥私有信号量私有信号量：联系一组并发进程，仅允许此信：联系一组并发进程，仅允许此信号量拥有的进程执行号量拥有的进程执行P P操作，而其他相关进程可操作，而其他相关进程可在其上施行在其上施行V V操作。初值常常为操作。初值常常为0 0或正整数，多用或正整数，多用于并发进程同步。于并发进程同步。OS总结13、信号量操作semWait(s)，即P(s),将信号量s减去1，若结果小于0，则调用P(s)的进程被置成等待信号量s的状态。semSignal(s), 即V(s)，将信号量s加1，若结果不大于0，则释放一个等待信号量s的进程。OS总结信号量的值(-2

16、) 信号量队列指针 若信号量s为正值，则该值s所代表的实际还可以使用的物理资源数 若信号量s为负值，则其绝对值等于登记排列在该信号量s队列之中等待的进程个数OS总结14、掌握用PV操作解决进程间的互斥与同步。生产者-消费者问题读者-写者问题哲学家就餐问题其他问题OS总结练习： 用P、V操作表示的生产者与消费者问题算法流程如图所示。图中的s为互斥信号量，表示使用有界缓冲区的信号量，初值为1；n和m为同步信号量，其中n表示有界缓冲区的大小，即可以存放产品的最大数n，初值为k；m表示有界缓冲区中已经存放的产品个数m，初值为0。 (1) 若缓冲区无界，下图可以简化吗？(2) 若可以，如何简化，给出简化后的P、V操作流程图？(3) 如果交换生产者的两个P操作，结果如何？OS总结OS总结缓冲区无界，表示缓冲区无限大。因此可简化如下：OS总结15、什么是管程？管程有什么特点？如、什么是管程？管程有什么特点？如何利用管程实现进程的互斥与同步何利用管程实现进程的互斥与同步一个管程定义了一个数据结构和能为并一个管程定义了一个数据结构和能为并发进程所执行发进程所执行(在该数据结构上在该数据结构上)的一组操的