0285《计算机操作系统》2024年6-7月期末考试指导
一、考试说明
本课程闭卷考试，满分100分，考试时间90分钟。考试包括以下四种题型： 1、单选题（20题，每题2分，共40分） 2、判断题（20题，每题1.5分，共30分） 3、简答题（3题，每题7分，共21分） 4、综合题（3题，每题3分，共9分）
二、重点复习内容
第一章 操作系统基本概念 1、计算机构成
计算机资源可分为两大类：硬件资源和软件资源。
硬件资源指组成计算机的硬件设备，如中央处理机、主存储器、磁带存储器、打印机、显示器、键盘输入设备等。
软件资源主要指存储于计算机中的各种数据和程序。系统的硬件资源和软件资源都由操作系统根据用户需求按一定的策略分配和调度。 2、操作系统
操作系统(Operating System，简称OS)是：管理计算机系统的全部硬件资源包括软件资源及数据资源；控制程序运行；改善人机界面；为其它应用软件提供支持等，使计算机系统所有资源最大限度地发挥作用，为用户提供方便的、有效的、友善的服 务人机界面。
微机上常见的操作系统有：DOS、 Windows系列、 OS/2、UNIX、Mac OS、Netware等。
3、操作系统的主要功能： （1）操作系统的处理器管理根据一定的策略将处理器交替地分配给系统内等待运行的程序。 （2）操作系统的设备管理负责分配和回收外部设备，以及控制外部设备按用户程序的要求进行操作。
（3）操作系统的文件管理向用户提供创建文件、撤消文件、读写文件、打开和关闭文件等功能。
（4）操作系统的存储管理功能是管理内存资源。主要实现内存的分配与回收，存储保护以及内存扩充。
（5）操作系统的作业管理功能是为用户提供一个使用系统的良好环境，使用户能有效地组织自己的工作流程，并使整个系统高效地运行。
4、操作系统功能构成和体系结构这些较抽象的概念。
第二章 几种主要的操作系统及发展历程
Unix和类Unix系统；Unix与Linux操作系统之间的关系与区别；Windows系统的不同版本；几类操作系统截然不同的发展思路、普及历程。
第三章 进程管理
1、程序和进程的异同
程序是构成进程的组成部分之一，一个进程的运行目标是执行它所对应的程序。进程是
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由程序、数据和进程控制块三部分组成的。程序是静态的，而进程是动态的。一个进程可以执行一个或几个程序，一个程序亦可以构成多个进程。进程具有创建其他进程的功能，被创建的进程称为子进程，创建者称为父进程，从而构成进程家族。 2、进程的概念和进程的特征
进程通常被定义为：进程是可并发执行的具有一定功能的程序段在给定数据集上的一次执行过程。
进程的特征：
(1) 动态性。进程的实质是程序的一次执行过程，因此，动态性是进程的最基本特征。动态
性还表现为：“它由创建而产生，由‘调度’而执行，由撤消而消亡”。可见，进程有一定的生命期。
(2) 并发性。这是指多个进程能在一段时间内同时运行，并发性是进程的重要特征。引入进
程的目的也正是为了使其程序能和其他进程的程序并发执行。
(3) 独立性。这是指进程是一个能独立运行、独立分配资源和独立调度的基本单位。只有进
程有资格向系统提出申请资源并获得系统提供的服务。
(4) 异步性。这是指进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进，或说进程按异步方式运
行。
(5) 结构性。为使进程能独立运行，应为之配置一个称为“进程控制块”的数据结构，简称
PCB。这样，从结构上看，进程是由程序段、数据段及PCB三部分组成，也称为“进程映象”。
3、进程间的高级通信的方式：管道通信。
（1）管道通信是由UNIX首创的，是一种重要的通信方式。
（2）管道通信以文件系统为基础。所谓管道，就是连接两个进程的一个打开的共享文件，专用于进程之间进行数据通信发送进程可以源源不断地从管道一端写入数据流，接收进程在需要时可以从管道的另一端读出数据。
（3）在对管道文件进行读写操作时，发送进程和接收进程要实施正确的同步和互斥，以确保通信的正确性。管道通信的实质是利用外存来进行数据通信，故具有传送数据量大的优点，但管道通信速度较慢。
4、进程控制块的结构及其作用。
第四章 进程管理－进程控制、同步互斥 1、进程和处理机管理
进程和处理机管理的一个重要任务是进程控制。
进程控制—是为了达到多进程高效率并发执行和协调、实现资源共享的目的。 通常将处理机的状态分为系统态和用户态两种。1．系统态(核心态、管态) —此方式下，可以执行任何指令，可以访问全部主存。2．用户态(目态) —在此方式下，不允许执行特权指令，只允许访问受限定的主存。
第五章 进程的同步与通信——死锁 1、产生死锁的四个必要条件（重点）
（1）互斥条件 并发进程所要求和占有的资源是不能同时被两个以上进程使用或操作的，进程对它所需要的资源进行排它性控制，即进程间必须互斥使用资源。
（2）请求和保持条件（部分分配条件） 进程每次申请它所需要的一部分资源，在等待新资源的同时，继续占用已分配到的资源。即进程保持已占用资源，等待分配附加资源。 （3）不剥夺条件 进程所获得的资源在未使用完毕之前，不能被其它进程强行剥夺，而只能由获得该资源的进程自己释放。即进程已获得资源，只能在使用完时自行释放。
（4）环路等条件 进程资源图构成的有向回答（在发生死锁时，必然存在一个进程——资
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源环形链，即进程集合{P0,P1,P2,…,Pn}中的P0正在等待一个P1占用的资源，P1正在等待一个P2占用的资源……Pn正在等待一个P0占用的资源。
第六章 CPU调度 1、调度的基本概念
在多道程序环境下，进程数目往往多于处理机数目，致使它们争用处理机。这要求系统能按某种算法，动态地把处理机分配给就绪队列中的一个进程，使之执行。
分配处理机的任务是由进程调度程序完成的。
处理机调度的主要目的，是为了分配处理机，但在不同的OS中所采用的调度方式是不完全相同的。有的系统仅采用一级调度，而有的系统则采用两级；在执行调度时的执行算法也可能是不同的。 2、调度的分类
从不同的角度对调度进行分类：
按调度的层次，把调度分为高级、中级和低级调度；
按OS的类型分类，有批处理调度、分时调度和实时调度，还有多处理机调度。 作业从进入内存并在后备队列上排队开始，直至完成，可能要经历下述三级调度：
高级调度（宏观调度） 低级调度（微观调度） 中级调度
3、进程调度的两种基本方式
a) 非剥夺方式（非抢占方式） 以这种调度方式运行时，不允许强行剥夺已经分配给某进程的处理机。例如，调度程序一旦把处理机分配给某进程后应让它一直运行下去，直至进程完成或发生某事件而阻塞时，才把处理机分配给另一进程。这种调度方式的优点是简单、系统开销小，但却可能导致系统性能的恶化，表现为：
b) 剥夺调度方式（抢占方式） 这是指进程正在运行时，系统可根据某种原则，剥夺已分配给它的处理机，并再分配给其他进程的一种调度方式。剥夺的原则有：1.优先权原则 优先权高的进程可以剥夺优先权低的进程而运行；2.短进程优先原则 短进程到达后可以剥夺长进程的运行；3.时间片原则 一个时间片运行完后重新调度。
第七章 存储管理
1、存储器由内存（Primary Storage）和外存（Secondary Storage）组成。
内存由顺序编址的块组成，每块包含相应的物理单元。CPU要通过启动相应的输入、输出设备后才能使外存与内存交换信息。 2、内容：
（1）内存分配：其主要任务是为每道程序分配一定的内存空间。
（2）地址映射：CPU执行用户程序时，要从内存中取出指令或数据，为此就必须把所用的相对地址（或称逻辑地址）转换成内存的物理地址。这就是操作系统的地址映射功能。（也即地址换算、指向功能）
（3）内存保护：建立内存保护机制，即设置两个界限寄存器，分别存放正在执行的程序在内存中的上界地址值和下界地址值。
（4）内存扩充:由于物理上扩充内存受到某些限制，就采取逻辑上扩充内存的方法，也就是“虚拟存储技术”。即就是把一个程序当前正在使用的部分（不是全体）放在内存，而其余部分放在磁盘上。
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第八章 存储管理 1、单一连续分配
这是一种最简单的存储管理方式,只能用于单用户、单任务的操作系统中。采用这种存储管理方式时，内存分为以下三个区：
（１）系统区—仅提供给操作系统使用，通常设置在内存的低址部分； （２）用户区—指除系统区以外的全部内存空间，提供给用户使用。 （３）空闲区—指剩余部分存储区。 2、分区式分配
分区管理是在单一连续区管理的基础上发展起来的一种存储管理方法。它把内存划分成若干个大小不等的区域，除操作系统占用一个区域之外，其余由多道环境下的各并发进程共享。
早期的多用户系统所采用的存储器管理技术——分区式分配。通常，分区的方式可以分为
(1)固定式分区
(2)动态分区（可变式分区、可重定位分区） 3、分区存储管理的主要优点：
（１）实现了多个作业或进程对内存的共享，有助于多道程序设计，从而提高了系统的资源利用率。
（２）该方法要求的硬件支持少，管理算法简单，因而实现容易。 分区存储管理的主要缺点有：
（１）内存利用率仍然不高。
（２）作业或进程的大小受分区大小控制，除非配合采用覆盖和交换技术。 （３）难以实现各分区间的信息共享。
第九章 页式管理和分段式管理 1、分页管理
在分页存储管理系统中，把每个作业的地址空间分成一些大小相等的片，称之为页面。页式管理还把内存空间以与页相等的大小划分为大小相等的物理块或页框（Frame）。 2、分页和分段的主要区别
分段和分页系统，在概念上完全不同，主要表现为： （１）分页对用户是不透明的，分段对用户是透明的。 （２）分段的大小任意，分页固定。
（３）分页地址空间是一维的，而分段是二维的。 基本原理:
段页式系统的基本原理是分段和分页原理的结合。 3、纯分页系统的主要优点是:无需移动信息便能较好地缓解分区管理中所产生的存储器的零头问题，地址变换机构主要是通过PMT表来实现。 4、分段管理的地址变换主要是通过SMT表来实现的。
分段管理的主要优点是：便于程序模块化处理；便于动态链接；便于共享等。为了获得分段在逻辑上的优点和分页在管理存储空间方面的优点，兼用分段和分页两种方法，即采用所谓的段页式存储管理。它的基本思想是：用分段的方法来分配和管理虚拟存储器，而用分页方法来分配和管理主存储器。 5、请求式分页系统的原理
请求式分页系统（Requested Paging System）是建立在纯分页基础上的，是目前常用
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的一种实现虚拟存储器的方式。虚拟存储器在实现上是有一定难度的，既需要一定的硬件支持，又需要较多的软件支持，但请求分页管理方式相对容易，因为它换进、换出的基本单位是固定大小的页面。所以，请求分页系统的指导思想是：在作业运行之前，只要求把当前需要的一部分页装入主存。当需要其它的页时，可自动地选择一些页交换到辅存去，同时把所需的页调入主存。利用这种方法，可使更多的作业处于就绪状态，且能支持比主存容量大的作业在系统中运行。
第十章 虚拟存储器
虚拟存储器，是指仅把作业的一部分装入内存便可运行作业的存储器系统。
（1）请求页式系统:它是在分页系统的基础上，增加了请求调页功能、页面置换功能所形成的页式虚拟存储系统。它允许只装入若干页的用户程序和数据，便可启动运行。以后，再通过调页功能及页面置换功能，陆续地把即将要运行的页面调入内存，同时把暂不运行的页面换出到外存上，置换时以页面为单位。
（2）请求分段系统：这是在分段系统的基础上，增加了请求调段及分段置换功能后，所形成的段式虚拟存储系统。它允许只装入若干段的用户程序和数据，即可启动运行。以后再通过调段功能和段的置换功能，将暂不运行的段调出，同时调入即将运行的段，置换是以段为单位的。
第十一章 设备管理
1、外围设备是计算机系统的重要硬件资源,与CPU、主存资源一样，它们接受操作系统的管理和控制。
I/O设备的特性和操作方式往往相差甚大，故无疑地，I/O设备管理是操作系统最繁杂、且与硬件密切相关的部分。 2、I/O设备分类： (1) 按传输速率分类
a)低速设备。每秒几B至几百B；如键盘、鼠标器、语音的输入和输出等设备。 b)中速设备。每秒几千B至数十千B；如行式打印机、激光打印机等。 c)高速设备。每秒数百千B至数MB；如磁带机、磁盘机、光盘机等。 (2) 按信息交换的单位分类
a)块设备。这类设备用于存储信息。由于信息的存取是以数据块为单位，故称块设备，它属于有结构设备。块设备的基本特征是可寻址，可随机地读／写任意一块；块设备的另一特征是其I/O采用DMA方式。
b)字符设备。用于数据的输入输出，其基本单位是字符，故称字符设备，它属于无结构设备，其基本特征是不可寻址，即不能指定输入时的源地址及输出时的目标地址；此外，字符设备在I/O时常采用中断驱动方式。字符设备的种类较多，如交互式终端、打印机等。
第十二章 设备管理 1、设备分配
设备分配的任务是按照规定的策略为申请设备的进程分配合适的设备、控制器和通道。 在进行设备分配时，通常都需要借助于一些表格，在表格中记录了相应设备或控制器的状态及对设备或控制器进行控制所需的信息。
进行设备分配时所需的数据结构有：设备控制表；系统设备表；控制器控制表；通道控制表等。 2、四表
（1）设备控制表DCT
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起程教育计算机操作系统复习资料 - 图文
