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1、第一章导论1、操作系统的功能作用：（1）作用：操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源，有效地组织多道程序运行的系统软件，使用户与计算机之间的接口。（2）功能：处理机管理、存储管理、设备管理、文件管理、用户接口。2、操作系统的发展过程：（1）手工操作时期：人工干涉，用户独占。（2）早期批处理时期：出现了完成作业自动转换工作的程序叫监督程序，包括早期联机批处理、早期脱机批处理。（3）多道批处理系统：在内存中同时存放多道程序在管理程序的控制下交替执行，用户独占。（4）分时系统：用户与主机交互。（5）实时系统：具有专用性及时性。（6）现代操作系统（网络操作系统和分布式操作系统）：有网络地址
2、，提供网络服务，实现资源共享。第二章计算机系统结构1、计算机系统在硬件方面的保护：（1）双重模式操作：用户模式、监督程序模式，双重模式操作为人们提供了保护操作系统和用户程序不受错误用户程序影响的手段。（2）I/O 保护：定义所有I/O 指令为特权指令，所以用户不能直接发出I/O 指令，必须通过操作系统来进行。（3）内存保护：对中断向量和中断服务程序进行保护，使用基址寄存器和界限寄存器。（4）CPU 保护：使用定时器防止用户程序运行时间过长，操作系统在将控制权交给用户之前，应确保设置好定时器，以便产生中断。第三章操作系统结构1、操作系统的基本组成：进程管理、内存管理、文件管理、输入/输出系统管理
3、、二级存储管理、联网、保护系统、命令解释系统。2、系统调用的含义：系统调用提供了进程与操作系统之间的接口。分为五类：进程控制、文件管理、设备管理、信息维护、通信。3、操作系统设计所采用的结构：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 24 页 - - - - - - - - - （1）简单结构：以较小、简单且功能有限的系统形式启动，但后来渐渐超过了其原来的范围，由于运行所用的硬件有限，它被编写成利用最小的空间提供最多的功能。（2）分层方法：优点：模块化，简化了调试和
4、系统验证（灵活性强）；缺点：涉及对层的仔细认真的定义的困难，效率较差（3）微内核：优点：便于操作系统扩充，便于移植；缺点：关于哪些服务应保留在内核内，而哪些服务应在用户空间内实现，并没有定论。4、虚拟机的优点（1）通过完全保护系统资源，虚拟机提供了一个坚实的安全层。（2）虚拟机允许进行系统开发而不必中断正常的系统操作。第四章进程1、进程的含义：进程是由数据结构以及在其上执行的程序组成，是程序在这个数据集合上的运行过程，也是操作系统进行资源分配和保护的基本单位。进程是运行中的程序。2、进程包含的内容：程序代码、程序计数器、堆栈段、数据段。3、进程和程序的联系和区别：（1）程序是静态的，进程是动态
5、的，程序是代码的集合，进程是程序的执行。（2）程序是永久的，进程是短暂的。（3）程序的组成是代码，进程的组成包括程序、数据、进程控制块。（4）一个程序可对应多个进程，通过调用关系，一个进程也可包括多个程序。（5）进程可生成其他进程，程序不能生成新的程序4、并发与并行的区别：并行指两个或多个事件在同一时刻发生；并发指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。在单处理机系统中， 每一时刻仅能执行一个程序， 所以从微观角度来看程序的并发执行时，它们是交替执行，即串行。程序间真正的并行只有在多处理机系统中才会出现。5、进程的状态及转换条件：（1）状态：新建，运行，阻塞，就绪，终止。（2）转换条件： 新建-就
6、绪： 就绪队列能够容纳新的进程。 就绪运行： 处于就绪状态的进程被调度程序选中，分配到CPU。 运行阻塞： 正在运行的进程因某种条件为满足而放弃对CPU 的占用。 阻塞就绪： 处于阻塞状态的进程所等待的事情发生了。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 24 页 - - - - - - - - - 运行就绪： 正在运行的进程用完了本次分配给它的CPU 时间。 运行终止： 正在运行的进程完成自己的工作或者由于发生某些事件而被异常中止。注：就绪挂起表示将某进程挂起，把
7、空间让给更急迫的进程。6、进程控制块的作用及内容：（1）内容：进程状态、程序计数器、 CPU 寄存器、CPU 调度信息、内存管理信息、记账信息、I/O状态信息。（2）作用： PCB 是进程组成中最关键的部分，每个进程都有惟一的PCB，操作系统对每个进程实施控制和管理。 系统创建一个进程时，为它创建一个PCB，当进程终止时，系统收回其PCB，该进程在系统中就不存在了，所以PCB 是进程存在的惟一标志。7、上下文切换的过程： 将 CPU 切换到另一个进程需要保存原来进程的状态并装入新进程的保存状态。过程如下： 保存处理器内容 对当前运行进程的PCB 进行更新 将这个进程的 PCB 移入适当的队列
8、挑选其他进程执行 对挑选进程的 PCB 进行更新 对存储器管理数据结构进行更新 将被选中进程上次移出时的处理器状态进行恢复。8、进程间通信的机制有哪些，包括单机系统和网络系统：（1）单机系统：进程通信根据交换信息量的多少分为高级通信和低级通信。 低级通信方式： P，V 操作。 高级通信方式：共享存储器方式、消息传递方式、管道文件（pipe） 。（2）网络系统：套接字（ socket） 、远程过程调用、远程方法调用。其中，共享内存使用于传递大量的信息的场合。第章线程1、定义：是 CPU 使用的基本单元；他由现程ID，程序计数器，寄存器集合和堆栈组成。2、优点： （1）响应度高（ 2）资源共享（
9、3）经济（ 4）多处理器体系结构的利用。3、多线程模型名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 24 页 - - - - - - - - - （1）多对一模型：允许开发人员随意创建任意多的用户线程，但是由于内核只能一次调度一个线程，所以并不能增加并发性。（2）一对一模型：提供更大的并发性，但是创建内核的开销会影响应用程序的性能。（3）多对多模型：没有以上两者缺点。4、线程的亲和性：表示将联系关系紧密的线程安排在一起。第 6 章CPU 调度1、调度的层次（1） 长程调
10、度：又称为作业调度或高级调度。 长程调度决定哪些作业可参与竞争CPU 和其他资源。一般功能是：从后备作业中挑选一个或多个作业，为它(它们)分配基本的内存和外设资源并建立相应的进程。（2）中程调度：也称中级调度。中级调度决定哪些进程可参与竞争CPU，用以实现进程的活动状态与静止的挂起态之间的转换。 引入中程调度的主要目的， 是为了提高内存的利用率和系统吞吐量。中程调度实际上就是存储器管理中的置换功能。（3）短程调度：又称为进程调度或低级调度。短程调度决定哪个进程可获得物理CPU。短程调度的功能是： 从就绪进程队列中挑选一个进程并启动执行该进程。短程调度是最基本的一种调度，它可以采用非抢占方式或抢
11、占方式。2、调度的方式（1）可抢占：提高响应性，进来后马上使用CPU。When a process switches from the running state to the ready state or switches from the waiting state to the ready state. （2）不可抢占：一旦把CPU 分配给一个进程，那么该进程就会保持CPU 直到终止或轮转到等待状态。When a process switches from the running state to the waiting state or terminates. 3、调度算法（1）先来先
12、服务（ FCFS） 非抢占式的。FCFS 策略遵循先来者优先服务的原则。例如：进程Burst 时间： P1 24秒，P2 3秒，P33秒如果进程以 P1、P2、P3 的顺序到达，并且以 FCFS 规则服务，我们将获得如下的甘特图：0 24 27 30 P1 的等待时间是 0 毫秒，进程 P2 是24 毫秒， P3 是27 毫秒。这样，平均时间是(0 + 24 + 27)/3 = P1 P2 P3 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 24 页 - - - - -
13、 - - - - 17毫秒。优点： 它简单易行缺点：调度性能较差， 有可能使短的进程长期等待长的进程（护送效应）。它有利于偏重 CPU 的进程，不利于偏重I/O 的进程。（2）短作业优先调度算法（ SJF） 抢占式的非抢占式的。当CPU 有效时，它将被赋给下一个CPU burst 最小的进程。例如：进程Burst 时间P16秒；P2 8秒；P37秒；P4 3秒用SJF 调度，我们将依照如下的甘特图来调度这些进程：0 391624 P1 的等待时间是 3 毫秒，P2 是16 毫秒，P3 是9 毫秒， P4 是0 毫秒。因而，平均等待时间是(3 + 16 + 9 +0)/4 =7 毫秒。如果使用
14、FCFS 调度策略，那么平均等待时间是 （0+6+14+21 ） /4 10.25 毫秒。新进程的下一个 CPU burst 可能会比当前执行进程的剩余量短。在抢占式SJF 算法中，新进程抢占当前的进程；而非抢占式SJF 算法允许当前运行的进程结束其CPU burst例如： Process Arrival TimeBurst Time P10 8 P2 1 4 P3 2 9 P4 3 5 按照抢占式 SJF 调度会产生如下的结果：01 5 10 17 26 P2 在时间 1 到达。进程 P1 的剩余时间大于进程 P2的时间需求（ 4 毫秒），所以进程 P1 被抢占，P2 被调度。这个例子的平均
15、等待时间是(10 - 1) + (1 - 1) + (17- 2) + (5 - 3)/4 = 26/4 = 6.5 毫秒（被调度时间减去到达的时间） 。 而采用非抢占式 SJF 调度的平均等待时间为 （ （0-0） + （8-1） + （12-3）（17-2）/ 4 7.75 毫秒（ p1,p2,p4,p3 ）. 优点：可证明 SJF 调度算法是最佳的算法， 因为它为指定的进程组给出了最小的平均等待时间。对短作业或短进程最为有利。缺点：对长作业不利， 特别是在抢占方式下， 可能会使长作业无限延迟。而且实际上无法预测下一CPU 瞬时段的长度。（3）优先级调度算法 抢占式的非抢占式的P4 P1
16、P3 P2 P1 P2 P4 P1 P3 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 24 页 - - - - - - - - - 为每个进程赋予一个优先权，把CPU 分配给拥有最高优先权的进程。缺点： 优先调度算法可能导致一些低优先权进程无限的等待CPU（即无限阻塞）解决一个方法是老化（ aging ）是指逐渐地提高在系统中长时间等待的进程的优先权。（4）轮转调度算法（ RR） 抢占式的分配给每一个进程一段时间，到时间轮转到下一个进程。若需要 CPU 的时间 分配的
17、时间量进程一结束就释放CPU ，让给下一个进程使用。（5）多级队列调度算法就绪队列划分为多个独立的队列。每个队列有自己的调度算法。进程不会在队列间移动。在队列间进行调度，这种调度通常实现为权限固定的抢占式调度或采用时间片机制。（6）多级反馈队列调度算法 抢占式的它综合考虑了多种因素，根据进程运行情况的反馈信息动态改变进程的优先级，按优先级别组织设置了规定 CPU 时间片的各就绪队列；对同一队列中的各就绪进程按FCFS或 RR 算法调度。优点：这种策略不必事先知道各种进程所需的执行时间，而且还可以满足各种类型进程的需要。如果一个 CPU 占用了太多的 CPU 时间，它将被移动到优先权更低的队列（
18、lower-priority queue ）。这种策略把I/O 繁忙型进程和交互式进程放置到优先权更高的队列（higher-priority queue）。类似的，一个在低优先权队列中等待太久的进程可能会被移动到一个更高优先权的队列。这种老化形式避免了饥饿的发生。例如：进入就绪队列的进程被放到队列0。队列 0 中的进程被指定一个 8 毫秒的时间量。如果它不能在这个时间内完成， 将被移动到队列 1 的队尾。如果队列 0 是空的，那么队列 1 头部的进程被指定一个 16 毫秒的时间量。 如果它不能完成， 将被抢占并被放入队列 2。队列2 中的进程只有当队列0 和1 为空时以 FCFS原则运行。4、
19、调度准则（1）CPU 利用率（越大越好）（2）吞吐量（越大越好）（3）周转时间：从进程提交到进程完成的时间间隔（越小越好）（4）反应时间：从进程提交请求到首次产生响应的时间（越小越好）（5）等待时间：在就绪队列中等待的时间（越小越好）第 7 章 进程同步1、进程为什么需要同步和互斥（1）进程的同步：一个进程运行到某一点时要求另一伙伴进程为它提供消息，在未获得消息之名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 24 页 - - - - - - - - - 前，该进程处于等
20、待状态，获得消息后被唤醒进入就绪态。（2）进程的互斥：由于各进程要求共享资源，而有些资源需要互斥使用，因此各进程间竞争使用这些资源，进程的这种关系为进程的互斥。2、信号量的含义信号量表示资源，初始化值非负。是用于解决进程间同步与互斥的通信量。信号量 = 0 时，表示可用资源的数量。 执行一次 wait （P） 操作意味着请求分配一个单位资源，因此的值减 1；当 0 时，表示已经没有可用资源。请求者必须等待别的进程释放该资源，它才能运行。而执行一个 signal（V）操作意味着释放一个单位资源，因此加1。若= 0，表示某些进程正在等待资源。因此要唤醒一个等待状态的进程，使之运行下去。3、临界资源
21、： 系统中某些资源一次只允许一个进程使用，称这样的资源为临界资源或互斥资源或共享变量。4、临界区（互斥区）：在进程中涉及到临界资源的程序段叫临界区。5、信号量和自悬锁的区别（1）自悬锁：当一个进程处于临界区时，其它进程持续循环等待。繁忙等待浪费了CPU 周期，本来其它进程可以有效利用这些时间。在多处理机系统中非常有用。 自旋锁的优点是： 当期望短时间持有锁时，自旋锁很有用。（小王一直等着别人出来，自己不去睡觉）（2）信号量：为了克服对繁忙等待的需求，我们修改wait 和signal 信号量操作的定义。当一个进程执行 wait 操作且信号量不为正时，它必须等待。然而，进程可以阻塞自身，而不是繁忙
22、等待。block 操作将一个进程置入与该信号量关联的等待队列中并将进程状态设为等待。（小王可以去睡觉，等别人唤醒）6、经典的同步互斥问题（1）生产者消费者问题 一个生产者，多个消费者，公用一个缓冲区。定义两个同步信号量Empty表示缓冲区空否初始值为 1（根据缓冲区个数来设置）Full表示缓冲区满否初始值为 0 生产者进程While(True ) 生产一个产品；P(empty); / empty-1 产品送往 buffer; 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共
23、 24 页 - - - - - - - - - V(full); / 唤醒消费者， full+1 消费者进程While(True ) P(full); / 看是否有产品， full-1 从 buffer 中取一个产品；V(empty); / 唤醒生产者， empty+1 消费该产品 一个生产者，多个消费者，公用个缓冲区定义两个同步信号量Empty表示缓冲区空否初始值为Full表示缓冲区满否初始值为生产者进程 i=0 While(True ) 生产一个产品；P(empty); /empty-1 产品送往 bufferi; V(full); / full+1 i=(i+1)%n; 消费者进程 j=
24、0 While(True ) P(full); /full-1 从 bufferj 中取一个产品；V(empty); /empty+1 消费该产品；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 24 页 - - - - - - - - - j=(j+1)%n; m 个生产者， k 个消费者，公用 n 个缓冲区这个问题不仅生产者与消费者要同步，而且各个生产者，消费者之间还要互斥的访问缓冲区定义三个信号量Empty表示缓冲区空否初始值为 n Full表示缓冲区满否初始值为
25、0 Mutex协调进程间的互斥初始值为 1 生产者进程producer(i) While(True ) 生产一个产品；P(empty); P(mutex); 产品送往 bufferi; i=(i+1)%n;V(mutex); V(full); 消费者进程consumer(i) While(True ) P(full); P(mutex); 从 bufferj 中取一个产品；j=(j+1)%n V(mutex); 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 24 页 -
26、 - - - - - - - - V(empty); 消费 注意： i=(i+1)%n 不能放在V(full) 之后 。否则会导致第一个生产者放完后没有加，第二个生产者又放入同一个缓冲区。 （一个缓冲区只能放一个产品）P(full) 不能和 P(mutex)颠倒位置，否则会导致死锁。考虑一种极端情况，前个生产者生产了个产品，占满了个缓冲区。此时，empty=0,mutex=1。当第个生产者mutex=0,empty=-1,生产者进程阻塞，切换到消费者进程，mutex=消费者进程阻塞，第k 个消费者等待 V(mutex)释放，第 n+1m 个生产者等待 V(empty)释放，造成死锁 桌面上有一
27、空盘子，允许存放一个水果。爸爸可以向盘中放苹果，也可以放橘子，儿子专等吃盘中苹果，女儿专等吃橘子。 规定盘中空时，一次只能放一只水果吃者食用。实现三人并发进程的同步三个信号量： S1 盘子是否为空初始值 1 S2 盘子是否有苹果初始值为 0 S3 盘子是否有橘子初始值为 0父亲P(S1) 放if(apple) V(S2) else V(S3) 儿子P(S2) 取苹果V(S1) 吃苹果女儿P(S3) 取橘子名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 24 页 - -
28、- - - - - - - V(S1) 吃橘子名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 24 页 - - - - - - - - - 哲学家就餐问题5 个信号量 chopstick5表示 5 根筷子初值均为 1 1 个信号量 room 初值为 4 （只能由 4 个人进去吃饭）do p(room) p(chopsticki) p(chopstick(i+1) %5) eat; v(chopsticki) v(chopstick(i+1) %5) v(room) th
29、ink; 理发店问题见课后习题及老师网上给出的课后答案应注意的问题1信号量表示资源P(s)取资源V（s）释放资源2P(s) ，V（s）要配对。若这对出现在两个进程中解决同步若这对出现在同一个进程中解决互斥3同步与互斥同时存在时，同步在互斥第 8 章：死锁1、产生死锁的四个必要条件：互斥、占有并等待、非抢占、循环等待。当四个条件都成立时，死锁就会发生。2、死锁产生的根本原因：资源少、进程的推进顺序不当。3、在资源分配图中如果不存在环路，则一般情况下进程不会出现死锁。特殊情况如下图所示：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - -
30、 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 24 页 - - - - - - - - - 4、死锁的处理方法：（1）可使用协议以预防或避免死锁，确保系统决不会进入死锁状态。（2）允许系统进入死锁状态，然后检测它，并加以恢复。（3）可忽略这个问题，认为死锁不可能在系统内发生。5、为确保死锁不会发生：系统可采用死锁预防或死锁避免方案：死锁预防：是一组方法，以确保至少一个必要条件不成立；死锁避免：要求操作系统事先得到有关进程申请资源和使用资源的额外信息。6、死锁预防的处理方法对进程申请资源的方式的限定互斥：不能解决，原因：对于非共享资源，必须要有互斥条件。占有并等待：保证党一个进程
31、申请一个资源时，他不能占有其他资源。非抢占 L 如果一个进程占有资源并申请另一个不能立即分配的资源，那么其现已分配都被抢占。即这些资源都被隐式的释放了。循环等待：对所有的资源编号类型进行完全排序，且要求每个进程按递增顺序来申请资源。7、死锁避免对资源申请进行评估，若OS 进入不安全状态，则相应的资源不会被分配安全状态： 系统能在一定的资源上合理的分配资源给进程，以完成进程的执行， 从而这种状态称为安全状态。安全序列：设进程顺序 ，如果对于每个Pi，Pi 申请的资源小于当前可用资源加上所有进程 Pj（其中 j页表大小，则中断逻辑地址+ 大小页表始址如果访问不允许，则中断页框号位移物理地址页框号存
32、储控制页描述子页表名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 24 页 - - - - - - - - - （2）最佳页面置换算法（ OPT）这种方法总是替换最长将来时间不被使用的那个页面。它需要访问将来知识。通常用来同其他方法进行比较。（3）最近最少使用页面置换算法（LRU）根据页面调入内存后的使用情况，选择最近最少使用的页面予以淘汰。即选择距本页最远的页， 将其替换。（4）第 2 次机会页面置换算法每个页有一个访问位。先选择“ 最老” 的页，若其访问位被清除（为
33、0） ，则它就是牺牲者；若它的访问位已置值（为1） ，则先清除它（置0） ，然后选择下一页，重复前述过程第 10 章 虚拟内存1、虚拟内存的大小由硬盘 +物理空间容量大小决定。 虚拟内存时将用户逻辑内存与物理内存分开。通常请求页面调度来实现代码，请求页面调度处理过程。2、当换入进程时，调页程序推测在该进程两次换出之前会用到哪些页。调页程序不是换入整个进程，而是把那些必须也调入内存。（1）检查进程的页表，以确定该引用是合法还是非法的地址访问。（2）如果引用非法，那么终止进程。如果引用有效但尚未调入页面，那末现在应调入。（3）找到一个空闲帧（4）调度一个磁盘操作，已将所需要的页调入刚分配的帧。（5
34、）当磁盘读操作完成后，修改进程的内部表和页表，以表示该页已在内存中。（6）重新开始因非法地址陷阱而且中断的指令。3、页置换算法：（1）先进先出页面置换算法（FIFO） ：会产生 Belady 异常现象（分配的页面数增加，缺页中断的次数也可能增加）。（2）最佳页面置换算法（ OPT） ：选择在以后不再使用的页面予以淘汰。 （置换最长时间中不会被使用的页）（3）最近最久未经使用页面置换算法（LRU） ：选择上次使用以来所经历时间最长的页面。（4）最不经常使用页面置换算法（LFU）（5）最近未用页面置换算法（NRU） （Clock）4、系统颠簸如果一个进程在该页上用的时间要多于执行时间，那这个进程就
35、在颠簸。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 24 页 - - - - - - - - - 当局部的大小内存总容量，则颠簸发生。原因： （1）频繁的忙于页的调进和调出。（2）分配的帧数少于现有局部的大小5、有效访问时间 (1p)map页错误时间其中： ma 为内存访问时间， p 为页错误概率（越小越好） 。第11章文件系统接口1、 文件是由操作系统定义和实现的抽象数据类型。文件系统是 OS 中负责存取和管理信息的模块，用统一的方式管理用户和系统信息的存储、检索
36、、更新、共享和保护。对文件系统的操作有：（1）创建（2）写文件（3）读文件（4）文件的重定位（5）删除（6）撤销文件2、文件是记录在外存上相关信息的具体名称的集合。3、基本功能：文件的按名存取； 核心内容：将逻辑文件映射到物理存储设备（磁盘、磁带等）上。4、所有文件的信息都保存在目录结构中，而目录结构也保存在外存上。5、文件重定位也称作文件寻址，不涉及真正的读写文件。6、文件的访问方法：（1）顺序访问（2）直接访问（相对访问）（3）索引访问7、目录的结构形式及其优缺点？（1）单层目录：相当于链表优点：便于支持和理解缺点：重名问题；难以实现文件共享（2）双层目录： 每个用户都有自己的用户文件目录
37、（UFD） ，当一个用户作业开始执行或用户注册时，就访问主文件目录（MFD） 。优点：解决了重名的问题；有效地对用户进行隔离（用户独立时）。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 24 页 - - - - - - - - - 缺点：当用户需要进行合作和访问其他文件时隔离了用户。解决方法：定义一个特殊的用户目录，它包含所有的系统文件。（3）树形目录：包含一组文件和子目录，禁止共享文件和目录路径名的两种形式： 绝对路径：从根开始并给出路径上的目录名直到所指定的文件。
38、 相对路径：从当前目录开始定义一个路径。（4）无环图目录：允许共享文件和子目录，较树形目录更为灵活。优点：可用简单算法来遍历图并确定是否存在文件引用。缺点：复杂。注：删除时，对于采用符号链接实现共享的系统，删除链接不影响原文件，只需直接删除链接。另一种方法是保留文件直到删除它所有的引用（为每个文件保留一个引用列表（目录条目或符号链接） ） 。8、目录的作用：可实现按名存取。9、文件系统的操作：文件系统在被系统上的进程使用之前必须进行挂载（mounting） 。10、远程文件系统（1）通过程序（如ftp）在机器之间进行文件的人工传输（2）分布式系统（3）万维网11、一致性语义是评估文件系统对文件
39、共享支持的一个重要准则。第 12 章文件系统实现1、I/O 控制为最底层，由设备驱动程序和终端处理程序组成，实现内存和磁盘之间的信息转移。应用程序逻辑文件系统问题组织模块基本文件系统I/O 控制设备2、磁盘结构包括（1）引导控制块包括系统从该分区引导操作系统所需要的信息。（2）分区控制块包括分区的详细信息，如分区的块数、块的大小、空闲块的数量和指针、空闲的FCB 的数量和指针等。（3）目录结构用来组织文件。（4）FCB（每个文件的文件控制块） 包括很多信息， 如文件许可、 拥有者、大小和数据块的位置。3、内存信息用于文件系统管理和通过缓存来提高文件系统的性能。4、目录实现方法名师资料总结 -
40、- -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 24 页 - - - - - - - - - （1）线性列表缺点：编程简单但运行费时，查找文件需要线性搜索（2）哈希表：在线性列表的存储目录条目外使用哈希数据结构缺点：存在哈希冲突5、磁盘的分配方法（1）连续分配：相当于动态存储分配的一个具体应用缺点：外部碎片；无法确定文件所需要的空间的大小（2）链接分配：解决了连续分配的所有问题缺点：只能有效地用于文件的顺序访问；指针需要空间（3）索引分配6、空闲空间管理（1）位向量块号码每个字的位数值为
41、0 的字数第一个值为1 的偏移（2）链表（3）组（与簇类似）（4）计数（更适合连续分配和回收）第 13 章 I/O 系统1、字符设备：是按一个字节一个字节的传输2、块设备：以块为单元进行传输3、网络设备：以套接字为单位进行传输的4、I/O 调度：调度一组I/O 请求就是确定一个好的顺序来执行这些请求5、缓冲：缓冲区是用来保存两设备之间火灾设备和应用程序之间所传输数据的内存区域。 处理数据流的生产者与消费者之间的速度差异 协调传输数据大小不一致的设备 应用程序 I/O 的拷贝语义。6、高速缓存：可以保留数据拷贝的高速内存。7、假脱机和设备预留：Spool 是用来保存设备输出的缓冲（打印机的例子）
42、8、错误处理：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共 24 页 - - - - - - - - - 作为一个规则， I/O 系统调用返回一位调用状态信息，以表示成功或失败。大容量存储结构1、磁盘结构和工作方式结构：磁道、扇区、柱面、盘片、磁头和磁头臂等。工作原理：利用电流的磁效应。磁盘存储系统的性能主要用四项指标来衡量：记录密度、存储容量、寻址时间和数据传输速率。2、磁盘上信息访问时间：定位时间寻道时间旋转等待时间3、主机附属存储是通过本地I/O 端口访问的存储
43、。网络附属存储设备是专用存储系统，通过数据网络访问。（缺点：存储I/O 操作占用了数据网络带宽，增加了网络通信延迟）4、对磁盘访问请求序列排序即磁盘调度：最小化寻道时间（1）先来先服务（ FCFS） ：算法比较公平，但是通常不提供最快的服务。（2）最短寻道时间优先（ SSTF） ：离当前磁头最近的先被服务缺点：离当前磁头很远的可能永远无法被服务，导致“饥饿”现象。（3）SCAN 调度：类似于电梯，先处理完一个方向上的所有数据后再处理另一个方向上的。（4）C-SCAN 调度：是 SCAN 调度的变种，主要提供一个更为均匀的等待时间。当磁头移到另一端时，它会马上返回到磁盘开始，返回时并不处理请求。
44、（5）LOOK （C-LOOK ）调度：在 SCAN（C-SCAN）的基础上，不移动到磁盘的尽头，而是只移动到一个方向上最远的请求即回头。5、磁盘管理、格式化、分区（1）低级格式化（物理格式化） ：将物理戒指划分为扇区，通常在制造时已经完成。（2）纠错代码 ECC（error-correcting code） ：系统会根据写入 /读出计算出新的 ECC 覆盖原来的，若与原来的不一样，会进行纠错（扇区完好）。（3）分区：将磁盘分为由一个或多个柱面组成的分区，OS 可以将每个分区作为一个独立的磁盘。（4）逻辑格式化：创建文件系统，OS 将初始的文件系统数据结构存储在磁盘上，这些数据结构包含空闲和已
45、分配的空间以及一个初始为空的目录。6、RAID ：通过冗余改善可靠性；通过并行改善性能7、RAID 级别（1）RAID0 ：无冗余的磁盘阵列（2）RAID1 ：磁盘镜像（空间开销大）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 21 页，共 24 页 - - - - - - - - - （3）RAID2 ：内存方式的差错纠正代码（ECC）（4）RAID3 ：位交织奇偶结构（5）RAID4 ：块交织奇偶结构（6）RAID5 ：分布式块交织奇偶结构（7）RAID6 ：P+Q冗余方案（8
46、）RAID0+1 ：RAID0 和 RAID1 的组合， RAID0 提供性能， RAID1 提供可靠性8、RAID 级别的选择高性能应用但数据损失并不关键RAID0 ；需要高可靠性和快速回复的应用RAID1 ；性能和可靠性都重要的应用RAID0+1 和 RAID1+0，如小型数据库；存储量大的数据 RAID5 ；RAID6 并不为许多 RAID 实现所支持，但它应该比RAID5 提供更多的可靠性。补充：外部磁道扇区内部磁道扇区操作系统简述题1：操作系统的组成部分：（）进程管理；（）作业管理；（）存储管理；（）输入输出管理； （）软件（）文件系统2：硬件保护机制：（） I/O Protecti
47、on； （） Memory Protection； （） CPU Protection；（） Hardware Address Protection ； （） Hardware Protection 3：系统调用的概念系统调用提供了进程和操作系统间的接口，具体包括：（1）进程控制；（2）文件管理；（3）设备管理；（4）信息维护；（5）通信4：操作系统设计的基本结构有哪些,优缺点（1）串行处理系统：（2）简单批处理系统（3） 多道程序批处理系统： 通过将用户的 CPU请求和 I/O 请求重叠起来的办法来有效地使用CPU。它设法让 CPU 总有事情可做，以此来提高CPU 的利用率名师资料总结 -
48、- -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 22 页，共 24 页 - - - - - - - - - （4）分时系统：当程序正在执行时，允许用户与计算机交互，从而大大缩短了系统的响应时间，增加了用户调试程序和控制程序运行的灵活性（5）实时系统：处理事务必须在适合于此系统的特定时间限额内完成5：多级反馈队列调度的优点多级反馈队列调度算法允许进程在队列间移动。其思想是利用CPU burst 特性区分进程。如果一个 CPU 占用了太多的CPU 时间，它将被移动到优先权更低的队列（lower-prior
49、ity queue） 。这种策略把 I/O 繁忙型进程和交互式进程放置到优先权更高的队列（higher-priority queue） 。 类似的，一个在低优先权队列中等待太久的进程可能会被移动到一个更高优先权的队列。这种老化形式避免了饥饿的发生。6：系统颠簸的原因和解决方法7：文件系统对空闲空间的管理方法（1） 连续分配：就是将文件存放在辅存的连续存储区中；（2） 索引分配：利用文件分配表FAT 给每个文件分配一个指出该文件索引表所在物理块号的表目；（3） 链接分配：就是将文件存放在非连续的存储区中；8：硬盘空间分配方法及各自优缺点9：目录实现的方式（1） 单级目录：文件系统在每个存储设备上
50、仅建立一个目录文件的目录结构；（2） 二级目录：二级目录结构将存储在设备上的目录文件分成两级。第一级为系统目录（主目录），包含用户目录名和指向该用户目录的指针；第二级为用户目录， 包含用户所有文件的文件目录；（3） 多级目录；10：分段与分页的各自优缺点（1）对于纯分页系统而言，它有效地解决了内存碎片问题，有可能让更多的作业同时投入运行，提高了处理机和存储器的利用率；缺点是：由于要求运行的作业必须一次全部装入内存，当作业要求的空间大于当前可用存储空间时，作业只有等待这使作业地址空间受到内存实际容量的限制，并且要对每个作业建立和管理相应得页表，还要增加硬件实现地址转换， 增加了系统时间和空间上的