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1、操作系统复习资料赖国勇一、课程的教学内容、教学要求、重点和难点：第一章 操作系统引论教学内容：操作系统的定义，特征，功能，分类及其发展简史等。教学要求：1、了解：操作系统的发展简史，分时和实时操作系统的特点。2、理解：操作系统的分类，分时概念。3、掌握：操作系统的定义，特征和主要功能。4、重点：操作系统的定义、特征、功能及其分类。5、难点：操作系统的特征和主要功能。第二章 进程管理教学内容：进程、线程的基本概念，进程状态，进程控制，进程同步和互斥，进程通信等。教学要求：1、了解：经典进程同步问题，进程通信方式，线程的类型、特征、创建和终止。2、理解：引入进程的原因，进程控制块的作用，信号量的物
2、理意义，用信号量实现互斥及同步（P、V操作），引入线程的原因。3、掌握：进程的定义及特征，进程及程序的异同，进程基本状态变化，临界资源，临界区，同步机制应遵循的原则，信号量的含义。4、重点：进程基本状态转换，用信号量实现互斥及同步（P、V操作），经典进程同步算法。5、难点：进程基本状态转换，用信号量实现互斥及同步（P、V操作），经典进程同步算法。第三章 处理机管理教学内容：进程（作业）调度，死锁的概念，产生死锁的原因和必要条件，处理死锁的方法等。教学要求：1、了解：高响应比优先调度算法，多级队列调度算法，多级反馈队列调度算法，预防死锁的方法。2、理解：调度层次，FIFO调度算法，短进程（作业）
3、优先调度算法，时间片轮转调度算法，优先权调度算法，银行家算法。3、掌握：死锁的概念，产生死锁的原因和必要条件。4、重点：进程（作业）调度算法，死锁的概念，银行家算法。5、难点：进程（作业）调度算法，产生死锁的原因，银行家算法。第四章 存储管理教学内容：内存的各种管理方式，包括分区式、页式、段式、段页式存储管理方式，以及虚拟存储器的基本概念和请求调页、请求调段存储管理方式等内容。教学要求：1、了解：引入重定位的原因；连续分配方式的类型；动态分区分配方式下，如何提高内存利用率，采用何种分配算法，如何管理空闲分区表或空闲分区链，如何进行分区的保护；内存管理方式变化的原因；分段系统比分页系统更容易实现
4、信息共享和保护的原因。2、理解：地址重定位，分页、分段、段页式存储管理模式；引入虚拟存储器的原因；虚拟存储器的特征和实现。3、掌握：分页、分段系统的地址转换；实现虚拟存储器的页表机制，地址变化过程，页面置换算法。4、重点：地址重定位，分页、分段存储分配和淘汰算法，虚拟存储器的实现。5、难点：三种存储空间的划分，页面淘汰算法，虚拟存储技术。第五章 设备管理教学内容：I/O设备分类，4种I/O控制方式，I/O硬件组成，I/O软件分层思想，设备独立性，设备驱动程序，I/O中断处理程序，I/O处理过程，设备分配算法，缓冲技术，SPOOLING技术（虚拟设备）等。教学要求：1、了解：I/O硬件组成，I/
5、O软件分层思想，设备驱动程序、I/O中断处理程序，I/O处理过程。2、理解：缓冲技术，DMA，通道技术，设备独立性。 3、掌握：I/O设备分类，4种I/O控制方式，SPOOLING技术（虚拟设备），设备分配算法。4、重点：设备分类，SPOOLING技术（虚拟设备），设备独立性，设备分配算法。5、难点：I/O软件分层思想，I/O处理过程，SPOOLING技术（虚拟设备）。第六章 文件管理教学内容：文件和文件系统的基本概念，文件的逻辑结构和物理结构，文件存取方式，文件目录及目录管理，文件共享及保护，文件存储空间管理，磁盘调度算法（FCFS、SSTF、SCAN）等。教学要求：1、了解：文件系统的功能
6、，文件共享，文件系统性能的改善。2、理解：文件保护，磁盘调度的目的。3、掌握：文件和文件系统的基本概念，文件的逻辑结构和物理结构，文件目录及目录管理，文件存储空间管理，磁盘调度算法（FCFS、SSTF、SCAN）。4、重点：文件和文件系统的基本概念，文件的逻辑结构和物理结构，磁盘调度算法（FCFS、SSTF、SCAN）。5、难点：文件目录及目录管理，文件存储空间管理，磁盘调度算法（FCFS、SSTF、SCAN）。二、重点题型举例：第一章 操作系统引论1.1、名词解释操作系统，分时操作系统，用户接口，命令接口，系统调用，图形接口。第二章 进程管理2.1、名词解释多道程序设计，并发性-并行性，进程
7、，进程控制块，进程映像，内核，进程状态，进程同步和互斥，临界资源，临界区，可再入程序，管道，线程。2.2、有两个用户进程A和B，在运行过程中都要使用系统中的一台打印机输出计算结果。（1）说明A、B进程之间存在什么样的制约关系？（2）为保证这两个进程能正确地打印出各自的结果，请用信号量和P、V操作写出各自的有关申请、使用打印机的代码。要求给出信号量的含义和初值。？解：(1) A、B两个进程之间存在互斥的制约关系。因为打印机属于临界资源，必须一个进程使用完之后另一个进程才能使用。 （2）iMutex：用于互斥的信号量，初值为1。（注：信号量名称可变，下面的伪代码相应变化。）各进程代码如下：进程B：
8、.P（iMutex）申请打印机使用打印机V（iMutex）.进程A：.P（iMutex）申请打印机使用打印机V（iMutex）.第三章 处理机管理3.1、名词解释分级调度，作业，作业控制块，作业调度，进程调度，抢占式进程调度，周转时间，平均周转时间，带权周转时间，平均带权周转时间，响应比，死锁，中断，中断源，中断请求，中断响应，中断屏蔽。3.2、分别用先来先服务、短作业优先和响应比高者优先三种算法填写下表（时间单位：小时）。序号作业提交时间运行时间开始时间完成时间周转时间带权周转时间18.00228.500.539.000.149.500.2平均答：FCFS序号作业提交时间运行时间开始时间完成
9、时间周转时间带权周转时间118.0028.0010.002.001228.500.510.0010.502.004339.000.110.5010.601.6016449.500.210.6010.801.306.5平均1.7256.875SJF序号作业提交时间运行时间开始时间完成时间周转时间带权周转时间118.0028.0010.002.001239.000.110.0010.101.1011349.500.210.1010.300.804428.500.510.3010.802.304.6平均1.555.15响应比高者优先序号作业提交时间运行时间开始时间完成时间周转时间带权周转时间118.
10、0028.0010.002.001239.000.110.0010.101.1011328.500.510.1010.602.104.2449.500.210.6010.801.306.5平均1.6255.6753.3、在一个批处理系统中，有一作业序列，它们的提交时间和运行时间如表 1 所示。用短作业优先调度算法进行调度，计算在该调度算法下的平均周转时间和平均带权周转时间。（要求：写出必要的计算步骤） 作业号提交时间运行时间18.001.0028.201.2038.300.3048.500.50表 1 单位：小时，以十进制计解：短作业优先调度算法进行调度序号提交时间 运行时间开始时间完成时间周
11、转时间平均带权周转时间18.001.00 8.00 9.001.0012 8.20 1.209.8 9.8+1.2=11 11-8.2=2.8 2.8/1.2=2.33 38.30 0.309.00 9.00+0.3=9.3 9.3-8.3=11/0.3=3.334 8.500.509.3 9.3+0.5=9.8 9.8-8.5=1.3 1.3/0.5=2.6平均1.5252.315表1 单位：小时，以十进制计 平均周转时间 t=(1+2.8+1+1.3)/4=6.1/4=1.525 平均带权周转时间 w=(1+2.33+3.33+2.6)/4=9.26/4=2.315 3.4、在银行家算法中
12、，某时刻出现下述资源分配情况：ProcessAllocationNeedAvailableP01，2，6，60，1，2，02，8，5，6P11，3，2，42，9，8，4P22，5，8，82，3，5，6P32，3，5，21，8，8，6P41，2，4，80，6，5，6试问：此时，如果进程P3提出请求：Request3（1，4，3，5）后，系统能否将资源分配给它？请详细描述算法过程。解：、Request3（1，4，3，5） Need3 (1，8，8，6)、Request3（1，4，3，5） Available (2，8，5，6) 、预分配资源，有：Available := Available (2，
13、8，5，6) - Request3（1，4，3，5）= (1，4，2，1);Allocation3 () := Allocation3(2，3，5，2) + Request3（1，4，3，5） = (3，7，8，7);Need3 () := Need3 (1，8，8，6) - Request3（1，4，3，5） = (0，4，5，1)ProcessAllocationNeedAvailableP01，2，6，60，1，2，01，4，2，1P11，3，2，42，9，8，4P22，5，8，82，3，5，6P33，7，8，70，4，5，1P41，2，4，80，6，5，6、安全性检测：WorkNeed
14、AllocationWork + AllocationFinishP01，4，2，10，1，2，01，2，6，62，6，8，7TP22，6，8，72，3，5，62，5，8，84，11，16，15TP14，11，16，152，9，8，41，3，2，45，14，18，19TP35，14，18，190，4，5，13，7，8，78，21，26，26TP48，21，26，260，6，5，61，2，4，89，23，30，34T （ 注：安全序列不唯一。）、结论：存在安全序列：P0、P2、P1、P3、P4，故预分配资源后的状态是安全状态，可以将资源分配给进程P3。第四章 存储管理4.1、名词解释逻辑空间，
15、物理空间， 地址重定位（地址映射）， 内碎片， 外碎片， 内存紧缩(compaction)， 可重定位装入(re locatable loading)， 动态装入(dynamic run-time loading)， 最先匹配法(first-fit)， 下次匹配法(next-fit)， 最佳匹配法(best-fit)， 最坏匹配法(worst-fit)， 局部性原理， 虚存， 联想存储器， OPT算法(OPT， optimal)， 先进先出算法(FIFO)， LRU算法(LRU，Least Recently Used)， 最不常用算法(LFU，Least Frequently Used)， 最
16、近未使用算法 (NRU，Not Recently Used轮转算法)， 页面缓冲算法(page buffering)， 抖动。4.2、某系统主存容量为 512KB，采用动态分区存储管理技术。某时刻 t 主存中有三个空闲区，它们的首地址和大小分别是：空闲区1（30KB，100KB）、空闲区2（180KB，36KB）、空闲区3 （260KB，60KB） 1、画出该系统在时刻 t 的内存分布图； 2、用首次适应算法和最佳适应算法画出时刻 t 的空闲区队列结构； 解： 1、 2、4.3、某系统采用分页存储管理，设计如下：页面大小为 4KB ，允许用户虚地址空间最大为 16 页，允许系统物理内存最多为
17、512个内存块。试问该系统虚地址寄存器和物理地址寄存器的长度各是多少位？作必要的说明。 解：页面大小为4KB 4KB=212 12位 允许用户虚地址空间最大为16页 16=24 4位 允许系统物理内存最多为512个内存块 512=29 9位 虚地址寄存器位数： 12+4 = 16物理地址寄存器位数 12+9 = 214.4、某虚拟存储器的用户编程空间共 64KB，每页为1KB，内存为16KB。假定某时刻一用户页表中已调入内存的页面的页号和物理块号的对照表如下： 页号物理块号152103447则逻辑地址 0A5C（H）所对应的物理地址是什么？ 答：0A5C(H)： 0000 10 10 0101
18、 1100 2 查表得： 10 0010 10 拼接得： 0010 10 10 0101 1100 2A5C(H)4.5、在一个请求分页系统中，采用 FIFO 页面置换算法时，假如一个作业的页面走向为 4，3，2，1，4，3，5，4，3，2，1，5，当分配给该作业的物理块数 M 分别为 3 和 4 时，试计算访问过程中所发生的缺页次数和缺页率？比较所得结果？ 解答：A、当分配给该作业的物理块数 M 为 3 时，FIFO432143543215块0432143555211块143214333522块24321444355缺页（缺页用“”表示，不缺页用“”表示，）12次访问中有缺页9次，缺页率：9
19、/12=75%B、当分配给该作业的物理块数 M 为 4 时，FIFO432143543215块0432111543215块143222154321块24333215432块3444321543缺页（缺页用“”表示，不缺页用“”表示，）12次访问中有缺页10次，缺页率：10/12=83.33%结论：增加物理块数并不能保证有效降低缺页率。4.6、 在一请求分页系统中，某程序在一个时间段内有如下的存储器引用： 12 、 351 、 190 、 90 、 430 、30 、 550 （以上数字为虚存的逻辑地址）。假定内存中每块的大小为 100B ，系统分配给该作业的内存块数为 3 块。回答如下问题：
20、、对于以上的存储器引用序列，给出其页面走向。 、设程序开始运行时，已装入第 0 页。 在先进先出页面置换算法和最久未使用页面置换算法 (LRU 算法 )下，分别画出每次访问时该程序的内存页面情况；并给出缺页中断次数。解：、页面走向：0、3、1、0、4、0、5、先进先出页面置换算法LRU页面置换算法第五章 设备管理5.1、名词解释块设备，字符设备，设备驱动程序虚拟设备，设备独立性，总线技术，通道，DMA，SPOOLING技术，缓冲。第六章 文件管理6.1、名词解释文件，文件系统，文件的逻辑结构，文件的物理结构，连续（顺序）文件，链接（串联）文件，索引文件，文件目录，目录项，目录文件，文件控制块，
21、文件寻址，当前目录（工作目录，值班目录），绝对路径，相对路径，簇，海量转储，增量转储，先来先服务磁盘调度算法，最短寻道时间优先磁盘调度算法，扫描磁盘调度算法（电梯算法）。6.2、假设磁盘访问序列：98，183，37，122，14，124，65，67。读写头起始位置：53。先来先服务算法，安排磁头服务序列，计算磁头移动总距离（道数）、平均寻道距离（道数）。答： 读写头起始位置：53被访问的下一磁道号移动距离（道数）9845183853714612285141081241106559672寻道总距离（道数）640平均寻道距离（道数）806.3、假设磁盘访问序列：98，183，37，122，14，1
22、24，65，67。读写头起始位置：53。最短寻道时间优先算法，安排磁头服务序列，计算磁头移动总距离（道数）、平均寻道距离（道数）。答： 读写头起始位置：53被访问的下一磁道号移动距离（道数）651267237301423988412224124218359寻道总距离（道数）236平均寻道距离（道数）29.56.4、假设磁盘访问序列：98，183，37，122，14，124，65，67。读写头起始位置：53。扫描算法（电梯算法）（当前状态：向低磁道号），安排磁头服务序列，计算磁头移动总距离（道数）、平均寻道距离（道数）。答： 读写头起始位置：53被访问的下一磁道号移动距离（道数）37161423
23、6551672982112224124218359寻道总距离（道数）198平均寻道距离（道数）27.756.5、试从主要任务、基本功能、分配方式和分配回收算法或机制四个方面，简要比较内存管理和外存管理的异同点。答：主要任务：内存管理的主要任务是为多道程序的运行，提供良好的环境；而外存管理的主要任务则是为文件提供存储空间。基本功能：内存管理的基本功能包含了内存空间的分配、回收、内存保护、对换、内存扩充等方面；而对外存管理的基本功能则只是对外存空间的分配和回收。分配方式：它们都可采用连续分配或离散分配方式，且都以离散分配方式为主。分配回收算法或机制：对于连续分配方式，内存及外存管理中的分配和回收算法类似，主要有首次适应算法、循环首次适应算法等；在离散分配方式中，两者采用的机制不同，内存管理主要是利用页（段）表；而在外存管理中，则主要利用文件分配表FAT。第 9 页