OS复习要点

2. OS的作用是什么，它有哪些主要功能？为什么要引入多道程序设计技术？

作用：管理计算机系统的软、硬件资源，扩充计算机的功能，用户与计算机系统的接口

主要功能：处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理、用户接口 提高cpu利用该率，提高系统吞吐量

3. 何为程序的顺序执行、程序的并发执行？它们各有什么特点。 顺序执行：程序按照一定的先后顺序依次执行 特点：

并发执行：多个程序在一段时间间隔内同时执行 特点：间断性、失去封闭性、不可再现性 4. 什么叫进程（线程），为什么要引入进程（线程），进程有哪些特征？ 进程：可并发执行的程序在某数据集合上运行过程 引入：为了更好的刻画合描述程序并发执行的特性 特征：结构、动态、并发、独立、异步

线程：由进程创建，是OS调度、分派的基本单位

引入：减少程序在并发执行时所付出的时空开销，使程序更好的并发执行 特征：类同于进程，并可实施线程间的同步于通信

5. 什么是PCB，它的作用是什么，PCB包含哪些内容？ 进程控制块（PCB）：用于描述进程基本情况，对进程实施控制与管理的辅助数据结构（表）

作用：就绪队列，阻塞队列

内容：进程标识信息，进程调度信息，进程控制信息 6. 进程的基本状态有哪些，状态间的转换原因是什么？

执行

调度 发生事件 时间片 用完 创建

就绪 阻塞 事件结束

7. 有哪些用于进程控制的原语，这些原语的操作步骤（或操作流程）。 创建原语：分配、建立PCB、分配资源、臵就绪状态、插入就绪队列 终止原语：终止运行，查看并撤销子进程，释放资源，撤销PCB

阻塞原语：中断执行，保护处理机现场，臵阻塞状态，插入对应阻塞等待队列 唤醒原语：将阻塞进程PCB冲对应阻塞等待队列中摘除，并插入就绪队列，臵就绪状、

态

8. 什么叫临界资源，什么叫临界区？ 临界资源：一次只允许一个进程使用的资源 临界区：使用临界资源所对应的程序

9. 为什么要进行进程的互斥与同步，什么叫进程的互斥与同步？

进程并发执行->资源共享->竞争->冲突->存在异步特性->合作进程步调不一致 互斥：为确保临界资源真确访问所采取的一种排他性制约措施 同步：为确保合作进程能协调运行所采取的一种直接的制约措施 10. 什么是P、V 操作，它的作用是什么？P、V 操作的算法流程？ 11. P、V 操作在互斥与同步问题中的应用。

12. 进程的通信方式有哪几种，各方式的通信原理和过程，有哪些通信原语？ 消息缓冲通信（直接通信方式） 进程A PCB（B） 进程B send（B，a） receive（b） mq mutex sm 第一消息缓冲区 sender：A a b sender：A sender：A size：5 发 size：5 size：5 接text：Hello text：Hello text：Hello 送 收next：0 区 区a 发送原语 接受原语 b

根据进程PCB找到消息缓冲队列 申请分配一个空白缓冲区

判队列空否（计数是否为0） 将数据从发送区拷贝到缓冲正文区

获取接收进程PCB 队列不空则从队列中摘取第一个缓冲区

将缓冲区插入接收进程的消息队列（队尾） 将缓冲区数据拷贝到接收区

资源信号量计数加1

释放（归还）缓冲区

信箱通信（间接通信方式）

信箱头

格格格 发送进程 接收进程 子子子……

1 2 n

操作原语

创建信箱原语，撤销信箱原语，发送原语，接受原语，链接操作原语

13. 何为进程调度，何为作业调度，有哪些常用调度算法。

进程调度：用于决定就绪队列中的哪个进程应获得处理机，然后再由分派程序执行把处理机分配给该进程的具体操作

作业调度：把外存上处于后备队列中的那些作业调入内存 常用调度算法：先来先服务调度算法（FCFS），短作业（进程）优先调度算法SJ（P）F，高优先权优先调度算法，时间片轮调度算法，多级反馈队列调度算法，实时调度算法

14. 进程的调度方式有哪几种？ 非抢占方式，抢占方式

15. 何为死锁，死锁的原因和必要条件是什么？

多个进程竞争系统资源，造成一种僵局，使得这些进程在无外力的作用下，均无法向前推进

原因：资源竞争资源数目不足，程序推进顺序不当

必要条件：互斥条件，请求和保持条件，不剥夺条件，环路等待条件 16. 死锁的预防、避免、检测与解除概念与实现方法？银行家算法的应用与安全判断。 预防：破坏四个必要条件之一 避免：资源分配时进行安全检查 检测：资源分配图的简化与死锁定理 解除：释放资源或解除死锁进程 应用：避免进程死锁

17. 存储器管理的功能有哪些？

功能：内存的分配与管理，逻辑地址到物理地址的转换，内存信息的共享与保护，内存的逻辑扩充

18. 何为重定位，静态重定位与动态重定位有什么不同？ 重定位：逻辑地址转换为物理地址的操作

静态重定位：目标代码装入内存时，一次性的进行地址转换，今后不在改变。

动态重定位：目标代码装入内存时，先不进行地址转换，在执行时再实施地址转换。

19. 固定分区分配与动态分区分配的主要不同；动态分区的分配过程。

固定分区分配：内存可用区划分成若干个大小固定的存区，每个存区装入一道作业的代码，特点是：算法简单，但存在浪费

动态分区分配：事先不划分分区，待作业需要分配内存时，再按需分配划分分区，特点是：按需分配可解决浪费问题，分配算法复杂，会产生碎片 20. 什么叫碎片，如何解决碎片问题？拼接技术。

可变分区分配过程中形成的非常小的，不可在利用的小分区 解决方法：自然消除（邻接合并），拼接技术（可重定位分区分配），离散分配（分页或分段分配）

21. 基本分页与基本分段存储管理的基本工作原理，两者的不同之处。 地址空间划分 存储空间分配 地址空间结构 地址变换 碎片问题 共享（保护） 分页 物理（系统） 不连续的块 一维 块号与页内位 移量拼接 基本解决 不利于共享 分段 逻辑（用户） 不连续的分区 二维 段始地址与段内 相对地址相加 仍存在碎片 利于共享（保护）

22. 基本分页与基本分段存储管理的地址变换过程（地址转换的计算）。 23. 什么叫虚拟存储器，OS是如何实现虚存的，实现虚存的方法有哪些？ 虚拟存储器：呈现在用户面前的比实际内存大的多的经逻辑扩展的存储器

OS实现虚存：在一段时间内，运行的作业仅访问一部分的作业代码，即不会涉及整个地址空间。

实现方法：覆盖与交换技术，请求分页存储管理，请求分段存储管理 24. 请求分页系统中页面臵换的常用算法及页面臵换的过程（臵换次数）。 常用算法：最佳算法，先进先出算法（FIFO），最近最久未使用算法（LRU），最近最少使用算法（LFU） 25. 什么叫I/O系统，它的硬件组成。什么是控制器，什么是通道，它们有什么不同？ I/O系统是用于实现数据输入、输出及数据存储的系统

I/O设备，控制器，通道，接口及线路，设备驱动，控制和管理的相关程序 控制器：连接CPU（内存）与I/O设备，用于控制设备工作的硬件装臵 通道：能独立于CPU执行通道程序向控制器发命令的装臵 26. I/O控制的方式有几种，各个方式的工作过程与特点？

控制方式：程序I/O方式，中断驱动I/O方式，DMA I/O方式，通道I/O控制方式 程序I/O方式：

工作过程：CPU发出一条I/O指令给控制器，启动设备工作 CPU不断测试设备的工作状态，直至设备完成工作

CPU发下一条I/O指令，再次启动设备工作 特点：CPU等待设备完成工作，CPU效率很低 中断驱动I/O方式：

工作过程：CPU发出I/O指令给控制器启动设备工作

其后CPU不再等待设备完成，而是返回执行其他程序 待设备完成时产生中断信号，CPU采取响应处理

特点：CPU与设备间断并行工作，但设备没传送一个数据，CPU则要响应，处理中断一次，效率仍不是太高。 DMA I/O控制方式：

工作过程：CPU发I/O指令给DMA控制器，启动设备工作 其后CPU返回执行其他程序

待DMA控制设备将一组数据传送完毕产生中断后，CPU才去干预处理 特点：CPU与设备间断并行，CPU效率高 通道I/O控制反方式：

工作过程：CPU向通道发出命令，启动通道工作，CPU返回，继续执行 通道执行事先组织好的通道程序启动设备进行数据传输 待通道程序执行完毕，才产生通道中断，CPU才响应处理 特点：CPU与通道、设备完全并行工作，CPU效率高

27. 为什么要引入缓冲？什么叫缓冲区、缓冲池，它们有什么不同？ 引入缓冲：①缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾

②减少对CPU的中断频率，放宽CPU中断响应时间的限制 ③提高CPU和I/O设备之间的并行性 缓冲区：开辟内存专用存区

缓冲池：可共享的公用缓冲区的集合

28. 什么叫Spooling技术，Spooling系统的作用与特点？

Spooling技术：利用可并发执行的输入和输出进程，在联机的状态下，模拟实施脱机I/O操作

作用与特点：提高了I/O速度，同时也提高了进程的推进速度 将独占设备改造为逻辑上可共享的设备 实现了虚拟设备的功能

29. 用于设备分配的数据结构、设备分配时应考虑的因素？ 数据结构：①设备控制表DCT ②控制器控制表COCT

③通道控制表CHCT ④系统设备表CDT

相关因素：①设备的固有属性 ②设备分配策略 （算法）

③设备分配的安全性 ④设备的独立性（无关性）

30. 磁盘调度算法与计算，磁盘高速缓存的概念与作用。 常用调度算法：先来先去服务算法（FCFS） 最短寻道时间优先算法（SSTF） 扫描法算法（SCAN）

循环扫描法算法（CSCAN）

磁盘高速缓存：指利用内存中的存储空间来暂存从磁盘中读出的一系列盘块中的信息

31. 文件的逻辑结构（包括结构形式）和文件的物理结构（包括结构形式）？ 概念与定义 逻辑结构 用户所能看到和能购直接处理的数据的组织形式与结构 记录式文件 流式文件 物理结构 文件在物理存储器上的组织形式与结构 用户看不间的，根据不同的分配方式形成的不同的物理文件 顺序文件 链接文件 索引文件 形式

32. 何为文件、文件系统。何为文件目录、索引结点，文件目录的结构种类和特点？ 文件：一组相关数据的集合

文件系统：对文件进行组织存储管理的子系统 文件目录：记录文件基本情况的一张表格

索引结点：存放文件说明信息及文件地址索引信息 目录结构 单级目录 两级目录 多级目录 建立索引结点的文件目录 特点 简单，不允许重名，不利于共享 查询速度快，允许重名，共享不方便 查询速度快，利于共享，管理复杂 最常用的一种结构（树形目录）

33. OS与用户的接口有哪几种，什么是命令接口，什么是程序接口，它们有什么不同？ 接口种类：联机命令接口（命令接口） 系统调用命令接口（程序接口） 菜单，窗口，对话框（图形接口）

命令接口：终端用户利用该接口可以调用操作系统的功能，取得操作系统的服务 程序接口：用户在程序中通过操作系统提供的系统调用命令，调用OS核心的程序系统访问资源，或实现某操作。

命令接口：简单直接，响应快，但对用户要求较高 程序接口：适合专业人士在编程时使用

34. UNIX是什么操作系统，它的核心组成是哪两大部分？ 多用户分时OS

进程控制子系统：进程管理、存储器管理 文件子系统：设备管理、文件管理

35. UNIX的进程状态有哪些，何为核心态执行，何为用户态执行，两者有何不同？ 进程状态：①执行状态②就绪状态③睡眠状态④创建于僵死状态⑤被抢占状态

核心态执行：CPU正在执行的是核心程序，包括系统调用程序，中断处理程序等 用户态执行：CPU正在执行的是非核心程序 区别：

和形态执行：可访问所有内存空间和对象，不允许被剥夺 用户态执行：访问的内存空间和对象受限制，可以被剥夺 36. 什么是UNIX的进程映像，进程映像包含哪几个部分？ 进程映象：运行中的进程实体

包含：用户级上下文、寄存器上下文、系统级上下文

37. UNIX采用何种存储器管理算法？其工作原理、对换设备（对换区）的作用？ 存储器管理算法：采用对换与请求调页相结合的管理方式

38. 成组链接法的基本算法思想是什么，其分配与回收过程如何？成组链表的构造。 在UNIX系统中，将空闲块分成若干组，每100个空闲块为一组，每组的第一空闲块登记了下一组空闲块的物理盘块号和空闲块总数。如果一个组的第一个空闲块号等于0，则有特殊的含义，意味着该组是最后一组，即无下一个空闲块。

分配空闲块的时候，从前往后分配，先从第一组开始分配，第一组空闲的100块分完了，才进入第二组。

释放空闲块的时候正好相反，从后往前分配，先将释放的空闲块放到第一组，第一组满了，在第一组前再开辟一组，之前的第一组变成第二组。