文章目錄

• • 操作系統(tǒng)復(fù)習(xí)
  • • 1. 知識點概念梳理：
    • 期末總復(fù)習(xí)
    • • 第一章 操作系統(tǒng)引論
      • 第二章 進程和線程
      • 進程的狀態(tài)
      • 第三章 死鎖
      • 第四章 調(diào)度
      • 第五章 存儲管理
      • 第五章 文件系統(tǒng)
      • 第七章 IO輸入輸出管理
      • 進程狀態(tài)的轉(zhuǎn)換
    • 題目
    • • 置換算法

操作系統(tǒng)復(fù)習(xí)

1. 知識點概念梳理：

在單處理機系統(tǒng)中，多道程序運行的特點：多道程序運行，宏觀上并行，微觀上串行。

信號量大小表示可用資源數(shù)，如果為負數(shù)表示當前等待的進程數(shù)；

OS為用戶提供兩個接口界面：命令接口，程序接口。

多道程序設(shè)計出現(xiàn)是由于硬件上有：中斷，管道的支持。

提高內(nèi)存使用效率，解決小內(nèi)存運行大作用的問題：覆蓋技術(shù)，交換技術(shù)，虛擬存儲技術(shù)。

文件的物理結(jié)構(gòu)：

連續(xù)文件 2.串聯(lián)文件，3.索引文件。

Spooling技術(shù)：

主要思想是在聯(lián)機的條件下，進行兩個方向的操作，在數(shù)據(jù)輸入時，將數(shù)據(jù)從輸入設(shè)備傳送到磁盤或磁帶（塊設(shè)備），然后把這些塊設(shè)備與主機相連；反過來，在數(shù)據(jù)輸出時，將輸出數(shù)據(jù)傳送到磁盤或磁帶上，再從磁盤或磁帶傳送到輸出設(shè)備。
輸出井，輸入井；最常見的是共享打印機； 一項是由輸出進程SPO在輸出井中為之申請一個空閑的存儲空間，并將要打印的數(shù)據(jù)傳送其中存放；另一項工作就是由輸出進程SPO再為用戶進程申請一張空白的用戶請求打印表，并將用戶的打印請求填入其中，然后將該表掛到打印機的請求隊列上。這時，如果還有另一個進程請求打印機時，則系統(tǒng)仍同意為該進程執(zhí)行打印輸出，當然，系統(tǒng)所做的工作仍是以上兩項內(nèi)容。

CPU執(zhí)行操作系統(tǒng)代碼時，處理機處于：

管態(tài);管態(tài)又叫特權(quán)態(tài)，系統(tǒng)態(tài)或核心態(tài)，是操作系統(tǒng)管理的程序執(zhí)行時，機器所處的狀態(tài)。大多數(shù)計算機系統(tǒng)都將CPU執(zhí)行狀態(tài)分為目態(tài)與管態(tài);根據(jù)PSW程序狀態(tài)字來控制，0表示系統(tǒng)態(tài)，1表示目態(tài)：用戶態(tài)；

分時系統(tǒng)的特性：

多路性，交互性，獨占性；

死鎖出現(xiàn)：

若干進程因競爭資源而無限等待其他進程釋放已占有的資源;

僅一條指令只能在管態(tài)下運行，這條指令:

屏蔽中斷指令；

虛存=min（內(nèi)存+輔存，邏輯地址）

判斷作業(yè)是否對主存空間的要求：

最先適應(yīng)算法 2. 最佳適應(yīng)算法 3. 最壞適應(yīng)算法 4. 循環(huán)最先適應(yīng)算法

系統(tǒng)“抖動”現(xiàn)象：

在請求分頁存儲管理中，從主存（DRAM）中剛剛換出（Swap Out）某一頁面后（換出到Disk），根據(jù)請求馬上又換入（Swap In）該頁，這種反復(fù)換出換入的現(xiàn)象，稱為系統(tǒng)顛簸，也叫系統(tǒng)抖動。
危害：系統(tǒng)時間消耗在低速的I/O上，大大降低系統(tǒng)效率。進程對當前換出頁的每一次訪問，與對RAM中頁的訪問相比，要慢幾個數(shù)量級。
原因：調(diào)度算法不科學(xué)，交換算法不科學(xué)
解決：好的頁替換算法減少運行的進程數(shù)

請求分頁管理，頁面增大一倍，缺頁中斷次數(shù)不一定減小一半：

不一定是一半，這還得取決于操作系統(tǒng)內(nèi)核的相關(guān)結(jié)構(gòu)以及實際運行情況。因為系統(tǒng)中，缺頁中斷次數(shù)和頁面大小有些關(guān)系，但并不只取決于頁面大小，還跟系統(tǒng)總內(nèi)存總量等很多因素有關(guān)，當系統(tǒng)內(nèi)存不足時，會發(fā)生頁面交換，此時也會產(chǎn)生很多次缺頁中斷，但與頁面大小就沒有太大關(guān)系了
’

請求分頁存儲管理：

不同于基本分頁存儲管理
(1) 查到頁表項時需要進行判斷，判斷頁面是否在內(nèi)存中。
(2) 當需要調(diào)入頁面時，但有沒有空閑內(nèi)存時，需要進行頁面置換。
(3) 當頁面需要調(diào)入或調(diào)出，需要修改請求頁表中新增的表項。

(1) 根據(jù)邏輯地址得到頁號和頁內(nèi)偏移量。
(2) 對頁號進行越界判斷。
(3) 訪問頁表判斷頁是否在內(nèi)存中，如果在繼續(xù)執(zhí)行程序。
(4) 如果訪問的頁不在內(nèi)存中，產(chǎn)生缺頁中斷請求，當前進程阻塞，缺頁中斷程序從根據(jù)頁表從外存找到缺失的頁。
(5) 判斷內(nèi)存空間是否已滿，未滿，將缺頁調(diào)入內(nèi)存，修改頁表。如果已滿，從內(nèi)存中選擇一個頁面置換，如果頁面發(fā)生修改，需要將修改寫回外存，然后再將缺頁調(diào)入內(nèi)存，并修改頁表。
(6) 頁面調(diào)入后，阻塞的進程會處于就緒態(tài)等待處理機調(diào)度。

期末總復(fù)習(xí)

第一章 操作系統(tǒng)引論

操作系統(tǒng)的概念：

提供用戶與硬件系統(tǒng)之間 的軟件接口，使用戶能通過操作系統(tǒng)方便的使用計算機。

控制和管理計算機系統(tǒng)軟，硬件資源，使之得到有效的利用。

合理組織計算機系統(tǒng)的工作流程，增強系統(tǒng)的處理能力。

操作系統(tǒng)的功能

進程管理

存儲管理

設(shè)備管理 ： 為進程分配外設(shè)，啟動外設(shè)進行數(shù)據(jù)傳輸，彌補CPU和外設(shè)之間的并行能力，采用中斷，通道，緩沖，虛擬設(shè)備技術(shù)；為用戶提供功能強大，界面友好的設(shè)備使用手段。

用戶管理

文件管理

操作系統(tǒng)的分類：

批處理，分時系統(tǒng)，實時系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，分布式操作系統(tǒng)，并行操作系統(tǒng)

操作系統(tǒng)的特征： 并發(fā)，共享，不確定，虛擬性。

作業(yè)調(diào)度：先來先服務(wù)，最短作業(yè)調(diào)度，時間片輪轉(zhuǎn)，優(yōu)先級，高響應(yīng)比

程序順序執(zhí)行時的特征： 順序性，封閉性，可再現(xiàn)性；

程序并發(fā)執(zhí)行的特征：間斷性，失去封閉性，不可再現(xiàn)性

進程：程序及其數(shù)據(jù)在計算機上的一次運行，是系統(tǒng)進行調(diào)度和資源分配的基本單位；

為什么引入進程

為了使程序在多道程序環(huán)境下能并發(fā)執(zhí)行，并能對并發(fā)執(zhí)行的程序加以控制和描述，從而在操作系統(tǒng)中引入了進程概念。引入進程的目的在于清晰地刻畫動態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)在規(guī)律，有效管理和調(diào)度進入計算機系統(tǒng)主存儲器運行的程序

進程的特征：動態(tài)性，并發(fā)性，獨立性，異步性，交互性，結(jié)構(gòu)性；

• 什么是單道系統(tǒng)

  內(nèi)存總是只保留一道作業(yè)，只有該作業(yè)完成之后才能進行下一個作業(yè)；

• 什么是多道系統(tǒng)

  在內(nèi)存存放多道作業(yè)，在管理出現(xiàn)的控制下交替執(zhí)行；這些作業(yè)共享CPU和其他系統(tǒng)資源；

• 區(qū)別

  多道程序的系統(tǒng)資源利用率提高，吞吐量也增加了；

• 實時系統(tǒng)：計算機能夠及時響應(yīng)外部事件的請求；有三種典型的應(yīng)用：過程控制系統(tǒng)，信息查詢系統(tǒng)，事物處理系統(tǒng)；

  基本特點：交互性，實時性?？煽啃?#xff1b;

• 分時系統(tǒng)：

  一臺主機連接多個終端，用戶交互式向系統(tǒng)進行命令請求，系統(tǒng)接受請求，采用時間片輪轉(zhuǎn)方式處理服務(wù)；
  基本特征：同時性，交互性，獨立性，及時性；

• 區(qū)別：

第二章 進程和線程

• 進程：一個具有獨立功能的出現(xiàn)關(guān)于某個數(shù)據(jù)集合的一次運行活動；進程就是并發(fā)環(huán)境中的執(zhí)行過程；

• 動態(tài)性
• 并發(fā)性
• 非對應(yīng)性

• 進程的基本特征：

• 動態(tài)性
• 并發(fā)性
• 調(diào)度性
• 異步性
• 結(jié)構(gòu)性

• 進程的基本狀態(tài)

• 運行狀態(tài)
• 就緒狀態(tài)
• 阻塞狀態(tài)

• 狀態(tài)轉(zhuǎn)換表

• 進程控制塊（PCB）

  進程描述表，是進程組成最關(guān)鍵的部分，含有進程的描述信息和控制信息，是進程動態(tài)特性的集中反映，是系統(tǒng)對進程施行識別和控制的依據(jù)

• 組成

• 進程名
• 特征信息
• 進程狀態(tài)信息
• 調(diào)度優(yōu)先級
• 通信信息
• 現(xiàn)場保護區(qū)
• 資源需求，分配和控制方面的學(xué)習(xí)
• 進程實體信息
• 族系關(guān)系 10.其他信息

• 進程的創(chuàng)建

• 申請一個空閑的PCB
• 為新進程分配資源
• 將新進程的PCB初始化，若是處于正常的運行狀態(tài)，則立即
• 將新進程加到就緒隊列中

• 進程的終止

  終止原因：正常終止，異常終止，外部干擾

• 從系統(tǒng)的PCB表中找到指定進程的PCB ，若處于正常運行，則終止該進程的執(zhí)行
• 回收該進程所占有的的全部資源
• 若該進程有子進程，還要終止其所有子孫進程，回收他們所占有的全部資源
• 將被終止的PCB從原來的對列中摘走，以后有父進程從中獲取數(shù)據(jù)，并釋放他

• 什么是線程：線程是進程中實施調(diào)度和分派的基本單位

• 線程的狀態(tài)

• 運行狀態(tài)
  2. 阻塞狀態(tài)
  3. 就緒狀態(tài)
  4. 終止狀態(tài)

• 線程和進程的基本關(guān)系

• 一個進程可以有多個線程，但至少要有一個線程，一個線程只能在一個進程的地址空間內(nèi)活動
  2. 資源分配個進程，同一個進程的所有線程共享該進程的所有資源；
  3. 處理機分配給線程，真正在處理機上運行的是線程
  4. 線程在執(zhí)行過程中需要協(xié)作同步，不同進程的線程間要利用消息通信的辦法實現(xiàn)同步；

• 引入現(xiàn)成的好處

• 易于調(diào)度
  ·2. 提高并發(fā)性
  3.開銷少，創(chuàng)建線程比創(chuàng)建進程要快，所以開銷少
  4.利于充分發(fā)揮多處理器的功能

• 進程間的相互關(guān)系

  互斥：各個進程彼此不知道對方的存在，邏輯上沒有關(guān)系，由于競爭同一資源而發(fā)生相互制約；
  同步：各個進程不知道對方的名字，單通過某些對象（IO緩沖區(qū)）的共同存取來協(xié)同完成某一項任務(wù)
  通信：進程間可以通過名字彼此間進行通信，交換信息，合作完成一項任務(wù)；

• 進入臨界區(qū)的調(diào)度原則：

  1單個進入

• 獨自占用
• 盡快退出
• 落敗讓權(quán)

進程的狀態(tài)

• 進程是程序的一次執(zhí)行。在這個執(zhí)行過程中，有時進程正在被CPU處理，有時又需要等待CPU服務(wù)，可見，進程的狀態(tài)是會有各種變化。為了方便對各個進程的管理，操作系統(tǒng)需要將進程合理地劃分為幾種狀態(tài)；進程的狀態(tài)—三種基本狀態(tài)

運行態(tài)：占有CPU，在CPU上運行；

就緒態(tài): 已經(jīng)具備運行條件，由于沒有空閑的CPU，暫時不能運行；

阻塞態(tài)：因等待某一事件而暫時不能運行；例如等待系統(tǒng)分配打印機，等待磁盤操作等等；

注意：單核處理機環(huán)境，每個時刻最多只有一個進程處于運行態(tài)，（多核另外說）。

另外兩種狀態(tài)：

創(chuàng)建態(tài)：進程正在被創(chuàng)建，操作系統(tǒng)為進程分配資源，初始化PCB

終止態(tài)：進程正在被系統(tǒng)撤銷，操作系統(tǒng)回收進程擁有的資源，撤銷PCB；

• PV操作

• 原語：擴充的機器語言，不允許中斷；

• P操作

• V操作

• 生成者和消費者

• 讀者和寫者

• 管程

• 高級進程通信

• 作業(yè)調(diào)度和進程調(diào)度

• 調(diào)度的時間

• 調(diào)度算法

FCFS

SJF

優(yōu)先級

RR時間片輪轉(zhuǎn)

SRTF

高響應(yīng)比優(yōu)先

• 中斷
• 中斷的處理過程

第三章 死鎖

• 死鎖
• 條件
• 策略
• 銀行家算法
• 饑餓

第四章 調(diào)度

第五章 存儲管理

• 重定位：邏輯地址轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)存物理地址

  邏輯地址空間:由邏輯地址組成的地址范圍
  物理空間：內(nèi)存中一系列存儲單元所限定的地址范圍；

• 靜態(tài)重地位：有目標程序裝入內(nèi)存時，有裝入程序?qū)δ繕顺绦蛑械闹噶詈蛿?shù)據(jù)的地址進行修改，即把程序的邏輯地址改成物理地址；

• 動態(tài)重定位：程序執(zhí)行期間，每次訪問內(nèi)存之前進行重定位；

靜態(tài)重定位動態(tài)重定位

地址變換在裝入時一次完成	將程序原本裝入內(nèi)存調(diào)度時候才進行地址轉(zhuǎn)換
優(yōu)點：無需增加硬件地址轉(zhuǎn)換機構(gòu) 便于實現(xiàn)靜態(tài)連接，	優(yōu)點：程序占用內(nèi)存空間動態(tài)可變，不必連續(xù)存放，比較容易實現(xiàn)幾個進程對同一個程序的共享使用
缺點：程序的存儲空間只能是連續(xù)的一片地址空間，重定位之后就不能再繼續(xù)移動，不利于內(nèi)存空間的有效利用	缺點：附加硬件支持，增加機器成本，存儲管理的軟件比較復(fù)雜；

• 對換技術(shù):除操作系統(tǒng)占用的內(nèi)存，其余的全部內(nèi)存只供一個進程用戶使用，其余進程都存放于外存上，每次只調(diào)入一個進程，時間片用完調(diào)出到外存上

• 內(nèi)存管理技術(shù)

分區(qū)分頁分段

內(nèi)存空間進行分區(qū)	程序大小進行分頁，內(nèi)存大小相等分塊
	頁面大小是有硬件決定

• 分段分頁的區(qū)別：

分頁分段

目的	分頁是為了實現(xiàn)離散分配，削減內(nèi)存的外外部碎片，提高內(nèi)存的利用率，出于系統(tǒng)管理需要，非用戶需要	更好滿足用戶需要
長度		大小有系統(tǒng)決定，系統(tǒng)把邏輯地址劃分成頁號和頁內(nèi)地址
地址空間	一維	二維，標識地址時需要給出段名和段內(nèi)地址
碎片	有內(nèi)部碎片，無外部碎片	有外部碎片無內(nèi)部碎片
絕對地址	頁號和偏移量	段號和偏移量
管理方式	對于分頁，操作系統(tǒng)必須為每個進程維護一個頁表，以說明每個頁對應(yīng)的的頁框。當進程運行時，它的所有頁都必須在內(nèi)存中，除非使用覆蓋技術(shù)或虛擬技術(shù)，另外操作系統(tǒng)需要維護一個空閑頁框列表。	對于分段，操作系統(tǒng)必須為每個進程維護一個段表，以說明每個段的加載地址和長度。當進程運行時，它的所有短都必須在內(nèi)存中，除非使用覆蓋技術(shù)或虛擬技術(shù)，另外操作系統(tǒng)需要維護一個內(nèi)存中的空閑的空洞列表。
共享和動態(tài)鏈接	不容易實現(xiàn)	容易實現(xiàn)
	頁是物理信息的物理單位	段是信息的邏輯單位

• 頁表：實現(xiàn)從頁號到物理塊號的地址映射；

• 快表：高速小容量的聯(lián)想寄存器；

  由鍵號和值兩部分(項：64~1024)
  鍵號：當前正在使用的某個頁號
  值：頁號對應(yīng)的物理號
  不在快表內(nèi)就要訪問頁表，訪問頁表需要兩次訪問內(nèi)存，先訪問一次頁表再訪問物理塊號；

• 分頁產(chǎn)生碎片
  緊縮方案

方案1方案2

釋放進程時候，如果不與空閑區(qū)相連，立即進行緊縮，空閑區(qū)保持連續(xù)	分配進程空間時候，各個空閑區(qū)都不能滿足才進行緊縮，也就是說回收空間的時候和有足夠大的空閑區(qū)的時候不進行緊縮
管理容易，緊縮畫時間	緊縮的次數(shù)減少，管理比較復(fù)雜

• 虛擬存儲器：用戶能作為可編址內(nèi)存對待的虛擬存儲空間，使得用戶啰存儲器與物理存儲器分離，是操作系統(tǒng)給用戶提供的一個比真實的空間還要打的地址空間，

  特征：
  虛擬擴充，部分裝入，離散分配，多次對換

• 請求分頁技術(shù)

• 置換過程

找出所需頁面在磁盤的位置

找出一個內(nèi)存空閑塊，有則用，沒有需置換；把給該置換的也寫到磁盤上，修改相應(yīng)的表項

把所需的頁面讀入內(nèi)存

重新啟動該進程

第五章 文件系統(tǒng)

• 文件系統(tǒng)的功能：

• 文件管理
• 目錄管理
• 文件存儲空間管理
• 文件共享和保護
• 提供方便的接口實現(xiàn)“按名存取”

• 文件的邏輯形式

• 無結(jié)構(gòu)文件：文件內(nèi)部不在劃分記錄，由一組相關(guān)信息組成的有序字節(jié)流，流式文件；
• 有結(jié)構(gòu)文件：記錄式文件；
• 樹形文件：也是有結(jié)構(gòu)文件

• 文件的存儲分配

連續(xù)分配鏈接分配索引分配多重索引

一組連續(xù)盤塊分給一個文件	邏輯上連續(xù)的分配在離散的物理塊	非連續(xù)分配，為每個文件建立一個索引表
優(yōu)點：順序存儲使速度快，可以存取多個盤符，改進IO性能常用于存放系統(tǒng)文件	優(yōu)點：不會產(chǎn)生碎片，可以動態(tài)擴充，不用緊縮內(nèi)存	優(yōu)點：多了隨機存取
缺點：建立文件時就要確定長度，不便文件的動態(tài)擴充，出現(xiàn)外部碎片	缺點：只適合順序訪問，不適合隨機存取，增加鏈接字信息管理添加麻煩，指針丟失會產(chǎn)生不可靠	缺點：開銷增加，降低存儲文件的速度

• 目錄的存儲

• FCB :

• 文件存儲空間管理的方法

• 空閑空間表法
• 空閑塊鏈接法
• 位示圖法：
• 空閑塊成組鏈接法：

第七章 IO輸入輸出管理

• 設(shè)備分類：

• 存儲設(shè)備：塊設(shè)備
• 輸入輸出設(shè)備：字符設(shè)備

• 設(shè)備標識：設(shè)備類型號為主設(shè)備號；同類設(shè)備的相對序號為次設(shè)備號；

• 通道：使得CPU擺脫繁忙的IO事務(wù)，減少中斷次數(shù)，設(shè)置專門處理IO操作的機構(gòu)

• 總線：組成計算機各部件間進行信息傳送的一組公共通路；

• IO系統(tǒng)的控制方式：

• 程序控制直接傳遞
• 程序查詢方式
• 中斷控制方式
• 直接存儲器訪問方式

• DMA特點：

• 數(shù)據(jù)是在內(nèi)存與設(shè)備之間直接傳送，傳送過程不需CPU
• 僅在一個數(shù)據(jù)塊傳送結(jié)束后，DMA控制器才向CPU發(fā)中斷請求
• 數(shù)據(jù)的傳輸控制完全由DMA控制
• 數(shù)據(jù)傳輸過程中，CPU與外設(shè)并行工作，提高系統(tǒng)效率

• 緩沖：緩沖區(qū)又稱為緩存，它是內(nèi)存空間的一部分。也就是說，在內(nèi)存空間中預(yù)留了一定的存儲空間，這些存儲空間用來緩沖輸入或輸出的數(shù)據(jù)，這部分預(yù)留的空間就叫做緩沖區(qū)；

• 解決的問題：解決到達速率和離去速率不同

• 引入緩沖技術(shù)的主要目的：

• 緩解CPU和IO設(shè)備之間速度不匹配的矛盾
• 提高并行性
• 減少CPU中斷次數(shù)，放寬CPU對中斷響應(yīng)時間的要求

• SPOOling 技術(shù)

  四個部分：存輸入，取輸入，存輸出，取輸出
  

• IO 軟件的組成層次

• 中斷處理程序
• 設(shè)備驅(qū)動程序
• 與設(shè)備無關(guān)的操作系統(tǒng)IO軟件
• 用戶級IO軟件

進程狀態(tài)的轉(zhuǎn)換

運行態(tài)到阻塞態(tài)是一個主動過程

阻塞態(tài)到就緒態(tài)是一個被動過程

王道考研圖

注意：不能由阻塞態(tài)直接轉(zhuǎn)換為運行態(tài)，也不能由就緒態(tài)直接轉(zhuǎn)換為阻塞態(tài)（因為進入阻塞態(tài)是進程主動請求的，必然需要進程在運行時才能發(fā)出這種請求）

進程和程序的區(qū)別：

1、進程是動態(tài)的，而程序是靜態(tài)的；
2、進程有一定的生命期，而程序是指令的集合，程序本身沒有生命期。
聯(lián)系：進程是計算機中的程序關(guān)于某數(shù)據(jù)集合上的一次運行活動

臨界資源：操作系統(tǒng)中一次只允許一個進程使用的資源
臨界區(qū)：進程互斥執(zhí)行的程序段
臨界區(qū)的調(diào)用原則：用空讓進，忙則等待，有限等待，讓權(quán)等待

題目

置換算法

FIFO 算法

LRU 算法
最近最久未使用算法

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的【OS】期末总结复习的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。