操作系统复习笔记

目录

1、考试题型预测

2、预测考试题型+答案

https://hurricane-radio-013.notion.site/fbaa23eb2347458c9d2edfa3169c904e?pvs=4

这是我的完整notion笔记。今天分享的是两个最核心的板块,是从根据老师画的重点方向,从完整笔记中提取出来的。


考试题型预测

操作系统基本知识

操作系统的目标

操作系统的特征

操作系统的发展

程序并发执行时的特征

程序的装入和链接方式

微内核的定义和优势

前驱图

进程管理

进程的定义

引入进程的目的

进程的特征

进程的组成

进程控制块中的信息

创建进程的事件

进程终止

进程阻塞

进程状态图

四种信号量

同步应遵守的条件

进程控制的实现

死锁的定义、原因和解除方法

处理机调度的层次

处理机调度算法的目标

FCFS的含意

SJF的含意

读者-写者要求

轮转调度算法

EDF含意

LLF含意

内存管理

内存管理主要功能

内存管理的阶段

存储器的层次结构

基于顺序搜索的动态分区分配算法:FF、NF、BF、WF

基于索引搜索的动态分区分配算法

地址结构

虚拟存储器的特征

虚拟存储器工作原理

请求分段中的硬件支持

请求分段系统的地址变换过程

输入输出系统

两种分类方式

中断处理流程

设备驱动程序的功能

设备驱动程序特点

设备驱动程序的处理过程

对I/O设备的控制方式

文件管理系统

文件系统模型的三个层次

最基本的文件操作

文件的打开和关闭

索引节点的引入

磁盘索引节点

文件保护

访问矩阵的修改


预测考试题型+答案

解答题

1、操作系统的目标

有效性:管理和分配软硬件资源,合理组织计算机的工作流程

方便性:提供统一方便的用户接口

可扩充性:便于增加新的功能层次和模块,并能修改老的功能层次和模块

开放性:遵守开放系统互连OSI国际标准

2、微内核技术的定义和优势

定义:将操作系统内核中的大部分功能移动到用户空间运行的服务程序中。微内核通常只提供最基本和最关键的操作系统服务,而其他复杂的操作系统服务则通过这些服务程序在用户空间中实现

优点:

可靠性:内核代码量小,设计更简单,从而使得整个系统更加稳定和可靠

可扩展性:更加方便地向系统中添加新的服务或者升级现有服务

安全性:通过严格的控制权限来保证每个服务只能访问其所需的资源,从而提高系统的安全性

可移植性:更容易被移植到不同的硬件平台

3、程序并发执行时的特征

间断性(异步性):由于共享系统资源和相互合作,形成了相互制约的关系,导致“执行-暂停-执行”这种间断活动

失去封闭性(无法由一个进程独占资源):多个程序共享系统资源,因而资源的状态将由多个程序来改变

不可再现性:失去了封闭性,也将导致失去不可再现性

4、程序的装入和链接

装入

静态装入:逻辑地址和实际地址一样

静态重定位:逻辑地址和实际地址在装入时一起完成

动态重定位:地址变换在执行阶段时才完成

链接

编译时链接(静态链接):编译源代码时,将多个源文件和库文件编译为一个可执行文件

加载时链接:在程序加载到内存时,动态地将需要的库文件链接到程序中

运行时链接:在程序运行过程中,动态地调用其他程序模块的代码


5、什么是进程,引入进程的目的

进程是计算机中的程序关于某数据集合的一次运行活动,是系统进行资源分配和调度的基本单位

引入进程的目的:为了更好的描述和控制程序并发进行,实现操作系统的并发性和共享性

进程的组成:PCB、程序段、数据段

进程控制块中的信息:进程标识符、处理机状态、进程调度信息、进程控制信息

6、什么是死锁,死锁产生的原因以及解决方法

死锁是多个进程因竞争资源而造成的一种僵局。如果没有外力,这些进程将无法推进

产生的原因:非剥夺资源和进程的不恰当竞争

解决方法:预防死锁、避免死锁、检测死锁、解除死锁

检测死锁

避免死锁:安全状态、银行家算法

解除死锁:资源剥夺、撤销进程、进程回退

预防死锁:破坏(互斥条件、不剥夺条件、请求和保持条件、循环等待条件)


7、什么是抖动,以及产生抖动的原因

页面频繁换进换出

原因:分配给进程的进程块不足

8、虚拟存储器的基本工作情况

基于局部性原理可知,应用程序在运行之前没有必要将之全部装入内存,而仅须将那些当前要运行的少数页面或段先装入内存便可运行,其余部分暂留在盘上,随后通过对换、调页、调段等方式,把其他需要使用的部分换到内存中


选择题

操作系统引论

操作系统的目标:可用性、方便性、可扩展性、开放性

操作系统的基本特征:并发、共享、虚拟、异步

操作系统的发展:单道(单道系统是指在一段时间内只允许运行一个程序的系统);多道(多道系统则是指在同一时间内允许多个程序并发执行的系统、时间片轮转调度算法)

进程管理

进程的特征:动态性、并发性、独立性、异步性

进程控制块中的信息:进程标识符、处理机状态、进程调度信息、进程控制信息

引起创建进程的事件:用户登录、作业调度、提供服务(程序要求打印,就需要创建打印进程)、应用请求(键盘输入、表格输出)

引起进程终止的事件:正常结束(需发出中断)、异常结束(越界错、保护错、非法指令、特权指令错、运行超时、等待超时、算术运算错、I/O故障)、外界干预(操作员、父进程)

进程的阻塞:block原语执行,PCB中状态由执行改为阻塞,插入PCB到阻塞队列,主动行为

同步应遵循的规则:空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待

进程并发执行的特征:间断性、失去封闭性、不可再现性

进程状态图

进程控制(进程管理最基本功能)一般是由OS的内核中的原语来实现的

处理机调度与死锁

处理机调度的层次:高级调度、中级调度、低级调度

处理机调度算法的目标:提高资源利用率、保持公平性(指应使诸进程都获得合理的CPU时间,不会发生进程饥饿现象)、平衡性

FCFS调度算法含意:按照作业到达的先后次序来进行调度,

SJF算法是以作业的长短来计算优先级,作业越短,其优先级越高。作业的长短是以作业所要求的运行时间来衡量

读者-写者的要求:允许多个读者同时执行读操作、不允许读者、写者同时操作、不允许多个写者同时操作

轮转调度算法

最早截止时间优先EDF:非抢占式调度方式用于非周期实时任务

最低松弛度优先LLF:该算法在确定任务的优先级时,根据的是任务的紧急(

或松弛)程度

4、存 储 器 管 理、虚 拟 存 储 器

内存管理的主要功能:内存空间的分配与回收、存储的保护和共享、地址转换、内容扩充

内存管理的阶段:编辑(创建源文件)、编译、链接(形成逻辑地址)、装入、运行

动态分区分配算法:首次适应(增大查找开销)、循环首次适应、最佳适应(外部碎片过多)、最坏适应(对大进程不利)

文件是以什么为载体存储在计算机上的:计算机硬盘

文件系统管理的功能:文件管理、目录管理、接口

文件的逻辑结构:流式文件、索引文件、顺序文件(磁盘)、索引顺序文件

虚拟存储器的特征:多次性、对换性、虚拟性

请求分段中的硬件支持(与请求分页系统相似):段表机制、缺段中断机构以及地址变换机构

(部分附图的我就不直接放了。末尾会补链接)

输入输出系统

使用特性分类:存储设备(外存和辅存)和输入输出设备(输入-扫描仪、视频摄像、输出-绘图仪、打印机、交互式-显示器)

传输速率分类:低速(键盘、鼠标)、中速(所有类型打印机包括激光打印机)、高速(磁带机、磁盘机、光盘机)

设备驱动程序的功能:接收由与设备无关的软件发来的命令和参数,并将命

令中的抽象要求转换为与设备相关的低层操作序列

设备驱动程序的特点:驱动程序是实现在与设备无关的软件和设备控制器

之间通信和转换的程序;驱动程序与设备控制器以及I/O设备的硬件特性紧密

相关,对于不同类型的设备,应配置不同的驱动程序;必须用汇编语言书写。目前有很多驱动程序的基本部分已经固化在ROM中

设备驱动程序的处理过程:将抽象要求转换为具体要求;对服务请求进行校验;检查设备的状态;传送必要的I/O相关的参数;启动I/O设备

对I/O设备的控制方式:轮询的可编程I/O方式;中断的可编程I/O方式;直接存储器访问方式;DMA控制器的组成

文件管理系统

文件系统的模型可分为三个层次:最底层是对象及其属性,中间层是对对象进行操纵和管理的软件集合,最高层是文件系统提供给用户的接口。

最基本的文件操作:创建文件、删除文件、读文件、写文件、设置文件的读/写位置

文件的打开和关闭:open、close

索引节点的引入:存放文件名和指向该文件名的文件信息的结点

磁盘索引结点:存放在磁盘上的索引结点

文 件 保 护:通过存取控制机制,防止由人为因素所造成的文件不安全性。(2) 采取系统容错技术,防止系统部分的故障所造成的文件的不安全性。(3) 建立后备系统,防止由自然因素所造成的不安全性

访问矩阵的修改:拷贝权、所有权、控制权

计算题

太多啦,偷个懒。这些题可以在B站上看视频,会更详细一些。我记录的是我的拆解

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