东北大学软件学院操做系统复习考点（附概念题）

word直接复制来了，格式就不改了。至于这门课怎么复习，只要平时实验都认真完成、报告认真写，平时分都很高；考试的话除了看

第一章：概述 什么是操做系统？ 是一段一直运行在计算机上的程序 是资源的分配者 向上管理软件向下管理硬件 为用户提供良好接口 中断的概念？ 中断指当出现须要时，CPU暂时中止当前程序的执行转而执行处理新状况的程序和执行过程。 中断向量的概念？ 各类设备的中断处理子程序的地址数组 什么是系统调用？ 由操做系统实现提供的全部系统调用所构成的集合即(Application Programming Interface，API)。是应用程序同系统之间的接口。 内存是什么？ 内存是处理器能够直接访问的惟一的大容量存储区域，他一般是用被称为动态随机访问内存的半导体技术来实现的，是一组内存字的数组，每一个字都有其地址。 存储系统的速度 寄存器>高速缓存>主存>电子磁盘 >磁盘> 光盘 >磁带 什么是DMA及其工做原理？（课本第十页有解释） DMA即直接内存访问模式，简单来讲，总线控制权在CPU“手上”，外连设备无权直接访问内存，须要CPU参与，但DMA控制器从CPU那“偷出”几个时钟来控制总线，让外连设备能够直接访问内存，这样外连设备的读写就不须要CPU参与，下降了CPU的占用率。（通俗解释版本）

是一种不通过CPU而直接从内存存取数据的数据交换模式，在DMA模式下，CPU只须向DMA控制器下达指令，让DMA控制器来处理数据的传送，数据传送完毕再把信息反馈给CPU，这样就很大程度上减轻了CPU资源占有率，能够大大节省系统资源。（答题版本）

什么是多道程序系统？（课本11页） 多处理器系统也称并行系统或者是紧耦合系统，这类系统有多个紧密通讯的CPU，他们共享计算机总线，有时还有时钟、内存和外设等。

多道程序系统的优势？ 一、增长吞吐量 二、规模经济 三、增长可靠性

非对称多处理系统 每一个处理器都有各自特定的任务，一个主处理器控制系统，其余处理器或者向主处理器要任务或者完成预约任务 对称多处理系统 每一个处理器都要完成操做系统的任务，全部处理器对等，没有主从关系

什么是多道程序设计？ 是在计算机内存中同时存放几道相互独立的程序，使它们在管理程序控制之下，相互穿插的运行。 两个或两个以上程序在计算机系统中同处于开始到结束之间的状态。 目的 是为了提升CPU的利用率，充分发挥计算机系统部件的并行性

什么是分时系统？ 分时系统是多道程序设计逻辑上的一个延伸。把处理机时间划分红很短的时间片轮流地分配给各个联机做业使用。若是某个做业在分配给他的时间片用完以前计算还未完成，该做业就暂时中断，等待下一轮继续计算。此时处理机让给另外一个做业使用。此时，多个用户分享使用同一台计算机。多个程序分时共享硬件和软件资源，分时系统具备多用户性和交互性。（宝宝结合课本15页和百度百科加百度知道暖心概括的）

做业池 在分时和多道程序设计中须要在存储器中同时保存多个做业，但主存较小不能容纳太多做业，因此这些做业开始储存在磁盘上，这个储存地址叫做业池

做业调度 在做业池中选择做业进入内存，这样的决策叫作做业调度

CPU调度 若是有多个任务要执行，系统必须作出选择让其中一个执行，这个决策叫作CPU调度

双重模式操做（重点中的重点) 指用户模式和（内核模式或者系统模式或者特权模式）

模式位的设立是用来表示当前模式（1表明用户模式，0表明内核模式）

特权指令 特权指令指具备特殊权限的指令。这类指令只用于操做系统或其余系统软件，通常不直接提供给用户使用 它主要用于系统资源的分配和管理，包括改变系统工做方式，检测用户的访问权限，修改虚拟存储器管理的段表、页表，完成任务的建立和切换等。

常见的特权指令 有关对I/O设备使用的指令 如启动I/O设备指令、测试I/O设备工做状态和控制I/O设备动做的指令等。 有关访问程序状态的指令 如对程序状态字（PSW）的指令等。 存取特殊寄存器指令 如存取中断寄存器、时钟寄存器等指令。

转换到用户模式就是一个特权指令（课本17页） 第二章：操做系统结构 系统调用（重点） 课本41页图 系统调用类型分为五大类： 进程控制、文件管理、设备管理、信息维护、通讯 操做系统的结构 一、简单结构 能够访问硬件，不稳定 二、分层方法 系统模块化，分层法的优势在于构造和调试的简单化 三、微内核 将全部非基本部分从内核中移走，并将它们实现为系统程序或者是用户程序， 微内核一般包括最小的进程和内存管理以及通讯功能

优势：便于扩充操做系统，全部的新服务能够在用户空间增长，于是不须要修改内核。

第三章：进程

什么是进程（也叫做业）？ 进程是执行中的程序，是具备某一功能的程序，是在某一数据集上的一次执行过程，是资源分配和调度的独立单元。还包括有程序计数器、处理器寄存器、进程堆栈段等。 进程的特性：并发性和动态性

进程的状态： 重点：（73页进程状态图） 新的、运行、等待、就绪、终止

进程控制块（PCB） 重点图（74页+82页代码）(产生中断时PCB怎么活动，也就是上下文切换） 包括：进程状态、进程编号、程序计数器、寄存器...

3.4（85页——90页）全是重点 进程间通讯

进程间关系分为独立进程和协做进程 协做进程分为共享内存和消息传递

While(true)
While(((in+1)%size)==out) ; Buffer[in]=nextproducer; In=(in+1)%size; } 生产者进程

While（true) While(in==out) ; Nextconsumer=buffer[out]; Out=(out+1)%size; } 消费者进程

第四章：线程 什么是线程？ 线程是CPU使用的基本单元，它由线程ID、程序计数器、寄存器集合和栈组成。它与属于同一进程的其余线程共享代码段、数据段和其余资源。 多线程的优势？ 一、响应度高 二、资源共享 三、经济 四、多处理器体系结构的利用（增长了并发功能） 什么是线程？ 线程是CPU使用的基本单元，它由线程ID、程序计数器、寄存器集合和栈组成 它与属于同一进程的其余线程共享代码段、数据段和其余资源。 若是直接使用进程并发，会产生什么问题？ 进程建立很耗时间与资源，使系统性能降低 进程与线程的对比 从调度方面： 线程做为调度和分派的基本单位，而进程做为资源拥有的基本单位 从资源方面： 进程间相互独立，同一进程的各线程间共享资源。线程本身不拥有系统资源，某进程内的线程在其它进程不可见。 从并发方面： 在引入线程的操做系统中，不只进程之间能够并发执行，并且在一个进程中的多个线程之间亦能够并发执行，使得操做系统具备更好的并发性，从而能更加有效地提升系统资源的利用率和系统的吞吐量。但进程并发代价大，线程代价小 从执行方面： 忘了....(哈哈..若是知道补充好告诉偶哦） 用户级线程 指不须要内核支持而在用户程序中实现的线程，其不依赖于操做系统核心，应用进程利用线程库提供建立、同步、调度和管理线程的函数来控制用户线程。 内核级线程 由操做系统内核建立和撤销。内核维护进程及线程的上下文信息以及线程切换。 如下是用户级线程和内核级线程的区别 用户级线程的程序实体是运行在用户态下的程序，而内核支持线程的程序实体则是能够运行在任何状态下的程序 内核线程的优势: 当有多个处理机时，一个进程的多个线程能够同时执行 缺点： 由内核进行调度 用户进程优势： 线程的调度不须要内核直接参与，控制简单 能够在不支持线程的操做系统中实现 代价比内核线程小 缺点： 多个处理机下，同一个进程中的线程只能在同一个处理机下时分复用 线程池 为了限制线程的数量，在进程开始时，先建立好必定数量的线程，放到池中，等待服务的使用 优势： 先建立好了线程，处理速度快； 线程池限制了线程的数量，对那些不能支持数量大线程并发的系统很是重要；

第五章：CPU调度

CPU调度的背景和概念（重点） 为了解决单处理器CPU利用率低的问题，采用多道程序设计，此时会有多个进程在内存中，当其中一个进程执行一段时间后必须等待时，此时操做系统会夺走CPU的使用权交给另外一个进程，这就是CPU调度 分派程序（重点） 其实就是将CPU使用权交给短时间调度选择的进程的过程 功能 切换上下文 切换到用户模式 跳转到用户程序的合适 位置，以重启程序 周转时间：进程彻底结束的时间减去进程到达的时间

调度算法（重点） FCFS Easy...... 了解护航效应（convoy effect）的概念

SJF（最小等待时间） 一、非抢占 若进程到达时间都是同一时间： 则操做系统会直接根据做业时间的大小进行选择（必须完整的执行完一个进程再换到另外一个进程） 若进程到达时间都不是同一时间： 则操做系统在最短期做业选择的时候，开始只考虑已经到了的进程，当执行完一个进程后（必须完整的执行完一个进程再换到另外一个进程），又有进程到达，则把该进程归入考虑范围内，继续进行最短期做业选择... 二、抢占 若进程到达时间都是同一时间： 则与非抢占是同样的效果..... 若进程到达时间都不是同一时间： 则执行抢占的方法（参考141页的例子，有抢占和非抢占）

优先级调度算法 若进程到达时间都是同一时间： 直接按照优先级进行选择 若进程到达时间不是同一时间： 开始只考虑已经到了的进程，当执行完一个进程后（必须完整的执行完一个进程再换到另外一个进程），又有进程到达，则把该进程归入考虑范围内，继续按照优先级进行选择...

轮转法调度（最快响应） Easy...不作详解

多级队列调度（了解概念便可） 进程分配到独立的队列中，每一个队列有本身独立的调度算法，只能在这个队列中 多级反馈队列调度（了解概念便可） 进程分配到独立的队列中，每一个队列有本身独立的调度算法，但进程能够根据执行效果在不一样队列中流动

了解概念便可 亲和性 课本148

负载平衡 将工做平均分配到多个等待的处理器中，防止其中一个处理器压力山大...

肯定模型 一、分析评估法 用一套评估方法去给模型打分 二、肯定模型法 直接用数据去测试模型，看看结果

第六章：进程同步

临界区问题（重点 critical section，理解概念） 互斥、前进、有限等待（对应洋文必定要知道呀） （mutual exclusion、progress、bounded waiting）

硬件同步（了解便可）

信号量（重点中的重点，算法大题应该就是它） Wait（s) signal (s){ While(s<=0) s++; ; } S--; } 该方法经常使用，但出现了

实现（重点） 忙等待： 就是当有一个进程在临界区的时候，任何试图进入其临界区的进程都必须在进入代码连续循环

三个重点内容 经典同步问题 一、有限缓冲问题 该算法适用于解决生产者消费者问题，通常须要定义一个缓冲区大小的变量empty 初始化为n ,一个full初始化为0，表示正在缓冲区的个数，mutex初始化为1，用于实现互斥，用这三个变量就能解决这类问题 177页 二、读者写者问题 课本中程序同时达到目的为 一、没有写的时候，后续读的直接进入 二、有一个在写，后续的读和写都得等待 三、有一个在读，后续的读继续读，写进入等待 具体怎么实现的看178页代码啦~

三、哲学家进餐问题 简单来讲，就是一个wait（a[i]）;一个wait（a[i+1]%5） 这两个wait后若是哲学家进入了临界区，就表示这个哲学家此时占用了他相邻的两根筷子，别人就不能用了，知道signal(a[i]) 和signal(a[i+1]%5) ，说明吃完了放下筷子进入思考...

管程（了解）

第七章：死锁 死锁和死锁状态的概念 在多道程序环境下，多个进程可能竞争必定数量的资源。某个进程申请资源，若是这时资源不可用，那么该进程进入等待状态。若是所申请的资源被其余等待进程占有，那么该等待进程可能再也没法改变其状态。这种状况称为死锁 deadlock。 当一组进程的每一个进程都在等待一个事件，而这一事件只能有这一组进程的另外一个进程所引发，那么这组进程就处于死锁状态。

必要条件 互斥、占有并等待、非抢占、循环等待

资源分配图 没有环，必定没有死锁；有环，只是有可能有死锁（若每一个资源只有一个实例，则有环就必然死锁，这也是 为何只有一个实例的时候，能够采用资源分配图算法，而有多个的时候通常使用银行家算法）

死锁处理方法 一、死锁预防 让四个必要条件其中一个不知足就行，在必要条件以前加上否认就行 二、死锁避免 安全序列 系统能按某个顺序给每一个进程分配资源而能避免死锁，这个顺序就是安全序列 安全状态无死锁，不安全状态只是可能致使死锁

安全序列不是惟一的，知足条件便可，但考试基本老师会给只有惟一的安全序列的套路，哈哈，便于批卷

资源分配图算法： 用于每一个资源有单个实例的状况 银行家算法： 安全性算法 就是寻找能给全部进程分配资源的一个安全序列 课本222页的举例是必考题 资源请求算法 当一个进程请求资源的时候，先判断有没有那么多给它，若是有，再判断若是给它，新状态下有没有安全序列

死锁恢复办法 进程终止 资源抢占

第八章：内存管理

内存概念： 内存是处理器能够直接访问的惟一的大容量存储区域，他一般是用被称为动态随机访问内存的半导体技术来实现的，是一组内存字的数组，每一个字都有其地址。

输入队列：也叫做业池，在磁盘上等待调入进内存的进程

CPU产生的地址叫逻辑地址，也叫虚地址、可重定位地址

MMU：内存管理单元，完成虚地址到物理地址的映射

逻辑地址+基地址（存在于重定位寄存器也叫基地址寄存器中)=物理地址

动态加载：课本240 滚入、滚出了解概念

连续内存分配 外部碎片： 进程块之间的空闲内存 内部碎片： 分配给进程的内存大于它所须要的，多出来的那部分

重点（分页） 分页使得内存非连续

物理内存中的块叫帧，逻辑内存上的块叫页

将逻辑地址经过页表映射到物理内存地址的计算： 一、首先找到逻辑地址的页号p(也就是在逻辑地址上是第几块） 二、用找到的p经过页表直接找到物理地址上帧的块数m 三、页偏移是指这个逻辑地址在其所在的那个页块偏移的数，不是从最开始数，只是从其所属的块开始数，在第一就偏移0.... 四、m乘以帧的大小加上页偏移就是物理内存地址

分页技术不会产生外部碎片 内部碎片的计算： 好比 100大小的进程 页大小是30（帧和页同样大也是30），须要3个帧，但还有10的内存，也须要分配一个帧，因此产生了30-10=20的内部碎片

TLB： 转换表缓冲区 有效内存访问时间：和求指望相似 效内存访问时间=几率一时间一+几率二时间二...本身体会

页表结构（了解）

分段（重点内容） 也是一种非连续分配

其逻辑地址由<segment-number,offset>组成

段表的概念 还有图（课本261页)不作解释了...

段表的目的： 将二维的用户定义地址映射为一维地址 .页表的做用是实现从页号到物理块号的地址映射。 在页式管理系统中，用户程序中使用的地址称为 逻辑地址 ，实际访问主存时由系统将它转化为 物理地址 。 分页管理是把内存分为大小相等的区，每一个区称为页帧(或页框)，而把程序的逻辑空间分为若干页，页的大小与页帧的大小 相等 。 在分页存储管理中，为了加快地址变换速度，页面大小的值常取2的整数次幂。 在请求式分页系统中，被调出的页面又马上被调入，这种频繁的调页现象称为颠簸。 分段管理中，若逻辑地址中的段内地址大于段表中该段的段长，则发生 地址越界中断。 段页式存储管理中，每道程序都有一个 段 表和若干个 页 表。 页式管理系统的逻辑地址结构由 页号 和 页内位移 组成。 分段管理中的地址映射过程是：首先找到该做业段表的 起始地址 ，而后根据逻辑地址中的 段号 去查找段表获得该段的内存起始地址，再与逻辑地址中的 段内位移 相加获得物理地址。 请求分页存储管理也称为动态页面管理，不是把一个进程映象的全部页面一次性所有装入内存，而只装入一部分，其他部分在执行中动态调入。 在段页式管理中，逻辑地址分解为段号、页号、页内位移 三部分。

第九章：虚拟内存 背景（重点） 将用户看到的逻辑内存和物理内存分开 只将部分程序放入内存就能执行 逻辑地址空间能够比物理内存空间大 许多状况下整个程序不是必须的

优势：比实际空间大 没必要担忧内存空间的限制 容许地址空间被多个进程共享 虚拟内存的实现： 按需调页（demand paging） 顾名思义，在须要某段程序的时候将其调人内存的技术

275页重点内容，老师说应该背下来 纯粹按需调页

支持按需调页的硬件 页表 次级存储器

产生页错误有两种状况 一、不容许访问 二、未调入内存，须要在后备存储中将其调入

写时复制（了解原理）

页面置换（重点） 基本页置换 若是没有空闲帧就查找当前没有使用的帧，并将其释放（牺牲帧），而后将其内容写到交换空间，并改变页表和帧表

引用串的计算（重点）： 会给定一组地址 如 0100,0432,0103,0104，0890.... 若是页大小是100B 则将全部地址除以页大小100，向下取整后 得一、四、一、一、8 第三步，将相邻的相同的数合为一个就行（也就是将两个相邻相同的1，保留一个就行） 得一、四、一、8

FIFO页置换：

替换已经在内存的最久没有被使用的，也就是最先进入的 这个...很差说明，很简单，课本284页

最优置换（OPT)： 替换最久将会被使用的 虽然名字为最优，但后期预测实际上是很难的，因此2不少时候 课本285页

LRU页置换：（重点） 反正我感受和FIFO同样....这个再说

帧分配（了解便可）

系统颠簸（thrashing 重点中的重点） 什么是颠簸？产生颠簸的缘由是什么？ （1）颠簸是因为内存空间竞争引发的。当须要将一个新页面调入内存时，因内存空间紧张，不得不将一个旧页面置换出去，而刚刚置换出去的旧页面可能又要被使用，所以须要从新将它调入。若一个进程频繁地进行页面调入调出，势必加大系统的开销，使系统运行效率下降。一般称这种现象为该进程发生了颠簸。（2）产生颠簸的缘由主要有：系统内的进程数量太多，导致一个进程分得的存储块过少；系统采起的置换算法不够合理。

工做集合模型：

没听，那节课后边睡着了

第十章：文件（这章之后基本只考概念） 文件属性： 名称、标识符、类型、位置、大小、保护、时间、日期和用户标识 文件操做： 建立文件、写文件、读文件（维护一个读位置的指针）、在文件中重定位（也叫文件寻址）、删除文件（释放空间，也就是所有删除）、截短文件（删除内容保留属性） 首次使用文件时，调用open（），操做系统维护一个包含打开文件的信息表（打开文件表） 系统调用open（）一般返回一个指向打开文件表中的一个条目的指针。 解决多个进程打开同一文件的问题： 操做系统采用两级内部表，分别是进程的表和整个系统的表 四个概念324页 文件指针 文件打开计数器 文件磁盘位置 访问权限 文件类型（了解） 访问方法（重点） 顺序访问 磁带类型，文件信息按顺序一个一个处理，而且自动前移文件指针，以跟踪IO位置 适用于顺序访问设备，也适用于随机访问设备 直接访问（相对访问） 基于文件的磁盘模型 文件由固定长度的逻辑记录组成，以容许程序按任意顺序进行快速读写 对访问大量信息极为有用（数据库常用） 其余访问方式 在直接访问的基础上，创建一个文件索引（索引包里包括文件块的指针），查找文件时，首先搜索索引，再根据指针直接访问文件 目录结构 存储结构 磁盘分区： 一个磁盘上装有多个文件系统，或一部分用于文件系统而另外一部分用于其余地方，如交换空间或非格式化的磁盘空间 卷： 带有文件系统的磁盘分区叫卷 目录概述 记住相关操做，除了基本的建立、删除...还有跟踪文件系统，也就是按期备份整个文件系统到磁盘 单层目录结构 全部文件位于同一目录 特色： 便于了解和支持 缺点： 随着文件数目的增长，单层目录不能重名，会使用户难以记住全部文件名称 双层目录结构 第一层是主文件目录（MFD)，也就是用户目录，每一个用户目录都有本身飞用户目录文件（UFD)，也就是第二层; 当一个用户引用特定文件时，只须要搜索他本身特定的UFD，不一样用户可具备相同文件名

双层目录结构其实就是高度为2的树 树状结构目录 将双层目录结构继续扩展 目录包括一组文件和子目录，每一个子目录有相同结构（树），建立和删除目录条目都须要调用特定的系统调用 一般状况下每一个进程都有一个当前目录，进程须要文件时首先查看当前目录（也就是先看相对地址），若是没找到，再根据指定路径或者改变当前目录 绝对路径名： 从树根开始给出目录名知道文件 相对路径名： 从当前目录开始定义路径 无环图目录 树状结构目录的一个扩展，树状结构目录不容许共享文件和目录，无环图目录能够 实现共享的方法 如Unix采用建立一个连接，其实是另外一文件或目录的指针 通用图目录 339页了解一下 文件系统安装（了解） 第十一章：文件系统实现 分层设计的文件系统： 容易考选择题 应用程序——逻辑文件系统——文件组织系统——基本文件系统——I/O控制 ——设备 概述 引导控制块，包括系统从该引导操做系统所须要的信息，一般为均卷的第一块， UFS称之为引导快，NTFS为分区引导扇区 每一个卷的控制块，包含卷或者分区的详细信息，如分区块数，块大小，空闲块的数量和指针，UFS称之为超级块，在NTFS中它存在于主控文件表中

系统范围内的打开文件表 包含每一个发开文件的FCB副本和其余信息 单个进程的打开文件表 包括一个指向系统范围内已经打开卷文件表中合适条目的指针和其余信息

考点 建立文件的主要过程 应用程序调用逻辑文件系统，逻辑文件系统知道目录结构形式，它将分配一个新的FCB，而后系统将相应的目录信息读入内存，用新的文件名更新该目录和FCB

考点 打开和关闭文件的过程 356页

分区安装（不考） 虚拟文件系统（不考）

目录实现 目录的实现方法 最为简单的目录实现方法是使用存储文件名和数据块指针的线性列表（数组、链表等） 容易实现 但运行费时 采用线性搜索来查找特定条目（缺点） 许多操做系统采用软件缓存来存储最近访问过的目录信息 Hash表：采用Hash数据结构的线性表 减小了目录搜索时间 碰撞：两个文件名哈希到相同的位置 哈希表的最大困难是其一般固定的大小和哈希函数对大小的依赖性

分配方法 考选择题 分配方法指的是如何为文件分配磁盘块，经常使用的分配方法有如下三类 连续分配：每一个文件占据磁盘上的一组连续的块 特色：1简单 － 只须要记录文件的起始位置（块号）及长度。2访问文件很容易，所需的寻道时间也最少 存在的问题：1为新文件找空间比较困难（相似于内存分配中的连续内存分配方式）文件很难增加 连接分配：每一个文件是磁盘块的链表；磁盘块分布在磁盘的任何地方。 优势：1简单 － 只需起始位置2.文件建立与增加容易。 缺点：1.不能随机访问2.块与块之间的连接指针须要占用空间3. 存在可靠性问题 簇：将多个连续块组成簇，磁盘以簇为单位进行分配 索引分配：将全部的数据块指针集中到索引块中。 1.索引块中的第i个条目指向文件的第i块。2目录条目包括索引块的地址 索引分配支持直接访问，且没有外部碎片问题 索引块自己可能会浪费空间 连接方案：一个索引块一般为一个磁盘块。对于大文件，能够将多个索引块连接起来。 多层索引：相似于内存的间接寻址方式（一级、二级间接…） 组合方案：如Unix的inode

空闲空间管理（了解） 效率与性能（不考） 后面都不考

十二章：大容量存储器的结构 简介和磁盘结构 了解 磁盘调度 了解 1.磁盘调度算法有哪些？每种方法的优缺点。 答:FCFS、SSTF、扫描(SCAN)算法 、循环扫描(CSCAN)算法、look调度 FCFS：先来先服务，它根据进程请求访问磁盘的前后次序进行调度。 SCAN:扫描算法，磁头不停的往复运动，由边缘至中心而后返回，沿途执行已经到来的访问。 CSCAN：循环扫描算法，在SCAN算法的基础上规定磁头单向移动。 在朝一个方向移动时会看是否有请求 磁盘管理 不考 交换空间管理 了解 考点 RAID结构（考点） 磁盘冗余阵列 一个磁盘损坏并不会致使数据的丢失，这里的多种磁盘组织技术，统称为磁盘冗余阵列,用于提升性能和可靠性 镜像 引入冗余复制整个磁盘，最为昂贵 经过并行处理改善性能、 位级分散 经过在磁盘上分散数据，能够改善传输率，数据分散是在多个磁盘上分散每一个字节的各个位，这种分散就是位级分散。 RAID级别 镜像法和分散法的结合使用

其余知识点不考 十三章：I/O 考点 Io硬件 426页图 轮询和中断 直接内存访问（年年考） DMA 在前面介绍过DMA工做过程 书432页也有 主机向内存中写入DMA命令块，包含源地址指针、目的指针、字节数等等信息，CPU将其写入DMA控制器后，DMA继续下去直接操做内存总线，无需CPU帮助

IO应用接口 考点，选择题 属于操做系统的是设备控制器以上，不包括设备控制器这一层 435页图 缓冲（考点） 什么是缓冲什么是缓存？ buffer与cache操做的对象就不同。 buffer缓冲是为了提升内存和硬盘或其余I/0设备之间的数据交换的速度而设计的。 cache缓存是为了提升cpu和内存之间的数据交换速度而设计。 为何引入缓冲（目的是什么？） 答：（1） 缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾（2） 减小对cpu的中断频率，放宽对cpu中断响应时间的限制（3）提升cpu和I/O设备之间的并行性 试从调度性，并发性，拥有资源和系统开销几个方面对线程与进程进行比较 调度 ● 在传统的操做系统中，做为拥有资源的基本单位和独立调度、分派的基本单位都是进程。 ● 在引入线程的操做系统中，把线程做为调度和分派的基本单位，而进程做为资源拥有的基本单位，把传统进程的两个属性分开，使线程基本上不拥有资源，这样线程便能轻装前进，从而可显著地提升系统的并发程度。 ● 在同一进程中，线程的切换不会引发进程的切换，但从一个进程中的线程切换到另外一个进程中的线程时，将会引发进程的切换。 并发性 在引入线程的操做系统中，不只进程之间能够并发执行，并且在一个进程中的多个线程之间亦可并发执行，使得操做系统具备更好的并发性，从而能更加有效地提升系统资源的利用率和系统的吞吐量。 3) 拥有资源 ● 不管是传统的操做系统，仍是引入了线程的操做系统，进程均可以拥有资源，是系统中拥有资源的一个基本单位。 ● 通常而言，线程本身不拥有系统资源(也有一点必不可少的资源)，但它能够访问其隶属进程的资源，即一个进程的代码段、数据段及所拥有的系统资源，如已打开的文件、I/O设备等，能够供该进程中的全部线程所共享。 4) 系统开销 ● 在建立或撤消进程时，系统都要为之建立和回收进程控制块，分配或回收资源，如内存空间和I/O设备等，操做系统所付出的开销明显大于线程建立或撤消时的开销。 ● 就切换代价而言，进程也是远高于线程的。此外，因为一个进程中的多个线程具备相同的地址空间，在同步和通讯的实现方面线程也比进程容易。在一些操做系统中，线程的切换、同步和通讯都无须操做系统内核的干预。

概念题： 1.Thrashing颠簸 a process is busy swapping pages in and out 2.System call系统调用 进程与操做系统之间的接口 3.Critical section临界区 进程中关于临界资源的代码段 4.Directory目录 是为了对文件实施有效管理，将他们妥善的管理起来 5.Overlay 任什么时候候只在内存中保存所需的指令和数据，当需其余指令时，他们会装入到刚刚再也不须要的指令的内存空间内。经过在内存中只存放须要的指令和数据，使进程能够获得比本身已被分配的资源更大的资源。 6.SPOOLing 技术是利用高速的共享设备，将独享设备变成逻辑上可共享的虚拟设备的技术，以提升设备利用率。 7.convoy effect护航现象 因为全部进程都在等待一个大进程释放CPU资源，这样就会产生护航现象 8.swapping交换 进程须要在内存中以便执行，不过进程能够暂时从内存中交换出来到备份存储上，当须要执行时再调回到内存中 9.Overall覆盖 覆盖技术主要用于早期的操做系统 其实现过程是首先由程序员把程序按功能划分红若干个相对独立的程序段并规定好他们的执行和覆盖顺序 让那些不会同时执行的程序段共享一个内存分区并把这些程序段组成一组，称为覆盖段 而把共享的内存分区成为覆盖区 覆盖段与覆盖区一一对应.覆盖段暂时先保存在磁盘上,当须要执行时再调入内存覆盖区中.覆盖前面的程序段.从而达到了较小的内存空间运行加大程序的目的 10.上下文切换（context switch）:将CPU切换到另外一个进程须要保存当前进程的状态和恢复另外一个进程的状态 11.设备队列（device queue）:等待待定I/O设备的进程列表 12.级联终止（cascading termination）：若是一个进程终止（正常或不正常），那么它的全部子进程也必须终止。 13.进程（process）: 进程是执行中的程序，包括程序计数器，进程堆栈段，数据段。 14.进程控制块（PCB）：包括 进程状态（process state），程序计数器（program counter）， CPU寄存器（CPU register），CPU调度信息（CPU-scheduling information），内存管理信息（memory-management information），记帐信息（accounting information），I/O状态信息（I/O status information） 15.线程库（thread library）：提供建立和线程管理的API 16.线程（thread）：CPU使用的基本单元，它由线程ID，程序计数器，寄存器集合和栈组成。 17.无穷阻塞（indefinite blocking）或饥饿（starvation）:（优先级调度算法）使某个低优先级进程无穷等待CPU 18.老化（aging）：解决无穷阻塞（或饥饿）。逐渐增长在系统中等待很长时间的进程的优先级 19.死锁（deadlock）：在多道程序环境下，多个进程可能竞争必定数量的资源。某个进程申请资源，若是这时资源不可用，那么该进程进入等待状态。若是所申请的资源被其余等待进程占有，那么该等待进程有可能再也没法改变其状态。 20.时间片（time quantum或者time slice）一个较小时间单元，一般为10~100ms 21.分析评估算法（analytic evaluation）:使用给定算法和系统负荷，产生一个公式或数字，以评估对于该负荷下算法的性能分析。 22.肯定性建模（deterministic modeling）:采用预先肯定的负荷，计算在给定负荷下每种算法的性能。 23.竞争条件（race condition）:多个进程并发访问和操做同一数据且执行结果与访问发生的特定顺序有关。 24.事物（transaction）:执行单个逻辑功能的一组指令或操做 25.线程取消（thread cancellnation）:在线程完成以前来终止线程的任务 26.目标线程（target thread）:要取消的线程 27.异步延迟（asynchronous cancellation）: 一个线程当即终止目标线程 28.延迟取消（deferred cancellation）:目标线程不断地检查它是否应终止，这容许目标线程有机会按着有序方式来终止本身 29.取消点（cancellation point）:一个线程能够被安全取消的点 30.CPU调度算法准则（五条）: CPU利用率（CPU utilization）:须要使CPU尽量的忙 吞吐量（throughput）:指一个单位时间内所完成进程的数量 周转时间（Turnaround time）:从进程提交到进程完成的时间段 等待时间（waiting time）:在就绪队列中等待所花时间之和 响应时间（response time）:从提交请求到产生第一响应的时间 31.中断 在CPU运行过程当中，因为内部或外部某个随机事件的发生，使CPU暂停正在运行的程序，而转去执行处理引发中断事件的程序，完成后返回原来的程序继续执行。这个过程称为中断。 32.外部碎片（external fragmentation）：随着进程装入和移出内存，空闲内存空间被分为小片断，这些即是外部碎片。当全部总的可用内存之和能够知足请求，但并不连续时，就出现了外部碎片问题。 33.内部碎片（internal fragmentation）：一般将内存以固定大小的块为单元来分配，采用这种方案，进程所分配的内存可能比所须要的要大。这两个数字之差称为内部碎片。这部份内存在分区内，但又不能使用。 34.紧缩（compaction）：紧缩的目的是移动内存内容，以便全部空间合并成一整块。 35.转换表缓冲区（translation look-aside buffer，TLB）：TLB是关联的快速内存。TLB条目有两部分组成：键（标签）和值，当关联内存跟给定值查找时，它会同时和全部键进行比较。这种查找方式比较快，不过硬件也比较昂贵。 36.命中率（hit ratio）：页码在TLB中被查找到的百分比称为命中率。 37.虚拟内存（virtual memory）：将用户逻辑内存与物理内存分开。这在现有物理内存有限的状况下，为程序员提供了巨大的虚拟内存。 38.按需调页（demand paging）：只有程序执行时才载入页，那些从未访问过的页不会调入到物理内存。 39.懒惰交换（lazy swapper）：懒惰交换只有在须要页时，才将它调入内存。 40.交换空间（swap space）：辅助存储器用来保存不在内存中的页。辅助存储器一般为快速磁盘。它一般称为交换设备，用于交换的这部分磁盘称为交换空间。 41.颠簸（thrashing）：若是一个进程在换页上用的时间要多于执行时间，那么这个进程就在颠簸。 42.全局置换（global replacement）：全局置换容许一个进程从全部帧集合中选择一个置换帧，而无论该帧是否已分配其余进程，即一个进程能够从另外一个进程中拿到帧。 43.局部置换（local replacement）：局部置换要求每一个进程仅从本身的分配帧中进行选择。 44.工做集合（working set）：若是一个页正在使用中，那么它就在工做集合内，若是它再也不使用，那么它会在其上次引用的多个时间单位后从工做集合中删除。所以，工做几何是程序局部的近似。 45.文件属性（file attributes）：文件属性包括——名称、标识符、类型、位置、大小、保护、时间、日期和用户标识。 46.打开文件表（open-file table）：操做系统维护一个个包含全部打开文件的信息表。每一个打开文件包含如下信息：文件指针、文件打开计数器、文件磁盘位置、访问权限。 47.生磁盘（raw disk）：用于没有合适文件系统的地方。 48.连续分配（contiguous allocation）：方法要求每一个文件在磁盘上占有一组连续的块。磁盘地址为磁盘定义了一个线性的序列。用于访问连续分配文件所须要的寻道数最小，在确实须要寻道时所须要的寻道时间也最小。 49.连接分配（link allocation）：解决了连续分配的全部问题。采用连接分配，每一个文件是磁盘的链表；磁盘块分布在磁盘的任何地方。目录包括文件第一块的指针和最后一块的指针。用户不能使用这些指针。一个采用连接分配方法的变种是文件分配表（file-allocation table，FAT）的使用 50.簇（cluster）：由多个块组成。 51.索引分配（indexed allocation）：经过把全部指针放在一块儿，即经过索引块（index block）解决问题。每一个文件都有索引块，这是一个磁盘块地址的数组。目录条包括索引块的地址。 52.空闲空间管理（free-space management）：系统须要维护一个空闲空间链表（free-space list）以记录空闲磁盘空间，即未分配给文件或目录的空间。空闲空间管理分为如下几种：位向量（Bit Vector）、链表（Linked List）、组（Grouping）、计数（Counting）。 53.管程 组成： ①局部于管程的共享变量说明； ②对该数据结构进行操做的一组过程； ③对局部于管程的数据设置初始值的语句。此外，还须为管程赋予一个名字。 1.简答题 1.What is the difference between process and program? 程序是完成所需求的功能时，所应采起的顺序步骤，是执行指令的有续集和，进程是执行中的程序，包括程序计数器，进程堆栈段，数据段。 程序和进程的区别： 程序是一个静态的概念，做为一种资源能够永久的存放在磁盘中，进程是程序执行的动态活动过程，随程序的执行而发生，随程序的结束而消亡。 静止状态的程序和数据是相互独立的信息集合，进程中的程序和数据是一个不可分割的实体。 一个程序能够对应多个进程 程序是静态的，是永久存在的，而进程是动态的，且存在生命周期。程序是一组有序的指令集合，进程是程序及数据在计算机上的一次执行。 What is the difference between process and thread? 线程划分的尺度小，因此并发性高，而进程划分的尺度相对较大。线程是CPU执行的基本单元，而进程是内存分配的基本单元。 进程和线程的区别： 进程是运行中的程序，是一个动态的概念，得到了计算机资源，执行了任务。而线程是进程中的一个单一的组成部分，一叫作轻量级进程，是程序执行的最小单位。 父进程和子进程有自身的数据和代码空间，而同一个进程的各个线程是共享进程的代码和数据，文件等，本身保存寄存器的值。 进程是资源分配的最小单位，线程是程序执行的最小单位。 2.What is the cause of trashing? How does the system detect thrashing? Once it detects thrashing, what can the system do to eliminate this problem? 缘由：进程所需的最少数量得不到知足，从而产生频繁连续的页错误和页置换，使CPU使用效率低，从而产生颠簸现象。 检测：能够经过比较多道程序程度和CPU使用率来检测。 处理方法：a)减低多道程序设计程度b)采用局部置换，即颠簸进程只能置换本身的页c)采用局部模型检查某一时刻进程所须要的帧数，为其分配足够多的页。 3.What is SPOOLing? Describe how SPOOLing works using printer as an example. 利用高速的共享设备，将独享设备变成逻辑上可共享的虚拟设备的技术，以提升设备利用率。 系统对于用户的打印输出，但并不真正把打印机分配给该用户进程，而是先在输出井中申请一个空闲盘块区，并将要打印的数据送入其中；而后为用户申请并填写请求打印表，将该表挂到请求打印队列上。若打印机空闲，输出程序从请求打印队首取表，将要打印的数据从输出并传送到内存缓冲区，再进行打印，直到打印队列为空。 4.Consider a system consisting of 4 resources of the same type that are shared by three processes, each of which needs at most 2 resources. Show that the system is deadlock free. 由于一共有4个资源，因此3我的不管怎么分配，都至少有一我的持有两个资源，也就是说至少有一我的能够顺利执行，其余人等他执行完即可以相继的顺利执行了，因此不存在死锁的现象。 5.What is system call? How many kinds of system calls are there? And what the mainly function of each kind? 进程与操做系统之间的接口。 系统调用提供了进程与操做系统之间的接口，在最底层，系统调用容许运行程序直接向操做系统发出请求，系统调用容许用户组进程向操做系统请求服务。 系统调用分五类：进程控制、文件管理、设备管理、信息维护、通讯。 进程控制：建立进程、终止进程、取得进程属性等。 文件管理：建立删除文件、对文件打开关闭、读写以及重定位、取得文件属性等。 设备管理：请求释放设备、对设备读写以及重定位、取得设备信息等。 信息维护：用户程序与操做系统之间的信息传递，能够访问操做系统的进程信息。 通 信：建立删除通讯链接、发送接收信息、链接中断远程设备等。 6.Give a brief explanation of three major methods of allocating disk space: contiguous, linked, and indexed. Which types FAT and Unix File System respectively belong to? 答：连续分配：要求每一个文件在磁盘上占有一组连续的块 连接分配：每一个文件是磁盘块的链表，只需开始块的地址便可 索引分配：把指向文件的全部指针单独存到了索引块中，目录条目中包含了索引块的地址 FAT：连接分配 Unix File System：索引分配 7.What's the difference between External Fragmentation and Internal Fragmentation? 外部碎片：随着进程装入和移出内存，自由空间被分为小片断，当全部总的内存之和知足请求但并不连续时，就会出现外部碎片现象。 内部碎片：将内存以固定大小的单元进行分配，进程所分配的可能比所须要的大，这两个数字之差称为内部碎片。这部份内存在分区内而又不能用。 8.Consider a system with 6 tape drives, being shared by N processes. Each process needs at most 2 tape drives at a time. What value of N can make the system deadlock-free? n(x-1)+1<=m n 进程数 m 资源数 x 一个进程最多能够申请的资源数 答案：5 9.What is deadlock? What is startvation? How do they differ from each other?
在多道程序系统中，当一组进程中的每一个进程均无限期地等待被改组进程中的另外一进程所占有且永远不会释放的资源，此时的系统处于死锁状态，简称死锁。 饥饿是无限期的等待。 饥饿没有等待时间的上限 只是某一个程序不能运行 死锁则是系统不能继续运行。 死锁进程处于等待状态，饥饿否则。死锁能够检测，饥饿否则 10.What is a process? What are attributes of a process? 进程是一个可并发执行的具备独立功能的程序关于某个数据集合的一次执行过程，也是操做系统进行资源分配和保护的基本单位。 进程状态，程序计数器，cpu寄存器，cpu调度信息，内存管理信息，记帐信息，io状态信息 11.什么是死锁？产生死锁的缘由和必要条件是什么？ 答：（1）在多道程序系统中，当一组进程中的每一个进程均无限期地等待被改组进程中的另外一进程所占有且永远不会释放的资源，此时的系统处于死锁状态，简称死锁。 （2）死锁产生的缘由：（a）系统提供的资源有限；（b）进程推动顺序不当。 （3）产生死锁的必要条件：互斥，占有并等待，循环等待，非抢占 12.造成死锁的必要条件（4条）： 互斥（mutual exclusion）:至少有一个资源必须处于非共享模式，即一次只有一个进程使用。若是另外一进程申请该资源，那么申请进程必须等到该资源被释放为止。 占有并等待（hold and wait）:一个进程必须占有至少一个资源，并等待另外一资源，而该资源为其余进程所占有。 非抢占（no preemption）:资源不能被强占，即资源只能被进程在完成任务后自愿释放。 循环等待（circular wait）:有一组等待进程{P0,P1,……,Pn},P0等待的资源为P1所占有，P1等待的资源为P2所占有……P(n-1)等待的资源为Pn所占有，Pn等待的资源为P0所占有。 13.死锁恢复的方法（两种）： 终止进程（两种） 终止全部死锁进程 一次只终止一个进程，直到全部取消死锁循环为止 资源抢占 此方法须要考虑3种问题 选择一个牺牲品 回滚 饥饿

14.说明做业调度，中级调度和进程调度的区别，并分析下述问题应由哪一级调度程序负责。 (1) 在可得到处理机时，应将它分给哪一个就绪进程； (2) 在短时间繁重负载下，应将哪一个进程暂时挂起。 答：(1) 做业调度用于决定把外存中处于后备队列中的哪些做业调入内存，并为它们建立进程，分配资源，而后将新建立进程插入就绪队列；中级调度负责将内存中暂时不具有运行条件的进程换到外存交换区存放，但内存空闲时，又将外存中具有运行条件的进程从新换入内存；进程调度决定将处理机分配给就绪进程队列的哪一个进程。 （2）进程调度、中级调度 15.多线程（multiple processes）的好处（四点）： 响应度高(Responsiveness)，资源共享(Resource sharing)，经济(Economy)，多处理器体系系统结构的利用(Utilization of MP architectures) 16.What is the difference between Hard and Soft real-time systems? 硬实施：有固定的期限，必须在期限内完成。软实施：只是把任务置于最高优先级 17.List and describe the three memory allocation algorithms covered in lectures. Which is more commonly used in practice? 连续分配（单区间，多区间），非连续分配（分页，分段） 最经常使用：分页，分段 18.What file access pattern is particularly suited to chained file allocation on disk? 其余访问模式 What file allocation strategy is most appropriate for random access files? 索引分配 19.What are three requirements of any solution to the critical sections problem? Why are the requirements needed? 前进，互斥，有限等待 没有互斥就会产生竞争条件，几个进程交替修改公共变量形成不一致。没有前进的话，其余进程都不在临界区的时候，其余进程没法进入临界区 20.What is convoy effect ? Given an example to explain 不少小进程等待一个大进程的完成。 例如在FCFS里面。 全部其余进程都等待一个大进程释放CPU，致使CPU和设备的使用率变得更低。 FCFS调度算法是非抢占的。一旦CPU被分配给了一个进程，该进程就会保持CPU直到释放CPU为止。 21.What is an interrupt? Explain briefly giving an example. 中断是当有紧急事务须要CPU暂时替换出当前任务执行新任务并在执行新任务后恢复到就职务的现场。

断电的时候CPU保存Word中数据。 22.What resources are used when a thread created? How do they differ from those when a process is created? 由于一个线程小于一个进程，所以，建立线程所用的资源通常比建立进程所用的资源少。建立一个进程须要分配进程控制块(PCB)，一个至关大的数据结构，PCB包括了一个内存映射，打开文件的目录和外界变量。分配和管理内存映射一般是最费时的活动。建立一个用户或内核线程包括分配一个小的数据结构来控制寄存器的设置，堆栈和优先级。

进程被建立时须要：代码段 数据段 堆栈 程序计数器 线程建立时须要： 栈 代码数据公用 程序计数器 23.What is the producer consumer problem? Give an example of its occurrence in operating systems 临界区只有固定数量的资源，生产者和消费者不能够同时访问临界区资源。 打印机 24.Describe a two-level page table? How does it compare to a simple page table array? 第一级页表是根据逻辑地址找到第二级页表的基址，第二级页表根据逻辑地址找到实际物理地址。 当内存较大，每一个页表较小时须要较大量的页条目，简单页表过于庞大。 25.What is a directory? 能够看作是一个符号表，将文件名翻译成包含文件的各类属性如：名字，类型，大小，存储位置等信息的条 目，从而创建起和物理地址的映射关系，实现按名存取文件 26.Although DMA does not use the CPU, the maximum transfer rate is still limited. Consider reading a block from the disk. Name three factors that might ultimately limit the rate of transfer. 硬盘缓冲区的大小，磁盘的转速，磁盘的seek time。 27.Suppose that we have a message-passing system using mailboxes. When sending to a full mailbox or trying to receive from an empty one, a process does not block. Instead, it gets an error code back. The process responds to the error code by just trying again, over and over, until it succeeds. Does this scheme lead to race conditions? 竞争条件是指多个进程同时访问和操做共享数据，从而使共享数据的值由最后完成修改的线程决定。而上面的消息传递机制属于异步机制，这种操做不知足竞争条件。 28.Under what circumstances do page faults occur? Describe the actions taken by the operating system when a page fault occurs? 在内存中找不到请求页时会发生页错误。 操做系统回到另一张表中判断请求页是否有效，而后会到内存中获取空闲帧，并把请求页交换到空闲帧去，再重置页表中相关参数，最后从新执行指令。 29.The file system buffer cache does both buffering and caching. Describe why buffering is needed. Describe how buffering can improve performance (potentially to the detriment of file system robustness). 不论什么时候文件系统须要从它的底层的物理设备读取一个缓冲区的时候，它都试图从 buffer cache 中获得一个块。若是它不能从 buffer cache 中获得一个缓冲区，它就从适当大小的空闲列表中取出一个干净的缓冲区，这个新的缓冲区会进入到 buffer cache 中。若是它须要的缓冲区已经在 buffer cache 中，那么它多是也可能不是最新。若是它不是最新，或者它是一个新的块缓冲区，文件系统必须请求设备驱动程序从磁盘上读取适当的数据块。 30.Describe four general strategies for dealing with deadlocks. 忽略问题 经过破坏死锁产生的四个必要条件阻止死锁。 经过资源分配来动态避免死锁。 容许系统进入一个死锁状态，而后恢复。 31.Describe the two general roles of an operating system, and elaborate why these roles are important 程序控制者：最大化用户正在进行的工做。 资源分配者：管理各类资源，并保证系统内各类请求以前的有效性和公平性。 32.Multi-programming (or multi-tasking) enables more than a single process to apparently execute simultaneously. How is this achieved on a uniprocoessor? 经过信号量，经过信号量的wait和signal操做，使得同一时刻只有一个进程执行。 33.Systems that support sequential files always have an operation to rewind files. Do systems that support random access files need this too? 不须要。支持随机访问文件的系统能够将文件指针指定到任意位置，也就无需再有重置指针的方法了。 34.Why are multi-level page tables often used instead of ordinary (single-level) page tables? What is the added cost associated with using multi-level page tables? 因为现代操做系统中页表空间较大，咱们也不可能连续地在内存中分配这个页表，因此须要将页表进行再分页。 增长的代价是在页表中页表结构变得复杂，搜索时间变长。 35.As a process executes, which states does it change among? How can a process change its state from one to another? 新建，就绪，运行，等待，终止 状态转换的说明新-就绪：新进程被容许后进入就绪队列就绪-运行：当处理机空闲时，系统按照必定调度算法从就绪状态中选择一个使其占用处理机运行。运行-就绪：分配给进程的时间片用完时，或出现一个更紧急的进程时运行-等待：运行的进程须要等待某一事件发生后，才能继续往下运行等待-就绪：处于等待的进程，若是其等待的事件已经发生，表示阻塞的缘由已解除，则该进程从等待转为就绪 36.Direct memory access is used for high-speed I/O devices in order to avoid increasing the CPU’s execution load. (1) How does the CPU interface with device to coordinate the transfer? 有一个dma控制器，cpu经过设置dma控制器的寄存器，由dma控制器来控制硬盘进行数据传输 (2) How does the CPU know when the memory operations are complete? dma控制器经过中断通知cpu 37.What is a locality? 局部模型：当进程执行时，它从一个局部移向另外一个局部。局部是一个常用页的集合。 What is a working set? 必定固定数量的而且已经映射到内存的页面的集合。