操作系統(tǒng)總結(jié)

1、第一章操作系統(tǒng)概論一、知識點1 操作系統(tǒng)是：管理系統(tǒng)資源、控制程序執(zhí)行、改善人機(jī)界面、提供各種服務(wù)，并合理組織計算機(jī)工 作流程和為用戶方便而有效地使用計算機(jī)提供良好運行壞境的最基本的系統(tǒng)軟件。2操作系統(tǒng)的功能：OS作為用戶接口和服務(wù)提供者、OS作為擴(kuò)展機(jī)或虛擬機(jī)、OS作為資源管理者和控制者、OS作為程序執(zhí)行的控制者和協(xié)調(diào)者。3操作系統(tǒng)的主要特性：并發(fā)性、共享性、異步性。4分時操作系統(tǒng)的特點：同時性、獨立性、及時性、交互性。5操作系統(tǒng)接口分為：程序接口和作業(yè)接口。6當(dāng)前主流的兩種操作系統(tǒng)為： Windows OS和Linux OS。第二章處理器管理周轉(zhuǎn)時間=完成時間一提交時間帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間二周轉(zhuǎn)時

2、間寧運行時間（或執(zhí)行時間）FCFS即先來先服務(wù)算法SJF即最短作業(yè)優(yōu)先算法SRTF即最短剩余時間優(yōu)先算法8、在道數(shù)不受限制的多道程序系統(tǒng)中，作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)的后備隊列時立即進(jìn)行作業(yè)調(diào)度?，F(xiàn)有4個作業(yè)（規(guī)定進(jìn)入系統(tǒng)，有關(guān)信息列舉如下，作業(yè)調(diào)度和進(jìn)程調(diào)度均采用高優(yōu)先級算法 數(shù)值越大則優(yōu)先級越高）。Jobl 8:008:308:30 8:40Job29:2010:0010:0010:30作業(yè)名進(jìn)入后備隊列的時間執(zhí)行時間/min優(yōu)先數(shù)Jobl8:00601Job28:30502Job38:40304Job48:501038:409:10Job3解:Job4從上面的作業(yè)流程可知作業(yè)名進(jìn)入后備隊 列的時間執(zhí)行

3、時間 /min開始執(zhí)行 問y 9:20行時 間周轉(zhuǎn)時間 /min帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間Jobl8:00608:0010:301502. 5Job28:30508:3010:00901. 8Job38:40308:409:10301Jobl8:50108:509:20303平均周轉(zhuǎn)時間 T= （150+90+30+30 ） /4=75min 帶權(quán)平均周轉(zhuǎn)時間W=(2. 5+1.8+1+3)74=2. 0717、如果在限制為兩道的多道程序系統(tǒng)中，有4個作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)，其進(jìn)入系統(tǒng)時間、估計運 行時間列 于下表中。系統(tǒng)采用SJF作業(yè)調(diào)度算法，采用SRTF進(jìn)程調(diào)度算法，請?zhí)畛湎卤?。作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)時間估計運行時間 /m

4、in開始運行時間結(jié)束運行時間周轉(zhuǎn)時間/minJobl10:003010:0011:0565Job210:052010:0510:2520Job310:10510:2510:3020Job410:201010:3010:4020平均周轉(zhuǎn)時間 T= (65+20+20+20)/4=31. 25mi n帶權(quán)平均周轉(zhuǎn)時間 W= (65/30+20/20+20/5+20/10) /4 ' 2. 2916JoblJob2Job3Job4時間 10:00 10:0510:2510:3010:4011:05知識點1中斷的概念：中斷是指在程序執(zhí)行過程中，遇到急需處理的事件時，暫時中止現(xiàn)行程序在CPU上的

5、運 行，轉(zhuǎn)而執(zhí)行相應(yīng)的事件處理程序，待處理完成后再返回斷點或調(diào)度其他程序 執(zhí)行。2中斷源分類：按中斷事件的性質(zhì)和激活方式劃分：機(jī)器故障中斷、程序性中斷、外部中斷、輸入輸出中斷。按中斷事件的來源和實現(xiàn)手段劃分：硬中斷、軟中斷。3進(jìn)程是指可并發(fā)執(zhí)行的程序在某個數(shù)據(jù)集合上的一次計算活動，也是操作系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和保護(hù)的基本單位。4程序與進(jìn)程區(qū)別：“程序”自身只是計算任務(wù)的指令和數(shù)據(jù)的描述，是靜態(tài)概念無法刻畫程序的并 發(fā)特性，系統(tǒng)需要尋找一個能描述程序動態(tài)執(zhí)行過程的概念，這就是進(jìn)程。5進(jìn)程三態(tài)模型及其狀態(tài)轉(zhuǎn)換：第三章同步、通信與死鎖一、 知識點1并發(fā)進(jìn)程中與共享變量有關(guān)的程序段叫“臨界區(qū)”，共享變量代

6、表的資源叫“臨界資源”2臨界區(qū)的調(diào)度原則：空閑讓進(jìn)，忙則等待，有限等待，讓權(quán)等待。(老管版)臨界區(qū)的調(diào)度原則：互斥使用，有空讓進(jìn)；忙則等待，有限等待；擇一而入，算法可行。(課本)3死鎖：如果一個進(jìn)程集合中的每個進(jìn)程都在等待只能由此集合中的其他進(jìn)程才能引發(fā)的事件，而無 限期陷入僵持的局面稱為死鎖。4死鎖產(chǎn)生的條件：互斥條件、占有和等待條件、不剝奪條件、循環(huán)等待條件。二、分析操作采用pv信號量操作來實現(xiàn)以下兩種算法1)消費者一生產(chǎn)者問題2)讀者一寫者問題三、計算題(銀行家算法)28.設(shè)當(dāng)前的系統(tǒng)狀態(tài)下,此時 Aavilable=(l, 1, 2) o進(jìn)程ClaimAllocati onRir2Ri

7、R2r3P1322100P2613511P3314211P4-122002(1)計算機(jī)各個進(jìn)程還需要的資源數(shù)Cki-Aki o(2 )系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)，為什么？進(jìn)程P2發(fā)出請求向量request2 (1, 0,1),系統(tǒng)能把資源分配給它么?進(jìn)程ClaimAllocati onCki - Aki (Need)AvailableRi R2 R3Ri R2Ri R2 R3Ri R2 R3R32 210 0222(112)722P2613511102622(Avai+Allo 所得)r33 1 42111 0 3933R442 200 2420935(1) Cki -Aki 如上圖(2) 系統(tǒng)處于

8、安全狀態(tài)，安全序列為P2、Pl、P3、Pt(此狀態(tài)序列不定，由進(jìn)程執(zhí)行序列決定)(3)進(jìn)程P2發(fā)出請求向量request2(l,0, 1),系統(tǒng)能把資源分配給它,因為Available =( 1, 0, 1) + (5, 1, 1) = (6, 1,2),可形成安全隊列。29.系統(tǒng)有A、B、C、E共4種資源，在某時刻進(jìn)程P.、R、P2、Ps和Pi對資源的占有和 需求情況如下表所示，試解答下列問題。進(jìn)程Allocati onClaimAvailableABCDABCDABCD003200441622P10002750P21354361010巳03320984P4001406610(1)系統(tǒng)此時處

9、于安全狀態(tài)嗎?(2)若此時進(jìn)程R發(fā)出requests 1,2, 2, 2),系統(tǒng)能分配資源給它嗎?為什么？ 解：進(jìn)程ClaimAllocati onNeedAvailableA B C DA B C DA B C DA B C DR004400320012( 1 6 2 2 )165 475759p2010001028 6335435313610101261210943359巳080206218 6P406610400106561 12 14 14(1)系統(tǒng)此時處于安全狀態(tài),安全序列為P。、P3、P、P2、F4 ；(2)若此時進(jìn)程R發(fā)出request1(1, 2, 2, 2),系統(tǒng)不能分配資源

10、給它，由于Available = (1,0, 0,0) + ( 1,2,2, 2) = (2, 2, 2, 2)無法形成安全隊列。第五章設(shè)備管理填空題 緩沖技術(shù)分為單緩沖、雙緩沖和多緩沖。二、簡答題I引入緩沖技術(shù)的目的？答：為了解決CPU與設(shè)備之間速度不匹配的矛盾；協(xié)調(diào)邏輯記錄大小與物理記錄大小不一致的問題；提高CPU和I/O設(shè)備的并行性，減少I/O操作對CPU的中斷次數(shù)，放寬對CPU中斷響應(yīng)的要求。2.什么是設(shè)備獨立性，其好處是什么？答：通常用戶不指定特定的設(shè)備，而指定邏輯設(shè)備使得用戶作業(yè)和物理設(shè)備獨立開來，再通過其他途徑建立邏輯設(shè)備和物理設(shè)備之間的對應(yīng)關(guān)系，稱這種特性為設(shè)備獨立性；設(shè)備獨立

11、性帶來的好處，用戶與物理的外圍設(shè)備無關(guān)，系統(tǒng)增減或變更外圍設(shè)備時程序不必修 改，易于對付輸入輸出設(shè)備的故障。三、計算題優(yōu)化分布信息在存儲空間中的排列方式會影響存取等待時間?？紤]到10條邏輯記錄A,B, ,J被存放于旋轉(zhuǎn)型設(shè)備上，每道存放 10個物理塊，安排如圖5.4 （ a）所示。物理塊邏輯記錄物理塊邏輯記錄1A1A2B2H3C3E4D4B5E5I6F6F7G7C8H8J9I9G10J10D(a)(b)圖5.4優(yōu)化分布示例（a）優(yōu)化前（b）優(yōu)化后假定需要經(jīng)常需要順序處理這些記錄，旋轉(zhuǎn)速度為一周20ms,處理程序讀出每塊花4ms進(jìn)行處理，由于讀出并處理記錄 A之后將旋轉(zhuǎn)到記錄D的開始，為了讀出記

12、錄B,必須再 轉(zhuǎn)一周。于是，處理10條記錄的總時間為10ms （旋轉(zhuǎn)到記錄A的平均時間）+2ms （讀記錄A ） +4ms （處理記錄A） +9 x 16ms （訪問下一條記錄）+2ms （讀記錄）+4ms （處理記錄）=214mSo按照圖5.4 （ b）所示方式對信息優(yōu)化分布：當(dāng)讀出記錄A并處理結(jié)束后，恰巧旋轉(zhuǎn)至記錄B的位置，立即就可讀出記錄 B并處理。按照這一方案，處理10條記錄的總時間為10ms （旋轉(zhuǎn)到記錄A的平均時間）+10 x 2ms （讀記錄）+4ms （處理記錄）=70ms,所花 費的時間是原 方案的l/3o如果有眾多記錄需要處理，所節(jié)省的時間更加可觀。例題：1、旋轉(zhuǎn)型設(shè)備上信

13、息的優(yōu)化分布能夠減少為若干 I/O服務(wù)的總時間。設(shè)磁鼓分為8個區(qū)，每區(qū)存放一條記錄，磁鼓旋轉(zhuǎn)一周用時 20ms,讀取每條記錄后經(jīng)4ms處理，再繼續(xù)處理下一條記錄。當(dāng)前磁鼓位置未知的情況下：（1）順序存放記錄1、記錄2、，、記錄8時，試計算讀出并處理8條記錄的總時間；（2）給出優(yōu)化分布8條記錄的一種方案，使得總處理時間縮短，計算出這個方案所花費的總時間。 解：讀一個區(qū)所用時間為 20/8=2. 5ms(1 )讀取并處理記錄1的時間tl=2. 5+4=6. 5ms讀取并處理記錄2的時間t2=l+6 x 2. 5+2. 5+4=22. 5ms總處理時間t順二tl+7 x t2=164ms(2)讀取并

14、處理記錄1的時間tl=2. 5+4=6. 5ms讀取并處理記錄2的時間t2=l+2. 5+4=7. 5ms總處理時間t優(yōu)=11+7 x t2=59ms2、旋轉(zhuǎn)型設(shè)備上信息的優(yōu)化分布能夠減少為若干I/O服務(wù)的總時間。設(shè)磁鼓分為8個區(qū)，每區(qū)存放一條記錄，磁鼓旋轉(zhuǎn)一周用時8ms,讀取每條記錄后經(jīng)5nls處理，再繼續(xù)處理下一條記錄。 當(dāng)前磁鼓位置未知的情況下：(1)順序存放記錄1、記錄2、，、記錄8時，試計算讀出并處理8條記錄的總時間；(2)給出優(yōu)化分布8條記錄的一種方案，使得總處理時間縮短，計算出這個方案所花費的總時間。 解：讀一個區(qū)所用時間為 16/8=2ms(1 )讀取并處理記錄1的時間tl=2

15、+5=7ms讀取并處理記錄2的時間t2=l+2 x 5+2+5=18ms總處理時間 t 順二tl+7 x t2=7+7 x 18=133ms(2)讀取并處理記錄1的時間tl=2+5=7ms后續(xù)讀取并處理需t2=8 x+10 x3=62ms總處理時間t優(yōu)=tl+t2=7+62=69nls第二類計算題：移動臂調(diào)度算法(磁盤尋道算法)L假定磁盤有200個柱面，編號0、199,當(dāng)前存取臂的位置在143號柱面上，并剛剛完成125號柱面 的服務(wù)請求。如果請求隊列的先后順序是：86, 147,91, 177,94, 150, 102 , 175, 130;試問：為了完成上述要求，下列算法存取臂所移動的總量是

16、多少？并計算存取臂移動的順序。(1) “先來先服務(wù)”算法FCFS當(dāng)前：143 >86 - 147 91 >177 94 150 102 f 175_> 130移臂長度：576156868356487345移臂總長度：57+61+56+86+83+56+48+73+45=565(2 )最短查找時間優(yōu)先算法SSTF *86 91 94102 130 143 147 150 175 177掃描隊列：143147 150130 102 9491 86175 177移臂長度： 4320 288 35892移臂總長度：4+3+20+28+8+3+5+89+2=162一直向最近的編號掃描(

17、3 )掃描算法SCAN掃描序列：143147 150175 177 199 130102 94 91 86移臂長度： 43 252 226928 83 5移臂總長度：4+3+25+2+22+69+28+8+3+5= 169按掃描方向掃到一端末，然后反向掃描(不掃到末，只掃到請求隊列末那個編號)(4)電梯調(diào)度算法掃描序列：143147 150175 177 130 10294 9186移臂長度： 43 252 47 28 83 5移臂總長度：4+3+25+2+47+28+8+3+5=125按掃描方向掃到請求隊列端末，然后反向掃描（也不掃到末，只掃到請求隊列另一邊末那個編號）第六章文件管理一、知識點1文件名由文件名稱和擴(kuò)展名兩部分組成，前者用于識別文件，后者用于區(qū)分文件類型，中間用“ 分割開來。2文件是由文件名字標(biāo)志的一組信息集合。3文件名是字母或數(shù)字組成的字母數(shù)字串。4文件的邏輯結(jié)構(gòu)：流式文件和記錄式文件，物理結(jié)構(gòu)：順序、連接、直接、索引文件。二、計算如果一個索引節(jié)點為128B,磁盤塊指針長4B,狀態(tài)信息占用68B,而每塊大小為8KB。試問索引節(jié)點中有多大空間留給磁盤塊指針？使用直接、一