操作系統(tǒng)原理重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)(共7頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上注意：大題必看否則很難及格！1、 什么是操作系統(tǒng)： 操作系統(tǒng)是配置在計(jì)算機(jī)硬件上帶第一層軟件，是對(duì)硬件系統(tǒng)的首次擴(kuò)充。2、 操作系統(tǒng)的作用： OS作為用戶與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之間帶接口、OS作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源帶管理者、OS實(shí)現(xiàn)啦對(duì)計(jì)算機(jī)資源帶抽象3、 操作系統(tǒng)的目標(biāo)： 有效性、方便性、可擴(kuò)充性、開(kāi)放性4、 操作系統(tǒng)基本特征（并發(fā)性 共享性 虛擬性 異步性）其中最重要的特征是 并發(fā)性5、 操作系統(tǒng)帶主要功能：處理機(jī)管理 存儲(chǔ)器管理 設(shè)備管理 文件管理 用戶接口6、進(jìn)程的三種基本狀態(tài)：就緒-（進(jìn)程調(diào)度）-執(zhí)行-（I/O請(qǐng)求）-阻塞-（I/O完成）-就緒 執(zhí)行-（時(shí)間片用完）-

2、就緒 （P38頁(yè)）7、進(jìn)程的特征：動(dòng)態(tài)性 并發(fā)性 獨(dú)立性 異步性8、批處理系統(tǒng)帶特征：脫機(jī) 多道 成批處理9、分時(shí)系統(tǒng)帶特征：多路性 獨(dú)立性 及時(shí)性 交互性10、常用I/O控制方式有：程序直接控制方式、中斷控制方式、DMA方式、通道方式。11、為什么要引入緩沖區(qū)？(1)緩和CPU與I/O設(shè)備間速度不匹配的矛盾。(2) 減少對(duì)CPU的中斷頻率， 放寬對(duì)CPU中斷響應(yīng)時(shí)間的限制。(3) 提高CPU和I/O設(shè)備之間的并行性12、SPOOLing系統(tǒng)由哪幾部分組成？以打印機(jī)為例說(shuō)明如何利用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)多個(gè)進(jìn)程對(duì)打印機(jī)的共享？組成：輸人井和輸出井 輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū) 輸入進(jìn)程和輸出進(jìn)程對(duì)所有提出輸出請(qǐng)

3、求的用戶進(jìn)程，系統(tǒng)接受它們的請(qǐng)求時(shí)，并不真正把打印機(jī)分配給它們，而是由輸出進(jìn)程在輸出井中為它申請(qǐng)一空閑緩沖區(qū)，并將要打印的數(shù)據(jù)卷入其中，輸出進(jìn)程再為用戶進(jìn)程申請(qǐng)一張空白的用戶打印請(qǐng)求表，并將用戶的打印請(qǐng)求填入表中，再將該表掛到打印機(jī)隊(duì)列上。這時(shí)，用戶進(jìn)程覺(jué)得它的打印過(guò)程已經(jīng)完成，而不必等待真正的慢速的打印過(guò)程的完成。當(dāng)打印機(jī)空閑時(shí)，輸出進(jìn)程將從請(qǐng)求隊(duì)列隊(duì)首取出一張打印請(qǐng)求表，根據(jù)表中的要求將要打印的數(shù)據(jù)從輸出井傳到內(nèi)存輸出緩沖區(qū)，再由打印機(jī)進(jìn)行輸出打印。打印完后，再處理打印隊(duì)列中的一個(gè)打印請(qǐng)求表，實(shí)現(xiàn)了對(duì)打印機(jī)的共享。13、什么是死鎖？產(chǎn)生死鎖的必要條件有哪些？處理死鎖的方法？所謂死鎖是指多個(gè)

4、進(jìn)程在運(yùn)行過(guò)程中因爭(zhēng)奪資源而造成帶一種僵局，當(dāng)進(jìn)程處于這種僵持狀態(tài)時(shí)，若無(wú)外力作用，他們都將無(wú)法再向前推進(jìn)。必要條件：互斥條件 請(qǐng)求和保持條件 不剝奪條件 環(huán)路等待條件 處理方法：預(yù)防死鎖 避免死鎖 檢驗(yàn)死鎖 解除死鎖以上為簡(jiǎn)答題可能出帶部分 以下全為計(jì)算題 做題時(shí)照貓畫(huà)虎就差不多 計(jì)算過(guò)程比較簡(jiǎn)單 有不懂得同學(xué)趕快在考試之前問(wèn)一下懂的同學(xué)保證你考試能打60分以上。 呵呵應(yīng)用題1、 調(diào)度算法（FCFS/SPF 高度優(yōu)先權(quán) 時(shí)間片輪轉(zhuǎn)）有5個(gè)進(jìn)程P1、P2、P3、P4、P5，它們的創(chuàng)建時(shí)刻、運(yùn)行時(shí)間和優(yōu)先數(shù)見(jiàn)下表。規(guī)定進(jìn)程的優(yōu)先數(shù)越小其優(yōu)先級(jí)越高。試描述在采用下述調(diào)度算法時(shí)，各進(jìn)程的運(yùn)行過(guò)程，并

5、計(jì)算平均周轉(zhuǎn)時(shí)間（假設(shè)忽略進(jìn)程的調(diào)度時(shí)間，時(shí)間單位為ms）。（1）先來(lái)先服務(wù)算法。 （2）剝奪式優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法。（此問(wèn)可去掉。增加非剝奪式）進(jìn)程創(chuàng)建時(shí)刻運(yùn)行時(shí)間優(yōu)先數(shù)P1033P2265P3441P4652P5824答：1）先來(lái)先服務(wù)調(diào)度算法：程序的運(yùn)行過(guò)程如下圖： 可知：每個(gè)進(jìn)程的周轉(zhuǎn)時(shí)間為：T1=3ms； T2=9-2=7ms； T3=13-4=9ms；T4=18-6=12ms； T5=20-8=12ms。系統(tǒng)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為：T=（3+7+9+12+12）/5=8.6ms 2）剝奪式優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法：程序的運(yùn)行過(guò)程如下圖： 時(shí)間（ms） 可知：每個(gè)進(jìn)程的周轉(zhuǎn)時(shí)間為：T1=3-0=3ms； T

6、2=20-2=18ms； T3=8-4=4ms；T4=13-6=7ms； T5=15-8=7ms系統(tǒng)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為：T=（3+18+4+7+7）/5=7.8ms 2、 銀行家算法在銀行家算法中，T時(shí)刻的狀態(tài)如下表，試問(wèn)：（1）T時(shí)刻是否安全？（2）若P2提出請(qǐng)求（1，2，2，2）后，系統(tǒng)能否分配資源？要求：寫(xiě)出判斷的過(guò)程。進(jìn)程Allocation Need AvailableP0003200121622P110001750P213542356P303320652P400140656答：（1）利用安全性算法對(duì)上面的狀態(tài)進(jìn)行分析： workNeedAllocationWork+ Allocatio

7、nfinishP0P3P1P2P41 6 2 21 6 5 41 9 8 62 9 8 63 12 13 100 0 1 206 5 21 7 5 02 3 5 60 6 5 60 0 3 20 3 3 21 0 0 01 3 5 40 0 1 41 6 5 41 9 8 62 9 8 63 12 13 103 12 14 14TTTTT找到一個(gè)安全序列P0,P3，P1, P2,P4，所以T 時(shí)刻系統(tǒng)是安全的。（2）P2發(fā)出請(qǐng)求向量Request(1,2,2,2)后，系統(tǒng)按銀行家算法進(jìn)行檢查：Request(1,2,2,2)Need(2,3,5,6) Request(1,2,2,2) Avai

8、lable(1,6,2,2) 系統(tǒng)進(jìn)行資源的試分配，并修改相應(yīng)變量的值A(chǔ)vailable(0,4,0,0) Allocation（2,5,7,6） Need=(1,1,3,4) 進(jìn)行安全性檢查：此時(shí)對(duì)所有進(jìn)程N(yùn)eed Available(0,4,0,0)都不成立，系統(tǒng)進(jìn)入不安全狀態(tài)。 系統(tǒng)不能將資源分配給P2。 3、 動(dòng)態(tài)分區(qū).對(duì)下圖所示的內(nèi)存分配情況（空白部分表示空閑塊）若要申請(qǐng)一塊40K的內(nèi)存，按照最先適應(yīng)算法、最佳適應(yīng)算法、最差適應(yīng)算法分配的首地址分別為什么？能使首地址最大的分配策略是什么？答： 最先適應(yīng)算法分配的首地址為：100KB最佳適應(yīng)算法分配的首地址為：330KB最差適應(yīng)算法分配

9、的首地址為：410KB能使首地址最大的分配策略是最差適應(yīng)算法空閑區(qū)大小80K 空閑區(qū)大小90K 空閑區(qū)大小60K 空閑區(qū)大小102K 4、 基本分頁(yè)/段儲(chǔ)存管理1.某分頁(yè)系統(tǒng)的用戶空間共有32個(gè)頁(yè)面，每頁(yè)1KB，主存空間為16KB，試問(wèn)：1） 邏輯地址的有效位是多少？格式如何？物理地址需多少二進(jìn)制位表示？.2） 假定某時(shí)刻系統(tǒng)為用戶的第0、1、2、3頁(yè)分別分配的物理塊號(hào)為2、10、4、7，試將邏輯地址1023（十進(jìn)制）轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的物理地址？并以邏輯地址1023（十進(jìn)制）為例畫(huà)出地址變換過(guò)程。答：1）法一：用戶空間共有32個(gè)頁(yè)面，故邏輯地址中的頁(yè)號(hào)須用5位來(lái)描述。(頁(yè)號(hào)范圍:031);每頁(yè)1KB

10、，故頁(yè)內(nèi)地址須用10位描述。(頁(yè)內(nèi)地址范圍:01023)所以邏輯地址共有：5+10=15位。法二：用戶空間大小為32頁(yè)*1KB/頁(yè)=32 KB，32 KB=215 B，所以邏輯地址共有 15位。頁(yè)號(hào)P頁(yè)內(nèi)地址W其格式為：14 10 9 0內(nèi)存空間大小為16KB，16 KB=214 B，所以物理地址共有 14位。2)邏輯地址（1023）D 頁(yè)號(hào)=int(1023/1024)=0頁(yè)內(nèi)地址=1023%1024=1023，由頁(yè)表得，P=0對(duì)應(yīng)的P=2其物理地址=1024*2+1023=3071（注：若求出的頁(yè)號(hào)超過(guò)頁(yè)表長(zhǎng)度，則可以直接判斷是非法的邏輯地址）頁(yè)表寄存器(PTR) 頁(yè)表始址 頁(yè)表長(zhǎng)度邏輯地

11、址1023 0 1023物理地址3071 2 1023頁(yè)號(hào) 內(nèi)存塊號(hào)012321047>+越界中斷以邏輯地址1023為例的地址變換過(guò)程如圖：2、在一段式存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，段表如下，試求出下列邏輯地址對(duì)應(yīng)的物理地址？段號(hào)內(nèi)存始址段長(zhǎng)02105001235020210090313505904193895（0，430） （1，10） （2，500） （3，400） （4，122） （5，132）答：邏輯地址（0，430）或?qū)懗?，430的物理地址=210+430=640邏輯地址（1，10）的物理地址=2350+10=2360邏輯地址（2，500）的物理地址=100+500=600 因?yàn)?00&g

12、t;90，所以屬于段內(nèi)地址越界引起的非法地址訪問(wèn) 邏輯地址（3，400）的物理地址=1350+400=1750邏輯地址（4，122），因?yàn)?22>95，所以屬于段內(nèi)地址越界引起的非法地址訪問(wèn)邏輯地址（5，132），因?yàn)?>4，所以屬于段號(hào)越界引起的非法地址訪問(wèn)5、 頁(yè)面置換算法（OPT/FIFO/LUR 最佳置換/先進(jìn)先出/最近最久未使用）在一個(gè)請(qǐng)求分頁(yè)中若一個(gè)作業(yè)的頁(yè)面訪問(wèn)順序?yàn)椋?，當(dāng)系統(tǒng)分配給該作業(yè)的物理塊數(shù)M分別為3和4（且初始均為空）時(shí)，分別采用FIFO置換法和OPT置換法求缺頁(yè)中斷率，并比較得到的結(jié)果。（此類題要注意初始時(shí)，內(nèi)存塊是否為空？還是預(yù)先調(diào)入若干頁(yè)。）答案：（

13、1）FIFO法(M=3): 注意：若初始時(shí)，預(yù)先調(diào)入4，3，2頁(yè)，則前3次不缺頁(yè)。（視具體調(diào)入的頁(yè)號(hào)與訪問(wèn)序列而定）（2）OPT法：(M=3)（3）OPT法：m=3時(shí)，缺頁(yè)中斷7次，m=4時(shí)，缺頁(yè)中斷6次，可見(jiàn)，增加分配給作業(yè)的內(nèi)存塊數(shù)，可降低缺頁(yè)率。FIFO法：m=3時(shí)，缺頁(yè)中斷9次，m=4時(shí)，缺頁(yè)中斷10次，可見(jiàn)，增加分配給作業(yè)的內(nèi)存塊數(shù)，反而提高了缺頁(yè)率。FIFO頁(yè)面淘汰算法會(huì)產(chǎn)生異?，F(xiàn)象，對(duì)特定的訪問(wèn)序列，當(dāng)分配給進(jìn)程的物理頁(yè)面數(shù)增加時(shí)，缺頁(yè)次數(shù)反而也增加。稱為Belady異常。注：如何判斷一個(gè)頁(yè)是否在內(nèi)存-根據(jù)擴(kuò)充頁(yè)表的狀態(tài)位P?？梢杂?jì)算每種算法下調(diào)頁(yè)耗費(fèi)的時(shí)間：次數(shù)*每頁(yè)調(diào)入的時(shí)間

14、。6、 磁盤(pán)調(diào)度算法(FCFS/SSTF/SCAN/CSCAN 先來(lái)先服務(wù)/最短尋道時(shí)間優(yōu)先/掃描算法/循環(huán)掃描)某一磁盤(pán)先后有4個(gè)進(jìn)程提出了磁盤(pán)訪問(wèn)請(qǐng)求，按申請(qǐng)到達(dá)的先后順序依次為：43，66，26，88。系統(tǒng)中磁頭停留在磁道號(hào)為68的磁道上，且移動(dòng)臂正沿磁道號(hào)遞減的方向移動(dòng)。求出分別采用FCFS、SSTF和SCAN磁盤(pán)調(diào)度算法時(shí)，磁道的訪問(wèn)順序及其所需尋道長(zhǎng)度（走過(guò)多少柱面）。(會(huì)描述對(duì)應(yīng)的算法思想)答：1）FCFS磁盤(pán)調(diào)度算法：順序：43，66，26，88 尋道長(zhǎng)度：（68-43）+（66-43）+（66-26）+（88-26）=1502）SSTF算法：順序：66，88，43，26 尋道

15、長(zhǎng)度：（68-66）+（88-66）+（88-43）+（43-26）=86 3）SCAN算法：順序：66，43，26，88 尋道長(zhǎng)度：（68-66）+（66-43）+（43-26）+（88-26）=104 7、 外存分配（顯示連接 FAT/NTFS 索引分配）(a)索引分配:存放在某個(gè)磁盤(pán)上的文件系統(tǒng),采用混合索引分配方式(13個(gè)地址項(xiàng),同UNIX系統(tǒng)的i結(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)),若每個(gè)盤(pán)塊大小為512字節(jié),磁盤(pán)塊需用3個(gè)字節(jié)描述,則:1)該文件系統(tǒng)允許文件的最大長(zhǎng)度是多少? 析：5123170余2，每個(gè)盤(pán)塊最多存放170個(gè)盤(pán)塊地址，所以索引表中表項(xiàng)最多170個(gè)。文件限制最大長(zhǎng)度（1017017021703

16、）塊512字節(jié)KB2）將文件的字節(jié)偏移量5000，15000，轉(zhuǎn)換為物理塊號(hào)和塊內(nèi)偏移量。析：50005129余392，所以字節(jié)偏移量5000對(duì)應(yīng)邏輯塊號(hào)為9（從0開(kāi)始算的），塊內(nèi)偏移量為392，由于9<10，故可以直接從文件的FCB 的第9個(gè)地址項(xiàng)處得到物理盤(pán)塊號(hào)，塊內(nèi)偏移量為392。1500051229余152，所以字節(jié)偏移量15000對(duì)應(yīng)邏輯塊號(hào)為29（從0開(kāi)始算的），塊內(nèi)偏移量為1592，由于10<=29<10+170，而29-10=19，故可以直接從文件的FCB 的第10個(gè)地址項(xiàng)處得到一次間址塊的地址，并從次間址塊的第19項(xiàng)（即該塊的第5759這3個(gè)字節(jié)處）中獲得對(duì)

17、應(yīng)得物理盤(pán)塊號(hào)，塊內(nèi)偏移量為152。（有關(guān)，略）3)假定某文件的FCB已在內(nèi)存,但其它信息均在外存，試分析:為訪問(wèn)該文件中某個(gè)位置的內(nèi)容,最少需要幾次啟動(dòng)磁盤(pán)?最多需要幾次啟動(dòng)磁盤(pán)? 析：由于文件的FCB已在內(nèi)存，為訪問(wèn)文件中的某個(gè)位置，最少需要1次啟動(dòng)磁盤(pán)（直接地址）；最多需要4次啟動(dòng)磁盤(pán)（三次間址）。 注：若文件所有信息均在外存？則查找FCB操作也要算一次啟盤(pán)。故最少需要2次啟動(dòng)磁盤(pán)（直接地址）；最多需要5次啟動(dòng)磁盤(pán)（三次間址）。(b)某文件系統(tǒng)中，如果磁盤(pán)容量為12GB，盤(pán)塊大小為4KB，采用顯式鏈接分配方式時(shí)，問(wèn)：（1）每個(gè)FAT表項(xiàng)需占幾個(gè)字節(jié)（FAT表項(xiàng)的長(zhǎng)度取字節(jié)的整數(shù)倍）？答：

18、盤(pán)塊數(shù)=12G/4KB=3M=3KKB每個(gè)FAT表項(xiàng)需占3個(gè)字節(jié)（2）其FAT需占用多少存儲(chǔ)空間？答：FAT需占用3B*3M=9MB（3）如果文件A依次占用3、5、7號(hào)三個(gè)盤(pán)塊，畫(huà)出A中各盤(pán)塊間的鏈接情況及FAT的情況。P217頁(yè)圖（超簡(jiǎn)單必看）8、 位示圖法某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用位示圖法（行號(hào)、列號(hào)和盤(pán)塊號(hào)都從1開(kāi)始編號(hào)）來(lái)管理文件存儲(chǔ)空間,且0表示盤(pán)塊空閑。對(duì)于32MB的磁盤(pán)，每個(gè)盤(pán)塊的大小為1KB，試具體說(shuō)明如何為某文件分配一個(gè)盤(pán)塊？（回收？）該系統(tǒng)的位示圖容量有多大？（注意：行號(hào)、列號(hào)也可以從0開(kāi)始）答：為某文件分配一個(gè)盤(pán)塊的過(guò)程如下：1）順序檢索位示圖，從中找到一個(gè)值為0的二進(jìn)制位。 2）設(shè)行號(hào)i列號(hào)j，計(jì)算出相應(yīng)的盤(pán)塊號(hào)b為：bn×(i-1)+j 3）修改位示圖，令Mapi，j1，并將對(duì)應(yīng)塊分