操作系統(tǒng)各章要點

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第1-2章 導(dǎo)論和操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.明確操作系統(tǒng)的作用。答：操作系統(tǒng)提供了程序執(zhí)行的環(huán)境。它的職能是管理和控制計算機(jī)系統(tǒng)中的所有軟硬件資源，合理的組織計算機(jī)工作流程，并為用戶提供一個良好的工作環(huán)境與友好的接口。2.明確操作系統(tǒng)包括哪些功能答：存儲器管理功能，主要包括：內(nèi)存分配、地址映射、內(nèi)存保護(hù)和內(nèi)存擴(kuò)充。處理機(jī)管理功能，其功能包括：作業(yè)和進(jìn)程調(diào)度，進(jìn)程控制和進(jìn)程通信。設(shè)備管理功能，主要包括：緩沖區(qū)管理、設(shè)備分配、設(shè)備驅(qū)動和設(shè)備無關(guān)性（設(shè)備處理）。文件管理功能，其功能包括：文件存儲空間的管理、文件操作的一般管理、目錄管理、文件的讀寫管理，存取控制和保護(hù)。用戶接口：命令接

2、口、程序接口、圖形接口3.明確用戶模式和內(nèi)核模式的概念及作用。答：核心模式一般指操作系統(tǒng)管理程序運(yùn)行的狀態(tài)，具有較高的特權(quán)級別。用戶模式一般指用戶程序運(yùn)行時的狀態(tài)，具有較低的特權(quán)級別。當(dāng)處理器處于管態(tài)時全部指令（包括特權(quán)指令）可以執(zhí)行，可使用所有資源，并具有改變處理器狀態(tài)的能力。當(dāng)處理器處于用戶模式時，就只能執(zhí)行非特權(quán)指令。特權(quán)級別不同，可運(yùn)行指令集合也不同。特權(quán)級別越高，可以運(yùn)行指令集合越大。高特權(quán)級別對應(yīng)的可運(yùn)行指令集合包含低特權(quán)級的。核心模式到用戶模式的唯一途徑是通過中斷。4.了解操作系統(tǒng)提供的服務(wù)有哪些答：程序執(zhí)行、I/O 操作、文件系統(tǒng)處理、通信、錯誤檢測、資源分配、戶管理、保護(hù)5.

3、明確系統(tǒng)調(diào)用的工作機(jī)制。用戶在需要執(zhí)行特權(quán)指令時，調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用，陷入內(nèi)核（不同的任務(wù)，所對應(yīng)調(diào)用的系統(tǒng)調(diào)用號也不同，在調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用陷入內(nèi)核時，會同時向OS內(nèi)核傳入一個系統(tǒng)調(diào)用號i）進(jìn)入內(nèi)核后，根據(jù)i查找系統(tǒng)調(diào)用表，找到調(diào)用號為i的系統(tǒng)調(diào)用的處理代碼內(nèi)核執(zhí)行完系統(tǒng)調(diào)用處理代碼后，從核心態(tài)返回用戶態(tài)6.明確操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有哪些，各自優(yōu)缺點。答：1.簡單結(jié)：較小、簡單且功能有限的系統(tǒng)2. 層次化設(shè)計：操作系統(tǒng)分成若干層，最底層為硬件，最高層為用戶接口，每層都是利用較低層所提供的功能來實現(xiàn)的3.微內(nèi)核：將所有非基本部分從內(nèi)核中移走，并將它們實現(xiàn)為系統(tǒng)程序或用戶程序。通常包括最小的進(jìn)程和內(nèi)存管理以及通信

4、功能。7.了解虛擬機(jī)及優(yōu)點答：虛擬機(jī)技術(shù)主要有兩個優(yōu)點。首先，通過完全的保護(hù)系統(tǒng)資源，虛擬機(jī)提供了一個健壯的安全保護(hù)層。其次，虛擬機(jī)允許在不干擾正常的系統(tǒng)操作的情況下進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)第3章 進(jìn)程1進(jìn)程的概念及組成。概念：進(jìn)程是指在系統(tǒng)中能獨立運(yùn)行并作為資源分配的基本單位，它是由一組機(jī)器指令、數(shù)據(jù)和堆棧等組成的，是一個能獨立運(yùn)行的活動實體。多個進(jìn)程間可以并發(fā)執(zhí)行和交換信息。一個進(jìn)程在運(yùn)行時需要一定的資源，如CPU、存儲空間及I/O設(shè)備等。組成：（1）進(jìn)程標(biāo)識符：它是惟一的標(biāo)志對應(yīng)進(jìn)程的一個標(biāo)志符或數(shù)字；（2）處理機(jī)狀態(tài)：包括是處理機(jī)的各種寄存器內(nèi)容信息；（3）進(jìn)程調(diào)度信息：表明該進(jìn)程的執(zhí)行狀態(tài)；調(diào)度

5、優(yōu)先權(quán)：表示進(jìn)程獲取CPU的優(yōu)先級別；進(jìn)程之間通信信息：反映該進(jìn)程與哪些進(jìn)程有什么樣的通信關(guān)系；（4）進(jìn)程控制信息：被保護(hù)的信息有：程序計數(shù)器程序狀態(tài)字，各工作寄存器的內(nèi)容等；資源需求、分配和控制方面的信息；進(jìn)程實體信息：指出該進(jìn)程的程序和數(shù)據(jù)的存儲情況，在內(nèi)存或外存的地址、大小等；族系關(guān)系：反映父子進(jìn)程的隸屬關(guān)系；其它信息：如文件信息、工作單位等。2進(jìn)程的基本狀態(tài)及轉(zhuǎn)換條件狀態(tài)：創(chuàng)建：進(jìn)程正被創(chuàng)建。 運(yùn)行： （進(jìn)程的）指令正被執(zhí)行。 等待：進(jìn)程正在等待發(fā)生一些事件（如I/O 完成或接收一個信號）。 就緒：進(jìn)程正等待分配處理器。 終止：進(jìn)程結(jié)束運(yùn)行轉(zhuǎn)換：(1) 就緒運(yùn)行：進(jìn)程具備運(yùn)行條件，當(dāng)進(jìn)

6、程調(diào)度程序選擇了進(jìn)程后，便將其轉(zhuǎn)入運(yùn)行狀態(tài)。(2) 運(yùn)行阻塞：進(jìn)程需要等待某種事件的發(fā)生，如執(zhí)行了輸入輸出指令，或者請求資源得不到滿足時，進(jìn)程轉(zhuǎn)阻塞狀態(tài)。(3) 阻塞就緒：進(jìn)程等待的I/O已完成，或者請求的資源得到滿足，進(jìn)程轉(zhuǎn)為就緒狀態(tài)。(4) 創(chuàng)建就緒：進(jìn)程尚不具備運(yùn)行條件，所需的資源尚未得到滿足。當(dāng)進(jìn)程創(chuàng)建完成后，進(jìn)程可轉(zhuǎn)入就緒狀態(tài)。(5) 運(yùn)行延遲：進(jìn)程運(yùn)行過程中，因某種原因需要延遲運(yùn)算，則設(shè)定好延遲時間后被轉(zhuǎn)入延遲狀態(tài)。(6) 運(yùn)行完成：進(jìn)程運(yùn)行時遇到結(jié)束指令后，被轉(zhuǎn)入完成狀態(tài)。3進(jìn)程控制塊（PCB）的作用答：進(jìn)程控制塊是進(jìn)程組成中最關(guān)鍵的部分。每個進(jìn)程有惟一的進(jìn)程控制塊。操作系統(tǒng)根據(jù)

7、PCB對進(jìn)程實施控制和管理。進(jìn)程的動態(tài)、并發(fā)等特征是利用PCB表現(xiàn)出來的。PCB是進(jìn)程存在的惟一標(biāo)志。4進(jìn)程調(diào)度的類型（長，中，短）及調(diào)度的過程（上下文切換）（1）高級調(diào)度（high Level Scheduling）：又稱為作業(yè)調(diào)度或者長程調(diào)度（longTerm Scheduling）,其主要功能是根據(jù)某種算法，把外存上處于后備隊列中的那些作業(yè)調(diào)入內(nèi)存，也就是說，它調(diào)度對象是作業(yè)。P84（2）低級調(diào)度（low Level Scheduling）稱為進(jìn)程調(diào)度或短程調(diào)度（shortTerm Scheduling）,它所調(diào)度的對象是進(jìn)程（或內(nèi)核級線程。）進(jìn)程調(diào)度是最基本的一種調(diào)度，在多道批處理、分

8、時和實時三種類型的OS中，都必須配置這級調(diào)度。P86（3）中級調(diào)度（Intermediate Level Scheduling）又稱中程調(diào)度（Medium-Term Scheduling）.引入中級調(diào)度的主要目的是為了提高內(nèi)存利用率和系統(tǒng)吞吐量。5進(jìn)程的操作有哪些。答：包括進(jìn)程的創(chuàng)建和進(jìn)程的終止6進(jìn)程間通信的機(jī)制有哪些。答：消息傳遞系統(tǒng)、命名（包括直接通信和間接通信）、同步、緩沖問答題：1.試比較進(jìn)程和程序的區(qū)別答：進(jìn)程和程序是既有聯(lián)系又有區(qū)別的兩個概念，它們的主要區(qū)別如下：（1）進(jìn)程是程序在處理機(jī)上的一次執(zhí)行過程，是一個動態(tài)概念；而程序是代碼的有序集合，其本身沒有任何運(yùn)行的含義，是一個靜態(tài)的

9、概念。（2）進(jìn)程是一個狀態(tài)變化的過程，是有生命期的，表現(xiàn)在它因創(chuàng)建而產(chǎn)生，因調(diào)度而執(zhí)行，因得不到資源而暫停，因撤銷而消亡；而程序是永久的，可以長久保存。（3）進(jìn)程和程序的組成不同。進(jìn)程由程序、數(shù)據(jù)和進(jìn)程控制塊組成，而程序僅是代碼的有序集合。（4）進(jìn)程與程序之間不是一一對于的。通過多次運(yùn)行，同一個程序可以對應(yīng)多個進(jìn)程過調(diào)用關(guān)系，一個進(jìn)程可以包含多個程序。2.并行與并發(fā)的概念并發(fā)（Concurrent）：多個事件在同一時間段內(nèi)發(fā)生。操作系統(tǒng)是一個并發(fā)系統(tǒng)，各進(jìn)程間的并發(fā)，系統(tǒng)與應(yīng)用間的并發(fā)。操作系統(tǒng)要完成這些并發(fā)過程的管理。并行(parallel)是指在同一時刻發(fā)生。第4章 線程1線程的基本概念及

10、組成答：線程，有時也被稱為輕量級進(jìn)程（LWP） ，是一個基本的 CPU執(zhí)行單元；它包含了一個線程 ID、一個程序計數(shù)器、一個寄存器組和一個堆棧。它與屬于同一個進(jìn)程的其它的線程共享代碼段、數(shù)據(jù)段，以及其它的操作系統(tǒng)資源。2引入線程的好處。答： 提高了響應(yīng)速度，資源共享，經(jīng)濟(jì)實惠，提高了多處理機(jī)體系結(jié)構(gòu)的利用率，使OS具有更好的并發(fā)性3用戶級線程和內(nèi)核級線程的區(qū)別答：對用戶線程的支持通常處于內(nèi)核之上，通過一個用戶級線程庫（thread library）實現(xiàn)。線程庫提供了對線程的創(chuàng)建、調(diào)度和管理的支持，這無需來自內(nèi)核的支持。用戶級線程的創(chuàng)建和管理通常很快；內(nèi)核線程由操作系統(tǒng)直接支持：內(nèi)核在內(nèi)核空間內(nèi)

11、實現(xiàn)了線程的創(chuàng)建、調(diào)度和管理。因為線程管理由操作系統(tǒng)完成，所以內(nèi)核線程的創(chuàng)建和管理要比用戶線程慢。4多線程模型有哪些，各自優(yōu)缺點多對一模型: 優(yōu)點：效率比較高。缺點：如果一個線程調(diào)用了導(dǎo)致阻塞的系統(tǒng)調(diào)用的話，那么將阻塞整個進(jìn)程。在多處理機(jī)環(huán)境中多個線程不能夠并發(fā)執(zhí)行。用戶級線程庫在那些采用了多對一模型不支持。一對一模型:優(yōu)點：更好的并發(fā)性；允許多個線程在多處理機(jī)環(huán)境中并行執(zhí)行。缺點：在于創(chuàng)建一個用戶線程就需要創(chuàng)建一個相應(yīng)的內(nèi)核線程。多對多模型:優(yōu)點：允許開發(fā)者隨心所欲的創(chuàng)建用戶線程。允許更大的并行性。缺點：開發(fā)者能夠創(chuàng)建所需的用戶線程，而且相應(yīng)的內(nèi)核線程能夠在多處理機(jī)環(huán)境中并行運(yùn)行。而且當(dāng)一個

12、線程執(zhí)行導(dǎo)致阻塞的系統(tǒng)調(diào)用時，內(nèi)核能夠調(diào)度其它的線程執(zhí)行。5線程池的思想。答：線程池的思想是在進(jìn)程開始時創(chuàng)建一定數(shù)量的線程并將它們置入一個池（pool）中，線程在這個池中等待工作。當(dāng)服務(wù)器接收到一個請求時，它就從池中喚醒一個線程（如果有可用的線程） ，由它來處理請求。一旦線程服務(wù)完畢，它就返回線程池等待后面的工作。如果池中沒有可用的線程，那么服務(wù)器就等待，直到某個線程被釋放。問答題：1.什么是線程？描述線程和進(jìn)程的區(qū)別？答：線程是在進(jìn)程內(nèi)用于調(diào)度和占有處理機(jī)的基本單位，它由線程控制表、存儲線程上下文的用 戶棧以及核心棧組成。調(diào)度：傳統(tǒng)操作系統(tǒng)中，擁有資源的基本單位和獨立調(diào)度分派的基本單位都是進(jìn)

13、程；而引入線程的操作系統(tǒng)中，線程是調(diào)度和分派的基本單位，進(jìn)程則是資源分配的基本單位。并發(fā)性：在引入線程的OS中，進(jìn)程之間可以并發(fā)執(zhí)行，同一進(jìn)程的多個線程之間也可以并發(fā)執(zhí)行，從而使得OS具有更好的并發(fā)性。擁有資源：在OS中，進(jìn)程是擁有資源的一個獨立單位，它擁有自己的資源，而線程一般不擁有系統(tǒng)資源，但是它可以訪問其隸屬進(jìn)程的資源。系統(tǒng)開銷：創(chuàng)建和撤銷進(jìn)程涉及資源的分配或回收，需要比線程創(chuàng)建和撤銷大得多的系統(tǒng)開銷，同樣的，進(jìn)程切換的開銷也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于線程切換的開銷。第5章 CPU調(diào)度1搶占式和非搶占式區(qū)別搶占式的：當(dāng)進(jìn)程從運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換到就緒狀態(tài)時或者當(dāng)進(jìn)程從等待狀態(tài)轉(zhuǎn)換到就緒狀態(tài)時。非搶占式的：當(dāng)進(jìn)程從

14、運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換到等待狀態(tài)時或者當(dāng)進(jìn)程終止時。在非搶占式調(diào)度下，一旦把 CPU分配給一個進(jìn)程，那么該進(jìn)程就會保持 CPU直到終止或轉(zhuǎn)換到等待狀態(tài)。 搶占式調(diào)度要付出一定的代價2調(diào)度的準(zhǔn)則有哪些答：先來先服務(wù)（FCFS）調(diào)度算法短作業(yè)優(yōu)先（SJF）或最短剩余時間優(yōu)先調(diào)度算法優(yōu)先調(diào)度算法。輪轉(zhuǎn)（RR）調(diào)度算法：專為分時系統(tǒng)設(shè)計。定義一個時間片，將就緒隊列作為循環(huán)隊列。CPU調(diào)度程序循環(huán)就緒隊列，為每個進(jìn)程分配不超過一個時間片的CPU。多級隊列調(diào)度算法：將就緒隊列分成多個獨立隊列，每個隊列有自己的調(diào)度算法。低調(diào)度開銷，但不夠靈活。多級反饋隊列調(diào)度算法：根據(jù)不同CPU區(qū)間的特點以區(qū)分進(jìn)程。如果進(jìn)程使用過多

15、CPU時間，那么它會被轉(zhuǎn)移到更低優(yōu)先級隊列，在較低優(yōu)先級隊列中等待時間過長的進(jìn)程會被轉(zhuǎn)移到更高優(yōu)先級隊列(進(jìn)程老化防止饑餓發(fā)生)。問答題：1什么是常用調(diào)度算法的評價指標(biāo)？答：CPU利用率，吞吐量，周轉(zhuǎn)時間，就緒等待時間，響應(yīng)時間。吞吐量表示單位時間CPU完成作業(yè)量，周轉(zhuǎn)時間指的是從作業(yè)提交到作業(yè)完結(jié)的時間間隔，就緒等待時間是每個作業(yè)在就緒隊列所花的時間，響應(yīng)時間是提交第一個請求到產(chǎn)生第一個響應(yīng)的時間。第6章 進(jìn)程同步1臨界區(qū)。答：考慮由 n 個進(jìn)程P0, P1, ., Pn- l構(gòu)成的系統(tǒng)。每個進(jìn)程有一個代碼段，被稱作臨界區(qū)（critical section），進(jìn)程在臨界區(qū)內(nèi)可能會修改公有變量

16、、更新一個表、寫一個文件等等。該系統(tǒng)的一個重要的特征是當(dāng)一個進(jìn)程在其臨界區(qū)內(nèi)執(zhí)行時就不允許其它進(jìn)程在它的臨界區(qū)內(nèi)執(zhí)行。這樣，進(jìn)程對臨界區(qū)的執(zhí)行在時間上是互斥的。臨界區(qū)是指不允許多個并發(fā)進(jìn)程交叉執(zhí)行，一次最多允許一個進(jìn)程進(jìn)入的一段程序代碼。臨界區(qū)是由于不同并發(fā)進(jìn)程的程序段共享公 用數(shù)據(jù)或公用數(shù)據(jù)變量而引起的。這些需要互斥訪問的資源稱為臨界區(qū)資源。2解決臨界區(qū)必須要滿足的三項要求?；コ猓∕utual Exclusion） ：如果進(jìn)程 Pi正在其臨界區(qū)中執(zhí)行，那么就不允許有其它進(jìn)程在臨界區(qū)中執(zhí)行。有空讓進(jìn)（Progress） ：如果沒有進(jìn)程處于臨界區(qū)而此時有進(jìn)程希望進(jìn)入臨界區(qū)，那么只可以從這些不在剩

17、余區(qū)執(zhí)行的進(jìn)程中挑選出下一個進(jìn)入臨界區(qū)的進(jìn)程，而且這個選擇不可以長時間的延緩。 有限等待（Bounded Waiting） ：在一個進(jìn)程請求進(jìn)入臨界區(qū)之后和獲準(zhǔn)之前，允許其它進(jìn)程在有限的時間內(nèi)進(jìn)入臨界區(qū)。3信號量的定義。答：信號量是一種同步工具。信號量 S 是一個整形數(shù)，除初始化以外，對它的訪問只能通過兩個標(biāo)準(zhǔn)原子操作：wait和signal。 最初， 這被稱為 P操作(for wait; from the Dutch proberen, to test)和V操作(for signal; from verhogen, to increment)。第7章 死鎖1.死鎖的定義答：具備一個等待隊列的

18、信號量實現(xiàn)可能會導(dǎo)致這樣的一個情況：兩個或多個進(jìn)程無休止的等待發(fā)生一個事件，而這個事件只能由等待中的某個進(jìn)程引發(fā)。問題中的這個事件是指 signal操作的執(zhí)行。當(dāng)達(dá)到這樣的一個狀態(tài)時，我們稱這些進(jìn)程被死鎖（deadlock）。產(chǎn)生死鎖的基本原因是：系統(tǒng)資源不足、進(jìn)程推進(jìn)順序不當(dāng)。2死鎖產(chǎn)生的四個必要條件互斥條件：必須至少有一個資源以非共享的方式被進(jìn)程持有；更確切的說，同時只有一個進(jìn)程可以使用該資源。如果另一個進(jìn)程請求這個資源，那么該進(jìn)程必須等待這個資源被釋放。持有并等待條件：進(jìn)程必須持有至少一個資源且等待獲取另外的當(dāng)前被其它進(jìn)程持有的資源。 不可搶占條件：不可以搶占資源；也就是說，資源的釋放只

19、可以是由持有它的進(jìn)程完成工作后自動釋放。 循環(huán)等待條件：對一組等待進(jìn)程P0, P1, , Pn來說，必須：P0 等待 P1 持有的資源，P1 等待 P2持有的資源，Pn-1等待Pn 持有的資源，而 Pn 等待 P0 持有的資源。3死鎖的處理方法主要有三種方法可以處理死鎖： 死鎖預(yù)防和死鎖避免：采用某種協(xié)議預(yù)防或避免死鎖，確保系統(tǒng)不會進(jìn)入死鎖狀態(tài)。 死鎖恢復(fù)：允許系統(tǒng)進(jìn)入死鎖狀態(tài)，然后檢測并恢復(fù)。 完全忽視死鎖并假設(shè)系統(tǒng)中不會發(fā)生死鎖。包括 UNIX 在內(nèi)的大多數(shù)操作系統(tǒng)采用了這種方法。第8章 內(nèi)存管理 明確邏輯地址和物理地址 明確動態(tài)加載和動態(tài)鏈接的各自作用 明確連續(xù)內(nèi)存分配方法和內(nèi)存映射和保

20、護(hù)方法。 明確非連續(xù)內(nèi)存分配方法（分頁機(jī)制、保護(hù)方法、共享方法等） 明確頁表的結(jié)構(gòu)有哪幾種形式，各自的方法 明確分段管理方法1.頁表的作用是實現(xiàn)從頁號到物理塊號的地址映射。2.在頁式管理系統(tǒng)中，用戶程序中使用的地址稱為 邏輯地址 ，實際訪問主存時由系統(tǒng)將它轉(zhuǎn)化為 物理地址 。3.分頁管理是把內(nèi)存分為大小相等的區(qū)，每個區(qū)稱為頁幀(或頁框)，而把程序的邏輯空間分為若干頁，頁的大小與頁幀的大小 相等 。4.在分頁存儲管理中，為了加快地址變換速度，頁面大小的值常取2的整數(shù)次冪。5.在請求式分頁系統(tǒng)中，被調(diào)出的頁面又立刻被調(diào)入，這種頻繁的調(diào)頁現(xiàn)象稱為顛簸。6.分段管理中，若邏輯地址中的段內(nèi)地址大于段表中

21、該段的段長，則發(fā)生 地址越界中斷。7.段頁式存儲管理中，每道程序都有一個 段 表和若干個 頁 表。8.頁式管理系統(tǒng)的邏輯地址結(jié)構(gòu)由 頁號 和 頁內(nèi)位移 組成。9分段管理中的地址映射過程是：首先找到該作業(yè)段表的 起始地址 ，然后根據(jù)邏輯地址中的 段號 去查找段表得到該段的內(nèi)存起始地址，再與邏輯地址中的 段內(nèi)位移 相加得到物理地址。10.請求分頁存儲管理也稱為動態(tài)頁面管理，不是把一個進(jìn)程映象的所有頁面一次性全部裝入內(nèi)存，而只裝入一部分，其余部分在執(zhí)行中動態(tài)調(diào)入。11.在段頁式管理中，邏輯地址分解為段號、頁號、頁內(nèi)位移 三部分。1. 為什么要引入動態(tài)重定位？如何實現(xiàn)？答：（1）系統(tǒng)在內(nèi)存管理中經(jīng)常需

22、要將進(jìn)程浮動，以整理出較大的存儲空間。為了適應(yīng)進(jìn)程的這種地址變化，需要對進(jìn)程的地址進(jìn)行變換，即動態(tài)重定位。（2）硬件上設(shè)置“重定位寄存器”，專門存放進(jìn)程的首地址。程序執(zhí)行時的內(nèi)存物理地址是由重定位寄存器中的地址和相對地址相加得到的。當(dāng)進(jìn)程從內(nèi)存的某處移動到另一處時，不需對程序做任何修改，只要將進(jìn)程的新地址替換原來的舊地址即可。2.試比較分段式和分頁式存儲管理方式的主要差別。答：它們的差別主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）頁面是信息的物理單位，分頁是為了實現(xiàn)非連續(xù)分配，以便解決內(nèi)存碎片問題，或者說分頁是由于系統(tǒng)管理的需要。段是信息的邏輯單位，它含有一組意義相對完整的信息，分段的目的是為了更好地實現(xiàn)共

23、享，滿足用戶的需要。（2）頁面的大小固定且由系統(tǒng)確定，將邏輯地址劃分為頁號和頁內(nèi)地址是由機(jī)器硬件實現(xiàn)的。而段的長度卻不固定，它取決于用戶所編寫的程序，通常由編譯程序在對源程序進(jìn)行編譯時根據(jù)信息的性質(zhì)來劃分。（3）分頁式存儲管理的作業(yè)地址空間是一維的，分段式存儲管理的作業(yè)地址空間是二維的。第9章 虛擬內(nèi)存 明確按需調(diào)頁的機(jī)制和過程 明確常用的頁面置換算法及各自優(yōu)缺點 了解幀分配的方法及最小幀數(shù)目的決定因素 明確系統(tǒng)顛簸的原因和現(xiàn)象 明確系統(tǒng)顛簸解決方法（工作集模型和頁錯誤頻率） 明確內(nèi)存映射文件機(jī)制和內(nèi)存映射I/O 了解內(nèi)核內(nèi)存分配的方法 了解虛擬內(nèi)存管理中影響性能的其他因素（預(yù)調(diào)頁、頁大小、T

24、LB范圍、程序結(jié)構(gòu)等）1.什么是顛簸？產(chǎn)生顛簸的原因是什么？答：（1）顛簸是由于內(nèi)存空間競爭引起的。當(dāng)需要將一個新頁面調(diào)入內(nèi)存時，因內(nèi)存空間緊張，不得不將一個舊頁面置換出去，而剛剛置換出去的舊頁面可能又要被使用，因此需要重新將它調(diào)入。若一個進(jìn)程頻繁地進(jìn)行頁面調(diào)入調(diào)出，勢必加大系統(tǒng)的開銷，使系統(tǒng)運(yùn)行效率降低。通常稱這種現(xiàn)象為該進(jìn)程發(fā)生了顛簸。（2）產(chǎn)生顛簸的原因主要有：系統(tǒng)內(nèi)的進(jìn)程數(shù)量太多，致使一個進(jìn)程分得的存儲塊過少；系統(tǒng)采取的置換算法不夠合理。2.常見的頁面置換算法答：最佳頁面置換算法(OPTIMAL)、先進(jìn)先出頁面置換算法(FIFO)、最近最久未用置換算法(LRU)、LFU置換算法 最佳頁

25、面置換算法(OPTIMAL)：所選擇的被淘汰頁面，將是以后永不使用的，或許是在最長（未來）時間內(nèi)不再被訪問的頁面。采用最佳置換算法，通常可保證獲得最低的缺頁率。 先進(jìn)先出頁面置換算法(FIFO)：總是淘汰最先進(jìn)入內(nèi)存的頁面，即選擇在內(nèi)存中駐留時間最久的頁面予以淘汰。 最近最久未用置換算法(LRU)：選擇最近最久未使用的頁面予以淘汰。 LFU置換算法：選擇在最近時期使用最少的頁面作為淘汰頁。3.缺頁的概念，頁表的含義 缺頁：要訪問的頁面不在主存，需要操作系統(tǒng)將其調(diào)入主存后再進(jìn)行訪問。 頁表：用來將虛擬地址空間映射到物理地址空間的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)稱為頁表。4.實現(xiàn)虛擬存儲器需要哪些硬件支持 a. 對于為實

26、現(xiàn)請求分頁存儲管理方式的系統(tǒng)，除了需要一臺具有一定容量的內(nèi)存及外存的計算機(jī)外，還需要有頁表機(jī)制，缺頁中斷機(jī)構(gòu)以及地址變換機(jī)構(gòu)； b. 對于為實現(xiàn)請求分段存儲管理方式的系統(tǒng)，除了需要一臺具有一定容量的內(nèi)存及外存的計算機(jī)外，還需要有段表機(jī)制，缺段中斷機(jī)構(gòu)以及地址變換機(jī)構(gòu)；第10章 文件系統(tǒng)接口 明確文件系統(tǒng)提供的功能 明確文件的訪問方法：順序訪問，直接訪問。 明確目錄的作用及常用目錄結(jié)構(gòu)及各自優(yōu)缺點 明確符號鏈接和硬鏈接的區(qū)別目錄邏輯結(jié)構(gòu)的組織方法 有效：迅速定位文件 命名：方便用戶 兩個不同的用戶的文件名稱可以相同 同一文件可以有不同的名稱 分組：按文件的屬性邏輯分組（如所有java程序，所有游

27、戲等）常用目錄結(jié)構(gòu)1.單層目錄所有文件都包含在同一目錄中，便于支持和理解。但存在命名問題與分組問題。2.兩層目錄為不同的用戶建立不同的目錄1.不同用戶的文件允許同名2.不支持分組3.方便查找3.樹型目錄1 有效搜索2.分組3.當(dāng)前目錄（工作目錄）4.絕對路徑與相對路徑名4.無環(huán)圖目錄1.具有共享子目錄和文件2.無環(huán)圖可能的問題: 1.不同文件名可能表示同一文件。對于查找與統(tǒng)計來說可能會帶來一定的問題 2.另一問題是刪除問題5.通用圖目錄 如何確保無環(huán)？ 只允許鏈接發(fā)生在文件，而非子目錄上 垃圾收集 自我引用的文件，其引用計數(shù)不等于0 垃圾收集涉及遍歷整個文件系統(tǒng)，并標(biāo)記所有可訪問的空間。然后，

28、第二次將所有沒有標(biāo)記的部分收集到空閑空間鏈表上。 每當(dāng)新鏈接建立的時候，就采用相應(yīng)的算法進(jìn)行檢測，以避免環(huán)的出現(xiàn)。1. 文件管理有哪些主要功能？其主要任務(wù)是什么？答：文件管理的主要功能和主要任務(wù)有以下四個方面：（1）外存空間管理。其主要任務(wù)是為每個文件分配必要的外存空間，提高外存的利用率，并能有助于提高文件系統(tǒng)的效率。（2）目錄管理。其主要任務(wù)是為每個文件建立目錄項，并對眾多的目錄項加以有效的組織，以實現(xiàn)方便的按名存取操作。（3）文件讀寫操作。其主要任務(wù)是根據(jù)用戶請求從外存中讀取數(shù)據(jù)，或?qū)?shù)據(jù)寫入外存。（4）存取權(quán)限控制。其主要任務(wù)是防止未經(jīng)核準(zhǔn)的用戶訪問文件；防止冒名頂替存取文件；防止以不正

29、確的方式訪問文件。在樹形目錄結(jié)構(gòu)中，同一目錄下的文件不可重名，不同目錄下的文件可以重名。實現(xiàn)文件共享有多種方法，其中的一種方法是由系統(tǒng)實現(xiàn)對文件的共享，即當(dāng)用戶知道要共享文件的路徑時，可以通過提供從根目錄出發(fā)的路徑名來共享訪問這些文件；另一種方法是對需要共享的文件進(jìn)行鏈接，即一個目錄中的表目直接指向另一個文件的表目。所謂文件保護(hù)是指避免文件擁有者或其他用戶因有意或無意的錯誤操作使文件收到破壞，對文件的保護(hù)可以采用對文件進(jìn)行存取控制的任何一種方法。第11章 文件系統(tǒng)實現(xiàn)分層設(shè)計的文件系統(tǒng) I/O控制 由設(shè)備驅(qū)動程序和中斷處理程序組成，實現(xiàn)內(nèi)存與磁盤之間的信息轉(zhuǎn)移 基本文件系統(tǒng) 向合適的設(shè)備驅(qū)動程

30、序發(fā)送一般命令就可對磁盤上的物理塊進(jìn)行讀寫 文件組織模塊 知道文件及其邏輯塊和物理塊。 空閑空間管理器 邏輯文件系統(tǒng) 管理元數(shù)據(jù)：文件系統(tǒng)的所有結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，而不包括實際數(shù)據(jù)（或文件內(nèi)容） 根據(jù)給定符號文件名來管理目錄結(jié)構(gòu) 邏輯文件系統(tǒng)通過文件控制塊(FCB)來維護(hù)文件結(jié)構(gòu)虛擬文件系統(tǒng)作用 虛擬文件系統(tǒng)(VFS)提供了一種面向?qū)ο蟮姆椒▉韺崿F(xiàn)文件系統(tǒng) VFS允許在不同類型的文件系統(tǒng)上采用同樣的系統(tǒng)調(diào)用接口（API） API是針對VFS的接口，而非對任何特定類型的文件系統(tǒng)目錄的實現(xiàn)方法 最為簡單的目錄實現(xiàn)方法是使用存儲文件名和數(shù)據(jù)塊指針的線性列表（數(shù)組、鏈表等） 容易實現(xiàn) 但運(yùn)行費(fèi)時 采用線性搜索來

31、查找特定條目（缺點） 許多操作系統(tǒng)采用軟件緩存來存儲最近訪問過的目錄信息 Hash表：采用Hash數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的線性表 減少了目錄搜索時間 碰撞：兩個文件名哈希到相同的位置 哈希表的最大困難是其通常固定的大小和哈希函數(shù)對大小的依賴性文件磁盤空間分配方法分配方法指的是如何為文件分配磁盤塊，常用的分配方法有以下三類 連續(xù)分配：每個文件占據(jù)磁盤上的一組連續(xù)的塊特點：1簡單 只需要記錄文件的起始位置（塊號）及長度。2訪問文件很容易，所需的尋道時間也最少存在的問題：1為新文件找空間比較困難（類似于內(nèi)存分配中的連續(xù)內(nèi)存分配方式）文件很難增長 鏈接分配：每個文件是磁盤塊的鏈表；磁盤塊分布在磁盤的任何地方。優(yōu)點：

32、1簡單 只需起始位置2.文件創(chuàng)建與增長容易。缺點：1.不能隨機(jī)訪問2.塊與塊之間的鏈接指針需要占用空間3. 存在可靠性問題 簇：將多個連續(xù)塊組成簇，磁盤以簇為單位進(jìn)行分配 索引分配：將所有的數(shù)據(jù)塊指針集中到索引塊中。 1.索引塊中的第i個條目指向文件的第i塊。2目錄條目包括索引塊的地址索引分配支持直接訪問，且沒有外部碎片問題索引塊本身可能會浪費(fèi)空間 鏈接方案：一個索引塊通常為一個磁盤塊。對于大文件，可以將多個索引塊鏈接起來。 多層索引：類似于內(nèi)存的間接尋址方式（一級、二級間接） 組合方案：如Unix的inode空閑空間管理 為了記錄空閑磁盤空間，系統(tǒng)需要維護(hù)一個空閑空間鏈表，它記錄了所有空閑磁

33、盤空間，即未分配給文件或目錄的空間。（不一定以鏈表的方式實現(xiàn)） 位向量（n塊） biti = 0 è blocki空閑 biti = 1 è blocki被占用 空閑塊數(shù)計算¨ 一個字的位數(shù) × 值為0的字?jǐn)?shù) 第一個值為1的位的偏移 位向量需要額外的空間¨ 設(shè)塊大小為212 字節(jié)¨ 磁盤大小為230字節(jié) (1GB)¨ N = 230 / 212 = 218 (即32K bytes) 容易得到連續(xù)的文件 鏈表(空閑鏈表)：將所有空閑磁盤塊用鏈表連接起來，并將指向第一空閑塊的指針保存在磁盤的特殊位置，同時也緩存在內(nèi)存中。 不易得

34、到連續(xù)空間 沒有空間浪費(fèi) 分組：將n個空閑塊的地址存在第一個空閑塊中，而最后一塊包含另外n個空閑塊的地址，如此繼續(xù)。 計數(shù) 通常，有多個連續(xù)塊需要同時分配或釋放。因此，可以記錄第一塊的地址和緊跟第一塊的連續(xù)的空閑塊的數(shù)量n。磁盤管理效率與性能 效率依賴于：1.磁盤分配與目錄算法2.文件目錄項中保存的數(shù)據(jù)的類型 性能 磁盤緩沖 將最近使用過的塊放在內(nèi)存的某個地方 馬上釋放與預(yù)先讀取 優(yōu)化順序訪問 留出一塊內(nèi)存作為虛擬磁盤（或RAM磁盤）來提高個人計算機(jī)的性能第12章 大容量存儲器結(jié)構(gòu)1.磁盤調(diào)度算法有哪些？每種方法的優(yōu)缺點。答:FCFS、SSTF、掃描(SCAN)算法 、循環(huán)掃描(CSCAN)算法 FCFS：先來先服務(wù)，它根據(jù)進(jìn)程請求訪問磁盤的先后次序進(jìn)行調(diào)度。 SCAN:掃描算法，磁頭不停的往復(fù)運(yùn)動，由邊緣至中心然后返回，沿途執(zhí)行已經(jīng)到來的訪問。 CSCAN：循環(huán)掃描算法，在SCAN算法的基礎(chǔ)上規(guī)定磁頭單向移動。第13章 I/O 輸入系統(tǒng)1.有哪幾種I/O控制方式？答：程序I/O方式、中斷舉動I/O控制方式、直接存儲器訪問（DMA）I/O控制方式和I/O通道控制方式。2.設(shè)備管理的主要功能和主要任務(wù)答： 主要功能：緩沖管理，設(shè)備分