操作系统知识点总结及总复习题库[1].doc - 下载本文

第一章 操作系统引论

知识点:

1. 操作系统的定义:1、操作系统是计算机系统中的一个系统软件,是一些程

序模块的集合。2、它们能以尽量高效、合理的方式组织和管理计算机的软硬件资源,合理的组织计算机的工作流程,控制程序的执行并向用户提供各种服务功能,使得用户能够灵活、方便、有效的使用计算机,使整个计算机系统能高效地运行。

2. 操作系统的目标:方便性、有效性、合理性(可扩充性)、开放性。 3. 操作系统的特征:并发、共享、虚拟、异步。

4. 并行与并发:并行是指两个或多个事件在同一时刻发生,并发是指两个或多

个事件在同一时间间隔内发生。 5. 操作系统分类:(基本:批处理、分时、实时)、嵌入式、个人计算机、网络、

分布式。

6. 操作系统功能:处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理、用户接口。

练习题:

1. 试说明推动多道批处理系统、分时系统、实时操作系统形成和发展的主要动力各是什

么? 参答:

提高系统资源的利用率和系统吞吐量是推动多道批处理系统形成和发展的主要动力。 推动分时系统形成和发展的主要动力是用户在人机交互、共享主机及方便上机等三方面的需要。

实时操作系统的引入主要在于计算机在实时控制系统领域和实时信息处理系统领域的应用及系统对外部事件请求处理的实时性要求。 2. 分时系统和实时系统有什么区别? 参答:

实时系统与分时系统的主要区别是: ?系统的设计目标不同.

分时系统的设计目标是提供一种可供多个用户使用的”通用系统”;实时系统是具有基本种特殊用途的”专用系统”. ?响应时间的长短不同.

分时系统对响应时间的要求比较宽松,通常为秒量级;实时系统对响应时间的要求比较苛刻,通常为毫秒量级甚至微秒量级. ?交互性的强弱不同.

分时系统的交互性强,而实时系统的交互性弱. 3. 操作系统的作用可表现在哪几个方面? 参答:

操作系统的作用主要体现为以下三个方面:

(一)作为用户与计算机硬件系统之间的接口,方便用户快捷、安全、可靠地操纵计算机硬件和运行自己的程序;

(二)作为计算机系统资源的管理者,针对处理器、存储器、外围设备及信息(数据和软件)进行有效的统一管理和控制,提高系统资源利用率和系统吞吐量;

(三)作为扩充机器,通过提供处理机管理、存储管理、设备管理、文件管理、作业管理、图形化用户接口等功能,为用户提供了一台比裸机功能更为强大且使用更为方便的虚拟机。

4. 设计现代操作系统的主要目标是什么?

设计现代操作系统的主要目标包括以下四方面:

(1)方便性,改进和完善用户接口,使计算机系统更方便使用;

(2)有效性,通过有效管理和分配软、硬件资源及合理组织计算机工作流程来改善资源利用率、提高系统吞吐量;

(3)可扩充性,以适应计算机硬件和体系结构的迅猛发展及其所对应的更高的功能和性能要求;

(4)开放性,支持不同厂家与不同类型的计算机及其设备的网络化集成和协同工作,实现应用程序的可移植性和互操作性

第二章 进程管理

知识点:

1. 顺序程序的特征:顺序性、封闭性、可再现性。

2. 前趋图:是一个有向无循环图,用于描述进程之间的前后关系。 3. 程序并发执行的特征:间断性、失去封闭性、不可再现性。

4. 进程的定义:进程是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一定

次可以并发执行的运行活动。(书上的定义:是进程实体的运行过程,是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。)

5. 进程的特征:结构性、动态性、并发性、独立性、异步性(制约性)。 6. 进程的三态:就绪、执行、阻塞。

就绪

时间片完

I/O完成进程调度

阻塞执行I/O请求

7. 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。

8. 原语:由若干条指令组成,一般在执行中一次完成不能被打断,用于对进程

的管理和控制。

9. 同步:多个并发进程的相关进程在执行速度上的制约。 10. 互斥:多个并发进程共享系统资源,一些资源要求排它性使用,即互斥使用,

诸进程为竞争这一类资源而发生的相互制约关系。是一种特殊的同步关系。 11. 临界资源:一次仅允许一个进程使用的资源。

12. 临界区:进程中对临界资源进行操作的程序代码段。

13. p/v操作:P- -, P≥0表示有资源,当前进程可执行, P<0则无资源,进程阻

塞;V+ +, V>0有资源, V≤0唤醒等待队列。

14. 互斥信号量mutex:其初值一般为1,mutex.value= 1 表示无进程进入临界

区;mutex.value= 0 表示有一进程在临界区;mutex.value=-1 表示有一进程在临界区,此外有一进程在等待进入临界区。 15. 利用信号量实现前趋关系:书上P45。

练习题:

1. 请叙述进程与程序的区别与联系。 参答:

1、进程与程序的区别:

(1)程序是指令的集合,是静态的概念。进程是程序在处理机上的一次执行的过程,是动态的概念。

(2)程序是永存的。进程的存在是暂存的,是有生命期的。

(3)进程是一个独立的运行单位,能与其它进程并发活动,程序则不是。 2、进程与程序的联系:

(1)进程实体:程序+数据+PCB,程序是进程的组成部分。

(2)一个程序可以作为多个进程的运行程序,一个进程也可以运行多个程序。即程序与进程的映射是M:N。

2. 生产者-消费者问题的同步算法中,为什么颠倒生产者进程中的两个wait(或P)操作

的次序,将导致进程死锁? 参答:

应该先申请私有信号量再公用信号量,避免在准备私有资源之前申请和占用公用信号量。

3. 请叙述进程的三种基本状态,并画出三种基本状态的转换图。 参答:

就绪:进程已获得除CPU以外的所有必要资源,只要得到CPU,便可立即执行。 执行:进程已得到CPU,其程序正在CPU上执行。

阻塞:正在执行的进程因某种事件(如I/O请求)的发生而暂时无法继续执行,只有等相应事件完成后,才能去竞争CPU。 图略(见书)

4. 在一个单CPU系统中,若有5个用户进程,则处于就绪状态的用户进程最多有()个,

最少有()个。

5. 在一个双CPU系统(可同时执行两个进程)中,若有7个用户进程,则处于就绪状态的

用户进程最多有( )个,最少有( )个。

6. 用P、V操作管理临界区时,一个进程在进入临界区前应该对信号量做( )操作,退

出临界区时应对信号量做( )操作。

7. 有m个进程共享一个临界资源,若使用信号量机制实现对临界资源的互斥访问,则该

信号量取值最大为( ),最小为( )。

8. 进程在活动过程中会相互制约,主要的是( )和( )关系,简单说,前者是协作关系,而后者是竞争关系。

9. 处于执行状态的进程若同时发生了下列2种情况:

(1)对某信号量执行P操作后,其结果为负数; (2)时间片到时中断发生。

该进程将由执行状态转换成(阻塞)状态。 10. 设有K个进程共享一临界区,问:(4)

(1)一次只允许一个进程进入临界区,则信号量的初值为(1),变化范围是( )。 (2)一次允许M(M

A. 有两个进程由于申请相应资源而被阻塞 B. 在该信号量的队列中有两个进程 C. 有2份关于该信号量的资源可分配 D. 系统中有两个并行执行的进程

12. 当某一信号量的值为-2时,以下说法不正确的是______。

A. 有两个进程由于申请与该信号量有关的资源而被阻塞 B. 在该信号量的队列中有两个进程 C. 有2份关于该信号量的资源可分配

D. 有两个进程在等待使用与该信号量有关的资源

13. 若2个并发进程相关临界区的互斥信号量MUTEX,现在取值为0,则正确的描述应该

是_____。

A. 没有进程进入临界区

B. 有一个进程进入临界区

C. 有一个进程进入临界区,另一个在等待进入临界区 D. 不定

14.前值为-1,则表示有______个进程在与S有关的队列上等待;系统中共有______个S资源。

1. 0 2. 1 3. 2 4. 3

15. 发进程都要使用一台打印机,打印机对应的信号量是S,若S=0,则表示_____。

a) 没有进程在用打印机 b) 有一进程在用打印机

c) 有一进程在用打印机,另一进程正等待使用打印机 d) 两个进程都在用打印机

16. P、V操作解决进程互斥问题(5分)

有三个进程Pa、Pb和Pc各自按如下流程工作: Pa:while (1) { 读取一完整数据文件;打印; }

Pb:while (1) { 读取一完整图像文件;绘图;打印;} Pc:while (1) { 读取一完整图形文件;绘图; }

环境中只有一台绘图仪和一台打印机,它们都是互斥设备(即:在绘图仪绘制完一完整文件前,不允许其他进程使用绘图仪,打印机在打印完一完整文件前,不允许其他进程使用打印机),但绘图仪与打印机允许并行工作,请用P、V操作来保证它们正常、高效地工作。 17. 解决前趋图(5分)

使用P、V操作实现图示的前趋关系。

18. P、V操作解决进程同步问题

有三个进程Pa、Pb和Pc协作解决文件打印问题:

Pa将文件记录从磁盘读入内存缓冲区1,每执行一次读一个记录; Pb将缓冲区1的内容复制到缓冲区2,每执行一次复制一个记录; Pc将缓冲区2的内容打印出来,每执行一次打印一个记录。

缓冲区的大小和一个记录大小一样。请用P、V操作来保证文件的正确打印。要求给出信号量的含义和初值。