操作系统原理复习大纲考试范围一、操作系统概论1、操作系统的地位及作用1.1操作系统的地位1.2操作系统的作用2、操作系统的功能2.1单道系统与多道系统2.2操作系统的功能3、操作系统的分类3.1批处理操作系统3.2分时操作系统3.3实时操作系统4、Linux操作系统概述4.1 Linux的发展历史4.2 Linux 与GNU4.3 Linux的性能4.4 Linux的技术特点4.5 Linux内核的版本4.6 Linux内核的组成及功能二、进程管理1、进程的基本概念1.1程序的顺序执行1.2程序的并发执行1.3进程的定义和特性2、进程状态和进程实体2.1进程的状态及转换2.2进程的实体3、进程调度与进程控制3.1进程调度的功能3.2进程调度性能准则3.3进程调度方式3.4进程控制4、进程的互斥与同步4.1进程的互斥4.2进程的同步5、P、V操作5.1 P、V 操作原语5.2用PV操作实现进程互斥5.3用PV操作实现进程同步6、死锁6.1死锁的产生6.2发生死锁的必要条件6.3死锁的预防6.4死锁的避免6.5死锁的检测和恢复7、Linux进程概述7.1 Linux进程的组成7.2 Linux进程的状态7.3核心态和用户态7.4进程空间和系统空间8、Linux的进程调度8.1 Linux进程调度方式8.2 Linux进程调度依据8.3 Linux进程调度的加权处理8.4 Linux进程调度方法8.5进程调度时机9、Linux进程的创建和执行9.1 Linux进程的族亲关系9.2 Linux进程的创建9.3进程的执行10、Linux进程的睡眠和唤醒10.1等待队列及操作10.2进程的等待10.3进程的睡眠10.4进程的唤醒三、存储管理1、存储管理的目的与功能2、地址重定位2.1地址重定位2.2静态地址重定位2.3动态地址重定位3、分区存储管理3.1固定分区管理3.2可变分区管理3.3分区管理的存储保护4、分页存储管理4.1简单分页存储管理4.2逻辑地址和物理地址4.3页表4.4快表4.5内存空间管理4.6存储保护5、内存扩充技术5.1覆盖技术5.2交换技术5.3虚拟存储技术5.4请求式分页存储管理6、存贮管理6.1分段存储管理6.2段表6.3动态地址转换：6.4存储共享6.5存储保护7、段页式存储管理7.1段页式存储管理的工作原理7.2段页式存储管理的地址转换8、x86的虚拟存储系统8.1 x86的地址转换机制8.2 80386虚拟存储空间管理8.3逻辑地址向线性地址的转换8.4 80386的分页机制9、Linux存储管理9.1内核空间和用户空间9.2虚存空间的管理9.3进程的虚存区域9.4 Linux的三级分页结构10、Linux物理存储空间管理10.1空闲页面的管理10.2空闲页面的分配11、Linux的存储分配与释放11.1物理内存的分配和释放11.2虚拟内存的分配和释放四、文件管理1、文件与文件系统1.1文件1.2文件的种类1.3文件系统1.4文件系统的功能2、文件结构与存取方法2.1文件的逻辑结构2.2文件的物理结构2.3存取方法3、文件目录结构3.1一级目录结构3.2二级目录结构3.3树型目录结构4、文件存储空间的管理4.1空闲块表4.2空闲区表4.3空闲块链4.4位示图5、文件的共享和保护5.1文件存取控制5.2文件共享的实现方法5.3文件的备份转储6、文件的使用6.1建立文件6.2打开文件6.3读文件6.4写文件6.5关闭文件6.6撤消文件7、Linux文件管理7.1 Linux文件系统7.2 Linux文件的类型7.3文件的访问权限8、EXT2文件系统8.1 EXT2文件系统的构造8.2 EXT2超级块(super block)8.3组描述符和块位图9、inode与目录结构9.1 inode结构9.2 EXT2 inode在内存中的映像9.3 inode表和inode位图9.4 EXT2的目录结构10、虚拟文件系统VFS10.1 VFS的工作原理10.2 VFS超级块10.3 VFS的inode11、文件管理和操作11.1系统打开文件表11.2进程的文件管理11.3文件操作函数五、设备管理1、设备分类和设备管理功能1.1设备的分类1.2设备管理的设计目标1.3设备管理的功能2、通道技术2.1 I/O控制方式2.2通道方式3、缓冲技术3.1缓冲技术的引进3.2缓冲器的种类4、设备分配4.1设备管理的数据结构4.2设备分配策略4.3设备分配算法5、设备处理程序与I/O进程5.1设备处理程序5.2 I/O进程6、Linux设备管理6.1 Linux设备管理方法6.2字符设备管理6.3块设备管理六、作业管理1、作业的组织：1.1作业与作业步1.2作业的分类1.3作业的状态1.4作业控制块2、操作系统与用户的接口2.1程序级接口2.2作业控制级接口3、作业调度3.1作业调度程序的功能3.2作业调度策略3.3作业调度算法4、作业控制4.1脱机控制方式4.2联机控制方式5、Linux的作业管理5.1系统调用5.2 shell简介2、复习题一、选择题1、操作系统是一种（）。
a)应用软件b)系统软件c)通用软件d)工具软件2、操作系统是一组（）。
a)文件管理程序b)中断处理程序c)资源管理程序d)设备管理程序3、现代操作系统的基本特征是（）、资源共享和操作的异步性。
a)多道程序设计b)中断处理c)程序的并发执行d)实现分时与实时处理4、下列四个操作系统中，是分时系统的为（）。
a)CP/M b)MS-DOS c)UNIX d)Windows NT5、在分时系统中，时间片一定，（），响应时间越长。
a)内存越多b)用户数越多c)后备队列越短d)用户数越少答案： B C C C B二、名词解释1、操作系统：是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地对各类作业进行调度以及方便用户的程序的集合。
2、进程：是进程实体的运行过程。
3、原语：用以完成特定功能的执行时不可分割的或不可中断的系统调用。
4、死锁：系统中的多个进程因竞争使用资源而造成它们之间形成互相等待的状态。
5、快表：为提高地址变换速度，在地址变换机构中增设的一个具有并行查寻能力的特殊高速缓冲存储器，称为快表。
6、写时拷贝：子进程和父进程共享一个虚存空间，只是在两个进程中某一个进程需要向虚拟内存写入时，才建立属于该进程的虚存空间，并把要写入的内容拷贝到新建立的虚拟内存中，然后建立该虚拟内存与物理地址页面的映射关系。
7、虚拟存储器：指仅把作业的一部分装入内存便可以运行作业的存储器系统，具体说，是指具有请求调入的功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种存储器系统。
8、缓冲池：用于改善CPU和I/O设备之间速度不匹配的情况，把系统内的缓冲区统一管理起来,变专用为通用。
9、作业：是用户在一次算题过程中或一次事物处理中要求计算机系统所做的工作的集合。
10、互斥：两个进程不能同时进入访问同一临界资源及临界区。
三、简答题1．进程调度中“可抢占”和“非抢占”两种方式，哪一种系统的开销更大？为什么？答：可抢占式会引起系统的开销更大。
可抢占式调度是严格保证任何时刻，让具有最高优先数（权）的进程占有处理机运行，因此增加了处理机调度的时机，引起为退出处理机的进程保留现场，为占有处理机的进程恢复现场等时间（和空间）开销增大。
2．试比较进程调度与作业调度的不同点。
答：（1）作业调度是高级调度，它位于操作系统的作业管理层次。
进程调度是低级调度，它位于操作系统分层结构的最内层。
（2）作业调度是选符合条件的收容态作业装入内存。
进程调度是从就绪态进程中选一个占用处理机。
3．在操作系统中为什么要引入进程概念?它会产生什么样的影响?答：为了使程序在多道程序环境下能并发执行，并能对并发执行的程序加以控制和描述，而引入了进程概念.影响: 使程序的并发执行得以实行。
4．内存管理有哪些主要功能?它们的主要任务是什么?答：a. 主要功能: 内存分配，内存保护，地址映射和内存扩充等.b. 内存分配的主要任务是为每道程序分配内存空间，提高存储器利用率，以减少不可用的内存空间，允许正在运行的程序申请附加的内存空间，以适应程序和数据动态增长的需要.---内存保护的主要任务是确保每道用户程序都在自己的内存空间中运行，互不干扰.---地址映射的主要任务是将地址空间中的逻辑地址转换为内存空间中与之对应的物理地址.---内存扩充的主要任务是借助虚拟存储技术，从逻辑上去扩充内存容量.5．一个含五个逻辑记录的文件，系统把它以链接结构的形式组织在磁盘上，每个记录占用一个磁盘块，现要求在第一记录和第二记录之间插入一个新记录，简述它的操作过程。
答：从文件目录中找到该文件，按址读出第一个记录；取出第一个记录块中指针，存放到新记录的指针位置；把新记录占用的物理块号填入第一个记录的指针位置；启动磁盘把第一个记录和新记录写到指字的磁盘块上。
四、简述P、V操作原语的物理意义。
答：S表示资源的数量，执行P操作时，S：=S-1意味着把S所对应的一个资源分配给调用P操作的进程，资源数量减一。
若S减一后其值为零，表示此类资源已全部分配给各个进程了。
在此之后，若又有进程请求该资源，在该进程调用P操作时，S减一后成为负值，执行W（S），该进程将转换为阻塞态并进入信息量S对应得等待队列中。
当S为负值时，它的绝对值表示在该信号量等待队列中的进程数目。
在执行V操作时，S：=S+1意味着调用V操作的进程释放了一个信号量S 对应的资源。
S加一后，若S为零或负值，表明S对应得等待队列中仍有等待该资源的阻塞进程，则调用R（S）释放等待队列中的一个进程。
被释放的进程是在执行P操作时因资源不足而进入阻塞态的，由于V操作释放了它所需的资源，它就转换为就绪态可以继续执行。
五、为什么要引入段页式存储管理？段页式存储管理的优缺点是什么？答：分段和分页的两种技术各有缺点，所以把两者结合起来组成段页式存储管理，综合了两者的优点，最大限度提高了性能。
优点：与分页和分段情况一样，提供了虚拟存储器的功能1）因为以页架为单位分配主存，所以无紧缩问题，也没有页外的碎片存在。
2）便于处理变化的数据结构，段可动态增长。
3）便于共享，只要欲共享作业的段表中有相应表目指向该共享段在主存中的页表地址。
4）便于控制存取访问。
缺点：（1）增加了硬件成本，因为需要更多的硬件支持。
（2）增加了软件复杂性和管理开销。
（3）同分页系统一样仍然存在页内碎片。
六、若干个等待访问磁盘者依次要访问的柱面为20，44，40，4，80，12，76，假设每移动一个柱面需要3毫秒时间，移动臂当前位于40号柱面，请按下列算法分别计算为完成上述各次访问总共花费的寻找时间，并描述各算法使移动臂的移动次序和移动的柱面数。