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自考计算机专业操作系统资料

自考计算机专业操作系统资料

学子考试网 Ks263.Com 点击数: 2005-4-7 字体:[ ]
1、简述操作系统的定义。
    操作系统是计算机系统的一种系统软件,它统一管理计算机系统的资源和控制程序的执行。
2、在多道程序设计技术的系统中,操作系统怎样才会占领中央处理器?
    只有当中断装置发现有事件发生时,它才会中断当前占用中央处理器的程序执行,让操作系统的处理服务程序占用中央处理器并执行之。
3、简述“删除文件”操作的系统处理过程。
    用户用本操作向系统提出删除一个文件的要求,系统执行时把指定文件的名字从目录和索引表中除去,并收回它所占用的存储区域,但删除一个文件前应先关闭该文件。
4、对相关临界区的管理有哪些要求?
    为了使并发进程能正确地执行,对若干进程共享某一变量(资源)的相关临界区应满足以下三个要求:
① 一次最我让一个进程在临界区中执行,当有进程在临界区中时,其他想进入临界区执行的进程必须等待;
② 任何一个进入临界区执行的进程必须在有限的时间内退出临界区,即任何一个进程都不应该无限逗留在自己的临界区中;
③ 不能强迫一个进程无限地等待进入它的临界区,即有进程退出临界区时应让下一个等待进入临界区的进程进入它的临界区。
5、简述解决死锁问题的三种方法。
① 死锁的防止。系统按预定的策略为进程分配资源,这些分配策略能使死锁的四个必要条件之一不成立,从而使系统不产生死锁。
② 死锁的避免。系统动态地测试资源分配情况,仅当能确保系统安全时才给进程分配资源。
③ 死锁的检测。对资源的申请和分配不加限制,只要有剩余的资源就呆把资源分配给申请者,操作系统要定时判断系统是否出现了死锁,当有死锁发生时设法解除死锁。
6、从操作系统提供的服务出发,操作系统可分哪几类?
    批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统、分布式操作系统。
7、简述计算机系统的中断机制及其作用。
    中断机制包括硬件的中断装置和操作系统的中断处理服务程序。
    中断装置由一些特定的寄存器和控制线路组成,中央处理器和外围设备等识别到的事件保存在特定的寄存器中,中央处理器每执行完一条指令,均由中断装置判别是否有事件发生。
    若无事件发生,CPU继续执行;若有事件发生,则中断装置中断原占有CPU的程序的执行,让操作系统的处理事件服务程序占用CPU,对出现的事件进行处理,事件处理完后,再让原来的程序继续占用CPU执行。
8、选择进程调度算法的准则是什么?
    由于各种调度算法都有自己的特性,因此,很难评价哪种算法是最好的。一般说来,选择算法时可以考虑如下一些原则:
① 处理器利用率;
② 吞吐量;
③ 等待时间;
④ 响应时间。
在选择调度算法前,应考虑好采用的准则,当确定准则后,通过对各种算法的评估,从中选择出最合适的算法。
9、独占设备采用哪种分配方式?
    独占设备通常采用静态分配方式。
即在一个作业执行前,将作业要使用的这类设备分配给作业,在作业执行期间均归该作业占用,直到作业执行结束才归还。
10、产生死锁的原因是什么?
① 系统资源不足;
② 进程推进顺序不合适。
在早期的系统中,由于系统规模较小,结构简单,以及资源分配大多采用静态分配法,使得操作系统死锁问题的严重性未能充分暴露出来。但今天由于多道程序系统,以至于数据系统的出现,系统中的共享性和并行性的增加,软件系统变得日益庞大和复杂等原因,使得系统出现死锁现象的可能性大大增加。
11、何谓批处理操作系统?
    用户准备好要执行的程序、数据和控制作业执行的说明书,由操作员输入到计算机系统中等待处理。操作系统选择作业并按作业说明书的要求自动控制作业的执行。采用这种批量化处理作业的操作系统称为批处理操作系统。
12、对特权指令的使用有什么限制?
    只允许操作系统使用特权指令,用户程序不能使用特权指令。
13、影响缺页中断率有哪几个主要因素?
    影响缺页中断率的因素有四个:
① 分配给作业的主存块数多则缺页率低,反之缺页中断率就高。
② 页面大,缺页中断率低;页面小缺页中断率高。
③ 程序编制方法。以数组运算为例,如果每一行元素存放在一页中,则按行处理各元素缺页中断率低;反之,按列处理各元素,则缺页中断率高。
④ 页面调度算法对缺页中断率影响很大,但不可能找到一种最佳算法。
14、磁盘移臂调度的目的是什么?常用移臂调度算法有哪些?
    磁盘移臂调度的目的是尽可能地减少输入输出操作中的寻找时间。
    常用的移臂调度算法有:
① 先来先服务算法
② 最短寻找时间优先算法
③ 电梯调度算法
④ 单向扫描算法。
15、常用的作业调度算法有哪些?
① 先来先服务算法
② 计算时间短的作业优先算法
③ 响应比最高者优先算法
④ 优先数调度算法
⑤ 均衡调度算法
16、计算机系统的资源包括哪些?
    计算机系统的资源包括两大类:硬件资源和软件资源。
    硬件资源主要有中央处理器、主存储器、辅助存储器和各种输入输出设备。
    软件资源有编译程序、编辑程序等各种程序以及有关数据。
17、CPU在管态和目态下工作有何不同?
    当中央处理器处于管态时,可以执行包括特权指令在内的一切面器指令,而在目态下工作时不允许执行特权指令。
18、何为页表和快表?它们各起什么作用?
    页表指出逻辑地址中的页号与所占主存块号的对应关系。
    作用:页式存储管理在用动态重定位方式装入作业时,要利用页表做地址转换工作。
    快表就是存放在高速缓冲存储器的部分页表。它起页表相同的作用。
    由于采用页表做地址转换,读写内存数据时CPU要访问两次主存。有了快表,有时只要访问一次高速缓冲存储器,一次主存,这样可加速查找并提高指令执行速度。
19、作业在系统中有哪几种状态?
    一个作业进入系统到运行结束,一般要经历进入、后备、运行和完成四个阶段,相应地,作业亦有进入、后备、运行和完成四种状态。
① 进入状态:作业的信息从输入设备上预输入到输入井,此时称为作业处于进入状态。
② 后备状态:当作业的全部信息都已输入,且由操作系统将其存放在输入井中,此时称作业处于后备状态。系统将所有处于后备状态的作业组成后备作业队列,等待作业调度程序的调度。
③ 运行状态:一个后备作业被作业调度程序选中,分配了必要的资源,调入内存运行,称作业处于运行状态。
④ 完成状态:当作业正常运行完毕或因发生错误非正常终止时,作业进入这完成状态。
20、用fork创建新进程,它要做哪些工作?
    由fork创建新进程的主要工作有:
① 在进程表proc[ ]中为子进程找一个空闲的表项,用来存放子进程的proc结构;
② 为子进程分配一个唯一的标识号;
③ 把父进程中的字段复制到子进程的proc中,并把p – pid置为分配到的进程标识号,把p-pid置为父进程的标识号,把p-stat置为创建状态;
④ 按父进程中p-size所示的长度为子进程申请分配内存。若有足够的内存,则把父进程的user结构、栈和用户数据区全部复制到子进程的空间中;若无足够的内存,则在磁盘对换区中分配存储空间,然后复制到对换区中,置于进程状态为就绪状态。
21、为什么说批处理多道系统能极大地提高计算机系统的工作效率?
① 多道作业并行工作,减少了处理器的空闲时间。
② 作业调度可以合理选择装入主存储器中的作业,充分利用计算机系统的资源。
③ 作业执行过程中不再访问低速设备,而直接访问高速的磁盘设备,缩短执行时间。
④ 作业成批输入,减少了从操作到作业的交接时间。
22、操作系统为用户提供哪些接口?
    操作系统为用户提供两种类型的使用接口:
    一是操作员级的,它为用户提供控制作业执行的途径;
    二是程序员级的,它为用户程序提供服务功能。
23、什么是线程?多线程技术具有哪些优越性?
    线程是进程中可独立执行的子任务,一个进程可以有一个或多个线程,每个线程都有一个惟一的标识符。线程与进程有许多相似之处,往往把线程又称为“轻型进程”,线程与进程的根本区别是把进程作为资源分配单位,而线程是调度和执行单位。
    多线程技术具有多个方面的优越性:
① 创建速度快、系统开销小:创建线程不需要另行分配资源;
② 通信简洁、信息传送速度快:线程间的通信在统一地址空间进程,不需要额外的通信机制;
③ 并行性高:线程能独立执行,能充分利用和发挥处理器与外围设备并行工作的能力。
24、UNIX系统中的优先权和优先数有什么关系?如何确定进程的优先权和优先数?
    UNIX中每个进程都有一个优先数,就绪进程能否占用处理器的优先权取决于进程的优先数,优先数越小则优先权越高。
    UNIX以动态方式确定优先权,如核心的进程优先权高于进入用户态的进程;降低用完一个时间片的进程的优先权;对进入睡眠的进程,其等待事件越急优先数越高;降低使用处理器时间较长的进程的优先权。
    UNIX中确定进程优先数的方法有两种:设置方法和计算方法。前者对要进入睡眠状态的进程设置优先数,若等待的事件急迫,则设置较小的优先数;后者用户进程正在或即将转入用户状态运行时确定优先数。
25、主存空间信息保护有哪些措施?
    保存主存空间中的信息一般采用以下措施:
① 程序执行时访问属于自己主存区域的信息,允许它既可读,又可写;
② 对共享区域中的信息只可读,不可修改;
③ 对非共享区域或非自己的主存区域中的信息既不可读,也不可写。
26、共享设备允许多个作业同时使用,这里的“同时使用”的含义是什么?
    “同时使用”的含义是多个作业可以交替地启动共享设备,在某一时刻仍只有一个作业占有。
27、简述“打开文件”操作的系统处理过程。
    用户要使用一个已经存放在存储介质上的文件前,必须先提出“打开文件”要求。这时用户也必须向系统提供参数:用户名、文件名、存取方式、存储设备类型、口令等。系统在接到用户的“打开文件”要求后,找出该用户的文件目录,当文件目录不在主存储器中时还必须把它读到主存储器中;然后检索文件目录,指出与用户要求相符合的目录项,取出文件存放的物理地址。
    对索引文件还必须把该文件的索引表存放在主存储器中,以便后继的读写操作能快速进行。
28、什么是“前台”作业、“后台”作业?为什么对“前台”作业要及时响应?
    批处理操作系统实现自动控制无需人为干预,分时操作系统实现了人机交互对话,这两种操作系统具有各自的优点。为了充分发挥批处理系统和分时系统的优点,在一个计算机系统上配置的操作系统往往既具有批处理能力,又有提供分时交互的能力。这样,用户可以先在分时系统的控制下,以交互式输入、调试和修改自己的程序;然后,可以把调试好的程序转交给批处理系统自动控制其执行而产生结果。这些由分时系统控制的作业称为“前台”作业,而那些由批处理系统控制的作业称为“后台”作业。
    在这样的系统中,对前台作业应该及时响应,使用户满意;对后台作业可以按一定的原则进行组合,以提高系统的效率。
29、存储型设备和输入输出型设备的输入输出操作的信息传输单位有何不同?
    存储型设备输入输出操作的信息传输单位是“块”,而输入输出型设备输入输出操作的信息传输单位是“字符”。
30、简述信号量S的物理含义。
    S>0时,S表示可使用的资源数;或表示可使用资源的进程数;
    S=0时,表示无资源可供使用;或表示不允许进程再进入临界区;
    S<0时,-S表示等待使用资源的进程个数;或表示等待进入临界区的进程个数;
    当S>0时,调用P(S)的进程不会等待;调用V(S)后使可用资源数加1或使可用资源的进程数加1;
    当S<0时,调用P(S)的进程必须等待;调用V(S)后将释放一个等待使用资源者或释放一个等待进入临界区者。
31、简述“关闭文件”操作的系统处理过程。
    执行“关闭”操作时先要检查读到主存中的文件目录或索引表是否被修改过,若被修改过,则应把修改过的文件目录或索引表重新保存好。
用户提出“关闭”要求时,必须说明关闭哪个文件。
32、什么是计算机系统?它由哪几部分组成?
    计算机系统是按用户的要求接收和存储信息,自动进行数据处理并输出结果信息的系统。
    计算机系统由硬件系统和软件系统组成。硬件系统是计算机系统赖以工作的实体,软件系统保证计算机系统按用户指定的要求协调地工作。
33、计算机系统怎样实现存储保护?
    一般硬件设置了基址寄存器和限长寄存器。
    中央处理器在目态下执行系统中,对每个访问主存的地址都进行核对,若能满足:基址寄存器值≤访问地址≤基址寄存器值+限长寄存值,则允许访问,否则不允许访问。并且不允许用户程序随意修改这两个寄存器的值。这就实现了存储保护。
34、给出系统总体上的中断处理过程。
    CPU每执行完一条指令就去扫描中断寄存器,检查是否有中断发生,若没有中断就继续执行下条指令;若有中断发生就转去执行相应的中断处理程序。中断处理过程可粗略的分为以下四个过程:
① 保护当前正在运行程序的现场;
② 分析是何种中断,以便转去执行相应的中断处理程序;
③ 执行相应的中断处理程序;
④ 恢复被中断程序的现场。
35、死锁发生的必要条件有哪些?
    发生死锁的必要条件有四点:互斥条件、不可抢占条件、部分分配条件和循环等待条件。
① 互斥条件:系统中存在一个资源一次只能被一个进程所使用;
② 非抢占条件:系统中存在一个资源仅能被占有它的进程所释放,而不能被别的进程强行抢占。
③ 占有并等待条件:系统中存在一个进程已占有了分给它的资源,但仍然等待其他资源。
④ 循环等待条件:在系统中存在一个由若干进程形成的环形请求链,其中的每一个进程均占有若干种资源中的某一种,同时每个进程还要求(链上)下一个进程所占有的资源。
36、用户程序中通常用什么方式指定要使用的设备?为什么?
    用户程序中通常用“设备类、相对号”请求要使用的设备,即不具体指定要哪一台设备,而是提出要申请哪类设备多少台。
    这种方式使设备分配适应性好、灵活性强。
    否则若用绝对号来指定设备,如果这台设备已被占用或有故障时,该作业就无法装入主存中。
37、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?
    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。
38、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。
    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。
39、在SPOOL系统中设计了一张“缓输出表”,请问哪些程序执行时要访问缓输出表,简单说明之。
    井管理写程序把作业执行结果文件登记在缓输出表中;
    缓输出程序从缓输出表中查找结果文件并打印输出。
40、试比较进程调度与作业调度的不同点。
① 作业调度是宏观调度,它决定了哪一个作业能进入主存。进程调度是微观调度,它决定各作业中的哪一个进程占有中央处理器。
② 作业调度是选符合条件的收容态作业装入主存。进程调度是从就绪态进程中选一个占用处理器。
41、试说明资源的静态分配策略能防止死锁的原因。
    资源静态分配策略要求每个过程在开始执行前申请所需的全部资源,仅在系统为之分配了所需的全部资源后,该进程才开始执行。
    这样,进程在执行过程中不再申请资源,从而破坏了死锁的四个必要条件之一“占有并等待条件”,从而防止死锁的发生。
42、简述操作系统提供的服务功能。
    处理用户命令;读/写文件;分配/回收资源;
    处理硬件/软件出现的错误;及其他控制功能。
43、简述中断装置的主要职能。
    中断装置的职能主要有三点:
① 检查是否有中断事件发生;
② 若有中断发生,保护好被中断进程的断点及现场信息,以便进程在适当时候能恢复执行;
③ 启动操作系统的中断处理程序。
44、实现虚拟设备的硬件条件是什么?操作系统应设计哪些功能程序?
    硬件条件是:配置大容量的磁盘,要有中断装置和通道。
    操作系统应设计好“预输入”程序,“井管理”程序,“缓输出”程序。
45、一个具有分时兼批处理功能的操作系统应怎样调度和管理作业?
① 优先接纳终端作业,仅当终端作业数小于系统可以允许同时工作的作业数时,可以调度批处理作业;
② 允许终端作业的批处理作业混合同时执行;
③ 把终端作业的就绪进程排成一个就绪队列,把批处理作业的就绪进程排入另外的就绪队列中;
④ 有终端作业进程就绪时,优先让其按“时间片轮转”法先运行。没有终端作业时再按确定算法选批处理作业就绪进程运行。
46、简述死锁的防止与死锁的避免的区别。
    死锁的防止是系统预先确定一些资源分配策略,进程按规定申请资源,系统按预先规定的策略进行分配从而防止死锁的发生。
    而死锁的避免是当进程提出资源申请时系统测试资源分配仅当能确保系统安全时才把资源分配给进程,使系统一直处于安全状态之中,从而避免死锁。

1、互控制方式下操作系统如何解释并执行命令?答:提供交互控制方式的操作系统都有一个命令解释程序,由它接收来自用户的命令,并对命令进行分析。有的命令可以由操作系统相应的处理模块解释执行,有的命令要创建用户进程去解释执行。
2、简述终端作业的执行进程。答:终端作业的执行一般有四个阶段:终端的连接,用户注册,控制作业执行和作业退出。
3、死锁的必要条件是什么?答:1)互斥使用资源——每个资源每次只能给一个进程使用。2)占有且等待资源——一个进程在不释放已经占有的资源的情况下,继续申请资源,并等待尚不能满足分配的资源。3)非抢夺式分配——已经被占用的资源除了被占有进程释放外,其他资源不得抢夺。4)循环等待资源——存在一组进程,其中每一个进程分别等待另一个进程所占用的资源。
4、述批处理作业的管理顺序。答:批处理作业的管理顺序分为三个部分:作业录入、作业调度和作业控制。作业录入经过录入进入到系统,如果是SPOOI系统,这些进入系统的作业就存入到了输入井中,在输入井中的作业,通过作业调度,选取其中一部分作业进入到主存储器中,一旦作业被选中,操作系统就按照用户组织作业时所规定的控制要求控制作业的执行。
5、进程同步和进程互斥有以下关系:   1)进程互斥可在伙伴进程之间,也可以在非伙伴进程之间;同步发生在相互逻辑关系的伙伴进程之间。2)广义的看,互斥是一种特殊的互斥。所以我们把用来解决进程互斥和同步的工具统称为同步机制。
6、兼有分时和 批处理功能的操作系统如何调度和管理作业?答:兼有分时和批处理的计算机系统中,总是优先接纳终端作业,仅当终端作业数小于系统可以允许同时工作的作业数时,可以调度批处理作业,允许终端作业与批处理作业混合同时执行。
7、什么是“前台”作业、“后台”作业?为什么说“前台”作业要及时响应?答:批处理操作系统实现自动控制无需人为干预,分时操作系统实现了人机交互对话,这两种操作系统具有各自的优点。为了充分发挥批处理系统和分时系统的优点,在一个计算机系统上配置的操作系统往往既具有批处理能力,有提供分时交互的能力。这样,用户可以先在分时系统的控制下,以交互式输入、调试和修改自己的程序;然后,可以把调试好的程序转交给批处理系统自动控制其执行而产生结果。这些由分时系统控制的作业称为“前台”作业,而哪些由批处理系统控制的作业称为“后台”作业。在这样的系统中,对前台作业应该及时响应,使用户满意;对后台作业可以按一定的原则进行组合,以提高系统的效率。
8、说明信号量的值的物理含义。答:信号量S可用来表示共享资源或临界区的使用情况,其值的物理含义如下:
S>0时S表示可用资源数;或表示可命名用资源的进程数;或表示允许进入临界区的进程数。S=0时表示已无资源可用;或表示不允许进程再进入临界区。S<0时S的绝对值表示等待资源的进程数;或表示等待进入临界区的进程数。
9、特权指令的使用有什么限制?答:只允许操作系统使用特权指令,用户程序不能使用特权指令。
10、操作系统为用户提供哪些接口?答:为用户提供两种类型的使用接口,一是操作员级的,它为用户提供控制作业执行的途径;二是程序员级的,它为用户程序提供服务功能。
11、中断处理过程可分为四个过程:1)保护当前正在运行程序的现场。2)分析是何种中断,以便去执行相应的中断处理程序。3)执行相应的中断处理程序。4)恢复被中断程序的现场。
12、可变分区存储管理可采用的存储分配算法有哪几种?
答:系统在寻找空闲区时可采用以下三种算法:1)首先适应算法。在空闲表中选取第一个满足申请长度的空闲区。2)最佳适应算法。在空闲表中选择能满足申请长度的最小空闲区。此算法最节约空间,因为它尽量不分割大的空闲区,其缺点是可能会形成很多很小的空闲区域。3)最坏适应算法。在空闲表中选择能满足申请要求的最大空闲区。该算法的出发点是:在大空闲区中装入信息后,分割剩下的空闲区相对也大,不能用于装入其他进程。其目的是避免形成碎片,缺点是分割大的空闲区后,再遇到较大的申请时,可能无法满足。
13、采用“单块链接法”管理磁盘空闲块时,如何进行空间分配与回收。答:分配一块时,根据链首指针把链头的一块分配给申请者,并修改链首指针应指向后继的空闲块。归还一块时,把归还块加入到链头,使其链接到原链首;将链首指针应指向归还块。
14、常用的作业调度算法有先来先服务算法、计算时间最短的作业优先算法、响应比最高者优先算法、优先数调度算法和均衡调度算法。
15、作业调度程序以输入井选取作业的必要条件是:系统现有的尚未分配的资源可以满足被选作业的资源要求。
16、为什么说不能通过破坏“互斥条件”来预防死锁?答:破坏互斥条件,即允许多个进程同时访问资源。但这受到资源本身的使用方法所决定,有些资源必须互斥访问,不能同时访问。如对公用数据访问必须是互斥的。又如几个进程同时使用打印机,一个进程打印一行(或几行),这种使用方式也是不可思议的,因此也必须互斥使用。所以企图通过破坏互斥条件来防止死锁是不太实际的。
17、什么叫系统处于安全状态?常用什么方法保持系统处于安全状态?答:如果操作系统能保证所有进程在有限的时间内得到需要的全部资源,则称系统处于安全状态。常用银行家算法动态的检测系统中的资源分配情况和进程对资源的需求情况进行资源分配,确保系统处于安全状态。
18、用抢夺资源的方法解除死锁时要注意的问题?1)抢夺进程资源时希望付出的代价最小。2)为被抢夺者的恢复准备好条件,如返回每个安全状态,并记录有关信息。3)防止被抢夺资源的进程“饿死”,一般总是从执行时间短的进程中抢夺资源。
第一章   引言
1、操作系统是系统软件,它在计算机用户与计算机硬件之间起着中介作用。
2、计算机系统是按用户的要求接收和存储信息、自动进行数据处理并输出结果信息的系统。计算机系统由硬件(子)系统和软件(子)系统组成。硬件系统是计算机系统赖以工作的实体。软件系统保证计算机系统按用户指定的要求协调地工作。
3、硬件系统主要由中央处理器(CPU)、主存储器、辅助存储器(磁盘、磁带等)以及各种输入输出设备(键盘、显示器、打印机等)组成。软件系统由各种程序和数据组成。计算机系统的资源包括两大类:硬件资源和软件资源。软件:系统软件(通用)、应用软件(专用)。
4、程序的招待要依靠处理器。    5、计算机系统把进行资源管理和控制程序招待的功能集中组成一种软件,称为操作系统。                 6、操作系统是计算机系统的一种系统软件,由它统一管理计算机系统的资源和控制程序的执行。
7、操作系统是一种资源管理程序;也是一种控制其他程序执行的控制程序。
8、操作系统主要的两个设计目标:第一个目标是使得计算机系统使用方便;第二个目标是使得计算机系统能高效地工作。
9、SPOOL又称“斯普林”,是把磁盘作为一个巨大的缓冲器。
10、一种常用的分类方法是按照操作系统提供的服务进行分类,大致可以分成以下几类:批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统和分布式操作系统。其中批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统是基本的操作系统。
11、把用户要求计算机系统进行处理的一个计算问题称为一个“作业”。
12、由操作系统选择作业并按其作业说明书的要求自动控制作业的执行。彩这种批量化处理作业的操作系统称为“批处理操作系统”。             13、批处理操作系统实现了计算机操作的自动化;可分为批处理单道系统和批处理多道系统。
14、第三代计算机为操作系统提供了充分的硬件支持,尤其是“中继”和“通道”技术的出现,使得输入输出设备与中央处理器可以并行工作。
15、批处理多道系统能极大地提高计算机系统的工作效率,具体表现为:
1)多道作业并行工作,减少了处理器的空闲时间,即提高了处理器的利用率。2)作业调度可以按一定的组合选择装入主存储器的作业,只要搭配合理,则可充分利用计算机系统的资源。3)作业执行过程中,不再访问低速的设备,而是直接在高速的磁盘上存取信息,从而缩短了作业执行时间,使单位时间内的处理能力得到提高。4)作业成批输入、自动选择和控制作业执行,减少了人工操作时间和作业交接时间,有利于提高系统的吞吐率。
16、能使用户通过与计算机相连的终端来使用计算机系统,允许多个用户同时与计算机系统进行一系列的交互,并使得每个用户感到好像自己独占一台支持自己请求服务的计算机系统。具有这种功能的操作系统称“分时操作系统”,简称“分时系统”。
17、在分时系统中,一个计算机系统与许多终端设备连接。最简单的终端可以由一个显示器和一个键盘组成。                        
18、批处理多道系统是实现自动控制无需人为干预的系统,而分时系统是实现人机交互的系统。分时系统有如下主要特点:同时性、独立性、及时性、交互性(联机)       脱机(作业控制书)不允许中途停止。
19、能使计算机系统接收到外部信号后及时进行处理,并且在严格的规定时间内处理结束,再给出反馈信号的操作系统称“实时操作系统”,简称“实时系统”。
20、实时系统是较少有人为干预的监督和控制系统,设计实时操作系统时有两点必须特别注意,第一,是要及时响应、快速处理。实时系统中的时间要求是强制性严格规定的,仅当在限定时间内返回一个正确结果时,才能认为系统的功能是正确的。第二,实时系统要求有高可靠性和安全性,不强求系统资源的利用率。
21、为计算机网络配置的操作系统称“网络操作系统”。网络操作系统把计算机网络中的各台计算机有机地联合起来,实现各台计算机之间的通信及网络中各资源的共享。大大扩展了计算机的应用范围。
22、为分布式计算机系统配置的操作系统称“分布式操作系统”
23、分布式计算机系统是由多台计算机组成的一种特殊的计算机网络。
24、分布式操作系统能使系统中若干台计算机相互协作完成一个共同的任务。把一个计算问题分成若干个可以并行执行的子计算,让每个子计算在系统中的各计算机上并行执行。
25、从资源管理的观点出发,操作系统其功能可分成五大部分:处理器管理、存储管理、文件管理、设备管理和作业管理。
处理器管理为用户合理地分配处理器时间。
存储管理实现对主存储器的管理。
文件管理面向用户实现按文件名存取文件。
设备管理负责管理各种外围设备。
作业管理实现作业调度和控制作业的执行。
第二章     计算机系统结构
1、现代的通用计算机系统是硬件和软件组成的一种层次式结构,最内层是硬件系统,最外层是使用计算机系统的人,人与硬件系统之间是软件系统。
软件系统包括系统软件、支援软件和应用软件三部分。
2、操作系统的功能是实现资源的管理和控制程序的执行;编译系统的功能是把高级语言所写的源程序翻译成计算机可执行的由机器语言(指令)表示的目标程序。
3、硬件系统由中央处理器、主存储器、输入输出控制系统以及各种外围设备组成。中央处理器是对信息进行高速运算和控制处理的部件;主存储器用于存放各种程序和数据,它可被中央处理器直接访问;输入输出控制系统控制和管理外围设备与主存储器之间的信息传送。
4、“引导程序”或称初启程序,首先进行系统初始化的工作,然后把操作系统中的核心程序装入主存储器。
5、中继是计算机系统结构的一个重要部分,每个计算机系统都有自己的中断机制,中断机制包括硬件的中继装置和操作系统的中继处理服务程序。
6、在一台通用的计算机系统中,通过输入输出控制系统完成外围设备与主存储器之间的信息传送。
7、主存储器是中央处理器能直接访问的惟一的存储空间,因而任何程序和数据必须被装入主存储器之后中央处理器才能对它们进行操作。
8、把各种程序和数据都驻留在主存储器,那么中央处理器就可以直接存取各种信息,既方便又快速。
9、磁盘和磁带是最常用的辅助存储器,辅助存储器只能与主存储器相互传送信息。
10、硬盘是由若干盘片组成的盘组,它有较大的容量(从10兆字节到7500兆字节不等),信息传送速度可达每秒1兆字节到5兆字节。
11、为了保护输入输出的完整性,硬件把“启动I/O”等一类可能影响系统安全的指令定义为特权指令。特权指令只允许操作系统程序使用,用户程序不能使用特权指令。                               12、CPU状态:管态和目态
中央处理器有两种工作状态:管态和目态。由中央处理器处于管态时可执行包括特权指令在内的一切机器指令;当中央处理器处于目态时不允许执行特权指令。所以操作系统程序占用中央处理器时,应让中央处理器在管态下工作,而用户程序占用中央处理器时,应让中央处理器在目态下工作。
当系统启动时,硬件置中央处理器的初始状态为管态,总能保证操作系统在管态工作,操作系统退出执行时,让用户程序在目态执行。
13、每个程序在主存中占一个连续的存储空间,硬件设置两个寄存器:一个称为“基址寄存器”,另一个称为“限长寄存器”,把用户程序占用的主存空间的起始地址存入基址寄存器,把占用的主存空间的长度存入限长寄存器。
14、操作系统的结构设计应追求下列目标:正确性、高效性、维护性、移植性。
15、操作系统结构的设计方法有:无序模块法、内核扩充法、层次结构法及管程设计法等。
16、从资源管理的观点看,操作系统的功能分成五大部分,即:处理器管理、存储管理、文件管理、设备管理和作业管理。
17、(硬件越近的)处理器管理要对中断事件进行处理,要为各程序合理地分配中央处理器的工作时间。它是操作系统的核心程序,是与硬件直接有关的部分。
18、(用户最近的:)作业管理
19、层次结构的主要优点是有利于系统的设计和调试,实现各层次的功能时都可利用较内层提供的功能,不必知道内层的功能是怎样实现的,而只需知道这些功能可做什么。         20、层次结构的主要困难在于层次的划分和安排。
21、操作系统为用户提供两种类型的使用接口,一种是操作员级的;另一种是程序员级的。     22、操作员接口:操作系统提供了让用户(操作员一级的用户)表示作业执行步骤的手段;作业控制语言和操作控制命令。
23、程序员接口:操作系统编制了许多不同功能的子程序,用户程序在执行中可以调用这些子程序。由操作系统提供的这些子程序称“系统功能调用”程序,或简称“系统调用”。
第三章   处理器管理
24、让多个计算问题同时装入一个计算机系统的主存储器并行执行,这种设计技术称“多道程序设计”。
25、程序可以随机地从主存的一个区域移动到另一个区域,程序被移动后仍丝毫不影响它的执行,这种技术称为“程序浮动”。
26、计算机系统采用了多道程序设计的技术后,能提高整个系统的效率。具体表现为:1提高了处理器的利用率;2充分利用外围设备资源3发挥了处理器与外围设备以有外围设备之间的并行工作能力。
27、采用多道程序设计能改善资源使用情况,提高系统效率。但是,应注意如下两个问题:1可能延长程序执行时间;2并行工作道数与系统效率不成正比。
28、程序是具有特定功能的一组指令(或一组语句)的集合。
29、把一个程序在一个数据集合上的一次执行称为一个“进程”。
30、通常把进程分成“系统进程”和“用户进程”两大类,把完成操作系统功能的进程称系统进程,完成用户功能的进程则称用户进程。
31、进程有如下一些基本属性:1进程的动态特性;2多个不同的进程可以包含相同的程序;3三种基本状态。进程有三种基本状态,一个进程在任何时刻总是处于其中的一种状态。等待态:等待某个事件的完成。就绪态:等待系统分配处理器以便运行;运行态:占有处理器正在运行。4进程可以并发执行。
32、为了标识进程,记录各个进程执行时的情况,操作系统为每个进程都设置一个“进程控制块”。进程控制块应包含四类信息:标识信息、说明信息、现场信息、管理信息。         33、所有子进程由父进程创建。
34、每创建一个进程就要建立一个进程控制块。一个刚被创建的进程,它的初始状态为“就绪态”。 35、一个进程被撤消后就结束了它的生命,而该进程就消亡。
36、一个进程占有处理器运行时,由于自身或外界的原因(出现了事件)使运行被打断,让操作系统处理所出现的事件,到适当的时候再让被打断的进程继续运行,这个过程称“中继”。把引起中断的事件称为“中断源”,对出现的事件进行处理的程序称“中继处理程序”
37、从中断事件的性质来说,可以分成下述两大类:
(一)强迫性中断事件
这类中断事件不是正在运行的进程所期待的,是由于外部的请求或某些意外事故而迫使正在运行的进程被打断。1)硬件故障中断;2)程序性中断事件;3)外部中断事件;4)输入输出中断事件
(二)自愿性中断事件:经常把自愿性中断事件称为“访管中断”
38、通常,处理器每执行完一条指令后,硬件的中断装置立即检查有无中断事件发生,若有中断事件发生,则暂停现行进程的执行,而让操作系统的中断处理程序占有处理器,这一过程称“中断响应”。
39、从中断响应的过程看到中断装置主要是做如下三件事:首先检查是否有中断事件发生;其次,若有中断事件发生,则保护好被中断进程的断点以及其他一些信息,以便进程在适当时候能继续执行;最后,启动操作系统的中断处理程序工作。     40、“中断寄存器”,它是记录强迫性中断事件的寄存器。
41、程序状态字(缩定为PSW)是用来控制指令执行顺序并且保留和指示与程序相关的系统状态。     
42、程序的基本状态:指令地址、条件码、目态/管态、等待/计算。
43、设置为管态,程序执行时可以使用包括特权指令在内的一切指令,若设置为目态,程序执行时不可使用特权指令。
44、用来指出要不要响应出现的中断事件,若设置了“中断屏蔽”,则即使出现中断事件也不中止程序的执行,就像没有发生中断事件一样。
45、中断处理程序的主要工作有如下几方面:(一)保护被中断进程的现场信息(二)分析中断原因(三)处理发生的中断事件 。处理原则:1)硬件故障中断事件的处理:这种事件是由于硬件故障引起,要排除故障必须进行人工干预,中断处理程序只能输出信息,向操作员报告并提供一些故障信息,以便维修和校正。2)程序性中断事件的处理:程序性中断事件往往与程序的编制有关。处理程序性中断事件有两种方法,对一些纯属程序错误而又难以克服的事件,中断处理程序只能把进程名、程序断点及错误性质等信息打印输出,进程等待干预。对另一些事件,例如,安点溢出及除数为“0”等,不同的用户可以有不同的处理要求。3)外部中断事件的处理、4)输入输出中断事件的处理。5)自愿中断事件的处理。
46、中断优先级是按中断事件的重要性和紧迫程序来确定的,是在硬件设计时固定的。一般情况下,优先级的高低顺序为硬件故障中断,自愿中断,程序性中断,外部中断,输入输出中断。
47、通常,中断处理程序只屏蔽比自己级别低的中断事件,但是,自愿中断是不能屏蔽的。
48、操作系统设计了一个“进程调度”程序来解决竞争处理器的问题。也把进程调度程序称为“处理器调度”程序。
49、常用的进行调度算法有先来先服务、优先数、时间片轮转及分级调度等算法。
(一)先来先服务调度算法        使进程等待分配处理器的平均时间较长。
50、进程调度选择算法时可考虑如下一些准则:1)处理器利用率;2)吞吐量;3)等待时间;4)响应时间
51、设计系统时,希望能充分利用处理器和有极大的吞吐量,那么,选用优先数调度算法是合适的。在设计交互式系统时,希望能对用户的请求尽快作出应答,则选用时间片轮转调度算法是合适的。
52、进程调度的职责是按选定的进程调度算法从就绪队列中选择一个进程,让它占用处理器。    53、中断处理后应由进程调度决定哪个进程占用处理器。
第四章   存储管理
1、计算机系统中的存储器可以分成两类:主存储器(简称主存)和辅助存储器(简称辅存)。
2、一个好的计算机系统不仅要有一个足够容量的、存取速度快的、稳定可靠的主存储器,而且要能合理有效地使用主存空间。
3、主存储器的空间分成两部分:系统区和用户区。
4、存储管理的功能如下:
(一)主存空间的分配和去配(二)实现地址转换:由于用户程序中使用的是逻辑地址,而处理器执行程序时要按绝对地址访问主存。存储管理必须把一组逻辑地址转换成绝对地址。(三)主存空间的共享和保护
对主存区域的保护可采取如下措施:1)程序执行时访问属于自己主存区域中的信息,则允许它既可读,又可写。2)对共享区域中的信息只可读,不可修改。3)程序执行时,不允许访问其他程序的主存区域,即对于非共享区或非自己的主存区域中的信息既不可读,也不可写。 (四)主存空间的扩充
5、由绝对地址对应的主存空间称“物理地址空间”
6、用户程序中使用的地址称“逻辑地址”,由逻辑地址对应的存储空间称“逻辑地址空间”。
7、把逻辑地址转换成绝对地址的工作称“重定位”或“地址转换”。重定位的方式可以有“静态重定位”和“动态重定位”两种。
8、地址转换工作是在作业开始执行前集中完成的,这种地址转换方式称“静态重定位”。
9、地址转换是在作业执行时动态完成的,这种方式称为“动态重定位”。
10、若作业招待时,被改变了存放区域仍能正确执行,则称程序是可浮动的。动态重定位支持“程序浮动”。静态重定位的系统不支持“程序浮动”。
11、分区存储管理是把主存储器中的用户区作为一个连续区或分成若干个连续区进行管理,当划分多个连续区时可采用固定分区方式或可变分区方式进行管理。
12、多分区的存储管理可采用固定分区或可变分区方式进行管理。
13、固定分区管理方式可以采用静态重定位的方式把作业装入分配到的分区中去。由装入程序把作业中的逻辑地址与分区的下限地址相加,得到相应的绝对地址。
14、用固定分区方式管理主存时,采用如下几种办法可使主存空间利用率得到改善:1)、划分分区时按分区的大小顺序排列,低地址部分是较小的分区,高地址部分是较大的分区。2)、根据经常出现的作业的大小和频率划分分区。3)、按作业对主存空间的需求量排成多个作业队列,规定每个作业队列中的各作业只能依次装入对应的指定分区中;不同的分区中可同时装入作业;某作业队列为“空”时,该作业队列对应的分区也不能用来装其他作业队列中的作业。
15、可变分区方式常用的主存分配算法有“最先适应”分配算法、“最优适应”分配算法和“最坏适应”分配算法。
16、采用可变分区方式管理时,一般均采用动态重定位方式装入作业。因此,要有硬件的地址转换机构作支持。硬件设置两个专用的控制寄存器:基址寄存器和限长寄存器。限长寄存器用来存放作业所占分区的长度,基址寄存器用来存放作业所占分区的起始地址。
17、(可变分区管理主存时)采用移动技术时必须注意下列问题:1、移动会增加系统开销;2、移动是有条件的;移动一道作业时,应先判定它是否在与外围设备交换信息。若为否,则可以移动该作业;采用移动技术时应尽可能地减少移动的作业数和信息量。
18、页式存储管理优点是即可充分利用主存空间,又可减少移动所花费的开销。
19、页式存储管理首先把主存储器分成大小相等的许多区,把每个区称为“块”,块是进行主存空间分配的物理单位。程序中的逻辑地址也进行分页,页的大小与块的大小一致。这样,就可把作业信息按页存放到块中。页式存储器提供编程使用的逻辑地址由两部分组成:页号和页内地址。
20、主存储器的可分配区域被分成256块,则可用字长为32位的8个字作为“位示图”。
21、每个被装入主存储器的作业都有一张页表,指出该作业逻辑地址中的页号与所占用的主存块号之间的对应关系。
22、页式存储管理采用动态重定位方式装入作业。
23、利用高速缓冲存储器存放页表的一部分,把存放在高速缓冲存储器中的部分页表称“块表”。
24、采用页式存储管理也能方便地实现程序和数据的共享。
25、页的共享可节省主存空间,但实现信息共享必须解决共享信息的保护问题。对共享的数据不能修改,对共享程序要保持它的“可再入”性,以实现用同样的方式同时为多个服务。
26、分页管理缺点:分页按照一定的规则武断的划分,不照顾用户的想法。
27、在分区存储管理和页式存储管理中,供用户使用的逻辑地址都是连续的,用户在编制大型程序时就会感到很不方便。
28、段式存储管理支持用户的分段观点,以段为单位进行存储空间的分配。
29、段式存储管理中,段内的地址是连续的,而段与段之间的地址是不连续的。
30、“段表”,指出该作业每个分段的长度和在主存储器的起始地址。
31、采用段式存储管理的一个致命弱点是每段必须占据主存储器的一个连续区域。于是,装入一个分段时,可能要移动已在主存储器中的信息。为克服这个缺点,可兼用分段和分页的方法,构成可分页的段式存储管理,通常被称为是“段页式存储管理”。
32、段页式存储管理兼顾了段式在逻辑上清晰和页式在管理上方便的优点。
33、虚拟存储器实际上是为扩大主存容量而采用的一种设计技巧,虚拟存储器的容量是由计算机的地址结构决定的。
34、实现虚拟存储器要有大容量的辅助存储器(例如,磁盘)作后盾,它的工作原理如下:把作业信息保留在磁盘上,当作业请求装入时,只将其中一部分先装入主存储器,作业执行中若要访问的信息不在主存中,则再设法把这些信息装入主存。
35、程序具有两个特点:第一,程序执行时有些部分是彼此互斥的;第二,程序的执行往往具有局部性。
36、页式虚拟存储管理是在页式存储管理的基础上实现虚拟存储的,首先把作业信息作为副本存放在磁盘上,作业执行时,把作业信息的部分页面装入主存储器,作业执行时若所访问的页面已在主存中,则按页式存储管理方式进行地址转换,得到欲访问的主存绝对地址,若欲访问的页面不在主存中,则产生一个“缺页中断”,由操作系统把当前所需的页面装入主存储器中。
37、使调度非常频繁,这种现象称为“抖动”或称“颠簸”。一个好的调度算法应减少和避免抖动现象,常用的页面调度算法有先进先出算法、最近最少用算法和最近最不常用算法。
38、先进先出调度算法(FIFO)算法简单,易实现。      缺点:1依据的理由不是普遍成立的;2会产生一种奇异现象(页架数越多有时反而越缺页)。
39、最近最少用调度实现起来比较麻烦且开销大。
第五章    文件管理
1、文件管理的主要工作是管理用户信息的存储、检索、更新、共享和保护。
2、操作系统为用户提供“按名存取”的功能。
3、把逻辑上具有完整的信息集合称为“文件”。
4、文件分类:可按分途分类:可把文件分成系统文件、库文件和用户文件;按保护级别分类:根据限定的使用文件的权限可分成执行文件、只读文件和读写文件等;按信息流向分类:由物理设备的特性决定了文件信息的流向,一般可分成输入文件、输出文件和输入输出文件;按存放时限分类:根据系统保留文件的时间可分成临时文件、永久文件和档案文件;按设备类型分类:根据文件存储介质的设备类型可分成磁盘文件、磁带文件、卡片文件和打印文件等;按文件的组织结构分类:由用户组织的文件称逻辑文件,文件在存储介质上的组织方式称文件的物理结构(物理文件)。
5、把存储介质的物理单位定义为“卷”。
6、把存储介质上连续信息所组成的一个区域称为“块”(或称“物理记录”)。
7、文件的存取方式分成两类:顺序存取和随机存取。
8、文件结构中树形目录结构有如下优点:     1)解决了重名问题;2)有利于文件的分类;3)提高检索文件的速度;4)能进行存取权限的控制。
9、文件的保护是防止文件被破坏,造成文件可能被破坏的原因,有时是硬件故障、软件失误引起的,有时是由于用户共享文件时发生错误引起的。
10、防止系统故障造成的破坏方法:1建立副本;2定时转储。
11、防止用户共享文件可能造成的破坏方法:1)采用树形目录结构;2)存取控制表;3)文件使用权限         UNIX系统规定用户使用文件的权限仅是读、写和执行三种,且相互间没有隐含关系。
12、文件的保密是防止不经文件拥有者授权而窃取文件。
13、常用的文化保密的措施有以下几种:
1)隐蔽文件目录;2)设置口令;3)使用密码。
第六章    设备管理
1、操作系统中对外围设备的启动和控制工作由设备管理部分完成。
2、计算机的外围设备可以分成两大类:一类是存储型设备;另一类是输入输出型设备。                                        3、在用户程序中用“设备类、相对号”提出使用设备的要求,这种方式使设备分配的适应性好、灵活性强。
4、磁盘机每个扇区的各磁道上均可存放相等数量的字符,我们称它为“块”,块是信息读写的最小单位。要确定一个块所在的位置必须给出三个参数:柱面号、磁头号、扇区号。
5、寻找时间——磁头在移动臂带动下移动到指定柱面所花的时间。
6、延迟时间——指定扇区旋转到磁头下所需的时间。
7、传送时间——由磁头进行读写完成信息传送的时间。
8、传送信息所花的时间是硬件设计就固定的,而寻找时间和延迟时间是信息在磁盘上的位置有关。
9、系统往往采用一定的调度策略来决定各等待访问者的执行次序,这项工作称磁盘的“驱动调度”,采用的调度策略称“驱动调度算法”。对磁盘来说,驱动调度有“移臂调度”和“旋转调度”两部分组成。
10、根据访问者指定的柱面位置来决定执行次序的调度称“移臂调度”,移臂调度的目的是尽可能地减少输入输出操作中的寻找时间。常用的移臂调度算法有先来先服务算法、最短寻找时间优先算法、电梯调度算法和单向扫描算法。
11、与先来先服务算法比较,最短寻找时间优先调度算法大幅度地减少了寻找时间。因而缩短了为各请求访问者服务的平均时间,也就提高了系统效率。
12、电梯调度算法是一种简单、实用且高效的调度算法,但是,在实现时除了要记住读写磁头的当前位置外,还必须记住移动臂的移动方向。
13、磁盘的驱动调度中移臂调度算法除了“先来先服务”调度算法外,其余三种调度算法都是根据欲访问的柱面位置来进行调度的。
14、根据延迟时间来决定执行次序的调度称为“旋转调度”。
15、主存储器与外围设备之间传送信息的输入输出操作由通道完成。
16、由于通道能独立完成输入输出操作,所以,通道也可称为“输入输出处理机”。
17、当有输入输出请求时,中央处理器先执行“启动I/O”指令,启动指定通道上的指定设备。
18、通道命令的格式一般都由命令码、数据主存地址、传送字节个数及标志码等部分组成。
19、命令码规定了外围设备应执行的操作,命令码分成三类:数据传输类、通道命令转移类、设备控制类。    20、“通道地址字”CAW;通道状态字CSW
21、由于“启动I/O”指令是特权指令,用户不能直接使用,所以,用户程序中是通过“访管指令”调用文件操作提出“请求启动外设”的要求。
22、当通道状态字(CSW)中仅有通道结束、控制器结束和设备结束时,表示已完成了通道程序所规定的所有操作,通道就形成输入输出操作正常结束中断事件。
23、当通道发现有故障或设备特殊情况时就形成操作异常结束的I/O中断事件。
24、实现虚拟设备必须要有一定的硬件和软件条件为基础。对硬件来说,必须配置大容量的磁盘,要有中断装置和通道,具有中央处理器与通道并行工作的能力。对操作系统来说,应采用多道程序设计技术。
25、为了实现虚拟设备必须在磁盘上划出称为“井”的专用存储空间,用以存放作业的初始信息和作业的执行结果。“输入井”中存放作业的初始信息;“输出井”中存放作业的执行结果。
26、操作系统中实现虚拟设备的功能模块称为斯普林(SPOOL)系统。斯普林系统由三部分程序组成:1预输入程序;2井管理程序;3缓输出程序。
27借助于硬件的中断装置和通道技术使得中央处理器与各种外围设备以及外围设备之间均可并行工作。
28为了提高独占设备的使用效率,创造多道并行工作的环境,增加单位时间内的算题量,充分利用系统的资源,操作系统借助硬件提供的中央处理器与外围设备之间的并行工作能力,采用多道程序设备技术,实现斯普林(SPOOL)系统,通过预输入、“井管理”和缓输出为用户提供虚拟设备。
第七章    作业管理
1、我们把用户要求计算机系统处理的一个计算问题称为一个“作业”。
2、作业控制方式有两种:批处理方式和交互方式。
批处理作业在进入计算机系统之前,用户除了要准备好源程序和初始数据外,还必须用作业控制语言来书写作业控制说明书,规定如何控制作业的执行。
3、用户把源程序、数据、作业控制说明书都定义为文件,把这些文件组织在一起就构成一个作业信息。作业信息可以存储在存储介质上提交级系统,系统通过相应的输入设备就可读入这些信息。
4、操作系统根据允许并行工作的道数和一定的算法从“输入井”中选取若干作业把它们装入主存储器,使它们有机会去获得处理器运行,这项工作被称为“作业调度”。实现从“输入井”选取作业的程序称为“作业调度程序”。                       5、设计作业调度程序时可考虑如下原则:1)、公平性;2)、均衡使用资源;3)、极大的流量。
6、作法调度算法:1)、先来先服务算法;2)、计算时间短的作业优先算法;3)、响应比最高都优先算法;4)、优先数调度算法;5)、均衡调度算法。
7、进入“输入井”的时间为Si,若它被选中执行,得到计算结果的时间为Ei,那么,它的周转时间就定义为Ti=Ei—Si。
响应比= 等待时间
计算时间
8、作业调度按一定的算法从“输入井”中选择资源能得到满足的作业装入主存储器,使作业有机会去占用处理器执行。但是,一个作业能否占用处理器?什么时间能够占用处理器?必须由进度调度来决定。
9、采用交互方式控制作用,在作业执行过程中,由用户使用操作系统提供的操作控制命令或使用会话语言系统提供的会话语句直接提出对作业的控制要求。
10、交互作业的特点是主要表现在交互性上,它采用人机对话的方式工作。
提供交互控制方式的操作都有一个命令解释程序,命令解释程序接收来自用户的命令并对命令进行分析。
11、用户利用终端使用计算机系统时,首先要使自己的终端与计算机系统在线路上连接,然后进行注册,注册成功后才能以交互方式控制作用的执行,作业执行结束后必须注销。
第八章        进程同步与通信
12、当一个进程独占处理器顺序时,具有两个特性:1、封闭性。进程执行的结果只取决于进程本身,不受外界影响;2、可再现性。当进程再次重复执行时,必定获得相同的结果。
13、对若干进程共享某一变量的临界区的管理应满足如下三个要求:1)、一次最多让一个进程在临界区执行,当有进程在临界区时其他想进入临界区执行的进程必须等待;2)、任何一个进入临界区执行的进程必须在有限的时间内退出临界区,即任何一个进程都不应该无限地逗留在自己的临界区中;3)、不能强迫一个进程无限地等待进入它的临界区,即有进程退出临界区时应让一个等待进行临界区的进程进入它的临界区。
14、用PV操作可以实现进程的互斥,也可以实现进程的同步。
15、进程的同步是指并发进程之间存在一种制约关系,一个进程的执行依赖另一个进程的消息,当一个进程没有得到另一个进程的消息时应等待,直到消息到达才被唤醒。                         16、把通过专门的通信机制实现进程间交换大量信息的通信方式称为“进程通信”。
17、进程通信有两种方式:1)、直接通信。这种通信是固定在一对进程之间;2)、间接通信。这种通信以是信箱为媒体来实现通信的。
线程是进程中可独立执行的子任务,一个进程中可以有一个或多个线程,每个线程都有一个惟一的标识符。
18、线程有如下属性:1)、每个线程有一个惟一的标识符和一张线程描述表;2)、不同的线程可以执行相同的程序;3)、同一进程中的各个线程共享分配给进程的主存地址空间。4)、线程是处理器的独立调度单位,多个线程是可以并发执行的;5)、一个线程被创建后便开始了它的生命周期,直至终止。
19、把进程作为操作系统的基本组成单位,也存在一些缺点,主要表现在:每个进程要占用一个进程控制和一个私有的主存空间,开销较大;进程之间的通信必须要由通信机制来完成,速度较慢;进程增多会给调度和控制带来复杂性,增加了死锁的机会。;因而,应尽量避免设计过多的进程。
第九章    死锁
1、若系统中存在一组进程(两个或多个进程),它们中的每一个进程都占用了某种资源而又都永远不能结束,则说系统出现了“死锁”,或说这组进程得于“死锁”状态。计算机系统中有限的资源与众多的请示分配资源的进程间会存在矛盾。
2、死锁的出现除了与资源的分配策略有关外,也与并发进程的执行速度有关。
3、死锁原因有:1、资源不足;2、进程推进的顺序不合适。
4、系统出现死锁一定同时保持了如下四个必要条件:1)、互斥使用资源;2)、占有并等待资源;3)、不可抢夺资源;4)、循环等待资源。这4个条件仅是必要条件而不是充分条件,即只要发生死锁则这4个条件一定同时成立。            
5、形成环路不一定死锁(单资源必定死锁)。
6、只要采用的资源分配策略能使这4个条件中的一个条件不成立,则就可防止死锁的发生。
7、要使互斥使用资源的条件不成立,惟一的办法是允许进程共享资源。要使占有关等待资源的条件不成立,经常使用两种办法:1)、静态分配资源;2)、释放已占资源。
8、为了使不可抢夺条件不成立,我们可以约定如下:如果一个进程已经占有了某些资源又要申请新资源,而新资源不能满足必须等待时,系统可以抢夺该进程已占有的资源。对资源采用按序分配的策略可以使循环等待资源的条件不成立。
9、死锁的避免是解决死锁问题的另一种方法。
10、如果操作系统能保证所有的进程在有限的时间内得到需要的全部资源,则称系统处于“安全状态”,否则说系统是不安全的。
11、只要能保持系统处于安全状态就可以避免死锁的发生。
12、银行家算法是通过动态地检测系统中资源分配情况和进程对资源的需求情况来决定如何分配资源的,在能确保系统处于安全状态时才把资源分配给申请者,从而避免系统发生死锁。
13、银行家算法起到避免死锁的作用。
14、一般采用两种方式来解除死锁:一是终止一个或几个进程的执行以破坏循环等待;另一个是从涉及死锁的进程中抢夺资源。


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