考题预测及解析

首先声明一点：

从长远角度看，前面博客中讲的研究思路更重要！
从考试角度看，这篇博客就足够了，因为考点几乎是固定的！
另外，上篇博客写于期中考试前，这篇博客写在期末考试前！时间：2019/7/4

考点

由于笔者从开始到现在从来没有看过课本，一直跟着老师PPT和思路来，所以重点的顺序就按照老师讲的顺序来！

概述部分

相比单道系统，现代操作系统分别通过哪些技术或手段提高CPU、内存、外设的利用率？为了实现这些技术，引入了哪些数据结构？
- CPU：引入多道系统设计机制，如分时操作系统，多进程、多线程等技术；需要在PCB or TCB中加入counter表示时间片计时，需要加入进程、线程状态字段；
- 内存：引入分页管理机制，如一级页表、二级页表，将逻辑地址划分成页号+页内偏移，二级页表中还需要在CR3寄存器中保存页目录入口地址。
- 外设：最主要的思想是缓存，基于缓存发展出SPOOling技术，而且实现了虚拟设备功能，使每个进程都认为独享设备！引入的数据结构：缓冲区、/proc文件系统。
作业调度算法，如：优先级调度，时间片轮转调度！抢占式调度和非抢占式调度有何区别？
- 先到先服务
- 短作业优先
- 优先级调度算法
- 多级队列调度
- 多级反馈队列调度
操作系统的四大特性：
- 并发、共享、虚拟、异步

进程部分

PCB主要内容有哪些？进程的状态模型，以及状态转换图！
- 进程概述给出了0.11版LinuxPCB的全貌，最主要的有几点：进程状态-state，时间片计数-counter，CPU状态，打开文件列表，创建时间等
- 状态转换图：就绪态、运行态、阻塞态，可能加入挂起态，可能增加就绪/挂起态和阻塞/挂起态
进程同步：PV操作，老师说今年会考的复杂点，不是那么简单！
死锁：处理死锁有哪些方法？然后考银行家算法！
- 三种：忽略+预防+避免+检测和恢复
- 预防策略破坏了死锁的必要条件，过于保守
- 避免策略则在申请之前计算是否处于安全状态—银行家算法
- 检测和恢复策略：这里有个死锁检测算法，检测到死锁后可能采取的措施有：剥夺资源和撤销进程！
从汇编层面解释，如果使用PV操作，为什么并发会带来问题？
- 就是老师上课讲c++问题！
论述并发的概念，为什么引入AND型信号量？
- 并发：宏观上来讲：某一段时间内多个程序在执行，微观上来讲：对于单CPU某一时刻只能执行一个程序，即他们分时交替执行；
- 为何需要引入AND型信号量？当多个进程需要的共享资源比较多时，如果PV操作的顺序出现问题，可能会导致死锁，所以引入AND型信号量，统一申请临界资源；
论述进程和线程的优缺点！
同步机制的四条准则：空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待；

从我的博客目录也能看出来，用了8篇博客才讲完的进程部分，所以是考试重点！

内存管理部分

分页机制：逻辑地址到物理地址的转换，要求考虑缺页的情况，图示！
缺页中断和其他中断有什么不同？
- 指令执行过程中可能会发出缺页中断，并且发生缺页中断后会立刻去执行中断处理程序，执行完后继续执行指令
- 而其他中断则在指令完成后才去执行中断处理程序！
给个页表，给出几个逻辑地址，将逻辑地址转换成物理地址！
页面调度算法，比如FIFO， LRU！会让算缺页次数和页面置换次数！
空闲内存分配算法，如：首次适应、循环首次适应、最佳适应、最坏适应等
虚拟内存：局部性原理！
- 时间局部性和空间局部性

磁盘调度

磁盘调度算法优化的目标是什么？
- 尽量保证公平、减少寻道时间
然后考具体算法，比如SCAN， CSCAN等！
- 先到先服务调度
- 最短寻道时间优先调度
- 电梯调度-SCAN
- 循环扫描调度-CSCAN
- 老师可能给英文名，不要弄混了

文件系统

混合索引结构的inode的数据结构要会！
- filename, mode, owners, timestamps, size block, count, #0-#9, single indirect, double indirect, triple indirect
求混合索引结构下，文件系统给支持的最大文件大小，给出文件大小N，让算实际占用的磁盘块大小！
说明创建某一个文件的过程，并向文件写数据的过程
fread, fopen的执行过程！

IO相关部分

设备独立性的概念是什么？设备独立性为了解决什么问题？
- 设备独立性是指：应用程序独立于具体的物理设备，可以简单理解成针对抽象编程，而非具体，这里的抽象指的是逻辑设备，具体指的是物理设备；
- 分配比较灵活，如某一设备有多台，系统可以分配任何一台给进程；
- 方便输入输出重定向，如物理设备更换后，只需要维护逻辑设备表里的映射关系即可，不要修改应用程序；
假脱机技术，SPOOling技术！
- SPOOling技术是一种虚拟设备技术，还是利用了缓存的思想进行排队转储；
- 以打印机为例，用户请求打印输出时，不把打印机分配给该用户进程，而是：
- 由输出进程在输出井中为之申请一空闲盘块区，将要打印的数据送入其中
- 输出进程再为该用户进程分配请求打印表，将用户的打印请求放入便表中，该表即排队思想的体现，打印时按照该表进行处理
- 特点是：提高了IO速度，将独占设备改造成共享设备，实现了虚拟设备功能
缓存引入的意义是什么？
- 减少中断频率，如一个字符一个中断，加入大小为n的缓冲区后，变成n个字符一个中断，也同时放宽了对中断响应时间的要求
- 缓和CPU快，IO慢的不协调，如打印功能：CPU可以先将要打印的数据全部放到缓冲区，让打印机慢慢读，慢慢打印即可，不必等待打印机，同理也提高了CPU和IO设备的并行性！

系统调用部分

系统调用和普通调用的区别？（TIPS：系统调用是软中断实现的）！
- 普通调用用于某种特定目的的函数，而系统调用供应用程序直接进入系统内核
- 有些API函数在用户空间就可以完成工作，比如科学计算的函数，因此不需要使用系统调用；而有些API函数则可能会进行多次系统调用；
- 不同的API函数也可能会有相同的系统调用，比如malloc, calloc, free等都使用相同的方法分配和释放内存；
要会系统调用的伪代码，例如访问文件某一块空间！

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