考试范围

操作系统重点：
1.第一章考小题
2.第二章程序设计大题
3.银行家算法考大题
4.多级反馈队列要考
5.请求分页配合虚拟内存大题
6.I/O考spooling
7.磁盘调度必考
8 第八章掌握FAT和NTFS

1.逻辑地址和物理地址之间的转换
2.假脱机技术
还有中断
银行家

大题似乎还有磁盘调度的题，可能有clock

第一章操作系统引论

分时系统特征

多路性
独立性
及时性
交互性

操作系统基本特性*

并发
共享
虚拟
异步

并发

并行与并发*

并行：同一时刻
并发：同一时间间隔

引入进程

计算程序，I/O之间顺序执行
进程是，资源分配基本单位

共享

互斥共享
- 临界资源：同一时间，只能一个进程访问*
- 提出请求——（等待资源）——分配资源——访问释放资源
同时访问

虚拟

时分复用
空分复用

异步

允许多进程并发执行

并发,共享是多任务OS最基本特征

操作系统功能

处理机管理：进程控制、同步、通信、调度
存储器管理：内存分配、保护、扩充，地址映射
设备管理：缓冲、分配、处理
文件管理：存储，目录，读写
用户接口：用户，程序

接口*

用户接口
- 联机用户接口
- 脱机用户接口
- 图形用户接口
程序接口

一组系统调用组成

第二章进程描述与控制

程序并发执行特征*

间断性
失去封闭性
不可再现性

进程特征

动态性
并发性
独立性
异步性

状态转换图*

三态

进程五态

挂起原语*

挂起引入原因：

终端用户需要
父进程请求
负荷调节需要
操作系统需要

引入挂起原语Suspend，激活原语Active*

活动就绪——>静止就绪：挂起原语Suspend
活动阻塞——>静止阻塞：挂起原语Suspend
静止就绪——>活动就绪：激活原语Active
静止阻塞——>活动阻塞：激活原语Active

进程管理

操作系统通过进程控制块(PCB)对进程进行管理。

PCB具体作用*

独立运行基本单位的标志
实现间断性运行方式
提供进程管理所需信息
提供进程调度所需信息
实现与其他进程同步与通信

PCB中信息*

进程标识符：唯一标识进程*
处理机状态：重新执行时可以从断点继续
进程调度信息
进程控制信息

PCB组织方式

线性方式
链接方式
索引方式

进程控制*

原语操作：若干指令组成，不可中断

进程创建*

调用进程创建原语Creat

进程申请空白PCB
分配资源：物理资源，逻辑资源
初始化PCB
- 初始化标识符：填入标识符+父进程标识符
- 初始化处理机控制信息：程序计数器指向程序入口
- 初始化处理机控制信息：状态设为就绪或静止就绪，设置优先级
插入就绪队列

进程终止*

调用进程终止原语

根据标识符，PCB集合中检索该进程PCB，读出进程状态
若处于执行状态，终止执行，调度标志设为真
若有子孙进程，全部终止
全部资源归还父进程或系统
进程（PCB）移出队列

临界区*

访问临界资源的代码

while(True){进入区临界区退出区剩余区
}

同步机制遵循的规则*

空闲让进
忙则等待
有限等待
让权等待

信号量机制*

编程题例题*

/*
例题：某博物馆最多可容纳500人同时参观，有一个出入口，该出入口一次仅允许一个人通过。参观者的活动描述如下：
*/
cobegin
参观者进程i：
{进门;参观;出门;
}
coend
/*
请添加必要的信号量和P、V(或wait( )、signal( ))操作，以实现上述过程中的互斥与同步。要求写出完整的过程，说明信号量的含义并赋初值。
*/    // 答案：
Semaphore empty=500; //博物馆可以容纳的最多人数 (2分)
Semaphore mutex=1; //用于出入口资源的控制 (2分)
cobegin
参观者进程i：
{P(empty);// 人数限制P(mutex);// 进门限制进门;V(mutex);// 让出门参观;P(mutex);// 出门限制出门;V(mutex);// 让出门V(empty);// 让出人数…
}
coend(3分)

选填例题*

若信号量S的初值为2，且有3个进程共享此信号量，则S的取值范围是（ B ）。

A.[-2，2] B.[-1，2] C.[0，2] D.[-3，2]

第三章处理机调度与死锁

处理机调度层次*

高级调度：作业调度，长程调度，作业调入内存，创建进程、分配资源，放入就绪队列
低级调度：进程调度，短程调度，决定队列进程谁获得处理机，并为其分配处理机
中级调度：内存调度，目的：提高内存利用率、吞吐量

作业调度算法*

例题：学习指导与题解P72

求完成时间
周转时间：完成时间 - 到达时间
带权周转时间：周转时间/服务时间
平均周转时间：sum（周转时间）/ 进程个数
平均带权周转时间：sum（带权周转时间）/ 进程个数

FCFS，先来先服务*

SJF，短作业优先*

非抢占方式*
抢占方式

HRRN，高响应比优先*

响应比：（运行时间+等待时间）/ 运行时间

FB，多级反馈队列*

抢占
非抢占

RR，轮转调度算法

优先级调度算法*

算法类型

非抢占式
抢占式

优先级类型*

静态优先级

创建进程时确定，运行期间保持不变，0-255之间一个数字确定，优先级越小越高*

确定静态优先级三个依据：

进程类型
进程对资源的需求
用户要求

特点：简单易行，系统开销小，可能出现饥饿现象*

动态优先级*

创建之初赋予优先级，后面随进程推进、等待时间增长而改变，以获得更好的调度性能

设计一个动态优先级算法：

动态优先数 = T1 + k1·T2 - k2·T3（不懂，在等老师回复）

静态优先级越小越高，动态优先级越大越高（不确定，在等老师回复）

死锁

必要条件*

互斥条件：资源排他性使用
请求和保持条件：已经有资源，还申请资源
不可抢占条件：未使用完不能释放，进程结束时释放
循环等待条件

处理方法*

预防死锁：破坏四个条件
避免死锁：分配过程中，避免进入不安全状态，银行家算法采用避免预防策略
检测死锁：检测机构检测死锁，适当措施，解脱死锁
解除死锁：检测到死锁，适当措施，解脱死锁

银行家算法

例题与做题过程：课本P121-123

安全判断行标签：
- 安全
P Work Need Allocation Work+Allocation Finish

… … … …. … …
- 不安全
P Allocation Need Available

… … … …

第四章存储器管理

程序的装入

绝对装入方式
可重定位装入，静态重定位，地址变换在装入时完成
动态运行时的装入方式：地址 = 相对地址 + 重定位寄存器中地址

如果要使装入内存的目标程序，在内存中移动后能正常运行，必须要有（ B ）。

A.静态重定位 B.动态重定位 C.动态链接 D.静态链接

动态可重定位分区分配*

紧凑
动态重定位

基于顺序存储的动态分区分配*

学习指导与题解P97

FF首次适应：第一个满足的
NF循环首次：上次分配的下一分区开始
BF最佳适应：最小的区
WF最坏适应：最大的区

分页存储管理方式*

地址变换机构：学习指导与题解P119*

访问内存有效时间*

EAT：2 * t （无快表）

分段分页主要区别*

页是信息的物理单位:主要是为实现离散分配方式。
段是信息的逻辑单位：通常包含一组意义相对完整的信息
页的大小固定且由系统决定。
段的长度不固定，由用户的程序决定。
分页的用户程序地址空间一维，分页是系统的行为，分页系统中用户程序的地址是单一的线性空间。
分段系统中，用户地址空间二维，标识地址，既需段名，又需段内地址

第五章虚拟存储器

请求分页存储管理方式*

字段说明

状态位：存在位，指示是否以调入内存
访问字段：记录访问次数，或访问时间，为置换算法换出页面提供依据
修改位：表示调入内存后是否被修改过，是否需要更新外存副本
外存地址：通常是无理块号

缺页中断机构

在指令执行期间产生和处理中断信号
一条指令可能产生多次缺页中断

地址变换机构*

例题：学习指导与题解P119*

内存分配策略*

固定分配局部置换：初始分配物理块，不再分配物理块，在自己块中置换
可变分配全局置换：每次缺页中断，都会分配物理块，当没有空闲物理块，从别的进程拿
可变分配局部置换：先在自己块中置换，频繁缺页时，再给他分配物理块

页面置换算法*

例题：学习指导与题解P115-116*

Optimal最佳
FIFO先进先出
LRU最近最久*
LFU
Clock*，课本P178-179

计算：

缺页率 = 缺页次数 / 访问总页面数
缺页中断处理时间 = 已修改概率 * 已修改处理时间 + （1 - 已修改概率）* 未修改处理时间

访问内存有效时间

抖动*

频繁缺页，原因是进程多，分配的物理块少

预防办法：

局部置换
工作集算法
L=S准则调节：（L缺页平均时间）（S平均缺页服务时间）
选择进程暂停

请求分页基本分页区别与联系*

分页存储管理方式：不具备页面对换功能，不支持虚拟存储器功能，在调度作业运行时 ,必须将它的所有页面一次调入内存,若内存没有足够的块, 则作业等待

请求分页管理方式：支持虚拟存储,具备页面对换功能.调度作业时部分（而不是全部）放入内存，页面缺少时发缺页请求从外存调入

主要区别：能否提供虚存*

第六章I/O

I/O层次结构*

硬件层次
软件层次*
- 用户层I/O软件：实现与用户交互接口，提供库函数
- 设备独立性软件：完成用户程序与设备驱动器之间的工作
- 设备驱动软件：与硬件相关
- 中断处理程序：保存CPU环境

中断处理

检测中断信号
保护CPU环境
转入设备处理程序
中断处理
恢复CPU现场并退出中断

直接存储器访问方式*

特点*

基本单位是数据块
传送数据从设备直接送入内存，或者相反
CPU仅在开始和结束干预，传送由控制器控制完成

过程

课本p211，简单了解，出题概率不大

系统调用*

系统调用目的：用户态应用程序——间接调用——系统态(核心态)I/O过程

Spooling假脱机技术*

组成

输入井和输出井
输入缓冲和输出缓冲
输入进程和输出进程
井管理程序

特点

提高I/O速度
独占设备改造为共享设备
实现虚拟设备功能

假脱机打印机系统

磁盘缓冲区
打印缓冲区
假脱机管理进程
假脱机打印进程

守护进程

是唯一允许使用打印机的进程

例题一：简述SPOOLing系统的组成，并以共享打印机为例，说明SPOOLing系统的工作过程。

【参考答案及评分标准】SPOOLing（即外部设备联机并行操作），即Simultaneous Peripheral Operation On-Line的缩写，它是关于慢速字符设备如何与计算机主机交换信息的一种技术，通常称为“假脱机技术”。SPOOLing系统的三大组成部分：

（1）输入井和输出井；（2）输入缓冲和输出缓冲；（3）输入进程和输出进程（4）井管理程序

将一台独享打印机改造为可供多个用户共享的打印机，是应用SPOOLing技术的典型实例。具体做法是：系统对于用户的打印输出，但并不真正把打印机分配给该用户进程，而是先在输出井中申请一个空闲盘块区，并将要打印的数据送入其中；然后为用户申请并填写请求打印表，将该表挂到请求打印队列上。若打印机空闲，输出程序从请求打印队首取表，将要打印的数据从输出井传送到内存缓冲区，再进行打印，直到打印队列为空。

例题二：在实现后台打印时，SPOOLing系统应为请求I/O的进程提供那些服务？

【参考答案及评分标准】（1）输出进程在输出井申请一空闲盘块，并将要打印的数据送入其中；

（2）输出进程为用户进程申请空白用户打印表，填入打印要求，将该表挂到请求打印队列；

（3）一旦打印机空闲，输出进程便从打印队列的队首取出一张请求打印表，根据表中要求将要打印的数据从输出井传送到内存缓冲区，再有打印机打印输出。

例题三：SPOOLing系统中，作业执行时，从磁盘上的（输入井）中读取信息，把作业的执行结果暂时存放在磁盘上的（输出井）中。

例题四：什么是虚拟设备？SPOOLing技术如何使一台打印机虚拟成多台打印机？

【参考答案及评分标准】通过某种技术，将原不能共享的独占设备变为共享设备，改造后的独占设备称为虚拟设备。（2分）

共享打印机技术指当用户进程请求打印输出时，SPOOLing系统同意为它打印输出，但并不真正立即把打印机分配给该用户进程，而只为它做两件事：

①由输出进程在输出井中为之申请一个空闲磁盘块区，并将要打印的数据送入其中；　（1分）

②输出进程再为用户进程申请一张空白的用户请求打印表，并将用户的打印要求填入其中，再将该表挂到请求打印队列上。（1分）

缓冲区

了解即可

磁盘组织格式(课本无)*

磁盘调度算法*

学习指导与题解：P141

FCFS先来先服务
SSTF最短寻道优先
SCAN扫描
CSCAN循环扫描

数据处理时间

学习指导与题解：P141

第七章文件管理

数据项,记录和文件*

数据项

基本数据项，可命名最小逻辑数据单位
组合数据项，组项，除了数据名，还有数据类型

记录

一组相关数据项的集合
关键字唯一标识

文件

有结构：若干记录组成
无结构：字符流

文件属性：

文件类型
文件长度
文件物理位置
文件建立时间

第八章磁盘存储器的管理

外存组织方式*

连续组织方式
- 访问容易
- 速度快
- 存储空间连续
- 事先知道文件长度
- 插入删除不便
- 存储空间空闲
链接组织方式
- 隐式链接：顺序访问，只记录首尾指针
- 显式链接：指针放在内存链接表
索引组织方式

FAT*

例一：

设文件索引节点中有 7 个地址项，其中 4 个地址项是直接地址索引，2 个地址项是一级间接地址索引，1 个地址项是二级间接地址索引，每个地址项大小为 4B，若磁盘索引块和磁盘数据块大小均为 256B，则可表示的单个文件最大长度是？

每个索引块能放的地址块数：256/4=64

总共有 7 个地址项：
4 个直接地址，所以 4256 B
2 个一级间接地址，所以 264256 B
1 个二级间接地址，所以 16464256 B

最大长度就是 3 者之和，即 1082368 B = 1057 KB

例二：

文件系统采用两级索引分配方式，若每个磁盘块的大小为 1KB，每个盘块号占 4 B，则该系统中单个文件的最大长度是？

索引块=磁盘块=1KB
每个索引块中能放的地址块数：1KB/4B = 256
采用二级索引，文件的最大长度为：2562561KB=2^26B=64MB
1
2
3
例三：

假定磁盘块的大小为 1KB，对于 540MB 的硬盘，其文件分配表 FAT 最少需要占用多少存储空间？

硬盘总块数为 540MB/1KB = 540K 个；
因为 540K 刚好小于 2^20，所以文件分配表的每个表目可用 20 位，即 20/8=2.5B；
这样 FAT 占用的空间为 2.5*540KB=1350KB；
1
2
3
关于计算访盘次数的习题：

例一：

一个文件系统中，其 FCB 占 64B，一个盘块大小为1KB，采用一级目录。假定文件目录中有 3200 个目录项。则查找一个文件平均需要多少次访问磁盘？

一个盘块可以放多少个 FCB？ 1KB/64B=16个
该文件目录需要多少个磁盘块用来存放目录？3200 / 16 = 200 个
所以总共有 200 个磁盘，平均访问次数就是一半，即 100 。
1
2
3
例二：

【2015统考真题】在文件的索引节点中存放直接索引指针 10 个，一级和二级索引指针各 1 个。磁盘块大小为 1KB，每个索引指针占 4B，若某文件的索引节点已在内存中，则把该文件偏移量（按字节编址）为 1234 和 307400 处所在的磁盘块读入内存，需访问的磁盘块个数分别是？

索引块=磁盘块=1KB，则每个索引块能存放的记录数为 1KB / 4B = 256 个。
直接索引指针能存放的文件大小最多为 101KB=10KB；
一级索引指针能存放的文件大小为：12561KB=256KB；
二级索引指针能存放的文件大小为：12562561KB=64MB；

因为 1234B 大于 1KB，又小于 2KB，所以他应该是第二个直接索引，访盘次数为 1。
而 307400B 大于 256Kb，小于 64MB，所以踏实二级索引，访盘次数为 3 次，先访问两次得到文件所在的磁盘块地址，再访盘一次即可读出文件

单缓冲区总时间=(磁盘写入缓冲区时间+缓冲区读出时间)*磁盘块数+CPU处理最后一块数据的时间=(80+60)*10+40=1440us双缓冲总时间=磁盘写入缓冲区时间*磁盘块数+读出最后一块数据时间+CPU分析最后一块数据时间=80*10+60+40=900us

位示图法*

学习指导与题解：P174，172

分配

扫描找零
根据行列号计算盘块号
修改位示图

回收

盘块号计算出行号和列号
修改位示图

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计算机操作系统考试范围

考试范围

第一章操作系统引论

分时系统特征

操作系统基本特性*

并发

共享

虚拟

异步

并发,共享是多任务OS最基本特征

操作系统功能

接口*

第二章进程描述与控制

程序并发执行特征*

进程特征

状态转换图*

挂起原语*

进程管理

PCB具体作用*

PCB中信息*

PCB组织方式

进程控制*

进程创建*

进程终止*

临界区*

同步机制遵循的规则*

信号量机制*

编程题例题*

选填例题*

第三章处理机调度与死锁

处理机调度层次*

作业调度算法*

FCFS，先来先服务*

SJF，短作业优先*

HRRN，高响应比优先*

FB，多级反馈队列*

优先级调度算法*

算法类型

优先级类型*

静态优先级

动态优先级*

死锁

必要条件*

处理方法*

银行家算法

第四章存储器管理

程序的装入

动态可重定位分区分配*

基于顺序存储的动态分区分配*

分页存储管理方式*

分段分页主要区别*

第五章虚拟存储器

请求分页存储管理方式*

字段说明

缺页中断机构

地址变换机构*

内存分配策略*

页面置换算法*

访问内存有效时间

抖动*

请求分页 基本分页 区别与联系*

第六章I/O

I/O层次结构*

中断处理

直接存储器访问方式*

特点*

过程

系统调用*

Spooling假脱机技术*

组成

特点

假脱机打印机系统

守护进程

缓冲区

磁盘组织格式(课本无)*

磁盘调度算法*

数据处理时间

第七章文件管理

数据项,记录和文件*

数据项

请求分页基本分页区别与联系*