華南理工大學操作系統期末考試卷考點整理第一章1.操作系統擴展的機器資源管理操作系統是由程序模塊組成的系統軟件，它能夠以盡量有效、合理的方式管理計算機底層硬件資源、規劃計算機工作流程、控制程序的執行、提供各種服務功能，為用戶提供計算機抽象接口，使得用戶能夠方便、靈活的使用計算機，計算機系統得以高效運行。2.操作系統的特征并發共享虛擬異步性3.操作系統的功能處理機管理存儲管理設備管理信息管理用戶接口4.操作系統的設計原則可維護性：改錯性維護、適應性維護、完善性維護?？煽啃裕赫_性、穩健性?？衫斫庑裕阂子诶斫?，以方便測試、維護和交流。性能：有效地使用系統資源，盡可能快地響應用戶請求。5.操作系統結構1）單體系統：主過程，服務過程，實用過程l特點：模塊由眾多服務過程（模塊接口）組成，可以隨意調用其他模塊中的服務過程。l優點：具有一定靈活性，在運行中的高效率。l缺點：功能劃分和模塊接口難保正確和合理，模塊之間的依賴關系（功能調用關系）復雜，降低了模塊之間的相對獨立性，不利于修改。2）層次式系統：(5)操作員(4)用戶程序(3)I/O管理(2)操作員-IPC(1)存儲器和磁鼓管理(0)處理器的分配和多道程序設計l優點：功能明確，調用關系清晰（高層對低層單向依賴，調用有序性），有利于保證設計和實現的正確性；低層和高層可分別實現（便于擴充）；高層錯誤不會影響到低層；避免遞歸調用。l缺點：降低了運行效率。3）客戶/服務器模型：把操作系統分成若干分別完成一組特定功能的服務進程，等待客戶提出請求；而系統核只實現操作系統的基本功能(如：虛擬存儲、消息傳遞)。優點：l良好的擴充性：只需添加支持新功能的服務進程即可。l可靠性好：調用關系明確，執行轉移不易混亂。l便于網絡服務，實現分布式處理：以同樣的調用形式，在下層可通過核心中的網絡傳送到遠方服務器上。缺點：l消息傳遞比直接調用效率要低一些(但可以通過提高硬件性能來補償)。4）微核(micro-kernel)：將更多操作系統功能放在核心之外，作為獨立的服務進程運行。第二章進程的特征l動態性：進程具有動態的地址空間（數量和容），地址空間上包括：l代碼（指令執行和CPU狀態的改變）l數據（變量的生成和賦值）l系統控制信息（進程控制塊的生成和刪除）l獨立性：各進程的地址空間相互獨立，除非采用進程間通信手段；l并發性、異步性："虛擬"l結構化：代碼段、數據段和核心段（在地址空間中）；程序文件常也劃分了代碼段和數據段，而核心段通常就是OS核心（由各個進程共享，包括各進程的PCB）進程與程序的區別l進程是動態的，程序是靜態的：程序是有序代碼的集合；進程是程序的執行。通常進程不可在計算機之間遷移；而程序通常對應著文件、靜態和可以復制。l進程是暫時的，程序的永久的：進程是一個狀態變化的過程，程序可長久保存。l進程與程序的組成不同：進程的組成包括程序、數據和進程控制塊（即進程狀態信息）。l進程與程序的對應關系：通過多次執行，一個程序可對應多個進程；通過調用關系，一個進程可包括多個程序。PCB：進程控制塊引入線程的目的是簡化線程間的通信，以小的開銷來提高進程的并發程度。l線程的優點：減小并發執行的時間和空間開銷（線程的創建、退出和調度），因此容許在系統中建立更多的線程來提高并發程度。l線程的創建時間比進程短；l線程的終止時間比進程短；l同進程的線程切換時間比進程短；l由于同進程線程間共享存和文件資源，可直接進行不通過核的通信進程和線程的比較l地址空間和其他資源（如打開文件）：進程間相互獨立，同一進程的各線程間共享－－某進程的線程在其他進程不可見l通信：進程間通信IPC，線程間可以直接讀寫進程數據段（如全局變量）來進行通信－－需要進程同步和互斥手段的輔助，以保證數據的一致性l調度：線程上下文切換比進程上下文切換要快得多；進程間的關系l完全無關（異步）：不同進程間無任何關聯l使用共享數據（互斥）：有效保護各個進程的正確運行l存在先后順序（同步）：保證進程運行順序的正確1.導致進程創建的事件1)系統初始化2)執行進程創建系統調用3)用戶請求創建一個新進程4)初始化一個批處理作業2.中斷發生后操作系統最底層的工作步驟1)硬件壓入堆棧程序計數器等。2)硬件從中斷向量裝入新的程序計數器。3)匯編語言過程保存寄存器值4)匯編語言過程設置新的堆棧5)C中斷服務例程運行（典型地讀和緩沖輸入）6)調度程序決定下一個將運行的進程。7)C過程返回至匯編代碼。8)匯編語言過程開始運行新的當前進程3.避免競爭條件的關鍵是不允許多于一個進程同時讀寫共享數據。競爭條件：兩個或多個進程讀寫某些共享數據，而最后的結果取決于進程運行的精確時序，稱為競爭條件。臨界區：對共享存進行訪問的程序片段稱作臨界區4.避免競爭條件解決方案的四個條件1)互斥原則：不允許兩個進程同時在臨界區2)通用原則：對處理的速度和cpu的數量不應當有任何假設3)有效性原則：運行于臨界區外的進程不能阻塞其他進程4)合理性原則：進程不應當無休止地等待臨界區，無法進入應放棄CPU資源4．互斥解決1)屏蔽中斷：則上下文切換不會發生。因此，允許用戶禁止中斷是不明智的。但是，但有時禁止中斷是很方便的(甚至是必需的)（寫、讀之間可能會有）2)鎖變量：設共享（鎖）變量，當要進入，測得鎖為0方可，并設置為1，否則等到變為0。（當退出沒有置為0，會出現違背原則1）3)嚴格輪換法：進程分別為0或者1，turn的值也為0或1，相同時進入（違背了條件3。因為進程必須嚴格按順序進入臨界區）4)Peterson解法：要進入置為自己的turn，同則進入，不同等待。（滿足4個）5)TSL指令：使用TSL指令，進入置1，不允許其他，直到