操作系統復習

第1章操作系統概論

定義：管理系統資源、控制程序執行、改善人機界面、提供各種服務，并合理組織計算機工作流程和為用戶方便有效的使用計算機提供良好運行環境的一種系統軟件。
功能：處理器管理、存儲管理、設備管理、文件管理、聯網和通信管理
特性：并發性、共享性（1.透明資源共享 2.獨占資源共享）、異步性
分類：批處理操作系統、分時操作系統、實時操作系統

第2章處理器管理

進程定義：進程是具有獨立功能的程序在某個數據集合上的一次運行活動，也是操作系統進行資源分配和保護的基本單位。
進程狀態和轉換：p73
三態模型：運行態、就緒態、等待態
五態模型：新建態、終止態提出的原因？
要求會畫圖，解釋某些轉換是不存在的。

引入多線程的動機：減少程序并發執行時所付出的時空開銷，使得并發顆粒度更細、并發性更好。
線程的優點：快速線程切換、通信易于實現、減少管理開銷、并發程度提高

PCB(Process Control Block)進程控制塊：進程存在的唯一標識，是操作系統用來記錄和刻畫進程狀態及環境信息的數據結構，是進程動態特征的匯集，也是操作系統掌握進程的唯一資料結構和管理進程的主要依據。p75

TCB的概念？
動態／靜態優先級？

處理器調度：p101 例題

先來先服務算法
最短作業優先算法（概念）
最短剩余時間優先算法
最高響應比優先算法（概念）

第3章同步、通信與死鎖

佰恩斯坦條件？Bernstein（簡答）

死鎖：一組進程因爭奪資源陷入永遠等待的狀態。
饑餓：一個可運行進程由于其他進程總是優先于它，而被調度程序無限期的拖延而不能被執行。

進程同步：為完成共同任務的并發進程基于某個條件來協調其活動，因為需要在某些位置上排定執行的先后次序而等待、傳遞信號或消息所產生的協作制約關系。

臨界區：并發進程中與共享變量有關的程序段。
臨界資源：共享變量所代表的資源，即一次僅能供一個進程使用的資源。
臨界區調度的三個原則（互斥使用，有空讓進；忙則要等，有限等待；擇一而入，算法可行。）：

一次至多只有一個進程進入臨界區內執行。
如果已有進程在臨界區中，試圖進入此臨界區的其他進程應等待。
進入臨界區內的進程應在有限時間內退出，以便讓等待隊列中的一個進程進入。

實現臨界區管理的軟件算法：
分析

是否會出問題？
何時出？

實現臨界區管理的硬件設施：

關中斷
測試并設置指令
對換指令

信號量與PV操作：p134

pv操作定義（一元、一般）？
綜合題：

5位哲學家就餐問題（無死鎖解法） p139
生產者-消費者問題（多對多、多緩沖區）p140
讀者-寫者問題 p141
理發師問題 p142
和尚打水

死鎖

定義：如果一個進程集合中的每個進程都在等待只能由此集合中的其他進程才能引發的事件，而無限期的陷入僵持的局面。
產生的條件：

互斥條件
占有和等待條件
不剝奪條件
循環等待條件

死鎖避免：綜合題15分
銀行家算法的數據結構 p163
算法描述：

T0時刻的安全序列
進程P1請求資源（能否滿足？為什么？）

第4章存儲管理

程序的鏈接種類：（填空）

靜態鏈接
動態鏈接
運行時鏈接

靜態地址重定位：由裝載程序實現裝載代碼的加載和地址轉換，把它裝入分配給進程的內存指定區域，其中的所有邏輯地址修改成內存物理地址。
動態地址重定位：由裝載程序實現裝載代碼模塊的加載，把它裝入分配給進程的內存指定區域，但對鏈接程序處理過的應用程序的邏輯地址則不做任何修改，程序內存起始地址被置入硬件專用寄存器——重定位寄存器。程序執行過程中，每當cpu引用內存地址（訪問程序和數據）時，由硬件截取此邏輯地址，并在它被發送到內存之前加上重定位寄存器的值，以便實現地址轉換。

分頁存儲管理 p206
概念：

頁面
頁框
邏輯地址
內存頁框表
頁表

分頁／分段動態鏈接庫的實現原理？（說明+畫圖）

綜合題：

給出邏輯地址，求物理地址？（畫圖）
給出邏輯地址、頁面大小，計算物理地址？

分段和分頁的比較（簡答）：
分段是信息的邏輯單位，由源程序的邏輯結構及含義所決定，是用戶可見的，段長由用戶根據需要來確定，段起始地址可從任何內存地址開始。在分段方式中，源程序（短號、段內位移）經鏈接裝配后仍保持二維（地址）結構，引入目的是滿足用戶模塊化程序設計的需要。
分頁是信息的物理單位，與源程序的邏輯結構無關，是用戶不可見的，頁長由系統（硬件）確定，頁面只能從頁大小的整數倍位置開始。在分頁方式中，源程序（頁號、頁內位移）經鏈接裝配后變成一維（地址）結構，引入目的是實現離散分配并提高內存利用率。

缺頁中斷率 p223
概念：不成功訪問次數？
畫圖，求缺頁中斷率？ p229