考研计算机操作系统学习笔记

第一章操作系统引论

操作系统的定义：是计算机系统中的一个系统软件，管理和控制计算机系统中的硬件和软件资源，合理的组织计算机的工作流程，以便有效利用这些资源为用户提供一个功能强大、使用方便的工作环境，从而在计算机与用户之间起到接口的作用。

1.1操作系统的目标与作用

1.目标：有效性、方便性、可扩充性、开放性

2.作用：a. OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口；b. OS作为计算机系统资源的管理者；c. 实现了对计算机资源的抽象

3.操作系统为用户提供三种类型的使用接口：1.命令方式；2.系统调用方式；3.图形、窗口方式

1.2操作系统的发展过程

无操作系统的计算机系统、批处理系统（单道、多道）、分时系统、实时系统

1.单道批处理系统特征：自动性、顺序性、单道性。

多道批处理系统的优缺点：优点：资源利用率高、系统吞吐量大；缺点：平均周转时间长、无交互能力。

2.分时系统和实时系统的特征：

分时系统的特征：多路性、独立性、及时性、交互性、可靠性

实时系统的特征：实时性、可靠性、安全性

3.分时系统和实时系统的比较：a.及时性：实时信息处理系统对实时性的要求与分时系统类似都以人所能接受的等待时间来确定，但实时控制系统的及时性则是以控制对象所要求的开始截止时间或完成截止时间来确定的；b.交互性：实时信息系统虽然也具有交互性，但其交互性仅限于访问系统中某些特定的专用服务程序，不像分时系统能向终端用户提供数据处理和资源共享等服务；c.可靠性：分时系统虽然也要求系统可靠，但相比实时系统则要求系统具有高度的可靠性。

1.3操作系统的基本特性

基本特性：并发性、共享性、虚拟技术、异步性

1.4操作系统的主要功能

操作系统的主要任务：为多道程序的运行提供良好的运行环境，以保证多道程序能有条不紊的、高效的运行，并能最大程度的提高系统中各种资源的利用率和方便用户的使用。

主要功能：处理机管理（进程管理、进程同步、进程通信、处理机调度）

存储器管理（内存分配、内存保护、地址映射、内存扩充）

设备管理（设备管理、设备分配、设备处理、虚拟设备）

文件管理（文件存储空间的管理、目录管理、文件读/写管理和保护）

1.5操作系统与用户之间的接口：

1.用户接口：供用户组织和控制作业的执行和管理计算机系统；

2.程序接口：供编程人员使用操作系统提供的系统调用来请求操作系统提供服务。

1.6OS结构设计

1.操作系统结构：无结构OS、模块化结构OS、分层式结构OS、微内核结构OS

2.微内核技术：把操作系统中更多的成分和功能放到更高的层次（用户模式）中去运行，而留下一个

尽可能小的内核，用它来完成操作系统最基本的核心功能，称之为微内核技术。

补1.计算机操作系统的性能指标

系统可靠性、系统吞吐量、资源利用率、周转时间、可移植性、可扩展性

系统吞吐量：指系统在单位时间内处理的信息量；周转时间：指用户从提交作业到得到计算结果这段时间，又称系统响应时间。

补2.硬件将处理机划分为两种状态即管态和目态

这样做对操作系统设计的作用：便于设计安全可靠的操作系统，管态和目态是为保护操作系统免受用户程序的干扰和破环而引入的两种状态。通常操作系统在管态下运行，可以执行所有机器指令；而用户进程在目态下运行，只能执行非特权指令。如果用户进程企图在目态下执行特权指令，将会引起保护性中断，终止该程序的执行，从而保护了操作系统。

第二章进程管理

2.1进程的基本概念

1.进程:进程是程序在一个数据集合上的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立的基本单位。

2.进程的特征：动态性、并发性、独立性、异步性

3.进程的结构：程序段、相关数据段、PCB（进程控制块）

PCB是进程实体的一部分，是进程在系统中存在的唯一标识，是操作系统中重要的记录型数据结构，它记录了操作系统所需的一些用于描述进程的当前情况以及控制进程运行的全部信息。（PCB中包括：进程标识符，处理机状态、进程调度信息、进程控制信息）

4.进程的三种基本状态：就绪、执行、阻塞

5.进程和程序的比较：

○1动态性：程是有一定的生命周期的动态实体，“它由创建而产生，由调度而执行，由撤销而消亡。”；程序则是一组有序指令的集合，是静态的实体。

②并发性：进程有并发性，这也是进程的重要特性；程序是不能并发执行的；

③独立性：进程是一个能独立运行、独立分配资源和独立接受调度的基本单位；程序不能作为一个独立的单位参与运行。

2.2进程的控制

1.原语：由若干条指令组成的，用于完成一定功能的一个过程，它是一个不可分割的基本单位，即在执行过程中不允许被打断。其作用是实现进程的通信和控制。

P、V操作：

wait(S): while S<=0 do no-op; S:=S-1;

signal(S): S:=S+1;

2.进程的创建：a. 申请空白PCB；b. 为新进程分配资源；c. 初始化进程控制块；d. 将新进程插入就绪队列。

3.引起进程阻塞（唤醒）的事件：a.请求系统服务；b.启动某种操作；c.新数据尚未到达；d.无新工作可做。

2.3进程的同步

1.进程同步：是对多个相关进程在执行次序上进行协调，以使并发执行的诸程序之间能有效地资源共享和相互合作，从而使程序的执行具有可再现性。

2.临界资源、临界区：

临界资源：诸进程间采取互斥方式实现对某资源的共享，该资源则为临界资源。即临界资源是指每次仅允许一个进程访问的资源。

临界区：人们把在每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区。

3.同步机制规则：a.空闲让进；b.忙则等待；c.有限等待；d.让权等待。

4.信号量机制用于解决进程同步问题。

信号量机制包括：a. 整形信号量；b. 记录型信号量；c. AND型信号量；d. 信号量集

2.4经典进程的同步问题

生产者-消费者问题、哲学家进餐问题、读者-写者问题

2.5进程通信

高级进程通信机制分为三大类：a. 共享存储器系统；b. 消息传递系统；c. 管道通信系统。

1.共享存储器系统实现方式：相互通信的进程共享某些数据结构或共享存储区，进程之间能够通过这些空间进行通信。

2.消息传递系统实现方式：进程间的数据交换以格式化的消息为单位。

3.管道通信系统实现方式：通过“管道”（即一个共享文件）连接一个读进程和一个写进程以实现他们之间的通信。

2.6线程

1.引入进程、线程的目的：

引入进程的目的：为了使多个程序能并发执行，以提高资源利用率和系统吞吐量。

引入线程的目的：减少程序在并发执行时的时空开销，使操作系统具有更好的并发性。

2.线程与进程的比较：

a. 调度：线程作为调度和分派的基本单位；而进程作为资源拥有的基本单位。在同一进程中，线程的切换不会引起进程的切换，但从一进程中的线程切换到另一进程中的线程时，将会引起进程切换。

b. 并发性：不仅进程之间可以并发执行，而且在同一进程中的多个线程之间亦可以并发执行，使操作系统具有更好的并发性，从而有效提高系统资源的利用率和系统的吞吐量。

c. 拥有资源：进程拥有资源，进程是系统中拥有资源的一个基本单位；线程自己不拥有资源（也拥有一些自身必不可少的资源），但它可以访问其隶属进程的资源。

d. 系统开销：就切换代价而言，进程的系统开销远高于线程。

3.线程的实现方式：内核支持线程、用户级线程、组合线程

第三章处理机调度与死锁

3.1 处理机的调度层次

高级调度、低级调度、中级调度

1.高级调度：又称作业调度，根据某种算法，把存放在外存上处于后备队列中的作业调入内存，他的调度对象是作业。

作业：包含了程序和数据，还配备一份作业说明书，系统根据该说明书来对程序的运行进行控制。在批处理系统中，都是以作业为基本单位从外存调入内存。

2.低级调度：又称进程调度，根据某种算法从就绪队列中选取进程，再由分派程序把处理机分配给该进程。

进程调度方式：抢占方式和非抢占方式

抢占方式的原则：a.优先权原则；b.短作业（进程）优先原则；c.时间片原则

3.中级调度：把那些暂时不能运行的进程调至外存上去等待，当这些进程具备运行条件且内存中有空闲时，再由中级调度把外存上的这些进程又重新调入内存，挂在就绪队列上，等待调度。

3.2 调度队列模型和调度准则

3.3 调度算法

【公式：周转时间=完成时间-到达时间=等待时间+运行时间；带权周转时间=周转时间/运行时间】

先来先服务（FCFS）

短作业（进程）调度算法（SJ(P)F）

高优先权优先调度算法（FPF）【高响应比优先调度算法】

时间片轮转调度算法【时间片轮转法、多级反馈队列调度算法】

实时调度算法【最早截止时间优先调度算法（EDF）、最低松弛度优先（LLF）】

1.高响应比优先调度算法：

如果作业的等待时间相同，则要求服务的时间愈短，其优先权愈高；如果要求服务的时间相同。作业的优先权决定于等待时间，等待时间愈长其优先权愈高。

优点：该算法既照顾了短作业，又考虑了作业到达的先后次序，不会使长作业长期得不到服务。

缺点：每次进程调度时，都须先做响应比的计算，这会增加系统开销。

2.时间片轮转法：

系统将对就绪进程按先来先服务的原则排成一个队列，每次调度时都把cpu分配给队首进程，并令其执行一个时间片，当执行的时间片用完时，由计时器发出中断请求来停止该进程的执行，并将其送往就绪队列末尾，然后把处理机分配给队列中新的队首进程。时间片的大小选为略大于一次典型的交互所需要的时间，这样可使大多是进程在一个时间片内完成。时间片轮转法可以使多个终端都能得到系统的及时响应。

3.4实时调度

3.5 产生死锁的原因和必要条件

1.死锁：死锁是指多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局，当进程处于这种僵持状态之下时，若无外力作用，他们都将无法再向前推进。

2.产生死锁的原因：竞争资源、进程间推进顺序不当

3.死锁产生的必要条件：互斥条件、请求和保持条件、不剥夺条件、环路条件

4.处理死锁的方法：预防死锁、避免死锁、检测死锁、解除死锁

○1预防死锁：该方法是通过设置某些限制条件，去破环产生死锁的四个必要条件中的一个或几个，来预防死锁的发生。

○2避免死锁：它并不事先采取各种限制性措施去破环死锁条件，而是在资源的动态分配过程中，用某种方法去防止系统进入不安全状态，从而避免发生死锁。

○3检测死锁：允许系统在运行过程中发生死锁，但系统所设置的检测机构会及时地检测到死锁的发生，并确定发生死锁的有关进程和资源。

○4解除死锁：与检测死锁相配套的一种措施，当检测到死锁发生时，须将进程从死锁状态中解脱出来。

3.6 预防死锁、避免死锁及解除死锁的方法

1.预防死锁办法：摒弃“请求和保持”条件、摒弃“不剥夺”条件、摒弃“环路”条件

2.避免死锁办法：银行家算法

3.解除死锁的方法：

○1剥夺资源：从其他进程处剥夺足够数量的资源给死锁进程，以解除死锁状态。

○2撤销进程：a.使全部死锁进程都夭折掉；b.按照某种顺序逐个地撤销进程，直至有足够的资源可用，使死锁状态消除为止。

第四章存储器管理

4.1 存储器的层次结构

4.2 程序的装入和连接

程序的装入（方式）：绝对装入方式、可重定位装入方式、动态运行时装入方式

程序的连接（方式）：静态连接方式、装入时连接方式、运行时动态连接方式

4.3 连续分配方式

单一连续分配、固定分区分配、动态分区分配、可重定位分区分配

动态分区分配的数据结构和分配算法：

1.数据结构：空闲分区表和空闲分区链

2.分配算法：首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法、最坏适应算法、快速适应算法

○1首次适应算法：

以空间分区链为例，在分配内存时，从链首开始顺序查找，直至找到一个大小满足要求的分区为止，然后按照作业大小，从该分区中划出一块内存空间分配给请求者，余下的空闲分区仍留在空闲链中。

优点：优先利用内存中低址部分的空闲分区，从而保留高址部分的大空闲区，为以后到来的大作业分配大的内存空间创造了条件。

缺点：a. 低址部分不断的被划分，留下许多难以利用的小的分区；b.每次查找又都是从低址部分开始，

增加查找可用分区时的开销。

○2循环首次适应算法：

该算法由首次适应算法演变而成，在分配空间时，不再是每次从链首开始查找，而是从上次找到的空间分区的下一个空间分区开始查找，直至找到一个满足要求的空闲分区，从中划出与请求大小相等的内存空间分配给作业。

优点：使内存中空间分区分配的更均匀，且减少了查找分区空闲分区时的开销。

缺点：会缺乏大的空闲分区。

○3最佳适应算法：

该算法总是把满足要求，又是最小的空闲分区分配给作业，故该算法要求所有空闲分区按其容量以从小到大的顺序形成一个空闲分区链，这样第一次找到的能满足要求的空闲分区，必然是最佳的。

优点：每次分配给文件的都是最适合文件大小的分区。

缺点：每次分配后分割下来的剩余部分总是最小的，因而会留下许多难以利用的小空闲区。

○4最坏适应算法：

该算法总是挑选一个最大的空闲分区分割给作业使用。故该算法要求所有空闲分区按其容量以从大到小的顺序形成一个空闲分区链，这样第一次找到的能满足要求的空闲分区，必然是最大的。

优点：可使剩下的空闲分区不至于太小。

缺点：它会使存储器中缺乏大的空闲分区。

○5快速适应算法：

将空闲分区按其容量大小进行分类，对于每一类具有相同容量的所有空闲分区单独设立一个空闲分区链表，这样系统中存在多个空闲分区链表，同时设立一张管理索引表，该表的每一个表项对应了一种空闲分区类型，并记录了该类型空闲分区链表头指针。

优点：查找效率高，且进行空闲分区时不会对分区产生分割，故不会产生内存碎片。

缺点：分区归还主存时算法复杂，系统开销大。

4.4 基本分页存储管理方式

1. 分页存储管理是将一个进程的逻辑地址空间分成若干个大小相等的片，称为页(面)；同时把内存空间也分成与页面相同大小的若干个存储块，称为(物理)块。在分页系统中，允许将进程的各个页离散地存储在内存中不同的物理块中。因此系统为每个进程建立了一张页面映像表，称为页表。页表中记录了相应页在内存中对应的物理块号，即实现了页号到物理块号的地址映射。

2. 地址转换机构：用于实现将用户地址空间中的逻辑地址变换为内存空间中的物理地址。

进行地址转换时，分页地址转换机构会把有效地址分为页号和页内地址，再以页号去检索页表。在检索之前，要先将页号与页表长度进行比较，如果页号大于或等于页表长度，则产生地址越界中断，否则，通过页表始址与页号从页表中得到该页对应的物理块号，再与页内地址一起构成物理地址。

4.5 基本分段存储管理方式

1. 分段存储管理则是将作业的逻辑地址空间分为若干个段，每个段定义了一组逻辑信息。系统将为每个分段分配一个连续的分区，而进程中的各个段则可以离散的放在内存中不同的分区中。因而系统为每个进程建立一张段映射表，称为段表。段表中记录了该段在内存中的基址(起始地址)和段的长度，即实现了从逻辑地址到物理地址的映射。

地址转换机构：实现了从进程的逻辑地址到物理地址的转换功能。

2. 分页和分段的区别：

相同：两者都采用离散分配方式，且都要通过地址映射机构来实现地址转换。

不同：a. 分页仅仅是由于系统管理的需要而不是用户的需要；分段的目的则是为了更好地满足用户的需要。b.页的大小固定且由系统决定；而段的长度却是不固定的，决定于用户所编写的程序。c.分页的作业地址空间是一维的；而分段的作业地址空间则是二维的。

3. 段页式存储管理的地址转换机构：

进行地址转换时，要先用段号与段表长度进行比较，如果段号大于或等于段表长度，则产生地址越界中断，否则，利用段表始址和段号得出该段所对应段表项在段表中的位置，并从中得到该段对应的页表始址，并利用逻辑地址中的段内页号来获得对应页的页表项位置，从中读出该页所在物理块号，再利用物理块号与页内地址一起构成物理地址。

4.6 虚拟存储的基本概念

1.虚拟存储器：指具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量加以扩充的一种存储器系统。

2.分页（段）请求系统的硬件支持：请求分页(段)的页(段)表机制、缺页(段)中断机构、地址变换机构

3.虚拟存储器的特征：①多次性：指一个作业被分成多次调入内存运行；

②对换性：指允许在作业的运行过程中换入、换出；

③虚拟性：能够从逻辑上扩充内存容量；

离散性：不必占用连续的内存空间，而是“见缝插针”。

4.对换、覆盖

对换：把内存中暂时不能运行的进程或者暂时不用的程序和数据调到外存上，以便腾出足够的内存空间，把已具备运行条件的进程或进程所需的程序和数据调入内存。

覆盖：进程当前所需要的指令和数据都保存在内存中，而当前进程不需要执行的其他指令和数据都暂时不存入内存，待到需要时再装入到该进程不再使用的指令和数据所占用的内存空间中。

4.7 请求分页存储管理方式

1.请求分页系统是建立在基本分页基础上的，为了能支持虚拟存储器功能而增加了请求调页功能和页面置换功能。

请求分页系统中，在程序运行之前，只要先调入若干个页面（不必调入所有的页面），便可启动运行。在运行过程中当所要访问的页面不在内存中时，便产生一个缺页中断，请求OS将所缺的页面调入内存。

2.请求分分页系统物理块（内存）的分配策略：

固定分配局部置换、可变分配全局置换、可变分配局部置换

3.系统“抖动”：是由请求分页管理系统引起的，在请求分页存储管理中，从内存中刚刚换出某一页面后，根据请求马上又换入该页，这种反复换入换出的现象称为系统颠簸，又称系统抖动。

4.8 页面置换算法

最佳置换算法、先进先出（FIFO）置换算法、最近最久未使用（LRU）置换算法、Clock置换算法

4.9 请求分段存储管理方式

请求分段系统中，在程序运行之前，只要先调入若干个分段（不必调入所有的分段），便可启动运行。当所有访问的段不在内存中时，可请求OS将所缺的段调入内存。

第五章设备管理

5.1 I/O系统

1.I/O系统：是用于实现数据输入、输出及数据存储的系统。I/O操作：主存储器与外围设备之间的信息传递操作称为I/O操作。

2.设备控制器：控制一个或多个I/O设备，以实现I/O设备和计算机之间的数据交换。它是cpu与I/O设备之间的接口，它接受从cpu发来的命令，并去控制I/O设备工作，使处理机解脱出来。

3.设备控制器的组成：1、设备控制器与处理机的接口；2、设备控制器与设备的接口；3、I/O逻辑

4.I/O通道的引入：为了建立独立的I/O操作，在cpu和控制器之间增设了通道，不仅使数据的传递独立于cpu，也希望有关对I/O操作的组织管理及结束处理尽量独立。

5.I/O通道：I/O通道是一种特殊的处理机，它具有执行I/O指令的能力，并通过执行通道（I/O）程序来控制I/O操作。其与一般处理机的不同在于○1执行的命令局限于I/O操作；○2没有自己的内存，所有执

行的通道程序都存放在主机内存中，与cpu共享内存。

6.I/O通道的“瓶颈”问题：由于通道不足所造成的“拥堵”现象，进而使得整个系统吞吐量的下降。“瓶颈”问题的解决办法：增加设备到主机间的通路而不是在增加通道，即把一个设备连接到多个控制器上，而一个控制器又连接到多个通道上。这样不仅解决了“瓶颈”问题，而且提高了系统的可靠性。

5.2 I/O控制方式

1. I/O控制方式的要求：尽量减少主机对I/O控制的干预，把主机从繁杂的I/O控制事务中解脱出来，以便更多的去完成数据处理任务。

2. 即设备管理中的数据传送控制方式包括：

程序I/O控制方式、中断I/O控制方式、直接存储器访问（DMA）I/O控制方式、I/O通道控制方式

○1程序控制方式：由用户进程直接控制内存或cpu和外围设备之间的数据传送。利用I/O测试指令测试设备的闲忙。若设备不忙，则执行输入或输出工作；若设备忙，则I/O测试指令不断对设备进行测试，直到设备空闲为止。

优点：控制简单，不需要多少硬件支持；

缺点：a.这种方式cpu花费很多的时间在I/O是否完成的循环测试中，造成对cpu的极大浪费；b.cpu与设备及设备之间都只能串行工作。

○2中断控制方式：由cpu向相应的设备控制器发出一条I/O指令，然后返回继续执行原来的任务，设备控制器按该命令去控制指定设备。当输入完成时，控制器通过控制线向CPU发出中断信号，CPU进行中断处理。

优点：有效提供了cpu的利用率，且支持多道程序和设备的并行操作；

缺点：仍占用大量cpu时间，且中断次数多，会发生中断丢失、数据丢失的现象。

○3DMA控制方式：在外设和内存之间开辟直接的数据交换通路。

优点：在数据传送开始需要cpu的启动指令，结束时需要发出中断请求cpu进行中断处理之外，无需cpu 干涉；

缺点：在外设越来越多的情况下，多个DMA控制器的同时使用，会引起内存地址的冲突，并使得控制过程进一步复杂。

○4通道控制方式：CPU发出启动指令，指出通道相应的操作和I/O 设备，该指令就可启动通道并使该通道从内存中调出相应的通道指令执行。

优点：大大减轻cpu工作负担，增加设备并行工作程度；

缺点：增加额外的硬件，造价昂贵。

5.3 缓冲管理

1.引入缓冲的目的：a. 缓和CPU与I/O设备中速度不匹配的矛盾；b. 减少对CPU的中断频率，放宽对CPU中断响应时间的限制；c. 提高CPU和I/O设备之间的并行性。

2.缓冲管理分类：单缓冲、双缓冲、循环缓冲、缓冲池

5.4 I/O软件

I/O软件的总体设计目标是高效率和通用性。

设备独立性：为提高OS的可适应性和可扩展性。目前几乎所有的OS都实现了设备的独立性。其基本思想是：用户程序不直接使用物理设备名（或设备物理地址），只使用逻辑设备名；而系统在实际执行时，将逻辑设备名转换为某个具体的物理设备名，实施I/O操作。

○1用户层软件：实现与用户交互的接口。用户可直接调用在用户层提供的、与I/O操作有关的库函数，对设备进行操作；

○2设备独立性软件：负责实现与设备驱动器的同一接口、设备名、设备的保护以及设备的分配与释放，同时为设备管理和数据传送提供必要的存储空间；

○3设备驱动程序：又称设备处理程序，它是I/O进程和设备程序控制器之间的通信程序，其任务是接收上层软件发来的抽象I/O要求，在把它转换为具体要求后，发送给设备控制器、启动设备去执行，此外，它将由设备控制器发来的信号传送给上层软件。

○4中断处理程序：用于保存被中断进程的cpu环境，转入相应的中断处理程序进行处理，处理完后再恢复被中断进程的现场后返回到被中断进程。

5.5 设备分配

LUT（逻辑设备表）——》SDT（系统设备表）——》DCT（设备控制表）——》COCT（控制器控制表）《——》CHCT（通道控制表）

1.常用设备分配算法：先来先服务、优先级高者优先

2.SPOOLing技术可将一台物理I/O设备虚拟为多台逻辑设备，使得允许多个用户共享一台物理I/O设备。SPOOLing系统主要由三部分组成：1.输入井和输出井；2.输入缓冲区和输出缓冲区；

3.输入进程SP i

和输出进程SP o

SPOOLing的特点：a.提高I/O速度；b.独占设备改为共享设备；c.实现虚拟设备功能

3.虚拟设备：将一台独占设备虚拟成为多台逻辑设备，供多个用户进出使用，通常将这种经过虚拟的设备称为虚拟设备。

5.6 磁盘存储器的管理

1.磁盘访问时间包括：寻道时间、旋转延迟时间、传输时间

2.磁盘的调度P194

第六章文件管理

6.1 文件和文件系统

数据项（基本数据项、组合数据项）——》记录——》文件——》文件系统

1.数据项：

基本数据项：描述一个对象的某种属性的字符集；组合数据项：由若干个基本数据项组成。

2.记录：一组相关数据项的集合，用于描述一个对象在某方面的属性。

3.文件：由创建者所定义的、具有文件名的一组相关元素/记录的集合。分为有结构文件和无结构文件。文件的属性：文件类型、文件长度、文件物理位置、文件建立时间

4.文件系统：操作系统中负责管理和存储文件信息的软件机构称为文件管理系统，简称文件系统。

文件系统由三部分组成：与文件管理有关的软件、被管理的文件以及实施文件管理所需的数据结构。

5.文件的类型、文件系统模型、文件操作

○1文件分类：

a.用途：系统文件、用户文件、库文件

b.组织形式和处理方式：普通文件、目录文件、特殊文件

c.文件中的数据形式：源文件、目标文件、可执行文件

d.存取控制属性：只执行文件、只读文件、读写文件

○2文件系统模型分为三个层次：

○3文件的操作：基本操作、“打开”和“关闭”操作、其他操作

a. 基本操作：创建文件、删除文件、读文件、写文件、截断文件、设置文件读/写位置

b.当用户要对一个文件实施多次读/写或其他操作时，每次都要先检索目录，为了避免多次重复地检索目录，引入了“打开”“关闭”操作

6.文件系统三层模型：

○1文件系统接口：命令接口和程序接口；

○2对对象的操纵和管理的软件集合：a.对文件存储空间的管理；b.对文件目录的管理；c.将文件逻辑地址转换为物理地址；d.对文件的读和写的管理；e.对文件的共享和保护

○3管理对象：文件、目录、磁盘存储空间

6.2 文件的逻辑结构

1.文件的逻辑结构(逻辑文件)：这是从用户观点出发所观察到的文件组织形式，是用户可以直接处理的数据及结构，它独立于文件的物理特性。

2.文件的物理结构(物理文件)：又称为文件的存储结构，是指文件在外存上的组织形式。它不仅与存储介质的存储性能有关，而且与所采用的外存分配方式有关。

6.3外存分配方式

1.外存分配原则：a.有效利用外存空间；b.提高对文件的访问速度

2.外存分配分类：

连续分配、链接分配、索引分配

○1连续分配：优点：a.顺序访问容易；b.顺序访问速度快；

缺点：a.要求连续的存储空间；b.需事先知道文件长度；

○2链接分配：优点：a.消除外部碎片，显著提高了外存空间的利用率；b.文件动态增长，可动态的为它分配盘块，无需事先知道文件大小，对文件的增、删、改十分方便；

缺点：a.对随机访问是极其低效的；b.只通过指针将一大批离散的盘块连接起来，可靠性较差；

○3索引分配：缺点：需花费较多的外存空间（每当建立一个文件时，便须为之分配一个索引块，将分配给该文件的所有盘号记录于其中），对于小文件来讲，索引块的利用率是极低的。

6.4 目录管理

1.FCB中包含三类信息：a.基本信息（文件名、文件物理位置、文件逻辑结构、文件物理结构）；b.存储控制信息（存取权限）；c.使用信息（创建时间和日期、修改时间和日期、当前使用信息）

2.文件目录：人们把文件控制块的有序集合称为文件目录，即一个文件控制块就是一个文件目录项。

3.对文件目录管理的要求：a.实现“按名存取”；b.提高对目录的检索速度；c.文件共享；d.允许文件重名。

4.根据目录结构形式的不同分为：单级目录、两级目录和多级目录（树型目录）。

○1单级目录：优点：简单且能实现按名存取；缺点：查找速度慢、不允许重名、不便于共享

○2两级目录：优点：a.检索速度块；b.在不同的用户目录中可使用相同的文件名；c.不同用户可使用不同文件名来访问系统中同一共享文件。两级目录包括主文件目录、用户目录

○3多级目录

5.目录查询技术：线性检索法和Hash方法

6.5 文件存储空间的管理

空闲表法、空闲链表法、位示图法、成组链接法

6.6 文件共享与文件保护

文件保护：

影响文件安全性的主要因素：

○1人为因素：由于人们有意或无意的行为，而使文件系统中的数据遭到破坏或损失。

○2系统因素：由于系统某部分出现异常特别是作为数据存储介质的磁盘出现故障或损坏，而使数据遭到破坏或损失。

○3存放在磁盘上的数据，随时间推移而发生溢出或逐渐损失。

措施：

○1通过存取控制机制来防止由人为因素造成的文件不安全性。

○2通过磁盘容错技术来防止由磁盘部分故障所造成的文件不安全性。

○3通过“后备”系统来防止自然因素所造成的不安全性。

6.7 数据一致性控制

事务：用于访问和修改各种数据项的一个程序单位。一个事物在对一批数据执行修改操作时，要么全部完成，并用修改后的数据替换原来的数据，要么一个也不修改，我们称这种修改方式为原子修改。注：文件访问方式分为：连续访问和随机访问（直接访问）

2009-2015计算机操作系统考研真题

注：所附答案为个人整理，不是标准答案，仅供参考。 2009年计算机专业考研真题——OS 23.单处理机系统中，可并行的是（）。 I.进程与进程II.处理机与设备 III.处理机与通道IV.设备与设备 A.I、II和III B.I、 C.I、III和IV 24. A.时间片轮转调度算法 B. ） 26.分区分配内存管理方式的主要保护措施是（）。 A.界地址保护 B.程序代码保护 C.数据保护 D.栈保护 27.一个分段存储管理系统中，地址长度为32位，其中段号占8位，则段长最大是（）。 A.2的8次方字节 B.2的16次方字节 C.2的24次方字节 D.2的32次方字节 28.下列文件物理结构中，适合随机访问且易于文件扩展的是（）。 A.连续结构 B.索引结构

C.链式结构且磁盘块定长 D.链式结构且磁盘块变长 29.假设磁头当前位于第105道，正在向磁道序号增加的方向移动。现有一个磁道访问请求序列为35，45，12，68，110，180，170，195，采用SCAN调度（电梯调度）算法得到的磁道访问序列是（）。 A.110，170，180，195，68，45，35，12 B.110，68，45，35，12，170，180，195 C.110，170，180，195，12，35，45，68 D.12，35，45，68，110，170，180，195 30.文件系统中，文件访问控制信息存储的合理位置是（）。 A.文件控制块 B. C.用户口令表 D. 31.设文件F1的当前引用计数值为1F3，然后删除F1。此时，F2和F3 N（N>0）个单元的缓冲区。P1每次用produce（）生成一 P2每次用getodd（）从该缓冲区中取出一个奇数并用countodd counteven（）统计偶数个数。请用信号量机制实现这三个进程的同步与互斥活动，并说明所定义的信号量的含义。要求用伪代码描述。 46.（8分）请求分页管理系统中，假设某进程的页表内容如下表所示。 页号页框号有效位（存在位） 0 101H 1 1 -- 0 2 254H 1 页面大小为4KB，一次内存的访问时间是100ns，一次快表（TLB）的访问时间是10ns，处理一次缺页的平均时间为108ns（已含更新TLB和页表的时间），进程的驻留集大小固定为2，采用最近最少使用置换算法（LRU）和局部淘汰策略。假设

计算机操作系统(第四版)

第三章处理机调度与死锁 1，高级调度与低级调度的主要任务是什么？为什么要引入中级调度？ 【解】（1）高级调度主要任务是用于决定把外存上处于后备队列中的那些作业调入内存，并为它们创建进程，分配必要的资源，然后再将新创建的进程排在就绪队列上，准备执行。（2）低级调度主要任务是决定就绪队列中的哪个进程将获得处理机，然后由分派程序执行把处理机分配给该进程的操作。（3）引入中级调度的主要目的是为了提高内存的利用率和系统吞吐量。为此，应使那些暂时不能运行的进程不再占用宝贵的内存空间，而将它们调至外存上去等待，称此时的进程状态为就绪驻外存状态或挂起状态。当这些进程重又具备运行条件，且内存又稍有空闲时，由中级调度决定，将外存上的那些重又具备运行条件的就绪进程重新调入内存，并修改其状态为就绪状态，挂在就绪队列上，等待进程调度。 3、何谓作业、作业步和作业流？ 【解】作业包含通常的程序和数据，还配有作业说明书。系统根据该说明书对程序的运行进行控制。批处理系统中是以作业为基本单位从外存调入内存。 作业步是指每个作业运行期间都必须经过若干个相对独立相互关联的顺序加工的步骤。 作业流是指若干个作业进入系统后依次存放在外存上形成的输入作业流；在操作系统的控制下，逐个作业进程处理，于是形成了处理作业流。 4、在什么情冴下需要使用作业控制块JCB？其中包含了哪些内容？ 【解】每当作业进入系统时，系统便为每个作业建立一个作业控制块JCB，根据作业类型将它插入到相应的后备队列中。 JCB 包含的内容通常有：1) 作业标识2)用户名称3)用户账户4)作业类型（CPU繁忙型、I/O芳名型、批量型、终端型）5)作业状态6)调度信息（优先级、作业已运行）7)资源要求8)进入系统时间9) 开始处理时间10) 作业完成时间11) 作业退出时间12) 资源使用情况等 5．在作业调度中应如何确定接纳多少个作业和接纳哪些作业？ 【解】作业调度每次接纳进入内存的作业数，取决于多道程序度。应将哪些作业从外存调入

浅谈操作系统(操作系统论文)

浅谈操作系统 摘要 随着科学技术的不断发展与创新，计算机得到了广泛的普及和应用，同时计算机的操作系统也在不断的发展和完善当中。21世纪是信息的时代，最重要的体现就是计算机技术的广泛应用及发展，操作系统作为计算机系统的基础是管理计算机软硬件资源、控制程序运行、改善人机界面和为应用软件提供支持的一种系统，本文主要是通过对操作系统及其发展情况来进行分析，了解计算机操作系统发展的基本情况，阐述未来操作系统的发展趋势，从而促进计算机技术的不断的进步。 关键词：计算机；操作系统；发展； 一、计算机操作系统的发展史 操作系统是管理计算机硬件资源，控制其他程序运行并为用户提供交互操作界面的系统软件的集合。操作系统是计算机系统的关键组成部分，负责管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本任务。操作系统所处位置作系统是用户和计算机的接口，同时也是计算机硬件和其他软件的接口。 原始的操作系统主要是从批次模式开始，然后逐渐的发展到分时机制的模式，后来由于多处理器时代的到来，整个操作系统也逐渐有多处理器的协调功能，继而出现了分布式的系统。操作系统主要发展可分为四个阶段：纯手工操作阶段、批次处理阶段、多道程序系统阶

段及现代操作系统阶段。整个系统的发展主要面临着技术上的难题，主要体现的是计算机硬件技术的发展限制了软件的发展和操作系统的不稳定性。 二、计算机中常用的操作系统 计算机操作系统作为计算机系统的基础是管理电脑软硬件系统的程序。计算机系统的种类多，经常是通过应用领域来划分的，其中应用程序主要是包括桌面、服务器、主机以及嵌入几个应用领域的操作系统。常用的操作系统分类如下。 1.Windows系统 Windows系统作为计算机内较为常见的操作系统，在人们的日常生活和学习中都应用的较为普遍，Windows系统作为现代最为流行的操作系统，其在技术方面也是非常成熟的。目前最新版本的Windows 操作系统为Windows10。 2.UNIX系统 UNIX系统有自身较为统一的实施标准和认证规范，并且利用该规范，还可以对UNXI系统进行程序的移植，并且促进了UNIX的发展及应用程序的开发，UNXI已经开始作为大型机器、网络服务器及工作中的主流操作系统，并且其自身的发展还在一定的程度上推动了Linux等开源UNIX类操作系统的发展。 3.Linux系统 Linux系统是在UNIX的基础上进行发展的，其开源模式的软件环境极其价值越来越受到社会，并且其软件的运行环境及其价值越来

计算机操作系统复习总结-汤子瀛知识讲解

计算机操作系统复习总结-汤子瀛

操作系统的定义：操作系统是以一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地对各类作业进行调度，以及方便用户使用的程序的集合。 1.1.1操作系统的目标：1.方便性 2.有效性 3.可扩充性 4.开放性 2.1.2 操作系统的作用： 1.os作为用户与计算机硬件系统之间的接口 2.os作为计算机系统资源的管理者 3.os用作扩充机器 1.1.3 推动操作系统发展的主要动力： 1.不断提高计算机资源利用率 2.方便用户 3.器件的不断更新换代 4.计算机体系结构的不断发展 1.2操作系统的发展过程： 1.2.1无操作系统的计算机系统：1.人工操作方式 2.脱机输入输出（Off-Line I/O）方式 1.2.2单道批处理系统（特征：自动性；顺序性；单道性） 1.2.3多道批处理系统： 1.多道程序设计的基本概念： （1）提高CPU的利用率）（2）可提高内存和I/O设备利用率（3）增加系统吞吐量 2.多道批处理系统的特征：（1）多道性（2）无序性（3）调度性 3.多道批处理系统的优缺点： （1）资源利用率高（2）系统吞吐量大（3）平均周转时间长（4）无交互能力 4.多道批处理系统需要解决的问题： （1）处理机管理问题（2）内存管理问题（3）I/O设备管理问题（4）文件管理问题 （5）作业管理问题 1.2.4分时系统： 分时系统是指，在一台主机上连接了多个带有显示器和键盘的终端，同时允许多个用户通过自己的终端，以交互方式使用计算机，共享主机中的资源。 1.分时系统的产生：推动分时系统形成和发展的主要动力，是用户的需求（需要的具体表现：人-机 交互、共享主机、便于用户上机） 2.分时系统实现中的关键问题：（1）及时接收（2）及时处理 3.分时系统的特征：（1）多路性（2）独立性（3）及时性（4）交互性 1.2.5实时系统：

浅谈计算机操作系统现状与发展

浅谈计算机操作系统现 状与发展 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】

浅谈计算机操作系统现状与发展摘要：操作系统（Operating System，简称OS）是计算机系统的重要组成部分，是一个重要的系统软件，它负责管理计算机系统的硬、软件资源和整个计算机的工作流程，协调系统部件之间,系统与用户之间、用户与用户之间的关系。随着操作系统的新技术的不断出现,功能不断增加。操作系统作为一个标准的套装软件必须满足尽可能多用户的需要，于是系统不断膨胀，功能不断增加，并逐渐形成从开发工具到系统工具再到应用软件的一个平台环境。更能满足用户需求。本文主要针对操作系统在计算机发展中的核心地位和技术变革作出了分析,同时对计算机操作系统的功能,发展和分类做了简单的分析和阐述，以及对计算机未来发展趋势做了一个预测。 关键词：计算机操作系统，发展历程，新技术，发展趋势 Talking about the Present Situation and Development of Computer Operating System Abstract: Operating system (OS) is an important part of the computer system, is an important system software, which is responsible for managing the computer system hardware and software resources and the entire computer workflow, coordination between system components, systems and users Between the user and the user relationship. With the continuous emergence of the new technology of the operating system, the function is increasing. The operating system as a standard suite of software must meet the needs of as many users as possible, so the system is constantly expanding, the function is increasing, and

计算机系统结构发展历程及未来展望

计算机系统结构发展历程及未来展望 一、计算机体系结构 什么是体系结构 经典的关于“计算机体系结构（computer A 按照计算机系统的多级层次结构，不同级程序员所看到的计算机具有不同的属性。一般来说，低级机器的属性对于高层机器程序员基本是透明的，通常所说的计算机体 系结构主要指机器语言级机器的系统结构。计算机体系结构就是适当地组织在一起的 一系列系统元素的集合，这些系统元素互相配合、相互协作，通过对信息的处理而完 成预先定义的目标。通常包含的系统元素有：计算机软件、计算机硬件、人员、数据库、文档和过程。其中，软件是程序、数据库和相关文档的集合，用于实现所需要的 逻辑方法、过程或控制；硬件是提供计算能力的电子设备和提供外部世界功能的电子 机械设备(例如传感器、马达、水泵等)；人员是硬件和软件的用户和操作者；数据库 是通过软件访问的大型的、有组织的信息集合；文档是描述系统使用方法的手册、表格、图形及其他描述性信息；过程是一系列步骤，它们定义了每个系统元素的特定使 用方法或系统驻留的过程性语境。 体系结构原理 计算机体系结构解决的是计算机系统在总体上、功能上需要解决的问题，它和计 算机组成、计算机实现是不同的概念。一种体系结构可能有多种组成，一种组成也可 能有多种物理实现。 计算机系统结构的逻辑实现，包括机器内部数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。其目标是合理地把各种部件、设备组成计算机，以实现特定的系统结构，同时满足所 希望达到的性能价格比。一般而言，计算机组成研究的范围包括：确定数据通路的宽度、确定各种操作对功能部件的共享程度、确定专用的功能部件、确定功能部件的并 行度、设计缓冲和排队策略、设计控制机构和确定采用何种可靠技术等。计算机组成 的物理实现。包括处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成度和速度，器件、模块、插件、底板的划分与连接，专用器件的设计，信号传输技术，电源、冷却及装配 等技术以及相关的制造工艺和技术。 主要研究内容 1·机内数据表示：硬件能直接辨识和操作的数据类型和格式 2·寻址方式：最小可寻址单位、寻址方式的种类、地址运算 3·寄存器组织：操作寄存器、变址寄存器、及专用寄存器的定义、数量和使用规则 4·：指令的操作类型、格式、指令间排序和控制机构 5·：最小编址单位、编址方式、容量、最大可编址空间 6·中断机构：中断类型、中断级别，以及中断响应方式等

计算机操作系统(第四版)1-8章 课后答案(全)

第一章操作系统引论 1.设计现代OS的主要目标是什么？答：方便性，开放性，有效性，可扩充性 2.OS的作用可表现在哪几个方面？答：OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口；OS作为计算机系统资的管理者；OS实现了对计算机资源的抽象。 3.为什么说操作系统实现了对计算机资源的抽象？答：OS首先在裸机上覆盖一层1/0设备管理软件，实现了对计算机硬件操作的第一层次抽象；在第一层软件上再覆盖文件管理软件，实现了对硬件资源操作的第二层次抽象。0s通过在计算机硬件上安装多层系统软件，增强了系统功能，隐藏了对硬件操作的细节，由它们共同实现了对计算机资源的抽象。 4·说明推动分时系统形成和发展的主要动力是什么？答：主要动力是提高资源利用率和系统吞吐里，为了满足用户对人一机交互的需求和共享主机。 5.何谓脱机I/O和联机I/O？答：脱机1/0是指事先将装有用户程序和数据的纸带或卡片装入纸带输入机或卡片机，在外围机的控制下，把纸带或一片上的数据或程序输入到殖带上。该方式下的输入输出由外围机控制完成，是在脱离主机的情况下进行的。而耽机1/0方式是指程序和数据的輸入输出都是在主机的直接控制下进行的。 6.试说明推动分时系统形成和发展的主要动力是什么？答：推动分时系统形成和发展的主要动力是更好地满足用户的需要。主要表现在：CPU的分时使用缩短了作业的平均周转时间；人机交互能力使用户能直接控制自己的作业；主机的共享使多用户能同时使用同一台计算机，独立地处理自己的作业。 7.实现分时系统的关键问题是什么？应如何解决？答：关键问题是当用户在自己的终端上键入命令时，系统应能及寸接收并及时处理该命令，在用户能接受的时采内将结果返回给用户。解决方法：针对及时接收问题，可以在系统中设路多路卡，健主机能同时接收用户从各个终端上轮入的数据；为每个终端配路缓冲区，暂存用户捷入的命令或教据。针对反时处理问题，应便所有的用户作业都直接进入内存，并且为每个作业分配一个时间片，允许作业只在自己的时间片内运行，这样在不长的时间内，能使每个作业都运行一次。 8.为什么要引入实时OS？答：实时操作系统是指系统能及时响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致地运行。引入实时OS是为了满足应用的需求，熏好地满足实时控制领域和实时信息处涯领域的需要。 9.什么是硬实时任务和款实时任务？试举例说明。答：硬实时任务是指系统必须满足任务对截止时间的要求，否则可能出现难以预测的结是。举例来说，运载火箭的控制等。软实时任务是指它的截止时间并不严格，偶尔错过了任务的截止时间，对系统产生的影响不大。举例：网页内容的更新、火车售票系统。 10.试从交互性、及时性以及可靠性方面，将分时系统与实时系统进行比较。答：（1）及时性：实时信息处理系统对实时性的要求与分时系统类似，都是以人所能受的等待时间来确定；而实时控制系统的及时性，是以控制对象所要求的开始截止时间或完成截止时间来确定的，一般为秒级到毫秒级，甚至有的要低于100微妙。（2）交互性：实时信息处理系统具有交互性，但人与系统的交互仅限于访问系统中某些特定的专用服务程序。不像分时系统那样能向终端用户提供数据和资源共享等服务。（3）可靠性：分时系统也要求系统可靠，但相比之下，实时系统则要求系统具有高度的可靠性。因为任何差错都可能带未巨大的经济损失，甚至是灾难性后，，所以在实时系统中，往往都采取了

计算机操作系统考研讲义

第5章输入输出设备管理 本章是操作系统的第四大功能，属于对硬件的管理。主要内容有：外部设备的分类及安装、输入输出设备的分配算法、外部设备和CPU 之间的数据传送控制方式（程序直接控制方式、中断控制方式、DMA 方式和通道方式）和设备驱动程序等。 5．1 概述 5．1．1设备管理的任务与功能 1．设备管理的任务 （1）按用户需求提出的要求接入外部设备； （2）尽量提高输入输出设备的利用率。如，发挥主机与外设以及外设之间的真正并行工作能力。 2．设备管理的功能 （1）分配设备 按设备的不同类型和操作系统选用的算法分配，包括分配相应的通道、设备控制器以及对未分配的任务或作业进行排队等。 （2）控制和实现真正的输入输出并行操作 包括通道程序控制、启动设备、及时响应及处理中断讯号等。（3）对输入输出缓冲区进行管理 如：逻辑名的管理，多个缓冲区的分时及串并行操作，同类多个外部设备的均衡工作。 （4）在一些较大系统中实现虚拟设备技术。 5．1．2 发展历史 计算机的基本输入输出设备的发展共经过了三代 （1）第一代：键盘和打印机； （2）第二代：鼠标和调制解调器； （3）第三代：手写笔和扫描仪等。 5．1．2外部设备的分类 在现代计算机系统中，除了CPU和内存（也叫主存储器）外，其它大部分硬件设备都可统称为外部设备。其中包括常用的输入输出设备、外存设备和终端设备等，还包括将外设和主机连接起来的通道（channel）和控制器（controller）。在计算机系统中，从不同角度将设备划分成不同的类型加以管理和调度，归类后简化了设备管理程序，管理工作的关键之一是“分类”和“记录”。 1．按用户和用户分类 （1）系统设备（一般是标准设备）

浅谈计算机操作系统现状与发展

浅谈计算机操作系统现状与发展 摘要：操作系统（Operating System，简称OS）是计算机系统的重要组成部分，是一个重要的系统软件，它负责管理计算机系统的硬、软件资源和整个计算机的工作流程，协调系统部件之间,系统与用户之间、用户与用户之间的关系。随着操作系统的新技术的不断出现,功能不断增加。操作系统作为一个标准的套装软件必须满足尽可能多用户的需要，于是系统不断膨胀，功能不断增加，并逐渐形成从开发工具到系统工具再到应用软件的一个平台环境。更能满足用户需求。本文主要针对操作系统在计算机发展中的核心地位和技术变革作出了分析,同时对计算机操作系统的功能,发展和分类做了简单的分析和阐述，以及对计算机未来发展趋势做了一个预测。 关键词：计算机操作系统，发展历程，新技术，发展趋势 Talking about the Present Situation and Development of Computer Operating System Abstract: Operating system (OS) is an important part of the computer system, is an important system software, which is responsible for managing the computer system hardware and software resources and the entire computer workflow, coordination between system components, systems and users Between the user and the user relationship. With the continuous emergence of the new technology of the operating system, the function is increasing. The operating system as a standard suite of software must meet the needs of as many users as possible, so the system is constantly expanding, the function is increasing, and gradually formed from the development tools to the system tools to the application software to a platform environment. More able to meet user needs. This paper mainly analyzes the core position and technological change of the computer in the development of the computer system, and makes a simple analysis and elaboration of the function, development and classification of the computer operating system, and makes a prediction of the future development trend of the computer.

计算机操作系统第四版试题及答案

操作系统期末考试（一） 一、单项选择题（在每小题的四个备选答案中，只有一个是正确的，将其号码写在题干的括号中。每小题2分，共20分） 1、文件系统的主要组成部分是（） A、文件控制块及文件 B、I/O文件及块设备文件 C、系统文件及用户文件 D、文件及管理文件的软件 2、实现进程互斥可采用的方法（） A、中断 B、查询 C、开锁和关锁 D、按键处理 3、某页式管理系统中，地址寄存器的低9位表示页内地址，则页面大小为（） A、1024字节 B、512字节 C、1024K D、512K 4、串联文件适合于（）存取 … A、直接 B、顺序 C、索引 D、随机 5、进程的同步与互斥是由于程序的（）引起的 A、顺序执行 B、长短不同 C、信号量 D、并发执行 6、信号量的值（） A、总是为正 B、总是为负 C、总是为0 D、可以为负整数 7、多道程序的实质是（） A、程序的顺序执行 B、程序的并发执行 C、多个处理机同时执行 D、用户程序和系统程序交叉执行 8、虚拟存储器最基本的特征是（） A、从逻辑上扩充内存容量 B、提高内存利用率 C、驻留性 D、固定性 ; 9、飞机定票系统是一个（） A、实时系统 B、批处理系统 C、通用系统 D、分时系统 10、操作系统中，被调度和分派资源的基本单位，并可独立执行的实体是（） A、线程 B、程序 C、进程 D、指令 二、名词解释（每小题3分，共15分） 1.死锁: 2.原子操作: 3.临界区: 4.虚拟存储器: 5.文件系统: ' 三、判断改错题（判断正误，并改正错误，每小题2分，共20分） 1、通道是通过通道程序来对I/O设备进行控制的。 （） 2、请求页式管理系统中，既可以减少外零头，又可以减少内零头。 （） 3、操作系统中系统调用越多，系统功能就越强，用户使用越复杂。 （） 4、一个进程可以挂起自已，也可以激活自已。 （） 5、虚拟存储器的最大容量是由磁盘空间决定的。 （） 6、单级文件目录可以解决文件的重名问题。 （） 7、进程调度只有一种方式：剥夺方式。 （）

汤子瀛计算机操作系统第4版知识点总结笔记课后答案

第1章操作系统引论 1.1复习笔记 一、操作系统的目标和作用 1.操作系统的目标 在计算机系统上配置操作系统的主要目标是方便性、有效性、可扩充性和开放性。 （1）方便性 配置操作系统（OS）后，系统可以使用编译命令将用户采用高级语言书写的程序翻译成机器代码，用户可以直接通过OS所提供的各种命令操纵计算机系统，使计算机变得易学易用。 （2）有效性 ① 提高系统资源利用率 早期未配置OS的计算机系统，各种资源无法得到充分利用，配置OS后，能有效分配各种设备的工作状态，提高系统资源的利用率。 ② 提高系统的吞吐量 OS可以通过合理地组织计算机的工作流程，加速程序的运行，缩短程序的运行周期，从而提高系统的吞吐量。 （3）可扩充性 OS必须具有很好的可扩充性，才能适应计算机硬件、体系结构以及应用发展的要求。

（4）开放性 开放性是指系统能遵循世界标准规范，特别是遵循开放系统互连（OSI）国际标准。开放性是衡量一个新推出系统或软件能否被广泛应用的至关重要的因素。 2.操作系统的作用 操作系统（Operating System，OS）是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对硬件系统的首次扩充。其主要作用是管理好这些设备，提高它们的利用率和系统的吞吐量，并为用户和应用程序提供一个简单的接口，便于用户使用。可以从以下几个方面讨论它的作用： （1）OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口 OS处于用户与计算机硬件系统之间，用户通过OS来使用计算机系统。图1-1是OS作为接口的示意图。 图1-1 OS作为接口的示意图 从图中可以看出，用户可以通过命令方式、系统调用方式和图标—窗口方式来实现与操作系统的通信，并取得它的服务。 （2）OS作为计算机系统资源的管理者 ① 管理处理器，用于分配和控制处理器；

计算机操作系统(第四版)课后习题答案第二章

第二章 1. 什么是前趋图？为什么要引入前趋图？ 答：前趋图(Precedence Graph)是一个有向无循环图，记为DAG(Directed Acyclic Graph)，用于描述进程之间执行的前后关系。 2. 画出下面四条诧句的前趋图: S1=a：=x+y; S2=b：=z+1; S3=c：=a-b； S4=w：=c+1; 答：其前趋图为： 3. 为什么程序并发执行会产生间断性特征？ 程序在并发执行时，由于它们共享系统资源，以及为完成同一项任务而相互合作，致使在这些并发执行的进程之间，形成了相互制约的关系，从而也就使得进程在执行期间出现间断性。 4. 程序并发执行时为什么会失去封闭性和可再现性？ 因为程序并发执行时，是多个程序共享系统中的各种资源，因而这些资源的状态是由多个程序来改变，致使程序的运行失去了封闭性。而程序一旦失去了封闭性也会导致其再失去可再现性。 5. 在操作系统中为什么要引入进程概念？它会产生什么样的影响? 为了使程序在多道程序环境下能并发执行，并能对并发执行的程序加以控制和描述，从而在操作系统中引入了进程概念。影响: 使程序的并发执行得以实行。 6. 试从动态性，并发性和独立性上比较进程和程序? a. 动态性是进程最基本的特性，可表现为由创建而产生，由调度而执行，因得不到资源而暂停执行，以及由撤销而消亡，因而进程由一定的生命期；而程序只是一组有序指令的集合，是静态实体。 b. 并发性是进程的重要特征，同时也是OS的重要特征。引入进程的目的正是为了使其程序能和其它建立了进程的程序并发执行，而程序本身是不能并发执行的。 c. 独立性是指进程实体是一个能独立运行的基本单位，同时也是系统中独立获得资源和独立调度的基本单位。而对于未建立任何进程的程序，都不能作为一个独立的单位来运行。 7. 试说明PCB的作用?为什么说PCB是进程存在的唯一标志? a. PCB是进程实体的一部分，是操作系统中最重要的记录型数据结构。PCB中记录了操作系统所需的用于描述进程情况及控制进程运行所需的全部信息。因而它的作用是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序(含数据)，成为一个能独立运行的基本单位，一个能和其它进程并发执行的进程。 b. 在进程的整个生命周期中，系统总是通过其PCB对进程进行控制，系统是根据进程的PCB而不是任何别的什么而感知到该进程的存在的，所以说，PCB是进程存在的唯一标志。 11．试说明进程在三个基本状态之间转换的典型原因。 答：（1）就绪状态→执行状态：进程分配到CPU资源（2）执行状态→就绪状态：时间片用完（3）执行状态→阻塞状态：I/O请求（4）阻塞状态→就绪状态：I/O完成 12．为什么要引入挂起状态？该状态有哪些性质？ 答：引入挂起状态处于五种不同的需要: 终端用户需要，父进程需要，操作系统需要，对换需要和负荷调节需要。处于挂起状态的进程不能接收处理机调度。10．在进行进程切换时，所要保存的处理机状态信息有哪些？答：进行进程切换时，所要保存的处理机状态信息有：（1）进程当前暂存信息（2）下一指令地址信息（3）进程状态信息（4）过程和系统调用参数及调用地址信息。13．在进行进程切换时，所要保存的处理机状态信息有哪些？ 答：进行进程切换时，所要保存的处理机状态信息有： （1）进程当前暂存信息 （2）下一指令地址信息 （3）进程状态信息 （4）过程和系统调用参数及调用地址信息。 14．试说明引起进程创建的主要事件。答：引起进程创建的主要事件有：用户登录、作业调度、提供服务、应用请求。 15．试说明引起进程被撤销的主要事件。答：引起进程被撤销的主要事件有：正常结束、异常结束（越界错误、保护错、非法指令、特权指令错、运行超时、等待超时、算术运算错、I/O 故障）、外界干预（操作员或操作系统干预、父进程请求、父进程终止）。 16．在创建一个进程时所要完成的主要工作是什么？ 答：（1）OS 发现请求创建新进程事件后，调用进程创建原语Creat()；（2）申请空白PCB；（3）为新进程分配资源；（4）初始化进程控制块；（5）将新进程插入就绪队列. 17．在撤销一个进程时所要完成的主要工作是什么？ 答：（1）根据被终止进程标识符，从PCB 集中检索出进程PCB，读出该进程状态。（2）若被终止进程处于执行状态，立即终止该进程的执行，臵调度标志真，指示该进程被终止后重新调度。（3）若该进程还有子进程，应将所

计算机操作系统考研真题计算机综合硕士真题

计算机操作系统考研真题计算机综合硕士 真题 一、选择题真题解析 4某系统采用改进型CLOCK置换算法，页表项中字段A为访问位，M为修改位。A＝0表示页最近没有被访问，A＝1表示页最近被访问过。M＝0表示页没有被修改过，M＝1表示页被修改过。按（A，M）所有可能的取值，将页分为四类：（0，0）、（1，0）、（0，1）和（1，1），则该算法淘汰页的次序为（）。[2016年408统考] A．（0，0），（0，1），（1，0），（1，1） B．（0，0），（1，0），（0，1），（1，1） C．（0，0），（0，1），（1，1），（1，0） D．（0，0），（1，1），（0，1），（1，0） 【答案】A ~ @ 【解析】使用改进型CLOCK置换算法淘汰页面时，其原理是： （1）首先扫描访问位为0，修改位为0的页； （2）若（1）中没有找到，则重新扫描，查找访问位为0，修改位为1的页，此过程中将被跳过页的访问位设为0； （3）若（2）依旧没找到，则开始重复（1）开始查找、若没有则继续（2）查找。

因此该算法首先置换（0，0）、（0，1），若都没找到，此时（1，0）、（1，1）被更改为（0，0）、（0，1）进行查找，所以最后该算法淘汰页的次序为（0，0），（0，1），（1，0），（1，1）。 45使用TSL(Test and Set Lock)指令实现进程互斥的伪代码如下所示。 do{ … whlie(TSL(&lock)); critical; section; lock=FALSE; …}while(TRUE);下列与该实现机制相关的叙述中，正确的是（）。[2016年408统考] A．退出临界区的进程负责唤醒阻塞态进程 B．等待进入临界区的进程不会主动放弃CPU C．上述伪代码满足“让权等待”的同步准则 D．while(TSL(&lock))语句应在关中断状态下执行 【答案】B ~ @ 【解析】A项，TSL指令作用的进程都是短进程，不会出现阻塞情况，退出临界区的进程不需要负责唤醒阻塞态进程；C项，TSL指令作用的进程属于忙则等待的类型，运行的进程等待资源时，进入临界区的进程并不会主动放弃CPU。让权等待是指当进程不能进入临界区时，应立即释放CPU，与忙则等待相反；D项，在中断处理中，TSL是多处理器下的进程并发问题，采用PSW关中断/开中断方式是单处理器下的进程并发问题，两者不是混用的，即 while(TSL(&lock))语句不需要在关中断状态下执行。 46某进程的段表内容如表1-6所示。 表1-6

操作系统的发展史

《计算机操作系统》 操作系统的发展史 院系：信息科学与工程学院 专业：计算机科学与技术 班级：12级计算机科学与技术2班 姓名：侯纪芬 学号：201490669

操作系统的发展史 操作系统的发展历程和计算机硬件的发展历程密切相关。从1946年诞生第一台电子计算机以来，计算机的每一代进化都以减少成本、缩小体积、降低功耗、增大容量和提高性能为目标，随着计算机硬件的发展，同时也加速了操作系统的形成和发展。 最初的计算机并没有操作系统，人们通过各种操作按钮来控制计算机。为了解决这种问题，就出现了现代的操作系统。操作系统是人与计算机交互的界面，是各种应用程序共同的平台。有了操作系统，一方面很好地实现了程序的共用，另一方面也方便了对计算机硬件资源的管理。 从时间上说，操作系统的发展和计算机的组成与体系结构相关，大致经历了四个发展阶段： 1946年—50年代末：第一代，电子管时代，无操作系统。 1950年代末－60年代中期：第二代，晶体管时代，批处理系统。 1960年代中期-70年代中期：第三代，集成电路时代，多道程序设计。 1970年代中期至今：第四代，大规模和超大规模集成电路时代，分时系统。现代计算机正向着巨型、微型、并行、分布、网络化和智能化几个方面发展。 随着计算技术和大规模集成电路的发展，微型计算机迅速发展起来。从20世纪70年代中期开始出现了计算机操作系统。1976年，美国DIGITAL RESEARCH软件公司研制出8位的CP/M操作系统。这个系统允许用户通过控制台的键盘对系统进行控制和管理，其主要功能是对文件信息进行管理，以实现硬盘文件或其他设备文件的自动存取。此后出现的一些8位操作系统多采用CP/M结构。计算机操作系统的发展经历了两个阶段。第一个阶段为单用户、单任务的操作系统，继CP/M操作系统之后，还出现了C-DOS、M-DOS、TRS-DOS、S-DOS和MS-DOS等磁盘操作系统。 其中值得一提的是MS-DOS，它是在IBM-PC及其兼容机上运行的操作系统，它起源于 SCP86-DOS，是1980年基于8086微处理器而设计的单用户操作系统。后来，微软公司获得了该操作系统的专利权，配备在IBM-PC机上，并命名为PC-DOS。1981年，微软的MS-DOS 1.0版与IBM的PC面世，这是第一个实际应用的16位操作系统。从此，微型计算机进入了一个新纪元。1987年，微软发布的MS-DOS 3.3版本是非常成熟可靠的DOS版本，微软据此取得个人操作系统的霸主地位。 操作系统的进一步发展：２０世纪８０年代，大规模集成电路的发展，一方面迎来了个人计算机飞速发展，一方面又向网络化、分布式处理、巨型计算机、智能化方向发展。主要包括：个人计算机上的操作系统，嵌入式操作系统，网络操作系统，分布式操作系统，智能化操作系统 个人计算机操作系统：个人计算机上的操作系统是联机交互的单用户操作系统，它提供的联机交互功能与通用分时系统提供的功能很相似。 由于是个人专用，因此一些功能会简单得多。然而，由于个人计算机的应用普及，对于提供更方便友好的用户接口和丰富功能的文件系统的要求会愈来愈迫切。 网络操作系统：计算机网络：通过通信设施，将地理上分散的、具有自治功能的多个计算机系统互连起来，实现信息交换、资源共享、互操作和协作处理的系统。

计算机操作系统(第四版) 课后答案完整版

第一章 1.设计现代?OＳ得主要目标就是什么? 答:( 1)有效性( 2)方便性?( 3)可扩充性?( 4)开放性 ２.OS 得作用可表现在哪几个方面? 答:( 1) OS 作为用户与计算机硬件系统之间得接口 （2）) ＯS 作为计算机系统资源得管理者 （3）) ＯS 实现了对计算机资源得抽象 3.为什么说?OS 实现了对计算机资源得抽象？ 答: OS 首先在裸机上覆盖一层I/O 设备管理软件,实现了对计算机硬件操作得第一层次抽 象;在第一层软件上再覆盖文件管理软件, 实现了对硬件资源操作得第二层次抽象、OＳ通过在计算机硬件上安装多层系统软件, 增强了系统功能, 隐藏了对硬件操作得细节, 由它们共同实现了对计算机资源得抽象。 ４。试说明推动多道批处理系统形成与发展得主要动力就是什 么？答:主要动力来源于四个方面得社会需求与技术发展: (1 )不断提高计算机资源得利用率; (２)方便用户; (3 )器件得不断更新换代; (4)计算机体系结构得不断发展。 5.何谓脱机?I/O与联机Ｉ/O？ 答:脱机?I/O就是指事先将装有用户程序与数据得纸带或卡片装入纸带输入机或卡片机,在 外围机得控制下, 把纸带或卡片上得数据或程序输入到磁带上。该方式下得输入输出由外围 机控制完成,就是在脱离主机得情况下进行得、 而联机I/Ｏ方式就是指程序与数据得输入输出都就是在主机得直接控制下进行得。 ６.试说明推动分时系统形成与发展得主要动力就是什么？ 答:推动分时系统形成与发展得主要动力就是更好地满足用户得需要、主要表现在: CPU?得分时使用缩短了作业得平均周转时间; 人机交互能力使用户能直接控制自己得作业; ?主机得共享使多用户能同时使用同一台计算机,独立地处理自己得作业。 7.实现分时系统得关键问题就是什么？应如何解决? 答:关键问题就是当用户在自己得终端上键入命令时,系统应能及时接收并及时处理该命令, 在用户能接受得时延内将结果返回给用户。 解决方法: 针对及时接收问题,?可以在系统中设置多路卡, 使主机能同时接收用户从各个终 端上输入得数据; 为每个终端配置缓冲区,?暂存用户键入得命令或数据。针对及时处理问题, 应使所有得用户作业都直接进入内存,?并且为每个作业分配一个时间片, ?允许作业只在自己 得时间片内运行,这样在不长得时间内,能使每个作业都运行一次。 ８。为什么要引入实时?OS？

操作系统发展过程

操作系统发展过程 摘要：随着计算机的问世，操作系统也逐渐进入发展起来。操作系统（OS，Operating System）是配置在计算机硬件上的第一层软件。它是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地对各类作业进行调度以及方便用户的程序集合。现在社会，操作系统发展迅速，逐步进入了社会生活的各个方面, 涉及大型计算机、个人计算机、移动便携设备、其他自动化设备等各个层次的应用领域。 本文主要以计算机操作系统的发展过程为核心地位同时对它的技术变革作出了分析,同时对算机操作系统的功能,发展和分类做了简单的分析和阐述。 关键词：操作系统发展优点问题 引言 操作系统是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对硬件系统的首次扩充。它在计算机系统中占据了特别重要的地位；而其他的诸如汇编程序、编译程序、数据库管理系统等系统软件，以及大量的应用软件，都将依赖于操作系统的支持，取得它的服务。操作系统已经成为现代计算机系统（大、中、小及微型机）、多处理系统、计算机网络、多媒体系统以及嵌入式系统中都必须配置的、最重要的系统软件。 1.操作系统的基本介绍 1.1操作系统的目标 1、有效性：提高系统资源利用率，配置了OS之后，可使CPU、I/O设备由于能 保持忙碌状态而得到有效的利用，且，可使内存和外存中存放的数据因有序而节省了存储空间；提高系统的吞吐量，操作系统还可以通过合理地组织计算机的工作流程，而进一步改善资源的利用率，加速程序的运行，缩短程序的运行周期，从而提高系统的吞吐量。 2、方便性：在未配置OS的计算机系统是极难使用的，因为计算机硬件只能识别0、1 这样的机器代码。配置了操作系统，用户便可通过OS提供的各种命令来使用计算机。 3、可扩充性：操作系统能提供硬件升级，用户新需要，能纠错的功能。 4、开放性：系统能遵循世界标准，均能彼此兼容，可方便的实现互连。 1.2操作系统的作用 1、作为计算机硬件系统之间的接口，用户可通过命令方式，系统调用方式，图形、窗 口方式来使用计算机。 2、作为计算机系统资源的管理者，处理机管理：用于分配和控制处理机；存储器管理： 主要负责内存的分配与回收；I/O设备管理：负责I/O设备的分配与操纵；文件管理：负责文件的存取、共享和保护。 3、实现了对计算机资源的抽象，OS是铺设在计算机硬件上的多层系统软件，它们不仅 增强了系统的功能，而且还隐藏了对硬件操作的细节。 2.操作系统的发展 操作系统之本意原为提供简单的工作排序能力，后为辅助更新更复杂的硬件设施而渐渐演化。从最早的批次模式开始，分时机制也随之出现，在多处理器时代来临时，操作系统也随之添加多处理器协调功能，甚至是分布式系统的协调功能。其他方面的演变也类似于此。另一方面，在个人电脑上，个人电脑之操作系统因袭大型电脑的成长之路，在硬件越来越复杂、强大时，也逐步实践以往只

计算机操作系统(第四版)汤小丹课后答案完整版

第一章 1．设计现代的主要目标是什么？ 答：（ 1）有效性（2）方便性（3）可扩充性（4）开放性 2．的作用可表现在哪几个方面？ 答：（ 1）作为用户与计算机硬件系统之间的接口 （2））作为计算机系统资源的管理者 （3））实现了对计算机资源的抽象 3．为什么说实现了对计算机资源的抽象？ 答：首先在裸机上覆盖一层设备管理软件，实现了对计算机硬件操作的第一层次抽 象；在第一层软件上再覆盖文件管理软件，实现了对硬件资源操作的第二层次抽象。通过在计算机硬件上安装多层系统软件，增强了系统功能，隐藏了对硬件操作的细节，由它们共同实现了对计算机资源的抽象。 4．试说明推动多道批处理系统形成和发展的主要动力是什么？ 答：主要动力来源于四个方面的社会需求与技术发展： （1 ）不断提高计算机资源的利用率； （2 ）方便用户； （3 ）器件的不断更新换代； （4 ）计算机体系结构的不断发展。 5．何谓脱机和联机？ 答：脱机是指事先将装有用户程序和数据的纸带或卡片装入纸带输入机或卡片机，在 外围机的控制下，把纸带或卡片上的数据或程序输入到磁带上。该方式下的输入输出由外围 机控制完成，是在脱离主机的情况下进行的。 而联机方式是指程序和数据的输入输出都是在主机的直接控制下进行的。 6．试说明推动分时系统形成和发展的主要动力是什么？ 答：推动分时系统形成和发展的主要动力是更好地满足用户的需要。主要表现在：的分时使用缩短了作业的平均周转时间；人机交互能力使用户能直接控制自己的作业；主机的共享使多用户能同时使用同一台计算机，独立地处理自己的作业。 7．实现分时系统的关键问题是什么？应如何解决？ 答：关键问题是当用户在自己的终端上键入命令时，系统应能及时接收并及时处理该命令， 在用户能接受的时延内将结果返回给用户。 解决方法：针对及时接收问题，可以在系统中设置多路卡，使主机能同时接收用户从各个终 端上输入的数据；为每个终端配置缓冲区，暂存用户键入的命令或数据。针对及时处理问题，应使所有的用户作业都直接进入内存，并且为每个作业分配一个时间片，允许作业只在自己的时间片内运行，这样在不长的时间内，能使每个作业都运行一次。 8．为什么要引入实时？