全卷结构：

单选：10*2
简答：4*6
程序填空：5*2
应用：2*15
综合分析： 1*16

A卷简答题：引论，死锁，设备管理，文件管理

操作系统引论

A卷： 6分简答题
B卷： 2分选择题

定义

操作系统是计算机系统中的一个系统软件，它统一管理计算机的软硬件资源和控制程序的执行，提供人机交互的接口和界面。

目的

  1. 从系统管理人员的观点来看，引入操作系统是为了合理地组织计算机工作流程，管理和分配计算机系统硬件及软件资源，使之能被多个用户共享。因此操作系统是计算机资源的管理者
  2. 从用户的观点来看，引入操作系统是为了给用户使用计算机提供一个良好的界面，以使用户无须了解许多有关硬件和系统软件的细节，就能方便灵活地使用计算机

主要目标

  1. 方便用户使用：操作系统通过提供用户与计算机之间的友好界面来方便用户使用
  2. 拓展机器功能：操作系统通过扩充硬件功能和提供新的服务来扩展机器功能
  3. 管理系统资源：操作系统有效地管理系统中的所有硬件和软件资源，使之得到充分利用
  4. 提高系统效率：操作系统合理组织计算机的工作流程，以改进系统性能和提高系统效率
  5. 构筑开放环境：操作系统遵循国际标准来设计和构造一个开放环境。其含义主要是指：遵循有关国际工业标准和开放系统标准，支持体系结构的可伸缩性和可扩展性；支持应用程序在不同平台上的可移植性和互操作性。

发展

  1. 手工操作阶段
  2. 批处理操作系统
  3. 多道批处理操作系统
  4. 分时、实时和通用操作系统
  5. 线代操作系统

批处理操作系统

  • 联机批处理系统
  • 脱机批处理系统
  • 执行系统

单道批处理系统

定义：
每次只调用一个用户作业程序进入主存并运行

特征：

  1. 自动性
  2. 顺序性
  3. 单道性

多道批处理系统

特征：

  1. 多道性
  2. 无序性
  3. 调度性

特点：

  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

分时系统

  1. 同时性
  2. 独立性
  3. 及时性
  4. 交互性

实时系统

  1. 及时响应
  2. 快速处理
  3. 高可靠性
  4. 安全性
  5. 不强求系统资源的利用率

分时系统和实时系统的区别

  1. 多路性
    分时系统的多路性表现在系统按分时原则为多个终端用户服务；
    实时系统的多路性指系统周期性地对多路现场信息进行采集，以及对多个对象或多个执行机构进行控制。
  2. 独立性
    分时系统种每个终端用户在与系统交互时，彼此互相独立互不干扰；
    实时系统对信息采集和对象的控制也都是互不干扰。
  3. 及时性
    分时系统及时性的要求依据人所能接受的等待时间；
    实时系统的及时性以控制对象所要求的截止时间作为依据。
  4. 交互性
    分时系统种人与系统的交互性仅限于系统中某些特定的专用服务程序；
    实时系统能够向终端用户提供数据处理、资源共享等服务。
  5. 可靠性
    分时系统要求系统可靠，实时系统要求系统高度可靠。因为任何差错都可能带来无法预料的灾难性后果。

功能

  • 处理器管理
  • 存储管理
  • 设备管理
  • 文件管理
  • 作业管理

特征

  1. 并发
  2. 共享
  3. 虚拟
  4. 异步性

作用

  1. 作为用户与计算机硬件之间的接口
  2. 作为计算机系统资源的管理者
  3. 用作扩充机器

体系结构

  1. 单体内核结构
  2. 层次结构
  3. 微内核结构

进程管理

A卷： 10分程序填空PV操作+4分选择题
B卷： 10分程序填空PV操作+2分选择题

p:-=1
V:+=1

  1. 顺序执行的特点p37
  2. 并发执行的特点p38
  3. 进程定义 进程和程序区别五个特征 p40
  4. 进程的基本状态 状态之间的转换 图2.4 2.5 p41
  5. PCB p42-43
  6. 进程队列
  7. 线程进程区别 p44-47

死锁

A卷： 6分简答题+2分选择题
B卷： 16分综合分析题（银行家算法）

定义

一组并发执行的进程彼此等待对方释放资源，而在没有得到对方占有的资源之前不释放自己所占有的资源，导致彼此都不能向前推进，则称该组进程发生了死锁。

原因

  1. 竞争资源
  2. 进程推进的顺序不当

必要条件

  1. 互斥条件：进程互斥使用资源，任一时刻一个资源仅为一个进程独占，若另一个进程请求一个已被占用的资源时，它已被置成等待状态，直到占用着释放资源。
  2. 请求和保持条件：一个进程请求资源得不到满足而等待时，不释放已有的资源。
  3. 不剥夺条件：任一进程不能从另一进程那里抢夺资源，即已被占用的资源，只能由占用进程自身来释放。
  4. 循环等待条件：存在一个循环等待链，其中，每一个进程分别等待另一个进程所占有的资源，造成永久等待。
  1. 一个坑里只能有一个人！
  2. 不给！我等！
  3. 不能抢别人的
  4. 等待链成环

解决方式

预防

  1. 破坏请求条件和保持条件
  2. 破坏不剥夺条件
  3. 破坏循环等待条件

避免
银行家算法不安全状态：p88-91+PPT

检测
p91-94

解除
p94-95

中断和处理机调度

A卷：8分综合分析题
B卷：4分选择题

存储管理

A卷：8分综合分析题+15分应用题+4分选择题
B卷：6分简答题+30分应用题+6分选择题

存储结构

  1. CPU寄存器
  2. 主存
  3. 辅存

主要功能

  1. 主存空间的分配与去配
  2. 实现地址转换
  3. 主存空间的共享与保护
  4. 主存空间的扩充

装入

  1. 绝对装入方式
  2. 静态重定位装入方式
  3. 动态重定位装入方式（支持程序浮动）

链接

  1. 静态链接
  2. 装入时动态链接
  3. 运行时动态链接

连续存储

  1. 单一连续存储
  2. 固定分区存储

重定位

页号 P
页内地址 d
逻辑空间中地址 A
页内大小 L

分页和分段区别

  1. 页是信息的物理单位，是系统管理的需要而不是用户的需要；而段则是信息的逻辑单位，它含有一组意义相对完整的信息。分段是为了更好地满足用户的需要。
  2. 页的大小固定且由系统决定，因而一个系统只能由一种大小的页面；而段的长度却不固定，由用户所编写的程序决定，通常由编译程序对源程序进行编译时根据信息的性质来划分。
  3. 分页式作业的地址空间是一维的，页内的逻辑地址是连续的；而分段式作业的地址空间则是二维的，段间的逻辑地址是不连续的。

设备管理

A卷：15分应用题+6分简答题+6分选择题
B卷：12分简答题+6分选择题

通道

  1. 字节多路通道
  2. 数组选择通道
  3. 数组多路通道

控制方式

  1. 直接程序控制方式
  2. 终端驱动控制方式
  3. 直接存储器访问控制方式DMA
  4. 通道控制方式

DMA

  1. 数据传输以数据块为基本单位
  2. 所传输的数据从设备直接送入主存，或者从住处直接输出到设备上
  3. 仅在传送一个或多个数据块的开始和结束时才需要CPU的干预，而整块数据的传送则是在控制器的控制下完成的

缓冲的作用

  1. 缓和CPU和IO设备间速度不匹配的矛盾
  2. 减少对CPU的中断频率，放款对CPU终端响应时间的限制
  3. 提高CPU和IO设备之间的并行性

缓冲类型

  1. 单缓冲
  2. 双缓冲
  3. 多缓冲
  4. 缓冲池

设备独立性

  1. 应用程序独立于使用的物理设备，能有效提高操作系统的可适应性和可拓展性
  2. 系统根据用户指定的逻辑设备转换成与其对应的具体物理设备，并启动该物理设备工作

独占设备的分配

  1. 设备控制表
  2. 控制器控制表
  3. 通道控制表
  4. 系统设备表
  5. 逻辑设备表

磁盘结构

调度时间

调度时间=寻找时间+延迟时间+传送时间

SPOOLING

假脱机操作

  1. 预输入程序
  2. 井管理程序
  3. 缓输出程序

文件管理

A卷：6分简答题+4分选择题
B卷：6分简答题+4分选择题

物理结构

  1. 顺序 数组
  2. 链接 链表
  3. 索引 map
  4. 直接 hash

只有顺序不支持文件动态增长

文件目录结构

  1. 一级 按名存取
  2. 二级 允许重名 允许共享
  3. 多级/树形 绝对路径+相对路径

目录管理

  1. 实现按名存取
  2. 提高检索目录的速度
  3. 实现文件共享
  4. 允许文件重名

位示图

p240

共享

定义：允许两个或多个用户同时使用同一个文件

共享是衡量文件系统性能好坏的重要标志

  1. 目录链接法
  2. 索引节点链接法
  3. 符号链接法

安全

影响文件安全的因素

  1. 人为因素：存取控制（存取控制矩阵，存取控制表，设置口令，文件加密）
  2. 系统因素：容错技术（一级容错，二级容错，廉价磁盘冗余阵列）
  3. 自然因素：数据转储（建立副本，定期转储）

作业管理

A卷：16分综合分析题

p282