1、操作系统是管理系统资源、控制程序执行，改善人机界面，提供各种服务，合理组织计算机工作流程和为用户使用计算机提供良好运行环境的一种系统软件。配置操作系统的主要目标：方便用户使用；扩大机器功能；管理系统资源；提高系统效率；构筑开放环境。
2、系统调用是一种中介角色，把用户和硬件隔离开来，应用程序只有通过系统调用才能请求系统服务并使用系统资源。系统调用是应用程序获得操作系统服务的唯一途径。系统调用可分为：进程管理、文件操作、设备管理、贮存管理、进程通信、信息维护六类。
3、系统调用的实现原理：⑴编写系统调用处理程序⑵设计一张系统调用入口地址表，每个入口地址都指向一个系统调用的处理程序，有的系统还包含系统调用自带参数的个数⑶陷入处理机制，需开辟现场保护，以保存发生系统调用时的处理器现场。
4、系统调用与过程调用的主要区别：⑴调用形式不同⑵被调用代码的位置不同⑶提供方式不同⑷调用的实现不同
5、系统调用的作用：(1)内盒可以基于权限和规则对资源访问进行裁决，保证系统的安全性(2)系统调用对资源进行抽象，提供一致性接口，避免用户使用资源时发生错误且提高编程效率
5、用户态转向核心态：程序请求操作系统服务，执行系统调用；在程序运行时产生中断或异常事件
6、中断的概念：指在程序执行过程中，遇到急需处理的事件时，暂时中止现行程序在CPU上的运行，转而执行相应的事件处理程序，待处理完成后再返回断点或调度其他程序执行。
进程线程区别联系：
进程：是一个可并发执行的具有独立功能的程序关于某个数据集合的一次执行过程，也是操作系统进行资源分配和保护的基本单位。
线程：是操作系统进程中能够独立执行的实体，也是处理器调度和分派的基本单位。是进程的组成部分，每个进程内允许包含多个并发执行的实体引入进程的原因：一是刻画系统的动态性，发挥系统的并发性，提高资源利用率。
二是解决共享性，正确描述程序的执行状态。
8、进程最基本的状态有三种：运行态：进程占有处理器正在运行。就绪态：进程具备运行条件，等待系统分配处理器以便运行。等待态：又称为阻zǔ塞sè态或睡眠态，指进程不具备运行条件，正在等待某个事件的完成。进程状态转换的具体原因：运行态→等待态等待使用资源或某事件发生，如等待外设传输、等待人工干预。等待态→就绪态资源得到满足或某事件已经发生，如外设传输结束；人工干预完成。运行态→就绪态运行时间片到，或出现有更高优先权进程。就绪态→运行态 CPU空闲时被调度选中一个就绪进程执行。
9、进程控制块(PCB)的概念和组成：每个进程有且仅有一个进程控制块（PCB），或称进程描述符，它是进程存在的唯一标识，是操作系统用来记录和刻画进程状态及有关信息的数据结构，是进程动态特征的一种汇
集，也是操作系统掌握进程的唯一资料结构和管理进程的主要依据。包含三类：标识信息，现场信息，控制信息
10、临界区管理的基本原则：一次至多一个进程能够在它的临界区内；不能让一个进程无限地留在它的临界区内；不能强迫一个进程无限地等待进入它的临界区。特别，进入临界区的任一进程不能妨碍正等待进入的其它进程的进展；
11、信号量：一个进程在某一关键点上被迫停止执行直至接收到对应的特殊变量值，通过这一措施，任何复杂的进程交互要求均可得到满足，这种特殊变量就是信号量信号量的组成：信号量是一种变量类型，用一个结构型数据结构表示，有两个分量：一个是信号量的值，另一个是信号量队列的指针。
12、什么是死锁？什么是饥饿？试举日常生活中的例子说明之。如果在一个进程集合中的每个进程都在等待只能由该集合中的其它一个进程
才能引发的事件，则称一组进程或系统此时发生了死锁（教材268页）。饥饿是指一个进程由于其它进程总是优先于它而被无限期拖延
13、形成死锁的四个必须条件①互斥条件：系统中存在临界资源，进程应互斥地使用这些资源②占有和等待条件：进程在请求资源得不到满足而等待时，不释放已占有资源③不剥夺条件：已被占用的资源只能由属主释放，不允许被其他进程剥夺④循环等待条件：存在循环等待链，其中，每个进程都在链中等待下一个进程所持有的资源，造成这组进程处于永远等待状态。14、何谓地址转换（重定位）？有哪些方法可以实现地址转换：为了保证程序的正确运行，必须
把程序和数据的逻辑地址转换为物理地址，这一工作称为地址转换或重定位。地址转换有两种方式，一种方式是在作业装入时由作业装入程序（装配程序）实现地址转换，称为静态重定位；这种方式要求目标程序使用相对地址，地址变换在作业执行前一次完成；另一种方式是在程序执行过程中，CPU访问程序和数据之前实现地址转换，称为动态重定位。
15、（1）静态（地址）重定位：由装入程序实现装载代码模块（简单的说，就是链接后的程序，详见p235）的加载和地址转换，把它装入分配给进程的主存指定区域，其中的所有逻辑地址修改成主存物理地址，称静态重定位（2）动态（地址）重定位：由装入程序实现装载代码模块的加载和地址转换，把它装入分配给进程的主存指定区域，但对链接程序处理过的应用程序的逻辑地址不做任何修改，程序主存起始地址被置入硬件专用寄存器——重定位寄存器。程序在执行的过程中，每当cpu引用主存地址（访问程序和数据）时，由硬件截取此逻辑地址，并在它被发送到主存储器之前加上重定位寄存器的值，以便实现地址转换，称动态重定位
16、虚拟存储器：在具有层次结构存储器的计算机系统中，自动实现部分装入和部分替换功，使得进程运行空间的一部分在主存中，另外某些部分在其他辅助存储器中，当需要时再将其动态装入23、请求分页虚拟存储系统：将作业信息的副本存放在磁盘这一类辅助存储器中，当作业被调度投入运行时，并不把作业的程序和数据全部装入主存，而仅仅装入立即使用的那些页面，至少要将作业的第一页信息装入主存，在执行过程中访问到不在主存的页面时，再把它们动态地装入。
请求分页式存储管理页表的引用、修改内存驻留标志与虚拟存储器实现联
系：常驻内存标志位主要判断页是否在主存中；引用位主要用于替换策略；修改位主要用于替换策略以及清除策略17、分页式存储管理和分段式存储管理的比较：分段是信息的逻辑单位由源程序的逻辑结构及含义所决定，是用户可见的，段长由用户根据需要来决定，段起始地址可从任何主存地址开始。在分段方式中，源程序（段号、段内位移）经链接装配后仍保持二维（地址）结构，引入目的是满足用户模块化程序设计的需要。分页是信息的物理单位与源程序的逻辑结构无关，是用户不可见的，页长由系统（硬件）确定，页面只能从页大小的整数地址开始。在分页方式中，源程序（页号、页内位移）经链接装配后变成一维（地址）结构，引入目的是实现离散分配并提高主存利用率。
22、固定分区存储管理：主存空间被划分成数目固定不变的分区，各分区的大小不等，每个分区只装入一个作业，若多个分区中都装有作业，则他们可以并发执行。按名存取功能及其实现与FCB之间关系：按名存取是操作系统文件管理的主要目的及其核心功能。主要指信息管理一方面对用户，另一方面对存储设备组织管理。用户通过文件名使用操作文件，文件系统将用户的逻辑操作转换为物理操作，将逻辑文件转换为物理文件。它的实现可以借助文件目录完成。在文件目录中包含文件名，文件物理结构，逻辑结构。操作系统通过文件目录管理的管理控制。FCB包含文件管理控制的基本信息，按名存取时先通过文件名查找文件的FCB，在通过FCB找到文件首块。
1、操作系统的资源管理技术:资源复用，资源虚化，资源抽象
2、操作系统是用户与计算机之间的接口
2、操作系统对资源的最基础抽象：进程抽象(运行的程序)，虚存抽象(运行程序的位置，包括文件和主存)，文件抽象(对I/O设备及其信息的抽象)
3、操作系统的功能：处理机管理，存储管理，设备管理，信息管理
3、操作系统的主要特性：并发性，共享性，异步性，虚拟性
4、计算机物理资源：计算类，存储及接口类
5、三种基本的操作系统类型：批处理操作系统；分时操作系统；实时操作系统；
6、UNIX是唯一跨平台操作系统，是多用户多任务的
7、多道程序设计技术能充分发挥处理器与外设并行工作的能力。
7、处理器的状态：核心态，用户态
7、进程的三种状态：运行态，就绪态，等待态
7、进程的属性：结构性，共享性，动态性，独立性，制约性，并发性
8、进程映像：某时刻进程的内容及其状态集合
9、进程四要素：进程控制块、进程程序块、进程核线栈、进程数据块。
10、进程控制块组成：标识信息，现场信息，控制信息
11、多线程实现分：用户级线程，内核级线程，混合式线程
12、进程之间关系：互斥，同步
13、实现临界区管理的硬件设施：关中断，测试并建立指令，对换指令
14、死锁防止解决的方法：①死锁防止②死锁避免③死锁检测和恢复
14、可防止死锁的资源分配：静态分配，层次分配，剥夺式分配
15、形成死锁的必须条件：①互斥条件②占有和等待条件③不剥夺条件
④循环等待条件
16、地址重定位分：静态地址重定位，动态地址重定位，把逻辑地址转成物理地址
17、I/O控制方式：轮询方式，中断方式，DMA方式，通道方式
18、Spooling实现：预输入程序，井管理程序，缓输出程序
23、文件的逻辑结构分两种形式：流式文件(无结构)，记录式文件(有结构)。
24、文件的物理结构：顺序文件，连接文件，索引文件
25、逻辑记录是文件内独立的最小信息单位
25.操作系统驱动力：中断技术
26、实现互斥：软件（peterson算法，dekker算法），硬件（TEST测试与建立指令与交换指令）
27、操作系统管理控制线程：TCB；感知进程的唯一依据：PCB
28、用户接口类型：程序接口，操作接口
29、I/O软件四层次：I/O中断处理程序，I/O设备驱动程序，独立于设备的I/O软件。用户空间的I/O设备
30、原语(一段程序)：P:申请资源；V：释放资源
31、多道程序设计：增加单位时间算题量，提高资源利用率，充分并行，增加计算时间
32、”。“当前目录项；”。。“父目录项
32、文件存取方法：顺序存取，直接存取，索引存取
33、文件系统分三层：文件管理，目录管理，磁盘主存映射管理
33、文件系统负责文件目录：建立，维护，检索
34、流式文件：从用户角度划分的一种逻辑文件类型
35、如果一个进程的部分内容在辅助存储器中，则说明管理控制该进程的操作系统实现了虚拟存储器功能
36、设备独立性：设备管理提供了使用在编写程序时不用考虑具体逻辑设备的物理特性
37、访问磁盘上文件由：寻道时间，旋转延迟时间，读出/写入时间组成，电梯：减少寻道时间
38、系统调用是操作系统提供给编程人员的唯一接口
39、实现虚拟存储器存储管理有多种，如请求页式存储管理
41、分时系统中进程调度算法：时间片轮转法
42、管理临界区的方法：关中断，测试并建立指令
19、引入缓冲技术的理由：1、改善中央处理器与外围设备之间速度不匹配的矛盾。2、协调逻辑记录大小与物理记录大小不一致的问题。3、提高CPU和I/O设备的并行性。4、减少I/O对CPU的中断次数和放宽对CPU中断响应时间的要求。
20、文件：由文件名字标识的一组信息的集合。文件名：字母、数字组成的字母数字串，格式和长度因系统而异
21、文件控制块：文件系统给每个文件建立唯一的管理数据结构；
22、文件控制块文件属性信息：文件标识和控制信息(文件用户名，权限，类型，口令)，文件逻辑结构信息(记录，成组)，文件物理结构信息(盘块设备)，文件使用信息(长度，大小)，文件管理信息(日期)
34、存储保护:操作系统必须对主存中的程序和数据进行保护，以免其他程序有意或无意的破坏这一工作。
36、进程同步：是指为完成共同任务的并发进程基于某个条件来协调其活动，因为需要在某些位置上排定执行的先后次序而等待、传递信号或消息所产生的协作制约关系。
37、进程互斥：是指若干进程因相互争夺独占型资源而产生的竞争关系。
38、临界资源：共享变量所代表的资源。
39、临界区：并发进程中与共享变量(访问临界资源)有关的程序段。
40、两个进程同时进入临界区会造成与时间有关系错误
40、固定分区存储(定长分区，静态分区)：支持多道程序设计的最简单的存储技术
41、虚拟存储器：在具有层次结构存储器的计算机系统中，自动实现部分装入和部分替换功，能从逻辑上为用户提供一个比物理主存容量大的多的，可寻址的“主存储器”。
42、缓冲区：缓冲用于平滑两种不同速度的硬件部件或设备之间的信息传输，在主存器中开辟一个存储区，称为缓冲区，专门用于临时存放I/O操作的数据。
43、驱动调度：在繁重的I/O负载下，同时会有若干传输请求来到并等待处理，系统必须采用一种调度策略，能够按最佳次序执行要求访问的诸多
请求。能减少为若干I/O请求服务所需消耗的总时间，从而提高系统效率。
44、1、预输入程序：将信息从输入设备输入到辅助存储器缓冲区域 2、缓输出程序: 将信息从辅助存储器输出缓冲区域输出到输出设备3、井管理程序：控制作业和辅助存储器缓冲区域之间交换信息
、并发性---指两个或两个以上的事件或活动在同一时间间隔内发生；共享性指操作系统中的资源（包括硬件资源和信息资源）可被多个并发执行的进程共同使用，而不是被一个进程所独占；异步性：在多道程序环境中，允许多个程序并发执行，并发活动会导致随机事件的发生。
2、操作系统的主要类型（三类）及各类型的主要特点：批处理操作系统：根据预先设定的调度策略选择若干作业并发地执行，系统的资源利用率高，作业吞吐量大。缺点：作业的周转时间延长，不具备交互式计算的能力，不利于程序的开发和调试。特征：脱机工作、成批处理、单/多道程序运行；分时操作系统：允许多个联机用户同时使用一个计算机系统进行交互式计算的操作系统。特点：同时性、独立性、及时性、交互性。实时操作系统：当外部事件或数据产生时，能够对其予以接收并以足够快的速度进行处理，所得结果能够在规定的时间内控制产生过程或对控制对象做出快速响应，并控制所有实时任务协调运行的操作系统。组成：数据采集、加工处理、操作控制、反馈处理。
3、三种典型的实时系统:过程控制系统(生产过程控制)；信息查询系统(情报检索)事务处理系统(银行业务)
4、什么是多道程序设计？多道程序设计技术有什么特点：答：多道程序设计是允许多个作业(程序)同时进入计算机系统的主存并启动交替计算
的方法。主存中多个相互独立的程序均处于开始和结束之间，从宏观上看是并行的，躲到程序都处于运行过程中，但尚未运行结束。从微观上看是串行的，各道程序轮流占用CPU以交替进行。引入多道程序设计，可以提高CPU的利用率，充分发挥计算机硬部件的并行性。
5、分时与批处理操作系统的区别：目标不同、适应作业的性质不同、资源使用率不同、作业控制方式不同；
7、核心态和用户状态：当处理器处于核心态时，CPU运行可信软件，硬件允许执行全部机器指令，可以访问所有主存单元和系统资源，并具有改变处理器状态的能力；当处理器处于用户态时，CPU运行非可信软件，程序无法执行特权指令，且访问权限仅限于当前CPU上进程的地址空间，这样就能防止内核受到应用程序的侵害。
9、线程的组成和状态：线程的组成：（1）线程的唯一标识符及线程状态信息；（2）未运行时所保存的线程上下文；可以把线程看成进程中一个独立的程序计数器；（3）核心栈，在核心态工作时保存参数，在函数调用时的返回地址，等等；（4）用于存放线程局部变量和用户栈的私有存储区。线程的状态：运行，就绪和等待。
11、试说明进程的互斥和同步两个概念之间的异同：进程的互斥是解决进程间竞争关系（间接制约关系）的手段。进程互斥是指若干个进程要使用同一资源时，任何时刻最多允许一个进程去使用，其它要使用该资源的进程必须等待，直到占有资源的进程释放该资源。进程的同步是解决进程间协作关系（直接制约关系）的手段。进程同步指两个以上进程基于某个条件来协调它们的活动。一个进程的执行依赖于另一个协作进程的消息或信
号，当一个进程没有得到来自于另一个进程的消息或信号时则需等待，直到消息或信号到达才被唤醒。
12、解释进程的竞争关系和协作关系：竞争关系：系统中的多个进程之间彼此无关，它们并不知道其它进程的存在，并且也不接受其它进程执行的影响。协作关系：某些进程为完成同一任务需要分工协作，由于合作的每一个进程都是独立地以不可预知的速度推进，这就需要相互协作的进程在某些协调点上协调各自的工作。当合作进程中的一个到达协调点后，在尚未得到其伙伴进程发来的消息或信号之前应阻塞自己，知道其它合作进程发来协调信号或消息后方被唤醒并继续执行。这种协作进程之间相互等待对方消息或信号的协调关系称为进程同步
13、SPOOLing（外部设备联机并行操作）组成及工作原理：SPOOLing称为假脱机，即在联机情况下实现的同时外围操作，主要分成三部分：输出井，输入井；输入缓冲区和输出缓冲区；缓输入进程spi、缓输出进程spo和井管理程序；进程spi模拟脱机输入时的外围控制机，将用户要求的数据从输入设备通过输入缓冲区传送到输入井。当CPU需要数据时，直接冲输入井中送入内存。Spo进程模拟脱机输出时的外围控制机，吧用户的数据，先从内存送到输出井，待输出设备空闲时，再将输出井中的数据经过缓冲区送到输出设备
14、缓冲技术实现的基本思想：当一个进程执行写操作输出数据时，先向系统申请一个输出缓冲区，将数据高速送到缓冲区。若为顺序写请求，则不断把数据填到缓冲区，直到它被装满为止。此后，进程可以继续它的计算，同时，系统将缓冲区内容写到I/O设备上。当一个进程执行读操作输
入数据时，先向系统申请一个输入缓冲区，系统将一个物理记录的内容读到缓冲区中，根据进程要求，把当前需要的逻辑记录从缓冲区中选出并传送给进程。
为何要引入设备独立性？如何实现设备独立性：设备独立性：通常用户不指定特定的设备，而指定逻辑设备，使得用户作业和物理设备独立开来，在通过其他途径建立逻辑设备和物理设备之间的对应关系。好处：（1）设备分配时的灵活性；（2）易于实现I/O 重定向。为了实现设备的独立性，应引入逻辑设备和物理设备概念。在应用程序中，使用逻辑设备名请求使用某类设备；系统执行时是使用物理设备名。鉴于驱动程序是与硬件或设备紧密相关的软件，必须在驱动程序之上设置一层设备独立性软件，执行所有设备的公有操作、完成逻辑设备名到物理设备名的转换（为此应设置一张逻辑设备表）并向用户层（或文件层）软件提供统一接口，从而实现设备的独立性。
叙述组成进程的基本要素，并说明它的作用：每个进程有4个要素组成：控制块、程序块、数据块和堆栈。进程控制块每一个进程都将捆绑一个进程控制块，用来存储进程的标志信息、现场信息和控制信息。进程创建时建立进程控制块，进程撤销时回收进程控制块，它与进程一一对应。进程程序块即被执行的程序，规定了进程一次运行应完成的功能。通常它是纯代码，作为一种系统资源可被多个进程共享。进程数据块即程序运行时加工处理对象，包括全局变量、局部变量和常量等的存放区以及开辟的工作区，常常为一个进程专用。系统/用户堆栈每一个进程都将捆绑一个系统/用户堆栈，用来存储进程的标志信息、现场信息和控制信息。进
程创建时建立进程控制块，进程撤销时回收进程控制块，它与进程一一对应。
1 引论 小结 1．计算机系统由硬件和软件组成。硬件是计算机系统的物质基础，操作系统是硬件之上的第一层软件，是支撑其他所有软件运行的基础。 2．多道程序设计是指在内存中同时存放多道程序，这些程序在管理程序的控制下交替运行，共享处理机及系统中的其他资源。在单处理机系统中多道程序运行的特点是：·多道：计算机内存中同时存放多道相互独立的程序。 ·宏观上并行：同时进入系统的多道程序都处于运行过程中，即它们先后开始了各自的运行，但都未运行完毕。 ·微观上串行：内存中的多道程序轮流占有CPU，交替执行。 3．操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地组织计算机工作流程，以及方便用户的程序的集合。 4．操作系统有三种基本类型，即批处理操作系统、分时操作系统及实时操作系统。 ·批处理操作系统能对一批作业自动进行处理，在批处理系统中引入多道程序设计技术就形成了多道批处理系统。多道批处理系统的主要特征是用户脱机使用计算机、成批处理及多道程序运行。 ·在分时操作系统中，处理机的运行时间被分成很短的时间片，系统按时间片轮流把处理机分配给各联机作业使用，若某个作业在分配给它的时间片内不能完成其计算，则该作业暂时停止运行，把处理机让给另一个作业使用，等待下一轮时再继续其运行。分时系统的特征是同时性、交互性、独立性和及时性。 ·实时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，并控制所有实时设备和实时任务协调一致地工作。实时系统的主要特征是响应及时和可靠性高。 5．操作系统的特征是并发性、共享性、虚拟性及不确定性。 ·并发是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。 ·共享是指系统中的资源供多个用户共同使用。
Chap-1绪论 理解操作系统设计的目标 方便性、有效性、可扩充性、开放性 掌握操作系统的特性及含义 并发：在一个时间段上来看，每一道作业都能不同程度地向前推进（并行） 。但在任何 一个时间点上只能有一道占用 CPU 。（串行） ------------ 并发性引入进程、线程 共享：系统中的资源可供多个并发的进程共同使用。根据资源属性的不同，有两种资源 共享方式： 互斥共享方式（临界/独占资源） 同时访问方式 虚拟：通过某种技术将一个物理实体映射为若干个逻辑上对应物（如 可看成多个屏幕-窗口）。或将多个物理实体映射为一个逻辑实体 外存的虚拟）。 异步性：操作系统必须随时对以不可预测的次序发生的事件进行响应。 速度不可预知。2、难以重现系统在某个时刻的状态 （并发和共享是 OS 的两个最基本的特性，二者互为条件！ ） 理解操作系统的作用 OS 是用户与硬件系统之间的接口 ；0S 是计算机系统资源的管理者；0S 是扩充机/虚拟机 理解不种类型操作系统的定义 （1） 无操作系统的计算机系统： 先把程序纸带装上输入机， 启动输入机把程序和数据送 入计算机，然后通过控制台开关启动程序运行，计算完毕后，用户拿走打印结果， 并卸下纸带。 （2） 单道批处理系统：在内存中只有一道程序。 （3）多道批处理系统：在内存中放多道程序 ，使它们在管理程序的控制下相互穿插地运行。 （4 ）分时系统：划分时间片 （3） 实时系统：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。 （4） 微机操作系统： 批处理、分时、实时系统是三种基本的操作系统类型。一个实际的操作系统可能兼有三者 或其中两者的功能。 1、 2、 3、 4、 CPU ; —个屏幕 （如虚拟存储是内存和 1、进程的运行 Chap-2进程管理 5、 进程的定义 进程是指进程实体的运行过程，是可并发执行的程序在一个数据集合上的运行过程。 6、 理解进程的三状态及其转换和典型原因
第2课操作系统的基本概念及发展 一、教学目标 1．知识与技能 （1）认识计算机操作系统在计算机中的地位和作用 （2）了解计算机操作系统的发展 （3）掌握Windows操作系统的发展及特点 （4）讨论分析操作系统在计算机中的重要性和主要功能 2．过程与方法 （1）以任务为驱动，让学生们学习所涉及到的知识，了解操作系统的重要性及发展历程。（2）在问题情境下，学会思考和解决问题，会根据自己的需要设计计算机软件的配置方案。3．情感、态度价值观 （1）培养学生的自我探究能力和思考能力 （2）培养学生之间的协作合作关系，增强学生合作精神。 （3）培养科学、严谨的学习态度。培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力 二、教学重点 认识计算机操作系统的作用和Windows操作系统的发展及特点。 三、教学难点 Windows操作系统的特点。 四、教学策略 本节是第三章操作系统中的第二课，对于初一的学生来说内容比较枯燥和严谨，也缺乏兴趣。建议以任务驱动法让学生自己去上网或查阅教材来学习，老师做总结，加深学生印象。 ①通过任务驱动法，让学生自己去上网查找，通过直观的文字或图片信息，加深他们对操作系统的概念理解以及操作系统的发展历程。 案例：通过以下几个问题引出今天的内容，让学生们思考并通过上网查找答案来完成这节课的内容。 1.小明的计算机因为中了病毒系统文件被删除，不能正常启动了，我们怎么帮助他呢？2．新买的计算机能直接用吗？ 3．操作系统是属于硬件系统还是软件系统？ 4．苹果牌的笔记本电脑大家试着操作一下看用得惯吗？ 5．比尔?盖茨的生平简介。 6．目前有哪些主流的操作系统？ ②分组协作法、自主探究法 老师布置任务，小组间同学互相商量并总结。 1．尝试着让学生使用DOS，总结和WINDOWS操作系统有什么不同？ 2．让学生总结Windows操作系统的发展历程 3．计算机除了DOS和Windows操作系统外还有那些操作系统呢？ 五、教学资源 网络、极域电子教室系统、课件 六、教学内容或活动
1.1在多道程序和分时环境中，多个用户同时共享一个系统，返种情冴导致多种安全问题。a. 列出此类的问题b.在一个分时机器中，能否确保像在与用机器上一样的安全度？并解释乀。 Answer:a.窃叏戒者复制某用户癿程序戒数据；没有合理癿预算来使用资源（CPU，存，磁盘空闱，外围设备）ｂ．应该丌行，因为人类设计癿仸何保护机制都会丌可避兊癿被另外癿人所破译，而丏径自信癿认为程序本身癿实现是正确癿是一件困难癿亊。 1.2资源的利用问题在各种各样的操作系统中出现。试例丼在下列的环境中哪种资源必须被严栺的管理。（ａ）大型电脑戒迷你电脑系统（ｂ）不服务器相联的工作站（ｃ）手持电脑 Answer: （ａ）大型电脑戒迷你电脑系统：存呾CPU资源，外存，网络带宽（ｂ）不服务器相联癿工作站：存呾CPU资源（ｃ）手持电脑：功率消耗，存资源1.3在什举情冴下一个用户使用一个分时系统比使用一台个人计算机戒单用户工作站更好？ Answer:当另外使用分时系统癿用户较少时，仸务十分巨大，硬件速度径快，分时系统有意丿。充分利用该系统可以对用户癿问题产生影响。比起个人电脑，问题可以被更快癿解决。迓有一种可能収生癿情冴是在同一时闱有许多另外癿用户在同一时闱使用资源。当作业足够小，丏能在个人计算机上合理癿运行时，以及
当个人计算机癿性能能够充分癿运行程序来达到用户癿满意时，个人计算机是最好癿，。 1.4在下面丼出的三个功能中，哪个功能在下列两种环境下，(a)手持装置(b)实
时系统需要操作系统的支持？(a)批处理程序(b)虚拟存储器(c)分时Answer:对二实时系统来说，操作系统需要以一种公平癿方式支持虚拟存储器呾分时系统。对二手持系统，操作系统需要提供虚拟存储器，但是丌需要提供分时系统。批处理程序在两种环境中都是非必需癿。 1.5描述对称多处理（ＳＭＰ）和非对称多处理乀间的区别。多处理系统的三个优点和一个缺点？ Answer:ＳＭＰ意味着所以处理器都对等，而丏I/O可以在仸何处理器上运行。非对称多处理有一个主处理器控制系统，不剩下癿处理器是随从关系。主处理器为从处理器安排工作，而丏I/O也叧在主处理器上运行。多处理器系统能比单处理器系统节省资金，返是因为他们能共享外设，大容量存储呾电源供给。它们可以更快速癿运行程序呾增加可靠性。多处理器系统能比单处理器系统在软、硬件上也更复杂（增加计算量、觃模经济、增加可靠性） 1.6集群系统不多道程序系统的区别是什举？两台机器属二一个集群来协作提供一个高可靠性的服务器的要什举？ Answer:集群系统是由多个计算机耦合成单一系统幵分布二整个集群来完成计算仸务。另一方面，多道程序系统可以被看做是一个有多个CPU组成癿单一癿物理实体。集群系统癿耦合度比多道程序系统癿要低。集群系统通过消息迕行通信，而多道程序系统是通过共享癿存储空闱。为了两台处理器提供较高癿可靠性服务，两台机器上癿状态必项被复制，幵丏要持续癿更新。当一台处理器出现敀障时，另一台处理器能够接管敀障处理癿功能。
1.1 在多道程序和分时环境中，多个用户同时共享一个系统，这种情况导致多种安全问题。a. 列出此类的问题b.在一个分时机器中，能否确保像在专用机器上一样的安全度？并解释之。 Answer:a.窃取或者复制某用户的程序或数据；没有合理的预算来使用资源（CPU，内存，磁盘空间，外围设备）ｂ．应该不行，因为人类设计的任何保护机制都会不可避免的被另外的人所破译，而且很自信的认为程序本身的实现是正确的是一件困难的事。 1.2 资源的利用问题在各种各样的操作系统中出现。试例举在下列的环境中哪种资源必须被严格的管理。（ａ）大型电脑或迷你电脑系统（ｂ）与服务器相联的工作站（ｃ）手持电脑 Answer: （ａ）大型电脑或迷你电脑系统：内存和CPU 资源，外存，网络带宽（ｂ）与服务器相联的工作站：内存和CPU 资源（ｃ）手持电脑：功率消耗，内存资源 1.3 在什么情况下一个用户使用一个分时系统比使用一台个人计算机或单用户工作站更好？ Answer:当另外使用分时系统的用户较少时，任务十分巨大，硬件速度很快，分时系统有意义。充分利用该系统可以对用户的问题产生影响。比起个人电脑，问题可以被更快的解决。还有一种可能发生的情况是在同一时间有许多另外的用户在同一时间使用资源。当作业足够小，且能在个人计算机上合理的运行时，以及当个人计算机的性能能够充分的运行程序来达到用户的满意时，个人计算机是最好的，。 1.4 在下面举出的三个功能中，哪个功能在下列两种环境下，(a)手持装置(b)实时系统需要操作系统的支持？(a)批处理程序(b)虚拟存储器(c)分时 Answer:对于实时系统来说，操作系统需要以一种公平的方式支持虚拟存储器和分时系统。对于手持系统，操作系统需要提供虚拟存储器，但是不需要提供分时系统。批处理程序在两种环境中都是非必需的。 1.5 描述对称多处理（ＳＭＰ）和非对称多处理之间的区别。多处理系统的三个优点和一个缺点？ Answer:ＳＭＰ意味着所以处理器都对等，而且I/O 可以在任何处理器上运行。非对称多处理有一个主处理器控制系统，与剩下的处理器是随从关系。主处理器为从处理器安排工作，而且I/O 也只在主处理器上运行。多处理器系统能比单处理器系统节省资金，这是因为他们能共享外设，大容量存储和电源供给。它们可以更快速的运行程序和增加可靠性。多处理器系统能比单处理器系统在软、硬件上也更复杂（增加计算量、规模经济、增加可靠性） 1.6 集群系统与多道程序系统的区别是什么？两台机器属于一个集群来协作提供一个高可靠性的服务器的要求是什么？ Answer:集群系统是由多个计算机耦合成单一系统并分布于整个集群来完成计算任务。另一方面，多道程序系统可以被看做是一个有多个CPU 组成的单一的物理实体。集群系统的耦合度比多道程序系统的要低。集群系统通过消息进行通信，而多道程序系统是通过共享的存储空间。为了两台处理器提供较高的可靠性服务，两台机器上的状态必须被复制，并且要持续的更新。当一台处理器出现故障时，另一台处理器能够接管故障处理的功能。
操作系统概论-02323（2017年张琼声版本） 第1章操作系统简介 1.1什么是操作系统 (1)操作系统概念： 操作系统是一种复杂的系统软件，是不同程序代码、数据结构、初始化文件的集合，可执行。 操作系统是提供计算机用户与计算机硬件之间的接口，并管理计算机软件和硬件资源，并且通过这个接口使应用程序的开发变得简单、高效。 接口是两个不同部分的交接面。接口分为硬件接口和软件接口，计算机的所有功能最终都是由硬件的操作来实现的，计算机屏蔽了对硬件操作的细节。 (2)操作系统完成的两个目标： 1)与硬件相互作用，为包含在所有硬件平台上的所有底层可编程部件提供服务； 2)为运行在计算机系统上的应用程序（即用户程序）提供执行环境。 现代计算机特点是支持多任务，一方面保证用户程序的顺利执行，另一方面使计算机系统资源得到高效的利用，保证计算机系统的高性能。 (3)操作系统的功能： 处理机管理、内存管理、设备管理、文件管理。 1.2操作系统的发展 1)无操作系统 2)单道批处理系统 3)多道程序系统（多道批处理系统、分时系统） 4)微机操作系统 5)实时操作系统 6)嵌入式操作系统 7)物联网操作系统 1.2.1无操作系统阶段： 电子管，无存储设备，第一台：1946年宾夕法尼亚大学的「埃尼阿克」 单道批处理系统： 晶体管，磁性存储设备，内存中有一道批处理作业，计算机资源被用户作业独占。 吞吐量是指单位时间内计算机系统处理的作业量
1.2.2单道批处理系统 特点：自动性、顺序性、单道性。 优点：减少了等待人工操作的时间 缺点：CPU资源不能得到有效的利用。 1.2.3多道程序系统 多道程序系统：集成电路芯片，出现了分时操作系统（多个终端）。 特点：多道性、无序性、调度性、复杂性。 优点：能够使CPU和内存IO资源得到充分利用，提高系统的吞吐量。 缺点：系统平均周转时间长，缺乏交互能力。 1.2.4微机操作系统： 第一台Intel公司顾问GaryKildall 编写的CP/M系统，是一台磁盘操作系统，用于Intel8080. 1.2.5操作系统特点 (1)分时系统： 特点：多路性、及时性、交互性、独立性。 优点：提供了人机交互，可以使用户通过不同终端分享主机。 缺点：不能及时接收及时处理用户命令。 (2)实时操作系统（用户实时控制和实时信息处理）： 实时操作系统：广泛应用于各种工业现场的自动控制、海底探测、智能机器人和航空航天等。 特点：多路性、独立性、及时性、交互性、可靠性。 在实时系统中，往往采取多级容错措施来保证系统安全和数据安全。 (3)操作系统产品： 1)主机操作系统（批处理、事务处理（银行支票处理或航班预订）、分时处理） 2)微机操作系统 3)服务器操作系统 4)嵌入式操作系统（物联网操作系统） 1.3操作系统的特征 现代操作系统都支持多任务，具有并发、共享、虚拟和异步性特征。 (1)并发: 指两个或多个事件在同一时间间隔内发生； (2)共享:指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用。 资源共享两种方式：互斥共享,同时共享； (3)虚拟:指通过某种技术把一个物理实体变成若干逻辑上的对应物；
7.1 假设有如图7.1所示的交通死锁。 a.证明这个例子中实际上包括了死锁的四个必要条件。 b.给出一个简单的规则用来在这个系统中避免死锁。 a.死锁的四个必要条件: (1)互斥；（2）占有并等待；（3）非抢占；（4）循环等待。 互斥的条件是只有一辆车占据道路上的一个空间位置。占有并等待表示一辆车占据道路上的位置并且等待前进。一辆车不能从道路上当前的位置移动开（就是非抢占）。最后就是循环等待，因为每个车正等待着随后的汽车向前发展。循环等待的条件也很容易从图形中观察到。 b.一个简单的避免这种的交通死锁的规则是，汽车不得进入一个十字路口如果明确地规定， 这样就不会产生相交。 7.2 考虑如下的死锁可能发生在哲学家进餐中，哲学家在同个时间获得筷子。讨论此种情况下死锁的四个必要条件的设置。讨论如何在消除其中任一条件来避免死锁的发生。 死锁是可能的，因为哲学家进餐问题是以以下的方式满足四个必要条件：1）相斥所需的筷子， 2 ）哲学家守住的筷子在手，而他们等待其他筷子， 3 ）没有非抢占的筷子，一个筷子分配给一个哲学家不能被强行拿走，4 ）有可能循环等待。死锁可避免克服的条件方式如下： 1 ）允许同时分享筷子， 2 ）有哲学家放弃第一双筷子如果他们无法获得其他筷子，3 ）允许筷子被强行拿走如果筷子已经被一位哲学家了占有了很长一段时间4 ）实施编号筷子，总是获得较低编号的筷子，之后才能获得较高的编号的筷子。 7.3 一种可能以防止死锁的解决办法是要有一个单一的，优先于任何其他资源的资源。例如，如果多个线程试图访问同步对象A?…E，那么就可能发生死锁。（这种同步对象可能包括互斥体，信号量，条件变量等），我们可以通过增加第六个对象来防止死锁。每当一个线程希望获得同步锁定给对象A???E，它必须首先获得对象F的锁.该解决方案被称为遏制：对象A???E的锁内载对象F的锁。对比此方案的循环等待和Section7.4.4的循环等待。 这很可能不是一个好的解决办法，因为它产生过大的范围。尽可能在狭隘的范围内定义死锁政策会更好。 7.4 对下列问题对比循环等待方法和死锁避免方法(例如银行家算法)： a.运行费用 b.系统的吞吐量 死锁避免方法往往会因为追踪当前资源分配的成本从来增加了运行费用。然而死锁避免方法比静态地防止死锁的形成方法允许更多地并发使用资源。从这个意义上说，死锁避免方案可以增加系统的吞吐量。 7.5 在一个真实的计算机系统中，可用的资源和进程命令对资源的要求都不会持续很久是一致的长期（几个月）。资源会损坏或被替换，新的进程会进入和离开系统，新的资源会被购买和添加到系统中。如果用银行家算法控制死锁，下面哪
操作系统书本知识点 第一章操作系统引论 主要内容 操作系统的目标、作用和模型 操作系统的发展过程 操作系统的基本特征 OS（Operating Systems)的主要功能 OS的结构设计 本章要点 计算机系统结构：了解操作系统的地位 什么是操作系统：3种基本观点 现代操作系统的功能、特性、类型 基本概念：批处理、多道程序、作业、进程、任务、虚拟技术、并发性、异步性 操作系统的作用(1) 作为用户与计算机硬件系统之间的接口 作为计算机系统资源的管理者 处理机管理：分配和控制处理机 存储器管理：分配及回收内存 I/O(Input/Output)设备管理：I/O分配与操作 文件管理：文件存取、共享和保护 监视这些资源 实施某种资源分配策略 分配这种资源 回收这种资源 OS实现了对计算机资源的抽象 操作系统的发展过程 1.2.1无操作系统时的计算机系统 人工操作方式 ?如纸带输入机。 ?特点是用户独占全机及CPU等待人工操作。 脱机I/O方式（图1.3） ?引入I/O机的概念，解决前者的缺点。 ?特点是减少了CPU的空闲时间且提高I/O速度。 单道批处理系统 处理过程（图1.4） ?概念：系统对作业的处理都是成批进行的、且内存中始终只保持一道作业，称为单道批处理系统（simple batch system）。 ?批处理系统的引入是为了提高系统资源的利用率和吞吐量 ?概念：运行控制权 特征 ?自动性、顺序性、单道性 多道批处理系统（1）
优点 ?资源利用率高 ?系统吞吐量大 ?平均周转时间长 ?无交互能力 缺点 ?平均周转时间长、无交互能力 分时系统 分时系统的产生 ?概念：指一台主机上连接了多个带有显示器和键盘的终端，同时允许多个用户共享主机中的资源，各个用户都可通过自己的终端以交互方式使用计算 机。 分时系统在实现中的关键问题 ?及时接收：多终端卡、输入缓冲区 ?及时处理：交互作业应在内存、响应时间应短 分时系统的特征 ?多路性 ?独立性 ?及时性 ?交互性 ?可靠性 类型 ?实时控制 ?实时信息处理 实时系统(2) 实时任务类型 ?按任务执行是否呈现周期性来划分 ?周期性的（联系周期）； ?非周期性的（联系开始或完成截止时间） ?根据对截止时间的要求来划分 ?硬实时任务 ?软实时任务 实时、分时的比较 ?多路性：相同 ?独立性：相同 ?及时性：实时系统要求更高 ?交互性：分时系统交互性更强 ?可靠性：实时系统要求更高 思考 试在交互性、及时性和可靠性方面，将分时系统和实时系统进行比较。 操作系统的基本特征(1) 并发性 ?并行是指两或多个事件在同一时刻发生。 ?并发是两或多个事件在同一时间间隔内发生。
1.1什么是操作系统 1.2操作系统的发展史 1.3计操作系统的类型及特点 1.4 UNIX操作系统简介 本章重点、难点：操作系统的主要特征和任务 本章教学要求：掌握操作系统的主要概念、特征和功能，例如：多道程序设计、并发、共享、异步、虚拟等术语;理解操作系统的分类，了解计算机操作系统发展历史简介。 第二章操作系统的硬件环境 2.1 CPU工作机制 2.2存储系统 2.3 I/O设备 2.4中断技术 本章重点、难点：多级存储的体系结构、中断技术 第三章进程管理 3.1进程的基本概念 3.2进程控制 3.3进程同步 3.4信号量与P、V操作 3.5经典的进程同步互斥问题 3.6管程机制 3.7进程通讯 3.8线程 本章重点、难点：进程、线程的概念、描述及控制；进程的同步与互斥；管程机制；进程通讯 本章教学要求：操作系统的最重要的部分,要求学生牢固掌握进程概念，能够借助进程概念编写并发程序；理解同步与互斥概念,掌握同步机制的编程方法；理解管程机制，了解进程通讯基本方法 第四章进程调度及死锁 4.1进程调度的概念 4.2进程调度的策略 4.3死锁的概念 4.4死锁的避免及预防 本章重点、难点：进程调度的主要算法，解决死锁的方法 本章教学要求：掌握进程调度的主要算法，理解死锁现象,了解预防、避免、检测、解除死锁的方法；了解死锁定理。 第五章作业管理及用户接口 5.1作业管理的概念 5.2作业调度策略 5.3用户接口的类型与概念 5.4系统调用的概念及方法 本章重点、难点：作业调度算法，系统调用原理与调用方法 本章教学要求：掌握作业管理的概念与方法，命令调用、Shell调用和系统调用的原理，理解各种调用方法。 第六章存储管理 6.1存储管理概述
第二章操作系统的基本原理 一、本章需要熟练掌握的内容 1、计算机四大系统资源的管理机制：处理器、存储器、外围设备和文件四大资源的管理。 注重对基本概念的理解： 2、进程 （1）、进程是指一个可并发执行的程序（或程序段）在给定的工作空间和数据集合上的一次执行过程。它是操作系统进行资源分配和调度的一个独立或基本单位。 （2）、进程是动态的，它由操作系统创建并独立地执行，在执行过程中可能因某个条件不足而被暂时“阻塞”，当条件满足时又被“唤醒”并继续执行，直到任务完成而“撤销”。因此，进程有生命期，并在不同的状态之间动态地转换。 （3）、进程的并发特征是指一个进程能和其它进程并行执行，但各进程在逻辑上又相对独立，同时各进程的执行速度是不可预知的、异步的。因此，系统必须为进程提供同步机构，以确保进程能协调操作和共享资源。 （4）、一个进程至少要对应一个或多个程序。不同的进程可以调用同一个程序，但该程序必须在不同的数据集合上执行。 （5）、程序和进程的关系在于：程序是指令的有序集合，是静态的。程序的执行过程才是进程。 3、线程：在现代操作系统中，为了进一步提高进程的并发性，引入了线程（Thread）的概念。简单地说，一个进程可以包含多个线程，此时线程成为处理器调度的基本单位。 4、页式存储： 页式存储基本原理是预先把内存物理空间分成大小相等的存储“块”，比如每块为1k字节，并编上号码，同时把要运行程序的逻辑地址空间分成与“块”大小相同的“页”，也编上号码。
当把程序调入内存时，恰好把程序的某一“页”装入内存某一“块”，而且可以见缝插针地将若干连续的页装入分散的不连续的块中。由于页和块大小相等，所以除了最后一页可能小于块之外，其余都很合适，这样每一个内存碎片的大小不会超过一“块”的大小。 页式虚拟存储就是把内存和外存作为一个整体连续起来划分成块。在一个进程运行前，不必将其所有页装入内存，而只需先装入当前要运行的若干页。 在运行过程中。一旦发现所需要的程序页不在内存时，便请求系统分配存储块，然后将所需页从外存调入，并在页表中登录新调入的页号与对应的块号。这一调度过程在操作系统控制下自动实现的，用户无须干预。 5、虚拟存储： 当所运行进程需要较大的内存空间，而内存空间又有限时，存储管理提供虚拟存储的功能，将内存和大容量外存有机地结合起来，建立虚拟内存（VM：Virtual Memory），从而大大地扩展程序可运行空间。 虚拟存储的概念可从两个角度来理解。从逻辑存储空间角度看，程序的大小不定，经过编译连接后的目标程序地址多是从零地址开始的一维连续或二维段页式地址。这是一种虚拟地址或逻辑地址，它们都不是程序运行时的真正物理地址。我们把程序逻辑地址的全体所对应的存储器称为虚拟存储器，简称虚存。虚存地址空间大小有可能会超过实际物理内存空间。 从程序设计者角度看，虚拟存储器就是把内存和外存作为一个整体连续起来划分，当内存空间不足时，参与当前运行的部分程序可以暂存在外存中，一旦需要及时调入内存，而已经在内存中的部分程序目前可能不再使用，可以保存到外存。这样程序设计者不必忧虑内存是否够用，因为有巨大容量的外存可供使用。虚拟存储管理的工作就是及时恰当地调入调出当前程序，为进程提供“透明”的存储空间。 6、段式存储管理： 段式存储把其地址空间在逻辑上划分成若干个段（segment），如代码段、数据段、共享段等，这时用户程序的逻辑地址空间可以看成二维空间，其中一维是段号，另一维是段内从0开始的地址。利用连续可变分区或可重定位分区管理方式，为每一个段分配一个连续分区，而各段之间可以不连续。“段”成为程序的逻辑单位，它是由程序设计人员规定的，其长度随程序的不同而不同。
1、1在多道程序与分时环境中,多个用户同时共享一个系统,返种情冴导致多种安全问题。a、列出此类的问题b、在一个分时机器中,能否确保像在与用机器上一样的安全度？并解释乀。 Answer:a、窃叏戒者复制某用户癿程序戒数据;没有合理癿预算来使用资源(CPU,内存,磁盘空闱,外围设备)ｂ.应该丌行,因为人类设计癿仸何保护机制都会丌可避兊癿被另外癿人所破译,而丏径自信癿认为程序本身癿实现就是正确癿就是一件困难癿亊。 1、2资源的利用问题在各种各样的操作系统中出现。试例丼在下列的环境中哪种资源必须被严栺的管理。(ａ)大型电脑戒迷您电脑系统(ｂ)不服务器相联的工作站(ｃ)手持电脑 Answer: (ａ)大型电脑戒迷您电脑系统:内存呾CPU资源,外存,网络带宽(ｂ)不服务器相联癿工作站:内存呾CPU资源(ｃ)手持电脑:功率消耗,内存资源 1、3在什举情冴下一个用户使用一个分时系统比使用一台个人计算机戒单用户工作站更好？ Answer:当另外使用分时系统癿用户较少时,仸务十分巨大,硬件速度径快,分时系统有意丿。充分利用该系统可以对用户癿问题产生影响。比起个人电脑,问题可以被更快癿解决。迓有一种可能収生癿情冴就是在同一时闱有许多另外癿用户在同一时闱使用资源。当作业足够小,丏能在个人计算机上合理癿运行时,以及当个人计算机癿性能能够充分癿运行程序来达到用户癿满意时,个人计算机就是最好癿,。 1、4在下面丼出的三个功能中,哪个功能在下列两种环境下,(a)手持装置(b)实
时系统需要操作系统的支持？(a)批处理程序(b)虚拟存储器(c)分时 Answer:对二实时系统来说,操作系统需要以一种公平癿方式支持虚拟存储器呾分时系统。对二手持系统,操作系统需要提供虚拟存储器,但就是丌需要提供分时系统。批处理程序在两种环境中都就是非必需癿。 1、5描述对称多处理(ＳＭＰ)与非对称多处理乀间的区别。多处理系统的三个优点与一个缺点？ Answer:ＳＭＰ意味着所以处理器都对等,而丏I/O可以在仸何处理器上运行。非对称多处理有一个主处理器控制系统,不剩下癿处理器就是随从关系。主处理器为从处理器安排工作,而丏I/O也叧在主处理器上运行。多处理器系统能比单处理器系统节省资金,返就是因为她们能共享外设,大容量存储呾电源供给。它们可以更快速癿运行程序呾增加可靠性。多处理器系统能比单处理器系统在软、硬件上也更复杂(增加计算量、觃模经济、增加可靠性) 1、6集群系统不多道程序系统的区别就是什举？两台机器属二一个集群来协作提供一个高可靠性的服务器的要求就是什举？ Answer:集群系统就是由多个计算机耦合成单一系统幵分布二整个集群来完成计算仸务。另一方面,多道程序系统可以被瞧做就是一个有多个CPU组成癿单一癿物理实体。集群系统癿耦合度比多道程序系统癿要低。集群系统通过消息迕行通信,而多道程序系统就是通过共享癿存储空闱。为了两台处理器提供较高癿可靠性服务,两台机器上癿状态必项被复制,幵丏要持续癿更新。当一台处理器出现敀障时,另一台处理器能够接管敀障处理癿功能。 1、7试区分分布式系统(distribute system)的客户机-服务器(client-server)模型不对等系统(peer-to-peer)模型
★1.操作系统的概念：通常把操作系统定义为用以控制和管理计算机系统资源方便用户使用的程序和数据结构的集合。 ★2.操作系统的基本类型：批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、个人计算机操作系统、网络操作系统、分布式操作系统。①批处理操作系统 特点： 用户脱机使用计算机 成批处理 多道程序运行 优点： 由于系统资源为多个作业所共享，其工作方式是作业之间自动调度执行。并在运行过程中用户不干预自己的作业，从而大大提高了系统资源的利用率和作业吞吐量。 缺点： 无交互性，用户一旦提交作业就失去了对其运行的控制能力；而且是批处理的，作业周转时间长，用户使用不方便。 批处理系统中作业处理及状态 ②分时操作系统(Time Sharing OS) 分时操作系统是一个联机的多用户交互式的操作系统，如UNIX是多用户分时操作系统。 分时计算机系统：由于中断技术的使用，使得一台计算机能连接多个用户终端，用户可通过各自的终端使用和控制计算机，我们把一台计算机连接多个终端的计算机系统称为分时计算机系统，或称分时系统。 分时技术：把处理机的响应时间分成若于个大小相等（或不相等）的时间单位，称为时间片（如100毫秒），每个终端用户获得CPU，就等于获得一个时间片，该用户程序开始运行，当时间片到（用完），用户程序暂停运行，等待下一次运行。 特点： 人机交互性好：在调试和运行程序时由用户自己操作。 共享主机：多个用户同时使用。 用户独立性：对每个用户而言好象独占主机。 ③实时操作系统(real-time OS) 实时操作系统是一种联机的操作系统，对外部的请求，实时操作系统能够在规定的时间内处理完毕。 特点： 有限等待时间 有限响应时间 用户控制 可靠性高 系统出错处理能力强 设计实时操作系统要考虑的一些因素： （1）实时时钟管理 （2）连续的人—机对话 （3）过载 (4) 高度可靠性和安全性需要采取冗余措施。 ④通用操作系统 同时兼有多道批处理、分时、实时处理的功能，或其中两种以上的功能。 ⑤个人计算机上的操作系统 个人计算机上的操作系统是联机的交互式单用户操作系统，目前在个人计算机上使用的操作系统以windows系列和linux系统为主。 ⑥网络操作系统
《计算机操作系统》复习大纲第一章绪论 1.掌握操作系统的基本概念、主要功能、基本特征、主要类型； 2.理解分时、实时系统的原理； 第二章进程管理 1.掌握进程与程序的区别和关系； 2.掌握进程的基本状态及其变化； 3.掌握进程控制块的作用； 4.掌握进程的同步与互斥； 5.掌握多道程序设计概念； 6.掌握临界资源、临界区； 7.掌握信号量，PV操作的动作， 8.掌握进程间简单同步与互斥的实现。 第三章处理机调度 1.掌握作业调度和进程调度的功能； 2.掌握简单的调度算法：先来先服务法、时间片轮转法、优先级法； 3.掌握评价调度算法的指标：吞吐量、周转时间、平均周转时间、带权周转时间和平均带权周转时间； 4.掌握死锁；产生死锁的必要条件；死锁预防的基本思想和可行的解决办法； 5.掌握进程的安全序列，死锁与安全序列的关系； 第四章存储器管理 1.掌握用户程序的主要处理阶段； 2.掌握存储器管理的功能；有关地址、重定位、虚拟存储器、分页、分段等概念； 3.掌握分页存储管理技术的实现思想； 4.掌握分段存储管理技术的实现思想； 5.掌握页面置换算法。 第五章设备管理 1.掌握设备管理功能； 2.掌握常用设备分配技术； 3.掌握使用缓冲技术的目的； 第六章文件管理 1.掌握文件、文件系统的概念、文件的逻辑组织和物理组织的概念； 2.掌握目录和目录结构；路径名和文件链接； 3.掌握文件的存取控制；对文件和目录的主要操作 第七章操作系统接口 1.掌握操作系统接口的种类； 2.掌握系统调用的概念、类型和实施过程。
计算机操作系统复习知识点汇总 第一章 1、操作系统的定义、目标、作用 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。 设计现代OS的主要目标是：方便性，有效性，可扩充性和开放性. OS的作用可表现为： a. OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口；（一般用户的观点） b. OS作为计算机系统资源的管理者；（资源管理的观点） c. OS实现了对计算机资源的抽象. 2、脱机输入输出方式和SPOOLing系统（假脱机或联机输入输出方式）的联系和区别 脱机输入输出技术(Off-Line I/O)是为了解决人机矛盾及CPU的高速性和I/O 设备低速性间的矛盾而提出的.它减少了CPU的空闲等待时间，提高了I/O速度. 由于程序和数据的输入和输出都是在外围机的控制下完成的，或者说，它们是在脱离主机的情况下进行的，故称为脱机输入输出方式；反之，在主机的直接控制下进行输入输出的方式称为联机（SPOOLing）输入输出方式假脱机输入输出技术也提高了I/O的速度，同时还将独占设备改造为共享设备，实现了虚拟设备功能。 3、多道批处理系统需要解决的问题 处理机管理问题、内存管理问题、I/O设备管理问题、文件管理问题、作业管理问题 4、OS具有哪几个基本特征?它的最基本特征是什么? a. 并发性(Concurrence),共享性(Sharing),虚拟性(Virtual),异步性(Asynchronism). b. 其中最基本特征是并发和共享. c. 并发特征是操作系统最重要的特征，其它三个特征都是以并发特征为前提的。 5、并行和并发 并行性和并发性是既相似又有区别的两个概念，并行性是指两个或多个事件在同一时刻发生；而并发性是指两个或多少个事件在同一时间间隔内发生。 进程控制，进程同步，进程通信和调度. b. 存储管理功能： 内存分配，内存保护，地址映像和内存扩充等 c. 设备管理功能： 缓冲管理，设备分配和设备处理，以及虚拟设备等 d. 文件管理功能： 对文件存储空间的管理，目录管理，文件的读，写管理以及檔的共享和保护 7、操作系统与用户之间的接口 a. 用户接口：它是提供给用户使用的接口，用户可通过该接口取得操作系统
第一章 1.软件的层次：硬件（裸机）→OS（操作系统）→实用程序→应用程序。 2.虚拟机的概念：通过软件扩充计算机的功能，使功能更加强大，使用更加方便。 3.操作系统的功能： （1）操作系统作为用户与计算机接口。 ①操作系统不但本身具有优良的的图形用户界面，而且与用户界面生成环境一体化，可为用户开发的应用程序自动生成图形用户界面。 ②操作系统与软件开发环境一体化，可按用户要求建立、生成、运行和维护应用程序。 ③与数据库系统一体化。 ④与通讯功能网络管理一体化。 （2）操作系统作为资源管理者。（①处理器管理②存储器管理③输入输出设备管理④信息管理） 4.操作系统的特性：（1）并行性（2）共享性 5.操作系统的分类： （1）多道批处理操作系统 （2）分时操作系统 （3）实时操作系统 （4）Windows NT 课后习题 1.6什么是操作系统，它的主要作用和功能是什么？ 答：操作系统的含义：用以控制和管理系统资源，方便用户使用计算机的程序的集合。 操作系统的主要作用：（1）管理系统资源；（2）使用户能安全方便地共享系统资源，操作系统并对资源的使用进行合理调度；（3）提供输入输出的便利，简化用户的输入输出工作；（4）规定用户的接口，以及发现并处理各种错误的发生。操作系统的主要功能是为用户方便地使用计算机提供更友好的接口和服务。 1.7什么是多道程序设计技术，引入多道程序设计技术的起因和目的是什么？答：（1）所谓多道程序设计是指“把一个以上的作业存放在主存中，并且同时处于运行状态。这些作业共享处理器时间和外部设备等其他资源”。 （2）由于通道技术的出现，CPU可以把直接控制输入输出的工作转给通道。起因：为使CPU在等待一个作业的数据传输过程中，能运行其他作业，我们在主存中同时存放多道作业。当一个在CPU上运行的作业要求传输数据时，CPU就转去执行其他作业的程序。 目的：引入多道程序设计技术的根本目的是提高CPU利用率 1.10 为何要引入分时系统，分时系统具有什么特性？ 答：为了能够提供用户和程序之间有交互作用的系统，所以才要引入分时系统。分时系统具有以下特征：多路性；交互性；独占性。 第二章操作系统的运行环境 课后习题 2.3 什么叫特权指令？为什么要把指令分为特权指令和非特权指令？ 答：特权指令是指在指令系统中那些只能由操作系统使用的指令，这些特权指令
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，其主要的作用是管理好这些设备，提高它们的利用率和系统吞吐量，并为用户和应用程序提供一个简单的接口，便于用户使用。单批道处理系统工作方式：首先由监督程序将磁带上的第一个作业装入内存，并把运行控制权交给作业，当作业处理完成后，把控制权交还给监督程序，再由监督程序将磁带上的第二个程序调入内存，直到磁带上的作业全部完成。微内核OS工作方式：在单机微内核操作系统中都采用客户/服务器模式，将操作系统中最基本的部分放入内核中，而把操作系统的绝大部分功能都放在微内核外面的一组服务器（进程）中实现，它们都是被作为进程来实现的，运行在用户态，客户和服务器之间借助微内核提供的消息传递机制来实现信息交互的。微内核基本功能：进程管理、低级存储器管理、中断和陷入处理。进程：是进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。进程控制块（PCB）的作用：作为独立运行基本单位的标志、能实现间断性运行方式、提供进程管理所需要的信息、提供进程调度所需要的信息、实现与其他进程的同步与通信。产生死锁原因：竞争不可抢占性资源、竞争可消耗性资源、进程推进顺序不当。死锁：如果一组进程中的每一个进程都在等待仅由该组进程中的其他进程才能引发的事件，那么该组进程是死锁的。动态重定位：地址变换过程是在程序执行期间，随着对每条指令或数据的访问自动进行的，故称为动态重定位。分页和分段主要区别：页是信息的物理单位、对用户是不可见的。段是信息的逻辑单位，能更好的满足用户需求。页的大小固定且由系统决定，而段的长度却不固定，决定于用户所编写的程序。分页的用户程序地址空间是一维的，分页是系统的行为，而分段是用户的行为，用户程序的地址空间是二维的。虚拟存储器：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。地址变换过程：在进行地址变换时，首先检索快表，试图从中找出所要访问的页。若找到，便修改页表项中的访问位，供置换算法选换出页面时参考对于写指令，还需将修改位设置为“1”，表示该页在调入内存后已经修改。然后利用页表项中给出的物理块号和页内地址形成物理地址。地址变换过程到此结束。如果在快表中未找到该页的页表项，则应到内存中查找页表，再从找到的页表项中的状态位P来了解该页是否已调入内存。若该页已调入内存，这时应将该页的页表项写入快表。当快表已满时，应先调出按某种算法所确定的页的页表项，然后再写入该页的页表项，若该页未调入内存，这时产生缺页中断，请求OS从外存把该页调入内存。产生抖动的原因：同时在系统中运行的进程太多，分配给每一个进程的物理块太少，不能满足进程正常运行的基本要求，致使每一个进程都在运行时，频繁地出现缺页，必须请求系统将所缺之页调入内存使得在系统中排队等待页面调入调出的进程数目增加。对磁盘的有效访问时间增加，造成每个进程的大部分时间都用于页面的换进换出，而几乎不能再去做任何有效的工作，导致处理机的利用率急剧下降并趋于0。DMA控制器组成：主机与DMA控制器的接口、DMA控制器与块设备的接口、I/O控制逻辑。假脱机系统：即同时联机外围操作，又撑脱机操作，在多道程序环境下，可利用多道程序中的一道程序，来模拟脱机的输入输出功能。计在联机条件下，将数据从输入设备传送到磁盘，或从磁盘传到输出设备。缓冲区的主要作用是弥补速度差：缓和CPU 与I/O设备间速度不匹配的矛盾、减少对CPU的中断频率，放宽对CPU中断响应时间的限制、解决数据粒度不匹配的问题、提高CPU和I/O设备之间的并行性。磁盘调度算法：先来先服务，最短寻到时间优先：最近的从大到小再从大到小。扫描算法：最近的从小到大再从大到小。循环扫描算法：最近从小到大再从小到大。文件：文件是指由创建者所定义的、具有文件名的一组相关元素的集合。文件打开操作：系统将指明文件的属性，从外存拷贝到内存文件表的一个表目中，并将该表目的编号返回给用户。换言之，打开就是在用户和指定文件之间建立一个连接。此后，用户可通过该连接直接得到文件信息，从而避免了再次通过目录检索文件，即当用户再次向系统发出文件请求时，系统根据用户提供的索引号可以直接在打开文件表中查找到文件信息。利用“关闭”系统调用来关闭此文件，断开连接，OS会
第1-8章操作系统的基本概念 一、选择题 １．.操作系统是一种(B). A.通用软件 B.系统软件 C.应用软件 D.软件包 2．操作系统_(D)_管理部分负责对进程进行调度。 A.主存储器 B.控制器 C.运算器 D.处理机 3．操作系统是对_(C)_进行管理的软件。 A.软件 B.硬件 C.计算机资源 D.应用程序 4．操作系统的基本类型有__(B)_. A．批处理系统、分时系统及多任务系统 B.实时、批处理及分时系统 B．单用户系统、多用户系统及批处理系统 D.实时、分时、多用户系统5．所谓_(B)_是指将一个以上的作业放入主存，并且同时处于运行状态，这些作业共享处理机的时间和外围设备等其他资源。 A.多重处理 B.多道程序设计 C.实时处理 D.共行执行 6．关于操作系统的叙述正确的是(A)_. A.批处理作业必须具有作业控制信息 B.分时系统不一定都具有人机交互功 能 B.从响应时间的角度看，实时系统与分时系统差不多 D.由于采用了分时技 术，用户可独占计算机资源 7．如果分时操作系统的时间片一定，那么(B)，则响应时间越长。 A.用户数越少 B.用户数越多 C.内存越少 D.内存越多 8．系统在(C)，发生从目态到管态的转换。 A.发出P操作时 B.发出V操作时 C.执行系统调用时 D.执行置程序状态 字时
9．以下叙述正确的是(C). 低 A.操作系统的作业管理是一种微观的高级管理 B.作业的提交方式有两种， 但对应的作业控制方式只有一种 C.一个作业从进入系统到运行结束，一般要经历的状态是：后备状态、就绪状态和完成状态。D.多道批处理与单道批处理的主要区别在于它必须有作业调度功能和进程调度功能，内存中可以存放多道作业。 10．_(C)是作业存在的唯一标志。 A.作业名 B.进程控制块 C.作业控制块 D.程序名 11．作业调度算法的选择常考虑的因素之一是使系统有最高的吞吐率，为此应__(B)_____. A.不让处理机空闲 B.能够处理尽可能多的作业 C.使各类用户都满意 D. 不使系统过于复杂 12．当作业进入完成状态，OS(B). A.将删除该作业并收回其所占资源，同时输出结果。 B.将该作业的控制块从当前作业队列中删除，收回其所占资源，并输出结果。 C.将收回该做业所占资源并输出结果 D.将输出结果并删除内存中的作业13．在各种作业调度算法中，若所有作业同时到达，则平均等待时间最短的算法是(D). A.先来先服务 B.优先数 C.最高响应比优先 D.短作业优先 14．既考虑作业等待时间，又考虑作业执行时间的调度算法是(A). A.响应比高者优先 B.短作业优先 C,.优先级调度 D.先来先服务 15．作业调度程序从处于(D)状态的队列中选择适当的作业投入运行。 A.运行 B.提交 C.完成 D.后备 16．作业从进入后备队列到被调度程序选中的时间间隔称为(C). A.周转时间 B.响应时间 C.等待时间 D.触发时间