操作系统 复习资料

1)什么是操作系统,操作系统在软件层次中的地位;操作系统的设计观点

2)操作系统的形成和五大类型(批处理操作系统、分时操作系统、 实时操作系统、网络操作系和分布式操作系统)

3)操作系统的五大功能(作业管理、文件管理、存储管理、设备管理和处理机及进程管理

4)操作系统的属性:响应比、并发性(共行性)、信息的共享、保密与保护、可扩充性、可移植性、可读性、可“生成”性、可测试性、安全可靠性等

(5)操作系统的“生成”、配置、设置和引导

教学要求:

(1)牢固掌握操作系统的定义:计算机操作系统是方便用户、管理和控制计算机软、硬件资源的系统(或程序集合);清楚地了解操作系统所处的地位:是裸机之上的第一层软件,是建立其他所有软件的基础。

(2)牢固掌握操作系统目前有五大类型(批处理、分时、实时、网络和分布式)和五大主要功能:界面管理、文件管理、存储管理、设备管理、进程管理。

(3)理解衡量操作系统优劣的属性:响应比、并发性(共行性)、信息的共享、保密与保护、可扩充性、可移植性、可读性、可“生成”性、可测试性、安全可靠性等。

(4)在实践方面至少掌握一种实际操作系统的安装、使用和维护。

(5)研究操作系统面对用户的服务观点和系统内部的管理观点。即为用户提供方便而安全的工作环境,体现“用户至上”、“服务至上”的原则;内部管理采用中断、通道、串行、并发、并行和本地远地通信等分设的各种管理部门机构,;里外协作分工组织,力争达到“多快好省”。

(6)考虑到CPU与外部设备在速度方面的差异,采用硬通道、缓冲区、多种队列和多种调度算法,以“小步快跑”等策略管理和控制计算机资源,平衡协调为用户服务。

(7)了解现代操作系统为用户提供的三种使用界面:命令界面、系统调用界面和图形界面。一般用户通过命令、图形方式控制,编程人员通过系统调用方式控制计算机。

(8)初步了解如何认识和解剖操作系统。

(9)了解操作系统(DOS、Windows、UNIX、Linux)版本简况。     

第2章 作业管理  

学习重点:

(1)概念和术语:作业、作业步、作业同步、作业流和作业类型。

(2)作业管理的任务和功能。

(3)作业输入方式:联机输入、脱机输入、直接藕合、假脱机(SPOOLing)工作和网络输入等方式。

(4)用户界面的任务和功能。操作系统的三代人机交互界面(第一代用户界面,一维空间的命令行界面和编程人员在程序中的系统调用、第二代用户界面,在二维图形界面空间以及第三代用户界面,在三维虚拟现实的界面元素空间) ;界面管理的功能以及用户界面的设计特点(实现高效的人机通信)

(5)作业调度功能以及作业调度算法(先来先服务、最短作业优先法、最高响应比法、优先数法、定时轮转法、事件驱动法以及各种不同类型作业搭配调度算法)。

(7)操作系统常用命令分类与使用

(8)Shell命令解释和控制语言特点

教学要求:

掌握作业管理的任务和功能。理解关于作业调度的概念和术语。

掌握用户界面的功能及设计特点,能把这种基本设计思想体现在一些人机接口界面的设计中。

理解常用的作业调度算法的实现思想,如FCFS、SJF、HRM等。         

理解Shell命令解释和控制语言。

第3章 文件管理  

学习重点:

(1)文件管理的任务和功能

(2)操作系统文件的特点。文件的组织机构:文件元素(物理上: 位、字节、块、页、盘等组成;逻辑上:有字、字段、记录、虚拟块、文件、文件目录、文件夹和文件卷等。

(3)文件分类(按文件性质与用途分:系统文件、库文件;按操作保护分:只读文件、可读可写文件、可执行文件;按使用情况分:临时文件、永久文件、档案文件;按用户观点分统:普通文件、目录文件、特殊文件;按存取的物理结构分:顺序(连续)文件、链接文件、索引文件;按文件的逻辑存储结构分:有结构文件和无结构文件;按文件中的数据形式分:源文件和目标文件等

(4)文件的文件的物理结构和逻辑结构:空闲表法、自由链表法和成组链接法

(5)文件的目录结构:一级文件目录、二级文件目录、多级文件目录,文件目录的管理,“活动文件表”

(6)文件的存取控制:存取控制矩阵、用户权限表、使用密码

(7)文件的使用:文件系统的系统调用(创建、打开、读写、关闭、刪除等)

 教学要求:

(1)理解文件管理的任务和功能。

(2)牢固掌握文件、文件系统的概念。

(3)掌握文件系统的分类。

(4)掌握文件的逻辑组织和物理组织的概念,以及相应的组织形式。

(5)掌握文件系统的目录分类管理特点。

(6)理解文件存取控制的作用及UNIX系统中采取的办法。

(7)了解文件系统的系统调用,如创建、打开、读写、关闭、刪除等。

(8)了解:文件系统的编程设计                            

 

第4章 存储管理  

学习重点:

(1)存储管理的任务和功能。

(2)概念:逻辑(相对)地址、物理(绝对)地址、重定位、虚拟存储、分区分配存储管理(固定分区分配、可变式动态分区分配、可重定位分区分配、多重分区分配)。

(3)动态分区分配的分配算法:首次适应法、循环适应法、最佳适应法和最坏适应法。

(4)内存“扩充”技术:交換与覆盖;内存保护技术:存储保护键和界限寄存器。

(5)请求页式存储管理:实现原理、页表的设计、请求淘汰換页算法(先进先出算法、循环检测法、LRU最近最少使用页面先淘汰、LFU最不经常使用的页面先淘汰、NUR最近没有使用页面先淘汰、OPT最优淘汰算法replacement 和随机数淘汰页面算法);页式存储管理优缺点。

(6)段式存储管理特点;段页式存储管理特点。

教学要求:

(1)理解内存管理的任务和功能。

(2)理解三级存储器结构:高速缓存、内存、外存。

(3)掌握分区存储器管理方法:内存分配、内存扩充、内存保护。

(4)掌握分页和分段概念,二者的主要区别。

(5)掌握页式存储管理技术的实现思想,如何实现从逻辑地址到物理地址的转换。

(6)掌握解分段存储管理技术的实现思想。

(7)理解页面置换的先进先出法、循环检测法和最近最少使用置换法(LRU)等。

(8)牢固掌握以下概念:逻辑地址、物理地址、可重定位地址、重定位、虚拟存储器。

习题         

 

第5章 输入输出设备理  

学习重点:

1)设备管理的任务和功能。

2)设备分类和使用特点:按输入输出传送方式分为字符型设备和块设备;按资源特点分为独享设备、共享设备和虚拟设备;按设备硬件物理特性分为顺序存取设备、直接存取设备;按设备使用分为物理设备、逻辑设备和伪设备。

3)设备I/O方式:询问、中断和通道技术。

4)设备分配技术和管理:设备分配算法按先来先服务和优先级队列。

5)缓冲技术:单缓冲、双缓冲、多缓冲和缓冲池等。

6)虚拟设备的技术(SPOOLing技术):共享打印机实例。

7)设备处理程序的功能。

8)设备处理程序特点和编制内容(设备标题、数据存储和局部过程、策略过程、中断过程、命令处理子程序)。

教学要求:

1)理解设备管理的任务和功能。

2)熟练掌握设备分类及其特点,设备的I/O方式。

3)了解外部设备的安装。

4)掌握输入输出设备的分类设计方法。

5)理解使用缓冲技术的目的和缓冲区的设置方式。

6)了解SPOOLing系统的功能和实现思想。

7)了解输入输出设备处理程序的编程要点。

8)了解I/O控制过程。        

 

 第6章 进程及处理机管理  

学习重点

1)操作系统“核心”功能和特点

2)程序的顺序执行与并发执行

3)进程的定义,进程的五个基本特征,进程控制块,程序与进程的对比,进程与线程

4)进程的描述;进程的基本状态及转換(就绪、执行、等待)

5)进程调度算法(先来先服务、RR轮转法、多级反馈轮转法和优先数法)

6)进程通信:同步与互斥、临界区、原语(加锁/开锁原语、信号量及P-V操作)、消息缓冲

7)什么是死锁?产生死锁的四个必要条件(互斥使用、保持和等待、非剥夺性、循环等待和处理)

教学要求:

1)牢固掌握进程的概念。

2)熟练掌握操作系统核心功能、核心形式。

3)掌握顺序执行与并发执行的比较。

4)熟练掌握进程的五个基本特征,掌握进程与程序的主要区别。理解进程与线程的关系。

5)掌握进程的基本状态:执行态、就绪态、等待态。在什么条件下发生状态转换?

6)理解进程的一般组成,应深入理解进程控制块的作用。每个进程有惟一的进程控制块。

7)理解常用的进程调度算法。

8)掌握进程同步与互斥的比较,简单理解为同步是伙伴,互斥是竞争。

9)理解信号量概念,P、V操作执行的动作。

10)掌握死锁的概念、死锁的必要条件、解决死锁的基本方法。      

 

第7章 操作系统结构和程序设计  

学习重点:

1)操作系统的编程概念和特点。

2)结构设计的目标;分层原则:自底向上或自顶向下的有序分层(全序或半序);分块原则;模块接口法的设计步骤;模块接口法的优缺点;

3)层次模块化结构设计:层次模块模型、整体内核模型、内核进程模型、对象模型。

4)微内核体系结构主要优点。

教学要求:

1)理解计算机操作系统的内结构和外结构、用户态和核心态运行的特点:给系统以特殊权限,以利于计算机操作系统的安全可靠。

2)理解操作系统的编程特点:模块化结构、层次化结构、内核结构和有序结构。

3)了解现代计算机操作系统的基本设计思想和方法         

 

二.本课程复习方法和考试形式

1、复习方法

1)抓住重点,掌握课程的主要内容,注意知识的前后连贯。

计算机操作系统课程的基本要求是记住两句话:

第一句话是:计算机操作系统是方便用户,管理和控制计算机软硬件资源的系统软件(或程序集合)。第二句话是:操作系统目前有五大类型(批处理、分时、实时、网络和分布式)和五大功能(作业管理、文件管理、存储管理、设备管理和进程管理)。

在复习时围绕操作系统的五大功能这一主线领会各章的主要内容,分别进行总结。操作系统中概念很多,要突出掌握重点概念,如:操作系统定义,进程、重定位、死锁等概念,要结合主教材教学要求及教材中使用的黑体字。首先对每一章讲的问题是什么要搞清楚。然后,总结一下:针对该问题引入什么概念,该概念用来解决什么基本问题,采用什么基本方法予以解决。如果能把各章知识连贯起来、并结合上机体会进行复习,效果会更好。

在对于基本概念理解的基础上,掌握解决问题的方法。要注意总结自己的学习方法和效果。

(2)注重上机实验和平时作业

操作系统的上机实验很重要,它不仅可以加深对课本知识的理解,而且可以学到很多实际工作的经验,这对于增强动手技能和分析解决实际问题的能力、提高专业素质很有帮助。大家应尽量做全、做好实验。实验前要进行预习:准备做什么,用到哪些知识,大致会出现什么结果,心中应有数。实验时应注意出现的结果,并分析原因,特别是不正常的情况,对现象、解决办法、原因都最好记下来。解决一个问题,就增长一份才干。

平时应认真、独立地完成自测题、作业。根据教学大纲要求,考试难度不会超出规定范围。对基本内容应牢固掌握,并能进行适当地灵活应用。

2、考试形式

操作系统期末考试是闭卷考试,实行百分制。试题将覆盖全部所学的内容(小号字内容为扩展知识面部分,不在考核范围内)。在题目安排上,以需要“掌握”和“理解”的内容为主,一般“了解”的内容为辅。

试题类型包括:是非题、选择题、填空题和应用题。具体考核要求参见该课程的考核说明。

三.模拟试题

是非题

( )1.进程的互斥和同步总是因相互制约而同时引起

( )2.操作系统“生成”,是可以按用户的任意要求,装配成各种应用核心。

( )3.多用户操作系统离开了多终端硬件支持,无法使用。

( )4.作业同步就是进程同步的条件控制。

 

选择题

引入进程概念的关键在于:

( )独享资源.( )共享资源.( )顺序执行.( )便于调试。

操作系统核心部分的主要特点是:

( )一个程序模块.( )常驻内存.( )有头有尾的程序.( )串行执行。

系统调用是:

( )一条机器指令.( )提供编程人员的接口.( )中断子程序.( )用户子程序。

4. 操作系统中用得最多的数据结构是:

( )堆栈.( )队列.( )表格.( )树。

填充题

按资源分配,设备类型分为以下三类:

___________________,___________________和__________________。

2. 文件的三种物理结构是_________________,_________________和___________________。

3. 常用的进程调度算法有_________________,_________________和___________________。

4. 作业I/O方式有如下三种:______________,______________和______________。

 

回答题

试以某航空公司为两旅行社A和B的顾客预订飞机票为例,说明互斥的含义。

试以生产者——消费者问题为例,用PV操作说明进程同步问题的实质。

 

模拟试题答案

是非题

1.(╳) 2.(╳) 3.(╳) 4.(╳)

选择题

1.(√ )共享资源

2.(√ )常驻内存

3.(√ )提供编程人员的接口

4.(√ )表格

填充题

1.独享 共享 虚拟

2. 顺序 链接 索引

3. 先来先服务 时间片轮转 优先数法

4. 脱机 联机 假脱机(SPOOLing)

回答题

1.一个生产者,一个消费者和一个产品之间关系是典型的进程同步问题。设信号量S为仓库内产品,P-V操作配对进行缺一不可。生产者进程将产品放入仓库后通知消费者可用;消费者进程在得知仓库有产品时取走,然后告诉生产者可继续生产。

2.某航空公司为两旅行社A和B的顾客预订飞机票,飞机票是互斥内容。假设为A订完了飞机票,B就不能再订票。                  

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