2023年四级操作系统原理考试真题复习资料全国计算机等级考试NCRE.doc

计算机四级网络工程师之操作系统
第一章 操作系统概论
1、计算机系统涉及 硬件系统、软件系统 。
2、计算机系统的资源涉及两大类 硬件资源和软件资源 。
3、硬件系统：中央解决器，内存储器，外存储器，以及各种类型的输入输出设备（键盘，鼠标显示器，打印机）。
4、软件系统：各种程序和数据 。
5、软件系统又分为：应用软件、支撑软件（数据库、网络、多媒体）、系统软件（操作系统、编译器）
6、集中了资源管理功能和控制程序执行功能的一种软件称为操作系统。
7、操作系统的任务：
1）、组织和管理计算机系统中的硬件和软件资源。
2）、向用户提供各种服务功能（一方面，向程序开发和设计人员提供高效的程序设计接口；另一方面，向使用计算机系统的用户提供接口）。
8、操作系统的特性
并发性，共享性，随机性，虚拟性
9、操作系统的功能
进程管理，存储管理，文献管理，作业管理，设备管理，用户接口
10、操作系统的发展
1）、手工操作
2）、监控程序（初期批解决）
3）、多道批解决
4）、分时系统
11、UNIX系统
1）、用C语言编写
2）、是一个良好的、通用的、多用户、多任务、分时操作系统
3）、具有树形文献系统和一定的安全机制
12、个人计算机操作系统
20世纪70年代 微软MS DOS 单用户单任务
1984年 苹果操作系统 交互式图形功能
1992年 微软 交互式图形功能操作系统Windows 3.1
1995年 微软 Windows 95
1991年 Linux 遵从UNIX标准POSIX，继承UNIX所有优点
13、Android操作系统
2023年11月5日 Google公司成立开放手持设备联盟（OHA），发布基于Linux2.6内核的Android 1.0 beta 版
14、操作系统分类
1）、按用户界面的使用环境和功能特性分为：批解决操作系统，分时操作系统，实时操作系统；
2）、按计算机体系结构的发展分为：个人操作系统、网络操作系统、分布式操作系统、嵌入式操作系统
15、批解决操作系统
特点：成批解决。
目的：系统资源运用率高、作业吞吐率高（单位时间内计算机系统解决作业的个数）
优点：作业流程自动化较高，资源运用率高，作业吞吐量大，从而提高了整个系统效率。
缺陷：用户不能直接与计算机交互，不适合调试程序。
16、一般指令和特权指令
1）、运营模式：用户模式，特权模式
2）、为用户服务的用户模式称作为目态 为系统专用的特权模式称为管态
3）、机器指令划分为 一般指令和特权指令，特权指令涉及：输入输出指令，停机指令
17 、SPOOLing技术
多道程序的基本思想是在内存中同时保持多大作业，主机可以以交替方式同时解决多个作业。
18、分时系统
设计思想：分时操作系统将CPU的时间划分为 若干个小片段 称为时间片
特点： 多路性，交互性，独占性，及时性
分时系统追求的目的是及时响应用户输入的交互命令，用来衡量系统及时响应的指标是响应时间，响应时间越短越好。
19、实时操作系统
实时操作系统是指使计算机能在规定的时间内及时响应外部事件的请求。
实时操作系统重要目的是在严格时间范围内，对外部请求作出反映，系统具有高度可靠性。
实时操作系统具有的几个方面的能力：
1）、具有多道程序系统
2）、实时时钟管理
3）、过载防护
4）、高可靠性
20、嵌入式操作系统
嵌入式操作系统具有高可靠性、实时性、占有资源少、智能化能源管理、易于连接、低成本等优点。
21、个人计算机操作系统
是一种单用户多任务的操作系统。
22、网络操作系统（NOS）
目的：互相通信及资源共享
两种模式：集中式模式、分布式模式
23、分布式操作系统（DOS）
特性：1）、是一个统一的操作系统
2）、实现资源的深度共享
3）、透明性
4）、自治性
集群是分布式系统的一种。
网络操作系统和分布式操作系统重要不同在于：网络操作系统可以构架于不同的操作系统。
网络操作系统不规定对网络资源透明的访问，对本地资源和异地资源访问区别对待。
分布式操作系统强调单一操作系统对整个分布式系统的管理、调度。

24、智能卡操作系统
指令集有ISO/IEC7816-4
提供的指令类型：数据管理类、通信控制类、安全控制类
四个基本功能：资源管理，通信管理，安全管理，应用管理
智能卡硬件资源：CPU，存储部件，通信接口
25、操作系统结构
1）、整体式结构
2）、层次式结构
3）、微内核（客户机/服务器，典型的WINDOWS NT）
第二章 操作系统运营机制
1、解决器的构成： 运算器，控制器，一系列寄存器和高速缓存
运算器：实现任何指令中的算术和逻辑运算
控制器：负责控制程序的运营的流程
寄存器：指令在CPU内部作出解决过程中的暂存数据，地址及指令信息的存储设备。在计算机的存储系统中具有最快的访问速度
高速缓存：位于CPU和物理内存之间，一般有内存管理单元管理，访问速度快于内存，低于寄存器
2、解决器中的寄存器：
用户可见寄存器（数据寄存器，地址寄存器，条件码寄存器）
控制和状态寄存器（程序计数器PC，指令寄存器IR，程序状态字PSW）
3、解决器中的指令大体分为5类：访问存储器指令、算术逻辑指令、I/0指令、控制转移指令、解决器控制指令
4、特权指令和非特权指令
特权指令：只能由操作系统使用的指令，涉及启动某设备指令、设立时钟指令、控制中断屏蔽的某些指令、清主存指令和建立存储保护指令）
非特权指令：用户可以使用的
5、解决器的状态：划分为管态和目态
管态：一般指操作系统管理程序运营的状态，又称为特权态，系统态，
目态：一般指用户程序运营时的状态，又称为普通态，用户态
6、CPU状态的转换
目态->管态的转换 通过中断或者异常
管态->目态的转换 通过PSW指令（修改程序状态字）
7、程序状态字PSW
涉及：CPU的工作状态代码、条件码、中断屏蔽码
8、存储体系
作业和程序只有存放在主存储器（又称内部存储器或者内存）中才干运营
9、存储器的层次结构
重要考虑的三个问题：容量、速度、成本
层次化的存储体系：寄存器，高速缓存，内存，硬盘存储器，磁带机和光盘存储器
10、存储保护
界地址寄存器（界线寄存器）
存储键
11、中断与异常机制
中断：CPU对系统中或系统外发生的异步事件的响应。
引起中断的事件称为中断事件或中断源。
中断向量表：程序状态字WPS+指令计数器PC
12、中断技术解决了主机和外设并存工作的问题
作用：能充足发挥解决器的使用效率
提高系统的实时能力
13、异常
中断是由外部事件引起的，异常是由正在执行的指令引发的。
14、中断和异常的分类
典型的中断：时钟中断、输入输出中断、控制台中断、硬件故障中断
典型的异常：程序性中断、访管指令异常
15、中断系统
中断系统的组成：中断系统的硬件中断装置和软件中断解决程序
中断请求的接受=>中断响应=>中断解决
16、中断信号的接受、响应和解决过程简要的归纳为：
接受和响应中断，保护中断断点现场，分析中断变量，调用中断解决程序，中断解决结束回复现场，继续执行
17、几种典型的中断的解决
1）、I/0中断
2）、时钟中断
3）、硬件故障中断
4）、程序性中断
5）、系统服务请求（访管中断）
18、中断优先级与中断屏蔽
1)、多级中断与中断优先级
硬件决定了各个中断的优先级别
在同一中断优先级中多2个设备接口中同时又中断请求时 ：固定优先数，轮转法
2)、中断屏蔽(可屏蔽和不可屏蔽)
机器故障中断不可屏蔽
19、系统调用
1）、系统调用和一般过程调用区别
系统调用：调用程序在用户态，被调用程序在系统态
一般过程调用：在相同状态（核心态或者用户态）
2）、系统调用分类：
进程控制类系统调用
文献操作类系统调用
进程通信类系统调用
设备管理类系统调用
信息维护类系统调用
20、I/O技术
主题：I/O结构，通道，直接存储器存取(DMA)技术，缓冲技术
1）、通道：代替CPU对I/O操作的控制，从而使CPU和外设可以并行工作，所以称为I/O解决机
2）、DMA技术自动控制成块数据在内存和I/O单元之间的传送
3）、缓冲技术：数据暂存技术，设立一个缓冲区。
采用缓冲区的主线目的：CPU解决数据的能力与设备传输数据速度不相匹配，需要用缓冲区来缓解速度的矛盾。
21、时钟
一般分为：硬件时钟 软件时钟
用途分为：绝对时钟 相对时钟（又称间隔时钟）
第三章 进程线程模型
1、多道程序的设计模型
采用多道程序的设计可以提高CPU的运用率
2、程序的顺序执行
顺序性
封闭性
程序执行结果的拟定性
程序执行结果的可再现性
3、多道程序设计
通常采用并行操作技术，使系统的各种硬件资源尽量做到并行工作。
4、多道程序设计环境的特点
主线目的：提高整个操作系统的效率。
衡量系统效率的尺度：系统吞吐量 系统吞吐指在单位时间内系统所解决作业的道数。
多道程序的特点：独立性，随机性，资源共享性
5、程序的并发执行
并发执行，指两个或两个以上的程序在计算机中同处在已开始执行且尚未结束的状态。
1、并发程序在执行期间具有互相制约关系
2、程序与计算不再一一相应
3、并发程序执行结果不可再现
宏观上是同时进行的，但从微观上，在单个CPU中 仍然是顺序执行的
6、进程模型： 进程控制块的概念
从操作系统的角度：分为系统进程和用户进程（系统进程优先级高于用户进程）
7、进程和程序的联系和区别
联系：程序是构成进程的组成部分之一，从静态角度，进程是由程序、数据和进程控制块（PCB）组成。
区别：程序是静态的，进程是动态的
8、进程的特性：
1）、并发性
2）、动态性（动态产生，动态消亡）
3）、独立性（一个进程是相对完整的资源分派单位）
4）、交往性（进程间互相作用）
5）、异步性（互相独立 不可预知的速度向前推动）
9、进程的状态及其状态转换
三状态：运营 就绪 等待
就绪->运营 进程被调度的程序选中
运营->就绪 时间片用完
运营->等待 等待某事件发生
等待->就绪 等待的事件已经发生
五状态：运营，就绪，阻塞，创建，结束
状态转换：创建进程，提交，调度运营，释放，超时，事件等待，事件出现。（P50）
七状态：运营，阻塞，创建，结束，就绪挂起，阻塞挂起，就绪
新引入的状态：挂起和激活
10、进程控制块PCB
PCB的内容可以分为调度信息和现场信息两大部分
调度信息涉及（进程名，进程号，存储信息，优先级，当前状态，资源清单，“家族”关系，消息队列指针，进程队列指针和当前打开文献）
现场信息（程序状态字，时钟，界地址寄存器）
进程的组成：程序，数据 和进程控制块
11、PCB组织（线性方式，索引方式，链接方式）
12、进程的队列（就绪队列，等待队列，运营队列）
13、进程控制
进程控制是通过原语来实现的。
原语通常由若干条指令所组成，用来实现某个特定的操作。
14、进程控制原语：创建进程，撤消进程，挂起进程，激活进程，阻塞进程，唤醒进程以及改变进程优先级。
创建原语：创建一个进程的重要任务是建立进程控制块PCB
撤消原语：撤消进程的实质是撤消PCB
阻塞原语：某进程执行过程中，需要执行I/O操作，则由该进程调用阻塞原语把进程从运营状态转换为阻塞状态
唤醒原语：一个进程由于等待事件的发生而处在等待状态，当等待事件完毕后，就用唤醒原语将其装换为就绪状态
15、UNIX通过fork()函数创建子进程
16、线程模型（更小的独立运营的基本单位——线程）
引入线程是为了减少并发执行时所付出的时间和空间开销。
进程拥有两个基本属性：进程是一个可拥有资源的独立单位，又是一个可以独立调度和分派的基本单位。
17、线程的基本概念
线程是进程中的一个实体，是CPU调度和分派的基本单位
一个线程可以创建和撤消另一个线程，同一个进程的多个线程之间可以并发执行
线程特性：每个线程有一个唯一的标记符和一张线程描述表。
不同的线程可以执行相同的程序。
同一个进程中的各个线程共享该进程的内存地址空间。
线程是解决器的独立调度单位，多个线程是可以并发执行的。
一个线程被创建后便开始了它的生命周期。
18、引入线程的好处：花费时间少、创建的速度比进程块、系统开销少、两线成的切换花费时间少、线程间信息传送速度快、能独立运营
19、线程和进程比较
线程又称为轻量级进程，传统的进程称为重量级进程。
调度：线程作为调度和分派的基本单位，进程作为资源拥有的基本单位。
并发性：能更有效地使用系统资源和提高系统的吞吐量。
拥有资源：线程不拥有系统资源
系统开销：进程的开销远大于线程的开销
20、线程实现机制
第一种：用户级线程 不依赖于内核 典型操作系统：LINUX
第二种：内核级线程 依赖内核 典型操作系统：Windows
第三种：混合实现方式 同时实现用户级线程和内核级线程 典型操作系统：Solaris
21、进程（线程）调度
一般分为：高级调度（作业调度），中级调度，低档调度（进程（线程）调度）
进程（线性）调度即解决机调度
22、调度算法的设计原则
1）、进程行为：当一个进程等待外部设备完毕工作而被阻塞的行为属于I/O
某些进程花费了绝大多数时间在计算上面的称为计算密集型（CPU密集型）
在等待I/0花费了绝大多数的时间的称为I/0密集型
2）、系统分类：通常分为批解决、交互式和实时系统
23、调度算法的设计目的
设计目的：公平，系统策略的强制执行，保持系统的所有部分尽也许忙碌
通常检查三个指标：吞吐量，周转时间以及CPU运用率
周转时间：从一个批解决作业提交时刻开始直到改作业完毕时刻为止记录的平均时间
24、进程（线程）调度算法
先来先服务（非抢占式）
最短作业优先（非抢占式）
最短剩余时间优先（抢占式 SRTN）
轮转法（R-R）
将CPU解决时间提成一个个时间片，影响时间片的因素（系统响应时间，就绪进程的数目，计算机的解决能力），将时间片设为20-50ms通常是比较合理的折中。
最高优先级算法
多级反馈队列算法（综合了先进先出，时间片，可抢占式）
最短进程优先
实时系统中的调度算法
1）速率单调调度算法（RMS）
2）最早最终时限优先调度（EDF）
第四章 并发与同步
1、进程（线程）间互相作用
进程同步是指多个进程中发生的事件存在某种时序关系，必须协同工作，互相配合，以共同的完毕一个任务。
进程互斥是指由于共享资源所规定的排他性，进程间要互相竞争，以使用这些互斥资源。
2、进程互斥的解决方法：一是由竞争各方平等协商，二是引入进程管理者
3、临界资源是指计算机系统中的需要互斥使用的硬件或软件资源
4、计算机中的资源共享的限度可分为三次：互斥，死锁，饥饿。
互斥 是指多个进程不能同时使用同一个资源。
死锁 是指避免多个进程互不相让，避免出现都得不到足够资源的情况
饥饿 避免某些进程一直得不到资源或得到资源的概率很小
5、临界资源访问过程提成：进入区，临界区，退出区，剩余区。
6、遵循的准则：空闲则入，忙则等待，有限等待，让权等待
7、管程：
一个管程由 过程 变量 数据结构等组成的集合
一个管程由四个部分组成：管程名称，共享数据的说明，对数据进行操作的一组进程和对公共享数据赋初值的语句。
8、管程三个重要特性：模块化 抽象数据类型 信息隐蔽
9、进程通信
解决进程之间的大量信息通信的问题有三类方案：共享内存，消息机制以及通过共享文献进行通信（管道通信），这三种方式可以称为高级通信原语。
10、共享内存：设有一个公共内存区
11、消息机制： 消息缓冲通信（用来发送消息原语，接受消息原语）
信箱通信（可存信件数，已有信件数，可存信件的指针）
管道通信（UNIX 就是连接两个进程之间的一个打开的共享文献）
优点：传输数据量大 但通信速度慢
第五章 内存管理
1、计算机系统中的存储器分为两类：内存储器和外存储器，解决器可以直接访问内存 但不能直接访问外存。CPU通过启动相应的输入/输出设备后才干使外存和内存互换信息。
2、对于内存速度和容量的规定是：内存的直接存取速度尽量快到与CPU取值速度相匹配，其容量达成能装下当前运营的程序和数据
3、存储器由内存和外存组成。内存空间由存储单元组成的一堆连续的地址空间，简称内存空间。内存空间一般分为：系统区和用户区
4、存储管理的重要任务：
1）、内存的分派和回收
组织方式：位示图表达法，空闲页面表，空闲块表
内存分派两种方式：静态分派（程序运营前）和动态分派（在目的模块装入时拟定并分派的）。
2）、存储共享：两个或多个进程共用内存中的相同区域。内容涉及：代码共享（纯代码）和数据共享。
3）、存储保护：为多个程序共享内存提供保障，使得内存的各程序只能访问其自己的区域，避免各程序间的互相干扰。分为地址越界保护和权限保护。
4）、“扩充”内存容量：在逻辑上扩充了内存容量
5、地址转换：逻辑地址从“0”开始，绝对地址就是物理地址。
分为 地址重定位 把逻辑地址装换成绝对地址。
静态重定位 把程序的指令地址和数据地址所有转换程绝对地址，在程序执行前完毕
动态重定位 直接把程序装入到分派的内存区域中，每当执行一条指令时都由硬件的地址转换机构将指令中的逻辑地址转换为绝对地址。由于地址转换是在程序执行时动态完毕的，故称为动态重定位。
6、内存管理方案：单一用户（连续区）管理，分区管理，页式管理，段式管理，段页式管理
7、分区存储管理方案：把内存划分为若干个连续区域，每个分区装入一个运营的程序。分区的方式归纳成 固定分区和可变分区。
固定分区：在程序运营时必须提供对内存资源的最大申请量。
可变分区：在装入程序时划分内存分区，可变分区有较大的灵活性，比固定分区有更好地内存运用率。
8、移动技术：解决碎片问题的办法是在适当的时刻进行碎片整理。移动技术可以集中分散的空闲区，提高内存的运用率，便于作业动态扩充内存。
缺陷：移动技术会增长系统的开销，移动是有条件的。
9、可变分区的实现：硬件设立两个专用的控制寄存器：基址寄存器（起始地址）和限长寄存器（存放长度）。
10、空闲分区的分派策略：最先适应算法，最优适应算法，最坏适应算法，下次适应算法。
11、分区的回收
12、分区的保护：系统设立界线寄存器，保护键方法
13、分区管理方案的优缺陷
在内存运用率方面：可变分区的内存运用率比固定分区高
缺陷：内存使用仍不充足，并且存在较为严重的碎片问题，浪费解决机时间
14、覆盖技术和互换技术
覆盖技术和互换技术的重要区别是控制互换的方式不同，前者重要是在初期的系统中，而后者目前重要用于小型分时系统。
互换技术又称为对换技术：进程从内存移到磁盘并再移回内存称为互换。互换技术多用于分时系统中。
缺陷：在互换时需要花费大量的CPU时间，影响对用户的响应时间。
15、页式存储管理方案
页式存储器使用的逻辑地址由两部分组成，页号和页内地址。
块号=字号*字长+位号
16、地址转换与块表
物理地址=内存块号*块长+页内地址
页表：多级页表，大多数操作系统采用二级页表，
散列页表
反置页表
17、快表：当要按给定的逻辑地址进行读写时，必须访问两次内存，第一次按页号读出页表中相应的块号，第二次按计算出来的绝对地址进行读写
为了提高存取速度，采用两种方法：一种是在地址映射机制中增长一组高速寄存器保存页表，另一方法是在地址映射机制中增长一个小容量的联想存储器（相联存储器）
18、虚拟存储技术与虚拟页式存储管理方案的实现
虚拟存储技术：运用大容量的外存来扩充内存 （简称虚拟内存）
虚拟存储技术同互换技术在原理上市类似的：互换技术是以进程为单位进行的，而虚拟存储一般是以页或段为单位。
虚拟页式存储管理
在使用虚拟页式存储管理时需要在页表中增长以下的表项：
页号，有效号，页框号，访问位，修改位，保护位，严禁缓存位
19、缺页中断：要访问的页面不在内存中。
20、页面调度策略：调入策略（外存调入内存），置业策略和置换策略。
21、置换策略分为（固定分派局部置换，可变分派全局置换，可变分派局部置换）
22、页面置换算法：
刚被调出的页面又要立即要用，因而又要把他装入，频繁的调度，这种现象称为抖动或者颠簸
页面置换算法有：先进先出页面置换算法(FIFO)
最近最少使用页面置换算法（LRU）
最近最不常使用页面置换算法（LFU）
抱负页面置换算法（OPT）
最近未使用页面置换算法（NRU）
第二次机会页面置换算法
时钟页面置换算法（Clock）
23、缺页中断率：缺页中断率与缺页中断的次数有关
影响缺页中断率的因素：分派给程序的内存块数，页面的大小，程序编制方法，页面置换算法。
24、段式和段页式存储管理方案：
系统将内存空间动态分为若干个长度不同的区域，每个区域称作一个物理块，每个物理块在内存中有一个起始地址，称作段首止，从0开始编址，用户程序的逻辑地址由段号和段内地址组成。
自己细看***段式存储
第六单元 文献管理
1、文献：可以被解释为一组带有标记的、在逻辑意义有完整的意义的信息项的序列，这个标记为文献名，信息项是构成文献内容的基本单位。
2、各种文献系统的文献命名不尽相同。文献系统的文献名：solaris的UFS 长度可达255个字符，FAT12(MS-DOS 8个字符，外加句点和3个字符的拓展名，NTFS也可达成255个字符)
FAT12不区分大小写 EXT2区分大小写。FAT12只使用ACSII，MS-DOS和windows 2023/XP对不同的后缀有特定的解释。
3、文献系统：是操作系统中统一管理信息资源的一种软件。
文献系统还负责对文献的按名存取和对文献进行存取控制
4、文献分类：
按文献的用途：系统文献，库函数文献，用户文献
按文献组织形式：普通文献 目录文献 特殊文献
一些常见的文献分类方式：
按文献的保护方式：只读文献，读写文献，可执行文献，无保护文献
按文献的信息流向分类 ：输入文献，输出文献，输入输出文献
按文献的存放时限：临时文献，永久文献，档案文献
按文献的介质类型：磁盘文献，磁带文献，卡片文献，打印文献
按文献的组织结构：逻辑文献（流式文献和记录式文献） 物理结构（顺序文献，链接文献，索引文献）
UNIX类操作系统的文献分类：普通文献，目录文献，特殊文献
5、文献的结构
文献的逻辑结构：分为三类 无结构的字符流式文献，定长记录文献和不定长记录文献。
定长记录文献和不定长记录文献统称为记录式文献。
流式文献：是有序字符的集合，UNIX是流式文献结构。
记录式文献：是一组有序记录的集合。构成文献的基本单位是记录，记录式文献分为：定长记录文献和不定长记录文献
6、文献的物理结构：常见的文献的物理结构：顺序结构，链接结构，索引结构
Windows的FAT文献系统采用的是链接结构。
7、文献的存储介质：
文献在存储设备上的存取，顺序存取设备（磁带），随机存取设备（典型设备：磁盘）
磁盘上每个物理块的位置可以用柱面号，磁头号，扇区号表达。
一次访问磁盘的时间由寻道时间，旋转定位时间，数据传输时间所组成。
8、文献的存取方式：顺序存取，随机存取（又称为直接存取）。UNIX系统采用了顺序存取和随机存取两种方法。
9、文献目录：文献系统的一个特点是按名存取，为了管理大量文献，为每个文献都设立了一个描述性数据结构——文献控制块（FCB），把所有文献的文献控制块有机组织起来，就构成了文献控制块的一个有序集合，称为文献目录。
10、目录文献：文献目录以文献的形式保持起来，这个文献就被称为目录文献。目录文献是长度固定的记录式文献。
11、文献目录结构
一般把文献目录设计成一级目录，二级目录结构，多级目录结构。
二级目录分为两级：主文献目录，用户文献目录 缺陷：增长了系统开销
12、树形目录：高层次为根目录，最底层为文献。
树形目录优点：便于分类，层次清楚，解决了文献重命名问题，查找搜索速度快。
一个UNIX系统的根目录由bin,etc,lib,tmp,usr构成
13、途径名：当前正在使用的目录：当前目录
有两种途径检索的方法：一种是全途径名（又称为绝对途径名），另一种是相对途径。
14、文献目录的改善：目录项（FCB）分为符号目录项和基本目录项。
目录项分解法优点：减少了访问磁盘的次数，提高了文献目录检索速度。
15、存储空间的分派与回收
四种不同的方案
位示图，空闲块表，空闲块链表，成组链接
成组链接的管理方式比普通的链接方式效率高。
16、实现文献系统的表目
系统打开文献表
用户打开文献表
关系：用户打开文献表指向了系统打开文献表。
17、记录的成组与分解：大约看看 158页
18、文献的操作
建立文献：用户名，文献名，存取方式，存储设备类型，记录格式，记录长度。
建立文献的实质是建立文献的文献控制块FCB
19、文献的保护和安全
文献的共享
在多级目录中链接法是常用的实现文献共享技术，矩形表达目录，圆圈表达文献
UNIX采用了别名的方式
20、文献的保护
建立副本，定期转储，规定文献的存取权限（采用树形目录结构，存取控制表）
21、文献的存取权限
1.存取控制矩阵
2.二级存取控制
3.UNIX中的文献存取权限（文献属主或文献拥有者(owner)，文献属组的同组用户(group)，其他用户(other)）
22、文献的保密
措施：1.隐蔽文献目录
2.设立口令
3.使用密码
23、文献系统的性能
物理基础是磁盘设备。磁盘存储器的服务效率、速度和可靠性成为文献系统性能和可靠性的关键。
常见的提高文献系统的技术：块高速缓存，合理分派磁盘空间，磁盘的驱动调度，信息的优化分布，RAID技术
24、磁盘的驱动调度：
磁盘的存取访问时间：寻道时间，旋转延迟时间，传输时间。
设计磁盘调度算法考虑的因素：公平性 高效性
1）移臂调度：根据访问者指定的柱面位置来决定执行的顺序，目的在于减少操作中的寻找时间。
一般采用以下几种移臂调度算法：先来先服务调度算法（FCFS），最短寻道时间优先调度算法（SSTF），扫面算法（SCAN），循环扫描算法（C-SCAN）
2）旋转调度
25、RAID技术：RAID0采用多个磁盘并行以提高读写速度，RAID 1用磁盘镜像的方法提高存储的可靠性，RAID 2和RAID 3以“位”或者“字节”作为并行单位，RAID 4的并行单位是块。
26、WINDOWS 的FAT文献系统和UNIX文献系统
FAT（file allocation table） 简朴的目录结构，三个版本：FAT-12，FAT -16，FAT -32，FAT系统以簇为单位分派。
引导扇区，文献分派表，根目录（大小为32字节）
27、UNIX文献系统
UNIX普通文献的物理结构是三级索引结构。
第七单元 I/O设备管理
1、输入输出设备（I/O设备）也称为外部设备，狭义的I/O设备不涉及外存设备，广义的就是上述所说。设备管理是操作系统总体性能的重要决定因素，重要表现指标和常见瓶颈之一。
2、设备管理的任务：CPU性能越高，I/O设备性能同，CPU性能不匹配的反差也越大。操作系统通过缓冲技术，中断技术，虚拟技术解决这一问题。
3、设备的分类：
按设备的使用特性分类：I/O设备和存储设备。
I/O设备是计算机与外部世界互换信息的设备。调制解调器和网络适配器也处在I/O设备，用于构建计算机网络通信系统。
存储设备是计算机用来存放信息的设备，如磁带，磁盘，光盘，U盘。
按设备的信息组织方式来划分：字符设备和块设备
键盘，终端，打印机等以字符为单位组织的和解决信息的设备为字符设备，而磁盘，磁带等以数据块为单位组织和解决信息的为块设备。
按设备的共享性分类：共享设备，独占设备，虚拟设备。
磁盘是典型的共享设备，独占设备的使用效率低是导致死锁的条件之一，为此引入了虚拟设备的概念，虚拟设备是指虚拟技术把独占设备改导致可以由多个进程共享的设备，SPOOLING技术是非常重要的虚拟设备技术。
4、I/O硬件组成：
I/O端口地址重要有两种编址方式：内存映射编址和I/O独立编址。
5、I/O设备数据传送控制方式
程序直接控制方式，中断控制方式，DMA方式，通道控制方式。
程序直接控制方式：优点是CPU和外设的操作能通过状态信息得到同步
缺陷是CPU效率较低。合用于那些CPU执行速度较慢，外围设备少的系统，如单片机。
中断控制方式：CPU与外设大部分时间内并行工作，具有实时响应能力，及时解决异常情况，提高计算机的可靠性。
DMA方式：直接内存访问，是一种完全由硬件执行I/O数据互换的工作方式，DMA控制器从CPU完全接管对总线的控制，数据互换不通过CPU，而直接在内存和I/O设备之间进行。
DMA方式分为三个阶段：传送前预解决，数据传送，传送后解决。
通道控制方式：可以实现对外围设备的统一管理和外围设备与内存之间的数据传送，目的是为了进一步减少数据输入输出对整个系统运营效率的影响。
可分为三种通道：选择通道，数组多路通道，字节多路通道。选择通道和数组多路通道都是以数据块为单位。
6、I/O软件的特点及结构
最关键目的：设备独立性
I/O软件一搬分为四层：中断解决程序，设备驱动程序，与设备无关的操作系统软件，用户级软件。
与设备无关的系统软件（统一命名，设备保护，提供与设备无关的逻辑块，缓冲，存储设备的块分派，独占设备的分派与释放，犯错解决）
独占设备：SPOOLING系统是操作系统中解决独占设备的一种方法。
7、典型的I/O技术
缓冲技术和设备分派技术，SPOOLINH技术，DMA和通道技术
缓存技术是以空间换时间。
缓冲区的设立：缓冲区可以由硬件实现，称为硬缓冲，硬缓冲通常设立在设备（打印机）中。
缓冲区也可以由软件实现： 通常采用单缓冲，双缓冲，多缓冲，缓冲池技术。
8、设备分派技术：
设备分派算法的数据结构：系统设备表SDT，设备控制表DCT，控制器控制表COCT,通道控制表CHCT
9、设备分派的原则：考虑设备分派的特性和安全性，分为独占，共享，虚拟设备。 从安全面分为安全分派方式和不安全分派方式。
10、设备分派策略：先来先服务策略，高优先级优先策略，假如优先级相同则按照FIFO的顺序排列。
11、独占设备的分派。
12、共享设备的分派
13、虚拟设备（SPOOLING）.
14、打印机是一种典型的独占设备。
15、I/O性能问题解决：通过应用缓冲技术，减少或缓解不同设备之间传输速度的差距，
通过应用异步I/O技术，使CPU计算不必等待I/O操作结果
通过DMA技术和通道部件。使CPU摆脱I/O操作，与这些部件并行执行。
通过应用虚拟设备技术，提高独占设备的运用率。
第八单元 死锁
1、死锁：是指在多道程序系统中，一组进程中的每个进程均无限期的等待被该进程中的另一个进程所占有且永远不会释放的资源
2、死锁进程的个数至少为2个
3、活锁与饥饿
饥饿现象可以通过先来先服务策略来避免。
4、死锁产生的重要因素：竞争资源，多道程序运营时，进程推动顺序不合理。
5、死锁产生的因素分析：申请不同类资源产生死锁，申请同类资源产生死锁，P,V操作不妥产生死锁，对临对性资源的使用不加限制而引起的死锁。
6、产生死锁的必要条件：互斥条件，不可剥夺条件，请求和保持条件，循环等待条件。
7、解决死锁的方法：防止死锁，避免死锁，检测死锁，解除死锁。
8、死锁防止：破坏死锁的四个必要条件之一，
破坏互斥条件：通过假脱机（spooling）
破坏不可剥夺条件：缺陷增长了开销，延长了进程的周转时间，减少系统的吞吐量和性能
破坏请求和保持条件： 缺陷 资源运用率低
破坏循环等待条件：按资源有序分派策略分派资源 破坏了循环等待条件
9、死锁避免：系统对进程发出的每一个系统可以满足的资源申请进行动态检查，并根据检查结果决定是否分派资源，假如分派后会产生死锁，就不予分派。
10、死锁防止和死锁避免的区别在于，死锁防止是设法破坏产生死锁的四个必要条件之一，而死锁避免是在系统运营过程中注意避免死锁的最终死锁的必要条件存在。
11、安全状态和不安全状态
所谓的安全状态是指，假如存在一个由系统中的所有进程构成的安全序列。则系统处在安全状态。‘
假如不存在任何一个安全序列，则系统处在不安全状态，不安全状态一定导致死锁，但不安全状态不一定是死锁状态。即系统处在不安全状态则也许发生死锁。
12、只要能使系统总是处在安全状态就可以避免死锁的发生。
13、最著名的死锁避免算法是dikkstra和habermann提出的银行家算法.
14、死锁的检测与解除。
检测死锁的实质是拟定是否存在“循环等待”条件。
15、死锁解除：死锁解除的实质是如何让释放资源的进程可以继续运营，为解除死锁就要剥夺资源。
16、死锁解除法归纳为：剥夺资源，撤消进程，
17、资源分派图：刻画进程的资源分派的方法
在有向图中，用圆圈表达进程，方框表达每类资源。
18、死锁鉴定的法则：
假如资源分派图中没有环路，则系统没有死锁
假如资源分派图中出现了环路，则系统中也许存在死锁
环路是死锁的充足必要条件。