os1-8章重點復習

1.什么是作業系統？4個基本特征
作業系統是配置在計算機硬體上的第一層軟體，其主要作用就是更好地管理設備，提高設備利用率和系統的吞吐量，并為用戶和應用程式提供一個簡單的介面，便于用戶使用，
（1）并發性是指2個或多個行程在同一時間間隔內發生；
（2）共享性是指系統中的資源可供記憶體中多個并發執行行程共同使用；
（3）虛擬性是指一個物理物體變為若干個對應的邏輯物體；
（4）異步性（不確定性）指行程的執行程序中，其執行時間、順序、速度和完成時間都是不確定的，
并發是最重要的特性，其他三種特性以此為前提，

2.設備管理的任務和功能
任務：完成用戶行程提出的I/O請求，為用戶行程分配所需的I/O設備，并完成指定的I/O操作；提高CPU和I/O設備的利用率，提高I/O速度，方便用戶使用I/O設備，
功能：緩沖管理、設備分配、設備處理、虛擬設備

處理機管理：
任務：對處理機進行分配；對處理機運行進行有效的控制和管理；處理機的分配和運行以行程為基本單位，因此對處理機的管理可歸結對行程的管理
功能：行程控制；行程同步；行程通信；行程調度
存盤器管理：
任務：為多道程式的運行提供良好的環境；方便用戶使用存盤器；提高存盤器的利用率；從邏輯上擴充記憶體，
功能：記憶體分配；記憶體保護；地址映射；記憶體擴充
檔案管理器：
任務：對用戶檔案和系統檔案進行管理；方便用戶使用檔案；保證檔案的安全性
功能：檔案存盤空間的管理；目錄管理；檔案的讀寫管理；檔案的共享與保護

3.微內核OS的優點和缺點
優點：提高了系統的可擴展性、增強了系統的可靠性、可移植性強、提供了對分布式系統的支持、融入了面向物件技術
缺點：運行效率低：訊息傳遞比直接呼叫效率低

4.行程有哪幾種基本狀態？簡要描述行程基本狀態之間的典型原因，
（1）就緒狀態Ready：行程已分配到除CPU以外的所有必要資源后，只要再獲得CPU，便可立即執行，
（2）執行狀態Running：指行程已獲得必需資源，并且正在執行，
（3）阻塞狀態Block：指正在執行的行程由于發生某事件（如I/O請求，申請緩沖區失敗等）暫時無法繼續執行，

程式順序執行：按照某個先后次序逐個執行
特征：順序性，封閉性，可再現性
程式并發執行：邏輯上相互獨立的程式或程式段在執行時間上客觀上互相重疊，即一個程式或程式段的執行尚未結束，另外一個程式的執行已經開始的方式
特征：間斷性（異步性）、失去封閉性、不可再現性

行程：
定義：是行程物體的運行程序，是系統進行資源分配和調度的一個獨立單位（創建行程就是創建行程物體中的PCB，PCB成為行程存在于系統中的唯一標志）
特征：動態性、并發性、獨立性、異步性
PCB的作用：作為獨立運行基本單位的標志；PCB是行程存在的唯一標志，系統創建一個新行程時，就為他建立了一個PCB；行程結束時又回收其PCB，行程于是也隨之消亡，能實作間斷性運行方式，提供行程管理所需要的資訊，提供行程調度所需要的資訊，實作與其他行程的同步和通信，

fork只回傳一個值（父行程回傳子行程ID號，子行程回傳0，失敗回傳-1）
block阻塞原語、wakeup喚醒原語、suspend掛起原語、active激活原語

系統中諸多行程在邏輯上存在兩種制約關系：
直接制約關系：行程同步 間接制約關系：行程互斥
行程同步機制要遵循的原則：空閑讓進 忙則等待 有限等待 讓權等待
信號量機制、經典行程同步問題

5.多級反饋佇列調度演算法的調度機制
（1)設定多個就緒佇列，并為每個佇列賦予不同的優先級，佇列1的優先級最高，其余佇列逐個降低，
(2)每個佇列中行程執行時間片的大小各不相同，行程所在佇列的優先級越高,其相應的時間片就越短，
(3)新行程進入系統時，先放入佇列1的末尾，按FCFS等待調度，如能完成，便可準備撤離系統，反之由調度程式將其轉入佇列2的末尾，按FCFS再次等待調度，如此下去，最后進入佇列n按RR演算法調度執行，
(4)僅當佇列1為空時，才調度佇列2中的行程運行，若一個佇列中的行程正執行，此時有新行程進入高級佇列，則新行程搶占運行，原行程轉移至本佇列隊尾，

調度演算法：先來先服務FCFS、短作業優先SJF、高回應比優先HRRN、最短剩余時間SRT
實時調度演算法：最早截至時間優先EDF、最低松弛度優先LLF

6.死鎖定義，產生死鎖原因和4個必要條件？
2個或2個以上的行程在執行程序中，因爭奪資源而造成的一種互相等待的現象，若無外力作用，它們都將無法推進下去，各并發行程相互等待對方所擁有的資源，且在獲得對方資源前不會釋放自身資源，從而造成大家都得不到資源，
產生死鎖原因：競爭資源、行程間推進順序非法
產生死鎖的四個必要條件：
（1）互斥條件：行程對所分配到的資源進行排它性使用，即在一段時間內，某資源只能被一個行程占用，如果此時還有其他行程請求該資源，則請求行程只能等待，直至占有該資源的行程用來釋放，
（2）請求和保持條件：行程已經保持了至少一個資源，但又提出了新的資源請求，而該資源已經被其他行程占有，此時請求行程被阻塞，但對自己已經獲得的資源保持不放，
（3）不可搶占條件：行程已獲得的資源在未使用完之前不能被搶占，只能在行程使用完時由自己釋放，
（4）回圈等待條件：發生死鎖時必然存在一個行程—資源的回圈鏈，即行程集合{P0，P1，P2，…,Pn}中的P0正在等待一個P1占用的資源，P1正在等待P2占用的資源，…Pn正在等待已被P0占用的資源，

避免死鎖：銀行家演算法、安全性演算法

7.分頁存盤管理和分段存盤管理有何區別？
(1)頁是資訊的物理單位，分頁是為實作非連續分配，解決碎片問題，
段是資訊的邏輯單位，分段是為更好地滿??戶的需要，
(2)頁的大小固定且由系統決定，
段的長度卻不固定且由用戶程式決定，
(3)分頁的作業地址空間是?維的，程式員只需利用?個記憶符，即可表示一個地址，
分段的作業地址空間是二維的，程式員在標識?個地址時，既需給出段名，又需給出段內地址，

基于順序搜索的動態磁區分配演算法：首次適應FF、回圈首次適應NF、最佳適應BF、最壞適應WF
頁號、塊號的頁表地址變換
頁面置換演算法：最佳置換OPT、先進先出FIFO、最近最久未使用LRU、最少使用LFU、Clock

8.什么是Spooling技術？簡述Spooling假脫機系統的功能及組成，
SPOOLing技術是指在多道程式的環境下，利用多道程式中的一道或兩道程式來模擬外圍控制機，從而在聯機的條件下實作脫機I/O的功能，
組成：
（1）輸入井和輸出井：在磁盤上的兩個存盤空間，輸?井模擬脫機輸?，暫存輸?資料，輸出井模擬脫機輸出，暫存輸出資料
（2）輸入緩沖區和輸出緩沖區：?來緩和CPU與磁盤之間的速度的?盾
（3）輸入行程和輸出行程：模擬脫機I/O時的外圍控制機
（4）井管理程式：用于控制作業與磁盤井之間的資訊交換

功能：把獨占設備改造為邏輯共享設備、把一臺物理I/O設備虛擬為多臺邏輯I/O設備

特點：提高了I/O的速度、將獨占設備改造為共享設備、實作了虛擬設備功能，

對I/O設定的控制方式：使用輪詢的可編程I/O方式、使用中斷的可編程I/O方式、直接存盤器訪問方式、I/O通道控制方式

單緩沖區：在設備和處理機之間設定一個緩沖區，只能存放輸入資料和輸出資料 緩解了CPU和I/O設備間速度不匹配的矛盾
雙緩沖區：在設備和處理機之間設定兩個緩沖區，可同時輸入、輸出資料

磁盤訪問時間 = 尋道時間 + 旋轉延遲 + 傳輸時間 + 控制器時間
磁盤調度演算法：先來先服務FCFS、最短尋道時間優先SSTF、掃描SCAN演算法

9.檔案的邏輯結構和物理結構
檔案的邏輯結構（檔案組織）：從用戶觀點出發所觀察到的檔案組織形式，是用戶可以直接處理的資料及其結構，它獨立于物理特性，
順序檔案、索引檔案、索引順序檔案
檔案的物理結構（檔案的存盤結構）是指檔案在外存上的存盤組織形式，用戶是看不見的，檔案的物理結構不但與存盤介質的存盤性能有關，而且還與所采取的外存分配方式有關，
順序檔案、鏈接檔案、索引檔案

索引結點
FAT技術：磁盤最大容量計算
位示圖法：盤塊的劃分