操作系统复习指导.doc

发布时间：2022-06-13 发布人：admin 分类：说明书资料大小：0.53M 资料格式：doc 举报版权申诉

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一、复习重点和要求

第1章操作系统概述

第2章进程管理

第3章处理机调度

第4章存储管理

第5章文件系统

第6章设备管理

第7章现代操作系统发展

二、复习方法和建议

2.1 本章知识点

2.2 典型例题解析

2.3 练习题

3.1 本章知识点

3.2典型例题解析

3.3练习题

4.1 本章知识点

4.2 典型例题解析

4.3 练习题

操作系统（本科）期末复习指导操作系统（本科）是中央广播电视大学计算机科学与技术本科专业（专科起点）的一门统设必修课，课内学时 72，4 学分，开设一学期。操作系统是计算机系统的基本组成部分，是整个计算机系统的基础和核心。因此历来是计算机专业的一门核心课程。通过本课程的学习，使学生深入理解操作系统的基本概念和主要功能，掌握常用操作系统（如 Linux）的使用和一般管理方法，了解操作系统是如何组织和运作的，从而为学生以后的学习和工作打下基础。操作系统是一门理论性和实践性紧密结合的课程。在理论方面，课程具有概念多、较抽象、涉及面广的特点。操作系统的上机实验很重要，既可以加深对课本知识的理解，又可以学到很多实际工作的经验，有助于增强动手技能、分析解决实际问题的能力，提高专业素质。一、复习重点和要求第 1 章操作系统概述考核学生对操作系统的定义、主要功能、主要类型、操作系统的特征以及分时概念等内容的学习情况。【掌握】 1. 操作系统的概念操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源、有效地组织多道程序运行的系统软件（或程序集合），是用户与计算机之间的接口。记忆要点：操作系统是什么——是系统软件；操作系统管什么——控制和管理计算机系统内各种资源；操作系统有何用——扩充硬件功能，方便用户使用。 2. 操作系统的主要功能操作系统的五大主要功能：存储管理、进程和处理机管理、文件管理、设备管理、用户接口管理。【理解】 1. 操作系统的特征：并发、共享和异步性。理解模拟：并发——“大家都前进了”；共享——“一件东西大家用”；异步性——“你走我停”，“走走停停”。 2. 操作系统的主要类型操作系统的主要类型有：多道批处理系统、分时系统、实时系统、网络操作系统、个人机操作系统、分布式系统和嵌入式操作系统。 UNIX 系统是著名的分时系统。 3. 分时概念：主要是指若干并发程序对 CPU 时间的共享。【了解】 1. 操作系统的形成； 2. 分时和实时操作系统的特点，见教材 16 页；

3. 操作系统在计算机系统中的地位：是裸机之上的第一层软件，是建立其他所有软件的基础。 4. 操作系统结构设计：整体结构、层次结构、虚拟机结构和客户机-服务器结构。 5. 操作系统为用户提供的三种用户接口：图形用户接口、命令行接口和程序接口。系统调用是操作系统内核与用户程序、应用程序之间的接口。在 UNIX/Linux 系统，系统调用以 C 函数的形式出现。第 2 章进程管理考核学生对进程定义、进程的状态及其转换、进程的组成、竞争条件和临界区、进程的同步与互斥、信号量和Ｐ、Ｖ操作及其一般应用、死锁的概念和产生死锁的必要条件等内容学习情况。【掌握】 1. 进程的定义：进程是程序在并发环境中的执行过程。进程与程序的主要区别。进程最基本的属性是动态性和并发性。 2. 进程的状态及其转换进程的 3 种基本状态是：运行态、就绪态和阻塞态。掌握教材 33 页的进程状态及其转换图。 3. 进程的同步与互斥的概念。可以简单理解为：同步是协作，互斥是竞争。 4. 信号量和Ｐ、Ｖ操作及其一般应用。运用信号量机制和Ｐ、Ｖ操作，解决并发进程一般的互斥和同步问题。解决此类问题的一般方式： 1 根据问题给出的条件，确定进程有几个或几类； 2 确定进程间的制约关系——是互斥，还是同步； 3 各相关进程间通过什么信号量实现彼此的制约，标明信号量的含义和初值； 4 用 P、V 操作写出相应的代码段； 5 验证代码的正确性：设以不同的次序运行各进程，是否能保证问题的圆满解决。切忌按固定顺序执行各进程。【理解】 1. 多道程序设计概念及其优点。 2. 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。 3. 4. 理解进程临界资源和临界区的概念，进程进入临界区的调度原则。信号量概念，P、 Linux 进程管理的基本命令：ps、kill、sleep。 V 操作执行的动作。 5. 死锁的概念；死锁的 4 个必要条件：互斥条件、不可抢占条件、占有且申请条件、循环等待条件。【了解】 Linux 进程结构，见教材 41 页图。 1. 2. 进程间的 3 种高级通信：共享内存、管道文件和消息传递。第 3 章处理机调度考核学生对作业状态、作业调度和进程调度的功能、性能评价标准、常用调度算法、 Linux 常用调度命令、中断处理过程、shell 命令执行过程等内容的学习情况。

【掌握】 1. 作业调度和进程调度的功能作业调度的功能见教材 73 页，进程调度的功能见教材 74 页。在一般操作系统中，进程调度是必须具备的。 2. 常用调度算法掌握三种基本调度算法（先来先服务法、时间片轮转法、优先级法）的实现思想，并能进行评价指标的计算。要求：能利用图表形式列出各作业或进程的有关时间值，如到达时间、运行时间、开始时间、完成时间等，利用评价公式计算出各指标的值，如周转时间、带权周转时间、平均周转时间、平均带权周转时间。【理解】 1. 作业的四种状态：提交、后备、执行和完成。 2. 作业调度与进程调度的关系，见教材 75 页。简单比喻：作业调度是演员上场前的准备，进程调度是让演员上场表演。 3. 调度性能评价标准评价调度算法的指标：吞吐量、周转时间、带权周转时间、平均周转时间和平均带权周转时间。 4. Linux 系统的进程调度方式、策略和常用调度命令：nohup，at，batch，jobs，fg，bg。 5. 中断处理过程：保存现场、分析原因、处理中断和中断返回。 6. shell 命令的一般执行过程。【了解】 1. 调度的三个级别：高级调度、中级调度和低级调度，其中高级调度又称作业调度，低级调度又称进程调度。 2. 调度策略的选择，见教材 77 页。 3. 中断概念中断是指 CPU 对系统发生的某个事件做出的一种反应，它使 CPU 暂停正在执行的程序，保留现场后自动执行相应的处理程序，处理该事件后，如被中断进程的优先级最高，则返回断点继续执行被“打断”的程序。第 4 章存储管理考核学生对重定位、分区法、分页的概念、虚拟存储概念、请求分页存储管理技术、常用页面置换算法、Linux 中的存储管理技术以及抖动等内容的学习情况。【掌握】 1. 掌握以下概念：逻辑地址、物理地址、逻辑地址空间、物理地址空间、重定位、静态重定位、动态重定位、碎片、虚拟存储器。 2. 分区法分区法分为固定分区法和动态分区法两种。要掌握其基本原理、数据结构、地址转换、内存空间的分配与释放、分配算法、优点和缺点。 3. 分页技术掌握分页存储管理的基本方法，如地址表示、从逻辑地址到物理地址的转换、数据结构等。 4. 虚拟存储器虚拟存储器（Virtual Memory）是用户能作为可编址内存对待的虚拟存储空间，它使用

户逻辑存储器与物理存储器分离，是操作系统给用户提供的一个比真实内存空间大得多的地址空间。虚拟存储器的基本特征：虚拟扩充、部分装入、离散分配、多次对换。此外，虚拟存储器的容量不是无限大的，它主要受到地址的字长和外存容量的限制 5. 请求分页技术请求分页存储管理技术是在单纯分页技术基础上发展起来的，二者根本区别在于请求分页提供虚拟存储器。实现请求分页，系统必须提供一定容量的内存和外存，以及支持分页机制，还需要有页表机制、缺页中断机构以及地址转换机构。 6. 常用页面置换算法能应用先进先出法（FIFO）、最佳置换法（OPT）、最近最少使用置换法（LRU）的实现思想计算页面淘汰序列、缺页次数以及缺页率。【理解】 1. 重定位把逻辑地址转变为内存物理地址的过程称作重定位。根据重定位的时机，分为静态重定位和动态重定位。理解它们的概念、实现思想和优缺点。 2. 抖动。见教材 128 页，理解抖动的含义，与页面置换算法的关系。 3. Linux 系统采用了请求分页存储管理技术和对换技术。 Linux 中的存储管理技术【了解】 1. 存储器层次了解典型的存储器层次结构：寄存器、高速缓存、内存、磁盘、磁带。 2. 用户程序的地址空间用户程序的主要处理阶段：编辑、编译、链接、装入和运行。 3. 对换技术的实现思想。第 5 章文件系统考核学生对文件的分类、文件系统的功能、文件的逻辑组织和物理组织、文件的目录结构、文件存储空间的管理、文件的存取控制等内容的学习情况。【掌握】 1. 文件系统的功能一般说来，文件系统应具备以下功能：文件管理、目录管理、文件存储空间的管理、文件的共享和保护、提供方便的接口。 2. 文件的逻辑组织和物理组织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。 3. 文件的目录结构文件目录的基本组织方式有单级目录、二级目录、树形目录和非循环图目录。 4. 文件存储空间的管理文件存储空间的管理是对外存空间中空闲盘块的管理。对空闲盘块的管理方式主要有：空闲盘块表、空闲块链接、位示图和空闲块成组链接等。【理解】 1. 文件的分类按用途分为：系统文件、库文件、用户文件；按文件中的数据形式分为：源文件、目标文件、可执行文件；

按存取权限分为：只读文件、读写文件、可执行文件；按保存时间分为：临时文件、永久文件；在 UNIX/Linux 和 MS-DOS 系统中，文件分为普通文件、目录文件和特殊文件。而普通文件又分为 ASCII 文件和二进制文件两种。 2. 文件的存取控制为了实现文件系统的安全，文件需要保护和保密。对文件的存取控制可分别由存取类型来设定，如读、写、执行等，也可以通过命名、口令、存取权限或者加密的方法实现对文件的保护和保密。要理解 UNIX/Linux 系统对文件存取权限的规定。 3. Linux 文件系统的一般概念。【了解】 1. 文件的链接 Linux 具有为一个文件起多个名字的功能，称为链接。文件链接是实现文件共享的有效途径，分为硬链接和符号链接。 2. 文件的备份和恢复文件信息可能因硬件或软件的故障而遭到损坏，为此必须加强对文件系统的可靠性管理，如文件系统的备份和必要时的恢复。备份就是把硬盘上的文件转储到其他外部介质上做一个副本。备份策略有完全备份、增量备份和更新备份。按照备份时机分为定期备份和不定期备份。 EXT2 文件系统 3. EXT2 是 Linux 使用的文件系统。了解 EXT2 的物理布局。 4. 虚拟文件系统 Linux 系统提供了虚拟文件系统（VFS）。通过 VFS 将不同文件系统的实现细节隐藏起来。Linux 文件系统可以根据需要随时装卸，从而实现文件存储空间的动态扩充。 5. 管道文件 Linux 系统的管道文件独具特色。管道文件按 FIFO 方式工作，它是同族进程间进行大量信息传送的有力工具。第 6 章设备管理考核学生对设备管理功能、设备分配技术、缓冲技术、SPOOLing 系统、设备驱动程序概念、磁盘调度和管理等内容的学习情况。【掌握】 1. 设备管理的功能操作系统中设备管理的功能简单地说就是：监视设备状态；进行设备分配；完成 I/O 操作；缓冲管理与地址转换。 2. 设备分配技术设备分配技术主要有：独占分配、共享分配和虚拟分配。独占分配适用于独占设备，系统效率低；共享分配适用于高速、大容量直接存储的共享设备，设备的利用率较高；虚拟分配技术利用共享设备去实现独占设备的功能，从而使独占设备“感觉上”成为可共享的、快速的 I/O 设备。 3. 设备驱动程序概念设备驱动程序是控制设备动作（如设备的打开、关闭、读、写等）的核心模块，用来控制设备上数据的传输。 4. 磁盘调度算法常用的磁盘调度算法有：先来先服务法、最短寻道时间优先法和电梯法。重点掌握前两

种磁盘调度算法。【理解】 1. 设备独立性设备独立性是设备管理要达到的目标之一，就是说，用户程序应与实际使用的物理设备无关，由操作系统考虑因实际设备不同而需要使用不同的设备驱动程序等问题。 SPOOLing 系统 2. 实现虚拟分配最成功的技术是 SPOOLing（外部设备联机并行操作），也称假脱机技术。 SPOOLing 系统用常驻内存的进程去模拟一台外围机，用一台主机就可完成脱机技术中需用三台计算机完成的工作。系统一般分为存输入、取输入、存输出、取输出 4 个部分。理解 SPOOLing 系统的功能和实现思想。 3. 缓冲技术理解引入缓冲技术的主要目的和缓冲区的设置方式。 4. Linux 常用设备安装和管理，如网卡的简单配置。【了解】 1. 设备分类和标识了解设备的一般分类：存储设备（块设备），输入/输出设备（字符设备）。 2. 处理 I/O 请求的步骤参照教材 193 页的图 6-7，了解系统处理用户 I/O 请求的步骤。第 7 章现代操作系统发展考核学生对现代操作系统发展、嵌入式和分布式操作系统的一般知识的学习情况。【了解】 1. 嵌入式操作系统的概念、功能和特性嵌入式操作系统是嵌入式系统中使用的操作系统。作为一种操作系统，它具有一般操作系统的基本功能，但是，由于嵌入式操作系统的硬件平台和应用环境与一般操作系统不同，所以它有自身的特点，其的最大特点就是可定制性。 2. 分布式操作系统的概念、功能和特性。分布式操作系统是配置在分布式系统上的共用操作系统。分布式操作系统实施系统整体控制，对分布在各节点上的资源进行统一管理，并且支持对远程进程的通信协议。分布式操作系统要求实现用户面前的虚拟单处理机系统到具体的分布式系统的映射。它有如下三个基本功能：进程管理；通信管理和资源管理。 3. 未来操作系统应具有的新特征。更强的分布式处理能力，更高的安全性和可靠性，符合开放式模型，更方便的用户界面。二、复习方法和建议 1．复习方法（1）对计算机操作系统要从宏观和微观两方面把握。宏观方面：牢记操作系统的定义。理解操作系统在计算机系统中的地位，明确操作系统进行资源管理的五大功能，即：存储管理、进程和处理机管理、文件管理、设备管理和用户接口管理。教材从第 2 章到第 6 章分别介绍了这些功能的具体内涵。微观方面：针对于进程、处理机、存储器、文件、设备管理，应掌握操作系统是如何管理计算机的这些资源的，理解有关概念、原理、技术和方法。

（2）重视课程实验，培养动手能力。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。努力实现“学以致用”的目标。 2．复习建议（1）在复习时围绕操作系统是什么、干什么、如何干这一主线，分层次进行总结。抓住重点，掌握基本概念和基本方法，注意知识的前后连贯。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。要结合主教材和本复习指导中给出的教学要求，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。对于基本概念在理解其所指对象的基础上，记住其定义的表述。如：进程，是针对多道程序执行时出现的问题而引入的，记住其定义表述。然后，进程与程序有何区别？有什么基本特征呢？如何体现其动态性呢？进程在活动中彼此会发生什么关系呢？怎么解决呢？通过由表及里地分析，就便于掌握知识要点，尽量在理解的基础上进行记忆。对于操作系统的基本概念应掌握其实质是什么，是针对什么事物的，记住其表述要点。对于基本功能应掌握其是解决什么问题的，性能如何。对于基本方法和技术应理解其如何解决问题。（2）结合生活中的例子，体会操作系统的管理方法。操作系统许多管理方法都可以在日常生活中找到例子，学习时可以联想日常生活中熟悉的管理示例反复体会操作系统的管理方法，以加深对问题的理解。教材中已经给出了一些示例，如程序和进程的关系，就像歌谱和唱歌；进程的同步关系就像跑接力赛；先来先服务算法如同排队买票；等等。（3）注重平时练习，加强自主学习能力。平时应认真、独立地完成课后习题和网上的自测题，正确地使用答案。在复习时应把练习再复习一遍，掌握做题的规律和技巧，特别对重点要求的内容和解题出现过错误的地方应格外注意。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。 3. 复习思考不知道大家是否想过，为什么要学习操作系统？（1）选择操作系统。现代计算机系统中，往往配备多种操作系统以满足不同的用途，通过学习可以了解不同类型操作系统的用途，有助于我们选择合适的操作系统为用户服务。（2）分析操作系统。了解操作系统的结构和功能，可以较为准确地发现和解决问题，至少能确定问题位置，通知操作系统的生产商来处理。分析和研究操作系统，不知道操作系统的基本原理是难以完成的。（3）设计操作系统。针对现实工作任务的需要，能设计或扩充现有操作系统，这是学习操作系统的最高层次，需要扎实的计算机科学和技术的基本理论和基础知识，特别是操作系统的基本原理、技术和方法。（4）操作系统中实用的资源管理方法和技术，可以应用于其他的管理和控制领域。有

人说“操作系统是计算机技术和管理技术的结合”，如何在现有计算机硬件条件下通过软件达到目标并努力实现高效性，如何在空间和时间中权衡，机制与策略，等等，操作系统管理资源的思路和方法体现了现实生活中的管理技术。 4．复习资源（1）课程文字主教材：《操作系统（本科）》，孟庆昌主编，中央广播电视大学出版社出版，2008 年 1 月。课程配套使用的文字辅助教材为《操作系统（本科）实验指南》，张茂林、孟庆昌主编，中央广播电视大学出版社出版，2008 年 8 月。本学期先挂在网上。（2）电大在线“操作系统”课程网页“教学辅导”栏目的资源。（3）期末复习指导。（4）模拟练习题。 1.1 本章知识点本章的内容描述了计算机操作系统的概貌，如什么是操作系统，它的主要功能和主要类型，操作系统结构设计。这一章在全书中起着提纲挈领的作用，后面的各个章节将分别对操作系统的各项功能做详细剖析。学好第一章对于我们从总体上把握操作系统有着指导作用。本章的主要知识点为：（1）操作系统的定义一个完整的计算机系统由硬件和软件两大部分组成。硬件是计算机物理装置本身，是计算机软件运行的基础；简单地说，软件是计算机执行的程序，软件分为系统软件、应用软件和支撑软件三大类。操作系统的定义如下：操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源、有效地组织多道程序运行的系统软件（或程序集合），是用户与计算机之间的接口。（2）操作系统的主要功能操作系统作为计算机基本的系统软件，具有五大功能，分别是：存储管理、进程和处理机管理、文件管理、设备管理和用户接口管理。教材从第 2 章到第 6 章将分别介绍这些主要功能。（3）操作系统的主要类型操作系统在发展中形成了以下类型，它们是批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统、分布式操作系统、嵌入式操作系统、个人机操作系统等。其中前三种属于传统的操作系统类型，后面的操作系统类型是随着计算机网络、分布式处理等新技术的应用而产生的，属于现代操作系统。

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