2020-计算机操作系统-Exam1-复习

Exam1-复习

1. 课程学习目标

1. 明确计算机操作系统的作用与功能
2. 掌握操作系统实现的基本原理与方法
   1. 在微观上，掌握设计实现各个操作系统模块的方法、策略与算法
   2. 在宏观上，掌握操作系统的结构和设计实现方法，进一步了解大型软件系统的结构和设计实现方法
3. 掌握并发程序设计的基本方法

2. 操作系统课程的教学原则

1. 用系统的观点、全局的观点、整体的观点来看待操作系统的实现
2. 理解软硬件协同解决问题的方法
3. 理解分而治之、分层实现在复杂软件系统实现中的重要作用
4. 用工程师的立场来看待操作系统的实现
5. 理解文化在操作系统实现中的重要作用

3. 考研题型分析

1. 单项选择题
   1. 概念为主
   2. 小型计算题
2. 综合应用题
   1. 算法题(计算)
   2. 互斥与同步问题：信号量与PV操作、管程方法

3.1. 全国统考考察目标

1. 了解操作系统在计算机系统中的作用、地位、发展和特点。
2. 理解操作系统的基本概念、原理，掌握操作系统设计方法与实现技术。
3. 能够运用所学的操作系统原理、方法与技术分析问题和解决问题。

3.2. 操作系统概述 (Chap 1)

1. 操作系统的概念、特征、功能和提供的服务
2. 操作系统的发展与分类
3. 操作系统的运行环境

3.3. 进程管理 (Chap 2.3~2.4)

3.3.1. 进程与线程

1. 进程概念 (2.2)
2. 进程的状态与转换 (2.3)
3. 进程控制 (2.3)
4. 进程组织 (2.3) (进程的队列)
5. 进程通信 (3.5) (共享存储系统；消息传递
   系统；管道通信)
6. 线程概念与多线程模型 (2.4)

3.3.2. 处理机调度 (2.6~2.7)

1. 调度的基本概念 (2.6)
2. 调度时机、切换与过程 (2.6)
3. 调度的基本准则 (2.6)
4. 调度方式抢占与非抢占
5. 典型调度算法 (2.6)：先来先服务调度算法；短作业(短任务、短进程、短线程)优先调度算法；时间片轮转调度算法；优先级调度算法；高响应比优先调度算法；多级反馈队列调度算法。

3.3.3. 进程同步 (Chap3)

1. 进程同步的基本概念 (3.1)
2. 实现临界区互斥的基本方法 (3.2)
   1. 软件实现方法；硬件实现方法。
3. 信号量 (3.3)
4. 管程 (3.4)
5. 经典同步问题 (3.3~3.4)
   1. 生产者-消费者问题
   2. 读者-写者问题
   3. 哲学家进餐问题

3.3.4. 死锁 (Chap 3.7)

1. 死锁的概念
2. 死锁处理策略
3. 死锁预防
4. 死锁避免
   1. 系统安全状态：银行家算法。
5. 死锁检测和解除

3.4. 内存管理 (Chap 4.1~4.4)

3.4.1. 内存管理基础

1. 内存管理概念
   – 程序装入与链接；逻辑地址与物理地址
   空间；内存保护。
2. 交换与覆盖
3. 连续分配管理方式
   – 单一连续分配；分区分配。
4. 非连续分配管理方式:分页管理方式；分
   段管理方式；段页式管理方式。

3.4.2. 虚拟内存管理 (Chap 4.5~4.7)

1. 虚拟内存基本概念
2. 请求分页管理方式
3. 页面置换算法 : 最佳置换算法(OPT)；先进先出置换算法(FIFO)；最近最少使用置换算法(LRU)；时钟置换算法(CLOCK)。
4. 页面分配策略
5. 抖动 : 抖动现象；工作集。
6. 请求分段管理方式
7. 请求段页式管理方式

3.5. 文件管理 (Chap 6)

3.5.1. 文件系统基础

1. 文件概念
2. 文件结构
   1. 顺序文件；索引文件；索引顺序文件。
3. 目录结构
   1. 文件控制块和索引节点；单级目录结构和两级目录结构；树形目录结构；图形目录结构。
4. 文件共享
   1. 共享动机；共享方式；共享语义。
5. 文件保护
   1. 访问类型；访问控制。

3.5.2. 文件系统基础 (chap 6.4)

1. 文件系统实现
2. 文件系统层次结构
3. 目录实现
4. 文件实现

3.5.3. 磁盘组织与管理 (chap 5.4)

1. 磁盘的结构
2. 磁盘调度算法
3. 磁盘的管理

3.6. 输入输出(I/O)管理

3.6.1. 输入输出(I/O)管理 (Chap 5)

1. I/O管理概述
2. I/O设备
3. I/O管理目标
4. I/O管理功能
5. I/O应用接口
6. I/O控制方式

3.6.2. I/O核心子系统

1. I/O调度概念
2. 高速缓存与缓冲区
3. 设备分配与回收
4. 假脱机技术(SPOOLing)(5.6)
5. 出错处理

4. 期末考试题型

1. 选择题 (50分):重难点
2. 简答题 (12分):概念、名词解释
3. 计算题/应用题/算法题 (38分)：课后习题

1. 操作系统问题源头 —— 三个抽象
   1. 进程抽象：动态并入：多道程序设计，中断设置，基础硬件、软件
   2. 虚存抽象：单个进程时间变长
   3. 文件抽象：按名存取、Spooling系统等
2. 教材第七章和第八章不作为考试要求。
3. 重点的部分
   1. 系统调用的实现过程图
   2. 三状态模型及其转换
   3. 用户级线程和内核级线程：
      1. 用户级线程是内核不直接参与到进程调度，首先将处理器分配给进程，然后由进程来给线程
      2. 内核级线程是内核直接参与到进程调度中去，可以直接将处理器分配给线程
   4. 混合型线程
   5. 分页/分段/段页式虚拟存储
   6. 缺页中断的处理流程
   7. 反置页表的原理：节省页表项在内存中的开销，以页框项来存储。
   8. 作业调度和进程调度区别
   9. 目录项、inode和数据块的关系

4.1. 计算题型分析

1. 多道程序设计
2. CPU调度算法
3. 死锁避免银行家算法 ，死锁检测
4. 连续分配，分区分配：适配算法，伙伴系统
5. 地址转换计算：分页管理方式；分段管理方式。
6. 页面置换算法
7. 抖动现象，工作集
8. 磁盘调度算法
9. 文件系统的计算
10. PV操作、管程

4.2. 示例题目

详见Word

4.2.1. 时间片调度算法

1. 第五题：时间片长度：宏观理解，调度时内存中有哪些进程，这些进程来评分CPU时间，忽略进程切换的时间开销

4.2.2. 处理器调度算法

4.2.3. 页面调度算法

1. 全局页面替换算法：课本：224-229
2. 局部页面替换算法不考

4.2.4. 银行家算法

4.2.5. PV操作