1.os特性：

并發（并發：同一時間間隔內；并行：同一時刻）共享；虛擬；異步

2.os定義及功能：

定義：計算機資源的管理者。處理機管理；存儲器管理；文件管理；設備管理的功能。

3.os為用戶提供的接口：命令接口；程序接口（即系統調用）

4.用戶態轉向核心態的例子（本質：將cpu控制權交給os）

中斷；系統調用；發生錯誤；企圖執行特權指令。

5.中斷和異常

中斷：外中斷（如時間片到）；異常：內中斷/例外/陷入（如運算溢出）

區分依據：是否由指令引起，是則屬于內中斷

6.系統調用：他是用戶程序取得os服務的唯一途徑。凡是會影響到其他進程(與資源有關的)的操作都應通過系統調用請求os代為完成。

7.中斷處理過程：

硬件自動完成（中斷隱指令）：關中斷(使后幾步不被打斷)，保存斷點，中斷服務程序尋址

程序完成：保存現場和屏蔽字，開中斷，執行中斷服務程序(目的)，關中斷(使后一步不被打斷)，恢復現場和屏蔽字，中斷返回（同時開中斷）

8.為什么引入進程、線程以及他們的區別：

進程：程序這個靜態概念已經不能如實反映并發執行過程的特征，而且進程也可以更好地使多道程序并發執行提高資源利用率。進程=程序+數據+PCB

線程：屬于“輕量級的進程”，可以減少時空開銷，提高資源利用率。

區別：

　　進程：擁有資源的基本單位。系統開銷相比線程大得多。

　　線程：獨立調度的基本單位。（線程可以訪問其隸屬的進程的資源）

9.用戶級線程與內核級線程：

用戶級線程中內核意識不到線程的存在，進程仍為基本調度單位，所以即使在多核處理器中也不能實現線程的并發執行，而內核級線程可以。

10.進程的狀態：

就緒（無處理機有其他）；運行（處理機和其他都有）；阻塞（處理機和其他都無）

 

 

11.進程的管理、通信：（將進程控制用的程序成為原語，它不可中斷不可分割）

進程的管理：

①進程的創建（創建原語）：申請PCB及初始化；分配資源。

②進程的撤銷（撤銷原語）：刪除PCB，回收資源。

③進程的阻塞（阻塞原語）：PCB插入阻塞隊列。

④進程的喚醒（喚醒原語）：PCB插入就緒隊列。

進程的通信：（區分高級低級看傳輸效率）

低級方式：PV操作

高級方式：共享存儲。消息隊列。管道通信。

12.三級調度（高級=作業調度：分配資源，建立進程。中級=內存調度：掛起激活進程。低級=處理機調度：分配CPU）

作業與進程：要求計算機完成的一串任務稱為作業。作業調度時將其從后備隊列調入內存，為其建立根進程，根進程又會創建子進程去完成指定任務。

 

處理機調度算法：

　　先來先服務（不利于短作業）

　　短作業優先（不利于長作業）

　　高響應比優先（綜合上述兩種的優點）：響應比=（等待時間+處理時間）/處理時間

　　優先級調度

　　時間片輪轉

　　多級反饋隊列（最優，短作業優先且長作業不會餓死）：①設置多個隊列，1~n隊列的優先級逐級遞減，而時間片逐級遞增。②進入等待的隊列先去1級隊列的隊尾，按先進先出原則。若運行完后進程未結束則去下一級隊列的隊尾...③當1級隊列空時才輪到2級隊列。

13.互斥的四種軟件實現方式：

　　單標志（必須交替進入，違背空閑讓進）

　　雙標志先檢查（可能同時進入臨界區，違背忙則等待）

　　雙標志后檢查（可能兩個都進不了，違背空則讓進）

　　皮特森算法：turn表示謙讓標志，=0表讓P0先進，=1表讓P1先進，最后誰進取決于最后謙讓的是誰；flag[2]表示兩個進程是否想進入。（違背讓權等待）

　　

 

14.記錄型信號量實現同步互斥（同步：有先后制約關系?；コ猓合嗷屨假Y源）

P操作：資源數-1，當其<0時加入阻塞隊列

V操作：資源數+1，當其<=0時喚醒隊頭進程

同步中：在需要用到資源的行為前面P，會釋放資源的行為后面V。

互斥中：PV操作緊夾使用資源的行為。

15.生產者-消費者問題（既有互斥又有同步）：

同步時：需要用前P一下，提供之后V一下。互斥時：PV夾緊資源。

16.讀者寫者問題（寫者與大家都互斥，讀者只與寫者互斥）

用一個count計數器表示是否是第一個/最后一個讀者，是則需要進行資源的請求/釋放。

對count的操作需要用mutex進行互斥訪問達到一氣呵成的效果，否則會死鎖。

17.死鎖

定義：多個進程因資源競爭而造成的僵局

原因：系統資源的競爭；進程推進非法

必要條件(不滿足任意一個則不發生死鎖)：互斥；不可剝奪；請求并保持；循環等待

解決死鎖：

　　預防：破壞必要條件

　　避免：銀行家算法和安全性算法（先用銀行家算法預先分配資源再用安全性算法檢測這次分配是安全，安全則正式分配，否則撤回之前的分配）

　　檢測與解除：看資源分配圖是否可簡化（死鎖定理：如果資源分配圖可以化簡則沒有死鎖）

18.死鎖和饑餓的區別

死鎖是多個進程因資源競爭而造成的僵局，而饑餓是進程發生無窮等待的情況。

區別：死鎖的進程必須>=2個，而饑餓可以只有一個。死鎖進程必須是阻塞狀態，而饑餓可以是就緒狀態 一直得不到運行。

19.源程序->可執行文件

編譯：形成匯編語言

匯編：形成機器語言

鏈接：形成可執行文件（此時在磁盤上，裝入內存才會形成物理地址）

20.鏈接和裝入的三種方式

鏈接：靜態鏈接，裝入時動態鏈接，運行時動態鏈接。

裝入：絕對裝入（編譯時產生絕對地址的目標代碼）；靜態重定位（裝入時修改指令和數據）；動態重定位（需要重定位寄存器的支持，其存放裝入模塊的起始地址，只有在程序運行時才將相對地址加上寄存器地址得到物理地址）

21.連續內存分配

單一連續分配（內存只有一道程序）

固定分區分配（分區大小可以相等可以不等）

可變分區分配：首次適應（從第一個開始找）；循環首次適應（從上次結束的位置開始找）；最佳適應（找最小適合的）；最壞適應（找最大適合的）

22.非連續內存分配：分頁；分段；段頁式；

分頁的邏輯地址->物理地址：頁表寄存器中的頁表起始地址+（頁號*頁表項長度）=塊號的地址；塊號*塊的大小+偏移地址=物理地址。

分段的邏輯地址->物理地址：段表寄存器中的段表起始地址+（段號*段表項長度）=該段的始址；始址+偏移地址=物理地址。

23.分頁和分段管理的地址空間維度

分頁：一維。分段：二維。

因為頁面大小P固定，邏輯地址/P=頁號，邏輯地址%P=偏移地址。所以只需給出一個整數即可確定物理地址。

而段的大小不固定，所以需要顯示給出段號和段內偏移，即地址空間為二維。

24.分段和分頁的區別：

分頁：產生內部碎片；邏輯地址一維；頁面大小相等；為提高內存利用率。

分段：產生外部碎片；邏輯地址二維；段長不等；為方便編程。

25.虛擬內存管理

為什么引入虛擬內存：在物理上擴展內存相對有限的條件下，可以在邏輯上擴展內存。

虛存空間：min【內外存之和，2^計算機的地址位數】若32位則是2^32,若大于該數則無法尋址，沒有意義。

實現方式：請求分頁、請求分段、請求段頁式。

26.TLB（快表）：

采用虛存后，需要訪問內存的頁表，訪存的次數因此增加。為了減少訪存的次數，往往將頁表中最活躍的幾個頁表項復制到高速緩沖存儲器中（CPU中的寄存器）。這種在高速緩沖存儲器中的頁表項稱為快表。

27.頁面置換算法

最佳置換（找最久被使用到的頁面換出）；先進先出（會出現belady異常即分配的物理塊增多而缺頁次數也增加的情況）；最近最久未使用（往左找）；

時鐘置換算法（訪問位和修改位按00 01 10 11的優先級換出）

28.抖動：

定義：頻繁進行頁面調度的行為。

原因：內存空間不足；置換算法選擇不當；對換信息量過大。

29.磁盤讀寫操作所需時間

尋道時間+延遲時間+傳輸時間

磁盤調度算法：先來先服務；最短尋找時間優先；掃描算法（左到右 右到左一直循環）；循環掃描算法（左到右一直循環）；

30.I/O控制方式：

程序I/O方式（CPU不斷測試）；

中斷驅動方式（允許外設中斷CPU，但每個字的傳輸都需要經過CPU）；

DMA方式（以塊為單位直接傳輸數據到內存，只有塊的開始和結束需要CPU干預）；

通道控制方式（專門負責輸入輸出的處理機，最大程度減少CPU干預）；

31.SPOOLing技術：

是以空間換時間，將獨占設備改造為共享設備的技術。

在磁盤上開辟空間用作輸入輸出井，使得CPU可以不用等待I/O設備，以緩和CPU和I/O設備速度差問題。