操作系统基础知识课件.ppt

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1、第二章 操作系统基础知识,主要知识点,操作系统的内核（中断控制）、进程、线程概念 处理机管理（状态转换、共享与互斥、分时轮转、抢占、死锁） 存储管理（主存保护、动态连接分配、分段、分页、虚存） 设备管理（I/O控制、假脱机） 文件管理（文件目录、文件组织、存取方法、存取控制、恢复处理） 作业管理（作业调度、作业控制语言（JCL）、多道程序设计） 汉字处理，多媒体处理，人机界面,2.1 操作系统概述,考点掌握操作系统的定义、特征、功能与类型操作系统的特征： 并发性，共享性、虚拟性和不确定性操作系统的功能：（1）处理机管理：如何将CPU真正合理的分配给每个任务（2）文件管理（3）存储管理：主要指对

2、内存的管理（4）设备管理：硬件设备（5）作业管理：界面、任务、图形界面,操作系统的类型（1）批处理操作系统：单道和多道（2）分时操作系统（3）实时操作系统（4）网络操作系统（5）分布式操作系统（6）微机操作系统（7）嵌入式操作系统,练习题,1、系统软件是的软件。A.向应用软件提供系统调用等服务B.与具体硬件逻辑功能无关C.在应用软件基础上开发 D.并不具体提供人机界面2.现代操作系统的两个基本特征是_和资源共享.A.多道程序设计 B.中断处理C.程序的并发执行 D.实现分时与实时处理3.操作系统的功能不包括_A.提供用户操作界面 B.管理系统资源C.提供应用程序界面 D.提供HTML,A,C,

3、D,4.分时操作系统的主要特征之一是提高_.A.计算机系统的可靠性 B.计算机系统的交互性C.计算机系统的实时性 D.计算机系统的安全性5.“剪切板”是（1） ；在Windows资源管理器中，要恢复误删除的文件，可以按下（2）键来实现。(1)A.一个用户内存 B.一个数据文件 C.内存中一块区域 D.一个专用文档（2) A.Ctrl+C B.Ctrl+V C.Ctrl+X D.Ctrl+Z,B,C,D,在windows系统中可通过文件扩展名判别文件类型，例如是一种可执行文件扩展名。当用户双击文件名时，windows系统通过建立的来决定使用什么程序打开该文件。1.A.xml B.txt C.ob

4、j D.exe2.A.文件 B.临时文件 C.文件关联 D.子目录,D,C,2.2 处理机管理,考点 掌握进程的基本概念,了解进程间的通信、调度，死锁产生的原因和解决方法，进程与线程的主要区别1、程序的执行特征：顺序执行和并行执行,进程的概念,1、定义：是程序的一次执行2、特征：动态性；并发性；独立性；异步性；结构性3、进程与程序的主要区别： 进程和程序不是一一对应的，一个程序可对应多个进程，一个进程可以执行一个或几个程序4、进程的组成：程序、数据、进程控制块5、进程的状态及状态间的转换基本状态运行：正在占用CPU就绪：具备运行条件，但尚未占用CPU阻塞：由于等待某一事件不能运行。处于阻塞态的

5、进程在逻辑上是不能运行的。即使CPU空闲，也不占用,进程控制,1、概念：对系统中所有进程从创建到消亡的全过程实施有效的控制，由操作系统内核中的原语实现。2、原语：由若干条机器指令组成，其执行过程不可分割,进程通信,1、概念：指各个进程交换信息的过程常见的几种通信机制：1、同步与互斥2、信号量机制 整形信号量 记录型信号量 信号量集机制3、高级通信共享存储模式 消息传递模式 管道通信4、直接和间接通信,进程调度,1、三级调度 高级调度：系统中一个作业只需经过一次调度 中级调度：提高内存的利用率和系统吞吐量，使得暂时不运行的进程从内存对换到外存上 低级调度：根据一定的算法将CPU分派给就绪队列中的

6、一个进程2、常用算法先来先服务（FCFS）：主要用于宏观调控时间片轮转：用于微观调控，提高资源利用率优先级调度：静态优先级 动态优先级多级反馈调度：,死锁,1、定义两个或两个以上的进程中的每一个，都在等待其中另一个进程释放资源而被封锁，他们都无法向前推进2、死锁产生的原因 共享资源有限，多个进程对共享资源的竞争，而且操作不当3、死锁产生的条件 互斥条件 请求保持条件 不可剥夺条件 环路条件,4、解决死锁的方法死锁的预防死锁的避免允许系统产生死锁,线程,一个进程可以有多个线程，同一个进程中多个线程可并发执行线程属性1、每个线程有唯一的一个标识符2、不同的线程可以执行相同的程序线程是调度和执行单位

7、，进程是资源分配单位,练习,1、在进程管理中，当_时，进程从阻塞状态变为就绪状态 A.进程被进程调度程序选中 B.等待某一事件 C.等待的事件发生 D.时间片用完2、若计算机系统中的进程在“就绪”、“运行”、“等待”3种状态之间转换，进程不可能出现的状态转换 A.就绪 运行 B.运行 就绪 C.运行 等待 D.就绪 等待,C,D,3、实现不同的作业处理方式，主要是基于操作系统对管理采用了不同的策略 A.处理机 B.存储 C.设备 D.文件4、操作系统为了解决进程间合作和资源共享所带来的同步与互斥问题，通常采用的一种方法是使用。 A.调度 B.分派 C.信号量 D.通信5、在进程状态转换过程中，

8、可能会引起进程阻塞的原因是。 A.时间片到 B.执行V操作 C.I/O完成 D.执行P操作,A,C,D,6.在操作系统中,对信号量S的P原语操作定义中,使进程进入相应等待队列等待的条件是_. A.S0 B.S=0 C.S0 D.S07、进程调度的关键问题是选择合理的，并恰当的进行代码转换。 A.时间片间隔 B.调度算法 C.CPU速度 D.内存空间8、计算机系统出现死锁是因为 A.系统中有多个阻塞进程 B.资源数大大小于系统中的进程 C.系统中多个进程同时申请的资源总数大大超过系统资源总数 D.若干进程相互等待对方已占有的资源,C,B,D,考钢要求： 理解每种存储管理技术解决什么问题，实现的思

9、想，以及存在的问题。了解存储管理技术的发展历史。理解与存储管理有关的基本概念一、 基本概念1、存储管理的目的和功能2、存储器的结构： 寄存器 主存 外存 寄存器 高速缓存 主存 外存,2.3 存储管理,3、相对地址 绝对地址 地址空间相对地址：每个用户都认为自己的作业和数据都存放在一组从“0”地址开始的连续空间中绝对地址：内存中各物理存储单元的地址从统一的基地址进行的顺序编址相对地址空间通过地址再定位机构转换到 绝对地址空间4、地址重定位将逻辑地址转换成物理地址的过程静态地址重定位：在程序装入主存时已经完成了地址的变换，在程序执行期间不会再发生变化动态地址重定位：在程序运行期间完成逻辑地址到物

10、理地址的变换,2.3.2 存储管理方案,一、分区存储管理1、固定分区 在系统生成时已将主存划分为若干区，每个分区大小可不等但已确定，是一种静态分区 存在问题：易产生碎片2、可变分区 主存划分在作业装入时进行，个数可变，大小等于作业大小，是一种动态分区请求和释放分区的四种算法：最佳适应算法 最差适应算法 首次适应算法 循环首次适应算法,3、可重定位分区 移动所有已分配好的分区，使之成为连续区域4、内存保护技术 保护系统工作区和用户工作区，如何防止系统区被破坏,二、分页存储管理,1、纯分页存储管理分页原理：将一个进程的逻辑地址空间划分成若干大小相等的部分，每一部分称为页地址结构页表地址变换机构2、

11、快表采用高速缓冲存储器来存放当前访问的那些页表项,三、分段存储管理,1、段的定义：一组逻辑信息的集合2、分段原理：将一个作业按照其不同的功能，分成若干个相对独立的部分 ，即段。为每个段命名，并编号，每个段由0地址开始，采用连续编号，段的长度为段的空间。3、地址结构：段号和段内地址4、内存分配：以段为单位进行分配，每个段单独占用一块或连续的几个内存块分页与分段的区别：页是物理单位，段是逻辑单位页的大小由系统固定，段的长度由程序内容确定,四、虚拟存储管理,1、虚拟存储器的实现请求分页系统：在纯分页系统的基础上增加了请求调页功能和页面置换功能常用的页面置换算法最佳置换算法先进先出置换算法最近最少未使

12、用置换算法最近未用置换算法请求分段系统请求段页式系统,练习,1、存储管理的目的是 A 方便用户 B 提高内存的利用率 C 方便用户和提高内存利用率 D增加内存实际容量2、在分页存储管理系统中，从页号到物理块号的地址映射是通过（ ）实现的。 A 段表 B 页表 C PCB D 地址表3、在分段管理中，。 A 以段为单位分配，每段是一个连续存储区 B 段与段之间必定不连续 C 段与段之间必定连续 D 每段是等长的,C,B,A,4、在请求分页管理中，若采用先进先出页面置换算法，可能会产生“FIFO异常”， “FIFO异常”指的的（ ）A 频繁地出页入页的现象B 分配的页面数增加，缺页中断的次数也可能

13、增加C 进程交换的信息量过大导致系统工作区不足D 分配给进程的内存空间不足使进程无法正常工作,B,2.4 设备管理,考纲要求： 了解设备管理的任务和功能、外部设备的分类，设备的访问方式、设备管理技术及磁盘的调度一、设备分类按数据组织分类：块设备 字符设备按资源分配角度分类：独占设备 共享设备 虚拟设备按数据传输率分类：低速设备 中速设备 高速设备,二、设备管理的目标与任务目标：如何提高设备的利用率，为用户提供方便统一的界面任务：动态掌握并记录设备的状态、设备分配和释放、缓冲区管理、实现物理I/O设备的操作、提供设备使用的用户接口和设备的访问与控制,三、设备管理技术,1、通道技术2、DMA技术3

14、、缓冲技术4、Spooling技术,四、磁盘调度,1、磁盘调度的目的尽可能地降低多个访问者执行输入输出操作的总时间，增加单位时间内输入输出操作的次数，有利于系统效率的提高。2、磁盘的驱动调度在多道程序系统中，同时有多个访问者请求磁盘操作，此时系统采用一定的调度策略来决定各等待访问者的执行次序，所以系统决定等待磁盘访问者执行次序的工作就是磁盘的“驱动调度”,3、移臂调度和旋转调度移臂调度：根据访问者制定的柱面位置来决定执行次序旋转调度：当移动臂定位后，如有多个访问者等待访问该柱面时，根据延迟时间来决定执行次序4、移臂调度算法（1）先来先服务（2）最短寻找时间优先调度算法（3）电梯调度算法（4）单

15、向扫描调度算法,练习,1、不通过CPU进行主存与I/O设备间大量的信息交换方式可以是方式。A.DMA B.中断 C.查询等待 D.程序控制2、CPU输出数据的速度远远高于打印机的打印速度，为了解决这一矛盾，可采用。A.并行技术 B.通道技术 C.缓冲技术 D.虚存技术3、在操作系统中，SPOOLing技术是一种并行机制，它可以使。A.不同进程同时进B.应用程序和系统软件同时进C.不同的系统软件同时进行 D.程序的执行与打印同时进行,A,C,D,2.5 文件管理,考纲要求:理解文件管理的任务和功能,文件分类,文件结构 和组织,文件目录与目录的管理,文件的存取控制以及系统安全性一、文件的结构和组织

16、 1、文件的逻辑结构2、文件的物理结构,有结构的文件,无结构的文件,连续结构,链接结构,索引结构,多个物理块的索引表,二、文件目录1、文件控制块 基本信息类 存取控制信息类 使用信息类2、目录结构常见的目录结构：一级目录结构二级目录结构多级目录结构,三、存取方法和存取控制1、存取方法：读写文件存储器上的一个物理块的方法顺序存取：严格按照文件信息单位排列的顺序依次存取，后依次存取总是在前一次存取的基础上进行，所以不必给出具体存取位置。随机存取：存取时必须先确定进行存取时的起始位置,如记录号2、存储空间的管理方法空闲区表：文件系统建立一张空闲块表，该表记录了全部空闲的物理块，包括首空闲块号和空闲块

17、个数。适合于顺序结构优点：适合于少量空闲区时，适用于连续文件的存储分配和回收缺点：增加了目录大小和目录管理的复杂性,位示图：利用一个二进制位的值来反映磁盘空间的分配和使用情况优点：占用空间少，位示图几乎可以全部进入内存缺点：分配时需顺序扫描空闲区，且物理块号并未在图中直接反映出来，需要进一步计算空闲块链：系统将所有的空闲物理块连成一个链，用一个指针指向第一个空闲块，然后每个空闲块含有指向下一个空闲块的指针，最后一块的指针为空。优点：简单缺点：工作效率低。在移动或增加空闲块时需要进行I/O操作,练习,1、文件系统是指A.文件的集合 B.文件的目录集合C.Word文件 D.文件/管理文件的软件及数

18、据结构的总体2、在文件管理系统中，用户以方式直接使用外存A.逻辑地址 B.物理地址C.名字空间 D.虚拟地址,D,C,3、如果文件系统中有两个文件重名，不应采用。A.一级目录结构 B.树形目录结构C.二级目录结构 D.A和C4、目录文件所存放的信息是A.某一文件存放的数据信息B.某一文件的文件目录C.该目录中所有数据文件目录D.该目录中所有子目录文件和数据文件的目录5、下列不可能是对文件中记录进行的操作A.创建文件 B.查找 C.修改 D.读,A,D,A,6、以下关于文件共享的正确描述是、A.共享文件只能被文件拥有者读写B.共享文件只能被文件主指定的用户读写C.共享文件能被多个用户同时读D.共

19、享文件能被多个用户同时写入7、为了保证对系统中文件的安全管理，任何一个用户进入系统时都必须进行注册，通常将这一级安全管理称之为安全管理A.用户级 B.系统级 C.文件级 D.目录级,C,B,2.6 作业管理,考纲要求:理解作业的基本概念,掌握作业的调度和控制,用户界面的发展. 一、基本概念作业：系统为完成一个用户的计算任务所做的工作的总和作业步：作业顺序执行的工作单元作业流：作业步的控制流程作业类别：终端交互作业，批处理作业作业管理的基本功能：作业调度，作业控制作业控制：用户使用OS提供的作业控制语言，来组织控制用户作业的运行。分为脱机作业控制和联机作业控制,二、作业状态及转换作业的状态主要有

20、四种：提交、后备、执行和完成各状态之间的转换见下图：,三、作业控制块和作业后备队列作业控制块：记录与该作业有关的各种信息的登记表，是作业存在的唯一标志，主要包括用户名、作业名和状态标志等信息作业后备队列：由若干个JCB组成。四、作业调度1、定义：按某种算法从处于后备状态的作业选择一个作业装入主存开始执行，完成这种功能的程序称为作业调度程序2、如何选择一个好的调度算法均衡使用系统资源平衡系统和用户的要求缩短作业的平均周转时间,3、作业调度算法（1）单道批量处理先来先服务短作业优先相应比高者优先（2）多道批量处理优先级调度算法均衡调度算法4、作业调度算法的衡量指标平均周转时间或者是平均周转系数,五

21、、人机界面,发展的四个阶段（1）控制面板式用户界面（2）字符用户界面（3）图形用户界面（4）新一代用户界面,练习,1、操作系统作业管理的主要功能是A.作业调度与控制 B.作业提交C.作业准备 D.编制程序2、作业在系统中存在于否的唯一标志是A.源程序 B.作业说明书 C.作业控制块 D.目的程序,A,C,在Windows文件系统中，_(23)_是不合法的文件名，一个完整的文件名由_(24)_组成。 (23)AMy temp-books BWaves.bmp*.arj CBlueRivets.bmp.rar DJAUTOEXP.Pr07.0 (24)A路径、文件名、文件属性 B驱动器号、文件名和

22、文件的属性 C驱动器号、路径、文件名和文件的扩展名 D文件名、文件的属性和文件的扩展名,B,C,在操作系统的进程管理中，若某资源的信号量S的初值为2，当前值为1，则表示 系统中有_(25)_个正在等待该资源的进程。 (25)A0 B1 C2 D3 已知有n个进程共享一个互斥段，如果最多允许m个进程(mn)同时进入互斥段，则信号量的变化范围是_(26)_。 (26)A-m1 B-m0 C-(n-m)m D-(m-1)n,B,C,Windows系统中当用户选择C:Documents目录中的一个文件图标并执行“剪切”命令后被“剪切”的文件放在_23_中若用户要浏览“图片收藏”文件夹中存放的图像文件的

23、大致内容则可选择“查看”菜单中的_24_命令。 (23) A. 回收站 B. 剪贴板 C. USB盘 D. C:Documents (24) A. 详细信息 B. 图标 C. 缩略图 D. 平铺试题 _(25)_支持网络系统功能，并具有透明性。 25 A、批处理操作系统 B. 分时操作系统 C. 实时操作系统 D. 分布式操作系统,B,C,D,某段式存储管理系统中的地址结构如图A-1所示.若系统以字节编址,则系统允许的最大段长为_26_KB;_27_是错误的段号。 23 16 15 0 段号 段内地址 图A-1 某段式存储管理系统的地址结构26 A. 16 B.32 C.64 D.128 27 A.0 B. 64 C. 128 D.256,C,D,