操作系統(tǒng)基本知識點
操作系統(tǒng)基本知識點
操作系統(tǒng)是一管理電腦硬件與軟件資源的程序，同時也是計算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)核與基石。以下是由學(xué)習(xí)啦小編整理關(guān)于操作系統(tǒng)基本知識的內(nèi)容，希望大家喜歡!
一、操作系統(tǒng)基本知識——基本概念題
1、(進(jìn)程)是操作系統(tǒng)中可以并行工作的基本單位，也是核心調(diào)度及資源分配的最小單位，它由(程序、數(shù)據(jù)和PCB)組成，它與程序的重要區(qū)別之一是：(它有狀態(tài)，而程序沒有)。在SMP系統(tǒng)中，操作系統(tǒng)還提供了(線程)機(jī)制，它是(處理器分配)的最小單位。
對于進(jìn)程而言，包括以下幾個方面：
( 1 )進(jìn)程是程序關(guān)于某個數(shù)據(jù)集的一次運行，具有動態(tài)性和并發(fā)性。 ( 2)進(jìn)程是核心調(diào)度及資源分配的最小單位，也是可并行工作的基本單位。 ( 3 )進(jìn)程是由程序、數(shù)據(jù)和進(jìn)程控制塊(PCB)組成的。
( 4 )進(jìn)程是一種輕量級進(jìn)程，一個進(jìn)程可以由1個或多個線程組成。 ( 5)進(jìn)程是處理器分配的最小單位。
( 6)線程通常通常用于對稱多處理系統(tǒng)(SMP)中。
2、存儲管理的任務(wù)核心是存儲空間的分配與(回收)。而現(xiàn)代操作系統(tǒng)中有多種的存儲空間分配方案，其中將“存儲空間分成大小不等的區(qū)域，根據(jù)用戶要求動態(tài)分配”的方法稱為(要變分區(qū)分配)。
分析：現(xiàn)代操作系統(tǒng)中使用的分配方案主要有以下幾種：
(1)單一連續(xù)分配：不分區(qū)，所有用戶空間給某個進(jìn)程或作業(yè)。
(2)固定分區(qū)分配：分成大小不等的區(qū)域，區(qū)域分完后固定不變。
(3)可變分區(qū)分配：分成大小不等的區(qū)域，根據(jù)用戶要求動態(tài)分配。
3、在計算機(jī)系統(tǒng)中，采用磁盤高速設(shè)備虛擬多個“高速”的打印等低速設(shè)備的技術(shù)稱為(Spooling)。
分析：Spooling技術(shù)就是通過高速設(shè)備作為緩存，將低速設(shè)備上的任務(wù)以隊列存儲起來，以提高給用戶的響應(yīng)時間。
4、在UNIX操作系統(tǒng)中，與Windows操作系統(tǒng)中“快捷方式”類似的概念是(文件鏈接)。
分析：它只是在當(dāng)前目錄下創(chuàng)建一個文件項，但沒有復(fù)制真正的內(nèi)容，而且當(dāng)原文件改變時，這個鏈接文件也會改變。
5、嵌入式操作系統(tǒng)：主要應(yīng)用于受限的硬件環(huán)境中，CPU、內(nèi)存、存儲的資源相對受到較高的限制，而且硬件選擇較多，用戶日常操作比較密集，并且現(xiàn)在都朝著“聯(lián)網(wǎng)使用”的趨勢發(fā)展。因此應(yīng)該(具有較強(qiáng)的實時性)，(擁有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能)、(良好的移植性);但由于存儲有限，因此是不可能實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)處理能力的。
現(xiàn)代流行的嵌入式操作系統(tǒng)有40多種，主要的派系有三個：最悠久的PalmOS、開源的嵌入式Linux，以及windows的嵌入式版本(最早是windows CE，后來發(fā)展為適用于PDA的pocketPC和適用于智能手機(jī)的smartPhone)。而FreeBSD是一個UNIX開源實現(xiàn)，屬于PC操作系統(tǒng)之列。
二、操作系統(tǒng)基本知識——概念比較題
1、將一些主存中的頁淘汰到外存，騰出空間給要使用的頁，這個過程就是Swapping。
頁面調(diào)度算法有：
(1)最優(yōu)算法：這顯然是我們追求的目標(biāo)，但由于要實現(xiàn)最優(yōu)，就是要使得未來的缺頁次數(shù)最少，這需要根據(jù)未來的“頁面需求”才能夠決策，但我們無法預(yù)知未來，因此僅僅是理論上的調(diào)度算法。
(2)隨機(jī)算法：也就是隨機(jī)地?fù)Q出一些頁，由于這種算法實現(xiàn)起來比較簡單，因此也是一種可能的算法。
(3)先進(jìn)先出：由于最先調(diào)入的頁，就意味著其駐留時間最長,因此將其調(diào)出也是一種比較合理的方案。
(4)最近最少使用：雖然我們無法預(yù)知未來，但我們可以總結(jié)過去，因此我們可以將最近最少使用的頁調(diào)出，因為它們不用的概率更高一些。
“后進(jìn)先出”的調(diào)度思路，顯然是將最后調(diào)入的頁，先置換出去。但由于存儲具有“時間局部性”，因此剛調(diào)入主存的頁面，在一段時間內(nèi)訪問的需求肯定是比較大的。這時，如果將其置換出去，顯然易于造成“顛簸”，因此顯然是不合理的調(diào)度算法。
2、操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計模式有多種，其中“所有處理機(jī)運行且共享一個內(nèi)存”的設(shè)計結(jié)構(gòu)是(對稱多處理模式)結(jié)核，它的特點是(適合共享存儲器結(jié)構(gòu)的多處理系統(tǒng))。(分析要點：所有處理機(jī)就是多處理器)
三、操作系統(tǒng)基本知識——工作原理題
1、虛擬存儲管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)是程序的(局部性)理論。這個理論的基本含義是指程序執(zhí)行時往往會(不均勻地)訪問內(nèi)存儲器。程序的(局部性)現(xiàn)在(時間局部性)和(空間局部性)上。(時間局部性)是指最近訪問的存儲單元可能馬上又要訪問。(空間局部性)是指馬上訪問的單元，而其附近的單元也可能馬上訪問。
根據(jù)這個理論，DENNING提出了工作集理論。工作集是進(jìn)程運行時頻繁地訪問的頁面集合。在進(jìn)程運行時，如果它的工作頁面都在(主存儲)器內(nèi)，能夠使該進(jìn)程有效地運行，否則會出現(xiàn)頻繁的頁面調(diào)入/調(diào)出現(xiàn)象。
虛擬存儲的核心是“用磁盤等外存去擴(kuò)展主存”，就是將一部分信息放在磁盤上，等需要時再調(diào)到主存中，這樣就可以在“邏輯上擴(kuò)大主存的空間”。
從中得出兩個結(jié)論：
(1)經(jīng)常會訪問剛訪問過的存儲單元——時間局部性。
(2)當(dāng)某個存儲單元被訪問過，其鄰近的單元就很可能被訪問(也就是對存儲訪問有成組的傾向)——空間局部性。
這也就是說明，對內(nèi)存的訪問是不均勻的，局部的。而對于最后的問題而言，事實上只要根據(jù)“否則會出現(xiàn)頻繁的頁面調(diào)入/調(diào)出”中可以看出顯然就是當(dāng)工作頁面都在“主存儲器”中時無須換頁。
2、Windows NT中，運行在核心態(tài)的子系統(tǒng)是(執(zhí)行體)，而進(jìn)程就是由(執(zhí)行體)中的(對象管理器)負(fù)責(zé)創(chuàng)建和刪除的。分析：Windows NT可以分為執(zhí)行體和保護(hù)子系統(tǒng)。前者運行在核心態(tài)，后者運行在用戶態(tài)。而保護(hù)子系統(tǒng)主要包括環(huán)境子系統(tǒng)、集成子系統(tǒng)兩類。而Windows NT的進(jìn)程是由執(zhí)行體中的對象管理器負(fù)責(zé)創(chuàng)建和刪除的。每個進(jìn)程創(chuàng)建時只有一個線程，根據(jù)需要可以創(chuàng)建更多的線程。 四、 原理應(yīng)用題：
1、進(jìn)程PA不斷地向管道寫數(shù)據(jù)，進(jìn)程PB從管道中讀數(shù)據(jù)并加工處理，如圖。如果采用PV操作來實現(xiàn)進(jìn)程PA和進(jìn)程PB的管道通信，并且保證這兩個進(jìn)程并執(zhí)行的正確性，則至少需要(2個信號量，信號量的初值是0、1)
對于信號量的個數(shù)與初值而言，需要掌握以下幾個要點：
(1)控制互斥只需1個信號量，信號量的值是“臨界區(qū)”的數(shù)量(或指可重入的個數(shù))。
(2)控制同步需要2個信號量，信號量的值分別用于管理“同步區(qū)”的滿值和空值;因此如果“同步區(qū)”的個數(shù)是1，則可以省去一個信號。 (3)經(jīng)典的“生產(chǎn)者—消費者”問題，是“互斥+同步”的控制，通常需要3個信號量。
而本題中這個經(jīng)典的“生產(chǎn)者—消費者”的問題，其中進(jìn)程PA和進(jìn)程PB分別是生產(chǎn)者和消費者，管道為臨界區(qū)。根據(jù)上面的原則，我們知道在程序中應(yīng)該設(shè)置1個同步信號量(同步區(qū)為1)，為1時說明管道已滿拒絕PA再寫入數(shù)據(jù)，為0時說明管道為空拒絕PB再讀出數(shù)據(jù)，管道初始是沒有數(shù)據(jù)的，所以初始值為0(特別情況即管道的大小為1個單位);程序還需要1理互斥信號量來保證程序只有一個進(jìn)程訪問管道，初始值為1。
2、在系統(tǒng)運行的某一時刻中，有A、B兩個進(jìn)程。除了互斥地使用惟一的“繪圖儀R”之外，不使用其他資源。如圖，用粗實線表示進(jìn)程在運行，用細(xì)實線表示在使用繪圖儀。對于進(jìn)程A而言，在時間點t1、t2、t3時其狀態(tài)分別是(阻塞、運行、就緒)，進(jìn)程B在這三個時間點的狀態(tài)則分別是(運行、阻塞、運行)。
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