操作系统导论复习要点
课程内容
第一章操作系统概述（3）
第二章进程和处理机管理（2+9）
第三章存储管理（6）
第四章设备管理（4）
第五章文件管理（2）
第六章Windows操作系统
第七章Unix操作系统
第一章操作系统概述
本章要点
操作系统的地位：从计算机系统结构的角度
操作系统的定义：研究操作系统的四种视角
现代操作系统的特征、功能、类型
基本概念：批处理、多道程序设计、作业、任务、进程和线程、接口、虚拟存储、文件
讲课顺序的一些调整
1.1 计算机系统概述
1.2 操作系统的概念
1.3 操作系统的功能
1.4 操作系统的用户接口
1.5 操作系统的发展史
1.6 操作系统的分类
1.7 研究操作系统的几种视角
●操作系统：管理物理设备。
●实用程序：支持其他软件编制和维护的软件。
●应用程序：特定应用领域的专用软件。
操作系统在计算机系统中的地位
1.1 操作系统的地位
1.2 操作系统?a?a四种视角
用户接口
资源管理
虚拟机
作业组织
软件的视角
1.2.1 操作系统--软件的视角
操作系统作为软件的外在特性和内在特性
外在特性：命令、调用、语法等等
内在特性：结构特点
1.2.2 操作系统?a?a用户接口的视角
操作系统为用户提供不同的服务，不同的用户提供不同的接口。
最终用户
系统用户
（用户）命令：指计算机用户要求计算机为其工作的指示。
命令的表现形式：
字符形式：比较灵活，但是繁琐而难记
菜单形式
图形形式：直观易记，不够灵活
命令的使用方式：脱机使用方式（off-line）
联机使用方式（on-line）
1.2.3 操作系统?a?a资源管理的视角
操作系统是计算机系统中各类资源的管理者，它负责分配、回收以及控制系统中的各种软硬件资源。 跟踪资源的使用状况，满足资源请求，提高资源利用率，以及协调各程序和用户对资源的使用冲突。
监视资源
分配/回收资源
保护资源
1.2.4 操作系统?a?a虚拟机的视角
操作系统是建立在计算机硬件平台上的虚拟机器，它为应用软件提供了许多比计算机硬件功能更强或者计算机硬件所没有的功能。
操作系统在虚拟机种充当管理员和协调员的角色，管理计算机的软硬件资源，并协调多任务、多进程的运行。
扩充：功能、计算机的数量
1.2.5 操作系统?a?a作业组织的视角
操作系统是计算机系统工作流程的组织者，它负责协调在系统中运行的各个软件的运行次序。
用于巨型机和大型机上，以批文件方式提交作业，请求主机逐个运行。
主机操作系统负责组织、协调各个作业的运行，并报告执行结果或者错误消息。
减少了人工干预，提高了系统的效率。
这种工作方式有利于有效利用造价高且性能强大的主机资源。
操作系统的定义
操作系统是计算机系统中的一个系统软件，管理和控制计算机系统中的软件和硬件资源，合理地组织计算机的工作流程，以便有效利用这些资源为用户提供一个功能强大的、使用方便的工作环境，从而在计算机与用户之间起到接口的作用。
1.3 操作系统的形成和发展
操作系统简历
推动操作系统发展的因素
操作系统的发展历史
手工操作?a?a操作系统的史前?°文明?±
单道批处理（早期批处理）?a?a操作系统的雏形
多道批处理系统?a?a现代意义上的操作系统的出现
分时系统
实时系统
操作系统的进一步发展
1.3.1 操作系统的简历
50年代中期，第一个简单批处理系统
60年代中期，多道程序批处理系统
不久，分时系统，实时系统
80年代，微机及网络操作系统
。。。
分布式操作系统，嵌入式操作系统
。。。
1.3.2 操作系统发展的推动因素
计算机硬件的升级以及新的硬件的出现
新的服务，方便使用
提高计算机资源利用效率
更正软件错误
计算机体系结构的发展
?-?-
1.3.3 操作系统的发展史?a?a手工操作
早期的计算机是由n多个晶体管组成的
操作和编程完全靠手工进行，直接和硬件打交道
独占资源，效率低下
手工操作，易出差错
串行作业，周期很长
1.3.3 操作系统的发展史--单道批处理系统
批处理程序（监督程序）常驻内存
操作步骤：
1、收集一批作业卡，使用专用的I/O计算机将作业逐个读到磁带上保存起来；
2、批处理程序将磁带上的第一作业读入计算机，运算结束后将结果输出到输出磁带上；
3、自动读入下一个作业，依次循环；
4、当一批作业全部执行结束之后，取下输入磁带和输出磁带，输入磁带输入下一批作业，输出磁带
送到专用输出计算机进行脱机打印。
单道批处理系统?a?a评价
解决了作业间自动转接问题，减少了机器时间浪费
串行运行
独占资源，资源利用率低
对短作业不公平
交互性差
1.3.3 操作系统的发展史?a?a多道批处理系统
单道批处理系统中，任意时刻任意时刻只允许一个作业在内存中运行，资源利用率低。
为了提高资源利用率和系统吞吐量，发展了多道批处理系统
多道批处理系统是真正现代意义的操作系统
多道：指允许多个程序同时存在于内存中，按照某种原则分派处理机，逐个执行这个程序。
批处理：用户提交的作业首先在外存中排成一个队列，然后由作业调度程序按照一定的算法从该队列中依次选取一个或者几个作业转入内存中执行。
处理机自动切换
当某个程序占用处理机执行过程中遇到了输入/输出语句，可以启动专门负责输入/输出的系统服务程序完成输入/输出操作，而处理机切换到另外一个程序执行。
多道批处理
多道程序设计技术（multiprogramming）
为了提高系统吞吐量和资源利用率，允许多个程序同时驻留内存，使处理机在这些程序之间进行切换，在一段时间内执行完多个程序的处理技术称为多道程序设计技术。
现代操作系统大都采用了多道程序处理技术。
资源利用率：指在给定时间内，系统中某一资源（如CPU、存储器、外部设备等）实际使用时间所占比率。
吞吐量(Throughput)：指单位时间内系统所处理的信息量。它通常是以每小时或每天所处理的作业个数来度量。
一个例子
的具体使用情况如下表所示：
假设一个计算机系统有256k主存(不包含操作系统)，一个磁盘、一个终端和一台打印机。
三个作业分别被命名为JOB1、JOB2、JOB3。各作业运行时间分别为5分钟、15分钟和10分钟。它们对资源的具体使用情况如下：
作业1主要使用CPU；
作业2主要使用终端（键盘和显示器）；
作业3主要使用磁盘和打印机。
多道程序设计引发的问题
处理机的分配与回收
内存的分配与保护
I/O设备的共享与效率
文件的有效组织
作业的组织
1.3.3 操作系统的发展史?a?a分时系统与实时系统
多道批处理系统的资源利用率和吞吐量提高了，但是交互性很差，作业周转时间比较长。
为了改进响应时间和性能，提供交互式工作环境，分时系统出现。
分时系统的实质是，在多道程序设计技术的基础上，为多个用户配置一个联机终端。
分时系统的工作方式：一台主机连接有若干个终端。用户交互式地向系统提出命令请求，系统接受命令，采用时间片轮转方式处理请求，并在终端上显示结果。
分时：是指多个用户分时使用CPU的时间。将CPU 的单位时间(比如5ms)划分成若干个时间段（时间片）。
批处理系统：
目标是提高机器的使用效率。
适用于比较成熟的大型作业。
用作业控制语言。
分时系统：
目标是对用户请求的快速响应，提供交互性工作环境。
适用于短小作业。
终端键入命令。
实时系统
当对处理机操作或数据流动有严格时间要求时，就需要使用实时系统。
实时系统：
实时控制系统：工业生产中的自动控制，军事上的飞机运行、导弹发射等。
实时信息处理系统：民航机票的预订、查询，银行系统的借贷，情报信息检索等系统。
实时操作系统的特点
（1）实时性。计算机对随机发生的外部事件能够及时地响应和处理。
（2）可靠性。实时系统控制和处理的对象往往是重要的经济和军事目标，而且又是现场直接控制处理。
重要的实时控制系统，采用双工机制。
（3）可确定性。是指系统按照固定的、预先确定的时间或时间间隔执行指定的操作。其可确定性取决于系统响应中断的速度和处理能力。
1.3.3 操作系统的发展史?a?a操作系统的进一步发展
个人计算机操作系统
网络操作系统
分布式操作系统
嵌入式操作系统
网络操作系统
计算机网络环境中提供网络管理、通信、安全、资源共享和各种网络应用等功能的操作系统。
目标：为了实现网络中各个计算机之间的通信和网络资源共享，提高网络资源的利用率和网络的吞吐量。分布式操作系统
分布式系统是指多个处理机通过通信线路相互连接而成的系统，系统地处理和控制功能分布在各个处理机上。
配置在分布式系统上的操作系统成为分布式操作系统，它负责分布式系统中的任务分配、资源管理等功能服务。
嵌入式系统
嵌入式系统在控制设备的计算机中运行。电视机、微波炉、移动电话、汽车、仪器
嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软件、硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
1.4 操作系统的功能及特征
操作系统功能
处理机管理
存储器管理
设备管理（输入输出设备）
文件管理
提供接口服务
操作系统的特征
并发性
共享性
随机性
可重构性
虚拟性
1.4.1 操作系统的功能
1.4.2 操作系统的特征?a?a现代操作系统特征
随机性（randomicity）
可重构性（reconstruction）
虚拟性
物理实体转化为若干逻辑上的对应物
1.5 一些基本概念
多道程序设计
进程与线程
作业
任务
接口
系统调用
虚拟存储
文件
多道程序设计
系统中允许多道程序同时准备运行，当正在运行的那道程序因为某种原因（比如等待输入输出数据）暂时不能继续运行时，系统将自动地启动另一道程序运行；一旦原因消除（比如数据已经到达或者数据已经传输完毕），暂时停止运行的那道程序在将来的某个时候还可以被系统重新启动继续运行。
问题
协调因争夺处理机或者输入输出设备而产生的冲突，解决同步、互斥和死锁问题。
防止各道程序之间的交叉和冲突，防止作业被有意无意地破坏。
必须有高效可靠和方便的文件系统，有效地管理和存取系统中的软件资源和辅存空间。
进程与线程
进程是指，程序的一次执行，包括可执行的程序、程序所需的数据和相关状态信息。进程是拥有资源的最小实体，在传统os中，进程同时也是系统调度的最小单位。
线程是指，程序的一次相对独立的运行过程；在现代os中，线程是系统调度的最小单位。
作业
作业是指，计算机用户在一次上机过程中要求计算机系统为其所做工作的集合；作业中的每项相对独立的工作称为作业步。通常，人们用一组命令来描述作业；其中，每个命令定义一个作业步。
作业的基本类型
脱机作业
联机作业
任务
在经典的多任务操作系统环境下，任务与进程是等同的，都被认为是系统的最小工作单位
任务是从系统资源分配的角度描述程序在系统中的运行
进程则从处理器利用和工作流程控制的角度描述程序的执行
程序员习惯称呼进程，而工程师则习惯称呼为任务
系统调用
系统调用是操作系统提供的最基本的一级服务，供用户程序调用。
系统调用只能在程序中作为程序语句使用，不能单独使用。
接口
英文Interface在操作系统中具有接口和界面两种含义。
接口多用于描述系统硬件之间的连接关系，以及软件和程序模块之间的调用关系。如总线接口、打印机接口等。
界面多用于描述用户与系统之间的操作环境，以及人机之间的交互方式和过程，如字符界面、图形用户界面等。
虚拟存储
定义：为了能在有限的内存空间中运行更大、更多的进程（程序），可以将一部分磁盘空间虚拟为逻辑内存，使用户感觉到一个比物理内存空间更大的逻辑内存空间，
即实际物理内存空间与虚拟的那部分逻辑内存空间的总和，统称为虚拟内存空间。
文件
文件是若干相关数据的集合，有的操作系统将程序、数据以及各种外部设备统统称为文件。
唯一的文件名
对文件的操作：建立、修改、删除、重命名、设置访问权限等
概括地说，文件就是命名了的字节流，它是现代操作系统对计算机系统中种类繁多的外部设备进行高度抽象的结果。
1.6 操作系统的分类
1.6 操作系统分类
重点总结
第二章用户接口与作业管理
几个问题？？？
主要内容
2.1 作业的基本概念
定义
作业步——作业——作业流
作业控制方式：批处理和交互式
2.2 批处理作业的管理
作业的组织—I/O—调度——控制
2.3 交互式作业管理
常用操作使用接口
2.4 用户和操作系统之间的接口
程序一级接口（系统调用）
作业控制一级接口
2.1作业的概念
作业步：每一个相对独立的加工步骤
作业：用户要求计算机处理的问题
作业流：若干作业按照次序合成一批
2.1.2作业的控制方式
2.2批处理作业的管理
2.2批处理作业的管理：组织-I/O-调度-控制
2.2批处理作业的管理：组织-I/O-调度-控制
2.2批处理作业的管理：组织-I/O-调度-控制
SPOOLing系统工作原理
Simultaneous Peripheral Operations On-Line
含义：
同时的外围设备联机操作（假脱机技术）
包括：
输入程序模块
输出程序模块
作业调度程序
SPOOLing系统工作原理（续2）
作业执行前用慢速设备将作业预先输入到后援存储器（如磁盘、磁鼓，称为输入井）中，称为预输入 作业运行后，使用数据时，从输入井中取出
作业执行不必直接启动外设输出数据，只需将这些数据写入输出井中
作业全部运行完毕，再由外设输出全部数据和信息，称为缓输出
实现了对作业输入、组织调度和输出的统一管理
使外设在CPU直接控制下，与CPU并行工作
作业调度的主要功能
审查系统是否能满足用户作业的资源要求
按照一定的算法选取作业
设计调度算法应考虑的原则
选择调度算法考虑的因素
单道批处理系统的作业调度算法
调度算法评价
调度实质上是一个策略问题
设定的目标往往是相互冲突的
目标：
单位时间内运行尽可能多的作业
使处理机尽可能保持?°忙碌?±
使各种I/O设备得以充分利用
对所有的作业都是公平合理的
设计调度算法时应考虑的因素：
调度算法应与系统设计目标保持一致
注意系统资源均衡使用
保证提交的作业在截止时间内完成
设法缩短作业平均周转时间
大多数操作系统都采用比较简单的调度算法
作业平均周转时间=作业流中作业周转时间之和/作业流中作业的个数作业的周转时间=作业的结束时间-作业的提交时间
T＝（）×
作业平均带权周转时间
调度算法
先来先服务算法（FCFS：First Come First Serve）
最短作业优先算法（SJF：Shortest Job First）
最高响应比优先算法（HRN：Highest Response Ratio Next）
响应比R=作业周转时间/作业运行时间
=（作业运行时间+作业等待时间）/作业运行时间
=1+（作业等待时间/作业运行时间）
单道批处理系统作业调度算法
先来先服务（FCFS）：按照作业提交的先后次序进行调度，先进入系统者先调度；即启动等待时间最长的作业。
优点：实现简单、公平
缺点：没考虑资源利用率和作业的特殊性（短作业）
先来先服务算法已很少作主要的调度策略，常被结合在其它的调度策略中使用。
调度算法
基于优先数调度算法
（HPF：Highest Priority First）
（a）由用户规定优先数（外部优先数）
用户提交作业时，根据急迫程度规定适当的优先数
作业调度程序根据JCB优先数决定进入内存的次序
（b）由系统计算优先数（内部优先数）
均衡调度算法
算例
假设在单道批处理环境下有四个作业，已知它们进入系统的时间、估计运行时间
应用先来先服务、最短作业优先和最高响应比优先作业调度算法，分别计算出作业的平均周转时间和带权的平均周转时间
先来先服务调度算法
最短作业优先作业算法
最高响应比优先作业算法
算例
FCFS 112.5 4.975
SJF 95 3.25
HRN 87.5 4.075
前情回顾：操作系统概述
2.3.2菜单技术
2.3.3窗口技术
2.3.4操作命令的执行过程
交互式系统实例?a?a分时系统
分时系统中的用户控制作业的执行大致有四个阶段：
终端的连接
用户登录
控制作业执行
用户退出
主要内容
2.1 作业的基本概念
定义
作业步?a?a作业?a?a作业流
作业控制方式：批处理和交互式
2.2 批处理作业的管理
作业的组织?aI/O?a控制（调度）
2.3 交互式作业管理
常用操作使用接口
2.4 用户和操作系统之间的接口
程序一级接口（系统调用）
作业控制一级接口
2.4用户与操作系统之间的接口
2.4用户与操作系统之间的接口
主要内容
2.1 作业的基本概念
定义
作业步?a?a作业?a?a作业流
作业控制方式：批处理和交互式
2.2 批处理作业的管理
作业的组织?aI/O?a调度?a?a控制
2.3 交互式作业管理
常用操作使用接口
2.4 用户和操作系统之间的接口
程序一级接口（系统调用）
作业控制一级接口
重点总结
作业
P42
1.（1）（2）（3）（5）（7）
2.
操作系统原理
Principles of Operating System
第三章进程和处理机管理
本章内容
要点
进程的描述及控制
进程调度
互斥与同步
进程通信
死锁
3.1进程的概念
程序
传统的程序是一组指令的集合，是静态概念，无法描述程序在内存中的执行情况，即我们无法从程序的字面上看出它何时执行，何时停顿，也无法看出它与其它执行程序的关系，因此，程序这个静态概念已不能如实反映程序并发执行过程的特征。为了深刻描述程序动态执行过程的性质，人们引入?°进程（Process）?±概念。
因此应该采取措施来制约、控制各并发程序段的执行速度
反映程序的运行过程
程序在执行过程中是不断申请资源，程序作为共享资源的基本单位是不合适的
所以需要引入一个概念，它能动态描述程序的执行过程而且可以作为拥有资源的基本单位，这个概念就是进程。
思考？
为什么引入进程？
1.为了开发同一作业中不同作业步之间的并发，作业机制已不能满足需要，引入了进程机制。
2.动态描述程序的执行过程，制约、控制各并发程序段的执行速度
3.作为拥有资源的基本单位
4?-?-.
3.1 进程的概念和定义
1. 进程的定义
2. 进程和程序的主要区别
3. 进程的特征
3.1.2进程的定义
进程与程序的关系
?°进程是进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位?±。
进程是操作系统中最基本、重要的概念。是多道程序系统出现后，为了刻画系统内部出现的动态情况，描述系统内部各道程序的活动规律引进的一个概念,所有多道程序设计操作系统都建立在进程的基础上。进程的特征
引入进程带来的问题
增加了空间开销：为进程建立数据结构
额外的时间开销：管理和协调、跟踪、填写和更新有关数据结构、切换进程、保护现场
更难控制：竞争和共享资源、协调
3.1 进程的概念和定义
3.2 进程的状态和进程控制块
3.2.1 进程的状态
3.2.2 进程的状态演变
3.2.3 进程控制块
3.2进程的状态和进程控制块
3.2.2进程的状态演变
思考？
1．如果系统中有N个进程，
运行的进程最多几个，最少几个；
就绪进程最多几个最少几个；
等待进程最多几个，最少几个？
2. 有没有这样的状态转换，为什么？
（1）等待?a运行
（2）就绪?a等待
前情回顾
为什么引入进程？
进程的定义
进程和程序的区别
同一程序同时运行于若干个数据集合上，它将属于若干个不同的进程。也就是说同一程序可以对应多个进程。
进程的特征
动态性、并行性、独立性、异步性、结构特征
进程的状态及状态演变
思考？
为什么引入进程？
1.为了开发同一作业中不同作业步之间的并发，作业机制已不能满足需要，引入了进程机制。
2.动态描述程序的执行过程，制约、控制各并发程序段的执行速度
3.作为拥有资源的基本单位
4?-?-.
3.2.2进程的状态演变
多个进程竞争内存资源
内存资源紧张
无就绪状态，处理机空闲：I/O速度比较慢，全部进程都处于阻塞状态
交换技术（swapping）：换出一部分
虚拟存储技术
挂起状态
阻塞：等待事件
挂起：换出内存
就绪状态
阻塞状态
就绪/挂起（静止就绪）
阻塞/挂起（静止阻塞）
3.2.3进程控制块
进程控制块的组成
3.1 进程的概念和定义
3.2 进程的状态和进程控制块
3.3 进程控制
3.3.1 进程家族及分类
补充操作系统内核
3.3.2 进程控制的基本操作
3.3进程控制
补充?a?a操作系统内核（kernel）
操作系统的核心，是基于硬件的第一层软件扩充，提供操作系统最基本的功能，是OS的基础。
现代OS设计中，为减少系统本身的开销，往往将一些与硬件紧密相关的（如中断处理程序、设备驱动程序等）、基本的、公共的、运行频率较高的模块（如时钟管理、进程调度等）以及关键性数据结构独立开来，使之常驻内存，并对他们进行特殊保护，通常把这一部份成为OS内核。
补充?a?a操作系统内核（kernel）
用户通过系统调用访问操作系统的功能，这些功能都通过操作系统内核实现。
一般地，操作系统内核的功能可以概括地划分为资源管理功能和支撑功能。
资源管理：进程管理、存储管理、I/O设备管理
支撑功能：中断处理、统计、监测、时钟管理、原语操作等
3.3.2进程控制的基本操作
进程控制原语
进程创建与撤销
进程切换
进程的阻塞与唤醒
进程的挂起与激活
进程控制的基本操作
3.1 进程的概念和定义
3.2 进程的状态和进程控制块
3.3 进程控制
3.4 进程的互斥与同步
3.4.1 临界区
3.4.2 进程互斥
3.4.3 进程同步
多道程序设计技术允许多个进程同时驻留内存并发执行。
问题
如何协调多个进程对系统资源（内存、外部设备等）的竞争和共享？
如何解决多个进程因竞争资源而出现结果异常，甚至导致系统不稳定、失效等问题？
多个进程同时申请文件打印，如何有效分配？
例子
存折和银行卡
ATM和柜台存款（1000，2000元）
余额5000
两个进程同时读余额并进行修改
多个进程同时修改一数据，必须进行控制
在多道程序设计技术的OS中对诸多进程的并发控制是非常重要和必须的。
3.4.1 临界区
进程竞争资源首先必须解决?°互斥?±问题。某些共享资源必须互斥使用，如打印机、共享变量、表格、文件等。
这类资源又称为临界资源，访问临界资源的那段代码称为临界区。
任何时刻，只允许一个进程进入临界区，以此实现进程对临界资源的互斥访问。
临界资源
输入机、打印机、磁盘机
变量、数据、表格、栈。。。
进程互斥进入临界区
当进程需要使用临界资源时，通过获得临界区的使用权实现。
首先在进入区判断是否可以进入临界区，如果可以，则必须设置临界区使用标志，阻止其他后来的进程进入临界区。后来的进程通过查看临界区的使用标志，知道自己不能进入临界区，就进入阻塞队列，将自己阻塞。
当临界区内的进程使用完毕，退出临界区时，即在退出区修改临界区使用标志，并负责唤醒阻塞队列中的一个进程，让其进入临界区。
临界区的使用原则（调度原则）
当无进程访问临界区时，允许一个进程立即访问其临界区。（空闲让进）
当某一进程已访问了它的临界区时，其他试图访问临界区的进程必须等待。（忙则等待）
当某一进程离开临界区时，若有等待访问临界区的进程，则允许其中的一个进程进入临界区访问。（空闲让进）
进程只能在临界区内等待有限时间，不能使其他进程在临界区外无限等待。（有限等待）
进入临界区的进程不能在临界区内长时间阻塞等待某事件，必须在一定期限内退出临界区。（让权等待）3.4.2 进程互斥?a?a实现方法
软件方法
硬件方法
信号量方法
管程方法
消息传递方法
软件的方法是指由进程自己，通过执行相应的程序指令，实现与别的进程的同步与互斥，无需专门的程序设计语言或者操作系统的支持
实践证明，该方法很那正确控制进程间的同步与互斥，而且可能会大大地增加系统的额外开销。
为了解决软件方法的不足，有人提出了硬件解决方法，通过屏蔽中断或采用专门的机器指令控制同步与互斥。
减少了系统额外开销
硬件约束条件太强，可能导致进程饥饿与死锁现象
一直没能成为通用的解决方法。
3.4.2进程互斥-有如千军万马过独木桥。资源只能互斥地使用，而不能同步使用。
?利用加锁实现进程互斥
?当某个进程进入临界区后，为了阻止其他进程进入临界区，它将锁上临界区，直到退出临界区为止。
?并发进程在申请进入临界区时，首先测试该临界区是否是上锁，若是，则该进程要等到临界区开锁之后才能进入临界区。
?缺点：系统开销大、不公平。
前情回顾
进程控制块（PCB）
操作系统内核
原语操作
临界资源与临界区
进程互斥实现方法
互斥的加锁实现
信号量和P、V操作
红绿灯
阻塞，死锁
红灯?a?a阻塞等待
绿灯?a?a进入临界区
基本原理
两个或者多个进程可以通过传递信号进行合作，可以迫使进程在某个位置暂时停止执行（阻塞等待），直到它收到一个可以?°向前推进?±的信号（被唤醒）
实现信号灯作用的变量称为信号量，常被定义为记录型变量s，其中一个域为整型，另一个域为队列，其元素为等待该信号量的阻塞进程。
利用信号量实现进程互斥
信号量：表示资源的物理实体，是一个与队列有关的整数变量，OS系统利用它的状态对进程和资源进行管理。
原语操作：P操作和V操作
w ait（s）
s ignal（s）
公用信号量：联系着一组并行进程，初始值为1，每个进程都可以对它进行P和V操作，通常它为实现进程的互斥而设置。（互斥信号量）
私用信号量：联系着一组共行进程，初始值为0或者某个整数，仅允许拥有它的进程对他进行P和V操作，通常用来实现进程的同步。（资源信号量）
Procedure P(S)
Begin
Lock out interrupts; 关中断
S:=S-1; 信号量的值减1
If S<0 then begin 如果S<0，说明已经没有此类资源
Status(q):=block; q的申请得不到满足，将其阻赛
Insert(Q,q); 将q插入到该资源的等待队列中
end
Unlock interrupts; 开中断
End;
P原语-P（S）-申请一个单位的资源，执行一次P操作，信号量的值就减1。
Procedure V(S)
Begin
Lock out interrupts; 关中断
S:=S+1; 信号量的值加1
If S<=0 then begin 如果S<=0，说明有等待该资源的进程
Remove(Q,r); 则将进程r从等待队列中移出
Status(r):=ready; 并将其状态改为就绪
Insert(RL,r); 插入到就绪队列
end;
Unlock interrupts; 开中断
End;
V原语-V（S）-释放一个单位的资源，执行一次V操作，信号量的值就加1
进程互斥进入临界区
信号量的特征
信号量的特征
信号量的值=信号量的初始值-P操作的次数+V操作的次数
执行V操作表示释放一个单位的资源。若S<=0，表示信号量请求队列中仍有请求该资源而被阻赛的进程，因此应将该队列的第一个进程唤醒，使之状态转换为就绪。
操作系统内核以系统调用形式提供P、V原语，应用程序通过该系统调用实现进程互斥。
工程实践证明。利用信号量方法实现进程互斥是高效的，一直被广泛采用。
利用信号量实现进程互斥
利用信号量实现进程互斥
首先写出能实现文件共享的程序：写进程
首先写出能实现文件共享的程序：读进程
一个问题？？
多个读者并发问题
假设三个读者进程并发
每执行一句一个中断
r c>1 P(S) ×
多个读者共享的计数器rc
互斥使用！
前情回顾
信号量?a?a表示资源的实体，变量
公用信号量、私用信号量
互斥信号量、资源信号量
P（s）、V（s）
信号量的特征
读者写者问题
进程互斥进入临界区
3.4.3进程的同步-不同进程之间的协作过程
进程同步的规则：
计算进程计算出数据后，打印进程才能执行 打印进程取走数据后，计算进程才能执行单缓冲区
两个私有信号量：
Sc：是否有可供打印的结果
Sp：缓冲区的计算结果是否取走
初始值：Sc：=0；Sp：=0
同步和互斥
计算进程：结果输入缓冲区
计算进程：唤醒打印进程
计算进程：数据未取走，阻塞自己
打印进程：申请数据
打印进程：打印，唤醒计算进程
Begin semaphore Sc,Sp;
Sc:=0;Sp:=0;
Cobegin
CP:begin
LA:computer next number;
Add to buffer;
V(Sc);
P(Sp);
Goto LA
end
生产者和消费者问题
多缓冲区
同步规则：
生产者企图将一个消息放入一个已经满的缓冲区时要等消费者取走一个消息 消费者企图从空的缓冲区取走消息时，要等生产者放入一个消息之后
互斥：缓冲区
生产者和消费者问题
多缓冲区
生产者进程：有空输入，满时等待----- empty
消费者进程：有数消费，空时等待-----full
f ull：消息数量
e mpty：空缓冲区数量
初始值：empty：=n；full：=0
对缓冲区的互斥使用：
mutex:=1?a?a互斥信号量
生产者和消费者问题
生产者进程：
先看缓冲区是否有空，P(empty)
如果有空，申请互斥使用缓冲区P(mutex)
如果获得缓冲区使用权，将数据输入缓冲区
释放缓冲区使用权，V(mutex)
发送消息，有新的数据输入，V(full)
生产者和消费者问题
消费者进程：
先看缓冲区是否有数据，P(full)
如果有数据，申请互斥使用缓冲区P(mutex)
如果获得缓冲区使用权，将数据消费
释放缓冲区使用权，V(mutex)
有新的空间，V(empty)
begin semaphore mutex,empty,full;
mutext:=1;empty:=n;full:=0;
Cobegin
producer:begin
L1:produce next message;
P(empty);
P(mutext);
add to buffer;
V(mutex);
操作系统概论自学考试大纲 第一章引论 （一）内容简介 本章介绍了学习操作系统必须先掌握的一些基础知识，包括以下几部分内容： 1.计算机系统 2.操作系统 3.操作系统的形成和操作系统的基本类型 4.操作系统的发展 5.处理器的工作状态 6.操作系统与用户的接口 （二）学习的目的与要求 了解操作系统在计算机系统中的作用；各类操作系统的特点；用户与操作系统的关系；处理器的工作状态和系统功能调用的作用。 重点是：操作系统在计算机系统中的作用；各类操作系统的特点；程序状态字的作用；系统功能调用。 （三）考核知识点与考核要求 根据本章内容的特点，和大纲要求掌握的重点，该章考核可以出以下题型：选择题，名词解释，问答题。 名词解释：操作系统、嵌入式操作系统、特权指令 问答题： 1. 计算机系统由哪些部分组成？ 2. 从资源管理的观点看，操作系统有哪些功能？ 3. 各类操作系统的特点？ 4. 操作系统为什么要提供“系统功能调用”？ 第二章处理器管理 （一）课程内容 本章介绍了操作系统中处理器管理部分的实现，包括以下几部分内容： 1.多道程序设计 2.进程的概念 3.进程控制块 4.进程队列 5.中断与中断处理 6.处理器调度 7.线程的概念 （二）学习目的与要求 通过本章学习应该掌握多道程序设计时如何提高计算机系统效率的；进程和程序有什么区别；进程的基本状态以及状态的变化；处理器调度策略；中断的作用。
重点是：多道程序设计，进程，处理器调度。 （三）考核知识点与考核要求 根据本章内容的特点，和大纲要求掌握的重点，该章考核可以出以下题型：选择题，名词解释，问答题，综合题。 名词解释：多道程序设计，进程，中断，线程 问答题： 1.进程有哪些基本状态，画出进程基本状态变化图。 2.进程控制块的作用和基本内容？ 3.简述中断响应的过程。 4.设计调度算法的原则有哪些？ 5.有哪些作业调度策略，其各自的特点是什么？ 6.有哪些进程调度策略，其各自的特点是什么？ 7.在分时系统中采用时间片轮转的调度策略有哪些优越性？ 8.采用多线程技术有哪些优越性？ 综合题（辅导时可以修改下时间） 1．在单道批处理系统中，有四个作业到达输入井和需要的计算时间如表所示，现采用响应比最高者优先算法，忽略作业调度所需的时间。当第一个作业进入系统后就可开始调度。 （1）填充表中空白处 （2）四个作业的执行次序为__________________。 （3）四个作业的平均周转时间为__________________。 2．在某计算中心的一道单道程序设计系统中，有A、B、C三个作业在等待处理，它们到达系统的时间和估计需计算的时间如下表所示： 法调度时各自的等待时间和完成时间。
《计算机操作系统》课程教学大纲 一. 课程名称 操作系统原理 二. 学时与学分 学时共64学时（52+12+8） 其中，52为理论课学时，12为实验学时，8为课外实验学时 学分 4 三. 先修课程 《计算机组成原理》、《C语言程序设计》、 《IBM—PC宏汇编程序设计语言》、《数据结构》 四. 课程教学目标 通过本课程的学习，要达到如下目标： 1．掌握操作系统的基本原理与实现技术，包括现代操作系统对计算机系统资源的管理策略与方法、操作系统进程管理机制、现代操作系统的用户界面。 2．了解操作系统的结构与设计。 3．具备系统软件开发技能，为以后从事各种研究、开发工作(如：设计、分析或改进各种系统软件和应用软件) 提供必要的软件基础和基本技能。 4．为进一步学习数据库系统、计算机网络、分布式系统等课程打下基础。 五. 适用学科专业 信息大类各专业
六. 基本教学内容与学时安排 主要内容： 本课程全面系统地阐述计算机操作系统的基本原理、主要功能及实现技术，重点论述多用户、多任务操作系统的运行机制；系统资源管理的策略和方法；操作系统提供的用户界面。讨论现代操作系统采用的并行处理技术和虚拟技术。本书以Linux系统为实例，剖析了其特点和具体的实现技术。 理论课学时：52学时 （48学时，课堂讨论2学时，考试2学时） ?绪论4学时 ?操作系统的结构和硬件支持4学时 ?操作系统的用户界面4学时 ?进程及进程管理8学时 ?资源分配与调度4学时 ?存储管理6学时 ?设备管理4学时 ?文件系统6学时 ?Linux系统8学时 七、教材 《计算机操作系统》(第2版)，庞丽萍阳富民人民邮电出版社，2014年2月 八、考核方式 闭卷考试
《操作系统导论》期末考试A卷 姓名：专业： 学号：学习中心： 成绩： 一、单项选择题（每小题2分，共30分） 1．N个进程共享M台打印机（其中N＞M），假设每台打印机为临界资源，必须独占使用，则打印机的互斥信号量的取值范围为( )。 A.-(N-1)～M B.-(N-M)～M C.-(N-M)～1 D.-(N-1)～1 2．如果允许不同用户的文件可以具有相同的文件名，通常采用（）来保证文件存取的安全。 A．重名翻译机构 B．建立索引表 C．建立指针 D．多级目录结构 3．在单一处理机上，将执行时间有重叠的几个程序称为（）。 A．顺序程序 B．多道程序 C．并发程序 D．并行程序 4．为了提高设备分配的灵活性，用户申请设备时应指定（）号。 A．设备类相对 B．设备类绝对 C．相对 D．绝对 5．文件系统中，目录管理最基本的功能是（）。 A．实现按名存取 B.管理文件存储器的空闲空间 C.指出分配给文件的盘块的地址 D.管理文件存储器的空闲空间，并指出分配给文件的盘块的地址 6．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 7．临界区是指并发进程中访问共享变量的（）段。 A．管理信息 B．信息存储 C．数据 D．程序 8．产生系统死锁的原因可能是由于（）。
A．进程释放资源 B．一个进程进入死循环 C．多个进程竞争资源出现了循环等待 D．多个进程竞争共享型设备 9．下面关于批处理操作系统的叙述错误的是（）。 A．批处理操作系统可以分为批处理单道系统和批处理多道系统 B．单道系统是指一次只有一个作业装入计算机系统的主存中运行的系统 C．批处理系统具有用户与计算机的直接交互能力，提高了系统资源的利用率 D．“通道”和“中断”技术的出现，使得输入输出设备与中央处理器可以并行工作10．由固定分区发展为分页存储管理方式的主要推动力是（） A．提高内存利用率 B．提高系统吞吐量 C．满足用户需要 D．更好地满足多道程序运行的需要 11．下列用于实现虚拟设备的技术是（）。 A．PCB B．DMA C．SPOOLing D．FCB 12．破坏“部分分配条件”主要用于实现死锁的（）。 A．预防 B．避免 C．检测 D．恢复 13．一个实行分页存贮管理的系统，内存块长度为2K,现有一作业其地址空间大小为5K,那么该作业装入内存后的存贮总量是（）。 A．4k B．5k C．6k D．7k 14. 一个分段存储管理系统中，地址长度为32位，其中段号占8位，则最大段长是（） A. 28字节 B. 216字节 C. 224字节 D. 232字节 15. 一台计算机有8台磁带机，它们由N个进程竞争使用，每个进程可能需要3台磁带机。 如果要求系统没有死锁危险，请问N可以取的最大值是( )。 A.1 B.2 C.3 D.4 二、填空题（每空2分，共20分） 1.设备的输入/输出控制方式分为:程序I/O方式、、、。 2．一个被创建的进程包括、、三部分，且这个新创建的进程处于 状态。 3．文件在磁盘上面存贮结构主要有、和三种。 三、简答题(每小题5分，共20分） 1．什么是设备的独立性？它有什么好处？
第一章操作系统引论 操作系统功能： 1. 资源管理：协调、管理计算机的软、硬件资源，提高其利用率。 2. 用户角度：为用户提供使用计算机的环境和服务。 操作系统特征：1.并发性：指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。 2.共享性：资源可供内存中多个并发执行的进程(线程)共同使用 3.虚拟性：是指通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物 在操作系统中，虚拟的实现主要是通过分时使用的方法。 4.异步性：进程是以人们不可预知的速度向前推进，此即进程的异步性 客户/服务器模式的优点： 1.提高了系统的灵活性和可扩充性 2.提高了OS的可靠性 3.可运行于分布式系统中 微内核的基本功能： 进程管理、进程间通信、存储器管理、低级I/O功能。 第二章进程 程序和进程区别：程序是静止的，进程是动态的，进程包括程序和程序处理的对象 程序顺序执行：顺序性，封闭性，可再现性 程序并发执行：间断性，无封闭性，可再现性 进程：1.进程是可并发执行的程序的一次执行过程； 2.是系统进行资源分配和调度的一个独立的基本单位和实体； 3.是一个动态的概念。 进程的特征： 1.动态性： 进程是程序的一次执行过程具有生命期； 它可以由系统创建并独立地执行，直至完成而被撤消 2.并发性； 3.独立性； 4.异步性； 进程的基本状态： 1.执行状态； 2.就绪状态； 3.阻塞状态； 进程控制块PCB：记录和描述进程的动态特性，描述进程的执行情况和状态变化。 是进程存在的唯一标识。 进程运行状态： 1.系统态（核心态，管态）具有较高的访问权，可访问核心模块。 2.用户态（目态）限制访问权 进程间的约束关系： 1.互斥关系 进程之间由于竞争使用共享资源而产生的相互约束的关系。
GDOU-B-11-213 《操作系统》课程教学大纲 课程简介 课程简介: 本课程主要讲述操作系统的原理，使学生不仅能够从系统内部了解操作系统的工作原理，而且可以学到软件设计的思想方法和技术方法。主要内容 包括：操作系统的概论；操作系统的作业管理；操作系统的文件管理原理； 操作系统的进程概念、进程调度和控制、进程互斥和同步等；操作系统的各 种存储管理方式以及存储保护和共享；操作系统的设备管理一般原理。其次 在实验环节介绍实例操作系统的若干实现技术，如：Windows操作系统、Linux 操作系统等。 课程大纲 一、课程的性质与任务： 本课程计算机学科的软件工程专业中是一门专业方向课，也可以面向计算机类的其它专业。其任务是讲授操作系统的原理，从系统内部了解操作系统的工作原理以级软件设计的思想方法和技术方法；同时介绍实例操作系统的若干实现技术。 二、课程的目的与基本要求： 通过本课程的教学使学生能够从操作系统内部获知操作系统的工作原理，理解操作系统几大管理模块的分工和管理思想，学习设计系统软件的思想方法，通过实验环节掌握操作系统实例的若干实现技术，如：Windows操作系统、Linux操作系统等。 三、面向专业： 软件工程、计算机类 四、先修课程: 计算系统基础，C/C++语言程序设计，计算机组成结构，数据结构。 五、本课程与其它课程的联系：
本课程以计算系统基础，C/C++语言程序设计，计算机组成结构，数据结构等为先修课程，在学习本课程之前要求学生掌握先修课程的知识，在学习本课程的过程中能将数据结构、计算机组成结构等课程的知识融入到本课程之中。 六、教学内容安排、要求、学时分配及作业： 第一章：操作系统概论（2学时） 第一节：操作系统的地位及作用 操作系统的地位（A）；操作系统的作用（A）。 第二节：操作系统的功能 单道系统与多道系统（B）；操作系统的功能（A）。 第三节：操作系统的分类 批处理操作系统（B）；分时操作系统（B）；实时操作系统（B）。 第二章：作业管理（2学时） 第一节：作业的组织 作业与作业步（B）；作业的分类（B）；作业的状态（B）；作业控制块（B）。 第二节：操作系统的用户接口 程序级接口（A）；作业控制级接口（A）。 第三节：作业调度 作业调度程序的功能（B）；作业调度策略（B）；作业调度算法（B）。 第四节：作业控制 脱机控制方式（A）；联机控制方式（A）。 第三章：文件管理（8学时） 第一节：文件与文件系统（1学时） 文件（B）；文件的种类（B）；文件系统及其功能（A）。 第二节：文件的组织结构（1学时） 文件的逻辑结构（A）；文件的物理结构（A）。 第三节：文件目录结构（1学时） 文件说明（B）；文件目录的结构（A）；当前目录和目录文件（B）。 第四节：文件存取与操作（1学时） 文件的存取方法（A）；文件存储设备（C）；活动文件（B）；文件操作（A）。 第五节：文件存储空间的管理（2学时） 空闲块表（A）；空闲区表（A）；空闲块链（A）；位示图（A）。 第六节：文件的共享和保护（2学时）
《操作系统概论》模拟试题（一） 一．单项选择题（每题1分，共10分） 1、在虚拟存储系统中，用户的逻辑地址空间主要受（）和外存空间的限制。 A、内存空闲块的大小 B、内存空间的大小 C、页表的大小 D、指令地址结构 2、一个进程获得了除CPU之外的所有资源，则该进程可能处于（）状态。 A、等待 B、就绪 C、运行 D、B和C 3、在进程的切换过程中，进程的现场信息保存在（）中。 A、程序状态字中 B、进程控制块中 C、内存系统区中 D、磁盘中 4、文件系统实现“按名存取”主要通过（）实现的。 A、查找位示图 B、查找文件目录 C、查找作业表 D、内存地址转换 5、在并发进程中，由于进程共享资源，不得不以（）方式运行。 A、并行 B、串行 C、互斥 D、共享 6、用于并发进程之间低级通信的原语有（）。 A、P原语 B、send（）原语 C、receive（）原语 D、PV原语 7、在引入SPOOLING技术的系统中，用户程序分到的实际上是（）。 A、内存中的固定区域 B、外存中的固定区域 C、一台物理设备 D、一台逻辑设备 8、采用按序分配资源的策略可以防止死锁，该策略破坏了思索的（）必要条件。 A、互斥使用资源 B、循环等待资源 C、占有并等待资源 D、不可抢占资源 9、在用户程序中，通常用（）提出使用设备的要求。 A、设备的绝对号 B、物理设备名 C、逻辑设备名 D、设备类、相对号 10、在执行V操作时，当信号量的值（）时，应释放一个等待该信号量的进程。 A、大于0 B、小于0 C、大于等于0 D、小于等于0 二．多项选择题（每题2分，共12分） 1、下列名称中，是DOS合法的设备文件名的是（）。 A、PRN: B、AUX C、COM D、CON: 2、用户使用操作系统通常有三种手段，他们是（）。 A、终端命令 B、系统调用 C、作业控制语言 D、应用程序 3、在存储管理中，下列（）可能产生抖动（颠簸）现象。 A、段式管理 B、页式管理 C、页式虚拟存储管理 D、固定分区分配 E、可变分区分配 F、段页式存储管理 4、进程具有（）特性。
操作系统（operating system ， OS）是计算机系统中必不可少的系统软件。它是计算机系统中各种资源的管理者和各种活动的组织者、指挥者。它使整个计算机系统协调一致且有效地工作。通过本课程的学习，我们将知道操作系统要做什么、怎么做和为什么要这样做。 学习操作系统，首先我们应该知道操作系统的概念。本章主 要讲述了以下几个问题。 一、什么是操作系统 二、操作系统的形成 三、操作系统的类型 四、操作系统的功能 一、什么是操作系统 在回答这个问题之前，我们先来了解一下什么是计算机系统。计算机系统是按用户的要求接收和存储信息、自动进行数据处理并输出结果信息的系统。 计算机系统由硬件系统和软件系统组成。软硬件系统的组成部分就是计算机系统的资源，当不同的用户使用计算机时都要占用系统资源并且有不同的控制需求。 操作系统就是计算机系统的一种系统软件，由它统一管理计算机系统的资源和控制程序的执行。 操作系统的设计目标一是使计算机系统使用方便。二是使得计算机系统能高效地工作。 二、操作系统的形成 早期没有操作系统→原始汇编系统→管理程序→操作系统可以看到，操作系统是随着计算机硬件的发展和应用需求的推动而形成的。 三、操作系统的类型
按照操作系统提供的服务，大致可以把操作系统分为以下几类： 批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统和分布式操作系统。其中批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统是基本的操作系统（加亮） 1、批处理操作系统按照用户预先规定好的步骤控制作业的执行，实现计算机操作的自动化。又可分为批处理单道系统和批处理多道系统。单道系统每次只有一个作业装入计算机系统的主存储器运行，多个作业可自动、顺序地被装入运行。批处理多道系统则允许多个作业同时装入主存储器，中央处理器轮流地执行各个作业，各个作业可以同时使用各自所需的外围设备，这样可以充分利用计算机系统的资源，缩短作业时间，提高系统的吞吐率。 2、分时操作系统，这种系统中，一个计算机系统与许多终端设备连接，分时系统支持多个终端用户，同时以交互方式使用计算机系统，为用户在测试、修改和控制程序执行方面提供了灵活性。分时系统的主要特点是同时性、独立性、及时性和交互性。 3、实时操作系统能使计算机系统接收到外部信号后及时进行处理，并在严格的规定时间内完成处理，且给出反馈信号。它是较少有人为干预的监督和控制系统。实时系统对可靠性和安全性要求极高，不强求系统资源的利用率。 4、网络操作系统可以把若干计算机联合起来，实现各台计算机之间的通信及网络中各种资源的共享，像我们现在使用的Windows ，UNIX和Linux等操作系统都是网络操作系统。 5、分布式操作系统的网络中各台计算机没有主次之分，在任意两台计算机间的可进行信息交换和资源共享。这一点上分布式操作系统和网络操作系统差别不大，他们的本质区别在于：分布式操作系统能使系统中若干计算机相互协作完成一个共同的任务。这使得各台计算机组成一个完整的，功能强大的计算机系统。 四、操作系统的功能 从资源管理的观点出发，操作系统功能可分为五大部分：处理器管理、存储管理、文件管理、设备管理和作业管理。 计算机系统是由硬件系统和软件系统两部分组成，操作系统是软件系统的一个组成部分，它是直接在硬件系统的基础上工作的，所以在研究操作系统之前，先必须对计算机系统的结构有一个基本的了解，本章就是讲述计算机系统结构的基本知识。
《操作系统课程设计》大纲 一、设计目的和要求 目的：本课程设计是为配合计算机相关专业的重要专业课《操作系统》而开设的，其主要内容是让学生实际进行操作系统功能模块的设计和编程实现。通过本课程设计的实施，使学生能将操作系统的概念具体化，并从整体和动态的角度去理解和把握操作系统，以巩固和补充操作系统的原理教学，提高学生解决操作系统设计及实现过程中的具体问题的能力。 要求：通过本课程设计的实施，要求培养学生以下能力： （1）培养学生在模拟条件下与实际环境中实现功能模块和系统的能力：课程设计要求学生实际进行操作系统功能模块的设计和编程实现，具体包括：基于线程的多任务调度系统的设计与实现；一个简单文件系统的设计与实现。 （2）培养学生设计和实施工程实验的能力，合理分析试验结果的能力：学生在完成项目的过程中，需要进行实验设计、程序调试、错误分析，从而熟悉实验设计方法及实验结果的分析方法。 （3）培养学生综合运用理论和技术手段设计系统和过程的能力：学生需根据设计项目的功能要求及操作系统原理的相关理论提出自己的解决方案，需考虑项目实现的软硬件环境，设计相关数据结构及算法，在实现过程中发现解决方案的问题并进行分析改进。 （4）培养学生分析并清楚阐述设计合理性的能力：要求学生在项目上机验收和实验报告中分析阐述设计思路的合理性和正确性。 （5）培养学生的组织管理能力、人际交往能力、团队协作能力：课程设计分小组进行，每个小组有一个组长，负责组织本组成员的分工及合作。 二、设计学时和学分 学时：32 ；学分：1 三、设计的主要内容 以下三个题目中：1、2中选做一题，第3题必做。 1、基于线程的多任务调度系统的设计与实现 （1）线程的创建、撤消和CPU切换。 掌握线程的定义和特征，线程的基本状态，线程的私有堆栈，线程控制块TCB，理解线程与进程的区别，实现线程的创建、撤消和CPU切换。 （2）时间片轮转调度 理解各种调度算法、调度的原因，完成时钟中断的截取，具体实现调度程序。 （3）最高优先权优先调度 理解优先权的概念，并实现最高优先权优先调度策略。 （4）利用记录型信号量实现线程的同步
2009年4月高等教育自学考试 操作系统概论试题 课程代码：02323 一、单项选择题(本大题共20小题，每小题1分，共20分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1．计算机硬件的组成是( ) A．中央处理器、主存、辅存和输入输出设备 B．中央处理器、主存、块设备和字节设备 C．中央处理器、主存、高速设备和低速设备 D．中央处理器、存储器、输入输出控制系统和输入输出设备 2．一般认为，操作系统是这样一种系统软件，即( ) A．管理计算机系统资源、提高程序运行的速度和改善人机界面 B．提高程序运行的速度、改善人机界面和为应用软件提供支持 C．改善人机界面、为应用软件提供支持和管理计算机系统资源 D．为应用软件提供支持、管理计算机系统资源和提高程序运行的速度 3．三种基本类型的操作系统是( ) A．网络操作系统、批处理操作系统和分时操作系统 B．批处理操作系统、分时操作系统和实时操作系统 C．分时操作系统、实时操作系统和网络操作系统 D．实时操作系统、网络操作系统和批处理操作系统 4．一个计算问题的程序分成三个可以独立执行的程序模块：输入程序、处理程序和打印程序，每一批数据都需顺序被这些模块执行。当有多批数据时，这三个程序模块中可以并行运行的是( ) A．输入程序、处理程序和打印程序B．输入程序和处理程序 C．处理程序和打印程序D．打印程序和输入程序 5．进程的基本属性是( ) A．进程是动态的、多个进程可以含有相同的程序和多个进程可以并发运行 B．进程是动态的、多个进程对应的程序必须是不同的和多个进程可以并发运行 C．进程是动态的、多个进程可以含有相同的程序和多个进程不能并发运行 D．进程是静态的、多个进程可以含有相同的程序和多个进程可以并发运行 6．进程有三种基本状态，可能的状态转换是( ) A．就绪态到运行态、就绪态到挂起态、挂起态到运行态 B．就绪态到运行态、就绪态到挂起态、运行态到挂起态
第1章引论 1.OS（Operating Systems)定义 计算机硬件系统上配置的第一个大型软件，称为计算机操作系统，如果该软件满足： 1)管理计算机系统的硬件和软件； 2)控制计算机系统的工作流程； 3)为其他软件和用户提供安全、方便的运行、操作环境； 4)提高计算机系统的效率。 2.多道程序设计并发执行与现代操作系统的关系(p5，例子) 多道程序设计是指：在内存同时存放多道程序，这些程序可以并发执行。 多道程序的并发执行(Concurrence)，是指：在多道程序设计环境下，处理器在开始执行一道程序的第一条指令后，在这道程序完成之前，处理器可以开始执行另一道程序、甚至更多的其他程序。 这种工作流程的外在表现就是多任务，现代的计算机操作系统都采取了并发执行的工作流程。 顺序执行是指：处理器在开始执行一道程序后，只有在这道程序执行结束(程序指令运行完成，或程序执行过程出现错误而无法继续运行)，处理器才能开始执行下一道程序。 这种工作流程的外在表现就是单任务，早期的计算机系统是所采用顺序执行的工作流程。 例子：假定某计算机系统需要执行两道程序A、B，程序A、B的任务描述如下： 程序A：程序B：2ms CPU 12ms CPU 10ms I/O 5ms I/O 2ms CPU 2ms CPU 在同样假定程序A先运行的情况，如果分别按顺序执行和并发执行的工作方式，那么，系统的工作过程怎样？
3.OS基本类型及特征 1.批处理系统及其特征 批处理系统的特征 批量处理，减少手工操作 自动执行，资源利用率高 缺少人-机交互能力 2.分时系统及其特征 分时系统具备如下四个特征 同时性 独立性 及时性 交互性 3.实时系统及其特征 实时系统的特征 高及时性 高可靠性 4.OS的基本功能 操作系统的主要功能 用户接口及作业管理 处理器管理 存储器管理 文件系统 设备管理
摘要 通过操作系统教学网站的建设，完成了对于操作系统课程的远程化授课。可以使学生不受时间空间的限制，通过网络对于这门课程进行学习。建立起了基于B/C的网络化教学系统。本网站采用当前最流行的JSP网络编程技术，可以实现数据的高效、动态、交互访问，具有强大的Server/Client交互能力。本文中所做的主要工作：介绍Win2000 +JSP(J2DK+TOMCAT)系统并且嵌入 JAVABEAN的一般原理；阐述整个操作系统教学网站的概要设计，系统结构及工作原理；分析了系统实现中的特殊性、难点和重点；详细设计实现学院介绍、教学资源、课程表、课堂教学、在线答疑、其他课程、课件下载、留言反馈、自我测试、成绩管理、站内搜索、公告专栏、友情链接、校园风景、新闻中心、栏目导航等程序模块；各个模块的具体实现，且分析并解决实现中的若干技术问题；建立完整的实验网站，进行测试并分析结果。 关键字： JAVABEAN JSP 交互访问 JAVASCRIPT JDBC
Abstract Through the operating system teaching website construction, completed long-distance has taught regarding the operating system curriculum, was allowed to cause the student without the time space limit, and carried on the study through the network regarding this curriculum. Established based on the B/C network teaching system. This website uses the current most popular JSP network programming technology, may realize the data to be highly effective, dynamically, alternately visits, and has the formidable Server/Client interactive ability. In this article does main work: Introduced Win2000 +JSP (J2DK+TOMCAT) the system and to insert JA V ABEAN the general principle; Elaborates the entire operating system teaching website outline design, the system structure and the principle of work; Has analyzed in the system realization particularity, the difficulty and key; The detailed design realization institute introduced, in the teaching resources, the class schedule, the classroom instruction, the on-line Q/A, other curricula, class downloading, the message feedback, the self- test, the result management, the station search, program module and so on announcement column, friendship link, campus scenery, news center, column navigation; Each module concrete realization, also in analysis and solution realization certain technical questions; The establishment integrity experimental website, carries on the test and the analysis result. Key words: JA V ABEAN JSP alternately visits JA V ASCRIPT JDBC
2008年4月高等教育自学考试全国统一命题考试 操作系统概论试卷 (课程代码 2323) 本试卷共9页，满分100分；考试时间150分钟。 一、单项选择题(本大题共20小题，每小题1分，共20分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1、微机操作系统的主要功能是【】 A、实现文件管理、输入输出控制和命令的解释 B、输入/输出控制、命令的解释和运行支撑软件 C、命令的解释、运行支撑软件和实现文件管理 D、运行支撑软件、实现文件管理和输入输出控制 2、组成程序状态字的三个部分是【】 A、程序基本状态、指令地址和中断码 B、指令地址、中断码和中断屏蔽位 C、中断码、中断屏蔽位和程序基本状态 D、中断屏蔽位、程序基本状态和指令地址 3、特权指令中不包括 ．．．【】 A、I／O指令 B、设置时钟的指令 C、算术运算指令 D、设置控制寄存器的指令 4、用于控制进程的原语是【】 A、创建原语、撤销原语、阻塞原语、唤醒原语 B、等待原语、撤销原语、阻塞原语、唤醒原语 C、创建原语、等待原语、阻塞原语、唤醒原语 D、创建原语、撤销原语、通信原语、唤醒原语 5、中断有若千类型，它们是【】 A、硬件故障中断、程序中断、机器中断、输入输出中断、访管中断 B、硬件故障中断、软件中断、外部中断、输入输出中断、访管中断 C、硬件故障中断、程序中断、外部中断、输入／输出中断、命令中断 D、硬件故障中断、程序中断、外部中断、输入输出中断、访管中断 6、设计作业调度算法时，考虑的原则是【】 A、平衡资源使用、极大的流量、及时性 B、公平性、极大的流量、及时性 C、公平性、平衡资源使用、及时性 D、公平性、平衡资源使用、极大的流量 7、硬件中可没有地址转换机构的存储管理方式是【】 A、页式虚拟 B、固定分区 C、可变分区 D、页式 8、空闲区表中起始地址按从小到大排列的分配算法是【】
《操作系统》复习提纲与要求 一、《操作系统》试题类型 二、《操作系统》重点和难点 三、《操作系统》各章节复习 一、《操作系统》试题类型 计算机专业： 1.填空题 2.选择题 3 判断题 4.简答题 5应用题 二、《操作系统》重点和难点 第1章操作系统引论 内容概要： 1. 操作系统的目标 2. 操作系统的发展过程 3. 操作系统的特征和服务 4. 操作系统的功能 5. 操作系统的进一步发展 重点： 1. 操作系统的目标
2. 操作系统的特征和服务第2章进程管理 内容概要： 1.前趋图和程序执行 2.进程的描述 3.进程的控制 4.线程的基本概念 重点： 1.进程的描述 2.进程的控制 3.线程的基本概念 进程的同步与通信 内容概述： 1.进程同步的基本概念 2.信号量机制 3.经典进程同步问题 4 .进程通信 重点： 1.进程同步的基本概念 2.信号量机制 3.经典进程同步问题 4.进程通信
第2章处理机调度和死锁 内容概要： 1.调度的类型和模型 2.调度算法 3.死锁的基本概念 4.死锁的预防和避免 5.死锁的检测和解除 重点： 1.调度的类型和模型 2.调度算法 3.死锁的基本概念 4.死锁的预防和避免 5.死锁的检测和解除 第3章存储器管理 内容概要： 1.程序的装入和链接 2.连续分配存储管理方式 3.分页存储管理方式 4.分段存储管理方式 重点： 1.连续分配存储管理方式 2.分页、分段存储管理方式
第3章虚拟存储器 内容概要： 1.虚拟存储器的基本概念 2.请求分页式存储管理方式 3.页面置换算法 4.请求分段存储管理方式 重点： 1. 虚拟存储器的基本概念 2.请求分页式存储管理方式 3.页面置换算法 4磁盘存储器管理 第4章文件管理 内容概要: 1.文件和文件系统 2.文件逻辑结构 3.目录管理 4.文件共享 5.文件保护 重点： 1.文件和文件系统有关概念 2.文件逻辑结构的类型和文件的检索
操作系统概论 1.计算机硬件主要由中央处理器、存储器、输入输出控制系统和各种输入输出设备组成；计算机系统包 括硬件子系统和软件子系统。 2.操作系统三种基本类型：批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统。 3.输入输出控制系统管理外围设备与主存储器之间的信息传送。 4.操作系统的功能可以分为处理管理、存储管理、设备管理和文件管理 5.进程：一个进程在一个数据集上的一次执行。程序是一组指令的有序集合，是一个静态实体。进程是 一个动态实体，有自己的生命周期一个进程可以对应很多程序。进程三种基本状态：运行、就绪、等待态。 6.进程控制块包含四类信息：①标识信息：用于标识一个进程包括进程名。②说明信息：用于说明进程 情况，包括进程状态等待原因进程程序和数据存放位置。③现场信息：用于保留进程存放在cup中的信息，包括通用、控制和程序状态字寄存器的内容。④管理信息：用于进程调度包括进程优先数队列指针。 7.中断：由于某些时间的出现，中止现行进程的运行，而转去处理出现的事件内，待适当的时候让被中 止的进程继续运行，这个过程就是中断。 8.中断处理程序：对出现的事件进行处理的程序.是操作系统的组成部分 9.中断响应：通常在cup执行完一条指令后，硬件的中断装置立即检查有无中断事件发生，若有则暂停 运行进程的运行而让操作系统中的中断处理程序占用cpu. 10.单用户连续存储管理和固定分区存储管理都为静态重定位。 11.移动的条件：移动一道作业时，应先判定它是否在与外围设备交换信息。若是则暂不能移动该作业必 须等待信息交换结束后才可移动。 12.快表：把存放的高速缓冲存储器中的部分页表称为快表 13.什么是虚拟存储器：对分页式存储器实现虚拟存储器只需将作业的全部信息作为副本存放在磁盘上， 作业呗调度投入到运行时，至少把作业的第一页信息装入主存中，在作业执行过程中访问到不在主存储器中的页时，再把它们装入 14.逻辑文件类型：流式文件、记录式文件。 15.文件存储结构：顺序文件、链接文件、索引文件。存取方式：顺序存取、随机存取。 16.文件安全性包括：文件保护和保密 17.读一个文件一次调用：打开文件、读文件、关闭文件；写一个文件:建立文件、写文件、关闭文件。用 户可调用删除操作要求删除一个有权删除的文件但删除一个文件前应先关闭 18.传输一次信息传输操作所花的时间有三部分：①寻找时间：把移动臂移到指定的柱面所花的时间，机 械操作，花费时间较长。②延迟时间：等待指定的扇区旋转到磁头位置下所花时间。这个与扇区的位置有关。③传送时间：指定的磁头把磁道上的信息读到主存或把主存的信息写到磁道上所花的时间。 19.缓冲技术：操作系统中利用缓冲区来缓解处理与外围设备之间工作速度不匹配的矛盾而采用的技术， 包括：单缓冲技术、双缓冲技术和缓冲池技术。 20.操作系统中实现联机同时外围设备操作功能部分也称为斯普令系统，它由三个部分组成(1)预输入程序 (2)井管理程序(3)缓输出程序 21.进程的互斥与同步（1）进程的互斥：指当有若干个进程都要使用一个公共资源时，任何时刻最多只允 许一个进程去使用该资源，其他要使用它的进程必须等待，直到该资源的占用者释放了该资源（2）进程的同步：指在并发进程之间存在一种制约关系，一个进程的执行依赖另一个进程的消息，当一个进程没有得到另一个进程的消息时应等待，直到消息到达才被唤醒 22.通信原语 Send(N,M) 把信件M送到指定的信箱N中. Receive(N,Z) 从指定信箱N取出一封信，存 到指定的地址Z中
操作系统 一、说明 （一）课程性质 本课程是计算机科学与技术专业的核心课程之一，属于必修课程。 “操作系统”是计算机系统不可缺少的组成部分，负责对系统中各种资源进行有效的管理和对各种活动进行正确的组织，使整个计算机系统协调一致且高效地工作，指挥计算机系统正常运行。操作系统基于硬件，并对硬件实施管理，并构成对所有软件运行的支持平台，给用户使用计算机而提供方便灵活友好的接口。 本课程的先修课为计算机组成原理、微机原理、数据结构、高级语言程序设计；后续课程为数据库系统原理、计算机网络、分布式系统等。 （二）教学目的 通过本课程的学习，使学生在深刻理解计算机系统整体概念的基础之上，掌握操作系统的基本内容及实现方法，掌握操作系统对计算机系统中各种资源的管理和控制功能，从而使学生具备一定的系统软件开发技能，为以后从事的研究、开发工作（如设计、分析或改进各种系统软件和应用软件）提供必要的软件基础和基本技能。 （三）教学内容 本课程内容包括：绪论，是对操作系统的一般性描述，包括什么是操作系统，操作系统在整个计算机系统的地位及其发展历史，它的功能、分类等；作业管理和linux用户接口，介绍作业和操作系统用户接口，包括作业的基本概念和作业的建立过程、linux介绍和它所提供的用户接口等；进程管理，主要介绍进程和线程的概念、进程控制、进程同步/互斥、死锁、进程间通信、线程等；处理机调度，主要介绍作业调度、进程调度、各种调度算法及其评价等；存储管理，介绍常见存储管理的方法，虚拟存储管理的实现等；linux进程和存储管理；文件系统，包括文件系统的概念、文件结构和文件存取、文件目录管理、linux文件管理等；设备管理；面向对象的操作系统和分布式操作系统。 （四）教学时数 课内学时：72 （五）教学方式 本课程的教学环节包括：课堂讲授、习题课、课堂讨论、批改作业、课外辅导、实验相结合，并逐步采用cai、网络教学等教学手段。通过本课程各个教学环节的教学，重点培养学生的自学能力、分析问题解决问题的能力。 教学方法：采用启发式教学，鼓励学生自己针对某种操作系统进行分析和研究，培养学生的自学能力，以“少而精”为原则，精选教学内容，精讲多练，调动学生学习的主观能动性。教学手段：开展电子教案、cai课件的研制、引进和应用，研制多媒体教学系统。 考试环节：考试形式采用笔试，考试题型分为：填空题、选择题、判断题、简答题、分析设计题。 二、本文 第1章绪论 教学要点： 操作系统的概念及其发展历史、分类，操作系统功能，研究操作系统的观点。本章是对操作系统的一般性描述。 教学时数：4学时 1.1 操作系统概念（0.5学时） 掌握操作系统的概念及其在计算机系统中的作用。 1.2 操作系统的发展历史（1学时）
全国2012年7月自学考试操作系统概论试题 课程代码：02323 一、单项选择题（本大题共20小题，每小题1分，共20分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 l.下列软件中，不属于 ．．．应用软件的是（ D ） A.学籍管理软件 B.交通控制软件 C.网络订票软件 D.接口软件 2.在配置多道批处理操作系统的计算机系统中，下列说法正确的是（ C ） A.用户可直接调试自己的程序 B.允许多个作业同时使用不同的外围设备 C.能对外部事件实时响应 D.允许用户联机干预作业的执行 3.分时操作系统的特点是（ B ） A.让多个程序同时占用处理器运行 B.允许用户跟他的程序进行交互 C.增加了多个程序完成运行所需的总时间 D.增加了并行工作的道数，以提高处理器效率 4.为了区分各个不同的进程及记录各个进程执行情况，系统把有关进程的信息保存在( B ) A.PCD B.PCB C.PSW D.PSD 5.自愿性中断事件是指正在运行的进程对操作系统有某种请求。自愿性中断事件可能是用户进程( D ) A.使用了特权指令 B.设置了定时时钟 C.发现了定点操作数大于1 D.执行了访管指令 6.假定一个分时系统允许20个终端用户同时工作。若对每个终端用户的请求需在2秒钟内给出应答，那么可以分配给终端用户的最大时间片为( C ) A.20毫秒 B.50毫秒
C.100毫秒 D.200毫秒 7.下列存储设备中，存取速度最快的是( A ) A.RAM B.硬盘 C.光盘 D.U盘 8.对页式管理中页表的描述，正确的是( C ) A.页表主要指出主存中块号与磁盘中块号的对应关系 B.每个作业的页表长度是固定的，由操作系统指定 C.每个作业的页表长度是不同的，由作业所占页的多少而定 D.每个作业的页表长度是不同的，由用户事先指定 9.存储管理实际上是管理( B ) A.主存中的操作系统部分 B.主存中的用户区域 C.整个主存储器 D.主存和辅存 10.文件存储介质的物理单位以( D ) A.磁带卷为单位 B.磁盘片为单位 C.光盘片为单位 D.卷为单位 11.在UNIX系统中，文件的存取权限仅为读、写和执行三种操作的组合。采取这样的措施的目的是( C ) A.防止天灾人祸对文件系统的破坏 B.防止系统故障对文件系统的破坏 C.防止用户共享文件时对文件系统的破坏 D.防止计算机病毒对文件系统的破坏 12.在用户指定电影的片名后，要求在数秒内就可以找到对应的存放在文件系统中的影片文件，并流畅地读出来播放。由于文件系统的容量有限，管理员经常会把该文件系统中的过时影片删除，及装入新片。对应于这样的使用需求，该文件系统( C ) A.只可以采用顺序存储结构 B.只可以采用链接存储结构 C.只可以采用索引存储结构 D.既可以采用链接存储结构，也可以采用索引存储结构 13.从使用的角度对外围设备进行分类时，磁带机属于( C ) A.系统设备 B.用户设备 C.独占设备 D.可共享设备 14.操作系统在外围设备管理中采用缓冲池技术，设缓冲池中共有4个缓冲区，每批数据进入缓冲区的时间为20ms，用户进程对每批数据的处理时间为10ms，把每批数据从缓冲区送
操作系统复习要点 1、概述部分 操作系统概念、特征、设计目标 2、进程管理部分 进程概念、组成、进程状态迁移图及迁移原因，进程间的关系、临机区概念，实现互斥的方法、P/V操作，引入线程的目的、线程与进程间的关系、死锁特征、资源分配图判定死锁的方法，常用调度算法。 3、内存管理部分 作业装入内存的方式，分区内存管理机制中的分区分配方法、特点、快表、分页管理机制原理、实现请求调页的内存管理机制的关键技术 4、文件管理部分 文件系统设计目标、管理磁盘空闲空间的方法、目录结构、FCB等 5、外设管理部分 I/0软件组成，设备驱动程序概念、四种I/O方式比较及其工作流程，设备管理目标。 复习题目 概述部分 1、什么是操作系统？操作系统设计目标是什么？由哪些部分组成？各个部分主要解决什 么问题？ 操作系统(operating system)是用户和计算机之间的界面. 一方面操作系统管理着所有计算机系统资源, 另一方面操作系统为用户提供了一个抽象概念上的计算机. 在操作系统的帮助下, 用户使用计算机时, 避免了对计算机系统硬件的直接操作. 对计算机系统而言, 操作系统是对所有系统资源进行管理的程序的集合; 对用户而言, 操作系统提供了对系统资源进行有效利用的简单抽象的方法 设计目标 User goals operating system should be convenient to use, easy to learn, reliable, safe, and fast. System goals operating system should be easy to design, implement, and maintain, as well as flexible, reliable, error-free, and efficient. 组成 Process Management Main Memory Management Secondary-Storage Management I/O System Management File Management Protection System Networking Command-Interpreter System 各部分主要解决问题见课本ppt 2、操作系统内核技术的发展？什么是微内核？并发和并行的区别？ 发展 Batch Systems（作业批处理）