操作系统复习要点Operation-System-Review.doc

Operating System Review
第1章 计算机系统概述
指令的执行（指令周期），加入中断以后指令的执行过程
存储体系
第2章 操作系统概述
操作系统的主要功能
坦尼伯母把操作系统的功能归结为两点：
自顶向下看(Top-down) ，操作系统作为虚拟机(Virtual Machine)，为程序员提供统一的编程接口(Programming Interface)
自底向上看(Bottom-up) ，操作系统作为一个资源管理器(Resource Manager)，管理众多设备
操作系统的主要目标（Primary Objectives of Operating System）：
Convenience
Efficiency
Ability to evolve
操作系统的发展历史
程序（Program）、作业（Job）、进程（Process）、多道（Multiprogramming）、多任务
操作系统的体系结构（Architecture）
整体式结构、微内核结构、分层结构、客户/服务器结构、分布式结构
第3章 进程描述和控制
进程的概念/定义（Process）
进程状态及进程状态转换图（Process Transition Diagram）
进程的属性（如何来描述进程）
进程表（Process Table）
进程表表项（Process Table Entry）、进程控制块（Process Control Block）
进程如何被创建？
进程何时会被切换？
进程何时会终止？
第4章 线程、SMP和微内核
引入线程（thread）的目的
线程和进程的关系
线程的生命期（线程状态）
线程的不同实现方式，不同的实现方式对调度的影响
并发与并行、并发的实现机制（interleaving和overlapping）
微内核（Microkernel）
操作系统和进程间的关系
第5章 并发：互斥与同步
共享资源（Shared Resource）
竞争条件（race condition）
临界区（critical section/region）
硬件解决方案：关中断、TSL和Exchange指令
信号量（Semaphore，1965, Dijkstra ）
生产者-消费者问题（Producer-Consumer Problem）
原语（Primitive）
生产者-消费者问题中信号量解决方案中信号量的用途（同步、互斥）
管程（Monitor）
消息传递（Message Passing）
读者-写者问题
第6章 并发：死锁与饥饿
死锁的概念（Deadlock）
资源的类型可重用资源和可消耗资源（Reusable /Consumable）
资源分配图（Resource Allocation Diagram）
资源轨迹图
死锁的四个条件（）
死锁的四个处理策略
忽略（Ignorance）
预防（Prevention）
避免（Avoidance）：
单种/多种资源银行家算法（Banker algorithm）：
安全状态（Safe State），非安全状态（Unsafe State）
银行家算法的不足
检测与破坏（Detection and Destroy）
第7章 内存管理
存储体系（Storage Hierarchy）
地址的分类：逻辑地址、物理地址（实地址）、虚地址
内存管理的基本功能
内存分区（Memory Partitioning）
固定分区：等大小/不等大小
动态分区
内部、外部碎片/零头（Internal/External Fragmentation）–> compaction
放置/适配算法（Placement algorithms）
分页（paging）
分段（segmentation）
第8章 虚拟内存管理
虚地址（Virtual Address）、虚地址空间（Address Page Table）
页（page）、页框（page frame）、页表（page table）
页表表项（page table entry，PTE）的主要内容
虚地址到物理地址的映射/转换（mapping/translation）
MMU（Memory Management Unit）
虚拟存储器带来的问题：
页表很大 –> 多级页表（multi-level page table）
增加了一次对内存中页表的访问 –> TLB（Translation Lookaside Buffer）
地址空间更大 –> 逆向页表（Inverted page table）
访问的局部性原理（Principle of Locality）
虚拟存储器的设计问题（Design Issues）
工作集（Working Set）
页面的大小（Page Size）
碎片（Fragmentation）
装入页的时机（按需装入和预先装入， Demand Paging and Prepaging）
全局和局部（Global or Local Scope）
颠簸/抖动（Thrashing）
页面替换算法
Optimal、Least Recently Used、FIFO、Clock
分段（Segmentation）
第9章 单处理器调度
调度类型：长程（long-term）、中程（Medium-term）、短程（Short-term）、I/O
调度准则（Scheduling Criteria）：
Throughput， Response Time， Turnaround Time， Fairness
不同的调度算法
FIFO、SJF、Round-robin、Priority-based
通用操作系统的调度算法：基于优先级的分时反馈调度
调度算法的实现：队列
第11章 I/O管理和磁盘调度
I/O设备的特点
I/O设备的分类
块设备/字符设备（流设备）
I/O软件的组织
磁盘调度（Disk arm scheduling）
磁盘I/O的过程（Seek time、Rotational Delay、Data Transfer Time）
FIFO
SCAN
C-SCAN
RAID
第12章 文件管理
文件、文件系统
文件的分类
正规文件（Regular file）、特殊文件（Device Special File）、目录（Directory）、管道（Pipe：Anonymous Pipe/Named Pipe）等
文件的常见操作
树形结构
路径及分类
根目录与当前目录（Root Directory and Current Directory/Working Directory）
绝对路径与相对路径（Absolute Path and Relative Path）
文件结构（字节流结构）
磁盘空间的分配方法及优缺点
磁盘块地址/编号
连续分配
不连续分配
空闲空间的记录
基于i-node的Unix文件系统
i-node的结构
基于i-node的路径分析