计算机操作系统期末复习指导.doc

计算机操作系统期末复习指导 计算机操作系统课是计算机科学与技术专业的一门专业必修课。通过学习使学员掌握计算机操作系统的设计基本原理及组成；计算机操作系统的基本概念和相关的新概念、名词及术语；了解计算机操作系统的发展特点和设计技巧和方法。主要内容包括：计算机操作系统概述、作业管理、文件管理、存储管理、输入输出设备管理、进程及处理机管理、操作系统结构及程序设计。 该课程使用的教材为计算机操作系统，汤子瀛、哲凤屏、汤小丹编著，西安电子科技大学出版社出版。 操作系统是计算机系统的基本组成部分，是整个计算机系统的基础和核心。计算机操作系统课程是理论性和实践性都较强的课程，具有概念多、较抽象、涉及面广。为帮助大家复习操作系统课程，下面按照教学大纲要求，对各章的重点、难点进行归纳、总结，给出解答问题的指导，供大家复习时参考。 一、学习重点和教学要求 第一章 计算机操作系统概述 1.学习重点(1) 什么是操作系统，操作系统在软件层次中的地位；操作系统的设计观点(2) 操作系统的形成和五大类型(批处理操作系统、分时操作系统、 实时操作系统、网络操作系和分布式操作系统)(3) 操作系统的五大功能(作业管理、文件管理、存储管理、设备管理和处理机及进程管理(4) 操作系统的属性：响应比、并发性(共行性)、信息的共享、保密与保护、可扩充性、可移植性、可读性、可“生成”性、可测试性、安全可靠性等(5) 操作系统的“生成”、配置、设置和引导2教学要求(1) 牢固掌握操作系统的定义：计算机操作系统是方便用户、管理和控制计算机软、硬件资源的系统(或程序集合)；清楚地了解操作系统所处的地位：是裸机之上的第一层软件，是建立其他所有软件的基础。(2) 牢固掌握操作系统目前有五大类型(批处理、分时、实时、网络和分布式)和五大主要功能：界面管理、文件管理、存储管理、设备管理、进程管理。(3) 理解衡量操作系统优劣的属性：响应比、并发性(共行性)、信息的共享、保密与保护、可扩充性、可移植性、可读性、可“生成”性、可测试性、安全可靠性等。(4) 研究操作系统面对用户的服务观点和系统内部的管理观点。即为用户提供方便而安全的工作环境，体现“用户至上”、“服务至上”的原则；内部管理采用中断、通道、串行、并发、并行和本地远地通信等分设的各种管理部门机构；里外协作分工组织，力争达到“多快好省”。(5) 考虑到cpu与外部设备在速度方面的差异，采用硬通道、缓冲区、多种队列和多种调度算法，以“小步快跑”等策略管理和控制计算机资源，平衡协调为用户服务。(6) 了解现代操作系统为用户提供的三种使用界面：命令界面、系统调用界面和图形界面。一般用户通过命令、图形方式控制，编程人员通过系统调用方式控制计算机。(7) 初步了解如何认识和解剖操作系统。(8) 了解操作系统(Dos、Windows、Unix、Linux)版本简况。第二章作业管理1.学习重点(1) 概念和术语：作业、作业步、作业同步、作业流和作业类型。(2) 作业管理的任务和功能。(3) 作业输入方式：联机输入、脱机输入、直接藕合、假脱机(spooling)工作和网络输入等方式。(4) 用户界面的任务和功能。操作系统的三代人机交互界面(第一代用户界面，一维空间的命令行界面和编程人员在程序中的系统调用、第二代用户界面，在二维图形界面空间以及第三代用户界面，在三维虚拟现实的界面元素空间) ；界面管理的功能以及用户界面的设计特点(实现高效的人机通信)。(5) 作业调度功能以及作业调度算法(先来先服务、最短作业优先法、最高响应比法、优先数法、定时轮转法、事件驱动法以及各种不同类型作业搭配调度算法)。(7) 操作系统常用命令分类与使用。(8) shell命令解释和控制语言特点。2.教学要求(1) 掌握作业管理的任务和功能。理解关于作业调度的概念和术语。(2) 掌握用户界面的功能及设计特点，能把这种基本设计思想体现在一些人机接口界面的设计中。(3) 理解常用的作业调度算法的实现思想，如FCFS、SJF等。(4) 理解shell命令解释和控制语言。第三章 文件管理1.学习重点(1) 文件管理的任务和功能。(2) 操作系统文件的特点。文件的组织机构：文件元素(物理上: 位、字节、块、页、盘等组成；逻辑上：有字、字段、记录、虚拟块、文件、文件目录、文件夹和文件卷等。(3) 文件分类(按文件性质与用途分：系统文件、库文件；按操作保护分：只读文件、可读可写文件、可执行文件；按使用情况分：临时文件、永久文件、档案文件；按用户观点分统：普通文件、目录文件、特殊文件；按存取的物理结构分：顺序(连续)文件、链接文件、索引文件；按文件的逻辑存储结构分：有结构文件和无结构文件；按文件中的数据形式分：源文件和目标文件等。(4) 文件的物理结构和逻辑结构：空闲表法、自由链表法和成组链接法。(5) 文件的目录结构：一级文件目录、二级文件目录、多级文件目录，文件目录的管理，“活动文件表”。(6) 文件的存取控制：存取控制矩阵、用户权限表、使用密码。(7) 文件的使用：文件系统的系统调用(创建、打开、读写、关闭、刪除等)。2.教学要求(1) 理解文件管理的任务和功能。(2) 牢固掌握文件、文件系统的概念。(3) 掌握文件系统的分类。 (4) 掌握文件的逻辑组织和物理组织的概念，以及相应的组织形式。(5) 掌握文件系统的目录分类管理特点。(6) 理解文件存取控制的作用及unix系统中采取的办法。(7) 了解文件系统的系统调用，如创建、打开、读写、关闭、刪除等。(8) 了解：文件系统的编程设计。第四章 存储管理1.学习重点(1) 存储管理的任务和功能。(2) 概念：逻辑(相对)地址、物理(绝对)地址、重定位、虚拟存储、分区分配存储管理(固定分区分配、可变式动态分区分配、可重定位分区分配、多重分区分配)。 (3) 动态分区分配的分配算法：首次适应法、循环适应法、最佳适应法和最坏适应法。(4) 内存“扩充”技术：交搎与覆盖；内存保护技术：存储保护键和界限寄存器。 (5) 请求页式存储管理：实现原理、页表的设计、请求淘汰搎页算法(先进先出算法、循环检测法、lru最近最少使用页面先淘汰、lfu最不经常使用的页面先淘汰、nur最近没有使用页面先淘汰、opt最优淘汰算法replacement 和随机数淘汰页面算法)；页式存储管理优缺点。(6) 段式存储管理特点；段页式存储管理特点。2.教学要求(1) 理解内存管理的任务和功能。(2) 理解三级存储器结构：高速缓存、内存、外存。(3) 掌握分区存储器管理方法：内存分配、内存扩充、内存保护。(4) 掌握分页和分段概念，二者的主要区别。(5) 掌握页式存储管理技术的实现思想，如何实现从逻辑地址到物理地址的转换。 (6) 掌握解分段存储管理技术的实现思想。(7) 理解页面置换的先进先出法、循环检测法和最近最少使用置换法(lru)等。(8) 牢固掌握以下概念：逻辑地址、物理地址、可重定位地址、重定位、虚拟存储器。第五章 输入输出设备管理1.学习重点(1) 设备管理的任务和功能。(2) 设备分类和使用特点：按输入输出传送方式分为字符型设备和块设备；按资源特点分为独享设备、共享设备和虚拟设备；按设备硬件物理特性分为顺序存取设备、直接存取设备；按设备使用分为物理设备、逻辑设备和伪设备。(3) 设备i/o方式：询问、中断和通道技术。(4) 设备分配技术和管理：设备分配算法按先来先服务和优先级队列。(5) 缓冲技术：单缓冲、双缓冲、多缓冲和缓冲池等。(6) 虚拟设备的技术(spooling技术)：共享打印机实例。(7) 设备处理程序的功能。(8) 设备处理程序特点和编制内容(设备标题、数据存储和局部过程、策略过程、中断过程、命令处理子程序)。2.教学要求(1) 理解设备管理的任务和功能。(2) 熟练掌握设备分类及其特点，设备的i/o方式。(3) 了解外部设备的安装。(4) 掌握输入输出设备的分类设计方法。(5) 理解使用缓冲技术的目的和缓冲区的设置方式。(6) 了解spooling系统的功能和实现思想。(7) 了解输入输出设备处理程序的编程要点。(8) 了解/控制过程。第六章 进程及处理机管理1.学习重点(1) 操作系统“核心”功能和特点(2) 程序的顺序执行与并发执行(3) 进程的定义，进程的五个基本特征，进程控制块，程序与进程的对比，进程与线程(4) 进程的描述；进程的基本状态及转搎(就绪、执行、等待)(5) 进程调度算法(先来先服务、rr轮转法、多级反馈轮转法和优先数法)(6) 进程通信：同步与互斥、临界区、原语(加锁/开锁原语、信号量及p-v操作)、消息缓冲(7) 什么是死锁？产生死锁的四个必要条件(互斥使用、保持和等待、非剥夺性、循环等待和处理)2.教学要求(1) 牢固掌握进程的概念。(2) 熟练掌握操作系统核心功能、核心形式。(3) 掌握顺序执行与并发执行的比较。(4) 熟练掌握进程的五个基本特征，掌握进程与程序的主要区别。理解进程与线程的关系。(5) 掌握进程的基本状态：执行态、就绪态、等待态。在什么条件下发生状态转换？(6) 理解进程的一般组成，应深入理解进程控制块的作用。每个进程有惟一的进程控制块。(7) 理解常用的进程调度算法。(8) 掌握进程同步与互斥的比较，简单理解为同步是伙伴，互斥是竞争。(9) 理解信号量概念，p、v操作执行的动作。(10) 掌握死锁的概念、死锁的必要条件、解决死锁的基本方法。第七章 操作系统结构和程序设计 1.学习重点(1) 操作系统的编程概念和特点。(2) 结构设计的目标；分层原则：自底向上或自顶向下的有序分层(全序或半序)；分块原则；模块接口法的设计步骤；模块接口法的优缺点。(3) 层次模块化结构设计：层次模块模型、整体内核模型、内核进程模型、对象模型。(4) 微内核体系结构主要优点。2.教学要求(1) 理解计算机操作系统的内结构和外结构、用户态和核心态运行的特点：给系统以特殊权限，以利于计算机操作系统的安全可靠。(2) 理解操作系统的编程特点：模块化结构、层次化结构、内核结构和有序结构。(3) 了解现代计算机操作系统的基本设计思想和方法。二本课程复习方法和考试形式 1.复习方法 (1) 抓住重点，掌握课程的主要内容，注意知识的前后连贯。计算机操作系统课程的基本要求是记住两句话：第一句话是：计算机操作系统是方便用户，管理和控制计算机软硬件资源的系统软件(或程序集合)。第二句话是：操作系统目前有五大类型(批处理、分时、实时、网络和分布式)和五大功能(作业管理、文件管理、存储管理、设备管理和进程管理)。在复习时围绕操作系统的五大功能这一主线领会各章的主要内容，分别进行总结。操作系统中概念很多，要突出掌握重点概念，如：操作系统定义，进程、重定位、死锁等概念，要结合主教材教学要求及教材中使用的黑体字。首先对每一章讲的问题是什么要搞清楚。然后，总结一下：针对该问题引入什么概念，该概念用来解决什么基本问题，采用什么基本方法予以解决。如果能把各章知识连贯起来、并结合上机体会进行复习，效果会更好。在对于基本概念理解的基础上，掌握解决问题的方法。要注意总结自己的学习方法和效果。(2) 注重上机实验和平时作业 操作系统的上机实验很重要，它不仅可以加深对课本知识的理解，而且可以学到很多实际工作的经验，这对于增强动手技能和分析解决实际问题的能力、提高专业素质很有帮助。大家应尽量做全、做好实验。实验前要进行预习：准备做什么，用到哪些知识，大致会出现什么结果，心中应有数。实验时应注意出现的结果，并分析原因，特别是不正常的情况，对现象、解决办法、原因都最好记下来。解决一个问题，就增长一份才干。平时应认真、独立地完成自测题、作业。根据教学大纲要求，考试难度不会超出规定范围。对基本内容应牢固掌握，并能进行适当地灵活应用。2.考试形式操作系统期末考试是闭卷考试，实行百分制。试题将覆盖全部所学的内容(小号字内容为扩展知识面部分，不在考核范围内)。在题目安排上，以需要“掌握”和“理解”的内容为主，一般“了解”的内容为辅。试题类型包括：名词解释、单多选择题、简答题和应用题。