操作系统复习重点与题型分析

“华农操作系统复习提纲” 操作系统是计算机科学中的核心课程，它涉及计算机系统管理、资源分配、并发处理等多个关键概念。这份复习提纲是针对操作系统的学习和备考而设计的，旨在帮助学生掌握操作系统的核心知识和考试要点。 1. **第一章：计算机系统基础** - **指令执行的基本指令周期**：指从取出指令到执行完该指令所需的时间，包括取指、解码、执行和写回等步骤。 - **中断分类与中断处理过程**：中断分为硬件中断和软件中断，中断处理包括中断请求、中断处理和中断返回三个阶段。 - **处理多中断的方法**：禁止中断和中断嵌套，保证优先级高的中断可以及时响应。 - **存储器层次结构**：包括高速缓存(Cache)、主存、磁盘等，计算内存的平均存取时间需要考虑Cache的命中率和访问时间。 - **程序的局部性原理**：程序在执行过程中，时间和空间上的访问具有一定的局部性，这成为优化存储系统设计的理论基础。 2. **第二章：操作系统概述** - **操作系统发展**：从单道批处理到多道批处理、分时系统等，体现了资源利用率和用户交互性的提升。 - **多道程序设计**：通过允许多个作业并发执行，提高了CPU的利用率和系统的响应时间。 - **资源利用率计算**：在并发执行的环境中，需要理解如何量化和分析系统资源的使用效率。 3. **第三章：进程管理** - **五状态进程模型**：包括新建、就绪、运行、等待和终止，理解状态转换过程。 - **进程映像**：进程在内存中的表示，包括进程控制块(PCB)。 - **进程的生命周期**：创建、执行、通信、同步、互斥、终止等过程。 - **进程切换**：从一个进程到另一个进程的上下文切换，包括CPU寄存器、内存映射等信息的保存和恢复。 - **执行模式**：用户态和系统态的切换，如通过系统调用进入系统态执行内核服务。 4. **第四章：线程管理** - **进程与线程的区别**：线程是轻量级的执行单元，共享进程资源，而进程是资源分配的基本单位。 - **线程状态**：运行、就绪、阻塞，线程间的快速切换减少了上下文切换开销。 - **用户级线程与内核级线程**：前者完全由用户空间库管理，后者由内核支持，具有更好的并发性和可移植性。 5. **第五章：进程同步与互斥** - **互斥概念**：确保同一时间只有一个进程访问临界资源。 - **临界区**：每个进程中访问临界资源的那段代码。 - **信号量机制**：用于控制对临界资源的访问，包括P(V)操作，实现互斥和同步。 - **生产者-消费者问题**：通过信号量解决有限缓冲的问题，防止生产过快或消费过慢导致的资源浪费。 6. **第六章：死锁管理** - **死锁原因**：资源竞争和进程推进顺序不当可能导致死锁。 - **资源分配图**：用于分析死锁的存在性，环路表示循环等待。 - **死锁的四个必要条件**：互斥、占有并等待、不可剥夺和循环等待。 - **处理死锁**：预防、避免、检测和恢复策略，银行家算法用于安全状态判断。 7. **第七章：存储管理** - **分区分配策略**：固定分区适合小规模内存，动态分区包括首次适配、下次适配和最佳适配，各有优缺点。 这份复习提纲覆盖了操作系统的主要知识点，包括系统结构、进程管理、线程、同步与互斥、死锁以及存储管理。通过深入理解和掌握这些内容，不仅可以应对考试，还能为理解和设计操作系统打下坚实基础。