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2017-04-28  本文已影响0人  SetsunaChiya
  1. 驱动操作系统发展的因素
    操作系统的发展取决于人和硬件的相对价值。起初硬件成本显著高于人,后来硬件成本不断下降。这种相对价值决定了操作系统的目标。
    起初:硬件成本高人力成本低,操作系统目标:最大化硬件的使用
    现在:硬件成本低人力成本高,操作系统目标:让人更加方便地使用计算机

  2. 现代操作系统在进程管理提供的三种抽象
    进程,虚拟内存,文件系统,同步和通信机制

  3. 什么是多道程序设计(multiprogramming)
    同一时间有多个进程。

  4. 线程与进程的差别
    线程和进程间的关键区别在于多线程可以共享他们的部分状态。通常,允许多线程在相同的内存上读取、写入(一个进程不可访问另一个进程的内存)。每一个线程也有它自己的寄存器、栈,但是其他线程也可在该线程栈所在的内存上读取和写入。

  5. 线程在概念上是如何执行的
    概念上,线程并发执行。
    实际上,操作系统只有有限数量的处理器,它无法一次性运行所有可运行的线程。所以必须在有限数量的处理器上复用可运行的线程。

  6. 为什么多线程程序会出错
    当并发执行时,结果取决于指令是如何交织的,这导致结果是不确定的
    所以有可能产生错误,且再现bug是很困难的
    为确保正确,必须使一些指令原子化,即当执行这些指令时阻止指令的交织

  7. 什么是原子操作
    原子操作是执行时不受其他任何操作干扰的操作。总而言之,他作为一个整体执行
    原子操作执行时不会被线程调度机制打断。
    如果一些原子操作按相同的序列执行,最终结果保证是相同的

  8. 什么是信号量(semaphore)
    信号量是同步的第一步抽象,概念上,指一个支持P和V两个原子操作的计数器
    P等待直到计数器大于0,然后减小计数器并返回
    V增加计数器
    对应到线程,一个线程释放(release)时,将信号量加一。
    当信号量<=0时,线程等待。
    当信号量>0时,线程通过,将信号量减一。

  9. 用户程序如何请求OS service

  10. 创建进程时将目标文件载入内存的三要素
    可执行程序
    与进程相关联的全部数据
    程序上下文

  11. exec()和fork()先后问题
    exec()直接用新的进程去代替原来的程序运行,运行完毕之后不回到原先的程序中去。
    不先调用fork()直接调用exec()会导致当前的shell进程关闭

  12. 信号量的实现wait放在while
    根据信号量的功能要求,不满足条件时P应一直等待,若采用if(count==0) wait;,多个P()在等待,当V()唤醒wait,所有的P同时退出wait()执行接下来的语句,count却有可能未增到足以容纳这些P的大小,导致程序出错。应当使用while(count==0) wait;,当从wait()中醒来,再次判断count是否合适,不合适则继续wait()

  13. 计算密集型和I/O密集型进程谁应分配更高的优先级
    I/O密集型进程应分配更高的优先级
    I/O密集型进程往往很快放弃CPU,使得计算密集型进程获得了更多的调度机会并占满CPU,在这样的前提下,应给I/O密集型进程分配更高的优先级,使其被调度更多一些,使CPU的速度更均衡

其他


现代操作系统的功能

提供抽象
提供标准接口
调度资源使用
消费资源

死锁的必要条件

互斥:同一时间只有一个线程可以占有锁
占有并等待:至少一个线程占有着锁并等待其他线程解锁
非抢占:只有占有锁的线程可以解锁
循环等待:t1在等t2,t2在等t3,…,tn在等t1

进程的三种状态

运行(running):进程正在CPU运行
就绪(ready):准备好运行但还未在CPU运行
等待(waiting):等待一些事件比如I/O发生

当进程执行I/O操作时,进入等待状态

上下文切换

终止一个进程,开始(或重启)另一个进程

上下文切换的实现

上下文切换时保存和恢复硬件状态。状态保存在进程控制块(PCB)中。

临界区(critical section)

每个线程中访问临界资源的那段代码,不论是硬件临界资源,还是软件临界资源,多个线程必须互斥地对它进行访问。

CPU调度

抢占调度

在抢占模式下,操作系统负责分配CPU时间给各个进程,一旦当前的进程使用完分配给自己的CPU时间,操作系统将决定下一个占用CPU时间的是哪一个线程。因此操作系统将定期的中断当前正在执行的线程,将CPU分配给在等待队列的下一个线程。

非抢占调度

在非抢占的调度模式下,每个线程可以需要CPU多少时间就占用CPU多少时间。

短作业优先调度

进程 到达时间 CPU突发时间
P1 0 8
P2 1 6
P3 2 4
P4 3 6
抢占调度

执行顺序
P1,P2,P3(4),P2(5),P4(6),P1(7),
P1等了16,P2等了4,P3等了0,P4等了8
平均等待时间(Average Waiting Time, AWT)为28/4

非抢占调度

执行顺序
P1(8),P3(4),P2(6),P4(6)
P1等了0,P2等了11,P3等了6,P4等了15
平均等待时间(Average Waiting Time, AWT)为8

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