【中级软件设计师】—操作系统考点总结篇（二）

1.操作系统概述

在这里插入图片描述

1.1操作系统的功能

在这里插入图片描述

1.2 特殊的操作系统

在这里插入图片描述

1.3 进程的概念和状态

在这里插入图片描述

进程与程序的区别： 进程是程序的一次执行过程，没有程序就没有进程

程序是一个静态的概念，而进程是一个动态的概念，它由创建而产生，完成任务后因撤销而消亡，进程是系统进行资源分配和调度的独立单位，而程序不是。

进程的2个基本属性：可拥有资源的独立性；可独立调度和分配资源的基本单位

在这里插入图片描述

进程的状态图

在这里插入图片描述

题目说在单处理机说明运行态的进程只有一个，由题目知：P1为运行态，P2为就绪态，P3和P4为等待状态。三态模型的等待状态没有办法进入到运行态，由此P3和P4不可能在运行态，排除D选项。又因为题目中说的是单处理系统，说明运行态的进程只有一个，排除B选项。A选项中没有运行态，由此我们也可以排除。P2从就绪变成了运行，P1从运行变成了就绪，发生了时间片到。所以答案为A.C

1.4进程管理—前驱图

在这里插入图片描述

1.5进程的同步与互斥

在这里插入图片描述

1.6 进程管理—PV操作的基本概念

在这里插入图片描述

解题方法：首先标出信号量，遵循的原则就是从左到右，从上到下，每个箭头对应一个信号量。箭头的起点位置是V操作，箭头的终点位置是P操作。（箭头流入是P操作，箭尾是V操作）

在这里插入图片描述

信号量表示资源数，S=3,表示三台扫描仪，，当前的信号量的值为-1，表示有一个进程在排队，小于零0时可以表示排队的进程数，而P1又执行了一次P（s）,信号量为:S=S-1=-1-1=-2,而P2又进行了一次P(s)操作，s=-2-1=-3。
所以答案选B

在这里插入图片描述

其实就是一个三行四列的矩阵，找规律就行，答案选C、D

1.7进程管理—死锁问题

进程管理是操作系统的核心，但如果设计不当，就会出现死锁的问题。如果一个进程在等待一件不可能发生的事情，则进程就死锁了。而如果一个或多个进程产生死锁，就会造成系统死锁。

在这里插入图片描述

求最少多少个资源不会发生死锁：先给每个进程分配总数减一个，系统还有一个资源不会发生死锁。
公式法：假设每个进程需要n个资源，总共k个进程，不发生死锁至少要k*（n-1）+1个资源
由此我们可以解答上题系统至少有 3*（5-1）+1=13个资源

在这里插入图片描述

注：W表示资源数，M表示进程数

在这里插入图片描述

分析：最基本的方法是判断死锁发生的条件，系统互斥资源数小于资源需求数时可能发生。考试中通常的判断是极端情况下，N个进程中，每个进程都获取i-1个资源（每个进程需要i个资源），此时所有的进程都获得了资源，但是又都缺少一个资源，因此都不能正常进行，自己又不释放资源，因此发生死锁。此时只要有再多一个资源，让n个进程中的一个获得运行所需的i个资源，则这个进程可以运行完，之后会释放资源，死锁得以解除。本题中，只要3*（i-1)+1<=8 即可以不死锁。解出最大的i=3.此时不死锁。发生死锁时，i应该至少=4.

1.8 进程管理—死锁问题

死锁的概念：是指两个以上的进程互相都要求对方已经占有的资源导致无法继续运行下去的现象。
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

进程管理是操作系统的核心，但如果设计不当，就会出现死锁的问题，如果进程在等待一件不可能发生的事情，则进程就死锁了。而如果多个进程产生死锁，就会造成系统死锁。

进程资源图

在这里插入图片描述

R1和R2初始的总数分别是2和3，R1分配的资源数为-2（负数代表流出的资源），R2分配的资源为-2,由此可知R1剩余的资源数为2±2=0,R2剩余的资源数为3+ -2=1，P1节点需要一个R2，R2刚好剩余的资源数为1，我们排除B选项，P2节点需要一个R1，没有节点给P2，所以他是阻塞节点，排除A和C，P3需要一个R2，R2剩余资源数为1，所以P3是非阻塞节点，选D

银行家算法：分配资源的原则
在这里插入图片描述

2、存储管理—页式存储组织

页式存储:将程序与内存均划分为同样大小的块，以页为单位将程序调入内存。

逻辑地址=页号+页内地址
物理地址=页帧号+页内地址

在这里插入图片描述

由题目可知1K字节=1024B=2的十次方，A中的逻辑地址为1024（十进制），1024转化为二进制位为：10000000000，由此可知，页号为1，查表可知，逻辑页1对应的物理页为3，所以选B，，由题知进程A的逻辑页与进程B的逻辑页要共享物理页4，因此他们的逻辑页对应的物理页页也为4，答案选A

2.1 存储管理—段式存储组织

段式存储：按用户作业中的自然段来划分逻辑空间，然后调入内存，段的长度可以不一样。

在这里插入图片描述

首先看0号段，由表可知，0号的段长不能超过600，我们排除A和C选项，再看1号段，短号不超过50，2号段段长不超过100,3号段段长不超过2988，4号不超过960，所以，正确选项为B

快表

在这里插入图片描述

2.2 存储管理—页面置换算法

在这里插入图片描述

时间局部性：刚被访问的内容，立即又被访问
空间局部性：刚被访问的内容，临近的空间很快被访问

在这里插入图片描述

页面淘汰算法练习题

在这里插入图片描述

2.3 文件管理—索引文件结构

在这里插入图片描述

这道题中，物理块号50对应逻辑块号0，物理块号67对应逻辑块号1，物理块号68对应逻辑块号2，物理块号78对应逻辑块号3，物理块号89对应逻辑块号4，这五个采取的是直接地址索引；而物理块号90和91采取的是一级间接地址索引，90→58对应的是逻辑块号5，所以逻辑块号5对应的物理块号为58。
由题目可知采用二级间接地址索引

2.4 文件和树型目录结构

在这里插入图片描述

2.5 文件管理—空闲存储空间的管理

在这里插入图片描述
位示图举例：

对于已被购买的座位，通常用灰色来表示，旅客无法再点击购买。

反之还没被购买的座位，会显示绿色背景，提示旅客可以购买，这也是位示图法在高铁票务场景的一个实际运用。

在高铁票务场景是这样，在电影院，也是一样，也可以用位示图法来解决票务空闲空间的问题。
在这里插入图片描述

首先应该算出有多少磁盘容量需要管理，用磁盘的总量除以单个磁盘的大小，300GB/1MB=300*2^10,一个字能表示32个磁盘， 300*2^10个磁盘需要9600个字，所以算D

2.6 设备管理—数据传输控制方式

在这里插入图片描述

2.7 设备管理—虚设备与SPOOLING技术

在这里插入图片描述

2.8微内核操作系统

在这里插入图片描述

2.9 磁盘管理

在这里插入图片描述
存取时间=寻道时间+等待时间，寻道时间是指磁头移动到磁道所需的时间；等待时间为等待读写的扇区转到磁头下方所用的时间。

在这里插入图片描述

由题目可知，柱面号12，请求序列有请求序列1和5 柱面号19，请求序列号有2和4 柱面号23，请求序列号有3 柱面号28，请求序列号有6。离15号最近的是12号柱面，所以优先请求12号柱面的1和5，然后再是19号柱面的2和4，23号柱面的3,28号柱面的6，所以答案是512436或者154236，所以答案选B

首先我们读取R0的位置，针对R0，读完一个数据块所需的时间为：读取时间：33ms/11=3ms,处理时间为3ms，R0所用时间为：读取时间+处理时间=3ms+3ms=6ms。
处理完R0磁头已经到R1的结束位置了。R1：R1要想开始读得旋转从R1的结束位置到R1的开始位置，延迟时间30ms+读取的时间3ms+处理时间3ms=36ms。R2:R2同R1,从R2的结束位置到R2的开始位置，延迟时间30ms+读取的时间3ms+处理时间3ms=36ms。 R3:同理为33ms,以此类推R10=36ms,从R1到R10，都是36ms,R1-R10所需的总共时间为：36*10=360。 R0+R1……R10=6+360=366