一、 計算機基礎知識部分
1. 計算機系統(tǒng)發(fā)展歷程:電子管計算機、晶體管計算機、集成電路計算機、大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路計算機。
2. 電子計算機時代開始的標志:以美國1945年生產、1946年2月交付使用的ENIAC計算機為標志。
3. 電子計算機分類:以規(guī)模分類可以分為大型機、超大型機、中型機、小型機和微型機。
4. 計算機系統(tǒng)的組成:通常所說的計算機系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。
5. 計算機硬件系統(tǒng)的組成:包括運算器、控制器、存儲器和輸入輸出設備。其中運算器和控制器構成中央處理器CPU。
6. CPU的作用:取得、解釋和執(zhí)行指令。
7. CPU的指標:字長(指CPU中數(shù)據(jù)總線的寬度,即一次可并行傳遞二進制數(shù)據(jù)的位數(shù))、速度(指CPU中振蕩器的主振頻率,即主頻。)指令處理能力(即每秒處理百萬條指令數(shù),以MIPS表示)。
8. 總線的分類:總線可以分為傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)總線、傳輸控制信息的控制總線和連接各個芯片地址的地址總線。
9. 內存儲器的分類:存儲器可以分為只讀存儲器和隨機存儲器。只讀存儲器又可以分為ROM、PROM、EPROM、E2PROM等。注:ROM 即Read Only Memory
10. 隨機存儲器:指計算機運行期間,可以隨時向其寫入數(shù)據(jù)、也可以隨時從其中讀出數(shù)據(jù)的存儲器。在微型計算機中,內存儲器也叫主存儲器。
11. 高速緩沖存儲器:為解決CPU與主存儲器間速度差而在內存儲器和CPU之間增加的一種存取速度遠高于普通內存的特殊存儲器。
12. 運算器的功能:運行器是計算機中完成數(shù)學運行和邏輯運算的部件。
13. 常見的數(shù)據(jù)總線為ISA、EISA、VESA、PCI等。
14. 中斷:指當出現(xiàn)需要時,CPU暫時停止當前程序的執(zhí)行轉而執(zhí)行處理新情況的程序和執(zhí)行過程。即在程序運行過程中,系統(tǒng)出現(xiàn)了一個必須由CPU立即處理的情況,此時,CPU暫時中止程序的執(zhí)行轉而處理這個新的情況的過程就叫做中斷。
15. 中斷的處理過程為:關中斷(在此中斷處理完成前,不處理其它中斷)、保護現(xiàn)場、執(zhí)行中斷服務程序、恢復現(xiàn)場、開中斷。
16. 堆棧:是一種后進先出的數(shù)據(jù)結構,計算機系統(tǒng)處理中斷時,使用這個數(shù)據(jù)結構保護現(xiàn)場。
17. 中斷的類型:按引起中斷的原因劃分:輸入、輸出中斷;計算機故障中斷;實時時鐘中斷;軟件中斷;數(shù)據(jù)通道中斷。按中斷處理類型劃分:不可屏蔽中斷、可屏蔽中斷。
18. 中斷優(yōu)先級:指各種中斷源根據(jù)其重要性不同所劃分的優(yōu)先級別,高級別的中斷源提出的中斷請求可以使低級別的中斷服務程序中斷,轉而執(zhí)行出級別的中斷服務。
19. 媒體:指信息的載體,即計算機輸入輸出所采用的信息形式。
20. 多媒體技術:指對多媒體信息的采集、存儲、處理和應用的有機總和。它包括軟件技術和硬件技術兩大類。
21. 超文本技術:是指把文本和菜單結合在一起的技術。
22. 超媒體技術:指將超文本技術應用于多媒體。
23. 多媒體的關鍵技術包括:壓縮/解壓縮技術、專用硬件芯片技術和多媒體軟件技術。
24. 計算機軟件系統(tǒng)是由系統(tǒng)軟件、應用軟件和應用軟件構成的。
25. 操作系統(tǒng)包括進程管理、存儲管理、設備管理、文件管理、作業(yè)管理等功能。
26. 計算機信息處理經歷了電子數(shù)據(jù)處理、管理信息系統(tǒng)、管理自動化三個階段
27. 計算機信息系統(tǒng)的功能包括:信息獲取、信息存儲、信息轉換、信息更新、信息維護、信息輸出、信息傳輸、信息查詢等。
28. 計算機控制包括:單節(jié)點控制、多節(jié)點控制、集散控制系統(tǒng)等。
29. 系統(tǒng)模擬技術包括:概率模擬、確定性模擬、形象模擬、功能模擬等。
30. 計算機輔助工程包括:CAD(輔助設計)、CAM(輔助制造)、CAI(輔助教學)、CAT(輔助測試)
31. 工程仿真包括:半物理仿真、全物理仿真和數(shù)字仿真。
二、操作系統(tǒng)基礎部分
32. 操作系統(tǒng)是一個系統(tǒng)軟件,它的任務是統(tǒng)一和有效地管理計算機各種資源,控制和組織和諧的執(zhí)行。
33. 認識計算機操作系統(tǒng)有兩個觀點:資源管理觀點和用戶觀點。
34. 操作系統(tǒng)的特點是并發(fā)性和共享性。
35. 操作系統(tǒng)的主要功能有:進程管理(也稱處理機管理),其任務是合理、有效地對進程進行調度,使得系統(tǒng)高效、安全地運行;存儲管理,主要是指對內存的管理;設備管理,其任務是為各種設備提供良好的用戶接口,使用各種調度策略以用緩沖和虛擬設備等技術,協(xié)調系統(tǒng)中各部分的工作,提高設備效率和利用率;文件管理,主要是對計算機系統(tǒng)中由軟件和數(shù)據(jù)資源構成的文件進行管理,包括文件的存儲、檢索、修改、共享、保密和保護,并為用戶使用這些文件實現(xiàn)按名存取和提供友好的用戶界面;作業(yè)管理,是操作系統(tǒng)為用戶使用計算機系統(tǒng)提供一個良好的環(huán)境和友好的界面,作業(yè)管理包括作業(yè)控制和作業(yè)調度。
36. 操作系統(tǒng)的分類:按對進程不同的處理方式可分為批處理操作系統(tǒng)、分時系統(tǒng)和實時系統(tǒng);按用戶數(shù)目可分為單用戶系統(tǒng)(單用戶單任務、單用戶多任務)、多用戶操作系統(tǒng);按處理機數(shù)目可分為單處理機操作系統(tǒng)和多處理機操作系統(tǒng);按拓撲結構可以分為單機操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)。
37. 批處理操作系統(tǒng)是將用戶群的程序按一定的順序排列,統(tǒng)一交給計算機的輸入設備,計算機系統(tǒng)自動地從輸入設備中把各個作業(yè)按照某促規(guī)則組織執(zhí)行,執(zhí)行完畢后將程序運行結果通過輸出設備交給用戶的操作系統(tǒng)。它能夠充分地利用處理機的高速度,比較好地協(xié)調了高速處理機和慢速輸入輸出設備之間的矛盾,提高了計算機系統(tǒng)的使用效率。
38. 分時系統(tǒng)是以分時(時間片)方式向多個用戶進程提供服務的一個操作系統(tǒng);它的特點是既可以支持人機交互、又使得計算機系統(tǒng)可以高效地使用處理機以保證計算機系統(tǒng)高效率。
39. 實時系統(tǒng)就是計算機系統(tǒng)可以立即對用戶程序要求或者外部信號作出反應的系統(tǒng),它可以分為硬實時系統(tǒng)和軟實時系統(tǒng)。
40. 網(wǎng)絡操作系統(tǒng)是服務于計算機網(wǎng)絡,按照網(wǎng)絡體系結構的各種協(xié)議來完成網(wǎng)絡的通信、資源共享、網(wǎng)絡管理和安全管理的系統(tǒng)軟件。
41. 分布式操作系統(tǒng)是建立在網(wǎng)絡操作系統(tǒng)之上,對用戶屏蔽了系統(tǒng)資源的分布而形成的一個邏輯整體系統(tǒng)的操作系統(tǒng)。
42. 進程是程序(或一部分程序)、相關的數(shù)據(jù)處理在處理機上的一次運行,是操作系統(tǒng)進行資源分配和調度的一個基本單位,它具有運動特性、并行特性、獨立特性、異步特性、結構特性等五大特性。進程由操作系統(tǒng)依據(jù)程序創(chuàng)建而產生,因調度而執(zhí)行、因運行條件不滿足而暫時停止,因任務完成而撤銷。51. 并發(fā)的進程之間在運行時可能需要交換信息,這些信息的交換就構成了進程間的通信。進程間的通信使用通信原語來完成。
52. 對進程的控制包括使用創(chuàng)建原語創(chuàng)建一個進程、使用撤銷原語撤銷完成任務的進程、使用阻塞原語使一個因得不到資源的進程由運行狀態(tài)轉入等待狀態(tài),使用喚醒原語使一個進程由等待狀態(tài)轉入就緒狀態(tài)。
53. 對進程的調度主要是控制和協(xié)調各個進程對處理器的競爭,通過某種算法使得適合的進程由就緒狀態(tài)轉入運行狀態(tài)。
54. 執(zhí)行進程調度通常是發(fā)生某個正在運行的進程或者已經運行完畢、或者因某種原因進入了等待隊列時,CPU可以為下一個進程提供服務,另外,有較高優(yōu)先級的進程進入了就緒狀態(tài),也可能剝奪正在運行的進程的運行權力,使得高優(yōu)先級進行進入運行狀態(tài),這種方式稱為可剝奪方式。
55. 進程的調度算法包括:FIFO(First Input First Output 先進先出法)、RR(時間片輪轉算法)、(HPF)優(yōu)先級算法。56. 死鎖是指在一組進程中的各個進程均占有不會釋放的資源,但因互相申請被其它進程所占用不會釋放的資源而處于的一種永久等待狀態(tài)。
57. 死鎖產生的四個必要條件為:互斥條件、不可剝奪條件、部分分配、循環(huán)等待。應注意,這四個條件不是充分條件,即使這四個條件同時存在,系統(tǒng)也不一定發(fā)生死鎖,但系統(tǒng)一旦發(fā)生死鎖,這四個條件一定是滿足的。
58. 死鎖的處理包括死鎖的預防、避免和解除。
59. 死鎖的預防是指破壞死鎖的四個條件之一,具體方法為:資源靜態(tài)分配策略(資源有序分配法),死鎖預防的方法使得系統(tǒng)資源的利用率降低。
60. 死鎖避免是在系統(tǒng)運行過程中避免死鎖的最終發(fā)生,死鎖避免方法就是使系統(tǒng)總是處于安全狀態(tài),死銷避免采用銀行家算法,就是當需要給進程分配資源時,如果分配以后系統(tǒng)是安全的則給予分配,否則不予以分配,死鎖避免方法使系統(tǒng)開銷增大。
61. 死鎖的解除:由于死鎖的預防和避免都要付出很大的代價,而死鎖并不一定發(fā)生,所以,為了提高系統(tǒng)效率,可以采取死鎖解除的方法;一旦發(fā)生死鎖,就利用資源剝奪法或進程撤銷法解除死鎖,實現(xiàn)死鎖解除的關鍵是死鎖的檢測,檢測方法包括定時檢測、效率低時檢測、進程等待時檢測等。
62. 存儲管理主要是指內存的管理,計算機內存空間包括系統(tǒng)區(qū)和用戶區(qū),操作系統(tǒng)的內存管理主要是對用戶區(qū)的管理,它包括內存空間的分配和回收、存儲保護兩大方面的內容。
63. 分區(qū)存儲管理主要包括固定分區(qū)管理和可變分區(qū)管理兩大類。
64. 頁式存儲管理:頁式存儲管理使用靜態(tài)定長劃分內存的方法,所有頁面統(tǒng)一編號,稱為頁號,也叫邏輯頁號;每個頁面內的內存單元也統(tǒng)一編號,稱為頁內地址。所以,在頁式存儲管理中,物理地址=頁面大小×頁號+頁內地址。
65. 頁表:是在頁式存儲管理中記錄頁面使用情況的表,它包括用戶表和空閑表。其中用戶表中記錄了每一個用戶進程所使用的頁面及其對應的物理地址,而空閑表記錄了空閑頁面。在實際使用中,首先從頁表起始地址寄存器中查出進程所在的頁表的物理起始地址,進而由這個頁表中的邏輯頁號查出該頁面的物理起始地址,再加上頁面內地址則成為所需的實際物理地址。
66. 越界是指程序的邏輯頁號大于進程在頁表長度寄存器中保存的頁表長度值。
67. 段式存儲管理是對內存的每一個邏輯塊使用不同大小的方式,也就是不定長的可變分區(qū),每個邏輯段在內存中有一個起始地址,叫段首址,另外還需要一個段長度來描述這個邏輯段的范圍。
68. 段頁式存儲管理:指將內存空間劃分為若干個大小相等的頁面,對用戶程序依照段式存儲的方法劃分成若干個邏輯段,每個邏輯段包含若干個頁面。其物理地址由邏輯段號、邏輯頁面號和頁內地址構成。
69. 內碎片是指在頁面內部沒有被使用的存儲區(qū)域,在頁式存儲方式中,會出現(xiàn)內碎片。處碎片是指沒有得到分配權的存儲區(qū)域,在段式存儲方式中,會產生外碎片。
70. 虛擬存儲技術:利用實際內存空間和相對大得多的外部存儲器存儲空間相結合,構成一個遠遠大于實際內存空間的虛擬存儲空間,程序可以運行在這個虛擬存儲空間中。
71. 能夠實現(xiàn)虛擬存儲依據(jù)是程序的局部性原理,即程序的時間局部性和空間局部性。
72. 虛擬存儲管理把一個程序所需要的存儲空間分成若干頁或段,程序運行用到的頁就放在內存里,暫時不用的頁就放在外存中。當系統(tǒng)需要用到外存中的段或頁時,再把它們調入內存,反之則送到外存中,裝入內存中的段或頁可以分散存放。
73. 虛擬頁式存儲管理與一般頁式存儲管理有相似之處,只不過各進程頁表中要增加指明每個頁面所在的位置,也就是這個頁面是在內存中還是在外存中的具體物理地址。
74. 頁面淘汰算法包括:淘汰算法OPT(這是一個理想的但是不可能實現(xiàn)的算法,它可以做為評價其它算法的標準)、先進先出淘汰算法FIFO(淘汰調入內存時間最久的頁面)、最近最久未使用淘汰法LRU(記錄各個頁面最后一次被使用的時間,查看和當前時間的距離,淘汰時間距離最長的頁面)、最近最少使用淘汰法LFU(記錄各個頁面在最近一段時間內被使用的次數(shù),淘汰使用次數(shù)最少的頁面。
75. 抖動是指頁面在內存和外存之間頻繁地調入調出,以至于占用了過多的系統(tǒng)時間,導致系統(tǒng)效率急劇下降的現(xiàn)象。它是由進程發(fā)生的缺頁率過高而引起的。
76. 文件是具有標識的一組有完整邏輯意義的信息的集合。
77. 文件系統(tǒng)是由被管理的文件、操作系統(tǒng)中管理文件的軟件和相應的數(shù)據(jù)結構組成的一個系統(tǒng)。
78. 文件系統(tǒng)的功能包括:管理和調度文件的存儲空間,提供文件的邏輯結構、物理結構和存儲方法;實現(xiàn)文件從標識到實際地址的映射(即按名存取),實現(xiàn)文件的控制操作和存取操作(包括文件的建立、撤銷、打開、關閉,對文件的讀、寫、修改、復制、轉儲等),實現(xiàn)文件信息的共享并提供可靠的文件保密和保護措施,提供文件的安全措施(文件的轉儲和恢復能力)。
79. 文件的邏輯結構是依照文件的內容的邏輯關系組織文件結構。文件的邏輯結構可以分為流式文件和記錄式文件。
80. 流式文件:文件中的數(shù)據(jù)是一串字符流,沒有結構。
81. 記錄文件:由若干邏輯記錄組成,每條記錄又由相同的數(shù)據(jù)項組成,數(shù)據(jù)項的長度可以是確定的,也可以是不確定的。
82. 文件的存儲設備和相應的存取方式:順序存取方式,典型設備為磁帶。直接存取方式,典型設備為磁盤。
83. 文件的組織包括順序結構、鏈接結構、索引結構、Hash結構、索引順序結構等。
84. 順序結構文件:文件中的數(shù)據(jù)依次存放在連續(xù)的存儲空間中。
85. 鏈接結構文件:一個文件在邏輯中連續(xù)的數(shù)據(jù)分別存在不同的存儲塊中。每一個存儲塊有一個指向下一個存儲塊首地址的指針,在最后一個存儲塊的指針中保存著文件結束標識。
86. 索引結構文件,也稱索引文件或隨機文件:在這種文件結構中,系統(tǒng)為每一個文件建立一張索引表。每個文件所用的各個存儲塊都有邏輯塊號,在索引表上記錄著邏輯塊號對應的存儲塊物理地址。系統(tǒng)在使用文件時首先查找索引表,根據(jù)索引表中邏輯塊號所對應的存儲塊的物理地址找到該存儲塊進行文件操作。
87. Hash結構:在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)這樣的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)存取的單位是有固定長度的記錄,存取的依據(jù)是該記錄的鍵值,對于這類文件可以采用Hash函數(shù)為每一個鍵值計算出一個對應于邏輯位置的數(shù)值,再把這個邏輯位置值對應成相應的物理空間位置。
88. 索引順序結構:在這種索引結構中按塊進行索引,每個存儲塊內部仍然是順序結構。
89. 文件的順序存取方式和直接存取方式是針對外存而言,側重于砘取方式,考慮的是數(shù)據(jù)在存儲介質上的分布情況以及相對應的存取方法。
90. 文件的組織主要是針對文件的邏輯結構,文件的邏輯結構影響到用戶的程序結構,也涉及文件的存儲。
91. 文件的存儲既可以是在外存中,也可以在內存中。92. 文件目錄:操作系統(tǒng)要求對文件能夠實現(xiàn)“按名存取”,這就需要把文件名到文件的物理地址的映射關系存在于文件目錄中。為此,系統(tǒng)為每一個文件設置了一個文件控制塊(FCB File Control Block)。文件目錄就是這些FCB的有效集合。
93. 目錄文件結構:一般情況下,操作系統(tǒng)以樹形結構方式管理目錄文件。
94. 文件的共享:如果一個文件可以被多個用戶使用,則稱這個文件是可以共享的。要達到文件的共享,主要是解決用戶文件和共享文件的連接問題。比較常用的方法是允許對單個普通文件進行聯(lián)接,一個普通文件可以有幾個了同的別名,連接到不同的用戶文件上。
95. 文件的保護是防止誤操作對文件造成破壞以及未經授權用戶對文件的寫入和更新??梢酝ㄟ^設置文件的性質來對文件進行保護。
96. 文件的保密是防止未經授權的用戶對文件進入操作訪問。可以通過設置文件的訪問權限來對文件實施保密。
97. 設備管理的主要目標是為用戶提供方便的用戶接口和盡可能地提高設備的使用效率。
98. 設備管理的功能包括設備的分配和回收、緩沖區(qū)管理、控制設備的I/O操作、外部設備中斷處理、虛擬設備及其實現(xiàn)。
99. 設備的分配和回收:在多個進程競爭奪取同一類或同一臺設備時,設備管理程序按照設備類型及分配調度策略為進程分配設備及相關資源,當進程使用結束后將設備使用權回收以供其它設備使用。
100. 緩沖區(qū)管理:緩沖區(qū)是為了協(xié)調處理機的高速度和外部設備的低速度之間的區(qū)大差距而在內存中開辟的一個區(qū)域。
101. 控制設備I/O操作:每種外部設備都有它相應的驅動程序,設備管理程序調用設備驅動程序和設備中斷處理程序控制具體的設備進行I/O操作。
102. 外部設備的中斷處理:分為查詢方式和中斷響應控制方式。查詢方式下CPU的利用率較低。
103. DMA方式:是對存儲器直接存取,在DMA硬件控制下,數(shù)據(jù)直接在內存和外部設備之間進行傳輸,不再占用CPU時間,提高了CPU利用率,這種方式適合于成批數(shù)據(jù)的傳輸,功能較為簡單,但不適合于復雜的I/O操作。
104. 通道方式:通道是一個統(tǒng)一管理、專門負責數(shù)據(jù)輸入輸出設備控制的硬件設備,其任務是通過通道程序控制內存和外部設備之間的數(shù)據(jù)傳輸,使得CPU和外部設備并行地工作。
105. 通道分類:字節(jié)多路通道、選擇通道和成組多路通道。
106. 緩沖技術:緩沖技術是為了協(xié)調吞吐速度相差很大的設備之間數(shù)據(jù)傳送的工作,在這兩種設備之間不直接進行數(shù)據(jù)傳遞,而是在內存中專門開辟的一個存儲區(qū)域作為中間環(huán)節(jié),這種技術叫做緩沖技術。
107. 作業(yè):指用戶為程序在計算機上的執(zhí)行而要求計算機系統(tǒng)所做的工作的總稱。如果認為操作系統(tǒng)是計算機硬件和用戶間的接口,作業(yè)管理則是操作系統(tǒng)和用戶間的接口。
108. 操作系統(tǒng)和用戶之間的接口分為兩種類型,一是脫機接口,二是聯(lián)接接口。
109. 作業(yè)由程序、數(shù)據(jù)和作業(yè)說明書三部分組成。操作系統(tǒng)根據(jù)作業(yè)說明書為每一個作業(yè)建立一個作業(yè)控制塊JCB(Job Control Block)。
110. 作業(yè)的調度算法包括:先來先服務法、短作業(yè)優(yōu)先法、響應比作業(yè)優(yōu)先法。其中:響應比R=(作業(yè)等待時間+作業(yè)估計運行時間)/作業(yè)估計運行時間。
111. 在分時方式下,作業(yè)的管理可以分為命令方式、菜單驅動方式、命令文件方式三類。
1. 計算機系統(tǒng)發(fā)展歷程:電子管計算機、晶體管計算機、集成電路計算機、大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路計算機。
2. 電子計算機時代開始的標志:以美國1945年生產、1946年2月交付使用的ENIAC計算機為標志。
3. 電子計算機分類:以規(guī)模分類可以分為大型機、超大型機、中型機、小型機和微型機。
4. 計算機系統(tǒng)的組成:通常所說的計算機系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。
5. 計算機硬件系統(tǒng)的組成:包括運算器、控制器、存儲器和輸入輸出設備。其中運算器和控制器構成中央處理器CPU。
6. CPU的作用:取得、解釋和執(zhí)行指令。
7. CPU的指標:字長(指CPU中數(shù)據(jù)總線的寬度,即一次可并行傳遞二進制數(shù)據(jù)的位數(shù))、速度(指CPU中振蕩器的主振頻率,即主頻。)指令處理能力(即每秒處理百萬條指令數(shù),以MIPS表示)。
8. 總線的分類:總線可以分為傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)總線、傳輸控制信息的控制總線和連接各個芯片地址的地址總線。
9. 內存儲器的分類:存儲器可以分為只讀存儲器和隨機存儲器。只讀存儲器又可以分為ROM、PROM、EPROM、E2PROM等。注:ROM 即Read Only Memory
10. 隨機存儲器:指計算機運行期間,可以隨時向其寫入數(shù)據(jù)、也可以隨時從其中讀出數(shù)據(jù)的存儲器。在微型計算機中,內存儲器也叫主存儲器。
11. 高速緩沖存儲器:為解決CPU與主存儲器間速度差而在內存儲器和CPU之間增加的一種存取速度遠高于普通內存的特殊存儲器。
12. 運算器的功能:運行器是計算機中完成數(shù)學運行和邏輯運算的部件。
13. 常見的數(shù)據(jù)總線為ISA、EISA、VESA、PCI等。
14. 中斷:指當出現(xiàn)需要時,CPU暫時停止當前程序的執(zhí)行轉而執(zhí)行處理新情況的程序和執(zhí)行過程。即在程序運行過程中,系統(tǒng)出現(xiàn)了一個必須由CPU立即處理的情況,此時,CPU暫時中止程序的執(zhí)行轉而處理這個新的情況的過程就叫做中斷。
15. 中斷的處理過程為:關中斷(在此中斷處理完成前,不處理其它中斷)、保護現(xiàn)場、執(zhí)行中斷服務程序、恢復現(xiàn)場、開中斷。
16. 堆棧:是一種后進先出的數(shù)據(jù)結構,計算機系統(tǒng)處理中斷時,使用這個數(shù)據(jù)結構保護現(xiàn)場。
17. 中斷的類型:按引起中斷的原因劃分:輸入、輸出中斷;計算機故障中斷;實時時鐘中斷;軟件中斷;數(shù)據(jù)通道中斷。按中斷處理類型劃分:不可屏蔽中斷、可屏蔽中斷。
18. 中斷優(yōu)先級:指各種中斷源根據(jù)其重要性不同所劃分的優(yōu)先級別,高級別的中斷源提出的中斷請求可以使低級別的中斷服務程序中斷,轉而執(zhí)行出級別的中斷服務。
19. 媒體:指信息的載體,即計算機輸入輸出所采用的信息形式。
20. 多媒體技術:指對多媒體信息的采集、存儲、處理和應用的有機總和。它包括軟件技術和硬件技術兩大類。
21. 超文本技術:是指把文本和菜單結合在一起的技術。
22. 超媒體技術:指將超文本技術應用于多媒體。
23. 多媒體的關鍵技術包括:壓縮/解壓縮技術、專用硬件芯片技術和多媒體軟件技術。
24. 計算機軟件系統(tǒng)是由系統(tǒng)軟件、應用軟件和應用軟件構成的。
25. 操作系統(tǒng)包括進程管理、存儲管理、設備管理、文件管理、作業(yè)管理等功能。
26. 計算機信息處理經歷了電子數(shù)據(jù)處理、管理信息系統(tǒng)、管理自動化三個階段
27. 計算機信息系統(tǒng)的功能包括:信息獲取、信息存儲、信息轉換、信息更新、信息維護、信息輸出、信息傳輸、信息查詢等。
28. 計算機控制包括:單節(jié)點控制、多節(jié)點控制、集散控制系統(tǒng)等。
29. 系統(tǒng)模擬技術包括:概率模擬、確定性模擬、形象模擬、功能模擬等。
30. 計算機輔助工程包括:CAD(輔助設計)、CAM(輔助制造)、CAI(輔助教學)、CAT(輔助測試)
31. 工程仿真包括:半物理仿真、全物理仿真和數(shù)字仿真。
二、操作系統(tǒng)基礎部分
32. 操作系統(tǒng)是一個系統(tǒng)軟件,它的任務是統(tǒng)一和有效地管理計算機各種資源,控制和組織和諧的執(zhí)行。
33. 認識計算機操作系統(tǒng)有兩個觀點:資源管理觀點和用戶觀點。
34. 操作系統(tǒng)的特點是并發(fā)性和共享性。
35. 操作系統(tǒng)的主要功能有:進程管理(也稱處理機管理),其任務是合理、有效地對進程進行調度,使得系統(tǒng)高效、安全地運行;存儲管理,主要是指對內存的管理;設備管理,其任務是為各種設備提供良好的用戶接口,使用各種調度策略以用緩沖和虛擬設備等技術,協(xié)調系統(tǒng)中各部分的工作,提高設備效率和利用率;文件管理,主要是對計算機系統(tǒng)中由軟件和數(shù)據(jù)資源構成的文件進行管理,包括文件的存儲、檢索、修改、共享、保密和保護,并為用戶使用這些文件實現(xiàn)按名存取和提供友好的用戶界面;作業(yè)管理,是操作系統(tǒng)為用戶使用計算機系統(tǒng)提供一個良好的環(huán)境和友好的界面,作業(yè)管理包括作業(yè)控制和作業(yè)調度。
36. 操作系統(tǒng)的分類:按對進程不同的處理方式可分為批處理操作系統(tǒng)、分時系統(tǒng)和實時系統(tǒng);按用戶數(shù)目可分為單用戶系統(tǒng)(單用戶單任務、單用戶多任務)、多用戶操作系統(tǒng);按處理機數(shù)目可分為單處理機操作系統(tǒng)和多處理機操作系統(tǒng);按拓撲結構可以分為單機操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)。
37. 批處理操作系統(tǒng)是將用戶群的程序按一定的順序排列,統(tǒng)一交給計算機的輸入設備,計算機系統(tǒng)自動地從輸入設備中把各個作業(yè)按照某促規(guī)則組織執(zhí)行,執(zhí)行完畢后將程序運行結果通過輸出設備交給用戶的操作系統(tǒng)。它能夠充分地利用處理機的高速度,比較好地協(xié)調了高速處理機和慢速輸入輸出設備之間的矛盾,提高了計算機系統(tǒng)的使用效率。
38. 分時系統(tǒng)是以分時(時間片)方式向多個用戶進程提供服務的一個操作系統(tǒng);它的特點是既可以支持人機交互、又使得計算機系統(tǒng)可以高效地使用處理機以保證計算機系統(tǒng)高效率。
39. 實時系統(tǒng)就是計算機系統(tǒng)可以立即對用戶程序要求或者外部信號作出反應的系統(tǒng),它可以分為硬實時系統(tǒng)和軟實時系統(tǒng)。
40. 網(wǎng)絡操作系統(tǒng)是服務于計算機網(wǎng)絡,按照網(wǎng)絡體系結構的各種協(xié)議來完成網(wǎng)絡的通信、資源共享、網(wǎng)絡管理和安全管理的系統(tǒng)軟件。
41. 分布式操作系統(tǒng)是建立在網(wǎng)絡操作系統(tǒng)之上,對用戶屏蔽了系統(tǒng)資源的分布而形成的一個邏輯整體系統(tǒng)的操作系統(tǒng)。
42. 進程是程序(或一部分程序)、相關的數(shù)據(jù)處理在處理機上的一次運行,是操作系統(tǒng)進行資源分配和調度的一個基本單位,它具有運動特性、并行特性、獨立特性、異步特性、結構特性等五大特性。進程由操作系統(tǒng)依據(jù)程序創(chuàng)建而產生,因調度而執(zhí)行、因運行條件不滿足而暫時停止,因任務完成而撤銷。51. 并發(fā)的進程之間在運行時可能需要交換信息,這些信息的交換就構成了進程間的通信。進程間的通信使用通信原語來完成。
52. 對進程的控制包括使用創(chuàng)建原語創(chuàng)建一個進程、使用撤銷原語撤銷完成任務的進程、使用阻塞原語使一個因得不到資源的進程由運行狀態(tài)轉入等待狀態(tài),使用喚醒原語使一個進程由等待狀態(tài)轉入就緒狀態(tài)。
53. 對進程的調度主要是控制和協(xié)調各個進程對處理器的競爭,通過某種算法使得適合的進程由就緒狀態(tài)轉入運行狀態(tài)。
54. 執(zhí)行進程調度通常是發(fā)生某個正在運行的進程或者已經運行完畢、或者因某種原因進入了等待隊列時,CPU可以為下一個進程提供服務,另外,有較高優(yōu)先級的進程進入了就緒狀態(tài),也可能剝奪正在運行的進程的運行權力,使得高優(yōu)先級進行進入運行狀態(tài),這種方式稱為可剝奪方式。
55. 進程的調度算法包括:FIFO(First Input First Output 先進先出法)、RR(時間片輪轉算法)、(HPF)優(yōu)先級算法。56. 死鎖是指在一組進程中的各個進程均占有不會釋放的資源,但因互相申請被其它進程所占用不會釋放的資源而處于的一種永久等待狀態(tài)。
57. 死鎖產生的四個必要條件為:互斥條件、不可剝奪條件、部分分配、循環(huán)等待。應注意,這四個條件不是充分條件,即使這四個條件同時存在,系統(tǒng)也不一定發(fā)生死鎖,但系統(tǒng)一旦發(fā)生死鎖,這四個條件一定是滿足的。
58. 死鎖的處理包括死鎖的預防、避免和解除。
59. 死鎖的預防是指破壞死鎖的四個條件之一,具體方法為:資源靜態(tài)分配策略(資源有序分配法),死鎖預防的方法使得系統(tǒng)資源的利用率降低。
60. 死鎖避免是在系統(tǒng)運行過程中避免死鎖的最終發(fā)生,死鎖避免方法就是使系統(tǒng)總是處于安全狀態(tài),死銷避免采用銀行家算法,就是當需要給進程分配資源時,如果分配以后系統(tǒng)是安全的則給予分配,否則不予以分配,死鎖避免方法使系統(tǒng)開銷增大。
61. 死鎖的解除:由于死鎖的預防和避免都要付出很大的代價,而死鎖并不一定發(fā)生,所以,為了提高系統(tǒng)效率,可以采取死鎖解除的方法;一旦發(fā)生死鎖,就利用資源剝奪法或進程撤銷法解除死鎖,實現(xiàn)死鎖解除的關鍵是死鎖的檢測,檢測方法包括定時檢測、效率低時檢測、進程等待時檢測等。
62. 存儲管理主要是指內存的管理,計算機內存空間包括系統(tǒng)區(qū)和用戶區(qū),操作系統(tǒng)的內存管理主要是對用戶區(qū)的管理,它包括內存空間的分配和回收、存儲保護兩大方面的內容。
63. 分區(qū)存儲管理主要包括固定分區(qū)管理和可變分區(qū)管理兩大類。
64. 頁式存儲管理:頁式存儲管理使用靜態(tài)定長劃分內存的方法,所有頁面統(tǒng)一編號,稱為頁號,也叫邏輯頁號;每個頁面內的內存單元也統(tǒng)一編號,稱為頁內地址。所以,在頁式存儲管理中,物理地址=頁面大小×頁號+頁內地址。
65. 頁表:是在頁式存儲管理中記錄頁面使用情況的表,它包括用戶表和空閑表。其中用戶表中記錄了每一個用戶進程所使用的頁面及其對應的物理地址,而空閑表記錄了空閑頁面。在實際使用中,首先從頁表起始地址寄存器中查出進程所在的頁表的物理起始地址,進而由這個頁表中的邏輯頁號查出該頁面的物理起始地址,再加上頁面內地址則成為所需的實際物理地址。
66. 越界是指程序的邏輯頁號大于進程在頁表長度寄存器中保存的頁表長度值。
67. 段式存儲管理是對內存的每一個邏輯塊使用不同大小的方式,也就是不定長的可變分區(qū),每個邏輯段在內存中有一個起始地址,叫段首址,另外還需要一個段長度來描述這個邏輯段的范圍。
68. 段頁式存儲管理:指將內存空間劃分為若干個大小相等的頁面,對用戶程序依照段式存儲的方法劃分成若干個邏輯段,每個邏輯段包含若干個頁面。其物理地址由邏輯段號、邏輯頁面號和頁內地址構成。
69. 內碎片是指在頁面內部沒有被使用的存儲區(qū)域,在頁式存儲方式中,會出現(xiàn)內碎片。處碎片是指沒有得到分配權的存儲區(qū)域,在段式存儲方式中,會產生外碎片。
70. 虛擬存儲技術:利用實際內存空間和相對大得多的外部存儲器存儲空間相結合,構成一個遠遠大于實際內存空間的虛擬存儲空間,程序可以運行在這個虛擬存儲空間中。
71. 能夠實現(xiàn)虛擬存儲依據(jù)是程序的局部性原理,即程序的時間局部性和空間局部性。
72. 虛擬存儲管理把一個程序所需要的存儲空間分成若干頁或段,程序運行用到的頁就放在內存里,暫時不用的頁就放在外存中。當系統(tǒng)需要用到外存中的段或頁時,再把它們調入內存,反之則送到外存中,裝入內存中的段或頁可以分散存放。
73. 虛擬頁式存儲管理與一般頁式存儲管理有相似之處,只不過各進程頁表中要增加指明每個頁面所在的位置,也就是這個頁面是在內存中還是在外存中的具體物理地址。
74. 頁面淘汰算法包括:淘汰算法OPT(這是一個理想的但是不可能實現(xiàn)的算法,它可以做為評價其它算法的標準)、先進先出淘汰算法FIFO(淘汰調入內存時間最久的頁面)、最近最久未使用淘汰法LRU(記錄各個頁面最后一次被使用的時間,查看和當前時間的距離,淘汰時間距離最長的頁面)、最近最少使用淘汰法LFU(記錄各個頁面在最近一段時間內被使用的次數(shù),淘汰使用次數(shù)最少的頁面。
75. 抖動是指頁面在內存和外存之間頻繁地調入調出,以至于占用了過多的系統(tǒng)時間,導致系統(tǒng)效率急劇下降的現(xiàn)象。它是由進程發(fā)生的缺頁率過高而引起的。
76. 文件是具有標識的一組有完整邏輯意義的信息的集合。
77. 文件系統(tǒng)是由被管理的文件、操作系統(tǒng)中管理文件的軟件和相應的數(shù)據(jù)結構組成的一個系統(tǒng)。
78. 文件系統(tǒng)的功能包括:管理和調度文件的存儲空間,提供文件的邏輯結構、物理結構和存儲方法;實現(xiàn)文件從標識到實際地址的映射(即按名存取),實現(xiàn)文件的控制操作和存取操作(包括文件的建立、撤銷、打開、關閉,對文件的讀、寫、修改、復制、轉儲等),實現(xiàn)文件信息的共享并提供可靠的文件保密和保護措施,提供文件的安全措施(文件的轉儲和恢復能力)。
79. 文件的邏輯結構是依照文件的內容的邏輯關系組織文件結構。文件的邏輯結構可以分為流式文件和記錄式文件。
80. 流式文件:文件中的數(shù)據(jù)是一串字符流,沒有結構。
81. 記錄文件:由若干邏輯記錄組成,每條記錄又由相同的數(shù)據(jù)項組成,數(shù)據(jù)項的長度可以是確定的,也可以是不確定的。
82. 文件的存儲設備和相應的存取方式:順序存取方式,典型設備為磁帶。直接存取方式,典型設備為磁盤。
83. 文件的組織包括順序結構、鏈接結構、索引結構、Hash結構、索引順序結構等。
84. 順序結構文件:文件中的數(shù)據(jù)依次存放在連續(xù)的存儲空間中。
85. 鏈接結構文件:一個文件在邏輯中連續(xù)的數(shù)據(jù)分別存在不同的存儲塊中。每一個存儲塊有一個指向下一個存儲塊首地址的指針,在最后一個存儲塊的指針中保存著文件結束標識。
86. 索引結構文件,也稱索引文件或隨機文件:在這種文件結構中,系統(tǒng)為每一個文件建立一張索引表。每個文件所用的各個存儲塊都有邏輯塊號,在索引表上記錄著邏輯塊號對應的存儲塊物理地址。系統(tǒng)在使用文件時首先查找索引表,根據(jù)索引表中邏輯塊號所對應的存儲塊的物理地址找到該存儲塊進行文件操作。
87. Hash結構:在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)這樣的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)存取的單位是有固定長度的記錄,存取的依據(jù)是該記錄的鍵值,對于這類文件可以采用Hash函數(shù)為每一個鍵值計算出一個對應于邏輯位置的數(shù)值,再把這個邏輯位置值對應成相應的物理空間位置。
88. 索引順序結構:在這種索引結構中按塊進行索引,每個存儲塊內部仍然是順序結構。
89. 文件的順序存取方式和直接存取方式是針對外存而言,側重于砘取方式,考慮的是數(shù)據(jù)在存儲介質上的分布情況以及相對應的存取方法。
90. 文件的組織主要是針對文件的邏輯結構,文件的邏輯結構影響到用戶的程序結構,也涉及文件的存儲。
91. 文件的存儲既可以是在外存中,也可以在內存中。92. 文件目錄:操作系統(tǒng)要求對文件能夠實現(xiàn)“按名存取”,這就需要把文件名到文件的物理地址的映射關系存在于文件目錄中。為此,系統(tǒng)為每一個文件設置了一個文件控制塊(FCB File Control Block)。文件目錄就是這些FCB的有效集合。
93. 目錄文件結構:一般情況下,操作系統(tǒng)以樹形結構方式管理目錄文件。
94. 文件的共享:如果一個文件可以被多個用戶使用,則稱這個文件是可以共享的。要達到文件的共享,主要是解決用戶文件和共享文件的連接問題。比較常用的方法是允許對單個普通文件進行聯(lián)接,一個普通文件可以有幾個了同的別名,連接到不同的用戶文件上。
95. 文件的保護是防止誤操作對文件造成破壞以及未經授權用戶對文件的寫入和更新??梢酝ㄟ^設置文件的性質來對文件進行保護。
96. 文件的保密是防止未經授權的用戶對文件進入操作訪問。可以通過設置文件的訪問權限來對文件實施保密。
97. 設備管理的主要目標是為用戶提供方便的用戶接口和盡可能地提高設備的使用效率。
98. 設備管理的功能包括設備的分配和回收、緩沖區(qū)管理、控制設備的I/O操作、外部設備中斷處理、虛擬設備及其實現(xiàn)。
99. 設備的分配和回收:在多個進程競爭奪取同一類或同一臺設備時,設備管理程序按照設備類型及分配調度策略為進程分配設備及相關資源,當進程使用結束后將設備使用權回收以供其它設備使用。
100. 緩沖區(qū)管理:緩沖區(qū)是為了協(xié)調處理機的高速度和外部設備的低速度之間的區(qū)大差距而在內存中開辟的一個區(qū)域。
101. 控制設備I/O操作:每種外部設備都有它相應的驅動程序,設備管理程序調用設備驅動程序和設備中斷處理程序控制具體的設備進行I/O操作。
102. 外部設備的中斷處理:分為查詢方式和中斷響應控制方式。查詢方式下CPU的利用率較低。
103. DMA方式:是對存儲器直接存取,在DMA硬件控制下,數(shù)據(jù)直接在內存和外部設備之間進行傳輸,不再占用CPU時間,提高了CPU利用率,這種方式適合于成批數(shù)據(jù)的傳輸,功能較為簡單,但不適合于復雜的I/O操作。
104. 通道方式:通道是一個統(tǒng)一管理、專門負責數(shù)據(jù)輸入輸出設備控制的硬件設備,其任務是通過通道程序控制內存和外部設備之間的數(shù)據(jù)傳輸,使得CPU和外部設備并行地工作。
105. 通道分類:字節(jié)多路通道、選擇通道和成組多路通道。
106. 緩沖技術:緩沖技術是為了協(xié)調吞吐速度相差很大的設備之間數(shù)據(jù)傳送的工作,在這兩種設備之間不直接進行數(shù)據(jù)傳遞,而是在內存中專門開辟的一個存儲區(qū)域作為中間環(huán)節(jié),這種技術叫做緩沖技術。
107. 作業(yè):指用戶為程序在計算機上的執(zhí)行而要求計算機系統(tǒng)所做的工作的總稱。如果認為操作系統(tǒng)是計算機硬件和用戶間的接口,作業(yè)管理則是操作系統(tǒng)和用戶間的接口。
108. 操作系統(tǒng)和用戶之間的接口分為兩種類型,一是脫機接口,二是聯(lián)接接口。
109. 作業(yè)由程序、數(shù)據(jù)和作業(yè)說明書三部分組成。操作系統(tǒng)根據(jù)作業(yè)說明書為每一個作業(yè)建立一個作業(yè)控制塊JCB(Job Control Block)。
110. 作業(yè)的調度算法包括:先來先服務法、短作業(yè)優(yōu)先法、響應比作業(yè)優(yōu)先法。其中:響應比R=(作業(yè)等待時間+作業(yè)估計運行時間)/作業(yè)估計運行時間。
111. 在分時方式下,作業(yè)的管理可以分為命令方式、菜單驅動方式、命令文件方式三類。