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操作系统占 35 分,在四门课里分值居中,但它的题型比较固定,属于投入时间就能看到回报的一门。内容大致分四块:进程与处理机管理、内存管理、文件管理、输入输出管理。
进程部分是整门课的主线。进程与线程的差别、进程的几种状态与转换条件、调度算法的计算(先来先服务、短作业优先、时间片轮转、优先级)、同步与互斥的实现,都要清楚。信号量的 PV 操作是经常出现的内容,几乎每年都能在卷面上见到。
信号量题看起来吓人,实际难度不高:先判断有几种角色、每种角色要做什么、哪些资源需要互斥、哪些需要按顺序等待,然后按 P 在等待前、V 在完成后的规则写下来即可。写的时候把每个信号量的含义写在注释里,评阅时能看出思路;同一段代码里不要混用两种信号量命名,容易自己看乱。
一个常见的写法是:为每类资源设一个互斥信号量,初值为 1;为每个先后关系设一个同步信号量,初值为 0.生产者与消费者、读者与写者、哲学家进餐,这三类题的结构基本一致,练熟一类,另外两类只是换了角色名称。练的时候注意三类题的差别:谁在等谁、谁与谁互斥、资源上限是多少。
内存管理部分,连续分配、分页、分段、段页式的差别要能对照说清;页面置换算法(OPT、先进先出、最近最少使用、时钟)要会算缺页次数;虚拟存储的地址变换过程要能画出来。这一块与组成原理的存储管理重叠,建议合并复习,用同一套例子走两遍。
页面置换的计算题,步骤是固定的:按访问串逐个查表,命中就调整次序,未命中就按算法换出,同时记下缺页次数。先进先出要注意它可能出现异常现象,即增加页框反而缺页更多;最近最少使用与 OPT 的差别在于前者看过去、后者看未来。做题时把页框画成一列,每步标一个状态,比在脑子里推更稳。
文件管理相对轻,但要记住文件目录结构、文件的物理分配方式(连续、链接、索引)、空闲空间的管理方法。输入输出部分,缓冲技术、SPOOLing、磁盘调度算法是常见内容,其中磁盘调度的计算题步骤固定,练几道就能上手。磁盘调度要会算磁头移动的总道数,别只写出顺序。
从复习效率看,操作系统适合放在数据结构与组成原理之后。它的大部分概念在前两门课里已经出现过,此时再学,理解成本会低很多。答题时注意把过程写出来,尤其是调度与置换类题目,中间结果占分不少。
还有一处容易失分:PV 题的文字描述。有的同学思路对,但表述含糊,把互斥与同步混在一段话里。建议按角色分段写,每段只讲一件事,评阅时更容易看出逻辑。写完之后,用 "如果我把这句话删掉,逻辑还成立吗" 检查一遍,能删掉的多半是废话。
复习到后期,可以把操作系统的内容整理成一张机制图:进程如何被创建、如何被调度、内存如何被分配、文件如何被读写。这张图能串起四块内容,也能在面试问答时派上用场。
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