本文主要适用于计算机类本科操作系统课程的期中考试。
- 操作系统分层设计/按模块设计
分层设计定义层次结构和接口，每个层次建立在下层的基础上。构建和调试简单，难以对层次做准确的定义，层次间交互关系错综复杂，调用开销大。
按模块设计用面向对象技术，将系统设计为一个核心内核和若干个可加载的内核模块。能动态实现特定功能，比分层系统更加灵活，比微内核更加高效（不需要消息传递）。 - 微核
微内核最大限度地将功能从内核移到服务模块，实现了清晰的分离，具有良好的弹性，方便扩展，可靠安全，也面临巨大的切换/通信开销。 - 用户模式/内核模式，模式位的作用
内核态下可以运行用户态下无法运行的特权指令，通常用户进程运行在用户态，处理系统调用、异常、中断时进入内核态。
模式位标识了当然是运行在用户态还是内核态。 - 线程/进程/程序
程序是被动实体，通常是可执行文件；进程是活动实体，是程序的一次执行过程，当可执行文件被载入内存，程序才能称为进程。线程是程序执行流的最小单元，进程通常包含多个线程。
进程与线程的比较：调度；系统资源分配；并发；系统开销；地址空间；通信。 - 多道程序设计及其作用
在内存中同时装载若干道程序并发执行，共享系统中的各种资源。
作用：具有宏观上并行的特点，使OS能更好地实现管理，使硬件资源得到更充分的利用。 - 短期调度/中期调度/长期调度
进程调度：从就绪队列中选取一个进程，将处理机分配给它，几十毫秒一次。
内存调度：将暂时不能运行的进程调到外存等待（挂起），具备运行条件的进程在内存有空闲时重新调入内存。
作业调度：从外存中处于后备状态的作业中选取一个或多个给它分配内存。
关系：进程调度是必须的；作业调度为进程活动做准备；频率差异。 - 什么时候应该进行进程切换？什么时候不应该？
应该：引起调度条件，或当前进程无法运行下去；中断或陷阱处理结束。
不应该：处理中断过程中；处于内核程序临界区内；处于需要屏蔽中断的原子操作中。 - 上下文切换的时候发生了什么
Hdw save u-regs(A) to k-stack(A)
OS save k-regs(A) to PCB(A)
OS switch to procB
OS restore k-regs(B) from PCB(B)
Hdw restore u-regs(B) from k-stack(B) - 共享内存/消息传递
共享内存：通过对一块可直接访问的共享空间的读写，OS提供存储空间和同步互斥工具。
消息传递：通过OS提供的发送/接收原语，操作消息缓冲队列。
消息传递适用于少量信息，便于实现。共享内存虽然快，但面临缓存一致性问题，不适用于多处理器系统。 - 多线程的优点
响应度高，资源共享，开销小，充分利用多处理器。 - 多线程模型
多对一：效率高；集体阻塞，不适用多处理器。
一对一：并发能力强；开销大。
多对多：并发度高，同时开销不大。 - 评价进程调度的标准
CPU利用率，吞吐量，周转时间，等待时间，响应时间。 - 各种调度算法的优缺点？
FCFS：简单，效率低，短作业护航。
SJF：长作业饥饿，未考虑紧迫程度，估计时间不准。
PRIO：低优先级可能饥饿。
HRRN：别人家的孩子。
RR：公平、公平、公平，响应时间短，周转时间长，片小开销大，片大退化。
PSJF：周转时间短，响应时间长。
MLQ：级别固定。
MLFQ：兼顾周转时间和响应时间，具有自适应性。对终端型表现为SJF，对短批表现为周转时间优化，对长批保证不会饥饿。
FCFS和SJF可靠性差，PRIO适合实时OS，HRRN,RR,MLFQ适合分时OS。 - 剥夺调度/非剥夺调度
剥夺调度会一直让进程运行到终止或阻塞才切换，而剥夺调度在有更重要更紧迫的进程进入时就切换进程。
剥夺调度能提高系统吞吐率和响应效率，非剥夺调度能够避免竞态条件出现。 - 为什么要区分CPU密集和IO密集程序
作业调度器希望引入混合的CPU-BOUND和I/O-BOUND程序，使得硬件资源得以充分利用。 - 临界区问题是什么？与同步问题的不同？解决临界区问题的三个要求？
设计协议实现进程对临界区（当一个进程在临界区内执行时，不允许其它进程进入邻接区）的访问。
同步问题是两个进程间的相互等待。
互斥访问，空闲让进，有限等待。 - 为什么自旋锁不适合单处理器系统而适合多处理器系统
自旋锁（内核态，高优先级）打破条件只可能在执行一个不同的进程时完成，而在单处理器系统中这是不可能发生的。 - 忙等是什么？在什么时候是我们想要的什么时候又不是
通过循环等手段反复检查一个条件是否为真。
对偶尔发生的或者时间较短的适合使用忙等（没有上下文切换），否则应采用信号量等同步机制阻塞等待替换以节约CPU资源。
UPD: 判断第二题后来 T 和 F 都算对了
UPD：我第五个简答写的有些问题的……另外不用写这么多字，点到为止即可
