操作系統(tǒng)考點(diǎn).doc

1、 操作系統(tǒng)的功能 1、處理器管理 2、存儲管理 3、設(shè)備管理 4、文件管理 5、網(wǎng)絡(luò)與通信管理 6、用戶接口2、 操作系統(tǒng)的作用1、 操作系統(tǒng)作為用戶接口和公共服務(wù)程序2、 操作系統(tǒng)作為程序執(zhí)行的控制者和協(xié)調(diào)者3、 操作系統(tǒng)作為擴(kuò)展機(jī)或虛擬機(jī)4、 操作系統(tǒng)作為資源的管理者和控制者3、 系統(tǒng)調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用是把應(yīng)用程序的請求送至內(nèi)核，調(diào)用相應(yīng)的內(nèi)核函數(shù)完成所需的處理，將結(jié)果返回給應(yīng)用程序。4、 系統(tǒng)調(diào)用的分類1、 進(jìn)程管理2、 文件操作3、 設(shè)備管理4、 主存管理5、 進(jìn)程通信6、 信息維護(hù)5、 死鎖 如果在一個進(jìn)程集合中的每個進(jìn)程都在等待只能由該集合中的其他一個進(jìn)程才能引發(fā)的事件，則稱一組進(jìn)程或系統(tǒng)此時發(fā)生死鎖。6、 死鎖產(chǎn)生的因素1、 系統(tǒng)擁有的資源數(shù)量2、 資源分配策略3、 并發(fā)進(jìn)程的推進(jìn)順序7、 系統(tǒng)形成死鎖的四個必要條件1、 互斥條件 進(jìn)程互斥使用資源2、 部分分配條件 申請新資源時不釋放已占有資源3、 不剝奪條件 一個進(jìn)程不能搶奪其他進(jìn)程占有的資源4、 環(huán)路條件 存在一組進(jìn)程循環(huán)等待資源的8、 死鎖防止 1、破壞第一個條件 使資源可同時訪問而不是互斥使用， 2、破壞第三個條件 采用剝奪式調(diào)度方法，當(dāng)進(jìn)程在申請資源未獲準(zhǔn)許的情況下,如主動釋放資源(一種剝奪式),然后才去等待。 3、破壞第二個條件或第四個條件上述死鎖防止辦法造成資源利用率和吞吐率低9、 比較實(shí)用的死鎖防止方法 1、采用層次分配策略（破壞條件2和4）資源被分成多個層次當(dāng)進(jìn)程得到某一層的一個資源后，它只能再申請較高層次的資源當(dāng)進(jìn)程要釋放某層的一個資源時，必須先釋放占有的較高層次的資源當(dāng)進(jìn)程得到某一層的一個資源后，它想申請?jiān)搶拥牧硪粋€資源時，必須先釋放該層中的已占資源 2、層次策略的變種按序分配策略把系統(tǒng)的所有資源排一個順序，例如，系統(tǒng)若共有n個進(jìn)程,共有m個資源，用ri表示第i個資源，于是這m個資源是：r1,r2,rm規(guī)定如果進(jìn)程不得在占用資源ri(1im)后再申請rj(j保護(hù)現(xiàn)場轉(zhuǎn)向中斷事件的處理程序恢復(fù)現(xiàn)場6、 試述中斷在操作系統(tǒng)中的重要性及其主要作用。答案： 中斷機(jī)制是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分之一，每當(dāng)應(yīng)用程序執(zhí)行各種內(nèi)部和外部事件時，都要通過中斷機(jī)制產(chǎn)生中斷信號并啟動內(nèi)核工作，可以說操作系統(tǒng)是由“中斷驅(qū)動”的。7、 什么是進(jìn)程？計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)中為什么要引入進(jìn)程？答案： 進(jìn)程是一個資源分配和保護(hù)的基本單位。 引入進(jìn)程是為了支持多道程序的并發(fā)執(zhí)行。8、 在操作系統(tǒng)中引入進(jìn)程概念后，為什么還要引入線程的概念？答案：為了減少程序并發(fā)執(zhí)行時所付出的時空開銷，使得并發(fā)粒度更細(xì)、并發(fā)性更好。71、 試說明訪管指令與特權(quán)指令之間的區(qū)別？答案： 特權(quán)指令是操作系統(tǒng)才能使用的指令。 訪管指令是非特權(quán)指令，施工用戶程序使用的指令。9、 解釋：（1） 作業(yè)周轉(zhuǎn)時間；答案：批處理用戶從作業(yè)提交給系統(tǒng)開始，到作業(yè)完成為止的時間間隔稱作業(yè)周轉(zhuǎn)時間（2） 作業(yè)帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間答案：如果作業(yè)i的周轉(zhuǎn)時間為ti，所需運(yùn)行時間為tk，則稱wi=ti/tk為該作業(yè)的帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間。（3） 響應(yīng)時間答案：交互式進(jìn)程從提交一個請求(命令)到接收到響應(yīng)之間的時間間隔稱響應(yīng)時間。（4） 吞吐率答案：單位時間內(nèi)處理的作業(yè)數(shù)。11、為什么說操作系統(tǒng)是由中斷驅(qū)動的？答案： 因?yàn)槊慨?dāng)應(yīng)用程序執(zhí)行各種內(nèi)部和外部事件時，都要通過中斷機(jī)制產(chǎn)生中斷信號并啟動內(nèi)核工作，可以說操作系統(tǒng)是由“中斷驅(qū)動”的。應(yīng)用題：1、 下列指令中，哪些只能在核心態(tài)運(yùn)行？（1） 讀時鐘日期； 用戶態(tài)（2） 訪管指令 用戶態(tài)（3） 設(shè)時鐘日期 核心態(tài)（4） 加載PSW 核心態(tài)（5） 置特殊寄存器 核心態(tài)（6） 改變存儲器映像圖 核心態(tài)（7） 啟動I/0指令 核心態(tài)3、并發(fā)進(jìn)程之間有何種制約關(guān)系？下列日常生活中的活動屬于哪種制約關(guān)系？（1） 踢足球 互斥（2） 吃自助餐 同步（3） 圖書館借書 互斥（4） 電視機(jī)生產(chǎn)流水線工序 同步7、假定作業(yè)Job1Job5，作業(yè)號即為其到達(dá)順序，依次在時刻0按照序號1、2、3、4、5進(jìn)入單處理器系統(tǒng)。（1） 分別采用先來先服務(wù)調(diào)度算法、時間片輪轉(zhuǎn)算法、短作業(yè)優(yōu)先算法及非搶占優(yōu)先權(quán)調(diào)度算法計(jì)算出各作業(yè)的執(zhí)行次序（注意優(yōu)先權(quán)越高其數(shù)值越?。?） 計(jì)算每種情況下作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時間和平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間。-作業(yè)號 執(zhí)行時間/ms 優(yōu)先權(quán)-Job 1 10 3Job 2 1 1Job 3 2 3Job 4 1 4Job 5 5 2-答案： （1）先來先服務(wù)（FCFS）：1，2，3，4，5 時間片輪轉(zhuǎn)法：1，2，3，4，5，1，3，5，1，5，1，5，1，1，1，1，1，1 非搶占優(yōu)先權(quán)：2，5，1，3，4 短作業(yè)優(yōu)先(SJF)：2，4，3，5，1 （2）先來先服務(wù)：平均周轉(zhuǎn)時間：（10+11+13+14+19)/5=13.4 平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間：（10/10+11/1+13/2+14/1+19/5)/5=7.26 時間片輪轉(zhuǎn)法：平均周轉(zhuǎn)世間：（19+2+7+4+14)/5=9.2 平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間：（19/10+2/1+7/2+4/1+14/5)/5=2.84 非搶占優(yōu)先權(quán)：平均周轉(zhuǎn)時間：（16+1+18+19+6)/5=14 平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間：（16/10+1/1+18/2+19/1+6/5)/5=6.36 短作業(yè)優(yōu)先： 平均周轉(zhuǎn)時間：(19+1+4+2+9)/5=7 平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間：(19/10+1/1+4/2+2/1+9/5)/5=1.745、 在道數(shù)不受限制的多道程序系統(tǒng)中，作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)的后備隊(duì)列時立即進(jìn)行作業(yè)調(diào)度?，F(xiàn)有4個作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)，有關(guān)信息列舉如下，作業(yè)調(diào)度和進(jìn)程調(diào)度均采用高優(yōu)先級算法（規(guī)定數(shù)值越大則優(yōu)先級越高）。-作業(yè)名 進(jìn)入后備隊(duì)列的時間 執(zhí)行時間/min 優(yōu)先數(shù)-Job 1 8:00 60 1Job 2 8:30 50 2Job 3 8:40 30 4Job 4 8:50 10 3-試填充下表。-作業(yè)名| 進(jìn)入后備隊(duì)列 | 執(zhí)行時間 | 開始執(zhí)行 | 結(jié)束執(zhí)行 | 周轉(zhuǎn)時間 | 帶權(quán)周轉(zhuǎn) | 的時間 | /min | 時間 | 時間 | /min | 時間- Job1 | 8:00 | 60 | 8:00 | 10:30 | 150 | 2.5- Job2 | 8:30 | 50 | 8:30 | 10:00 | 90 | 1.8- Job3 | 8:40 | 30 | 8:40 | 9:10 | 30 | 1- Job4 | 8:50 | 10 | 9:10 | 9:20 | 30 | 3 - 平均周轉(zhuǎn)時間 T=(150+90+30+30)/4=75-帶權(quán)平均周轉(zhuǎn)時間 W=(2.5+1.8+1+3)/4=2.075-9、 對某系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測后表明，每個進(jìn)程在I/0阻塞之前的平均運(yùn)行時間為T,一次進(jìn)程切換的系統(tǒng)開銷時間為S。若采用時間片長度為Q的時間片輪轉(zhuǎn)法，對下列各種情況計(jì)算CPU的利用率。（1） Q=無窮大 CPU利用率=T/(T+S)（2） QT CPU利用率=T/(T+S)（3） SQ0) While(j0) P(s1); P(s2); 揀白子； 揀黑子； i-; j-; V(s2); V(s1); coend8、 設(shè)在公共汽車上，司機(jī)和售票員的活動分別如下。（1） 司機(jī)的活動：啟動車輛；正常行車；到站停車。（2） 售票員的活動：關(guān)車門；售票；開車門。答案： 在汽車行駛過程中，司機(jī)活動與售票員活動之間的同步關(guān)系為：售票員關(guān)車門后，向司機(jī)發(fā)開車信號，司機(jī)接到開車信號后啟動車輛，在汽車正常行駛過程中售票員售票，到站時司機(jī)停車，售票員在車停后開門讓乘客上下車。因此，司機(jī)啟動車輛的動作必須與售票員關(guān)車門的動作取得同步；售票員開車門的動作也必須與司機(jī)停車取得同步。 應(yīng)設(shè)置連個信號量：S1，S2；S1表示是否允許司機(jī)啟動汽車（其初值為0）；S2表示是否允許售票員開門（其初值為0）。用P、V原語描述若下：Semaphore S1=0,S2=0;CobeginProcess 司機(jī)() | Process 售票員() While(true) while(true) P(S1); 關(guān)車門； 啟動車輛； V（S1）； 正常行車； 售票； 到站停車； P(S2); V(S2); 開車門； Coend43、 某工廠有兩個生產(chǎn)車間和一個裝配車間，兩個生產(chǎn)車間分別生產(chǎn)A、B兩種零件，裝配車間的任務(wù)是把A、B兩種零件組裝成產(chǎn)品。兩個生產(chǎn)車間每生產(chǎn)一個零件后都要分別把它們送到裝配車間的貨架F1、F2上，F(xiàn)1存放零件A，F(xiàn)2存放零件B，F(xiàn)1和F2的容量均為可以存放10個零件。裝配工人每次從貨架上取一個A零件和一個B零件，然后將其組裝成產(chǎn)品。請用：（1） 信號量和P、V操作進(jìn)行正確的管理；（2） 管程進(jìn)行正確管理；答案：Cemaphore empty1=10;empty2=10;full1=0;full2=0;CobeginProcess A() | Process B() | Process 裝配() While(true) while(true) while(true)P(empty1); P(empty2); P(full1);把零件A放入F1; 把零件B放入F2； 取一個A;V(full1); V(full2); V（empty1）； P(full2); 取一個B; V(empty2); 組裝； Coend 53、 現(xiàn)有3個生產(chǎn)者P1、P2、P3，他們都要生產(chǎn)橘子汁，每個生產(chǎn)者都已分別購得兩種不同的原料，待購齊第三種原料后就可配制成橘子汁裝瓶出售。有一供應(yīng)商能源源不斷的供應(yīng)糖、水、橘子精，但每次只拿出一種原料放入容器中供應(yīng)給生產(chǎn)者。當(dāng)容器中有原料時，需要這種原料的生產(chǎn)者可以取走，當(dāng)容器空時供應(yīng)商又可放入一種原料。假定：生產(chǎn)者p1已購得糖和水；生產(chǎn)者P2已購得水和橘子精；生產(chǎn)者P3已購得糖和橘子精；使用：（1） 管程（2） 信號量和P、V操作寫出供應(yīng)商和3個生產(chǎn)者之間能正確同步的程序。答案：Cemaphore empty=1;橘子精=0;糖=0；水=0;Process product() While(true) P(empty); 產(chǎn)生一個隨機(jī)數(shù)s; If(s=0) V(橘子精); If(s=1) V(水)； If(s=2) V(糖); Process P1() | Process P2() | Process P3() While(true) while(true) while(true)P(橘子精); P(糖); P(水); 取走橘子精； 取走糖； 取走水； V(empty); V(empty); V(empty); Coend64、 某寺廟有小和尚和老和尚若干，水缸一只，由小和尚提水入缸供老和尚飲用。水缸可容水10桶，水取自同一口水井中。水井徑窄，每次僅能容納一只水桶取水，水桶總數(shù)為3個。每次放入、取出的水量僅為1桶，而且不能同時進(jìn)行。試用一種同步工具寫出小和尚和老和尚入水、取水