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1、設(shè)計(jì)現(xiàn)代OS的主要目標(biāo)是什么?方便性、有效性、可擴(kuò)充性、開(kāi)放性2、何謂脫機(jī)I/O和聯(lián)機(jī)I/O?答:脫機(jī)輸入方式是指在一臺(tái)外圍機(jī)(即一臺(tái)專(zhuān)門(mén)用來(lái)管理輸入/輸出的、功能較簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī))的控制下,預(yù)先將程序和數(shù)據(jù)從低速輸入設(shè)備輸入到磁帶,當(dāng)CPU需要這些程序和數(shù)據(jù)時(shí),再?gòu)拇艓Ц嬖V的讀入內(nèi)存。類(lèi)似的,脫機(jī)輸出方式是指當(dāng)CPU需要輸出時(shí),先告訴的將數(shù)據(jù)寫(xiě)入磁帶,然后在一臺(tái)外圍機(jī)的控制下,然后低速輸出設(shè)備進(jìn)行輸出。相反,在主機(jī)的直接控制下進(jìn)行的輸入/輸出方式被稱(chēng)為聯(lián)機(jī)輸入/輸出方式。優(yōu)點(diǎn):減少了CPU的空閑時(shí)間;提高I/O速度。3、實(shí)現(xiàn)分時(shí)系統(tǒng)的關(guān)鍵問(wèn)題是什么?應(yīng)如何解決?答:關(guān)鍵問(wèn)題:及時(shí)接收、及時(shí)處理及時(shí)接收:在系統(tǒng)中設(shè)臵多路卡,使主機(jī)能同時(shí)接收用戶(hù)從各個(gè)終端上輸入的數(shù)據(jù);為每個(gè)終端配臵緩沖區(qū),暫存用戶(hù)鍵入的命令或數(shù)據(jù)。及時(shí)處理:作業(yè)直接進(jìn)入內(nèi)存;采用輪轉(zhuǎn)運(yùn)行方式,不允許一個(gè)作業(yè)長(zhǎng)期占用處理機(jī)5、是什么原因使操作系統(tǒng)具有異步性特征?答:進(jìn)程是以人們不可預(yù)知的速度向前推進(jìn)。內(nèi)存中的每個(gè)進(jìn)程何時(shí)獲得處理機(jī)運(yùn)行;進(jìn)何時(shí)因提出某種資源請(qǐng)求而暫停;進(jìn)程以怎樣的速度向前推進(jìn);每道程序總共需要多少時(shí)間完成,等等。在多道程序環(huán)境下,允許多個(gè)進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行,但由于競(jìng)爭(zhēng)資源等因素的限制,使進(jìn)程的執(zhí)行不是“一氣呵成,而是以“走走停?!钡姆绞竭\(yùn)行。只要運(yùn)行環(huán)境相同,作業(yè)經(jīng)過(guò)多次運(yùn)行,都會(huì)獲得完全相同的結(jié)果。6、何謂微內(nèi)核技術(shù)?在微內(nèi)核中通常提供了哪些功能?答:在微內(nèi)核OS中是將進(jìn)程管理、存儲(chǔ)器管理以及I/O管理的功能一分為二,屬于機(jī)制的很小一部分放入微內(nèi)核中,另外絕大部分放在微內(nèi)核外的各種服務(wù)器中來(lái)實(shí)現(xiàn)。功能:進(jìn)程(線程)管理、低級(jí)存儲(chǔ)器管理、中斷和陷入處理。第2章作業(yè)2、程序并發(fā)執(zhí)行時(shí)為什么會(huì)失去封閉性和可再現(xiàn)性?答:程序并發(fā)執(zhí)行時(shí),多個(gè)程序共享系統(tǒng)中的各種資源,因而這些資源的狀態(tài)由多個(gè)程序改變,致使程序運(yùn)行失去了封閉性,也會(huì)導(dǎo)致其失去可再現(xiàn)性。3、試說(shuō)明PCB的作用,為什么說(shuō)PCB是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志?答:PCB 是進(jìn)程實(shí)體的一部分,是操作系統(tǒng)中最重要的記錄型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。作用是使一個(gè)在多道程序環(huán)境下不能獨(dú)立運(yùn)行的程序,成為一個(gè)能獨(dú)立運(yùn)行的基本單位,成為能與其它進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程。OS是根據(jù)PCB對(duì)并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程進(jìn)行控制和管理的。OS根據(jù)進(jìn)程的PCB感知到該進(jìn)程的存在。所以說(shuō)PCB是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志4、同步機(jī)構(gòu)應(yīng)遵循哪些基本準(zhǔn)則?答空閑讓進(jìn)、忙則等待、有限等待、讓權(quán)等待5、何謂“忙等”?它有什么缺點(diǎn)?答:“忙等”:不讓權(quán)等待,即進(jìn)程因?yàn)槟呈录陌l(fā)生而無(wú)法繼續(xù)執(zhí)行時(shí),它仍占CPU,并不執(zhí)行循環(huán)測(cè)試指令來(lái)等待該事件的完成。缺點(diǎn):沒(méi)有做到“讓權(quán)等待”,降低了CPU的使用效率。6、試從物理概念上說(shuō)明記錄型信號(hào)量wait和signal。wait(S):當(dāng)S.value0 時(shí),表示目前系統(tǒng)中這類(lèi)資源還有可用的。執(zhí)行一次wait 操作,意味著進(jìn)程請(qǐng)求一個(gè)單位的該類(lèi)資源,使系統(tǒng)中可供分配的該類(lèi)資源減少一個(gè),因此描述為S.value:=S.value-1;當(dāng)S.value0時(shí),表示該類(lèi)資源已分配完畢,進(jìn)程應(yīng)調(diào)用block原語(yǔ)自我阻塞,放棄處理機(jī),并插入到信號(hào)量鏈表S.L中。signal(S):執(zhí)行一次signal操作,意味著釋放一個(gè)單位的可用資源,使系統(tǒng)中可供分配的該類(lèi)資源數(shù)增加一個(gè),故執(zhí)行S.value:=S.value+1 操作。若加1 后S.value0,則表示在該信號(hào)量鏈表中,仍有等待該資源的進(jìn)程被阻塞,因此應(yīng)調(diào)用wakeup 原語(yǔ),將S.L鏈表中的第一個(gè)等待進(jìn)程喚醒。8、我們?yōu)槟撑R界資源設(shè)置一把鎖W,當(dāng)W=1時(shí)表示關(guān)鎖;當(dāng)W=0時(shí)表示鎖已經(jīng)打開(kāi),試寫(xiě)出開(kāi)鎖和關(guān)鎖原語(yǔ),并利用它們?nèi)?shí)現(xiàn)互斥。、我們?yōu)槟撑R界資源設(shè)置一把鎖W,當(dāng)W=1時(shí)表示關(guān)鎖;當(dāng)W=0時(shí)表示鎖已經(jīng)打開(kāi),試寫(xiě)出開(kāi)鎖和關(guān)鎖原語(yǔ),并利用它們?nèi)?shí)現(xiàn)互斥。答:開(kāi)鎖語(yǔ)句: unlock(w);w=0;關(guān)鎖語(yǔ)句:lock(w); if(w=1) do no_op;w=1;互斥: var w: semaphore:=0;Begin RepeatLock(w); critical sectionUnlock(w); remainder sectionUntil false; end;9、試說(shuō)明管程由哪幾部分組成,為什么要引入條件變量?答:管程由四部分組成:管程的名稱(chēng);局部于管程內(nèi)部的共享數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)說(shuō)明;對(duì)該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行操作的一組過(guò)程;對(duì)局部于管程內(nèi)部的共享數(shù)據(jù)設(shè)臵初始值的語(yǔ)句;當(dāng)一個(gè)進(jìn)程調(diào)用了管程,在管程中時(shí)被阻塞或掛起,直到阻塞或掛起的原因解除,而在此期間,如果該進(jìn)程不釋放管程,則其它進(jìn)程無(wú)法進(jìn)入管程,被迫長(zhǎng)時(shí)間地等待。為了解決這個(gè)問(wèn)題,引入了條件變量condition。第三章7、何謂死鎖?產(chǎn)生死鎖的原因和必要條件是什么?10”答:如果一組進(jìn)程中的每一個(gè)進(jìn)程都在等待僅由該組進(jìn)程中的其他進(jìn)程才能引發(fā)的事件,那么該組進(jìn)程是死鎖的。原因:競(jìng)爭(zhēng)不可搶占性資源,競(jìng)爭(zhēng)可消耗資源,進(jìn)程推進(jìn)順序不當(dāng)。必要條件:互斥條件,請(qǐng)求和保持條件,不可搶占條件和循環(huán)等待條件。9、不安全狀態(tài)是否必然導(dǎo)致系統(tǒng)進(jìn)入死鎖狀態(tài)?舉例說(shuō)明。10”不安全狀態(tài)不一定導(dǎo)致進(jìn)入死鎖,因?yàn)?,安全性檢查中的向量Max是進(jìn)程前提供的,而在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中一進(jìn)程需要的最大資源量可能小于Max,如一進(jìn)程對(duì)應(yīng)的程序中有一段進(jìn)行錯(cuò)誤處理的代碼其中需要n個(gè)a種資源,若該進(jìn)程在運(yùn)行過(guò)程中沒(méi)有碰到相應(yīng)的錯(cuò)誤,而不需要調(diào)用該段錯(cuò)誤處理代碼,則它實(shí)際上將完全不會(huì)請(qǐng)求這n個(gè)a種資源。14、在解決死鎖問(wèn)題的幾個(gè)方法中,哪種方法最易于實(shí)現(xiàn)?哪種方法能使資源利用率最高?答:解決/處理死鎖的方法有預(yù)防死鎖、避免死鎖、檢測(cè)和解除死鎖預(yù)防死鎖方法最容易實(shí)現(xiàn),但所施加的限制條件過(guò)于嚴(yán)格,導(dǎo)致系統(tǒng)資源利用率降低 避免死鎖可使系統(tǒng)獲得較好的資源利用率。第4-5章作業(yè)1、“整體對(duì)換從邏輯上也擴(kuò)充了內(nèi)存,因此也實(shí)現(xiàn)了虛擬存儲(chǔ)器的功能”這種說(shuō)法是否正確?請(qǐng)說(shuō)明理由。答:上述說(shuō)明法是錯(cuò)誤的。整體對(duì)換將內(nèi)存中暫時(shí)不用的某個(gè)程序及其數(shù)據(jù)換出至外存,騰出足夠的內(nèi)存空間以裝入在外存中的、具備運(yùn)行條件的進(jìn)程所對(duì)應(yīng)的程序和數(shù)據(jù)。虛擬存儲(chǔ)器是指僅把作業(yè)的一部分裝入內(nèi)存便可運(yùn)行作業(yè)的存儲(chǔ)器系統(tǒng),是指具有請(qǐng)求調(diào)入功能和置換功能,能從邏輯上對(duì)內(nèi)存容量進(jìn)行擴(kuò)充的一種存儲(chǔ)器系統(tǒng),它的實(shí)現(xiàn)必須建立在離散分配的基礎(chǔ)上。雖然整體對(duì)換和虛擬存儲(chǔ)器均能從邏輯上擴(kuò)充內(nèi)存空間,但整體對(duì)換不具備離散性。實(shí)際上,在具有整體對(duì)換功能的系統(tǒng)中,進(jìn)程的大小仍受到實(shí)際內(nèi)存容量的限制。2、什么叫靜態(tài)重定位,什么叫動(dòng)態(tài)重定位,它們分別與何種裝入方式相對(duì)應(yīng)?答:把作業(yè)裝入內(nèi)存中隨即進(jìn)行地址變換的方式稱(chēng)為靜態(tài)重定位,在作業(yè)執(zhí)行期間,當(dāng)訪問(wèn)到指令或數(shù)據(jù)時(shí)才進(jìn)行地址變換的方式稱(chēng)為動(dòng)態(tài)重定位。它們分別和可重定位 、 動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)裝入方式相對(duì)應(yīng)。3、虛擬存儲(chǔ)器有哪些特征?其中最本質(zhì)的特征是什么?答:虛擬存儲(chǔ)器具有離散性、多次性、對(duì)換性和虛擬性的特征。其中最本質(zhì)的特征是離散性,在此基礎(chǔ)上又形成了多次性和對(duì)換性,所表現(xiàn)出來(lái)的最重要的特征是虛擬性。第6章習(xí)題1、有哪幾種I/O控制方式?哪種I/O控制方式適用于字符設(shè)備?哪種I/O控制方式適用于塊設(shè)備?答:有四種:使用輪詢(xún)的可編程I/O方式;使用中斷的可編程I/O方式;直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)(DMA) 方式;I/O通道控制方式。其中使用中斷的可編程I/O方式適用于字符設(shè)備,直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)(DMA) 方式適用于塊設(shè)備。2、在設(shè)備管理中,為什么要引入緩沖區(qū)?答:在設(shè)備管理中,引入緩沖區(qū)的主要原因有以下四點(diǎn):1)緩和CPU與I/O設(shè)備速度不匹配的矛盾;2)減少對(duì)CPU的中斷頻率,放寬對(duì)CPU中斷響應(yīng)時(shí)間的限制;3)解決數(shù)據(jù)粒度不匹配的問(wèn)題;4)提高CPU和I/O設(shè)備之間的并行性。3、什么是設(shè)備的獨(dú)立性?引入設(shè)備的獨(dú)立性有什么優(yōu)點(diǎn)?如何實(shí)現(xiàn)設(shè)備的獨(dú)立性?答:設(shè)備的獨(dú)立性是指應(yīng)用程序獨(dú)立于具體使用的物理設(shè)備。引入設(shè)備獨(dú)立性可提高設(shè)備分配的靈活性和設(shè)備的利用率,使I/O重定向更易于實(shí)現(xiàn)。為實(shí)現(xiàn)設(shè)備的獨(dú)立性引入了邏輯設(shè)備和物理設(shè)備的概念,在應(yīng)用程序中使用的是邏輯名,而系統(tǒng)中還配備了一張將邏輯設(shè)備名轉(zhuǎn)換為物理設(shè)備名的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)邏輯設(shè)備表(LUT),從而實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用程序所使用的設(shè)備與具體的設(shè)備無(wú)關(guān)的設(shè)備獨(dú)立性。4、什么是SPOOLing技術(shù),它由哪幾部分組成?答:SPOOLing也稱(chēng)為假脫機(jī)技術(shù),是指在多道程序的環(huán)境下,利用多道程序中的一道或兩道來(lái)模擬外圍控制機(jī),從而在聯(lián)機(jī)的條件下實(shí)現(xiàn)同時(shí)外圍操作的技術(shù)。它由輸入/輸出井、輸入/輸出緩沖區(qū)、輸入/輸出進(jìn)程和井管理程序四部分組成。5、什么是SCAN算法,它是為了解決什么問(wèn)題而引入的?答:SCAN算法是一種磁盤(pán)調(diào)度算法,它選擇在磁頭當(dāng)前移動(dòng)方向上,與當(dāng)前磁頭所在磁道距離最近的,要求訪問(wèn)的磁道進(jìn)行訪問(wèn),直至在當(dāng)前移動(dòng)方向上再無(wú)需要訪問(wèn)的磁道時(shí),才反轉(zhuǎn)磁臂移動(dòng)方向,并執(zhí)行與前面相同的調(diào)度策略。SCAN算法的引入是為了避免出現(xiàn)進(jìn)程“饑餓”現(xiàn)象。6、為什么引入NStepSCAN算法,它是如何解決上述問(wèn)題的?答:在SSTF、SCAN、CSCAN幾種磁盤(pán)調(diào)度算法中,都可能出現(xiàn)“磁臂粘著”現(xiàn)象,即有一個(gè)進(jìn)程或幾個(gè)進(jìn)程對(duì)某一磁道有較高的訪問(wèn)頻率,從而導(dǎo)致磁臂停留在某處不動(dòng),壟斷了整個(gè)磁盤(pán)設(shè)備。NStepScan算法將磁盤(pán)請(qǐng)求隊(duì)列分成若干個(gè)長(zhǎng)度為N的子隊(duì)列,磁盤(pán)調(diào)度按FCFS算法依次處理這些子隊(duì)列。而每處理一個(gè)子隊(duì)列時(shí)又是按照SCAN算法。當(dāng)處理某子隊(duì)列時(shí),又有新的磁盤(pán)I/O請(qǐng)求,便將新請(qǐng)求進(jìn)程放入其他隊(duì)列中,從而避免了粘臂現(xiàn)象。第7-8章 習(xí)題1、在文件系統(tǒng)中,目錄的功能是什么?對(duì)目錄管理的主要要求是什么?答:在文件系統(tǒng)中,具有將文件名轉(zhuǎn)換為該文件在外存的物理位置的功能。對(duì)目錄管理的主要要求是:1)能夠?qū)崿F(xiàn)“按名存取”;2)提高對(duì)目錄的檢索速度;3)能夠?qū)崿F(xiàn)文件共享;4)允許文件重名。2、什么是文件的邏輯結(jié)構(gòu)?什么是文件的物理結(jié)構(gòu)?答:文件的邏輯結(jié)構(gòu)是從用戶(hù)的觀點(diǎn)出發(fā),所觀察到的文件組織形式,是用戶(hù)可以直接處理的數(shù)據(jù)及其結(jié)構(gòu),它獨(dú)立于物理特性,又稱(chēng)文件組織。文件的物理結(jié)構(gòu)又稱(chēng)為文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu),是指文件在外存上的存儲(chǔ)組織形式,與存儲(chǔ)介質(zhì)的存儲(chǔ)性能有關(guān)。3、文件的邏輯結(jié)構(gòu)有哪幾種類(lèi)型?常用的外存組織方式哪幾種,分別對(duì)應(yīng)于哪種文件物理結(jié)構(gòu)?答:文件的邏輯結(jié)構(gòu)有順序文件、索引文件和索引順序文件三種類(lèi)型。常用的外存組織方式有:連續(xù)組織方式(對(duì)應(yīng)的文件物理結(jié)構(gòu)是順序式的文件結(jié)構(gòu))、鏈接組織方式(對(duì)應(yīng)的文件物理結(jié)構(gòu)索引式的文件結(jié)構(gòu))、索引組織方式(對(duì)應(yīng)的文件物理結(jié)構(gòu)是索引式的文件結(jié)構(gòu),但在現(xiàn)代OS中,則可對(duì)應(yīng)于

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