操作系統(tǒng)小抄

1、專業(yè)好文檔 1.1什么是操作系統(tǒng)？操作系統(tǒng)與普通的程序工作方式有何不同？ 至今沒有統(tǒng)一的定義，但人們可以從不同的角度對操作系統(tǒng)加以理解： 操作系統(tǒng)作為一臺“虛擬機”； 操作系統(tǒng)作為資源管理器。操作系統(tǒng)是管理計算機系統(tǒng)資源的軟件，它確保這些資源被高效合理地使用； 操作系統(tǒng)作為用戶與計算之間的接口。這一接口為用戶提供了兩種使用操作系統(tǒng)的方式：命令方式和系統(tǒng)調用方式 總之，操作系統(tǒng)實際上是一組計算機程序，與普通的程序工作方式相同。主要區(qū)別在于程序的意圖和運行模式不同。操作系統(tǒng)控制cpu和其它系統(tǒng)資源的使用，并 調度cpu運行普通程序的時間。os的程序在核心態(tài)(kernel mode)下運行，硬件保護

2、它免受用戶程序的破壞；而應用程序都在用戶態(tài)(user mode)下運行，它們不受硬件保護。 什么是作業(yè)？ 在批處理方式中，一個用戶程序及其所需要的數(shù)據(jù)和操作命令的總和稱為一個作業(yè)(job) 什么是通道？什么是中斷？ 所謂通道，實質上是一個功能單一、結構簡單的i/o處理器，它獨立于cpu并直接控制外設與內存進行數(shù)據(jù)傳輸。 所謂中斷，指在i/o正常結束或出現(xiàn)硬件故障時，相應硬件向cpu發(fā)出中斷信號，cpu停止正在執(zhí)行的操作，轉去執(zhí)行中斷處理程序，中斷處理完畢后cpu再回到原來的斷點繼續(xù)進行。 什么是多道程序技術的主要思想？ 在內存中同時放入若干道用戶作業(yè)，當一個作業(yè)需要等待i/o請求時，cpu轉去

3、執(zhí)行另一道作業(yè)。多道程序系統(tǒng)也稱為多任務處理(multitasking) 什么是分時系統(tǒng)(time sharing)？ 在分時系統(tǒng)中使用了多道程序設計技術來處理多個交互的進程。有時也稱為多任務分時系統(tǒng)。在分時系統(tǒng)中處理器的時間被多個用戶分享。在分時系統(tǒng)中多個用戶通過終端(terminal)同時訪問系統(tǒng)。 什么是并發(fā)？什么是并行 并發(fā)是指兩個或兩個以上事件在同一時間間隔內發(fā)生。 并行是指兩個或兩個以上事件在同一時刻發(fā)生。 操作系統(tǒng)內核的結構有哪三種構建方式？各有何特點？ 操作系統(tǒng)內核的結構有三種構建方式：整體式系統(tǒng)、層次式系統(tǒng)、客戶/服務系統(tǒng) 1.整體式系統(tǒng)(monolithicq kernel

4、)：整體式的內核是指在一大塊代碼中實際上包含了所有操作系統(tǒng)功能，并作為一個單一進程運行，內核中的所有函數(shù)可以訪問所有內部數(shù)據(jù)結構和例 程。對內核任何部分的修改都必須重新編譯、鏈接整個內核、重新安裝、重新啟動。如：linux內核 2.層次式系統(tǒng)：把系統(tǒng)看作一系列的層，每層完成操作系統(tǒng)功能的相關子集，每一層依賴下一層,而下一層完成更原始的功能通過定義層,分解一個問題成更易于處理的子問題q 3.客戶/服務系統(tǒng)-微內核結構(microkernel)：只給內核分配一些最基本的功能，包括地址空間、q 內部進程間通信(ipc)、基本的調度(scheduling)。其他的操作系統(tǒng)服務都是由運行在用戶模式下的進

5、程提供的，這些程序也稱為服務程序。微內 核結構很適合于構建分布式系統(tǒng)，可能是現(xiàn)代操作系統(tǒng)發(fā)展的一種趨勢。如：windows2000 1、操作系統(tǒng)的形成過程經(jīng)歷了哪幾個主要階段？ 答：1、人工操作階段，20世紀50年代前；2、單道批量處理，第二代計算機，可分早期和脫機批量處理；3、執(zhí)行系統(tǒng)，20世紀50年代末到60年代初；4、多道程序系統(tǒng)。 2、操作系統(tǒng)基本類型及主要特性： 答：1、多道批處理，多道、無序、調度；2、分時系統(tǒng)，多路、獨立、交到；3、實時系統(tǒng)，多路、獨立、及時、交互。 3、操作系統(tǒng)基本特征含義及相互關系： 答：特征：并發(fā)兩個以上事件在同一時間間隔發(fā)生；共享，硬、軟件資源可為多用戶同

6、時使用；虛擬，把物理上的一個實體變成邏輯上的多個對應物；異步性，內存中多進程按各自獨立、不可預知的速度向前推進。其中并發(fā)與共享是最基本的，相輔相成，互為依存條件。第二章 用戶接口 什么是系統(tǒng)調用？ 所謂系統(tǒng)調用，指運行在用戶態(tài)的應用程序請求操作系統(tǒng)為之服務的一種手段。它由運行在核心態(tài)的操作系統(tǒng)的一段程序來完成特定功能，屬于一種特殊的過程調用。 4、作業(yè)是計算機按指定步驟，為用戶一次上扣解題所完成作業(yè)的總和，作業(yè)管理是指一用戶作業(yè)提交系統(tǒng)后，系統(tǒng)對其實施的所有管理和控制工作，包括作業(yè)控制和調度。 5、作業(yè)由源程度、數(shù)據(jù)和作業(yè)處理的說明組成。源程序和數(shù)據(jù)是用戶上機運算的具體內容，后者是用戶要求的計

7、算機所做的具體步驟。 6、系統(tǒng)為用戶提供命令接口(分配與聯(lián)機，是各種操作命令，組織作業(yè)的工作流程和控制作業(yè)運行)，程序接口（是一組系統(tǒng)調用命令，是管理程序提供的服務界 面，負責管理和控制正運行程序，幫它請求其他資源和服務），圖形接口（為用戶提供圖形界面支好，有一定智能的用戶環(huán)境）的接口，用聲、色的鍵盤等驅動命 令，控制作業(yè)運行。 7、作業(yè)控制有作業(yè)控制卡、作業(yè)說明書、鍵盤命令、命令文件方式。 第三章進程管理 多道程序并發(fā)執(zhí)行時的三個特征是什么？ (1) 程序指令執(zhí)行間斷性。 (2) 失去封閉性，資源共享。 (3) 運行結果不可再現(xiàn)性。 進程(process)的定義和特征 定義：進程是一個正在執(zhí)

8、行的程序。進程是程序在一個數(shù)據(jù)集合上的運行過程，它是系統(tǒng)進行資源分配和調度的一個獨立單位。 進程和程序相關聯(lián)，但是是兩個截然不同的概念。進程有五個基本特征： (1)動態(tài)性。有生命期。 (2)并發(fā)性。多個進程實體同存于內存，能并發(fā)執(zhí)行。 (3)獨立性。具備申請系統(tǒng)資源的獨立單位。 (4)異步性。進程以各自獨立、不可預知的速度向前推進。 (5)結構特性。為描述進程的運動變化過程，每個進程都由程序段、數(shù)據(jù)段和一個進程控制塊(pcb)三部分組成進程控制的主要任務是什么？ 進程控制的主要任務是對進程生命期控制(創(chuàng)建、撤銷進程)，以及實現(xiàn)對進程狀態(tài)的轉換(就緒態(tài)、運行態(tài)、阻塞態(tài))。包含三個內容： 執(zhí)行進程

9、時，采取哪種執(zhí)行模式(核心態(tài)或者用戶態(tài)) 進程怎樣創(chuàng)建、怎樣撤消 何時切換進程：時鐘中斷時;發(fā)生i/o中斷時;管理程序調用或系統(tǒng)調用. 什么是原語，舉例說明？ 如：創(chuàng)建進程原語：create(n)，撤銷進程原語：destroy(n)，阻塞進程原語：block()，喚醒進程原語：wakeup(n)所謂原語，是操作系統(tǒng)內核中，由若干條指令構成、用于完成一個特定的功能的一個過程，該過程在執(zhí)行時是不可中斷的。 什么是臨界資源？臨界區(qū)？ 操作系統(tǒng)中將一次僅允許一個進程訪問的資源稱為臨界資源。對共享資源訪問的程序片段稱為臨界區(qū)(critical section )。 什么是進程同步(process syn

10、chronization)？ 所謂進程同步是指多個進程合作完成任務，它們在執(zhí)行速度上相互協(xié)調，即一個進程的執(zhí)行依賴于另一個進程的消息，當一個進程沒有得到另一進程的消息時應等 待，直到消息到達被喚醒為止。進程的互斥實際上是進程同步的一種特例。不同的是，進程同步的并發(fā)進程在使用共享資源時，進程間存在一種必然的依賴關系。進 程互斥有時并不能解決進程同步問題。 怎樣利用信號量機制編程解決生產(chǎn)者-消費者問題？ struct semaphore s,empty,full=1,n,0; message buffern; int in,out=0,0; cobegin /* 用s對臨界區(qū)實行互斥*/ void

11、 produce_i(void) void consume_j(void) message x; message y; while(true) while(true) produce a new message into x; p(full); /*遞減滿槽數(shù)*/ p(empty); /*遞減空槽數(shù)*/ p(s); /*進入臨界區(qū)*/ p(s); /*進入臨界區(qū)*/ y=bufferout; out=(out+1) mod n; bufferin=x; in=(in+1) mod n; v(s); /*離開臨界區(qū)*/ v(s); /*離開臨界區(qū)*/ v(empty); /*遞增空槽數(shù)*/ v(

12、full); /*遞增滿槽數(shù)*/ consume message y; coend 怎樣利用信號量機制編程解決哲學家進餐問題? struct semaphore fork5= 1, 1, 1, 1, 1 ; struct semaphore count = 4; cobegin void philosopher( int i ) while(true) think(); /*哲學家思考*/ p(count); /*最多同允許4位哲學家就餐*/ p( forki ); /*哲學家拿起左邊的叉子*/ p( fork(i+1) mod 5 ); /*哲學家拿起右邊的叉子*/ eat(); /*哲學家

13、就餐*/ v( fork(i+1) mod 5 ); /*哲學家放下右邊叉子*/ v( forki ); /*哲學家放下左邊的叉子*/ v( count ); coend 進程間通信的三種常用類型 1.共享存儲器系統(tǒng) 2.消息傳遞系統(tǒng) 3.管道通信系統(tǒng) 線程的定義 線程是進程中可獨立執(zhí)行的子任務，一個進程可以有一個或多個線程?，F(xiàn)代操作系統(tǒng)都引入了線程的概念。 8、程序順序執(zhí)行特征為順序性、封閉性、可再現(xiàn)性，并發(fā)執(zhí)行為間斷性、失去封閉性和不可再現(xiàn)性。 9、bernstein條件：滿足此條件，相關程序可并發(fā)執(zhí)行，否則按順序執(zhí)行，1966年bernstein首次提出。 如r（p1）nw(p2)r(p

14、2)w（p1）w（p1）w（p2）= 即p1的讀集與p2寫集的交集，p2讀與p2寫的交，p1寫與p2寫的交，均為空集。 10、進程最少設置3個狀態(tài)，執(zhí)行、就緒和阻塞態(tài)。因：進程實質是程序的一次執(zhí)行過程，最多一個執(zhí)行程序占用cpv（就緒），os為進程服務期間不能繼續(xù)執(zhí)行，放棄cpv處于阻塞等待態(tài)。 11、多進程并發(fā)執(zhí)行時存在兩種制約關系。間接制約是多個進程間無邏輯關系，僅由于同處系統(tǒng)共享資源而有關。例：分時系統(tǒng)兩用戶進程編譯pascal源程 序，分時占用處理扣編譯各自的源程序，存在間接制約關系。直接制約是多個協(xié)作進程間存在的邏輯制約關系，即一進程的執(zhí)行依賴另一進程的消息，無消息應等 待，有消息被

15、喚醒。如共享一緩沖器的讀進程和打印進程，須同步才能完成共同任務。 12、臨界資源：系統(tǒng)中一次僅允許一個進程訪問的資源。臨界區(qū)指系統(tǒng)每個進程中訪問臨界資源的那段代碼段。 13、具體分析讀者寫者問題的同步算法，指出哪些語用控制讀寫互斥，寫寫互斥。 答：讀一寫問題指保證一個寫者必須與其他寫進程或讀進程互斥地訪問一個共享對象的同步問題。寫者進程p（wrt）操作能實現(xiàn)寫寫，讀寫互斥，wrt=1， 寫者調用p（wrt）后信息量值為0，進入寫操作，readcount=0，讀者進程阻塞等待，實現(xiàn)讀寫互斥。在讀者進程中的p（wrt）操作僅能實現(xiàn)讀 寫互斥。 第四章 死鎖及其對策 死鎖的定義？死鎖(deadloc

16、k)是指一組進程由于競爭系統(tǒng)資源或互相通信而導致永久阻塞的狀況。至今沒有完美有效的解決方案。 產(chǎn)生死鎖的四個必要條件？ 1）互斥(mutual exclusion) 在一段時間內某資源只能由一個進程占有。 2）占有且等待(hold and wait) 已占有了一些資源的進程可能還要等待申請其他的資源才能繼續(xù)工作。 3）非剝奪(no preemption) 已分配給某進程的資源不可被其他進程剝奪，除非該進程自己釋放該資源。 4) 循環(huán)等待(circular wait)存在一個封閉的進程-資源循環(huán)鏈。 什么是鴕鳥算法？ 解決死鎖最簡單的方法是像鴕鳥一樣對死鎖視而不見。 怎樣考慮死鎖預防？ 事前預防

17、手段：如果能保證死鎖的四個條件中至少一個不成立,則死鎖不會發(fā)生。 打破互斥條件：能作到不互斥就最好不互斥.如采用spooling技術. 打破占有且等待條件：初始時就申請所有的資源. 打破非剝奪條件：將資源剝奪. 打破環(huán)路等待條件：對資源進行統(tǒng)一編號. 怎樣考慮死鎖避免？ 死鎖避免是通過對每一次資源申請，采取邊申請、邊進行分析，來判斷本次申請是否是一次安全的分配，即是否達到系統(tǒng)安全狀態(tài)。是否存在一種能作出正確選擇的算法，從而避免死鎖呢?回答是肯定的,但條件是:必須事先獲得進程將來的資源請求信息 尋找死鎖避免算法的思路是：如果啟動一個新進程而引發(fā)的資源請求可能導致死鎖，則暫不啟動這個進程。如果一個

18、進程提出新的資源請求會導致死鎖，則暫不允許這個進程提出新的資源請求。 怎樣考慮死鎖的檢測和恢復？ 死鎖檢測算法(回溯)：每次資源被申請或釋放時,檢測系統(tǒng)資源圖是否存在環(huán)路(此時死鎖可能還沒有發(fā)生)，如果存在環(huán)路,則逐一在環(huán)路中選擇一進程撤消,直至死鎖消除. 缺點:效率太低，導致系統(tǒng)總體性能太為下降。 死鎖恢復策略(事后恢復)：依次流產(chǎn)所有的死鎖進程，直至死鎖解除；依次剝奪資源直到死鎖解除；預先定義檢測點，備份每一個死鎖的進程，然后重啟這些進程。 缺點：原來的死鎖可能再次出現(xiàn) 14、死鎖系統(tǒng)并非所有的資源都分配完畢。 第五章 處理器調度管理 處理器調度(processor scheduling)

19、的類型是什么？ 1. long-term scheduling長程調度(作業(yè)調度)：用于決定哪些作業(yè)有執(zhí)行資格。 2. medium-term scheduling中程調度(中級調度)：用于決定哪些有執(zhí)行資格的暫時被掛起(在外存)的進程可以進入主存中。實質是將進程在內存和外存之間進行交換。 3. short-term scheduling短程調度(又稱為進程調度或cpu調度)：用于決定哪個在主存中的進程占用處理器。 的兩類調度模式是什么？ cpu非剝奪調度模式，簡稱非剝奪調度模式：進程一直運行,直到結束，除非自己的i/o操作而中止或阻塞。不適合多用戶、多任務系統(tǒng)。易于實現(xiàn)。 cpu可剝奪調度模

20、式，簡稱可剝奪調度模式：當前正在運行的進程可以被操作系統(tǒng)中斷、并轉移到就緒態(tài)。所有進程提供較好的服務，因為任何進程都不能獨占處理器很長的時間。較難實現(xiàn)，較大開銷。適合多用戶、多任務系統(tǒng) 選擇調度算法時應考慮什么因素？ 響應時間:使交互的用戶的響應時間盡可能短。 吞吐率:單位時間內處理的作業(yè)數(shù)最多。 處理器效率:使cpu百分之百忙碌。 什么是時間片輪轉算法(round robin)？ 使用基于時針的剝奪調度模式。允許每個進程周期性地使用處理器一個時間片長(通常為10-100 milliseconds) 。以一定的間隔周期性地產(chǎn)生一個時鐘中斷。當中斷發(fā)生時，當前正在運行的進程置于就緒隊列中。下一就

21、緒進程被選中變?yōu)檫\行態(tài)。這種技術也稱為時間片輪轉技 術。 ，什么是多級反饋算法？ 思想:處罰運行時間較長的作業(yè) 方法：建立多級就緒調度隊列，每個就緒隊列對應一個調度優(yōu)先級別，第1級隊列優(yōu)先級最高，第2級隊列優(yōu)先級次之，依此類推。 各級就緒隊列具有不同大小的時間片，優(yōu)先級最高的第1級隊列中進程的時間片最短，其余隊列中進程的時間片依次增長。 一個新進程首先放到第1級就緒隊列末尾。同級的進程按fcfs分配處理器，若進程完成全部工作則撤離，否則加入下一級就緒隊到末尾。 按隊列優(yōu)先級從高到低進行進程調度。 15、批處理中，作業(yè)從提交互退出有4種狀態(tài)。提交是程序員把存儲有作業(yè)實體信息的介質交給機房或用戶通

22、過終端鍵盤向計算機輸入其作業(yè)實體信息時所處狀 態(tài)。后備是作業(yè)實體信息已被輸?shù)捷斎刖?，建立jcb，等待作業(yè)調度態(tài)。運行是作業(yè)被調度到裝入的存、創(chuàng)建相應進程，投入運行態(tài)。完成是作業(yè)運行結束或因錯 誤而終止時，釋放所占全部資源，準備離開態(tài)。提交后備操作員啟動作業(yè)注冊過程，涉及脫機輸入程序或聯(lián)機spooling的輸入進程，及作業(yè)注冊程序；后 備運行涉及作業(yè)調度程序、內存管理程序和設備管理的功能程序；運行完成在進程調度、進程控制原語及os資源管理程序幫助下結束或作業(yè)終止程序處理出錯 工作。 16、作業(yè)調度功能：選擇作業(yè)，分配資源，建立作業(yè)進程，建有關表格作業(yè)善后處理，用于批處理系統(tǒng)。進程調度按某調度算法

23、從就緒態(tài)進程選一個互處理機上運 行，在os中必備。中級調度掛起和解除掛起進程，將程序數(shù)據(jù)在內外存對換，矩短期調整系統(tǒng)負荷。配置于有掛起功能的系統(tǒng)。 17、分時系統(tǒng)不必設作業(yè)調度，因用戶鍵盤輸入的命令數(shù)據(jù)，直接入內存，無需配置。 18、搶占調度三原則：時間片、優(yōu)先級、短進程優(yōu)先原則。 19、調度隊列模型有三：進程型，用于分時系統(tǒng)，作業(yè)和進程型，在純多道批處理系統(tǒng)，作業(yè)進程和中級型，用于多道批處理和分時處理系統(tǒng)。 20、作業(yè)周轉時間指從用戶提交作業(yè)的全部實體信息進入輸入片到作業(yè)完成時刻的間隔。作業(yè)平均周轉時間t= （n為被測作業(yè)流中的作業(yè)數(shù)，ti是該作業(yè)流中第i個作業(yè)的周轉時間）；作業(yè)平均帶權周轉

24、時間w= （tri指作業(yè)i的實際運行時間） 21、響應時間是用戶從提交一個請求開始，到屏幕上顯示結果的一段時間間隔，分時系統(tǒng)響應時間35s，實時控制系統(tǒng)秒級、毫秒級乃至低于100us。 22、時間片輪轉調度算法，選擇時間片因素：系統(tǒng)對響應時間的要求，就緒隊列中進程的數(shù)目，系統(tǒng)的處理能力。 23、短作業(yè)優(yōu)先是對長作業(yè)不公平，最短作業(yè)優(yōu)先調度不能用于分時系統(tǒng)。 第六章 存儲器管理 什么是計算機存儲器層次結構？ 若干千字節(jié)（kb）非?？焖?、昂貴、易變的高速緩存（cache）。 若干兆字節(jié)（mb）的中等速度、中等價格、易變的主存儲器（ram），簡稱為內存或主存。 若干千兆字節(jié)（gb）的低速、價廉、不易

25、變的磁盤組成，簡稱為外存或輔存。 什么是內部碎片？外部碎片？ 在固定式分區(qū)存儲器管理中，這種由于被裝入的數(shù)據(jù)塊小于分區(qū)從而使得分區(qū)內部有空間浪費的現(xiàn)象稱作內部碎片。 在可變分區(qū)存儲器管理中，系統(tǒng)運作一段時間后，導致小分區(qū)越來越多，而且越來越小的現(xiàn)象。這種方法最終導致在主存中出現(xiàn)許多空洞，這種現(xiàn)象稱作外部碎片。 什么叫虛擬存儲器？ 虛擬存儲器（簡稱為虛存）基于“分頁”技術或結合了“分頁和分段”技術，提供給用戶(比實際內存容量要大)足夠大地址空間，是現(xiàn)代操作系統(tǒng)中普通采用的存儲器管理技術。 實現(xiàn)虛擬存儲器的基本原理是什么？ 虛存對應用程序透明，使每個進程在處理時好像有無限的主存可用。為實現(xiàn)這一點，

26、操作系統(tǒng)為每個進程在磁盤上創(chuàng)建一個虛擬地址空間，在需要時，部分虛存被取 進主存中。按照這種方法，許多進程可以共享相對較小的主存。一般有專門的硬件機制實現(xiàn)虛擬地址與物理地址之間的地址轉換。 什么是請求分頁存儲管理？ 所謂請求式分頁管理,是指在進程開始執(zhí)行前，不要求把進程一次性全部裝入主存，而只把當前需要的一部分頁面裝入主存，其它部分在進程執(zhí)行過程中需要時，再從輔存(硬盤)上調入主存。 優(yōu)點： 一個進程的大小可以大過主存的全部。 在主存中可以維持更多的進程，對每一個進程僅僅裝入了它的部分頁。 請求分頁存儲管理當執(zhí)行一個程序時其過程是什么？ 1.首先，操作系統(tǒng)僅取程序開始處的幾個頁放到主存中。 2.

27、缺頁中斷處理階段：如果處理器處理一個不在主存中的邏輯地址(稱為缺頁)，則產(chǎn)生一個中斷。操作系統(tǒng)將該進程的運行態(tài)置為阻塞態(tài)。os發(fā)出一個磁盤 i/o read 請求；當發(fā)生磁盤i/o時，os調度另一進程運行；當os收到磁盤i/o完成的消息時，將剛才由于缺頁而阻塞的進程重新放入就緒隊列 3. 操作系統(tǒng)根據(jù)提取頁面策略(fetch policy)，把包含引發(fā)缺頁的邏輯地址的頁取進主存。 什么是局部性原理？ 在一個進程中，程序和數(shù)據(jù)的引用趨向于簇聚性。(表現(xiàn)為空間局部性，即指令和數(shù)據(jù)的引用通常不會偏離太遠)；一個短的時間周期內，訪問運行僅僅涉及到進程的少數(shù)幾個塊。(表現(xiàn)為時間局部性，即剛剛使用過的指令

28、和數(shù)據(jù)馬上又會被使用) 什么是抖動(thrashing)？一個進程的頁面剛剛交換到硬盤馬上又需要取回來使用的現(xiàn)象稱為抖動。抖動情況下，處理器大部分時間花費在交換塊，而不是執(zhí)行指令。頁替換算法要盡可能防止抖動發(fā)生。 分頁存儲管理的優(yōu)缺點是什么？ 優(yōu)點： 不要求進程的程序段和數(shù)據(jù)段在主存中連續(xù)存放，從而有效地消除了外部碎片問題。 有利于多道程序運行和大程序運行。 分頁對程序員是透明的。 缺點： 要求有相應硬件支持完成地址變換。 可能造成抖動。 段式存儲管理的基本思想是什么？ 把程序按過程（函數(shù)）關系分成段，每段有自己的段名，一個用戶進程所包含的段對應于一個二維的線性虛擬空間，也就是一個二維虛擬存儲

29、器。段式管理以段為單位為用戶進程分配主存，然后通過地址映射機構把段式虛擬地址轉換成實際的主存物理地址。 段式存儲管理的優(yōu)缺點是什么？ 優(yōu)點： 便于模塊化處理，便于共享分段，便于保護。 分段對程序員是可見的。 分段具有處理不斷增長數(shù)據(jù)結構的能力 缺點： 為滿足分段的動態(tài)增長和減少外部碎片，要采用拼接手段。 段頁式存儲管理的基本思想是什么？ 用分段方法來分配和管理虛擬存儲器。即按程序的自然邏輯關系把進程的地址空間分成若干段，每段有各自的段名；用分頁方法來分配和管理主存，即把主存分成大 小相等的小塊（幀）；進程的每一段又采用分頁方法，按幀的大小把每段分成許多頁。每段的分頁從0開始連續(xù)編號。則邏輯地址

30、結構為(s, p, d)，其中s表示段號，p表示段內頁號，d表示頁內偏移量。主存以幀為單位分配給每個進程。 系統(tǒng)為每個進程建立一個段表，為每個段建立一個頁表。系統(tǒng)硬件負責將邏輯地址轉換為主存的物理地址。 24、存儲管理功能：存儲分配、地址變換、“擴充”主存容量、存儲保護。 25、靜態(tài)分配：裝配程序把目標模塊進行連接裝入時確定它們在主存中的位置動態(tài)分配；作業(yè)在存儲空間的位置在裝入時確定，但在執(zhí)行過程可根據(jù)需要申請附加的存儲空間。 26、地址的重定位是把作業(yè)地址空間中使用的邏輯地址變換成主存中物理地址的過程，也算地址映射。靜態(tài)重定位是在程序運行前由裝配程序完成的,優(yōu)點是無需 加硬件地址變換機構,可

31、在一般計算機上實現(xiàn)。優(yōu)點是不需分配連續(xù)存儲空間，動態(tài)申請空間和在主存中移動，有利程序段共享；缺點是需附加硬件，軟件算法較復 雜。 27、分頁存儲管理實現(xiàn)原理：等分主存；用戶邏輯地址空間的分頁；邏輯地址的表示；主存分配原則；、頁表和頁表地址寄存器。實現(xiàn)邏輯地址變主存物理地址的機構為每頁設一重定位寄存器，一組為頁表。 28、段式管理程序以段為單元分配主存，并通過地址映射機構把段式虛擬地址轉換成實際的主存物理地址。指令和數(shù)據(jù)的單元地址包括表段名的段號s和位量w即段內地址。 第七章 i/o 系統(tǒng)及設備管理 什么是i/o操作？ 計算機系統(tǒng)的主存儲器與外部設備之間的數(shù)據(jù)傳輸操作稱為i/o操作。 i/o操作

32、的四種控制方式是什么？ 程序直接控制方式 程序中斷i/o控制方式 dma控制方式 i/o通道控制方式 什么是spooling技術？ spooling技術又稱為聯(lián)機同時外圍設備操作技術。通常在磁盤上開辟稱為“井”的專門存儲區(qū)域(緩沖區(qū))來存放作業(yè)信息和作業(yè)執(zhí)行結果，設置一個預輸 入程序把作業(yè)流中作業(yè)信息傳送到“輸入井”和一個緩輸出程序把“輸出井”中執(zhí)行結果輸出到i/o設備。事實上，大多數(shù)低速i/o設備都屬于獨享設備，采用 spooling技術后，把原來的獨享設備改造成為了可共享的設備。 什么是尋道時間, 旋轉延遲, 傳送時間？ 尋道時間：磁頭在移動臂帶動下定位到指定柱面/磁道所需要的時間。 旋轉

33、延遲：指定扇區(qū)旋轉到達磁頭位置的時間。 傳送時間：由磁頭把扇區(qū)中信息讀到主存或從主存讀信息寫到扇區(qū)所需的時間。與上兩項相比它可忽略不計。 什么是scan掃描算法（電梯算法）？ 磁頭臂僅僅沿一個方向移動，在途中滿足所有未完成的請求，直到到達這個方向上的最后一個磁道，或在這個方向上沒有別的請求為止。然后倒轉服務方向。 29、設備管理任務控制i/o設備操作，完成輸入/輸出，減輕用戶程序負擔；按算法把i/o設備分配給請求進程；發(fā)揮設備使用率，提高寫cpu并行操作程度?；竟δ転檫M行設備分配；實現(xiàn)真正的i/o操作；管理緩沖區(qū)；使用戶程序與實際物理設備無關。 30、（1）按資源分配方式，外設分三類獨占。字

34、符設備如打印機。共享。塊設備如磁盤。虛擬設備。用spooling技術將獨占改為共享設備。 31、虛擬設備：系統(tǒng)采用spooling技術，具備預輸入程序，井、媛輸出程序進行聯(lián)機同時外設操作。 32、設備分配機制四因素：i/o設備的固有屬性；系統(tǒng)所采用的分配策略；安全性；與設備無關性。 第八章 文件管理系統(tǒng) 文件的定義是什么？ 文件是被命名的相關聯(lián)的數(shù)據(jù)集合體，它通常在外存(如磁盤)上，可以作為一個獨立單位被存放并實施相關操作(如：打開、關閉、讀、寫等)。 文件的邏輯組織可分為哪兩種形式？ 文件的邏輯組織可分為兩種形式：記錄式文件和無結構(流式)文件。 記錄式文件：把文件看作是相關記錄的集合。用戶

35、文件常采用這種邏輯組織方式。 無結構(流式)文件：把文件構成看作是字符流的集合。 什么是文件分配表(fat)？ 在文件分配表(fat)中，記錄一個文件的塊分配情況只需要一個記錄項，內容是：開始塊和文件長度。 33、文件是被命名的相關聯(lián)的數(shù)據(jù)集合體，在外存，可作獨立單位被存放并設施相應操作。文件系統(tǒng)是系統(tǒng)中負責管理和存取輔助存儲器上文件信息的軟件和數(shù) 據(jù)，具備功能訪問存儲介質，完成文件按名存?。粍?chuàng)刪文件，操作指定文件；文件保護、保密、共享；管理存儲空間；轉儲和恢復。 34、文件分類按性質、用途、系統(tǒng)、庫、用戶；按操作保護：只讀、讀寫不保護；按組織形式：普通、目錄、特別文件（輸入/輸出設備）。 3

36、5、文件目錄使用：實現(xiàn)按名存取文件，是文件說明的有序集合，目錄項包括文件名；邏輯結構；在外存的物理位置；存取控制信息；管理信息；文件類型；使用計數(shù)。 第九章 linux操作系統(tǒng) linux特性是什么？ linux是一個多用戶，多任務系統(tǒng)。 它帶有豐富的與unix兼容的工具. 支持多種類型的文件系統(tǒng)(fat、ext2、ext3)。 完全支持標準的unix網(wǎng)絡模型. 內核可按需定制。 支持設備的獨立性。 支持虛擬內存管理。 linux 系統(tǒng)結構及核心功能是什么？ 內核(kernel)負責抽象硬件細節(jié)內核代碼運行在核心態(tài)，它能訪問所有的計算機物理資源所有的內核代碼和數(shù)據(jù)結構使用單一的地址空間； 系統(tǒng)

37、調用庫(system libraries)定義了一個標準的函數(shù)集合。通過系統(tǒng)調用，用戶應用程序與內核交互，從而達到即使用戶應用程序沒有內核代碼那么大的訪問權限，也能完成許多操作系統(tǒng)的功能； 系統(tǒng)應用程序(system utilities)完成獨立的、專門的管理任務操作系統(tǒng)原理模擬試題a卷 一、 填空題(每空1分,共30分) 1、 人工操作方式存在問題是資源獨占、串行工作、人工干預。 2、 多道批處理具有多道性、無序性、調度性。 3、特權指令只管態(tài)下執(zhí)行，在用戶態(tài)執(zhí)行則是非法指令。 4、操作系統(tǒng)功能括用戶接口、處理機、存儲、設備和文件管理。 5、命令接口分脫機和聯(lián)機命令接口。 6、程序順序執(zhí)行具

38、有順序性、封閉性和可再現(xiàn)性。 7、進程通信利用的信箱可分為私用、公用和共享信箱。 8、解決死鎖的方法有死鎖的預防、避免、檢測與恢復。 9、文件存儲空間管理常用的技術有空白文件目錄、位示圖、空閑塊鏈。 10、選擇調度算法時通常應考慮以下幾個主要因素：系統(tǒng)設計目標、均衡地處理系統(tǒng)和用戶的要求、系統(tǒng)資源利用率、優(yōu)先級。 11、通常選擇時間片時要考慮以下幾個因素：系統(tǒng)對響應時間的要求、就緒隊列中進程的數(shù)目、系統(tǒng)的處理能力。 12、存儲管理應實現(xiàn)如下功能：存儲分配、地址變換、“擴充”主存容量、存儲保護。 13、實現(xiàn)spooling系統(tǒng)時必須在磁盤上辟出稱為輸入井和輸出井的專門區(qū)域，以存放作業(yè)信息和作業(yè)執(zhí)

39、行結果。 14、i/o操作的控制方式有程序直接、中斷、dma、通道控制方式。 15、按文件的邏輯結構分類，將文件分為流式和記錄式文件。 二、單項選擇題（每小題2分，共20分） 1、操作系統(tǒng)的主要功能是管理計算機系統(tǒng)中的資源 2、只適合順序存取，不提供隨機存取功能的存儲介質是磁帶 3、段式存儲管理中的地址格式是二維地址。 4、用戶程序的邏輯地址可以不連續(xù)的存儲管理方式是段式 5、把邏輯文件存放到存儲介質上時，如果組織成順序文件，則邏輯記錄必須按順序存放在相鄰的存儲塊中。 6、在多進程的并發(fā)系統(tǒng)中，肯定不會因競爭cpu而產(chǎn)生死鎖。 7、硬件采用了中斷和通道技術，使得cpu與外設能并行工作。 8、文

40、件的保密是指防止文件被竊取 9、進程所請求的一次打印輸出結束后，將使進程狀態(tài)從等待態(tài)變?yōu)榫途w態(tài) 10、為使大作業(yè)在小的主存空間運行，可采用請求頁式技術。 三、判斷題（每小題1分，共10分） 1、分時系統(tǒng)中，時間片越小越好。f 2、作業(yè)控制語言是供用戶編寫程序以實現(xiàn)某項計算任務。f 3、文件目錄存放在內存的一個固定區(qū)域。f 4、虛擬設備是把一個物理設備變換成多個對應的邏輯設備。t 5、在分配共享設備和獨占設備時，都可能引起死鎖。f 6、段式存儲管理便于共享分段。t 7、文件的索引訪問方式是一種直接訪問方式。t 8、分時系統(tǒng)不需要作業(yè)調度，因而也無作業(yè)后備隊列。t 9、線程既是資源分配單位，又是一

41、個執(zhí)行單位。f 10、由于最短作業(yè)優(yōu)先調度是優(yōu)先短作業(yè)，故可用于分時系統(tǒng)。f 四、簡答題（每小題10分，共30分） 1、同步：并發(fā)進程之間存在的相互制約和相互依賴的關系。 互斥：若干進程共享一資源時，任何時刻只允許一個進程使用。 區(qū)別：進程互斥是進程間競爭共享資源的使用權，這種競爭沒有固定的必然關系。而進程同步是涉及共享資源的并發(fā)進程間的一種必然的依賴關系。 2、引入虛擬存儲器的的原因：虛擬存儲器是系統(tǒng)為了滿足用戶對存儲器容量的巨大需求而虛構的一個非常大的地址空間，從而用戶編程時無需擔心存儲器的不足，似乎有一個足夠大的存儲器供用戶使用一樣。 為實現(xiàn)分頁式虛擬存貯，頁表中至少應含有的內容：頁號、

42、中斷位、主存塊號、輔存地址 3、文件：文件是被命名的相關聯(lián)的數(shù)據(jù)集合體。 文件系統(tǒng)：文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)中負責管理和存取輔助存儲器上文件信息的軟件和數(shù)據(jù)。 文件系統(tǒng)的功能：對文件的按名存??；常用的文件操作；文件的保護、保密和共享；文件存儲空間的管理；文件的轉儲和恢復。 五、應用題（10分） 假定一磁盤有200個柱面，編號為0199，當前移動臂的位置在143號柱面上，并剛剛完成125號柱面的服務請求，如果請求隊列的先后順序是86， 147，91，177，94，150，102，175，130。請按下列算法分別計算為完成上述各次訪問總共需要的磁頭移動量，并寫出磁頭的移動順序。 （1）先來先服務算法(f

43、cfs)；總量：565 移動順序：143-86-147-91-177-94-150-102-175-130 （2）最短尋找時間優(yōu)先算法(sstf)?？偭浚?62 移動順序：143-147-150-130-10294-91-86- 175-17 操作系統(tǒng)原理模擬試題b卷 一、 填空題(每空1分,共30分) 1、操作系統(tǒng)的形成經(jīng)歷了人工操作、單道批處理、執(zhí)行系統(tǒng)和多道程序系統(tǒng)階段。 1、 分時系統(tǒng)的特征是多路性、獨立性、及時性和交互性。 3、并發(fā)進程中涉及到共享變量的程序段稱為臨界區(qū)，兩個進程同時進入相關的臨界區(qū)可能會造成與時間有關的錯誤。 4、從靜態(tài)觀點看，作業(yè)包括對應的源程序、數(shù)據(jù)和作業(yè)處理步

44、驟。 5、程序順序執(zhí)行時具有順序性、封閉性和可再現(xiàn)性。 6、進程高級通信機制可分為共享存儲器、消息傳遞和管道通信系統(tǒng)。 7、解決死鎖的方法有死鎖的預防、避免、檢測與恢復。 8、斯普林 (spooling)系統(tǒng)中，作業(yè)執(zhí)行時，從磁盤上的輸入井中讀取信息，并把作業(yè)的執(zhí)行結果暫時存放在磁盤上的輸出井中。 9、按資源分配方式可將設備分為獨占、共享、虛擬設備。 10、頁式存貯管理中，頁表是用來指出作業(yè)的邏輯頁號與主存頁幀號的對應關系。 11、選擇調度算法時通常應考慮以下幾個主要因素：系統(tǒng)設計目標、均衡地處理系統(tǒng)和用戶的要求、系統(tǒng)資源使用率、優(yōu)先級。 12、實時系統(tǒng)提供必要的調度信息包括：就緒時間、開始截

45、和完成截止時間、處理時間、資源要求、優(yōu)先級。 13、設備分配機制與下述四個因素有關：i/o設備的固有屬性、系統(tǒng)所采用的分配策略、設備分配中的安全性、與設備的無關性。 14、常用的文件存取控制方法有存取控制矩陣、存取控制表、用戶存取權限表、口令核對法、密碼技術。 15、搶占調度的原則有三點：時間片、優(yōu)先級、短進程優(yōu)先原則。 二、單項選擇題（每小題2分，共20分） 1、磁盤是共享設備，每一時刻最多有一個進程與它交換信息。 2、用戶通過終端使用計算機系統(tǒng)控制作業(yè)執(zhí)行的方式稱為聯(lián)機控制方式。 3、有若干并發(fā)進程均將一個共享變量count中的值加1一次，若控制這些并發(fā)進程互斥執(zhí)行count加1操作，co

46、unt中的值正確。 4、設計批處理多道系統(tǒng)時，首先要考慮的是系統(tǒng)效率和吞吐量 5、對磁盤進行移臂調度的目的是為了縮短尋找時間。 6、頁式存儲管理中，地址轉換工作是由硬件完成的。 7、臨界區(qū)是指并發(fā)進程中訪問共享變量的程序段。 8、在以下存貯管理方案中，不適用于多道程序設計系統(tǒng)的是單道連續(xù)分配。 9、多道程序設計是指在一臺處理機上并發(fā)運行多個程序。 10、如果允許不同用戶的文件可以具有相同的文件名，通常采用多級目錄結構來保證按名存取的安全。 三、判斷題（每小題1分，共10分） 1、銀行家算法是防止死鎖發(fā)生的方法之一。f 2、文件的存取方法與文件物理結構和用戶使用方法密切相關。t 3、在進行頁面替

47、換時，被淘汰的頁都要回寫到輔存。f 4、程序的并發(fā)執(zhí)行就是多個程序同時在一個處理機執(zhí)行。f 5、dma（直接存儲器存?。┓绞娇蓪崿F(xiàn)cpu與外設并行。t 6、對臨界資源，應采用互斥訪問方式來實現(xiàn)共享。t 7、在進行頁面替換時，被淘汰的頁都要回寫到輔存。f 8、輔助存儲器是文件的主要存儲介質。t 9、打開文件就是把文件內容由輔存調入主存。f 10、當系統(tǒng)中發(fā)生死鎖時，則系統(tǒng)中的所有資源都已分配完畢。f 四、簡答題（每小題10分，共30分） 1、主存與外圍設備之間的信息傳送操作稱為輸入輸出操作。通道可稱為輸入輸出處理機。 2、可搶占式調度是嚴格保證任何時刻，讓具有最高優(yōu)先數(shù)（權）的進程占有處理機運行

48、，因此增加了處理機調度的時機，引起為退出處理機的進程保留現(xiàn)場，為占有處理機的進程恢復現(xiàn)場等時間（和空間）開銷增大。 3、資源靜態(tài)分配策略防死鎖原因。它要求每個進程在開始執(zhí)行前申請所需的全部資源，僅在系統(tǒng)為之分配了所需的全部資源后，該進程才開始執(zhí)行。這樣，進程在執(zhí)行過程中不再申請資源，從而破壞了死鎖的四個必要條件之一“占有并等待條件”，從而防止死鎖的發(fā)生。 五、應用題（10分） 用pv操作解決讀者寫者問題的正確程序如下： struct semaphore mutex, wrt:=1,1; int readcount=0; cobegin void readeri (void)( i=1,2,k)

49、 while(true) p(mutex） if readcount =0 p(wrt); readcount:= readcount +1; v(mutex）; read file; p(mutex）; readcount:= readcount 1; if readcount =0 v(wrt); v(mutex）; ) ; void writerj(void) (j=1,2,m) while(true) p(wrt); write file; v(wrt) ; ; coend ; 請回答：（1）信號量mutex的作用；(1) mutex用于讀者計數(shù)readcount的互斥信號量；（2）程

50、序中什么語句用于讀寫互斥，寫寫互斥；if readcount =1 p(wrt)中的p（s）用于讀寫互斥，寫者進程中的p(wrt)用于寫寫互斥，讀寫互斥。（3）若規(guī)定僅允許5個進程同時讀怎樣修改程序？程序中增加一 個信號量s5，初值為5，p(s5)語句加在讀者進程第1個p(mutex)之前，v(s5)語句加在讀者進程第2個v(mutex)之后。 操作系統(tǒng)原理模擬試題c卷 一、 填空題(每空1分,共30分) 1、進程調度的職責是按給定的調度算法從就緒隊列中選擇一個進程，讓它占用處理器。 2、多道批處理系統(tǒng)的主要優(yōu)點是資源利用率高、系統(tǒng)吞吐量大。 3、實時系統(tǒng)的特征是多路性、獨立性、及時性、交互性

51、和高可靠性。 4、操作系統(tǒng)的結構主要有如下三種主要類型：整體式、層次式和客戶/服務器系統(tǒng)。 5、作業(yè)管理包括作業(yè)控制和調度兩大部分。 6、程序并發(fā)執(zhí)行時具有間斷性、失去封閉性和不可再現(xiàn)性。 7、常用的解除死鎖的方法有撤消和掛起進程。 8、作業(yè)的四個狀態(tài)為提交、后備、運行和完成狀態(tài)。 9、按調度的層次分類，處理機調度分為作業(yè)、中級和進程。 10、調度算法的性能通常從周轉和響應時間評價。 11、分區(qū)存儲管理算法有首次適應、最佳和最壞適應算法。 12、文件的基本存取方法有順序存取、隨機（直接）存取、按鍵存取的方法。 13、常用的兩種轉儲方法是全量和增量轉儲。 14、作業(yè)控制方式有作業(yè)控制卡、作業(yè)說明

52、書、鍵盤命令和命令文件方式。 15、文件的共享方法有繞道法、鏈訪法、基本文件目錄和符號文件目錄結構。 二、單項選擇題（每小題2分，共20分） 1、作業(yè)調度選中一個作業(yè)后，按作業(yè)控制說明書中第一個作業(yè)步的要求創(chuàng)建該作業(yè)的進程，并使進程的狀態(tài)為就緒 2、若當前運行進程因時間片用完而讓出處理機時，該進程應轉變?yōu)榫途w狀態(tài)。 3、處理器執(zhí)行的指令被分成兩類，其中有一類稱為特權指令，它只允許操作系統(tǒng)使用。 4、任何兩個并發(fā)進程之間可能存在同步或互斥關系 5、用磁帶作為文件存貯介質時，文件只能組織成順序文件。 6、多道程序設計是指在一臺處理機上并發(fā)運行多個程序。 7、在請求頁式系統(tǒng)中，頁表中應包括頁幀號。

53、8、關于資源靜態(tài)分配，（“提高了資源的利用率”）的說法是錯誤的。 9、用戶程序中的輸入輸出操作實際上是由操作系統(tǒng)完成 10、（頁式）是可以不連續(xù)的內存分配方法。 三、判斷題（每小題1分，共10分） 1、若無進程處于運行狀態(tài)，則就緒隊列和等待隊列均為空。（ f ） 2、關閉文件和撤消文件執(zhí)行的操作完全相同。（f ） 3、為提高計算機的利用率引入了多道程序系統(tǒng)。（t ） 4、系統(tǒng)調用與程序級的子程序調用是一致的。（f ） 5、虛擬存儲空間實際上就是輔存空間。（ f） 6、臨界段是指進程中用于實現(xiàn)進程互斥的那段代碼。（f ） 7、spooling指的是一種“假脫機輸入輸出”技術。（ t） 8、管態(tài)下能執(zhí)行所有指令。（ t） 9、在頁式虛擬系統(tǒng)中，為了提高內存利用率，允許用戶使用大小不同的頁面。 （ f） 10、在資源分配過程中，打