操作系統(tǒng)復習題-概念

1、1、 操作系統(tǒng)是管理系統(tǒng)資源、控制程序執(zhí)行，改善人機界面，提供各種服務，合理組織計算機工作流程和為用戶使用計算機提供良好運行環(huán)境的一種系統(tǒng)軟件。配置操作系統(tǒng)的主要目標：方便用戶使用；擴大機器功能； 管理系統(tǒng)資源；提高系統(tǒng)效率；構筑開放環(huán)境。2、系統(tǒng)調用是一種中介角色，把用戶和硬件隔離開來，應用程序只有通過系統(tǒng)調用才能請求系統(tǒng)服務并使用系統(tǒng)資源。系統(tǒng)調用是應用程序獲得操作系統(tǒng)服務的唯一途徑。系統(tǒng)調用可分為：進程管理、文件操作、設備管理、貯存管理、進程通信、信息維護六類。3、系統(tǒng)調用的實現(xiàn)原理：編寫系統(tǒng)調用處理程序 設計一張系統(tǒng)調用入口地址表，每個入口地址都指向一個系統(tǒng)調用的處理程序，有的系統(tǒng)還包

2、含系統(tǒng)調用自帶參數(shù)的個數(shù) 陷入處理機制，需開辟現(xiàn)場保護，以保存發(fā)生系統(tǒng)調用時的處理器現(xiàn)場。4、系統(tǒng)調用與過程調用的主要區(qū)別：調用形式不同 被調用代碼的位置不同 提供方式不同 調用的實現(xiàn)不同5、系統(tǒng)調用的作用：(1)內盒可以基于權限和規(guī)則對資源訪問進行裁決，保證系統(tǒng)的安全性(2)系統(tǒng)調用對資源進行抽象，提供一致性接口，避免用戶使用資源時發(fā)生錯誤且提高編程效率5、用戶態(tài)轉向核心態(tài)：程序請求操作系統(tǒng)服務，執(zhí)行系統(tǒng)調用；在程序運行時產生中斷或異常事件6、中斷的概念：指在程序執(zhí)行過程中，遇到急需處理的事件時，暫時中止現(xiàn)行程序在CPU上的運行，轉而執(zhí)行相應的事件處理程序，待處理完成后再返回斷點或調度其他程

3、序執(zhí)行。進程線程區(qū)別聯(lián)系：進程：是一個可并發(fā)執(zhí)行的具有獨立功能的程序關于某個數(shù)據(jù)集合的一次執(zhí)行過程，也是操作系統(tǒng)進行資源分配和保護的基本單位。線程：是操作系統(tǒng)進程中能夠獨立執(zhí)行的實體，也是處理器調度和分派的基本單位。是進程的組成部分，每個進程內允許包含多個并發(fā)執(zhí)行的實體引入進程的原因：一是刻畫系統(tǒng)的動態(tài)性，發(fā)揮系統(tǒng)的并發(fā)性，提高資源利用率。二是解決共享性，正確描述程序的執(zhí)行狀態(tài)。8、進程最基本的狀態(tài)有三種：運行態(tài)：進程占有處理器正在運行。就緒態(tài)：進程具備運行條件，等待系統(tǒng)分配處理器以便運行。等待態(tài)：又稱為態(tài)或睡眠態(tài)，指進程不具備運行條件，正在等待某個事件的完成。進程狀態(tài)轉換的具體原因：運行態(tài)&

4、#224;等待態(tài) 等待使用資源或某事件發(fā)生，如等待外設傳輸、等待人工干預。等待態(tài)à就緒態(tài) 資源得到滿足或某事件已經發(fā)生，如外設傳輸結束；人工干預完成。運行態(tài)à就緒態(tài) 運行時間片到，或出現(xiàn)有更高優(yōu)先權進程。就緒態(tài)à運行態(tài) CPU空閑時被調度選中一個就緒進程執(zhí)行。9、進程控制塊(PCB)的概念和組成：每個進程有且僅有一個進程控制塊（PCB），或稱進程描述符，它是進程存在的唯一標識，是操作系統(tǒng)用來記錄和刻畫進程狀態(tài)及有關信息的數(shù)據(jù)結構，是進程動態(tài)特征的一種匯集，也是操作系統(tǒng)掌握進程的唯一資料結構和管理進程的主要依據(jù)。包含三類：標識信息，現(xiàn)場信息，控制信息10、臨界區(qū)管理

5、的基本原則：一次至多一個進程能夠在它的臨界區(qū)內；不能讓一個進程無限地留在它的臨界區(qū)內；不能強迫一個進程無限地等待進入它的臨界區(qū)。特別，進入臨界區(qū)的任一進程不能妨礙正等待進入的其它進程的進展；11、信號量：一個進程在某一關鍵點上被迫停止執(zhí)行直至接收到對應的特殊變量值，通過這一措施，任何復雜的進程交互要求均可得到滿足，這種特殊變量就是信號量信號量的組成：信號量是一種變量類型，用一個結構型數(shù)據(jù)結構表示，有兩個分量：一個是信號量的值，另一個是信號量隊列的指針。 12、什么是死鎖？什么是饑餓？試舉日常生活中的例子說明之。如果在一個進程集合中的每個進程都在等待只能由該集合中的其它一個進程才能引發(fā)的事件，則

6、稱一組進程或系統(tǒng)此時發(fā)生了死鎖（教材268頁）。饑餓是指一個進程由于其它進程總是優(yōu)先于它而被無限期拖延 13、 形成死鎖的四個必須條件互斥條件：系統(tǒng)中存在臨界資源，進程應互斥地使用這些資源占有和等待條件：進程在請求資源得不到滿足而等待時，不釋放已占有資源不剝奪條件：已被占用的資源只能由屬主釋放，不允許被其他進程剝奪循環(huán)等待條件：存在循環(huán)等待鏈，其中，每個進程都在鏈中等待下一個進程所持有的資源，造成這組進程處于永遠等待狀態(tài)。 14、何謂地址轉換（重定位）？有哪些方法可以實現(xiàn)地址轉換：為了保證程序的正確運行，必須把程序和數(shù)據(jù)的邏輯地址轉換為物理地址，這一工作稱為地址轉換或重定位。地址轉換有兩種方式

7、，一種方式是在作業(yè)裝入時由作業(yè)裝入程序（裝配程序）實現(xiàn)地址轉換，稱為靜態(tài)重定位；這種方式要求目標程序使用相對地址，地址變換在作業(yè)執(zhí)行前一次完成；另一種方式是在程序執(zhí)行過程中，CPU訪問程序和數(shù)據(jù)之前實現(xiàn)地址轉換，稱為動態(tài)重定位。 15、（1）靜態(tài)（地址）重定位：由裝入程序實現(xiàn)裝載代碼模塊（簡單的說，就是鏈接后的程序，詳見p235）的加載和地址轉換，把它裝入分配給進程的主存指定區(qū)域，其中的所有邏輯地址修改成主存物理地址，稱靜態(tài)重定位（2）動態(tài)（地址）重定位：由裝入程序實現(xiàn)裝載代碼模塊的加載和地址轉換，把它裝入分配給進程的主存指定區(qū)域，但對鏈接程序處理過的應用程序的邏輯地址不做任何修改，程序主存起

8、始地址被置入硬件專用寄存器重定位寄存器。程序在執(zhí)行的過程中，每當cpu引用主存地址（訪問程序和數(shù)據(jù)）時，由硬件截取此邏輯地址，并在它被發(fā)送到主存儲器之前加上重定位寄存器的值，以便實現(xiàn)地址轉換，稱動態(tài)重定位 16、虛擬存儲器：在具有層次結構存儲器的計算機系統(tǒng)中，自動實現(xiàn)部分裝入和部分替換功，使得進程運行空間的一部分在主存中，另外某些部分在其他輔助存儲器中，當需要時再將其動態(tài)裝入 23、請求分頁虛擬存儲系統(tǒng)：將作業(yè)信息的副本存放在磁盤這一類輔助存儲器中，當作業(yè)被調度投入運行時，并不把作業(yè)的程序和數(shù)據(jù)全部裝入主存，而僅僅裝入立即使用的那些頁面，至少要將作業(yè)的第一頁信息裝入主存，在執(zhí)行過程中訪問到不在

9、主存的頁面時，再把它們動態(tài)地裝入。 請求分頁式存儲管理頁表的引用、修改內存駐留標志與虛擬存儲器實現(xiàn)聯(lián)系：常駐內存標志位主要判斷頁是否在主存中；引用位主要用于替換策略；修改位主要用于替換策略以及清除策略 17、分頁式存儲管理和分段式存儲管理的比較：分段是信息的邏輯單位由源程序的邏輯結構及含義所決定，是用戶可見的，段長由用戶根據(jù)需要來決定，段起始地址可從任何主存地址開始。在分段方式中，源程序（段號、段內位移）經鏈接裝配后仍保持二維（地址）結構，引入目的是滿足用戶模塊化程序設計的需要。分頁是信息的物理單位與源程序的邏輯結構無關，是用戶不可見的，頁長由系統(tǒng)（硬件）確定，頁面只能從頁大小的整數(shù)地址開始。

10、在分頁方式中，源程序（頁號、頁內位移）經鏈接裝配后變成一維（地址）結構，引入目的是實現(xiàn)離散分配并提高主存利用率。 22、固定分區(qū)存儲管理：主存空間被劃分成數(shù)目固定不變的分區(qū)，各分區(qū)的大小不等，每個分區(qū)只裝入一個作業(yè)，若多個分區(qū)中都裝有作業(yè)，則他們可以并發(fā)執(zhí)行。 按名存取功能及其實現(xiàn)與FCB之間關系：按名存取是操作系統(tǒng)文件管理的主要目的及其核心功能。主要指信息管理一方面對用戶，另一方面對存儲設備組織管理。用戶通過文件名使用操作文件，文件系統(tǒng)將用戶的邏輯操作轉換為物理操作，將邏輯文件轉換為物理文件。它的實現(xiàn)可以借助文件目錄完成。在文件目錄中包含文件名，文件物理結構，邏輯結構。操作系統(tǒng)通過文件目錄管

11、理的管理控制。FCB包含文件管理控制的基本信息，按名存取時先通過文件名查找文件的FCB，在通過FCB找到文件首塊。 1、 操作系統(tǒng)的資源管理技術:資源復用，資源虛化，資源抽象2、操作系統(tǒng)是用戶與計算機之間的接口2、 操作系統(tǒng)對資源的最基礎抽象：進程抽象(運行的程序)，虛存抽象(運行程序的位置，包括文件和主存)，文件抽象(對I/O設備及其信息的抽象)3、 操作系統(tǒng)的功能：處理機管理，存儲管理，設備管理，信息管理3、操作系統(tǒng)的主要特性：并發(fā)性，共享性，異步性，虛擬性4、計算機物理資源：計算類，存儲及接口類5、三種基本的操作系統(tǒng)類型：批處理操作系統(tǒng)；分時操作系統(tǒng)；實時操作系統(tǒng)；6、UNIX是唯一跨平

12、臺操作系統(tǒng)，是多用戶多任務的7、多道程序設計技術能充分發(fā)揮 處理器 與 外設 并行工作的能力。7、處理器的狀態(tài)：核心態(tài)，用戶態(tài)7、進程的三種狀態(tài)：運行態(tài)，就緒態(tài)，等待態(tài)7、進程的屬性：結構性，共享性，動態(tài)性，獨立性，制約性，并發(fā)性8、進程映像：某時刻進程的內容及其狀態(tài)集合9、進程四要素：進程控制塊、進程程序塊、進程核線棧、進程數(shù)據(jù)塊。10、進程控制塊組成：標識信息，現(xiàn)場信息，控制信息11、多線程實現(xiàn)分：用戶級線程，內核級線程，混合式線程12、進程之間關系：互斥，同步13、實現(xiàn)臨界區(qū)管理的硬件設施：關中斷，測試并建立指令，對換指令14、死鎖防止解決的方法：死鎖防止死鎖避免死鎖檢測和恢復14、可防

13、止死鎖的資源分配：靜態(tài)分配，層次分配，剝奪式分配15、 形成死鎖的必須條件：互斥條件占有和等待條件不剝奪條件循環(huán)等待條件16、地址重定位分：靜態(tài)地址重定位，動態(tài)地址重定位，把邏輯地址轉成物理地址17、I/O控制方式：輪詢方式，中斷方式，DMA方式，通道方式18、Spooling實現(xiàn)：預輸入程序，井管理程序，緩輸出程序23、文件的邏輯結構分兩種形式：流式文件(無結構)，記錄式文件(有結構)。24、文件的物理結構：順序文件，連接文件，索引文件25、邏輯記錄是文件內獨立的最小信息單位25.操作系統(tǒng)驅動力：中斷技術26、實現(xiàn)互斥：軟件（peterson算法，dekker算法），硬件（TEST測試與建立

14、指令與交換指令）27、操作系統(tǒng)管理控制線程：TCB；感知進程的唯一依據(jù)：PCB28、用戶接口類型：程序接口，操作接口29、I/O軟件四層次：I/O中斷處理程序，I/O設備驅動程序，獨立于設備的I/O軟件。用戶空間的I/O設備30、原語(一段程序)：P:申請資源；V：釋放資源31、多道程序設計：增加單位時間算題量，提高資源利用率，充分并行，增加計算時間32、”?！爱斍澳夸涰棧弧??！案改夸涰?2、文件存取方法：順序存取，直接存取，索引存取33、文件系統(tǒng)分三層：文件管理，目錄管理，磁盤主存映射管理33、文件系統(tǒng)負責文件目錄：建立，維護，檢索34、流式文件：從用戶角度劃分的一種邏輯文件類型35、如果一

15、個進程的部分內容在輔助存儲器中，則說明管理控制該進程的操作系統(tǒng)實現(xiàn)了虛擬存儲器功能36、設備獨立性：設備管理提供了使用在編寫程序時不用考慮具體邏輯設備的物理特性37、訪問磁盤上文件由：尋道時間，旋轉延遲時間，讀出/寫入時間組成，電梯：減少尋道時間38、系統(tǒng)調用是操作系統(tǒng)提供給編程人員的唯一接口39、實現(xiàn)虛擬存儲器存儲管理有多種，如請求頁式存儲管理41、分時系統(tǒng)中進程調度算法：時間片輪轉法42、管理臨界區(qū)的方法：關中斷，測試并建立指令19、引入緩沖技術的理由：1、改善中央處理器與外圍設備之間速度不匹配的矛盾。2、協(xié)調邏輯記錄大小與物理記錄大小不一致的問題。3、提高CPU和I/O設備的并行性。4、

16、減少I/O對CPU的中斷次數(shù)和放寬對CPU中斷響應時間的要求。20、文件：由文件名字標識的一組信息的集合。文件名：字母、數(shù)字組成的字母數(shù)字串，格式和長度因系統(tǒng)而異21、文件控制塊：文件系統(tǒng)給每個文件建立唯一的管理數(shù)據(jù)結構；22、文件控制塊文件屬性信息：文件標識和控制信息(文件用戶名，權限，類型，口令)，文件邏輯結構信息(記錄，成組)，文件物理結構信息(盤塊設備)，文件使用信息(長度，大小)，文件管理信息(日期)34、存儲保護:操作系統(tǒng)必須對主存中的程序和數(shù)據(jù)進行保護，以免其他程序有意或無意的破壞這一工作。36、 進程同步：是指為完成共同任務的并發(fā)進程基于某個條件來協(xié)調其活動，因為需要在某些位置

17、上排定執(zhí)行的先后次序而等待、傳遞信號或消息所產生的協(xié)作制約關系。37、進程互斥：是指若干進程因相互爭奪獨占型資源而產生的競爭關系。38、臨界資源：共享變量所代表的資源。39、 臨界區(qū)：并發(fā)進程中與共享變量(訪問臨界資源)有關的程序段。40、兩個進程同時進入臨界區(qū)會造成與時間有關系錯誤40、固定分區(qū)存儲(定長分區(qū)，靜態(tài)分區(qū))：支持多道程序設計的最簡單的存儲技術41、虛擬存儲器：在具有層次結構存儲器的計算機系統(tǒng)中，自動實現(xiàn)部分裝入和部分替換功，能從邏輯上為用戶提供一個比物理主存容量大的多的，可尋址的“主存儲器”。42、緩沖區(qū)：緩沖用于平滑兩種不同速度的硬件部件或設備之間的信息傳輸，在主存器中開辟一

18、個存儲區(qū)，稱為緩沖區(qū)，專門用于臨時存放I/O操作的數(shù)據(jù)。43、驅動調度：在繁重的I/O負載下，同時會有若干傳輸請求來到并等待處理，系統(tǒng)必須采用一種調度策略，能夠按最佳次序執(zhí)行要求訪問的諸多請求。能減少為若干I/O請求服務所需消耗的總時間，從而提高系統(tǒng)效率。44、1、預輸入程序：將信息從輸入設備輸入到輔助存儲器緩沖區(qū)域 2、緩輸出程序: 將信息從輔助存儲器輸出緩沖區(qū)域輸出到輸出設備3、井管理程序：控制作業(yè)和輔助存儲器緩沖區(qū)域之間交換信息、并發(fā)性-指兩個或兩個以上的事件或活動在同一時間間隔內發(fā)生；共享性指操作系統(tǒng)中的資源（包括硬件資源和信息資源）可被多個并發(fā)執(zhí)行的進程共同使用，而不是被一個進程所獨

19、占；異步性：在多道程序環(huán)境中，允許多個程序并發(fā)執(zhí)行，并發(fā)活動會導致隨機事件的發(fā)生。2、操作系統(tǒng)的主要類型（三類）及各類型的主要特點：批處理操作系統(tǒng)：根據(jù)預先設定的調度策略選擇若干作業(yè)并發(fā)地執(zhí)行，系統(tǒng)的資源利用率高，作業(yè)吞吐量大。缺點：作業(yè)的周轉時間延長，不具備交互式計算的能力，不利于程序的開發(fā)和調試。特征：脫機工作、成批處理、單/多道程序運行；分時操作系統(tǒng)：允許多個聯(lián)機用戶同時使用一個計算機系統(tǒng)進行交互式計算的操作系統(tǒng)。特點：同時性、獨立性、及時性、交互性。實時操作系統(tǒng)：當外部事件或數(shù)據(jù)產生時，能夠對其予以接收并以足夠快的速度進行處理，所得結果能夠在規(guī)定的時間內控制產生過程或對控制對象做出快速

20、響應，并控制所有實時任務協(xié)調運行的操作系統(tǒng)。組成：數(shù)據(jù)采集、加工處理、操作控制、反饋處理。3、三種典型的實時系統(tǒng):過程控制系統(tǒng)(生產過程控制)；信息查詢系統(tǒng)(情報檢索)事務處理系統(tǒng)(銀行業(yè)務)4、什么是多道程序設計？多道程序設計技術有什么特點：答：多道程序設計是允許多個作業(yè)(程序)同時進入計算機系統(tǒng)的主存并啟動交替計算的方法。主存中多個相互獨立的程序均處于開始和結束之間，從宏觀上看是并行的，躲到程序都處于運行過程中，但尚未運行結束。從微觀上看是串行的，各道程序輪流占用CPU以交替進行。引入多道程序設計，可以提高CPU的利用率，充分發(fā)揮計算機硬部件的并行性。5、 分時與批處理操作系統(tǒng)的區(qū)別：目標

21、不同、適應作業(yè)的性質不同、資源使用率不同 、作業(yè)控制方式不同；7、核心態(tài)和用戶狀態(tài)：當處理器處于核心態(tài)時，CPU運行可信軟件，硬件允許執(zhí)行全部機器指令，可以訪問所有主存單元和系統(tǒng)資源，并具有改變處理器狀態(tài)的能力；當處理器處于用戶態(tài)時，CPU運行非可信軟件，程序無法執(zhí)行特權指令，且訪問權限僅限于當前CPU上進程的地址空間，這樣就能防止內核受到應用程序的侵害。9、 線程的組成和狀態(tài)：線程的組成：（1）線程的唯一標識符及線程狀態(tài)信息；（2）未運行時所保存的線程上下文；可以把線程看成進程中一個獨立的程序計數(shù)器；（3）核心棧，在核心態(tài)工作時保存參數(shù)，在函數(shù)調用時的返回地址，等等；（4）用于存放線程局部變

22、量和用戶棧的私有存儲區(qū)。線程的狀態(tài)：運行，就緒和等待。11、試說明進程的互斥和同步兩個概念之間的異同：進程的互斥是解決進程間競爭關系（間接制約關系）的手段。進程互斥是指若干個進程要使用同一資源時，任何時刻最多允許一個進程去使用，其它要使用該資源的進程必須等待，直到占有資源的進程釋放該資源。進程的同步是解決進程間協(xié)作關系（直接制約關系）的手段。進程同步指兩個以上進程基于某個條件來協(xié)調它們的活動。一個進程的執(zhí)行依賴于另一個協(xié)作進程的消息或信號，當一個進程沒有得到來自于另一個進程的消息或信號時則需等待，直到消息或信號到達才被喚醒。 12、解釋進程的競爭關系和協(xié)作關系：競爭關系：系統(tǒng)中的多個進程之間彼

23、此無關，它們并不知道其它進程的存在，并且也不接受其它進程執(zhí)行的影響。協(xié)作關系：某些進程為完成同一任務需要分工協(xié)作，由于合作的每一個進程都是獨立地以不可預知的速度推進，這就需要相互協(xié)作的進程在某些協(xié)調點上協(xié)調各自的工作。當合作進程中的一個到達協(xié)調點后，在尚未得到其伙伴進程發(fā)來的消息或信號之前應阻塞自己，知道其它合作進程發(fā)來協(xié)調信號或消息后方被喚醒并繼續(xù)執(zhí)行。這種協(xié)作進程之間相互等待對方消息或信號的協(xié)調關系稱為進程同步 13、SPOOLing（外部設備聯(lián)機并行操作）組成及工作原理：SPOOLing稱為假脫機，即在聯(lián)機情況下實現(xiàn)的同時外圍操作，主要分成三部分：輸出井，輸入井；輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū)；緩輸入進程spi、緩輸出進程spo和井管理程序；進程spi模擬脫機輸入時的外圍控制機，將用戶要求的數(shù)據(jù)從輸入設備通過輸入緩沖區(qū)傳送到輸入井。當CPU需要數(shù)據(jù)時，直接沖輸入井中送入內存。Spo進程模擬脫機輸出時的外圍控制機，吧用戶的數(shù)據(jù)，先從內存送到輸出井，待輸出設備空閑時，再將輸出井中的數(shù)據(jù)經過緩沖區(qū)送到輸出設備 14、緩沖技術實現(xiàn)的基本思想：當一個進程執(zhí)行寫操作輸出數(shù)據(jù)時，先向系統(tǒng)