長沙理工大學操作系統(tǒng)簡答題復習

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上處理機管理有哪些主要功能？其主要任務是什么？處理機管理的主要功能是：進程管理、進程同步、進程通信和處理機調(diào)度；進程管理：為作業(yè)創(chuàng)建進程，撤銷已結(jié)束進程，控制進程在運行過程中的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。進程同步：為多個進程（含線程）的運行進行協(xié)調(diào)。進程通信：用來實現(xiàn)在相互合作的進程之間的信息交換。處理機調(diào)度：（1）作業(yè)調(diào)度。從后備隊里按照一定的算法，選出若干個作業(yè)，為他們分配運行所需的資源。（2）進程調(diào)度：從進程的就緒隊列中，按照一定算法選出一個進程，把處理機分配給它，并設臵運行現(xiàn)場，使進程投入執(zhí)行。文件管理有哪些主要功能？其主要任務是什么？文件管理主要功能：文件存儲空間的管理、目錄管

2、理、文件的讀（寫）管理和保護。文件管理的主要任務：管理用戶文件和系統(tǒng)文件，方便用戶使用，保證文件安全性。設備管理有哪些主要功能？其主要任務是什么？主要功能有:緩沖管理、設備分配和設備處理以及虛擬設備等。主要任務:完成用戶提出的I/O請求，為用戶分配I/O設備；提高CPU和I/O設備的利用率；提高I/O速度；以及方便用戶使用I/O設備。內(nèi)存管理有哪些主要功能？其主要任務是什么？內(nèi)存管理的主要功能有：內(nèi)存分配、內(nèi)存保護、地址映射和內(nèi)存擴充。內(nèi)存分配：為每道程序分配內(nèi)存。內(nèi)存保護：確保每道用戶程序都只在自己的內(nèi)存空間運行，彼此互不干擾。地址映射：將地址空間的邏輯地址轉(zhuǎn)換為內(nèi)存空間與對應的物理地址。內(nèi)

3、存擴充：用于實現(xiàn)請求調(diào)用功能，置換功能等。在操作系統(tǒng)中為什么要引入進程概念？它會產(chǎn)生什么樣的影響?為了使程序在多道程序環(huán)境下能并發(fā)執(zhí)行，并對并發(fā)執(zhí)行的程序加以控制和描述，在操作系統(tǒng)中引入了進程概念。影響: 使程序的并發(fā)執(zhí)行得以實行。試從調(diào)度性、并發(fā)性、擁有資源性及系統(tǒng)開銷方面對進程和線程進行比較。a.調(diào)度性。在傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)中，擁有資源的基本單位和獨立調(diào)度、分派的基本單位都是進程，在引入線程的OS中，則把線程作為調(diào)度和分派的基本單位，而把進程作為資源擁有的基本單位；b.并發(fā)性。在引入線程的OS中，不僅進程之間可以并發(fā)執(zhí)行，而且在一個進程中的多個線程之間，亦可并發(fā)執(zhí)行，因而使OS具有更好的并發(fā)性

4、；c.擁有資源。無論是傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)，還是引入了線程的操作系統(tǒng)，進程始終是擁有資源的一個基本單位，而線程除了擁有一點在運行時必不可少的資源外，本身基本不擁有系統(tǒng)資源，但它可以訪問其隸屬進程的資源；d.開銷。由于創(chuàng)建或撤銷進程時，系統(tǒng)都要為之分配和回收資源，如內(nèi)存空間等，進程切換時所要保存和設置的現(xiàn)場信息也要明顯地多于線程，因此，操作系統(tǒng)在創(chuàng)建、撤消和切換進程時所付出的開銷將顯著地大于線程。試從動態(tài)性，并發(fā)性和獨立性上比較進程和程序?(1)動態(tài)性是進程最基本的特性，表現(xiàn)為由創(chuàng)建而產(chǎn)生，由調(diào)度而執(zhí)行，因得不到資源而暫停執(zhí)行，由撤銷而消亡。進程有一定的生命期，而程序只是一組有序的指令集合，是靜態(tài)實體

5、。(2)并發(fā)性是進程的重要特征，同時也是OS 的重要特征。引入進程的目的正是為了使其程序能和其它進程的程序并發(fā)執(zhí)行，而程序是不能并發(fā)執(zhí)行的。(3)獨立性是指進程實體是一個能獨立運行的基本單位，也是系統(tǒng)中獨立獲得資源和獨立調(diào)度的基本單位。對于未建立任何進程的程序，不能作為獨立單位參加運行。試說明進程在三個基本狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換的典型原因。（1）就緒狀態(tài)執(zhí)行狀態(tài)：進程分配到CPU資源（2）執(zhí)行狀態(tài)就緒狀態(tài)：時間片用完（3）執(zhí)行狀態(tài)阻塞狀態(tài)：I/O請求（4）阻塞狀態(tài)就緒狀態(tài)：I/O完成何謂操作系統(tǒng)內(nèi)核？內(nèi)核的主要功能是什么？現(xiàn)代操作系統(tǒng)一般將OS劃分為若干層次，再將OS的不同功能分別設置在不同的層次中，通

6、常將一些與硬件緊密相關的模塊、各種常用設備的驅(qū)動程序以及運行頻率較高的模塊，都安排在緊靠硬件的軟件層次中，將他們常駐內(nèi)存，即通常被稱為的OS內(nèi)核。大多數(shù)OS內(nèi)核都包含了一下兩大方面的功能：（1）支撐功能（2）資源管理功能。進程控制塊的組織方式有哪幾種？目前常用的組織方式有以下三種：（1）線性方式，即將系統(tǒng)中所有PCB都組織在一張線性表中，將該表的首址存放在內(nèi)存的一個專用區(qū)域中。（2）鏈接方式，即把具有相同狀態(tài)進程的PCB分別通過PCB中的鏈接字鏈接成一個隊列。（3）索引方式，即系統(tǒng)根據(jù)所有進程狀態(tài)的不同，建立幾張索引表，并把各索引表在內(nèi)存的首地址記錄在內(nèi)存的一些專用單元中。試說明PCB的作用?

7、為什么說PCB是進程存在的唯一標志?a. PCB是進程實體的一部分，是操作系統(tǒng)中最重要的記錄型數(shù)據(jù)結(jié)構。PCB中記錄了操作系統(tǒng)所需的用于描述進程情況及控制進程運行所需的全部信息。因而它的作用是使一個在多道程序環(huán)境下不能獨立運行的程序(含數(shù)據(jù))，成為一個能獨立運行的基本單位，一個能和其它進程并發(fā)執(zhí)行的進程。b. 在進程的整個生命周期中，系統(tǒng)總是通過其PCB對進程進行控制，系統(tǒng)是根據(jù)進程的PCB而不是任何別的什么而感知到該進程的存在的，所以說，PCB是進程存在的唯一標志。請詳細說明可通過哪些途徑預防死鎖。（1）擯棄“請求和保持”條件，就是如果系統(tǒng)有足夠資源，便一次性把進程需要的所有資源分配給它；（

8、2）擯棄“不剝奪”條件，就是已經(jīng)擁有資源的進程，當它提出新資源請求而不能立即滿足時，必須釋放它已保持的所有資源，待以后需要時再重新申請；（3）擯棄“環(huán)路等待”條件，就是將所有資源按類型排序標號，所有進程對資源的請求必須嚴格按序號遞增的試說明低級調(diào)度的主要功能。（1）保存處理機的現(xiàn)場信息（2）按某種算法選取進程（3）把處理機分配給進程。何謂死鎖？產(chǎn)生死鎖的原因和必要條件是什么？死鎖是指多個進程在運行過程中因爭奪資源而造成的一種僵局，當進程處于這種僵持狀態(tài)時，若無外力作用，它們都將無法再向前推進。產(chǎn)生死鎖的原因為競爭資源和進程間推進順序非法。其必要條件是：互斥條件、請求和保持條件、不剝奪條件、環(huán)路

9、等待條件。為什么說多級反饋隊列調(diào)度算法能較好地滿足各方面用戶的需求？（1）終端型作業(yè)用戶提交的作業(yè)大多屬于較小的交互型作業(yè)，系統(tǒng)只要使這些作業(yè)在第一隊列規(guī)定的時間片內(nèi)完成，終端作業(yè)用戶就會感到滿足。（2）短批處理作業(yè)用戶，開始時像終端型作業(yè)一樣，如果在第一隊列中執(zhí)行一個時間片段即可完成，便可獲得與終端作業(yè)一樣的響應時間。對于稍長作業(yè)，通常只需在第二和第三隊列各執(zhí)行一時間片即可完成，其周轉(zhuǎn)時間仍然較短。（3）長批處理作業(yè)，它將依次在第1，2，n個隊列中運行，然后再按輪轉(zhuǎn)方式運行，用戶不必擔心其作業(yè)長期得不到處理。所以，多級反饋隊列調(diào)度算法能滿足多用戶需求。試比較FCFS和SPF兩種進程調(diào)度算法。

10、相同點：兩種調(diào)度算法都可以用于作業(yè)調(diào)度和進程調(diào)度。不同點：FCFS調(diào)度算法每次都從后備隊列中選擇一個或多個最先進入該隊列的作業(yè)，將它們調(diào)入內(nèi)存、分配資源、創(chuàng)建進程、插入到就緒隊列。該算法有利于長作業(yè)/進程，不利于短作業(yè)/進程。SPF算法每次調(diào)度都從后備隊列中選擇一個或若干個估計運行時間最短的作業(yè)，調(diào)入內(nèi)存中運行。該算法有利于短作業(yè)/進程，不利于長作業(yè)/進程。不安全狀態(tài)是否必然導致系統(tǒng)進入死鎖狀態(tài)？不安全狀態(tài)不一定導致系統(tǒng)進入死鎖狀態(tài)。因為安全性檢查中使用的向量Max是進程執(zhí)行前提供的，而在實際運行過程中，一進程需要的最大資源量可能小于Max。例如，一進程對應的程序中有一段進行錯誤處理的代碼，其

11、中需要n個A種資源，若該進程在運行過程中沒有碰到相應錯誤而不需調(diào)用該段錯誤處理代碼，則它實際上將完全不會請求這n個A種資源。為什么要引入高響應比優(yōu)先調(diào)度算法？它有何優(yōu)點？高響應比優(yōu)先調(diào)度算法的基本思想是把CPU分配給就緒隊列中響應比最高的進程。既考慮作業(yè)的執(zhí)行時間也考慮作業(yè)的等待時間，綜合了先來先服務和最短作業(yè)優(yōu)先兩種算法的特點。該算法中的響應比是指作業(yè)等待時間與運行比值，響應比公式定義如下：響應比=（等待時間+要求服務時間）/要求服務時間,即RR=（w+s）/s=1+w/s，因此響應比一定是大于1的。短作業(yè)與先后次序的兼顧，且不會使長作業(yè)長期得不到服務響應比計算系統(tǒng)開銷，增加系統(tǒng)開銷適用于批

12、處理系統(tǒng)。高級調(diào)度與低級調(diào)度的主要任務是什么？為什么要引入中級調(diào)度？高級調(diào)度的主要任務是根據(jù)某種算法，把外存上處于后備隊列中的那些作業(yè)調(diào)入內(nèi)存。低級調(diào)度是保存處理機的現(xiàn)場信息，按某種算法先取進程，再把處理器分配給進程。引入中級調(diào)度的主要目的是為了提高內(nèi)存利用率和系統(tǒng)吞吐量。使那些暫時不能運行的進程不再占用內(nèi)存資源，將它們調(diào)至外存等待，把進程狀態(tài)改為就緒駐外存狀態(tài)或掛起狀態(tài)。在選擇調(diào)度方式和調(diào)度算法時，應遵循的準則是什么？（1）面向用戶的準則：周轉(zhuǎn)時間短、響應時間快、截止時間的保證、優(yōu)先權準則。（2）面向系統(tǒng)的準則：系統(tǒng)吞吐量高、處理機利用率好、各類資源的平衡利用。什么是頁面？什么是物理塊？頁面

13、的大小應如何確定？頁面，物理塊分頁存儲管理方式中的單元。頁面：分頁存儲管理將進程的邏輯地址空間分成若干個頁，并為各頁加以編號。物理塊：相應地，也將內(nèi)存的物理空間分成若干個物理塊，同樣為它們加以編號頁面大?。杭炔荒芴∫膊荒芴?，要起到減少內(nèi)存碎片總空間的作用，也不能使頁表過長，總之要選擇適中，且頁面大小應是2的冪，通常為1KB-8KB。在首次采用適應算法回收內(nèi)存時，可能出現(xiàn)哪幾種情況？應怎樣處理這些情況 1、回收區(qū)與插入點的前一個空閑區(qū)相鄰接，此時應將回收區(qū)與插入點的前一分區(qū)合并，不必為回收區(qū)分配新表項，而只需修改其前一分區(qū)的大小。2、回收區(qū)與插入點的后一個空閑區(qū)相鄰接，此時可將兩分區(qū)合并，形

14、成新的空閑區(qū)，但用回收區(qū)的首址作為新空閑區(qū)的首址，大小為兩者之和。3、回收區(qū)同時與插入點的前、后兩個空閑區(qū)鄰接，此時可將三個分區(qū)合并，使用前一個分區(qū)的表項和首址，取消后一個分區(qū)的表項，大小為三者之和。4、回收區(qū)既不與前一個分區(qū)相鄰接，也不與后一個分區(qū)相鄰接，這時應為回收區(qū)單獨建立一新表項，填寫回收區(qū)的首址和大小，并根據(jù)其首址插入到空閑鏈中的適應位置。為什么要引入動態(tài)重定位？如何實現(xiàn)？在程序執(zhí)行過程中，每當訪問指令或數(shù)據(jù)時，將要訪問的程序或數(shù)據(jù)的邏輯地址轉(zhuǎn)換成物理地址，引入了動態(tài)重定位；具體實現(xiàn)方法是在系統(tǒng)中增加一個重定位寄存器，用來裝入程序在內(nèi)存中的起始地址，程序執(zhí)行時，真正訪問的內(nèi)存地址是相

15、對地址與重定位寄存器中的地址相加之和，從而實現(xiàn)動態(tài)重定位。在分頁系統(tǒng)中是如何實現(xiàn)地址變換的？利用地址變換機構實現(xiàn)從邏輯地址到物理地址的轉(zhuǎn)變換，通過頁表來實現(xiàn)從頁號到物理塊號的變換，將邏輯地址中的頁號轉(zhuǎn)換為內(nèi)存中的物理塊號。分區(qū)存儲管理中常用那些分配策略？比較它們的優(yōu)缺點。分區(qū)存儲管理中的常用分配策略：首次適應算法、循環(huán)首次適應算法、最佳適應算法、最壞適應算法。首次適應算法優(yōu)缺點：保留了高址部分的大空閑區(qū)，有利于后來的大型作業(yè)分配；低址部分不斷被劃分，留下許多難以利用的小空閑區(qū)，每次查找都從低址開始增加了系統(tǒng)開銷。循環(huán)首次適應算法優(yōu)缺點：內(nèi)存空閑分區(qū)分布均勻，減少了查找系統(tǒng)開銷；缺乏大空閑分區(qū)，

16、導致不能裝入大型作業(yè)。最佳適應算法優(yōu)缺點：每次分配給文件的都是最適合該文件大小的分區(qū)，內(nèi)存中留下許多難以利用的小空閑區(qū)。最壞適應算法優(yōu)缺點：剩下空閑區(qū)不太小，產(chǎn)生碎片幾率小，對中小型文件分配分區(qū)操作有利；存儲器中缺乏大空閑區(qū)，對大型文件分區(qū)分配不利。什么是基于順序搜索的動態(tài)分區(qū)分配算法？它可分為哪幾種？為了實現(xiàn)動態(tài)分區(qū)式分配，將系統(tǒng)中的空閑分區(qū)組織成空閑分區(qū)表或空閑分區(qū)鏈。所謂順序搜索，是指按表或鏈的組織順序，檢索表或鏈上記錄的空閑分區(qū)，去尋找一個最符合算法的、大小能滿足要求的分區(qū)。分區(qū)存儲管理中常采用的分配策略有：首次適應算法、循環(huán)首次適應算法、最佳適應算法、最壞適應算法。在系統(tǒng)中引入對換后

17、可帶來哪些好處？交換技術將暫不需要的作業(yè)移到外存，讓出內(nèi)存空間以調(diào)入其它作業(yè)，交換到外存的作業(yè)也可以被再次調(diào)入。目的是解決內(nèi)存緊張問題，帶來的好處是進一步提高了內(nèi)存利用率和系統(tǒng)吞吐量。在具有塊表的段頁式存儲管理方式中，如何實現(xiàn)地址變換？在CPU給出有效地址后，由地址變換機構自動將頁號P送入高速緩沖寄存器，并將此頁號與高速緩存中的所有頁號比較，若找到匹配頁號，表示要訪問的頁表項在快表中?？芍苯訌目毂碜x出該頁對應物理塊號，送到物理地址寄存器中。如快表中沒有對應頁表項，則再訪問內(nèi)存頁表，找到后，把從頁表項中讀出物理快號送地址寄存器；同時修改快表，將此頁表項存入快表。但若寄存器已滿，則OS必須找到合適

18、的頁表項換出。什么是頁表？頁表的作用是什么？在分頁系統(tǒng)中，允許將進程的各個頁離散地存儲在內(nèi)存的任一物理塊中，為保證進程仍讓能夠正確地運行，即能在內(nèi)存中找到每個頁面所對應的物理塊，系統(tǒng)又為每個進程建立了一張頁面映像表，簡稱頁表。頁表的作用是實現(xiàn)從頁號到物理塊號的地址映射。實現(xiàn)虛擬存儲器需要哪幾個關鍵技術？ （1）在分頁請求系統(tǒng)中是在分頁的基礎上，增加了請求調(diào)頁功能和頁面置換功能所形成的頁式虛擬存儲系統(tǒng)。允許只裝入少數(shù)頁面的程序（及數(shù)據(jù)），便啟動運行。（2）在請求分段系統(tǒng)中是在分段系統(tǒng)的基礎上，增加了請求調(diào)段及分段置換功能后形成的段式虛擬存儲系統(tǒng)。允許只裝入少數(shù)段（而非所有段）的用戶程序和數(shù)據(jù)，即

19、可啟動運行。實現(xiàn)虛擬存儲器需要哪些硬件支持？ （1）請求分頁（段）的頁（段）表機制（2）缺頁（段）中斷機構（3）地址變換機構虛擬存儲器有哪些特征？其中最本質(zhì)的特征是什么？虛擬存儲器有多次性、對換性、虛擬性三大特征。最本質(zhì)的特征是虛擬性。常規(guī)存儲器管理方式具有哪兩大特征？它對系統(tǒng)性能有何影響？一次性：進程必須全部裝入內(nèi)存，對空間浪費非常大；駐留性：在程序運行過程中，進程全部駐留在內(nèi)存，暫時不用的數(shù)據(jù)無法釋放。在請求分頁系統(tǒng)中，應從何處將所需頁面調(diào)入內(nèi)存？請求分頁系統(tǒng)中的缺頁從何處調(diào)入內(nèi)存分三種情況： （1） 系統(tǒng)擁有足夠?qū)Q區(qū)空間時，可以全部從對換區(qū)調(diào)入所需頁面，提高調(diào)頁速度。在進程運行前將與該

20、進程有關的文件從文件區(qū)拷貝到對換區(qū)。（2） 系統(tǒng)缺少足夠?qū)Q區(qū)空間時，不被修改的文件直接從文件區(qū)調(diào)入；當換出這些頁面時，未被修改的不必換出，再調(diào)入時，仍從文件區(qū)直接調(diào)入。對于可能修改的，在換出時便調(diào)到對換區(qū)，以后需要時再從對換區(qū)調(diào)入。 （3） UNIX 方式。未運行頁面從文件區(qū)調(diào)入。曾經(jīng)運行過但被換出頁面，下次從對換區(qū)調(diào)入。UNIX 系統(tǒng)允許頁面共享，某進程請求的頁面有可能已調(diào)入內(nèi)存，直接使用不再調(diào)入。 與設備無關性的基本含義是什么？為什么要設置該層？為了提高OS的可適應性和可擴展性，在現(xiàn)代OS中都毫無例外地實現(xiàn)了設備獨立性，也稱設備無關性?；竞x：應用程序獨立于具體使用的物理設備。為了實現(xiàn)

21、設備獨立性而引入了邏輯設備和物理設備兩概念。在應用程序中，使用邏輯設備名稱來請求使用某類設備；而系統(tǒng)在實際執(zhí)行時，還必須使用物理設備名稱。 優(yōu)點: 1.設備分配時的靈活性 2.易于實現(xiàn)I/O重定向（用于I/O操作的設備可以更換（即重定向），而不必改變應用程序。引入緩沖的主要原因是什么？緩和CPU與I/O設備之間速度不匹配的矛盾；減少對CPU的中斷頻率；放寬對中斷響應時間的限制；解決數(shù)據(jù)力度不匹配的問題；提高CPU和I/O設備之間的并行性。試說明DMA的工作流程。以從磁盤讀入數(shù)據(jù)為例，說明DMA的工作流程。當CPU要從磁盤讀入數(shù)據(jù)塊時，先向磁盤控制器發(fā)送一條讀命令。該命令被送到命令寄存器CR中。

22、同時還發(fā)送本次要讀入數(shù)據(jù)的內(nèi)存起始目標地址，送入內(nèi)存地址寄存器MAR；本次要讀數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)送入數(shù)據(jù)計數(shù)器DC，將磁盤中的源地址直接送DMA控制器的I/O 控制邏輯上。然后啟動DMA 控制器傳送數(shù)據(jù)，以后CPU 便處理其它任務。整個數(shù)據(jù)傳送過程由DMA控制器控制。試說明I/O系統(tǒng)的基本功能。（1） 隱藏物理設備的細節(jié) （2） 與設備的無關性 （3） 提高處理機和I/O設備的利用率（4）對I/O設備進行控制（5）確保對設備的正確共享（6）錯誤處理為了實現(xiàn)CPU與設備控制器之間的通信，設備控制器應該具備哪些功能？基本功能：接收和識別命令；數(shù)據(jù)交換；標識和報告設備的狀態(tài)；地址識別；數(shù)據(jù)緩沖；差錯控制。簡要說明中斷處理程序?qū)χ袛噙M行處理的幾個步驟。（1）測定是否有未響應的中斷信號 （2）保護被中斷進程的CPU環(huán)境（3）轉(zhuǎn)入相應的設備處理程序 （4）中斷處理 （5）恢復CPU的現(xiàn)場并退出中斷有哪幾種I/O控制方式？各適用于何種場合？ I/O控制方式：程序I/O方式、中斷驅(qū)動I/O控制方式、DMAI/O控制方式、I/O通道控制方式。程序I/O方式適用于早期的計算機系統(tǒng)中，并且是無中斷的計算機系統(tǒng)；中斷驅(qū)動I/O控制方式是普遍用于現(xiàn)代