操作系統(tǒng)簡答題

1、操作系統(tǒng)一、1.什么是操作系統(tǒng)？從資源管理看操作系統(tǒng)的功能有哪些？答：（1）.操作系統(tǒng)是一個系統(tǒng)軟件，它能有效地管理和控制計算機(jī)系統(tǒng)中 的各種硬件和軟件資源、合理組織計算機(jī)的工作流程，方便用戶使用的程 序和數(shù)據(jù)的集合。（2） .a.處理機(jī)管理：分配和控制處理機(jī)b.存儲器管理：分配及回收內(nèi)存c. I/O（Input/Output） 設(shè)備管理：I/O分配與操作d.文件管理：文件存取、共享和保護(hù)（詳見課本P2-3）.什么叫并發(fā)性？什么叫并行性？答：并發(fā)性：兩個或兩個以上事件在同一時間間隔內(nèi)發(fā)生。并行性：兩個或兩個以上事件在同一時刻發(fā)生。.試從交互性、及時性以及可靠性方面，將分時系統(tǒng)與實時系統(tǒng)進(jìn)行比較

2、。答：及時性：實時系統(tǒng)要求更高 分時系統(tǒng)：秒級（一般情況）實時系統(tǒng)：微秒級甚至更小交互性：分時系統(tǒng)交互性更強(qiáng)可靠性：實時系統(tǒng)要求更高（詳見課本 P9和P11） 三、1.在操作系統(tǒng)中為什么要引入進(jìn)程的概念？它與程序的區(qū)別和聯(lián)系是怎樣的？答：（1）程序在并發(fā)執(zhí)行方式下，運行時具有異步性的特征，“程序” 這個靜態(tài)概念已經(jīng)不足以描述程序的執(zhí)行過程。這樣，就需要一個數(shù)據(jù)結(jié) 構(gòu)PCB來記錄程序的狀態(tài)，以及控制其狀態(tài)轉(zhuǎn)換所需的一些信息。因此， 將PCB程序、數(shù)據(jù)三者組成一個完整的實體，就是進(jìn)程實體。進(jìn)程是程 序的一次執(zhí)行，引入進(jìn)程的概念，便于操作系統(tǒng)對于程序的運行進(jìn)行控制。（2）區(qū)別：1）進(jìn)程是指令的有序集

3、合，是靜態(tài)的，進(jìn)程是程序的執(zhí)行，是動態(tài)的。2）進(jìn)程的存在是暫時的，程序的存在是永久的。 3）進(jìn)程 的組成應(yīng)包括程序和數(shù)據(jù)。除此之外，進(jìn)程還應(yīng)由記錄進(jìn)程狀態(tài)信息的 “進(jìn) 程控制塊”組成。聯(lián)系：程序是構(gòu)成進(jìn)程的組成部分之一，一個進(jìn)程的運行目標(biāo)是執(zhí)行 它所對應(yīng)的程序。如果沒有程序，進(jìn)程就失去了其存在的意義。從靜態(tài)的 角度看，進(jìn)程由程序、數(shù)據(jù)和進(jìn)程控制塊三部分組成。.什么是進(jìn)程的互斥與同步？答：進(jìn)程互斥：指兩個或兩個以上的進(jìn)程由于競爭資源而形成的制約關(guān)系。進(jìn)程同步：指兩個或兩個以上的進(jìn)程由于某種時序上的限制而形成的 相互合作的制約關(guān)系。. 一個進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)的調(diào)度原則是什么?答：如果有若干進(jìn)程要求進(jìn)入

4、空閑的臨界區(qū)，一次僅允許一個進(jìn)程進(jìn)入任何時候，處于臨界區(qū)內(nèi)的進(jìn)程不可多于一個。如已有進(jìn)程進(jìn)入自己的 臨界區(qū)，則其它所有試圖進(jìn)入臨界區(qū)的進(jìn)程必須等待。進(jìn)入臨界區(qū)的進(jìn) 程要在有限時間內(nèi)退出，以便其它進(jìn)程能及時進(jìn)入自己的臨界區(qū)。如果 進(jìn)程不能進(jìn)入自己的臨界區(qū)，則應(yīng)讓出，避免進(jìn)程出現(xiàn)“忙等”現(xiàn)象。.說明進(jìn)程的結(jié)構(gòu)、特征和基本狀態(tài)。答：進(jìn)程是程序在其數(shù)據(jù)集合上的一次運行活動，是資源分配和獨立調(diào)度 的基本單位。進(jìn)程由程序、數(shù)據(jù)和進(jìn)程控制塊組成進(jìn)程的特征：動態(tài)性、并發(fā)性、獨立性、異步性進(jìn)程狀態(tài)有就緒、執(zhí)行和阻塞。就緒轉(zhuǎn)換為執(zhí)行由于進(jìn)程調(diào)度,執(zhí)行轉(zhuǎn)換 為就緒由于時間片到，執(zhí)行轉(zhuǎn)換為阻塞由于等待外部事件，阻塞轉(zhuǎn)

5、換為就 緒由于外部事件發(fā)生了。六、1.段頁式管理中，怎樣訪問內(nèi)存，取得某一條數(shù)據(jù)或指令？答：在段頁式系統(tǒng)中，為了獲得一條數(shù)據(jù)或指令，須三次訪問內(nèi)存。第一次是訪問內(nèi)存中的段表，從中取得頁表始址；第二次是訪問內(nèi)存中的頁表，從中取出該頁所在的物理塊號，并將該塊號與頁內(nèi)地址一起形成指令或數(shù)據(jù)的物理地址；第三次訪問是從第二次訪問所得的地址中，取出指令或數(shù)據(jù).什么是分頁？什么是分段？答：分頁是將一個進(jìn)程的邏輯地址空間分成若干大小相等的部分，每一部 分稱作頁面。內(nèi)存分成與頁大小相等的塊，將頁裝入塊中。分段是一組邏輯信息的集合，即一個作業(yè)中相對獨立的部分，將段裝 入內(nèi)存。.簡述頁式存儲管理中設(shè)置頁表和快表的作

6、用。答：頁式存儲管理中設(shè)置的頁表指出了邏輯地址中的頁號與所占的主存塊 號的對應(yīng)關(guān)系。頁式存儲管理在用動態(tài)重定位方式裝入作業(yè)時，要利用頁 表做地址轉(zhuǎn)換工作?？毂硎谴娣旁诟咚倬彺嬷械牟糠猪摫怼Ｓ捎诓捎庙摫碜龅刂忿D(zhuǎn)換，讀 寫內(nèi)存數(shù)據(jù)時CPU訪問兩次主存。有了快表，有時只要訪問一次高速緩 存以及一次主存即可，這樣就提高了查找的速度和指令執(zhí)行效率。.什么是虛擬存儲器技術(shù)？虛擬存儲器具有哪些基本特征？實現(xiàn)方法有哪些？答：虛擬存儲器是指具有請求調(diào)入功能和置換功能，能從邏輯上對內(nèi)存容量進(jìn)行擴(kuò)充的一種存儲器系統(tǒng)特征： （1） 多次性。（2） 對換性。（3） 虛擬性。實現(xiàn)方法有：請求分頁式系統(tǒng)、請求分段式系統(tǒng)。.

7、靜態(tài)重定位與動態(tài)重定位的區(qū)別是什么？答：靜態(tài)重定位：在程序裝入指定內(nèi)存區(qū)時， 由重定位裝入程序（軟機(jī)構(gòu)） 一次性完成的地址映射方式。地址映射簡單，容易實現(xiàn)，無需硬件支持。一旦重定位完成，程序就不能在存儲器中搬移。動態(tài)重定位：地址映射是在程序執(zhí)行過程中執(zhí)行的，由硬件地址映射 機(jī)構(gòu)完成。其是在程序執(zhí)行期間伴隨著指令的執(zhí)行逐步完成的。.分段的實現(xiàn)原理是什么？簡述分段式管理中段表的作用？答：分段指用戶邏輯地址按照邏輯意義相對完整劃分成段，以段為單位將 頁裝入塊中。段式存儲管理中設(shè)置的段表指出了邏輯地址中的段號與所占的主存地址的對應(yīng)關(guān)系。段表包括段號、段長和基址，段式存儲管理在用動態(tài)重 定位方式裝入作業(yè)

8、時，要利用段表做地址轉(zhuǎn)換工作，在段表中找出段號對 應(yīng)的基址，加上段內(nèi)地址形成物理地址。.分頁存儲管理中，邏輯地址的結(jié)構(gòu)是怎樣的？簡述分頁式管理中邏輯地址是如何轉(zhuǎn)換為物理地址的？答：分頁中邏輯地址結(jié)構(gòu)分為頁號和頁內(nèi)地址兩個部分。頁式存儲管理中設(shè)置的頁表指出了邏輯地址中的頁號與所占的主存塊號的對應(yīng)關(guān)系。頁式存儲管理在用動態(tài)重定位方式裝入作業(yè)時，要利用頁表做地址轉(zhuǎn)換工作，物理地址為塊號 *頁面大小+頁內(nèi)地址。.分頁和分段存儲管理有何相同點和不同點？答：分頁和分段系統(tǒng)有許多相似之處。比如，兩者都采用離散分配方式，且都要通過地址映射機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)地址變換。但在概念上兩者完全不同，主要表現(xiàn)在：(1)頁是信息的

9、物理單位，分頁是為實現(xiàn)離散分配方式，以消減內(nèi)存的外零頭，由機(jī)器硬件機(jī)械劃分，對 用戶透明；段是信息的邏輯單位，它含有一組其意義相對完整的信息。分 段的目的是為了能更好地滿足用戶的需要，用戶“可見”、可控制。(2)頁的大小固定且由系統(tǒng)確定；段的長度卻不固定，通常由編譯程序在對源程序進(jìn)行編譯時，根據(jù)信息的性質(zhì)來劃分。 分頁的作業(yè)地址空間是一維的，分段的作業(yè)地址空間是二維的，程序 員在標(biāo)識一個地址時，既需給出段名，又需給出段內(nèi)地址。七、1.在數(shù)據(jù)傳送控制方式中，什么是 DMA&式？試說出它的優(yōu)缺點？答：DMA方式：在外圍設(shè)備和內(nèi)存之間開辟直接的數(shù)據(jù)交換通路進(jìn)行數(shù)據(jù) 傳送。優(yōu)點：在數(shù)據(jù)傳送開始需要 C

10、PU的啟動指令，結(jié)束時發(fā)中斷通知CPU 進(jìn)行中斷處理之外，不需要 CPU勺干涉。缺點：在外圍設(shè)備越來越多的情況下，多個 DMA空制器的同時使用, 會引起內(nèi)存地址的沖突并使得控制過程進(jìn)一步復(fù)雜。.如何利用SPOOLin戡術(shù)實現(xiàn)打印機(jī)的共享？答：當(dāng)用戶進(jìn)程請求打印輸出時，SPOOLing系統(tǒng)同意為它打印輸出，但并不真正立即把打印機(jī)分配給該用戶進(jìn)程，而只為它做兩件事： 由輸出進(jìn)程在輸出井中為之申請一個空閑磁盤塊區(qū)，并將要打印的數(shù)據(jù)送入其中； 輸出進(jìn)程再為用戶進(jìn)程申請一張空白的用戶請求打印表，并將用戶的打印要求填入其中，再將該表掛到請求打印隊列上。.緩沖的類型有哪些？引入緩沖的主要原因是什么？答：緩沖

11、的類型有單緩沖、雙緩沖、循環(huán)緩沖、緩沖池。引入緩沖的原因：(1)緩和CPlUf I/O設(shè)備間速度不匹配的矛盾(2)減少對CPU的中斷頻率，放寬對CPU中斷響應(yīng)時間的限制(3)提高CP次口 I/O設(shè)備之間的并行性.簡述中斷處理的過程 答：CPU每執(zhí)行完一條指令就去掃描中斷寄存器，檢查是否有中斷發(fā)生，若沒有中 斷就繼續(xù)執(zhí)行下條指令：若有中斷發(fā)生就轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的中斷 處理程序。中斷處理過程可粗略分為以下 5個過程：1）喚醒被阻塞的驅(qū)動進(jìn)程；2）保護(hù)被中斷進(jìn)程的 CPU現(xiàn)場信息；3）轉(zhuǎn)入相應(yīng)的設(shè)備處理程序；4）中 斷處理；5）恢復(fù)被中斷程序的現(xiàn)場。.何謂虛擬設(shè)備？請說明 SPOOLing系統(tǒng)是如何實現(xiàn)

12、虛擬設(shè)備的？答：（1）虛擬設(shè)備是指通過虛擬技術(shù)將一臺獨占設(shè)備變換為若干臺邏輯 設(shè)備，供若干個用戶進(jìn)程同時使用，通常把這種經(jīng)過虛擬技術(shù)處理后的設(shè) 備稱為虛擬設(shè)備。（2） SPOOLing系統(tǒng)主要由輸入井和輸出井、輸入緩沖 區(qū)和輸出緩沖區(qū)、輸入進(jìn)程和輸出三部分組成。當(dāng)要運行用戶程序時，由輸入進(jìn)程將用戶要求的程序和數(shù)據(jù)預(yù)先從輸 入設(shè)備經(jīng)由輸入緩沖區(qū)送到輸入井，當(dāng)程序運行需要輸入數(shù)據(jù)時，直接從 輸入井將數(shù)據(jù)讀入內(nèi)存。當(dāng)用戶程序要求輸出數(shù)據(jù)時，由輸出進(jìn)程先將數(shù)據(jù)從內(nèi)存送到輸出 井，待輸出設(shè)備空閑時，再將輸出井中的數(shù)據(jù)經(jīng)由輸出緩沖區(qū)送到輸出設(shè) 備上。由于磁盤是共享設(shè)備，輸入井及輸出井是磁盤上的兩個存儲區(qū)域

13、，因此多個用戶進(jìn)程可以共享使用輸入井及輸出井，這樣，就將獨占型設(shè)備改造成了可共享使用的虛擬設(shè)備。.設(shè)備管理中，為什么會產(chǎn)生瓶頸問題？有什么解決方法？答：由于通道價格昂貴，通道的數(shù)量遠(yuǎn)比I/O設(shè)備少，這就往往會因為通道數(shù)量不夠，而產(chǎn)生一系列的“瓶頸”問題，造成系統(tǒng)吞吐量的降低。解決方法：增加設(shè)備到主機(jī)間的通路。即把一個設(shè)備連接到多個控制器上，而一個控制器又連接到多個通道上。.磁盤訪問時間由哪三部分組成？各部分是什么含義？答：磁盤訪問時間包括尋道時間、旋轉(zhuǎn)等待時間、數(shù)據(jù)傳輸時間。尋道時間指把磁頭移動到指定磁道上所經(jīng)歷的時間。旋轉(zhuǎn)等待時間 指指定扇區(qū)移動到磁頭下面所經(jīng)歷的時間。數(shù)據(jù)傳輸時間 指把數(shù)據(jù)

14、從磁盤讀出或向磁盤寫入數(shù)據(jù)所經(jīng)歷的時間。.何謂SPOOLing （假脫機(jī)輸入/輸出）技術(shù)？答：SPOOLin豉術(shù)指在多道程序的環(huán)境下， 利用多道程序中的一道或兩道程序來模擬外圍控制機(jī)，從而在聯(lián)機(jī)的條件下實現(xiàn)脫機(jī)I/O的功能。.有哪幾種I/O控制方式？分別適用于何種場合？ 答：（1）程序I/O方式。在無中斷的系統(tǒng)中使用，是忙一等方式。(2)中斷驅(qū)動I/O控制方式。常用于字符設(shè)備。(3)直接存儲器訪問DMA空制方式。常用于塊設(shè)備。(4) I/O通道控制方式。應(yīng)用在高檔小型、微型機(jī)中。.什么是通道？通道有哪些類型？答：通道是一種特殊的處理機(jī)，具有執(zhí)行I/O指令的能力，并通過執(zhí)行通道程序來控制I/O操作。通道的類型包括字節(jié)多路通道、數(shù)組選擇通道、數(shù)組多路通道。是如何實現(xiàn)輸入輸出的？答：輸入進(jìn)程模擬脫機(jī)輸入時的外圍控制機(jī)，將用戶要求的數(shù)據(jù)