江漢大學(xué)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)題庫

1、1.1通用操作系統(tǒng)特點(diǎn):（1 ）操作系統(tǒng)是程序的集合（2）操作系統(tǒng)管理和控制系統(tǒng)資源（3）操作系統(tǒng)提 供了方便用戶使用計(jì)算機(jī)的用戶界面（4）操作系統(tǒng)優(yōu)化系統(tǒng)功能（5）操作系統(tǒng)協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)的各種動(dòng)作1.2分時(shí)系統(tǒng)定義及特征：定義：分時(shí)系統(tǒng)指多個(gè)用戶分享使用同一臺(tái)計(jì)算機(jī)；特征：多路性；獨(dú)立性；及時(shí)性；交互性1.3多道批處理系統(tǒng)定義及特征：定義：按用戶作業(yè)類型不同分成若干批次，將不同批次的作業(yè)都存放于存儲(chǔ)器中，每一批次作業(yè)順序處理。特點(diǎn)：提高系統(tǒng)運(yùn)行性能和效率，運(yùn)行時(shí)間長。1.4操作系統(tǒng)定義：是控制和管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)各種硬件和軟件資源、有效地組織多道程序運(yùn)行的系統(tǒng)軟件（或程序集合），是用戶與計(jì)算機(jī)之間

2、的接口。1.5 API 定義：API （ Application Programmi ng In terface,應(yīng)用程序編程接口）是一些預(yù)先定義的函數(shù)，目的是提供應(yīng)用程序與開發(fā)人員基于某軟件或硬件得以訪問一組例程的能力，而又無需訪問源碼，或理解內(nèi)部工作機(jī)制的細(xì)節(jié)。2.1程序定義，并發(fā)程序定義和特征，及程序與并發(fā)程序的區(qū)別：程序定義：程序是適合于計(jì)算機(jī)處理的一系列指令，按照一定的邏輯要求被劃分成多個(gè)相關(guān)模塊，這些模塊必須順序的執(zhí)行。并發(fā)程序定義：多用戶存在的是宏觀上的并行程序，及并發(fā)程序。并發(fā)程序特征：動(dòng)態(tài)性，制約性，并發(fā)性2.2進(jìn)程定義，基本狀態(tài)及轉(zhuǎn)換條件：進(jìn)程的定義：進(jìn)程是并發(fā)程序的一次執(zhí)

3、行過程，進(jìn)程是一個(gè)具有一定獨(dú)立功能的程序關(guān)于某個(gè)數(shù)據(jù)集合的一次運(yùn)行活動(dòng)。進(jìn)程的基本狀態(tài)：運(yùn)行狀態(tài)，就緒狀態(tài)，等待狀態(tài)。轉(zhuǎn)換條件：2.3信號(hào)量和p , v操作的基本工作流程：信號(hào)量是一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它有兩個(gè)變量構(gòu)成：整型變量V,指針變 量S。P、V操作原語：2.4臨界段定義及設(shè)計(jì)原則，進(jìn)程互斥控制的一般方法，典型算法：臨界段是使用臨界資源的程序段。設(shè)計(jì)原則：（1）每次至多允許一個(gè)進(jìn)程處于臨界段中；（2）對于請求進(jìn)入臨界段的多個(gè)進(jìn)程，在有限時(shí)間內(nèi)只讓一個(gè)進(jìn)入；（3）進(jìn)程只應(yīng)在臨界段中停留有限時(shí)間；進(jìn)程互斥控制的一般方法：（1）最簡單軟件算法（2）Dekker算法（3）Peterson算法（4）硬件指

4、令“測試并設(shè)置（TS）”2.5進(jìn)程同步控制的一般方法，典型算法（生產(chǎn)者-消費(fèi)者模型，讀者-寫者問題）進(jìn)程通信概念及基本方法：進(jìn)程之間的消息交換稱為進(jìn)程通信，通信方法有消息通信和管道2.6死鎖定義，死鎖產(chǎn)生的原因，死鎖產(chǎn)生的必要條件，死鎖判斷，死鎖預(yù)防典型方/算法（銀行家算法）：當(dāng)進(jìn)程提出資源請求時(shí)，系統(tǒng)檢查可利用資源數(shù)、進(jìn)程最大資源需求數(shù)、已分配給進(jìn)程的資源數(shù)和進(jìn)程還將需要的資源數(shù)，來判定系統(tǒng)是否能夠保證總有進(jìn)程能夠滿足其全部資源需求，能滿足則系統(tǒng)當(dāng)前是安全的，可以分配資源，否則系統(tǒng)不安全，拒絕分配資源。2.7線程定義，進(jìn)程和線程之間的區(qū)別和聯(lián)系：線程定義：表示進(jìn)程中可以并發(fā)執(zhí)行的程序段，它是

5、可執(zhí)行 代碼的不可拆散的單位。進(jìn)程和線程的主要區(qū)別：調(diào)度方面，擁有資源，并發(fā)性，系統(tǒng)開銷。3.1邏輯地址與邏輯地址空間、物理地址與物理地址空間物理地址：加載到內(nèi)存地址寄存器中的地址，內(nèi) 存單元的真正地址邏輯地址：CPU所生成的地址。邏輯地址是內(nèi)部和編程使用的、并不唯一由程序所生成 的所有邏輯地址的集合稱為邏輯地址空間，這些邏輯地址對應(yīng)的所有物理地址的集合稱為物理地址空間3.2地址重定位：根據(jù)裝入的起始位置來修改程序中指令要訪問的地址，將相對地址改為絕對地址，絕對地 址=（BR）+相對地址靜態(tài)重定位：是指在裝入過程完成后在程序運(yùn)行前，一次將所有的指令要訪問的地址全部改為絕對地址， 在程序運(yùn)行過程

6、中不再修改。靜態(tài)地址重定位的優(yōu)點(diǎn)是不需要硬件支持，但是缺點(diǎn)是必須占有連續(xù)的內(nèi)存 空間，這就難以做到數(shù)據(jù)和程序的共享。動(dòng)態(tài)重定位：是在程序運(yùn)行過程中，當(dāng)指令需要執(zhí)行時(shí)對將將要訪問的地址進(jìn)行修改動(dòng)態(tài)重定位的優(yōu)點(diǎn)有： 內(nèi)存可以不連續(xù)分配、提供實(shí)現(xiàn)虛存的基礎(chǔ)、有利于程序共享。3.3靜態(tài)分頁管理的地址轉(zhuǎn)換過程：原理：作業(yè)地址空間劃分成連續(xù)的大小相同的頁面，內(nèi)存劃分成連續(xù)大小相等的塊，頁面的大小與內(nèi)存塊 的大小完全相同。邏輯地址：邏輯地址被分成兩部分：頁面號(hào)和頁內(nèi)唯一，頁內(nèi)位移范圍與內(nèi)存塊的大小有關(guān)，頁號(hào)的范圍 還取決于邏輯地址的位數(shù)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：a.頁表：頁表用來說明作業(yè)號(hào)與內(nèi)存塊號(hào)的對應(yīng)關(guān)系，內(nèi)容包括頁

7、面 號(hào)，內(nèi)存塊號(hào)；b.頁表寄存器：頁表寄存器用來存放作業(yè)所對應(yīng)的頁表的起始地址；c.內(nèi)存分塊表和作業(yè)表：內(nèi)存分塊表內(nèi)容為塊號(hào)、塊使用狀態(tài)（已使用或未使用），作業(yè)表內(nèi)容為作業(yè)號(hào)、頁表起始地址。d.地址映射：地址轉(zhuǎn)換是通過頁表寄存器所指定的頁表來實(shí)現(xiàn)的。假定邏輯地址為頁號(hào)P和頁內(nèi)位移地址d， 轉(zhuǎn)換方法如下：頁表起始地址=（頁表寄存器）頁表中頁號(hào)為P的表目地址=（頁表寄存器）+表目長度*?，由此獲得對應(yīng)的內(nèi)存塊號(hào)P。絕對地址=p*頁框長度+d3.4靜態(tài)分頁管理優(yōu)缺點(diǎn)：管理簡單；每訪問一次內(nèi)存數(shù)據(jù)需要經(jīng)過二次尋址，即對頁表地址的訪問和對內(nèi) 存塊內(nèi)地址的訪問；解決了碎片問題；無法實(shí)現(xiàn)共享；作業(yè)大小受內(nèi)存

8、可用頁面數(shù)的限制3.5界地址寄存器保護(hù)法：采用硬件：基地址寄存器BR （操作系統(tǒng)常駐內(nèi)存部分以后的首地址）采用軟件：長度寄存器LR （用戶可用區(qū)域的長度）缺點(diǎn)：當(dāng)進(jìn)程之間需要共享某些數(shù)據(jù)時(shí)，使用界地址 寄存器就表現(xiàn)得無能為力。訪問授權(quán)保護(hù):訪問授權(quán):當(dāng)進(jìn)程訪問某個(gè)區(qū)域時(shí)，若進(jìn)程的訪問權(quán)限大于等于被訪問區(qū)域的權(quán)限值，訪問可以進(jìn)行，否則視為非法設(shè)置訪問權(quán)限值:系統(tǒng)為每一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域都給定一個(gè)訪問權(quán)限值，同時(shí)也為每一個(gè)進(jìn)程賦予一個(gè)訪問權(quán)限值優(yōu)缺點(diǎn):一個(gè)進(jìn)程可以對不同存儲(chǔ)區(qū)域有不同的訪問權(quán)限；一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域也可以被多個(gè)具有不同訪問權(quán)限的 進(jìn)程按權(quán)限級(jí)別進(jìn)行訪問。允許存儲(chǔ)區(qū)域的共享。3.6實(shí)現(xiàn)虛擬內(nèi)存必須具

9、備的條件：實(shí)際內(nèi)存空間，輔助存儲(chǔ)器上的內(nèi)存交換區(qū)，虛擬地址，換進(jìn)、換 出機(jī)制3.7動(dòng)態(tài)分頁管理：OPT （最佳淘汰算法）：該算法選擇在最遠(yuǎn)的將來才被訪問的頁面淘汰。該算法照顧了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，盡量 減少了淘汰次數(shù)，但由于存在于內(nèi)存中的頁面不經(jīng)過運(yùn)行很難判定誰是最遠(yuǎn)的，將來才被訪問FIFO （先進(jìn)先出算法）：該算法選擇最早進(jìn)入內(nèi)存的頁面進(jìn)行淘汰。該算法存在一個(gè)假定，當(dāng)家頂部成立時(shí)可能碰到最先進(jìn)入內(nèi)存的頁面可能是經(jīng)常使用的頁面，在被淘汰出局后可能馬上就需要調(diào)入 內(nèi)存，這將導(dǎo)致頻繁的調(diào)入調(diào)出，引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定，這種現(xiàn)象稱為抖動(dòng)。LRU （最近最少使用算法）：該算法選擇最近一段時(shí)間內(nèi)最長時(shí)間未被使用的頁

10、面淘汰。問題是，需要確定 一個(gè)比較時(shí)間段來反映哪一個(gè)頁面長期未被使用，時(shí)間段過長時(shí)該算法將拜你為先進(jìn)先出算法，時(shí)間段過 段又會(huì)使系統(tǒng)頻繁的記錄訪問次數(shù)進(jìn)行比較，從而增加系統(tǒng)開銷。4.1作業(yè)定義：用戶交給計(jì)算機(jī)的具有獨(dú)立功能的任務(wù)。作業(yè)的狀態(tài)：提交狀態(tài)，后備狀態(tài)，執(zhí)行狀態(tài)，停 止?fàn)顟B(tài)。作業(yè)調(diào)度與進(jìn)程調(diào)度區(qū)別：與進(jìn)程調(diào)度只管理進(jìn)程從就緒狀態(tài)變?yōu)檫\(yùn)行狀態(tài)的情況不同，作業(yè)調(diào)度程序是對作業(yè)的整個(gè)過程進(jìn)行管理的。與進(jìn)程狀態(tài)變化不同，作業(yè)狀態(tài)的變化是不可 逆的，這也反 映了作業(yè)運(yùn)行的順序特征。4.2周轉(zhuǎn)時(shí)間=運(yùn)行時(shí)間+等待時(shí)間；平均周轉(zhuǎn)時(shí)間=平均運(yùn)行時(shí)間+平均等待時(shí)間；帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間=周轉(zhuǎn)時(shí)間/運(yùn)行時(shí)間=1+

11、等待時(shí)間/運(yùn)行時(shí)間；平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間越小，系統(tǒng)中作業(yè)的等 待時(shí)間越短，同時(shí)系統(tǒng)的吞吐量越大，系統(tǒng)的資源利用率越高。先來先服務(wù)：根據(jù)作業(yè)到達(dá)的先后次序安排作業(yè)的執(zhí)行順序，最先到達(dá)的作業(yè)最先執(zhí)行；短作業(yè)優(yōu)先：根據(jù) 作業(yè)提出的運(yùn)行時(shí)間的長度來安排調(diào)度順序，最短的作業(yè)最先被調(diào)度進(jìn)入執(zhí)行狀態(tài)最高響應(yīng)比：帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間又稱為響應(yīng)比。最高響應(yīng)比優(yōu)先是按作業(yè)的響應(yīng)比來安排調(diào)度順序，響應(yīng)比高 的作業(yè)優(yōu)先調(diào)度響應(yīng)比=周轉(zhuǎn)時(shí)間/運(yùn)行時(shí)間=（運(yùn)行時(shí)間+等待時(shí)間）/運(yùn)行時(shí)間=1+等待時(shí)間/運(yùn)行時(shí)間.4.3調(diào)度算法基本原則：公平，高資源利用率、對資源的均衡使用、吞吐量、響應(yīng)時(shí)間。時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法：將所有的就緒進(jìn)程按到達(dá)的先后順

12、序排隊(duì)，每個(gè)進(jìn)程被逐一分配一個(gè)時(shí)間片運(yùn)行，時(shí)間片完畢時(shí)運(yùn)行態(tài)進(jìn)程 重新進(jìn)入就緒隊(duì)列。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)決定了系統(tǒng)中運(yùn)行的進(jìn)程類型，計(jì)算機(jī)本身的性能也對時(shí)間片大小的確定產(chǎn)生影響優(yōu)先級(jí)法：a.靜態(tài)優(yōu)先級(jí)是在進(jìn)程被創(chuàng)建是設(shè)定的優(yōu)先級(jí)，靜態(tài)優(yōu)先級(jí)的確定一般根據(jù)進(jìn)程的性質(zhì)來決 定。b.動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)：在進(jìn)程存在過程中不斷發(fā)生變化，變化原則取決于進(jìn)程的等待時(shí)間、進(jìn)程的運(yùn)行時(shí) 間、進(jìn)程使用資源的類型。4.4多級(jí)反饋隊(duì)列：進(jìn)程的組織：就緒進(jìn)程被組織成N條隊(duì)列，優(yōu)先級(jí)由高向低排列，時(shí)間片由短向 長排列；調(diào)度算法選擇優(yōu)先級(jí)最高的隊(duì)列。特點(diǎn)：短作業(yè)優(yōu)先，輸入輸出進(jìn)程優(yōu)先，運(yùn)算型進(jìn)程有較長時(shí) 間片，采用動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)，使用珍貴資

13、源CPU的進(jìn)程其優(yōu)先級(jí)不斷降低。文件定義：文件是一組具有符號(hào) 名的相關(guān)聯(lián)字符的集合，是一組具有符號(hào)名的相關(guān)聯(lián)記錄的集合5.1文件系統(tǒng)的定義：對用戶提供友好的接口讓用戶實(shí)現(xiàn)按名存??；能提供對文件的各種操作；可以實(shí)現(xiàn)文 件共享與保護(hù)；對外存存儲(chǔ)空間的管理；文件系統(tǒng)應(yīng)提供各種安全措施。5.2用戶可見的文件結(jié)構(gòu)稱為文件的邏輯結(jié)構(gòu)：a.流式無結(jié)構(gòu)文件是由相關(guān)聯(lián)的字符流組成的文件，文件的長度為所含字符數(shù)，字符為基本管理單位，空間利用節(jié)省。b.記錄式結(jié)構(gòu)文件是有結(jié)構(gòu)的文件，由相關(guān)聯(lián)的若干記錄構(gòu)成的，方便用戶對文件中的記錄進(jìn)行修改、追加、查找等操 作。文件的存取方法有順序存取和隨機(jī)存取。5.3文件的物理結(jié)構(gòu)代

14、表了數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式：a連續(xù)文件，是指把邏輯上連續(xù)的文件信息依次存放到連續(xù)的物理塊中，連續(xù)文件結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)現(xiàn)容易。b.串聯(lián)文件，又稱為鏈接文件，把邏輯上連續(xù)的文件信息分散存放到不連續(xù)的塊中，串聯(lián)文件提高了存儲(chǔ)空間利用率，消除了外部碎片。c.文件映照，在系統(tǒng)中建立一張文件映照表，把所有盤塊的指針都存放到該表中，每個(gè)指針占一個(gè)表項(xiàng)，文件映照表增加了存儲(chǔ)開銷，提高了訪問速度。d.索引文件系統(tǒng)為每個(gè)文件建立一張索引表，給出邏輯塊號(hào)和分配給它的物理塊號(hào)的對應(yīng)信息。5.4文件目錄管理：a. 級(jí)目錄結(jié)構(gòu)：建立一張目錄表來存放所有文件的文件控制塊。b. 二級(jí)文件目錄：c.樹形目錄d.基本文件目錄和符號(hào)文件目錄。

15、5.5文件常用存儲(chǔ)管理方法及文件基本操作：管理方法：位示圖，空白文件目錄，空閑鏈表法.6.1設(shè)備獨(dú)立性概念：設(shè)備獨(dú)立性也稱為設(shè)備無關(guān)性，是指用戶編程時(shí)所使用的設(shè)備與實(shí)際使用的設(shè)備無 關(guān)，用戶編程時(shí)使用邏輯設(shè)備名。6.2程序控制，中斷，DMA，通道的概念，程序控制，中斷，DMA三種方式的優(yōu)缺點(diǎn)：中斷的概念：指某事件發(fā)生時(shí)，CPU終止現(xiàn)行程序的運(yùn)行，轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的事件處理程序，處理完畢返回?cái)帱c(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行。DMA概念：DMA是不涉及處理器的內(nèi)存訪問，經(jīng)常用于內(nèi)存和外圍設(shè)備（如磁盤驅(qū)動(dòng)器）之間的直接數(shù)據(jù)傳輸。通道的概念：通道是一個(gè)獨(dú)立于CPU的專管輸入/輸出控制的處理機(jī)，它控制設(shè)備與內(nèi)存直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換

16、6.3緩沖概念及基本緩沖技術(shù)：緩沖，主要是用來傳輸效率不同步或優(yōu)先級(jí)不同設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)，一般是先將一方數(shù)據(jù)臨時(shí)存放，然后待時(shí)機(jī)合適再將數(shù)據(jù)統(tǒng)一發(fā)送到另一方，從而 降低了系統(tǒng)的 等待時(shí)間?；揪彌_技術(shù)：單緩沖，雙緩沖，環(huán)形緩沖，緩沖池6.4 Spooling技術(shù)概念：Spooling又稱假脫機(jī)技術(shù)，現(xiàn)代操作系統(tǒng)都支持該技術(shù)，它主要實(shí)現(xiàn)將獨(dú)享設(shè) 備虛擬為共享設(shè)備。Spooling技術(shù)在大容量外存的支持下，由預(yù)輸入程序和預(yù)輸出程序來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。7.1操作系統(tǒng)分類：分布式操作系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，Windows的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，Linux操作系統(tǒng)7.2分布式操作系統(tǒng)定義及特點(diǎn)：分布式操作系統(tǒng)是建立于分

17、布式系統(tǒng)基礎(chǔ)之上的，對所有分布式資源進(jìn)行 管理和控制的操作系統(tǒng)。特點(diǎn)：資源共享，開放性，并發(fā)性，可靠性，數(shù)據(jù)一致性，透明性。UNIX操作系統(tǒng)用c語言編寫，具有可移植性，是一個(gè)良好的、通用的、多用戶、多任務(wù)、分時(shí)的操作系 統(tǒng)（安全性、可靠性、強(qiáng)大的計(jì)算能力）；進(jìn)程的定義：進(jìn)程是程序的執(zhí)行，進(jìn)程是可調(diào)度的實(shí)體，進(jìn)程是邏輯上的一段程序和數(shù)據(jù)，進(jìn)程具有 動(dòng)態(tài)性和并發(fā)性；構(gòu)成進(jìn)程的基本部分稱為進(jìn)程的實(shí)體，進(jìn)程實(shí)體由三部分構(gòu)成：進(jìn)程控制塊、程序段、數(shù)據(jù)段；互斥：兩個(gè)進(jìn)程不能同時(shí)使用同一資源；死鎖：指多個(gè)進(jìn)程互不相讓，都得不到足夠的資源；饑餓：指 一個(gè)進(jìn)程一直得不到資源（其他進(jìn)程可能輪流占用資源）；臨界資源

18、：系統(tǒng)中一次只允許一個(gè)進(jìn)程訪問的資 源。如I/O設(shè)備、共享文件、共享變量臨界段：使用臨界資源的代碼段；進(jìn)程通信：要實(shí)現(xiàn)進(jìn)程之間某些相互制約或配合的關(guān)系，其實(shí)是在進(jìn)程之間傳遞一定的數(shù)據(jù)變量，進(jìn)程 之間的信息交換稱為進(jìn)程通信，通信方式有消息通信和管道；6 消息通信直接通信方式一間接通信方式管道文件：這是一個(gè)臨時(shí)文件，輸入進(jìn)程向它寫信息，輸出進(jìn)程從它讀信息；輸入進(jìn)程：從進(jìn)程A的輸 出區(qū)讀數(shù)據(jù)，寫入管道文件；輸出進(jìn)程：將管道文件的數(shù)據(jù)讀出，寫入程序B的輸入?yún)^(qū)；死鎖發(fā)生的必要條件：資源的互斥使用，資源不可搶占，資源的部分分配，循環(huán)等待；死鎖產(chǎn)生的原因：因競爭資源發(fā)生死鎖，進(jìn)程推進(jìn)順序不當(dāng)發(fā)生死鎖；對抗死鎖：運(yùn)行前預(yù)防（對所申請的資源一次性全部分配，按一定的資源序列號(hào)升序或降序地分配資 源）；運(yùn)行中避免（操作系統(tǒng)信息一定的管理程序?qū)μ岢鲑Y源申請的進(jìn)程進(jìn)行核查，以判定系統(tǒng)是否安 全，是否能分配資源