操作系統(tǒng)簡答題

三、簡答題1.客戶機/服務(wù)器模型常用于網(wǎng)絡(luò)和分布式系統(tǒng)，可否能夠用于單機系統(tǒng)？答：客戶機/服務(wù)器模型是一個通用的模型。廣義上講供應(yīng)服務(wù)的叫服務(wù)器，央求服務(wù)的叫客戶機。在客戶機器操作系統(tǒng)中，文件服務(wù)、進度服務(wù)等功能是以服務(wù)器進度的方式運行于用戶態(tài)，用戶進度經(jīng)過向服務(wù)器進度發(fā)出央求，獲得服務(wù)器的服務(wù)。所以，客戶機/服務(wù)器模型既能夠用于網(wǎng)絡(luò)和分布式系統(tǒng)，也能夠用于單機系統(tǒng)，只但是網(wǎng)絡(luò)和分布式系統(tǒng)更需要這種形式。

/服務(wù)一般用戶最常用的操作系統(tǒng)接口是什么接口？過程調(diào)用和系統(tǒng)調(diào)用的共同點是什么，它們與中斷調(diào)用的差別是什么？答：過程調(diào)用和系統(tǒng)調(diào)用的執(zhí)行完滿部是同步的，也就是在相同的數(shù)據(jù)集上重復(fù)執(zhí)行，它們的調(diào)用點是相同的，都需要保留現(xiàn)場信息，轉(zhuǎn)去執(zhí)行別的的程序，執(zhí)行后返回。中斷調(diào)用是異步的，在相同的數(shù)據(jù)集上重復(fù)執(zhí)行，中斷的發(fā)生點能夠是不相同的。多道程序系統(tǒng)怎樣實現(xiàn)CPU計算與I/O操作的并行？答：在多道程序系統(tǒng)中，當(dāng)需要I/O操作時，不需要CPU直接控制I/O操作的達成?？衫猛ǖ馈MA及中斷機構(gòu)來直接控制I/O操作的達成，這時CPU也不是特地悠閑等待I/O操作的達成，而是轉(zhuǎn)去執(zhí)行另一道程序。分時系統(tǒng)和實時系統(tǒng)的主要差別？舉例說明，多道程序的引入提高了系統(tǒng)資源的利用率，同時也使操作系統(tǒng)復(fù)雜化。答：多道程序系統(tǒng)中存在著并發(fā)和并行操作。比方，在內(nèi)存中同時裝入幾個用戶程序，I/O操作與CPU計算機并行。由并發(fā)和并行而產(chǎn)生一系列問題：怎樣從一個活動切換到領(lǐng)一個；怎樣保護一個活動使其別的一些活動的影響；怎樣實現(xiàn)相互依賴的活動間的同步等。為什么中斷機構(gòu)對于多道操作系統(tǒng)是必不能少的？答：好多進度的切換是由中斷引起的，如時鐘中斷，特別是分時系統(tǒng)。用戶程序進行系統(tǒng)調(diào)用時經(jīng)過軟中斷來實現(xiàn)，如TRAP。通道和外設(shè)的操作也要向操作系統(tǒng)發(fā)送中斷網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)的差別？多用戶分時系統(tǒng)怎樣戰(zhàn)勝多道批辦理系統(tǒng)的缺點？答：盡管多道批辦理系統(tǒng)已經(jīng)大大地提高了計算機系統(tǒng)的資源利用率，但是它的致命缺點是缺少交互性。怎樣才能使系統(tǒng)既擁有交互性又不使資源的利用率降低？資源利用率和交互性是一對矛盾。若是一臺計算機能夠連接多個操作臺（終端），允好多個用戶同時在操作臺上操作，每個操作臺上的擁護執(zhí)行一個程序，形成多個程序的并發(fā)執(zhí)行。經(jīng)過并發(fā)程序的分時執(zhí)行，保證每個用戶操作的計算機終端就好象單獨一臺計算機相同。這樣就防范了只有一個操作臺時，大量的計算機時間被一個用戶浪費，同時又戰(zhàn)勝了多道批辦理系統(tǒng)非交互性的缺點。10.程序的并發(fā)執(zhí)行為什么會有中斷性？答：并發(fā)執(zhí)行是指系統(tǒng)內(nèi)有多道程序在宏觀上"同時"執(zhí)行，但系統(tǒng)內(nèi)經(jīng)常只有一臺辦理機(CPU)，所以只能分時地為多個程序服務(wù)。就一道程序而言，經(jīng)常不是一次能夠運行達成，而是以"走走停停"的方式達成其運行，這就是并發(fā)系統(tǒng)內(nèi)程序執(zhí)行的中斷性。進度能自己將自己喚醒嗎？進度能自己將自己撤掉嗎？答：喚醒進度和撤消進度都是要經(jīng)過CPU上運行程序來實現(xiàn)的。一個進度入睡了，它就不能能被調(diào)換到CPU上運行；一個進度在撤消前必定先進入停止?fàn)顟B(tài)，而處于停止?fàn)顟B(tài)的進度不能能被調(diào)換到CPU上運行。所以，進度被喚醒、被撤消都不能夠由自己來達成，只能由其他進度實現(xiàn)。父進度創(chuàng)辦子進度此后，父子進度間的關(guān)系是什么？什么是線程？進度和線程的關(guān)系是什么？簡述引進線程的好處。答：引進線程的好處為：以線程作為系統(tǒng)調(diào)換的基本單位，減少了系統(tǒng)的時空開銷。以進度為系統(tǒng)調(diào)換的基本單位的系統(tǒng)中，進度的切換是很頻頻的。在切換中由于要保留當(dāng)時的運行環(huán)境，還要設(shè)置新選中的進度的運行環(huán)境，這既開銷了辦理機的時間，又增加了主存的空間，從而也限制了系統(tǒng)進度的數(shù)量和進度的切換速度。引進線程提高了系統(tǒng)的并行能力。線程作為進度內(nèi)的一個可執(zhí)行實體，減少了并行粒度。線程作為調(diào)換的基本單位而不是資源分配的基本單位，調(diào)換更為簡單，而且采用線程提高系統(tǒng)的并行能力比采用進度更為有效。同一進度的線程共享進度的用戶地址空間，所以同一進度的線程間的通信更簡單實現(xiàn)。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)全部的進度都進入睡眠此后，系統(tǒng)還有可能復(fù)生嗎？當(dāng)一個進度的父進度被撤掉時，該進度是撤掉好還是不撤掉好？答：在實質(zhì)系統(tǒng)中，兩種辦理方法都是可行的，且各有優(yōu)缺點。若撤消，則該進度的任務(wù)可能還沒有達成，這顯然是不利的，特別是當(dāng)該進度的運行結(jié)果對其他進度的運行很重要(如該進度是其他進度的前趨進度，沒有它的運行結(jié)果其他進度無法運行)時；若不撤消，則該進度又可能成為不能控的"孤兒"，從而產(chǎn)生不能展望的結(jié)果。比較好的做法是，當(dāng)一個進度的父進度被撤消時，能夠?qū)⒃撨M度"過繼"給系統(tǒng)內(nèi)一個級別較高的進度(如Unix中的1#進程)，讓它有一個"新的父親"，這樣既能夠連續(xù)達成其任務(wù)又不會成為不能控的。為什么說互斥也是一種同步？答：互斥指的是某種資源一次只贊同一個進度使用，即你在使用的時候我不能夠使用；我在使用的時候你不能夠使用。這就是一種協(xié)調(diào)，一種"步伐"上的一致，所以也就是一種同步。但是，為了求解實責(zé)問題，將"同步"與"互斥"加以差別是有好處的，由于這兩種問題的求解方法是不相同的。18.對臨界區(qū)管理的要求是什么？答：對臨界區(qū)管理的要求是：1）當(dāng)有若干個進度要求進入它們的臨界區(qū)時，應(yīng)在有限的時間內(nèi)使一個進度進入臨界區(qū)，進度之間不應(yīng)相互等待而使誰都不能夠進入臨界區(qū)。2）每次只贊同一個進度進入臨界區(qū)內(nèi)。3）進度在臨界區(qū)內(nèi)逗留應(yīng)在有限的時間范圍內(nèi)。進度之間存在哪幾種相互限制關(guān)系？各是什么原因引起的？以下活動分別屬于哪一種限制關(guān)系？（1）若干同學(xué)去圖書館借書。（2）兩隊舉行籃球比賽。（3）流水線生產(chǎn)的各道工序。（4）商品生產(chǎn)和開銷。答：進度間存在著兩種相互限制的關(guān)系：直接限制關(guān)系（即同步問題）和間接限制關(guān)系（即互斥問題）。同步問題是存在邏輯關(guān)系的進度之間相互等待產(chǎn)生的限制關(guān)系，互斥問題是相互無邏輯關(guān)系的進度間競爭使用相同的資源所發(fā)生的限制關(guān)系。1）屬于互斥關(guān)系，由于書的個數(shù)是有限的，一本書只能借給一個同學(xué)。2）屬于互斥關(guān)系，籃球只有一個，兩隊都要強搶。3）屬于同步關(guān)系，各道工序的開始都依賴前道工序的達成。4）屬于同步關(guān)系，商品沒生產(chǎn)出來，開銷無法進行，商品未開銷完，生產(chǎn)也無需進行。高級調(diào)換和初級調(diào)換的主要任務(wù)是什么？為什么引入中級調(diào)換？答：（1）高級調(diào)換又稱為作業(yè)調(diào)換。它是批辦理系統(tǒng)中使用的一種調(diào)換。其主要任務(wù)是依照某種算法從外存的后備隊列上選擇一個或多個作業(yè)調(diào)入內(nèi)存，并為其創(chuàng)辦進度、分配必要的資源，此后再將所創(chuàng)辦的進度控制塊插入就緒隊列中。（2）初級調(diào)換又稱進度調(diào)換。它是距離硬件近來的一級調(diào)換。其主要任務(wù)是依照某種算法從就緒隊列上選擇一個（或多個）進度，使其獲得CPU。3）引入中級調(diào)換的目的是為了提高內(nèi)存利用率和系統(tǒng)吞吐量。其功能是，讓那些暫時不能夠運行的進度不再占用難得的內(nèi)存資源，而是調(diào)其到外存上等待。此時的進度狀態(tài)為掛起狀態(tài)。當(dāng)這些進度重新具備運行條件且內(nèi)存悠閑時，由中級調(diào)換選擇一部分掛起狀態(tài)的進度調(diào)入內(nèi)存并將其狀態(tài)變?yōu)榫途w狀態(tài)。21.在作業(yè)調(diào)換中需作出哪些決定？22.在剝奪調(diào)換中，有哪些剝奪原則？答：（1）時間片原則。在輪轉(zhuǎn)算法中，CPU輪流為諸多進度服務(wù)，每個進度運行完自己的時間片后，系統(tǒng)就將剝奪過來，交給下一個進度使用。

CPU（2）優(yōu)先級原則。為緊迫的作業(yè)賜予較高的優(yōu)先級，這種作業(yè)到達系統(tǒng)或由擁塞狀態(tài)被喚醒后，若其優(yōu)先級高于當(dāng)前運行的進度的優(yōu)先級，能夠剝醒當(dāng)前運行進度的CPU。3）短作業(yè)（進度）優(yōu)先原則。若一個作業(yè)（進度）到達系統(tǒng)，其運行長度比當(dāng)前運行的進度長度顯然的短，則剝醒當(dāng)前運行的進度CPU。引起進度調(diào)換的主要因素有：何為死鎖？產(chǎn)生死鎖的原因和必要條件是什么？答：（1）死鎖是指多個進度因競爭資源而造成的一種僵持狀態(tài)。若無外力作用，這些進度都將永遠處于擁塞狀態(tài)，不能夠再運行下去。2）產(chǎn)生死鎖的原因有：資源不足、進度推進次序不當(dāng)。3）產(chǎn)生死鎖的必要條件有：互斥條件、懇求和保持條件、環(huán)路等待條件。比較三種解決死鎖的方法?答：比較三種解決死鎖的方法：1）預(yù)防死鎖方法，主若是破壞產(chǎn)生死鎖的必要條件。該方法是最簡單實現(xiàn)的，但系統(tǒng)資源利用率較低。2）防范死鎖方法，比較合用的有銀專家算法（BankerAlgorithm）。該算法需要很多的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)起來比較困難，但資源利用率最高。3）檢測死鎖方法是基于死鎖定理設(shè)計的。如期運行該算法對系統(tǒng)的狀態(tài)進行檢測，發(fā)現(xiàn)死鎖便予以清除。其中，需要比較一下各咱死鎖清除方案的代價，找到代價最小的方案。該方法最難實現(xiàn)，資源利用率較高。分頁儲藏管理與分段管理的主要差別是什么？提出分頁管理和分段管理的目的是什么？答：分頁與分段儲藏管理的主要差別如表所列分頁分段一維連續(xù)邏輯地址空間二維邏輯地址空間頁是信息的物理單位段是信息的邏輯單位頁是面向系統(tǒng)的段是面向用戶的頁內(nèi)的信息邏輯上是不能能完滿的段內(nèi)的信息在邏輯上是完滿的頁的大小固定，由系統(tǒng)劃分段長可變對用戶透明用戶可見便于儲藏保護適于動向鏈接和共享以頁長為單位分配空間不需重要湊技術(shù)以段長為單位分配空間以頁為單位進行交換以段為單位進行交換存在內(nèi)零頭存在外零頭，需采用緊湊技術(shù)提出分頁管理的目的是為了提高內(nèi)存空間的利用率；提出分段管理的目的除了能夠提高內(nèi)存空間的利用率（相對分區(qū)管理而言）外，主若是為了更好的實現(xiàn)程序的共享和動向鏈接，方便用戶編程。虛存管理與實存管理的根本差別是什么？答：根本差別就在于，虛假管理贊同部分裝入和部分對換，而實存管理不相贊同這樣做。所謂"部分裝入"，指的是一道應(yīng)用程序不是全部裝入內(nèi)存今后才開始執(zhí)行而是只裝入其中一部分，甚至一點都不裝入就開始運行，此后在運行的構(gòu)成中依照需要漸漸的裝入其他部分；"部分對換"，指的是當(dāng)內(nèi)存已滿而又有新的將"部分"需要裝入時，要把已在內(nèi)存的某一"部分"換出去，以騰出空間存放新來者。部分裝入和部分對換的結(jié)果是能夠用較小的內(nèi)存運行較大的程序。實存管理則不相同，它所要求的是整體裝入。就虛存回答以下問題：1）虛存的應(yīng)用背景是什么？2）虛存的可行性是什么？3）實現(xiàn)虛存的主要技術(shù)是什么？4）虛存能夠有多大？答：（1）虛存的應(yīng)用背景是用小內(nèi)存運行大程序。這里的"大程序"是指比整個內(nèi)存用戶空間還要大的程序，它能夠是一道程序，也能夠是多道程序之和。2）虛存的可行基礎(chǔ)是程序運行的局部性原理。3）實現(xiàn)虛存的主要技術(shù)是部分裝入、部分對換、局部覆蓋、動向重定位。（4）從原理上講，虛存空間就是CPU邏輯地址所給出的空間。比方，邏輯地址是25位，則虛存空間就是225＝32MB；但實質(zhì)的虛假儲藏器的容量還要受輔存和內(nèi)存空間之和的限制，實質(zhì)的虛存容量不能夠高出這兩個物理空間之和。29.I/O控制方式有幾種？分別合用何種場合？答：I/O控制方式共有四種：（1）程序I/O方式，又稱作"忙-等"方式。該方式執(zhí)行一個循環(huán)程序，頻頻盤問外設(shè)狀態(tài)，若是外設(shè)"忙碌"則循環(huán)盤問直到查得外設(shè)狀態(tài)為"閑置"時止。該方式合用于機內(nèi)沒有中斷機構(gòu)得場合。（2）中斷控制I/O方式。該方式在進行I/O時，CPU向設(shè)備控制器發(fā)出I/O命令后便轉(zhuǎn)其他任務(wù)得辦理，外設(shè)操作由設(shè)備控制器控制，CPU于外設(shè)并行工作。當(dāng)外設(shè)達成I/O后向CPU發(fā)中斷信號，CPU只要開銷很少的時間進行I/O的善后辦理，此前不用進行干預(yù)。該方式合用于低速設(shè)備I/O，并可配合DMA和通道方式實現(xiàn)I/O。（3）DMA（直接內(nèi)存接見）方式。該方式合用于高速外設(shè)I/O，一次能夠在外設(shè)與內(nèi)存之間傳輸一個或多個數(shù)據(jù)快，傳輸達成后才需CPU干預(yù)。4）通道方式。該方式中系統(tǒng)起初要將I/O的過程實現(xiàn)為一段通道程序，置于內(nèi)存的特定地址，此后啟動通道。由通道負責(zé)執(zhí)行通道程序?qū)ν庠O(shè)進行I/O控制，CPU轉(zhuǎn)其他程序運行。I/O達成后通道向CPU發(fā)中斷信號，CPU花很少時間作善后辦理。試說明DMA的工作流程。何謂安全分配方式和不安全分配方式？答：安全分配方式和不安全分配方式的說明以下：（1）安全分配是一種"摒棄懇求和保持條件"的資源分配方式。在這種方式中，一個進度央求資源一旦獲得（比方I/O央求時獲得所需的設(shè)備），該進度就由運行狀態(tài)變?yōu)閾砣麪顟B(tài)，使它不能能再央求新資源。相反，當(dāng)該進度再開始運行時（比方I/O達成后被喚醒），它已不再占有該資源。所以，這種分配摒棄了造成死鎖的一個條件，分配是安全的。這種分配方式的缺點是進度推進速度慢，由于進度與I/O是串行的。（2）不安全的分配方式是指進度在提出字央求時（比方I/O央求）其實不將它擁塞，而是贊同它連續(xù)使用CPU，并提出第二次資源央求。這樣，若第二次央求的資源已被其他今年成占用使該進度被擁塞時，則該進度具備了保持"條件，可能產(chǎn)生死鎖，所以說，這種分配是不安全的分配。

"懇求和32.試比較說明進度和程序的差別有哪些？答：進度和程序是親密相關(guān)而又完滿不相同的兩個見解：1、每個進度實體中包含了程序段和數(shù)據(jù)段這兩個部分，所以說進度是與程序是親密相關(guān)的。但從結(jié)構(gòu)上看，進度實體中除了程序段和數(shù)據(jù)段外，還必定包含一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，即進度控制塊PCB。2、進度是程序的一次執(zhí)行過程，所以是動向的；動向性還表現(xiàn)在進度由創(chuàng)辦而產(chǎn)生、由調(diào)換而執(zhí)行、由撤消而消亡，即它擁有必然的生命周期。而程序則可是一組指令的有序會集，并和永遠地存放在某種介質(zhì)上，其自己不擁有運動的含義，所以是靜態(tài)的。3、多個進度實體可同時存放在內(nèi)存中并發(fā)地執(zhí)行，其實著正是引入進度的目的。而程序（在沒有為它創(chuàng)辦進度時）的并發(fā)執(zhí)行擁有不能再現(xiàn)性，所以程序不能夠正確地并發(fā)執(zhí)行。4、進度是一個能夠獨立運行、獨立分配資源和獨立接受調(diào)換的基本單位。而因程序不擁有PCB，所以它是不能能在多道程序環(huán)境下獨立運行的。5、程與程序不一一對應(yīng)。同一個程序的多次運行，將形成多個不相同的進度；同一個程序的一次執(zhí)行也能夠產(chǎn)生多個進度；而一個進度也能夠執(zhí)行多個程序。什么是文件的邏輯結(jié)構(gòu)和文件的物理結(jié)構(gòu)？答：文件的邏輯機構(gòu)是從用戶的見解出發(fā)所觀察到的文件組織形式，是用戶能夠直接手理的數(shù)據(jù)及其結(jié)構(gòu)，它獨立于文件的物理特點，又稱為文件組織。文件的物理結(jié)構(gòu)，又稱為文件的儲藏結(jié)構(gòu)，是指文件在外存上的儲藏組織形式。這不但與儲藏性能相關(guān)，而且與所采用的外存分配方式相關(guān)。影響缺頁中斷率有哪幾個主要因素？答：影響缺頁中斷率的因素有四個：①分配給作業(yè)的主存塊數(shù)多則缺頁率低，反之缺頁中斷率就高。②頁面大，缺頁中斷率低；頁面小缺頁中斷率高。③程序編制方法。以數(shù)組運算為例，若是每一行元素存放在一頁中，則按行辦理各元素缺頁中斷率低；反之，按列辦理各元素，則缺頁中斷率高。④頁面調(diào)換算法對缺頁中斷率影響很大，但不能能找到一種最正確算法。詳盡闡述常用的幾種文件物理結(jié)構(gòu)及其優(yōu)缺點。答：常有的文件物理結(jié)構(gòu)有以下幾種：1、次序結(jié)構(gòu)又稱連續(xù)結(jié)構(gòu)。這是一種最簡單的物理結(jié)構(gòu)，它把邏輯上連續(xù)的文件信息依次存放在連續(xù)編號的物理塊中。只要知道文件在儲藏設(shè)備上的初步地址（首塊號）和文件長度（總塊數(shù)），就能很快地進行存取。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是接見速度快，缺點是文件長度增加困難。2、鏈接結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)將邏輯上連續(xù)的文件分別存放在若干不連續(xù)的物理塊中，

每個物理塊設(shè)有一個指針，

指向此后續(xù)的物理塊。只要指明文件第一個塊號，就可以按鏈指針檢索整個文件。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是文件長度簡單動向變化，其缺點是不適合隨機接見。3、索引結(jié)構(gòu)采用這種結(jié)構(gòu)，邏輯上連續(xù)的文件存放在若干不連續(xù)的物理塊中，系統(tǒng)為每個文件建立一張索引表，索引表記錄了文件信息所在的邏輯塊號和與之對應(yīng)的物理塊號。索引表也以文件的形式存放在磁盤上。給出索引表的地址，就可以查找與文件邏輯塊號對應(yīng)的物理塊號。若是索引表過大，能夠采用多級索引結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是接見速度快，文件長度能夠動向變化。缺點是儲藏開銷大，由于每個文件有一個索引表，而索引表亦由物理塊儲藏，故需要額外的外存空間。別的，當(dāng)文件被打開時，索引表需要讀入內(nèi)存，否則接見速度會降低一半，故又需要占用額外的內(nèi)存空間。4、Hash結(jié)構(gòu)又稱雜湊結(jié)構(gòu)或散列結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)只合用于定長記錄文件和按記錄隨機查找的接見方式。Hash結(jié)構(gòu)的思想是經(jīng)過計算來確定一個記錄在儲藏設(shè)備上的儲藏地址，依次先后存入的兩個記錄在物理設(shè)備上不一定相鄰。按Hash結(jié)構(gòu)組織文件的兩個要點問題是：定義一個雜湊函數(shù)；解決矛盾；5、索引次序結(jié)構(gòu)索引表每一項在磁盤上挨次序連續(xù)存放在物理塊中。簡述通道及