計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)重點(diǎn)知識匯總

PAGE2PAGE5計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)重點(diǎn)知識匯總第一章操作系統(tǒng)引論1．設(shè)計(jì)現(xiàn)代OS的主要目標(biāo)是什么？（掌握）答：（1）有效性（2）方便性（3）可擴(kuò)充性（4）開放性2．OS的作用可表現(xiàn)在哪幾個方面？（掌握）答：（1）OS作為用戶與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之間的接口（2）OS作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的管理者（3）OS實(shí)現(xiàn)了對計(jì)算機(jī)資源的抽象6．試說明推動分時系統(tǒng)形成和發(fā)展的主要動力是什么？（掌握）答：推動分時系統(tǒng)形成和發(fā)展的主要動力是更好地滿足用戶的需要。主要表現(xiàn)在：CPU的分時使用縮短了作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時間；人機(jī)交互能力使用戶能直接控制自己的作業(yè)；主機(jī)的共享使多用戶能同時使用同一臺計(jì)算機(jī)，獨(dú)立地處理自己的作業(yè)。7．實(shí)現(xiàn)分時系統(tǒng)的關(guān)鍵問題是什么？應(yīng)如何解決？（了解）答：關(guān)鍵問題是當(dāng)用戶在自己的終端上鍵入命令時，系統(tǒng)應(yīng)能及時接收并及時處理該命令，在用戶能接受的時延內(nèi)將結(jié)果返回給用戶。解決方法：針對及時接收問題，可以在系統(tǒng)中設(shè)置多路卡，使主機(jī)能同時接收用戶從各個終端上輸入的數(shù)據(jù)；為每個終端配置緩沖區(qū)，暫存用戶鍵入的命令或數(shù)據(jù)。針對及時處理問題，應(yīng)使所有的用戶作業(yè)都直接進(jìn)入內(nèi)存，并且為每個作業(yè)分配一個時間片，允許作業(yè)只在自己的時間片內(nèi)運(yùn)行，這樣在不長的時間內(nèi)，能使每個作業(yè)都運(yùn)行一次。8．為什么要引入實(shí)時OS？（掌握）答：實(shí)時操作系統(tǒng)是指系統(tǒng)能及時響應(yīng)外部事件的請求，在規(guī)定的時間內(nèi)完成對該事件的處理，并控制所有實(shí)時任務(wù)協(xié)調(diào)一致地運(yùn)行。引入實(shí)時OS是為了滿足應(yīng)用的需求，更好地滿足實(shí)時控制領(lǐng)域和實(shí)時信息處理領(lǐng)域的需要。13．OS有哪幾大特征？其最基本的特征是什么？（掌握）答：并發(fā)性、共享性、虛擬性和異步性四個基本特征；最基本的特征是并發(fā)性。21．試描述什么是微內(nèi)核OS。（了解）答：1）足夠小的內(nèi)核2）基于客戶/服務(wù)器模式3）應(yīng)用機(jī)制與策略分離原理4）采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)。22．在基亍微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的OS中，應(yīng)用了哪些新技術(shù)？（掌握）答：在基于微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的OS中，采用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)汁技術(shù)。進(jìn)程管理2.畫出下面四條語句的前趨圖:S1=a：=x+y;S2=b：=z+1;S3=c：=a–b；S4=w：=c+1;（了解）答：其前趨圖為：6．試從勱態(tài)性，并収性和獨(dú)立性上比較迚程和程序?（掌握）答：(1)動態(tài)性是進(jìn)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(jìn)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(shí)體。(2)并發(fā)性是進(jìn)程的重要特征，同時也是OS的重要特征。引入進(jìn)程的目的正是為了使其程序能和其它進(jìn)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(dú)立性是指進(jìn)程實(shí)體是一個能獨(dú)立運(yùn)行的基本單位，也是系統(tǒng)中獨(dú)立獲得資源和獨(dú)立調(diào)度的基本單位。對于未建立任何進(jìn)程的程序，不能作為獨(dú)立單位參加運(yùn)行。7．試說明PCB的作用，為什么說PCB是迚程存在的惟一標(biāo)志？（掌握）答：PCB是進(jìn)程實(shí)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(gòu)。作用是使一個在多道程序環(huán)境下不能獨(dú)立運(yùn)行的程序，成為一個能獨(dú)立運(yùn)行的基對執(zhí)行結(jié)果有何影響？（掌握）答：如果缺少signal(full)，那么表明從第一個生產(chǎn)者進(jìn)程開始就沒有改變信號量full值，即使緩沖池產(chǎn)品已滿，但full值還是0，這樣消費(fèi)者進(jìn)程執(zhí)行wait(full)時認(rèn)為緩沖池是空而取不到產(chǎn)品，消費(fèi)者進(jìn)程一直處于等待狀態(tài)。如果缺少signal(empty)，在生產(chǎn)者進(jìn)程向n個緩沖區(qū)投滿產(chǎn)品后消費(fèi)者進(jìn)程才開始從中取產(chǎn)品，這時empty=0，full=n，那么每當(dāng)消費(fèi)者進(jìn)程取走一個產(chǎn)品empty值并不改變，直到緩沖池取空了，empty值也是0，即使目前緩沖池有n個空緩沖區(qū)，生產(chǎn)者進(jìn)程要想再往緩沖池中投放產(chǎn)品也會因?yàn)樯暾埐坏娇站彌_區(qū)被阻塞。24．在生產(chǎn)消費(fèi)者問題中，如果將兩個wait操作即wait(full)和wait(mutex)互換位置，或者將signal(mutex)與signal（full）互換位置，結(jié)果如何？（掌握）答：將wait(full)和wait(mutex)互換位置后，可能引起死鎖?？紤]系統(tǒng)中緩沖區(qū)全滿時，若一生產(chǎn)者進(jìn)程先執(zhí)行了wait(mutex)操作并獲得成功，則當(dāng)再執(zhí)行wait(empty)操作時，它將因失敗而進(jìn)入阻塞狀態(tài)，它期待消費(fèi)者進(jìn)程執(zhí)行signal(empty)來喚醒自己，在此之前，它不可能執(zhí)行signal(mutex)操作，從而使試圖通過執(zhí)行wait(mutex)操作而進(jìn)入自己的臨界區(qū)的其他生產(chǎn)者和所有消費(fèi)者進(jìn)程全部進(jìn)入阻塞狀態(tài)，這樣容易引起系統(tǒng)死鎖。若signal(mutex)和signal(full)互換位置后只是影響進(jìn)程對臨界資源的釋放次序，而不會引起系統(tǒng)死鎖，因此可以互換位置。26．試修改下面生產(chǎn)者－消費(fèi)者問題解法中的錯誤:（掌握）答：producer:beginrepeat…produceraniteminnextp;wait(mutex);wait(full);/*應(yīng)為wait(empty),而且還應(yīng)該在wait(mutex)的前面*/buffer(in):=nextp;/*緩沖池?cái)?shù)組游標(biāo)應(yīng)前移:in:=(in+1)modn;*/signal(mutex);/*signal(full);*/untilfalse;endconsumer:beginrepeatwait(mutex);wait(empty);/*應(yīng)為wait(full),而且還應(yīng)該在wait(mutex)的前面*/nextc:=buffer(out);out:=out+1;/*考慮循環(huán)，應(yīng)改為:out:=(out+1)modn;*/signal(mutex);/*signal(empty);*/consumeriteminnextc;untilfalse;end27．試?yán)糜涗浶托盘柫繉懗鲆粋€不會出現(xiàn)死鎖的哲學(xué)家進(jìn)餐問題的算法.（了解）答：Varchopstick:array[0,…,4]ofsemaphore;所有信號量均被初始化為1，第i位哲學(xué)家的活動可描述為：RepeatWait(chopstick[i]);Wait(.chopstick[(i+1)mod5]);…Ea.t;…Signal(chopstick[i]);Signal(chopstick[(i+1)mod5])Ea.t;…Think;Untilfalse28．在測量控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集任務(wù)，把所采集的數(shù)據(jù)送一單緩沖區(qū)；計(jì)算任務(wù)從該單緩沖中取出數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算.試寫出利用信號量機(jī)制實(shí)現(xiàn)兩者共享單緩沖的同步算法。（了解）答：a.Varmutex,empty,full:semaphore:=1,1,0;gather:beginrepeat……gatherdatainnextp;wait(empty);wait(mutex);buffer:=nextp;signal(mutex);signal(full);untilfalse;endcompute:beginrepeat……wait(full);wait(mutex);nextc:=buffer;signal(mutex);signal(empty);computedatainnextc;untilfalse;endb.Varempty,full:semaphore:=1,0;gather:37．試說明線程具有哪些屬性？（了解）答：（1)輕型實(shí)體（2）獨(dú)立調(diào)度和分派的基本單位（3）可并發(fā)執(zhí)行（4）共享進(jìn)程資源。38.試從調(diào)度性，并發(fā)性，擁有資源及系統(tǒng)開銷方面對進(jìn)程和線程進(jìn)行比較。（掌握）答：（1）調(diào)度性。線程在OS中作為調(diào)度和分派的基本單位，進(jìn)程只作為資源擁有的基本單位。（2）并發(fā)性。進(jìn)程可以并發(fā)執(zhí)行，一個進(jìn)程的多個線程也可并發(fā)執(zhí)行。（3）擁有資源。進(jìn)程始終是擁有資源的基本單位，線程只擁有運(yùn)行時必不可少的資源，本身基本不擁有系統(tǒng)資源，但可以訪問隸屬進(jìn)程的資源。（4）系統(tǒng)開銷。操作系統(tǒng)在創(chuàng)建、撤消和切換進(jìn)程時付出的開銷顯著大于線程。處理機(jī)調(diào)度與死鎖1．高級調(diào)度與低級調(diào)度的主要任務(wù)是什么？為什么要引入中級調(diào)度？（掌握）答：高級調(diào)度的主要任務(wù)是根據(jù)某種算法，把外存上處于后備隊(duì)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(jī)的現(xiàn)場信息，按某種算法先取進(jìn)程，再把處理器分配給進(jìn)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(yùn)行的進(jìn)程不再占用內(nèi)存資源，將它們調(diào)至外存等待，把進(jìn)程狀態(tài)改為就緒駐外存狀態(tài)或掛起狀態(tài)。10．試比較FCFS和SPF兩種進(jìn)程調(diào)度算法。（掌握）答：相同點(diǎn)：兩種調(diào)度算法都可以用于作業(yè)調(diào)度和進(jìn)程調(diào)度。不同點(diǎn)：FCFS調(diào)度算法每次都從后備隊(duì)列中選擇一個或多個最先進(jìn)入該隊(duì)列的作業(yè)，將它們調(diào)入內(nèi)存、分配資源、創(chuàng)建進(jìn)程、插入到就緒隊(duì)列。該算法有利于長作業(yè)/進(jìn)程，不利于短作業(yè)/進(jìn)程。SPF算法每次調(diào)度都從后備隊(duì)列中選擇一個或若干個估計(jì)運(yùn)行時間最短的作業(yè)，調(diào)入內(nèi)存中運(yùn)行。該算法有利于短作業(yè)/進(jìn)程，不利于長作業(yè)/進(jìn)程。18．何謂死鎖？產(chǎn)生死鎖的原因和必要條件是什么？（掌握）答：死鎖是指多個進(jìn)程在運(yùn)行過程中因爭奪資源而造成的一種僵局，當(dāng)進(jìn)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(jìn)。產(chǎn)生死鎖的原因?yàn)楦偁庂Y源和進(jìn)程間推進(jìn)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)路等待條件。19．在解決死鎖問題的幾個方法中，哪種方法最易于實(shí)現(xiàn)？哪種方法使資源利用率最高？（如何對待死鎖?）(了解)答：解決死鎖的四種方法即預(yù)防、避免、檢測和解除死鎖中，預(yù)防死鎖最容易實(shí)現(xiàn)；避免死鎖使資源的利用率最高。20．請?jiān)敿?xì)說明可通過哪些途徑預(yù)防死鎖。(了解)答：（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(jìn)程需要的所有資源分配給它；（2）擯棄“不剝奪”條件，就是已經(jīng)擁有資源的進(jìn)程，當(dāng)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(biāo)號，所有進(jìn)程對資源的請求必須嚴(yán)格按序號遞增的次序提出。21．在銀行家算法的例子中，如果P0發(fā)出請求向量由Request(0,2,0)改為Request(0,1,0)，問系統(tǒng)可否將資源分配給它？(此答案有點(diǎn)問題，需重新考慮)(了解)答：（1）可以。銀行家算法各種資源數(shù)量分別為10、5、7，在T0時刻的資源分配如圖所示：綜上所述系統(tǒng)可以將資源分配給它。22．銀行家算法中出現(xiàn)以下資源分配，試問（1）該狀態(tài)是否安全？（2）若進(jìn)程P2提出Request(1,2,2,2)后，系統(tǒng)能否將資源分配給它？（掌握）⑴該狀態(tài)是安全的，因?yàn)榇尜Y源情況進(jìn)程WorkNeedAllocationWork+AllocationFinishP0P3P4P1P2162216541986199102991000120652065617502356003203320