《操作系统》重点

1. 操作系统的主要目标和作用是什么？有效性，方便性，可扩充性，开放性1）OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口2）OS作为计算机系统资源的管理者3）OS实现了对计算机资源的抽象2. 操作系统有那几个结构设计方法？早期无结构- 层次结构- 客户服务期模式（微内核）3. 实时系统和分时系统的主要不同点？1）及时性：实时系统有明确的截止实现的要求，分时系统是以人能接受的等待时间控制 的2）交通性：实时系统不如分时系统的广泛3）可靠性：实时系统为了保证高可靠性，往往采取多容错方式，要求高于分时系统 实时系统两个基本特征：及时性，高可靠性4. 进程和程序的主要区别进程和程序是及既有联系又有区别的两个概念，它们的主要区别：程序是指令的有序区别, 其本身没有任何运行的含义，他是一个静态的概念，而进程是程序在处理机上的一次执行 过程，他是一个动态概念，程序的存在是永久的，而进程则是有生命周期的，他因创建而 产生，因调度而执行，因得不到资源而执行，程序仅是指令的有序集合而进程则是由程序, 数据和进程数据块组成进程与程序不是一一对应的，既同一程序同时运行与若干不同的数 据集上它将属于若干个不同的进程5作业和进程有何不同？他们之间有什么关系？作业是向计算机提交任务的实体；而进程是完成任务的运行实体，分配计算机资源的基本 单位；作业通过相应的一组进程运行来具体实现6进程控制块的作用：进程控制块（PCB）是进程实体的一部分，是操作系统中最重要的数据结构，PCB中记录了 用于描述进程情况及控制进程运行所需的全部属性信息。系统通过PCB感知进程的存在， 是进程进行控制存在的唯一标识。系统根据PCB来对并发执行的进程进行控制和管理。系 统会在创建进程时就创建该进程的PCB，在撤销一个进程时就撤销其PCB。当操作系统要 调用进程执行时。需要从该进程的PCB中查询其现行状态机优先级等调度参数，在调度到 某进程后，要根据PCB中保存的处理机状态信息去设置进程回复运行的现场，并根据其 PCB中的进程和数据的内存地址来找到程序和数据；进程在执行过程中，当需要与其它 进程通信时，也需要访问其PCB ；当进程因某种原因而暂停执行时，有需要将断点的现 场信息保存在其PCB中7进程管理的主要任务是什么？请简要说明原语系统态下执行的某些具有特定功能的程序段机器指令级的原语：执行期间不允许中断。功能级的原语：作为原语的程序段不允许并发执行。进程的特征与状态？一个具有一定独立功能的程序在一个数据集合上的一次动态执行过程。1）结构特征:程序+数据+PCB构成进程实体2）动态性3）并发性4）独立性5）异步性8并发同步间的制约有哪两种？引起制约的原因是什么？（1）间接相互制约关系：（进程间资源共享，竞争关系）进程间要通过某种中介发生联系，是无意识安排的，可发生在相交进程之间，也可 发生在无关进程之间（2）直接相互制约关系：（进程间的合作，协作关系）进程间的相互联系是有意识的安排的，直接作用只发生在相交进程间例如：系统中有两个合作的进程，它们公用一个单缓冲区。这两个进程中，一个是计算进 程，完成对数据的计算工作，另一个是打印进程，负责打印计算结果。 当计算进程尚未结束计算时，计算的结果没有送到缓冲区，打印进程不能执行打 印操作。 一旦计算机把计算结果送入缓冲区后，就应该给打印进程发送一个信号，打印进 程收到该信号后，就可以从缓冲区取出计算结果进行打印。 在打印进程尚未把缓冲区的计算结果打印完之前，计算进程也不能把下次的计算 结果送入缓冲区。 打印进程打印完缓冲区中的内容，给计算进程发出一个信号后，计算进程才能将 下一次的计算结果再送入缓冲区。计算进程和打印进程是同步的。9. P, V操作的定义在记录型信号量机制中，S. value的初值表示系统中某类资源的数目，又称为资源信号量。 P（S）意味着申请临界资源，它完成下述操作：S.value二S.value1 若S.value =0，则进程继续运行 若S.value 0，则进程继续运行 若S.value =0，则从信号量等待队列中移出第一个进程，使其变为就绪状态， 然后再返回原进程继续执行。10. 什么是低级调度？又称为进程调度 、短程调度或微观调度。主要任务是按照某种策略和方法选取一个处于 就绪状态的进程，将处理机分配给它。进程调度的运行频率很高，一般几十毫秒要运行一 次。进程调度可以采用下面两种方式：1. 非抢占方式（一旦把处理机分配给某进程后，便让该进程一直运行）2. 抢占方式（按某种抢占原则，重新分配处理机）11. 什么是中级调度？中级调度又称为中程调度，引入中级调度的主要目的是为了提高内存的利用率和系统的吞 吐量。内存中不能有太多的进程，把进程从内存移到外存，当内存有足够空间时，再将合 适的进程换入内存，等待进程调度。中级调度实际上就是存储器管理中的对调功能。12. 什么是高级调度？答：高级调度又称为作业调度或宏观调度。其主要功能是根据一定的算法，从输入的一批 任务（作业）中选出若干个作业（从磁盘的作业后备队列中选择作业调入内存），分配必要 的资源并建立与作业相对应的进程，如内存、外设等，为它建立相应的用户作业进程和为 其服务的系统进程（如输入/输出进程），最后把它们的程序和数据调入内存，等待进程调 度程序对其执行调度，并在作业完成后作善后处理工作。13. 简述FCFS, SJF作业调度方法。FCFS:按照作业进入输入井的先后次序调度它们运行。SJF：根据输入井中作业所需的运行时间选择运行时间短的作业首先运行。14. 作业调度包含哪些功能？（1）按照系统选定的调度算法从作业后备队列中选取作业（2）根据系统内部当前的情况判定能否接待新选出的作业投入运行（3）为被选取的作业做运行前的准备15. 作业调度算法应考虑的主要因素？周转时间，平均周转时间，系统吞吐率。16. 简述FCFS,SJF作业调度方法？FCFS:按照作业进入输入井的先后次序调度它们运行。SJF：根据输入井中作业所需的运行时间选择运行时间短的作业首先运行。HRF：响应比=作业等待时间/作业运行时间+1, HRF调度方法就是选择输入井中响应比较高 的作业运行。17. 存储管理的主要内容有哪些？（1）内存的分配与回收 （2）地址变换（3）存储扩充（4）存储保护18. 什么事地址重定位？有哪几种地址重定位方法？将作业装入到与其他地址空间不一致的地址空间所引起的对有关地址调整的过程称为 地址重定位。常用的地址重定位方法有两种，即静态重定位和动态重定位。静态重定位是在程序运 行前，由链接装入程序进行的重定位。动态重定位是在程序的执行过程中，每当访问一条 指令或数据时，才将要访问的指令或数据的逻辑地址转换成物理地址。19. 何谓覆盖技术与对换技术？覆盖技术就是将用户空间分成一个固定区和多个覆盖区，将经常活跃的部分放在固定 区，其他部分按调用关系分段，即将要用到的段放在覆盖区，其他段放在辅存，需要时再 占用覆盖区。对换技术就是将等待状态的进程从主存移到辅存，把活跃的进程从辅存移到主存。 20什么是碎片？为了解决碎片问题可以采用哪些存储管理技术？每种存储管理技术所需 要的硬件支持是什么？未得到利用的空间称为存储碎片。解决碎片问题可采用紧缩空间或页式存储管理。多道动态分区分配存储管理技术需要硬件支持；上下界寄存器越界检查机构，基地址寄存 器、长度寄存器、动态地址转换机构。21系统抖动，指的是系统中刚被淘汰的页面不久之后又要访问，以至整个页面调度非常 频繁，辅存一直保持忙的状态，而处理机的有效执行速度很慢，多数处于等待状态，这种 情况称为抖动。22.解决死锁问题常用哪几种措施？解决死锁的一般方法有3种：（1）死锁预防。其主要方法是打破造成死锁的4个必要条件中的一个，或者是打破死锁 的环路条件。（2）死锁避免。有两种方法：静态预先分配所有资源；受控资源分配法。（3）死锁检测与恢复。23实现虚拟设备的硬件条件是什么？操作系统应设计哪些功能？硬件条件是：配置大容量的磁盘，要有中断装置和通道。操作系统应设计好“预输入”程 序，“井管理”程序，“缓输出”程序。24.I/0调度的主要任务有哪些？根据不同类型设备的分配策略为I/O请求分配一条包括设备，控制器，通道的数据传输通 路。25在单CPU环境下，设有3道作业，它们的提交时间及执行时间（时间单位：小时）如 下：作业号提交时间执行时间10.08.020.44.031.01.0试计算采用先来先服务调度算法（FCFS）和最短作业优先调度算法（SJF）时的平均周转 时间和平均带权周转时间，并指出它们的调度顺序。26按从属关系对I/O设备分类，系统设备，用户设备27. 设备管理的主要功能有哪些？实现对外设的外配和回收，实现外设的启动，处理外设的中断事件，实现虚拟设备。28. 假定在单CPU条件下有下列要执行的作业：作业运行时间优先级1102245333作业到来的时间是按作业编号顺序进行的（即后面作业依次比前一个作业迟到一个时间单 位）采用非抢占式先来先服务调度算法时，求各个作业的周转时间及平均周转时间，求各个作业的带权周转时间及平均带权周转？29在测试量得控制系统中，数据采集任务把所采集的数据送入一单缓冲区：计算任务从 该缓冲区中取出数据进行计算。试写出利用信号量机制实现两者共享单缓冲区的同步算 法。设置两个信号量Sf，Se，信号量Sf表示缓冲区中是否有可供打印的计算结果，其初值为0,;信号量Se用于表示缓冲区有无空位置存放新的信息，其初值为1.程序如下：Int Se=1;Int Sf=O;Main( ) Cobegin Get();Computer(); Coend;30.分区存储管理方案C omp ut er（ ） W hile（计算任务未完成） P （Sf）;从缓冲区中取出数据；V （Se）;进行数据计算；不能实现虚拟的原因是作业地址空间不能超过存储空间。31设系统中仅有一类独占型资源，进程一次只能申请一个资源。系统中多个进程竞争改 类资源。若情况如下，判断是否会发生死锁，为什么？资源数为6,进程数为2,每个进程最多需要4个资源32进程控制块的初始化工作包括初始化标识符信息，初始化处理机状态信息，初始化处 理机控制信息。33在采用请求分页式存储管理系统中，地址变换过程可能会因为地址长度越界，缺页或 访问权限错误等原因而产生中断。34. 进行设备分配时所需的数据表格主要有？设备控制表,控制器控制表，通道控制表，系统设备表35. 操作系统为用户提供了两个接口是？命令方式，图形用户界面36. 页面大小的取值方法对地址变换的速度有影响吗？T37. 由于磁盘的价格比磁盘便宜，用磁带实现索引文件更经济，T38程序顺序执行的特征：顺序性；封闭性；可再现性39程序并发执行的特征：间断性；失去封闭性；不可再现性40. 设备管理中引入缓冲机制的主要原因是为了缓冲CPU和I/O设备间速度不匹配的矛盾; 提高CPU和I/O设备间的并行性；减少对CPU的中断频率和放宽对CPU响应时间限制41. 设备分配中的安全性是指？设备分配中应保证不会引起进程死锁42页式系统难以实现保护，是因为程序在主存中的页面往往很分散？43 确定作业调度算法时应注意系统资源的平衡实用，使I/O繁忙类型作业和CPU繁忙类 型作业搭配运行44. 作业输入输出方式有早期联机输入/输出，作业的脱机输入/输出和spooling系统45. 为了实现CPU与外部设备的并行工作，系统引入了哪些硬件机制中断，通道技术46. 文件的逻辑结构和物理结构？逻辑结构：指一个文件在用户面前所呈现的形式。物理结构：指文件在文件存储器上的存 储形式。逻辑结构有两种形式：记录式文件（有结构式文件）。字符流式文件（无结构式文件），也称流式文件。物理结构：所谓文件系统的物理结构是指数据存放在硬盘上时硬盘磁粉的排列形状。 物理结构的形式：连续文件结构串联文件结构索引文件结构散列文件结构。47. 交互式作业不存在作业调度问题T48常用的I/O控制方式有？ 程序I/O控制方式:适用于结构简单，只需少量硬件的电路； 中断驱动I/O控制方式：适用于高效场合； 直接存储访问DMA I/O控制方式：适用于无须CPU介入的控制器来控制内存与外设之间 的数据交流的场合； I/O通道控制方式：适用于以字节为单位的干预，同时实现CPU,通道和I/O设备三者 并行操作的场合。49再分试和批处理系统结合的操作系统中引入了“前台”和“后台”作业的概念，其目 的是提高CPU的利用率49在操作系统中，不确定性主要是指？50不可再现性异步性51个作业进入系统到运行结束，一般要经历后备、运行、完成3个阶段。52对批处理作业，运行时要提供相应的控制信息。