操作系统复习提纲

3．什么是操作系统？操作系统在计算机中的主要作用是什么？操作系统：管理系统资源、控制程序执行、改善人机界面、提供各种服务，并合理组织计算机工作流程和为用户方便有效地使用计算机提供良好运行环境的一种系统软件。

a>服务用户观点——操作系统作为用户接口和公共服务程序b>进程交互观点——操作系统作为进程执行的控制者和协调者c>系统实现观点——操作系统作为扩展机和虚拟机d>资源管理观点——操作系统作为资源的管理者和控制者10．试述系统调用与函数（过程）调用之间的主要区别。

a>调用形式和实现方式不同。

函数调用所转向的地址是固定不变的，但系统调用中不包括内核服务例程入口地址，仅提供功能号，按功能号调用；函数调用是在用户态执行，只能访问用户栈；系统调用要通过陷阱设置，从用户态转换到内核态，服务例程在内核态执行并访问核心栈。

b>被调用代码的位置不同。

函数调用是静态调用，调用程序和被调用代码处于同一程序内，经链接后可作为目标代码的一部分，这是用户级程序当函数升级或者修改时，必须重新编译和链接；系统调用是动态调用，系统调用的服务例程位于操作系统中，这是系统级程序，这样当系统调用的服务例程升级或修改时与调用程序无关，而且调用程序的长度大为缩减，能减少其所占用的内存空间。

c>提供方式不同。

函数调用通常有编程需要提供，不同语言所提供的函数功能、类型和数量可以不同；系统调用由操作系统提供，一旦操作系统设计好，系统调用的功能、类型和数量便固定不变。

15．什么是多道程序设计？多道程序设计技术有什么特点？多道程序设计是指允许多个作业（程序）同时进入计算机系统的内存并启动交替计算的方法。

特点：多道性、宏观并行、微观串行。

19．在分时系统中，什么是响应时间？它与哪些因素有关？响应时间：从交互式进程提交一个请求（命令）直到获得响应之间的时间间隔。

影响因素：cpu的处理速度、联机终端的数目、所用时间片的长短、系统调度开销和对换信息量的多少等。

23．操作系统具有哪些基本功能？请简单叙述之。

a>处理器管理。

处理器是计算机系统中最为稀有和宝贵的资源，应该最大限度地提高其利用率。

常常采用多道程序设计技术组织多个作业同时执行，解决处理器调度、分配和回收问题。

b>存储管理。

存储管理的主要任务是管理内存资源，为多道程序设计提供有力支持，提高存储空间利用率，具体来说有内存分配和回收、地址转换与存储保护、内存共享与存储扩充等。

c>设备管理。

设备管理的主要任务是管理各种外部设备，完成用户提出的I/O请求；加快数据传输速度，发挥设备的并行性，提高设备的利用率；提供设备驱动程序和中断处理程序，为用户隐蔽硬件操作细节，提供简单的设备使用方法。

d>文件管理。

主要任务是对用户和系统文件进行有效管理，实现按名存取；实现文件共享、保护和保密；保证文件的安全性；向用户提供一整套能够方便地使用文件的操作和命令。

e>联网和通信管理。

1网络资源管理；2数据通信管理；3应用服务；4网络管理27．什么是操作系统内核？内核是一组程序模块，作为可信软件来提供支持进程并发的基本功能和基本操作，通常驻留在内核空间，运行于内核态，具有直接访问硬件设备和所有内存空间的权限，是仅有的能够执行特权指令的程序。

35．简述操作系统资源管理的主要技术：资源复用、资源虚拟和资源抽象。

资源复用：系统中相应地有多个进程竞争使用物理资源，由于计算机系统的物理资源是宝贵和稀有的，操作系统让众多进程共享物理资源，这种共享称为资源复用。

资源虚拟：虚拟的本质是对资源进行转换、模拟和整合，把一个物理资源转变成多个逻辑上的对应物，也可以把多个物理资源变成单个逻辑上的对应物。

即创建无须共享的多个独占资源的假象，或创建易用且多个实际物理资源数量的虚拟资源假象，以达到多用户共享一套计算机物理资源的目的。

9．什么是系统调用？试述API、库函数及系统调用间的关系。

系统调用是一种中介角色把用户和硬件隔离开来，应用程序只有通过系统调用才能请求系统服务并使用系统资源。

POSIX标准规定了符合此标准的操作系统必须提供API，但并未规定接口的实现是采用系统调用、库函数还是其他形式。

系统调用只是一种API。

调用fprintf()→C函数库中的fprintf()封装函数→系统调用处理程序→sys_writ e()内核函数。

18．什么是进程？计算机操作系统为什么要引入进程？进程：可并发执行的程序在某个数据集合上的一次计算活动，也是操作系统作为资源分配和保护的基本单位。

目的：a>刻画程序的并发性。

进程是并发程序设计的一种有力工具，操作系统中引入进程概念能较好地刻画系统内部程序的并发执行，从而提高资源利用率。

b>解决资源的共享性。

20．进程最基本的状态有哪些？哪些事件可能引起不同状态间的转换？运行态：进程占有处理器正在运行的状态。

就绪态：进程具备运行条件，等待系统分配处理器以便运行的状态。

等待态：又称阻塞态或睡眠态，指进程不具备运行条件，正在等待某个事件完成的状态。

26．何谓进程控制快（PCB)？它包含哪些基本信息？每个进程有切仅有一个进程控制块，或称进程描述符，它是进程存在的唯一标识，是操作系统用来记录和刻画进程状态及环境信息的数据结构，是进程动态特征的集合，也是操作系统掌握进程的唯一资料结构和所处的状态的主要依据。

a>标识信息。

标识信息用于唯一地标识一个进程，分为用户使用的外部标识符和系统使用的内部标识符。

b>现场信息。

现场信息用于保留进程在运行时存放在处理器现场中的各种信息。

c>控制信息。

控制信息用于管理和进程调度。

48．处理器调度分为哪几种类型？简述各类调度任务的主要任务。

高级调度：又称作业调度、长度调度，在多道批处理操作系统中，从输入系统的一批作业按照预定的调度策略挑选若干作业进去内存，为其分配所需资源并创建对应作业的用户进程后，便完成启动阶段的高级调度任务，已经为进程做好运行前的准备工作，等待进程被调度运行，在作业完成后还要做结束阶段的善后工作。

中级调度：又称平衡调度、中度调度，根据内存资源情况决定没错中所能容纳的进程数目，并完成外存和内存中的进程对换工作。

低级调度：又称进程调度或线程调度、短程调度，根据某种原则决定就绪队列中的哪个进程/线程获得处理器，并将处理器让出给它使用。

第三章9．什么是临界区和临界资源？临界区管理的基本原则是什么？并发进程中与共享变量有关的程序段称为临界区。

共享变量所代表的资源称为临界资源，即一次仅能供一个进程使用的资源。

原则一：一次至多只有一个进程进入临界区内执行。

原则二：如果已有进程在临界区中，试图进入此临界区的其他进程应等待。

原则三：进入临界区内的进程应在有限的时间内退出，以便让等待队列中的一个进程进入。

13．什么是信号量？如何对其进行分类？在操作系统中用信号量表示物理资源的实体，它是一个与队列有关的整型变量。

具体实现时，信号量是一种产量类型，用一个记录型数据结构表示，有两个分量，一个是信号量的值，另一个是信号量队列信号量按其用途可分为两种：a>公用信号量，联系一组并发进程均可在此信号量上执行pv操作，初值置为一，用于实现进程互斥；b>私有信号量，联系一组并发进程，仅允许此信号量所拥有的进程执行P 操作，而其相关进程可在其上施行V操作，初值往往为0或正整数，多用于并发进程同步。

信号量按其取值可分为两种：a>二值信号量，仅允许取值为0或1，主要作用用于解决进程互斥问题；b>一般信号量，又称计数信号量，允许取大于1的整型值，主要用于解决进程同步问题。

15．何谓管程？它有哪些属性？管程是由局部于自己的若干公共变量及其申明和所有访问这些公共变量的过程所组成的软件模块，它是一种互斥机制，进程可互斥的调用管程中的过程。

a>共享性。

管程中的移出过程可被所有要调用管程的过程的进程所共享。

b>安全性。

管程的局部变量只能由此管程的过程访问，不允许进程或其他管程来直接访问，一个管程的过程也不应访问任何非局部于它的变量。

c>互斥性。

在任一时刻，共享资源的进程可以访问管程中的管理此资源的过程，但最多只有一个调用者能够正真地进入管程，其他调用者必须等待直至管程可用。

20．什么是管道？如何通过管道机制实现进程间的通信？管道：是连接读写进程的一个特殊文件，允许按照FIFO方式传送数据，也能是使进程同步执行。

写进程在管道的尾端写入数据，读进程在管道的首端读出数据。

数据读出后将从管道中移走，其他进程都不能再读到这些数据。

进程试图读管道时，再有数据写入管道前，进程将一直阻塞。

同样，管道已经满时，进程再试图写入管道，在其他进程从管道中移走数据之前，写进程将一直阻塞。

25．试述产生死锁的必要条件。

1>互斥条件：临界资源是独占资源，进程应互斥且排他地使用这些资源。

2>占有和等待条件：进程在请求资源得不到满足而等待时，不释放已占有资源。

3>不剥夺条件：又称不可抢占，已获资源只能由进程自愿释放，不允许被其他进程剥夺。

4>循环等待条件：又称环路条件，存在循环等待链，其中每个进程都在等待链中等待下一进程所持有的资源，造成这组进程处于永远等待状态。

27．何谓银行家算法？试述其基本思想。

系统中的所有进程放入进程集合，在安全状态下系统收到进程的资源请求后，先把资源试探性的分给它；然后系统将剩下的可用资源和进程集合中其他进程还需要的资源数作比较，找出剩余资源能满足最大需求量的进程，从而保证进程运行完毕并归还全部资源；这时把这个进程从进程集合中删除，归还其所占有的所有资源，系统的剩余资源则越多；反复执行上述步骤，最后检查进程集合，若为空则表明本次申请可行，系统处于安全状态，可以真正实施本次分配，否则只要等待集合非空，系统便处于不安全状态，本次资源分配不实施，让申请资源的进程等待。

第四章1．试述存储管理的基本功能。

ⅰ存储分配ⅱ地址映射ⅲ存储保护ⅳ存储共享ⅴ存储扩充4．何谓地址转换（重定位）？哪些方法可以实现地址转换。

可执行的程序逻辑地址转换（绑定）为物理地址的过程称为地址转换。

实现方法：静态地址重定位，动态地州重定位。

5．分区存储管理中采用那些分配策略？比较其优、缺点。

固定分区：优点：固定分区能解决单道程序运行在并发环境下不能与cpu速度匹配的问题，同时也解决了单道程序运行是内存空间利用低的问题。

缺点：ⅰ.由于预先已经规定分区大小，是的大作业无法装入，用户不能采用覆盖能技术加以补救，这样不但加重用户负担，而且极其不方便；ⅱ.内存空间利用率不高，作业很少会恰好填满分区；ⅲ.如果一个作业要求在运行过程中动态扩充存储空间，采用固定分区是相当困难的；ⅳ.分区数目是在系统初启是确定的这就会限制多道运行程序的道数，特别不适应分时系统交互型用户及内存需求变化很大的情况。