操作系统复习题

复习题：1、操作系统的基本类型有哪些？各自的特征和优缺点分别有哪些？操作系统（OS）是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对硬件系统的首次扩充。

配置OS的目标：①有效性；②方便性；③可扩充性；④开放性基本类型：1）单道批处理系统：特征：①自动性：在磁带上的一批作业能自动的逐个地依次运行；②顺序性：磁带上的各道作业是顺序的进入内存；③单道性内存中仅有一道程序运行。

优点：解决了人机矛盾和CPU与I/O设备速度不匹配问题。

缺点：不能很好地利用系统资源。

2）多道批处理系统：特征：①无序性：多个作业完成的先后顺序与它们进入内存的顺序之间没有严格的对应关系；②调度性：作业提交给系统开始直到完成，需要经过作业调度和进程调度；③多道性：在内存中可同时驻留多道程序，并容许它们并发执行，从而有效地提高了资源的利用率和系统的吞吐量。

优点：①资源利用率高；②系统吞吐量大。

缺点：①平均周转时间长；②无交互能力。

3）分时系统：特征：①多路性；②独立性；③及时性；④交互性4）实时系统：特征：①多路性；②独立性；③及时性；④交互性；⑤可靠性2、程序顺序执行的特征是什么？程序并发执行时的特征是什么？程序顺序执行的特征：1）顺序性：处理机的操作严格按照程序所规定的顺序执行。

2）封闭性：程序是在封闭的环境下执行的，即程序运行时独占全机资源资源的状态只有本程序才能改变它。

3）可再现性：只要程序执行的环境和初始条件相同，当程序重复执行时，不论它是从头到尾不停顿的执行，还是走走停停的执行，都将获得相同的结果。

程序并发执行时的特征：1）间断性：多个并发程序之间相互制约将导致程序具有“执行—暂停—执行”这种间断性的活动规律。

2）失去封闭性：多个并发执行的程序共享系统中的各种资源，因而这些资源的状态将由多个程序来改变，指示程序的运行失去了封闭性。

3）不可再现性：由于失去了封闭性，也将导致失去了可再现性。

3、什么是临界资源？什么是临界区？临界资源：临界资源是指每次仅允许一个进程访问的资源。

临界区：每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区。

4、什么是原语？操作系统中有哪些原语？原语：是由若干条指令组成的，用于完成一定功能的一个过程。

例：阻塞原语block()；唤醒原语wakeup()（与阻塞作用相反）；挂起原语suspend()；激活原语active()；5、如果表示资源信号量的初始值为8，当前值为-2，那么表示当前有多少个进程在等待资源？又有多少个可用资源？有2个进程等待资源，有8个可用资源。

6、进程有哪些状态？简述这些状态的含义及其转换条件。

进程的状态：三个基本状态：①就绪：当进程已分配到出CPU以外的所有必要资源后，只要在获得CPU，便可以立即执行；②执行：进程已获得CPU，其程序正在运行；③阻塞：正在执行的进程由于发生某事件而暂时无法继续执行时，便放弃处理机而处于暂停状态。

其他状态：挂起状态；创建状态；终止状态。

转换条件参照书本P39图2-5、图2-67、简述进程同步机制应遵循哪些规则1）空闲让进：当无进程处于临界区时，表明临界资源处于空闲状态，应允许一个请求进入临界区的进程立即进入自己的临界区，以有效地利用临界资源。

2）忙着等待：当已有进程进入临界区，表明临界资源正在被访问，因而其他试图进入临界区的进程必须等待，以保证对临界资源的互斥访问。

3）有限等待：对要求访问临界资源的进程，应保证在一定时间内进入自己的临界区，以免陷入“死等”的状态。

4）让全等待：当进程不能进入自己的临界区，应立即释放处理机，以免进程陷入“忙等”的状态。

8、简述并发和并行的概念。

并发：两个或多个事件在同一时间间隔内发生。

并行：两个或多个事件在同一时间发生。

9、信号量m的初值为10，则在m上调用了5次P操作和4次V操作后m的值应该为多少？m：10-5+4=9（P操作是申请一个资源，V操作是释放一个资源。

)10、什么是死锁？死锁发生的必要条件有哪些？死锁：多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局。

必要条件：1）互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用。

2）请求与保持条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。

3）不剥夺条件:进程已获得的资源，在末使用完之前，不能强行剥夺。

4）循环等待条件:若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。

11、简述FCFS、SJF、LIFO等作业调度算法思想。

FCFS（先来先服务）：从就绪队列中选择一个或若干个最先进入该队列的进程，将它们调入内存运行。

SJF（短作业优先）：从就绪队列中选择一个或若干个估计运行时间最短的作业，将它们调入内存运行。

LIFO（后进先出）：从就绪队列中选择一个或若干个最后进入该队列的进程，将它们调入内存运行。

12、简述低级、中级、高级调度的概念。

低级调度：（也称为，进程调度或短程调度）它调度的对象是进程。

进程调度是最基本的一种调度。

中级调度：（也称为，中程调度）引入中级调度的主要目的是为了提高内存利用率和系统吞吐率。

高级调度：（也称为，作业调度或长程调度）根据某种算法，把外存上处于后备队列中的那些作业调入内存，它的调度对象是作业。

13、简述高响应比优先调度算法的思想。

高响应比优先调度算法的基本思想是把CPU分配给就绪队列中响应比最高的进程。

高响应比优先调度算法既考虑作业的执行时间也考虑作业的等待时间，综合了先来先服务和最短作业优先两种算法的特点。

该算法中的响应比是指作业等待时间与运行比值，响应比公式定义如下：响应比=（等待时间+要求服务时间）/ 要求服务时间14、在分页存储管理系统中，地址结构低10位表示页内地址，则页面大小是多少？若用高22位表示页号，可以有多少个页？页面大小=2^10 页面个数=2^2215、常规存储器管理方式的特征是什么？一次性：要求将作业全部装入内存后才能运行驻留性：作业装入内存后，便一直驻留在内存中，直到作业运行结束缺点：难以满足作业很大和有大量作业要求运行的情况。

16、分页式存储管理中的地址转换机构是硬件还是软件？为了能将用户地址空间中的逻辑地址变换为内存空间中的物理地址，在系统中必须设置地址转换机构。

又因为页面映射表的作用就是用于实现从页号到物理块号的变换，因此，地址变换任务是借助于页表来实现的。

页表的功能可以使有一组专门的寄存器来实现。

So，是硬件。

17、请求分页系统中各页面置换算法的思想是什么？（如Optimal、LRU、FIFO）如何计算缺页次数和缺页率？Optimal（最佳）：最佳置换算法是性能最好的难以实现的理论上的算法。

其所选择的被淘汰页面，将是以后永不使用的，或许是在最长未来时间内不再被访问的页面。

LRU（最近最久未使用）：根据页面调入内存后的使用情况进行决策，选择页面调入内存后最近最久未被使用的页面来进行淘汰。

FIFO（先进先出）：选择在内存中驻留时间最长的页面予以淘汰。

缺页率= 缺页次数/ 总页面（缺页次数置换次数）18、虚拟存储器管理方式的特征是什么？1）多次性：是指一个作业被分成多次调入内存运行。

即在作业运行时没有必要将其全部装入，只需将当期要运行的那部分程序和数据装入内存即可；以后每当要运行到尚未调入的那部分程序时，再将它调入。

2）对换性：是指允许在作业运行过程中进行换进、换出。

在进程运行期间，允许将那些暂不使用的程序和数据，从内存调至外存的对换区（换出），待以后需要时再将它们从外存调至内存（换进）；甚至还允许将暂时不运行的进程调至外存，待它们重又具备运行条件时再调入内存。

换进和换出能有效地提高内存的利用率。

3）虚拟性：是指能够从逻辑上扩充内存容量，使用户看到的内存容量远大于实际内存容量。

这是虚拟存储器所表现出来的最重要的特征。

19、简述对换的含义？如上：是指允许在作业运行过程中进行换进、换出。

在进程运行期间，允许将那些暂不使用的程序和数据，从内存调至外存的对换区（换出），待以后需要时再将它们从外存调至内存（换进）；甚至还允许将暂时不运行的进程调至外存，待它们重又具备运行条件时再调入内存。

换进和换出能有效地提高内存的利用率。

20、简述设备管理的功能，I/O软件设计的目标。

设备管理的功能：缓冲区管理、设备分配、设备处理、虚拟设备、实现设备独立性等等。

I/O软件设计的目标：①与具体设备无关②统一命名③对错误的处理④缓冲技术⑤设备的分配和释放⑥I/O控制方式21、SPOOLing技术的主要作用是什么？SPOOLing是为实现低速输入输出设备与高速的主机之间的高效率数据交换。

SPOOLing系统主要有三个部分：①输入井和输出井；②输入缓冲区和输出缓冲区；③输入进程SPi和输出进程SPo。

SPOOLing技术具有如下三个特点：1）提高了I/O速度。

从对低速I/O设备进行的I/O操作变为对输入井或输出井的操作,如同脱机操作一样,提高了I/O速度,缓和了CPU与低速I/O设备速度不匹配的矛盾。

2）设备并没有分配给任何进程。

在输入井或输出井中,分配给进程的是一存储区和建立一张I/O请求表。

3）实现了虚拟设备功能。

多个进程同时使用一个独享设备,而对每一进程而言,都认为自己独占这一设备,从而实现了设备的虚拟分配。

不过,该设备是逻辑上的设备。

22、磁盘是否为共享设备？若是共享设备，请简述原因。

磁盘是可供多个进程共享的设备。

因为，当有多个进程都要求访问磁盘时，可以采用一种最佳的调度算法，以使各进程都可以对磁盘访问。

23、简述I/O通道的概念I/O通道(I/O Channel)设备的引入实际上，I/O通道是一种特殊的处理机。

它具有执行I/O指令的能力，并通过执行通道(I/O)程序来控制I/O操作。

但I/O通道又与一般的处理机不同，主要表现在以下两个方面：1）是其指令类型单一，这是由于通道硬件比较简单，其所能执行的命令，主要局限于与I/O操作有关的指令；2）就是通道没有自己的内存，通道所执行的通道程序是放在主机的内存中的，换言之，是通道与CPU共享内存。

24、文件系统中提供的按名存取功能有什么作用？按名存取，即用户只需向系统提供所需访问文件的名字，便能快速准确的找到指定文件在外存上的存储位置。

这是目录管理中最基本的功能，也是文件系统向用户提供的最基本的服务。

25、文件目录的主要作用是什么？如果允许文件重名，通常采用的目录结构是什么？（单级还是多级？）作用：为每个文件设立一个表目。

文件目录表目至少要包含文件名、物理地址、文件结构信息和存取控制信息等，以建立起文件名与物理地址的对应关系，实现按名存取文件。

如果允许文件重名，通常采用的目录结构是多级目录。

26、操作系统提供哪几类接口？在联机命令接口中，有哪几类联机命令？OS向用户提供了两类接口：①用户接口②程序接口联机命令类型：①系统访问类；②磁盘操作类；③文件操作类；④目录操作类；⑤通信类；⑥其他命令。