《信息处理技术》课程复习大纲与练习题.doc

《操作系统原理》课程复习大纲与练习题
注：如学员使用其他版本教材，请参考相关知识点
一章计算机组成概述
第一部分各章知识点提示
1.处理器组成。

了解处理器主要由运算器、控制器、寄存器、高速缓存和总线构成；
2.处理器运行状态。

分别了解特权状态和一般状态的意义：
•特权级别的处理器状态，运行特权指令
•一般级别的处理器状态，运行大部分指令
3.MMU的作用。

它是处理器中的存储管理单元，包含地址变换电路，大部分的动态地址重定位机制是建立在MMU中的。

4.计算机系统的多级存储器结构。

了解系统构建存储结构主要原则和特征：
•通常采用金子塔配置结构，逐级向下价格便宜、访问速度变慢
•理解具有高速缓存的主存储器访问机制，要求看懂P23图1.16 （P21图1-16）
5.时钟在计算机系统屮所起的作用。

例如：
•CPU保护：防止进程得到CPU后不放弃控制权
•资源定时分配：分配给每个进程一段时间（时间片），吋间片到，发时钟屮断，资源控制权交还给操作系统
6.计算机软件的基本分类。

可分为：固化软件、系统软件、工具软件、应用软件；要求了解不同软件的不同应用领域。

7.计算机的指令执行周期。

了解一般指令执行周期和带有中断查询的指令执行周期中所包含的主要步骤。

&中断机制。

了解在系统中设立中断机制的作用；理解中断源、中断字、中断优先级的含义。

9.理解处理器屮常用寄存器的名称和作用，包括PC、IR、PSW等。

二章操作系统引论
1.操作系统的功能及作用。

可以从三个方面理解操作系统是什么：
从用户角度看是虚拟机；从资源管理角度看是资源管理器；从进程角度看操作系统是由一些可同时独立运行的进程和一个对这些进程进行协调的核心组成的整体。

2.操作系统分类。

主要可分为批处理、分时、实时系统；请分别了解这些系统的特性和所适应的领域。

3.操作系统研究中主要包含了：并行管理、存储管理、文件管理、I/O管理、调度算法、系统安全等技术。

4.操作系统的设计结构分类。

包括单体结构、层次结构、虚拟机结构、微内核结构。

三章课程设计基础
对于Linux系统的安装、系统环境使用及编程技术等内容，主要体现在对系统的熟练使用屮, 而相关理解的知识有：
1.搞清楚UNIX是什么类型的操作系统。

2.Linux系统调用与一般的库函数有何区别与关联。

3.一•般C程序的编译、链接方法。

四章并行管理单元…进程
1.进程定义。

进程是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。

2.进程与程序的区别。

请参照第四章的课件加深理解。

要求能够阐述进程的组成与程序的组成有何不同。

3.进程状态及其转换。

重点对5状态进程模型图的含义理解，并能说明其中各状态的含义及转换方式。

4.进程挂起的概念。

当系统采用优先级方式管理进程调度时，有可能使低优先级进程在系统中长吋间等待，这样对资源是一种浪费；这吋可以将这类进程换至外存，这些被换出内存的进程称为是挂起进程。

挂起一些暂时无法执行的进程，可以提高处理器运行效率，并且为止在运行的进程提供足够的内存。

5.关于进程控制块（PCB）。

理解PCB在进程管理中的作用以及其中包含的主要内容。

6.关于进程映像。

了解进程映像的主要作用，以及进程映像主要包含什么内容。

7.原语的定义。

在系统态下运行的具有某种特定功能的程序段，这些程序段的执行具有不可分割、不可间断、不可并发的原子特性。

8.临界区。

在共享某个资源时，不允许多个并发进程交叉执行的一段程序。

在系统屮还将具有这种特性的共享资源称为临界资源，将为管理和使用这种资源编写的程序称为临界程序段。

9.进程互斥。

多个进程共亨某个公共资源吋，为了保证共-亨资源能够被正确使用，在临界区内不允许多个并发的进程交叉执行的这种制约关系。

10.进程同步。

在一组并发进程中，各自执行的结果互为对方的执行条件，从而形成了直接制约关系，因此它们之间需要相互发送信息、协同工作步骤，这些过程称为进程同步。

11.理解与进程管理有关的系统调用。

要求可以看懂系统调用的语句，理解它们的执行效果进而落实到可在C程序中使用它们。

五章略
六章并发控制与进程通信
1.进程并发条件。

理解进程并发是有条件的，因为若不对并发进程加以控制会使程序执行失去封闭性和再现性。

2.进程互斥管理。

互斥机制可以通过纯软件的方式完成，也可以采用软、硬件机制结合的方式完成。

还需要掌握进程互斥的原则。

3.进程同步管理。

在理解进程同步含义的基础上，了解进程同步的管理机制，通常用进程间相互传递、接收信号的方式达到同步进程的协同工作方式。

4.理解生产者一消费者问题中所描述的同步和互斥问题，要求能阐述清楚，并能理解该问题中所描述的一般性意义，以及这类问题的一般性解决方案。

5.管程。

理解管程的定义和作用。

6.关于进程通信编程问题。

要求能够看懂用消息传递方式解决生产者一消费者问题的例子
(如教材P174-175 / P87-P88 1卩举例)。

七章处理器调度
1.处理器调度。

调度可分为多级调度，包含长程、中程、短程调度，其中短程调度实现了对处理器的分派。

2.了解抢占式和非抢占式调度的含义。

3.理解调度算法的衡量准则。

通常可以通过周转时间、平均周转时间，吞吐量來测评调度的优劣。

要求掌握其中的计算公式，并能够对实际问题计算。

4.学握常用的处理器调度算法。

重点放在对FCFS,SPN算法的理解与应用上，比如可说明这两种调度算法分别对长进程和短进程的调度是否有利，为什么？
5.理解UNIX进程调度策略，并掌握其中的优先数计算公式，了解其中各项的含义，并能解释它们的作用。

6.关于死锁问题。

理解死锁的定义，死锁发生的必然条件。

7.掌握死锁避免法，重点学握银行家算法的测算过程，并能对具体问题加以应用。

八章存储管理
1.存储器配置策略。

通常用多种存储介质构成系统的存储结构，要求能说出最常用的存储介质以及它们在系统屮的配置特性。

2.理解逻辑地址空间、物理地址空间、地址重定位的概念和作用。

3.对于存储空间的管理，通常可用位示图及用链表方式实现，对这两种实现方式的简单描述。

4.了解分区分配算法的基本内容。

5.了解分页管理策略。

要求能描述出分页管理的主要优势，当分页过大或分页过小将会造成什么性能方面的影响。

6.能理解页式管理中地址变换的模式，要求能看懂P218图&16 (P1I9图5-16)表述的地址转换过程。

7.理解分段管理的基本思想和优势。

&理解局部性原理。

在一个较短时期内，程序所执行的指令地址和指令的操作数地址，具有一定的局限性。

理解该原理对存储管理算法使用的重要意义。

9.虚拟存储的概念。

重点理解虚拟存储可以解决哪些问题，通常用什么方法来实现虚拟存储。

10.要求理解页面置换算法中的FIFO,OPT,LRU等算法的具体含义，并能够在实际问题中加以应用。

九章文件管理系统
1.文件控制块的作用及所包含的主要内容。

2.不同目录组织结构的特点（主要针对单级、两级、多级目录结构）
3.文件的索引存储分配方式特点。

说明文件索引表的作用，及多重索引存储结构的意义，
要求能看懂P257图9.13及9.14 （P210图8・12及P211图8-13）所表述的含义。

4.UNIX文件的许可机制。

了解许可机制的建立方式，可以用什么命令进行修改等。

5.UNIX文件系统构成，如包含几部分，每部分存储的内容是什么等。

6.理解UNIX文件存储策略。

能结合P266图9.25 （P229图8-24）说明按照UNIX这种文件存储方式，一个文件的最大容量可以是多少。

7.掌握有关文件管理的系统调用，要求可以看懂C编程屮使用的这些系统调用及它们所发挥的作用。

十章I/O技术与设备管理
1.对设备控制器的认识。

一般I/O设备中的电子部件构成了设备控制器。

2.设备控制器与设备间的连接通常采用标准接口，常见的有串口、并口、IDE 口、USB 口等
3.I/O中断的作Wo I/O中断是使CPU和通道协调工作的一种手段，I/O通道借助中断请求
CPU进行干预，CPU根据产生的I/O中断事件了解输入输出操作的执行情况。

4.I/O缓冲技术的意义。

通常引入缓冲机制是为了缓解处理器与I/O设备之间速度的不匹配问题，重点掌握单缓冲与双缓冲的设置方式及使用特点。

5.理解SPOOLING的工作原理，说明这种技术可以解决设备管理中的哪方面问题。

6.掌握磁盘管理中的柱面定位算法，重点是短查找时间优先法、扫描法；并能够将其应用在实际问题中。

十一章操作系统安全性
1.了解专用密钥加密技术，公开密钥加密技术的基本策略。

2.理解数字签名，单向函数的作用。

第二部分客观题（选择、判断、填空）
一、单项选择题
1、能够使磁盘设备屮存储的信息可恢复，并可保证数据可靠性的安全存储技术是（）。

A. RAID
B. SPOOLING 提
C. Samba
D. NFS
★考核知识点：磁盘阵列的主要作用。

2、程序执行时下一条执行指令的地址放在（）寄存器屮。

A. 1R
B. PSW
C. PC
★考核知识点：常用寄存器的作用。

3、程序状态字PSW的用途是（）
A.储存下一条指令的地址储存下一条指令的内容C.存储指令执行结果表现的各种状态D.存储条件码和标志位
★考核知识点：常用寄存器的作用。

4、下列不属于操作系统功能的是（）
A.内存管理
B.屮断处理
C.文档编辑
D. CPU调度
★考核知识点：操作系统功能。

5、当两个进程需要的资源被对方进程占用，同时还在请求着永远不能得到的资源时，就说这些进程在调度屮出现了（）o
A.互斥
B.同步
C.死锁
★考核知识点：死锁的定义。

6、一个分时操作系统的（）性是最好的。

A.交互
B.及时响应
C.吞吐
★考核知识点：操作系统的分类与特征。

7、在一个进程运行过程中，当它所需要的设备没有准备好时，进程将会进入到（）。

A.运行态
B.挂起态
C.就绪态
D.终止态
E.阻塞态
★考核知识点：进程状态概念。

8、在UNIX系统调用中，使用（）系统调用可以使一个子进程所执行的代码与其父进程所执行的
代码不同。

A. fork
B. execv
C. open
D. read
★考核知识点：进程创建方法。

9、当两进程之间各自的执行结果互为对方的执行条件时，就说这两个进程间存在着（）关系。

A.互斥
B.同步
C.读写
★考核知识点：进程同步概念。

10、在处理器调度中采用交互方式，即在分派处理器的过程中不断与用户进程交互的操作系
统是（）。

A.实时系统
B.分时系统
C.批处理系统
★考核知识点：分时操作系统的特点。

11、下列分区管理的分配算法屮，分配与释放时间性能最好的是（）
A.最先兀配法
B.最佳兀配法
C.下次匹配法
D.最坏匹配法
★考核知识点：分区管理分配算法。

12、在请求分页存储管理屮，若把页面尺寸增大一倍，在程序顺序执行时，则--般缺页中断次数会（）
A.增加
B.减少
C.不变
D.不确定
★考核知识点：分页管理。

13、在下述存储管理技术屮，只有（）可提供虚拟存储基础。

A.动态分区法
B.交换技术
C.静态分页法
D.动态分页
★考核知识点：虚拟存储实现方法。

14、把逻辑地址变为内存的物理地址的过程叫做（）
A.编译
B.连接
C.运行
D.地址重定位
★考核知识点：地址重定位。

15、当为一个新创建的进程被分配所需资源并建立了PCB后，进程将进入（）。

A.运行态
B.挂起态
C.就绪态
D.终止态
★考核知识点：进程状态转换。

16、引导型病毒会（）操作系统运行。

A.先于
B.后于
C.阻止
★考核知识点：病毒藏匿于引发。

17、在UNIX系统调用中，使用（）系统调用可以创建一个新进程。

A. fork B・ execv C・ open D. read
★考核知识点：进程生成技术。

18、能够使独占设备虚拟化成“共享设备”的技术是（）o
A. RAID
B. SPOOLING
C. Samba
D. NFS
★考核知识点:独占设备的管理。

二、判断题（在括号中打勾或叉）
1、操作系统是其它软件的运行平台，属于系统软件范畴。

（）
★考核知识点：操作系统概念。

考核知识点解释：参见“2.2.1构建操作系统目标”
2、在计算机的寄存器中通常存储着大批量的文件信息。

（）
★考核知识点：寄存器作用。

考核知识点解释：参见“4、处理器中的寄存器”
3、利用动态分页技术并结合局部性原理可以实现屜拟存储管理。

（）
★考核知识点：虚拟存储。

考核知识点解释：参见“8.9虚拟存储技术”
4、为处理器增加中断处理机制可以提升系统内存的利用效率。

（）
★考核知识点：中断的作用。

考核知识点解释：参见“1・3中断机制”
5、对于多个并发进程共享的资源，必须釆用互斥机制进行管理。

（）
★考核知识点：进程互斥。

考核知识点解释：参见“4・4・2进程并发管理基础”
6、在保护模式下处理器的特权级操作是为用户程序的执行而设定的。

（）
★考核知识点：处理器特权操作的意义。

考核知识点解释：参见“处理器运行模式”
7、在处理器调度中，当分派处理器过程屮不断与用户进程交互的系统被称为分时系统。

（）★
考核知识点：分时系统特点。

考核知识点解释：参见“2.3.2分时操作系统”
8、对计算机的辅助存储器进行管理的部分称为内存管理。

（）
★考核知识点：内存管理与磁盘管理的区别。

考核知识点解释：参见第8, 9章中管理对象的描述
9、为了保证多个进程在使用共享资源时不发生错误，所建立的管理机制称为进程间的读写机制。

（）
★考核知识点：临界资源访问。

考核知识点解释：参见"6.1.2进程互斥描述”
10、在处理器中增加MMU功能部件，可以提升地址重定位的执行效率。

（）
★考核知识点:MMU功能。

考核知识点解释：参见8. 6.3中图8. 18及相关描述
三、填空题
1、操作系统是 _____ 管理器，操作系统是_______ 机。

2、____________________________________________________________ 从进程输入到计算机中直到计算机首次给出回复的时间称为_______________________________ 时间，从进程提交到
进程最后完成的时间称为_______ 时间。

3、同一进程的多个线程共享—和 ________ 。

4、进程映像是进程的 ________ ,每个进程都___________ 进程映像相对应。

5、对信号量的down操作和up操作，具有 _____ 特性，因此被称为 ___ o
6、—算法改善了FCFS调度的平均周转时间和平均带权周转时间，缩短了进程的等待时间。

7、虚拟机结构相较一般的层次结构系统，特点在于实现了硬件的_________ 及使硬件功能通
过_____ 逐层展现。

8、单缓存技术可以使设备之间做到 ____ 的并行，因为这时缓冲区是—资源。

9、对系统造成破坏的除了黑客和外部人员外，还包括_______ 。

10、_____________ 如果没有机制，操作系统中的大部分程序将无法执行。

11、在进程调度中若采用时间片轮转法进行调度，当时间片过长时该算法退化成—算法。

12、____________________________________________________________ 在分页管理中，将页划分的—会导致页表过长，将页划分的________________________________ 会导致产生过多的
内碎片。

13、___________________________ 在文件管理中，可以使用法或—法，实现对磁盘空间的分配与回收。

14、__________________________________ 在计算机的存储结构中可以包含、内存、磁盘等不同的存储介质。

15、____________________________________________ 把逻辑地址变为内存的物理地址的过程叫做____________________________________________ ,通常可以使用—分页方式实现虚
拟存储管理。

16、____________________________________ 我们将一条指令执行的全过程称为 __ ,在其中包含了取指令周期、________________________ 、指令执
行周期和指令完成周期。

17、________________________________________________________ I/O设备通常由机械部件和电子部件组成，电子部件称为__________________________________ ；它与设备之间的接口
有串口、并口、IDE接口，uri等。

18、在共亨某个资源吋，不允许多个并发进程的一段程序称为临界区。

19、操作系统是—软件，操作系统是计算机中其他软件的________ 。

20、从进程提交到计算机完成进程处理的时间称为________ 时间，在批处理系统中进程的—
_____________ 时间最短。

21、当内存釆用分页管理时，进程的虚址页号到物理页面号的地址映射是通过___________ 数
据表描述的，采用分页管理时可能产生的内最大碎片是 ______ 。

22、在进程调度中若采用FCFS算法进行调度时，将会对 ______ 进程比较有利，而对_____ 进
程比较不利。

23、在文件管理中，比较利于文件扩充的管理方式是_______ ,而最不利于文件扩充的方式
是_______ 。

24、在计算机的存储结构中_________ 存储介质的数量通常比较少，而可移动存储介质的数
量可以没有限制地增加。

25、采用虚拟存储可以让进程_______ 装入时就可运行，当需耍的内容不在内存时通常采用
_____ 方式进行调入。

26、进程被挂起时，通常是指进程从内存换入到了______ Z屮；只有在 ______ 就绪的进程才
可以参与处理器的竞争并被执行。

27、设备控制器是对设备进行电子控制的部分，常见的设备连接端口包括_________ 、IDE接
口、U 口等。

28、在共享某个资源时，不允许多个并发进程交叉执行的一段程序称为_______ o
29、进程在_______ 情况下，将处于挂起状态。

30、当一个运行中的进程用完了白己的时间片时将进入______ ,当需要完成一个I/O操作时
将进入_______ 。

★以上各题考核知识点：请参见前面各章知识点内容。

第三部分主观题
一、简答题（答案可从各章知识点中查找，此处略）
1、处理器调度算法中，就FCFS和SPN两种算法相比，哪个的整体吞吐量更大些?
★考核知识点:FCFS及SPN调度算法的特点。

参见P97、P98
考核知识点解释：参见这两种算法中特点的相关描述
2、F CFS和SPN两种算法相比哪个对长作业更有利些？
★考核知识点:FCFS及SPN调度算法的特点。

参见P97、P98
考核知识点解释：参见这两种算法中特点的相关描述
3、U NIX系统V的进程调度是采用怎样的调度算法完成的？
★考核知识点:UNIX进程调度方法。

参见P102、P103
考核知识点解释：参见“7.6.3进程调度策略及优先数计算”描述
4、U NIX系统V的优先数计算公式是怎样的？其中包含的意义是什么？
★考核知识点:UNIX进程调度方法。

参见P102、P103
考核知识点解释：参见“7.6.3进程调度策略及优先数计算”描述
5、U NIX文件系统的组成结构是怎样的？请画图说明。

★考核知识点:UNIX文件结构。

参见P228
考核知识点解释：参见“9. 5. 3 UNIX文件系统组成结构”描述，重点理解图9. 24 的含义。

6、U NIX文件系统的目录结构屮主要包含了什么内容？请画图说明。

★考核知识点：典型系统的目录结构。

参见P227
考核知识点解释：参见“图9.22对UNIX @录结构”描述
7、进程的主要特征是什么？它与程序相比有何区别？
★考核知识点：进程与程序的区别。

参见P52、P53
考核知识点解释：参见“4.1.5进程与程序的区别”描述
8、在文件系统管理中对以实现目录管理的结构是怎样的？
★考核知识点：目录的管理方法。

参见P211、P212
考核知识点解释：参见“9.4.3目录存储策略”描述
9、在具有cache的系统中，处理器是如何完成存储器访问的？请分步说明访问步骤。

★考核知识点:cache的作用。

参见P21
考核知识点解释：参见“1・4・2具有髙速缓存的内存访问”描述
10、采用单缓冲和双缓冲的方式管理I/O设备吋，有什么主要的差异？
★考核知识点：I/O缓冲技术。

参见P173-P175
考核知识点解释：参见“10.3.6 I/O缓冲技术”描述
11、进程映像中主要包含哪些内容？不同操作系统中的进程是否可以进行交换？为什么？
★考核知识点：进程映射概念。

参见P62、P63
考核知识点解释：参见“4.1.4进程描述”
12、在UNIX的文件系统管理中，其目录项中主要包括什么内容？UNIX文件系统的组成结构是怎样的？请用图示方式对以上两问题中的各部分进行描述并做简单的功能性说明。

★考核知识点：文件管理方式。

参见P226、P227
考核知识点解释：参见“9.5.1 UNIX的文件与目录”描述
13、什么称为进程互斥？什么称为进程同步？
★考核知识点:进程同步与互斥的概念。

参见P64
考核知识点解释：参见“6.1进程同步与互斥”描述
14、在I/O管理中，通常屮断处理程序可以被用户程序直接调用吗？为什么？另外在设备管理中，引入I/O缓冲机制可以改善哪些方面的不兀配问题？
★考核知识点：I/O中断处理程序及I/O缓存知识。

参见P168-P170. P173
考核知识点解释：参见“10.3.3中断处理程序设计”及“10.3.61/0缓存技术
“描述
15、解释分页存储管理时由逻辑地址向物理地址变换的具体过程。

★考核知识点：分页管理中的地址变换。

参见P118、P119
考核知识点解释：根据图& 16描述分页管理中地址变换过程。

二、计算题（主要掌握课件和教材中的实例计算方法）
1、针对OPT和LRU页面置换算法，掌握对页面分配管理的方法，并针掌握对具体访问序列测算出缺页次数的方法。

★考核知识点：对动态分页管理中页面置换算法的掌握。

参见P127-P130
考核知识点解释：理解&9.4中的相关算法的介绍，并能灵活应用。

2、可以根据系统的配置情况，测算出系统的逻辑地址和物理地址，并可以在一个实际问题中加以应用。

★考核知识点：逻辑地址与物理地址概念。

参见P107-P109
考核知识点解释：根据计算机字长的含义，并结合逻辑地址及物理地址原理进行推算。

3、掌握文件多重索引存储的原理，并能根据一个典型的索引结构计算出文件系统可存储文件的大小。

★考核知识点：文件存储。

参见教材第8章
考核知识点解释：在理解文件多重索引存储意义的基础上，再结合UNIXX件存储的机制完成相似计算。

4、可以根据磁盘的柱面访问序列，按照先來先服务及短查找时间优先的算法，计算出柱面的定位吋I'可。

★考核知识点：磁盘分配算法。

参见P96-P103
考核知识点解释：在理解相关柱面定位算法的基础上，完成给定磁盘分配请求序
列的柱面定位时间计算。

5、针对单处理器系统多进程并发时，计算出采用不同调度算法（主耍针对先來先服务、优先级法、短进程有限）的进程周转时间。

★考核知识点：处理器调度算法的应用。

参见P96-P103
考核知识点解释：在理解处理器调度算法的基础上，能对特定的进程并发序列进行类似的周转时间计算。

三、编程题（只要求能读懂程序，说明程序执行效果）
1、进程创建及让子进程执行与父进程不同的代码的系统调用。

★考核知识点：进程创建实践。

考核知识点解释：阅读相关编程实例，理解UNIX系统调用的功能及使用方法。

2、文件管理系统调用的编程。

★考核知识点：文件管理实践。

参见相应课件及教材第8章
考核知识点解释：参见第9章的课件和教材中的练习实例，理解编程方法。

3、进程间消息传递编程。

参见第6章的课件和教材中的练习实例。

★考核知识点：进程通信实践。

参见相应课件及教材第4章
考核知识点解释：参见第6章的课件和教材中的练习实例，理解编程方法。

4、UNIX环境中的编译命令使用及命令行参数传递的方法，参见第3章3.6部分描述。

★考核知识点:UNIX环境编程基本技术。

考核知识点解释：理解并基本掌握C程序编译与调试技术。