操作系统概论

操作系统概论
1.计算机硬件主要由中央处理器、存储器、输入输出控制系统和各种输入输出设备组成；计算机系统包
括硬件子系统和软件子系统。

2.操作系统三种基本类型：批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统。

3.输入输出控制系统管理外围设备与主存储器之间的信息传送。

4.操作系统的功能可以分为处理管理、存储管理、设备管理和文件管理
5.进程：一个进程在一个数据集上的一次执行。

程序是一组指令的有序集合，是一个静态实体。

进程是
一个动态实体，有自己的生命周期一个进程可以对应很多程序。

进程三种基本状态：运行、就绪、等待态。

6.进程控制块包含四类信息：①标识信息：用于标识一个进程包括进程名。

②说明信息：用于说明进程
情况，包括进程状态等待原因进程程序和数据存放位置。

③现场信息：用于保留进程存放在cup中的信息，包括通用、控制和程序状态字寄存器的内容。

④管理信息：用于进程调度包括进程优先数队列指针。

7.中断：由于某些时间的出现，中止现行进程的运行，而转去处理出现的事件内，待适当的时候让被中
止的进程继续运行，这个过程就是中断。

8.中断处理程序：对出现的事件进行处理的程序.是操作系统的组成部分
9.中断响应：通常在cup执行完一条指令后，硬件的中断装置立即检查有无中断事件发生，若有则暂停
运行进程的运行而让操作系统中的中断处理程序占用cpu.
10.单用户连续存储管理和固定分区存储管理都为静态重定位。

11.移动的条件：移动一道作业时，应先判定它是否在与外围设备交换信息。

若是则暂不能移动该作业必
须等待信息交换结束后才可移动。

12.快表：把存放的高速缓冲存储器中的部分页表称为快表
13.什么是虚拟存储器：对分页式存储器实现虚拟存储器只需将作业的全部信息作为副本存放在磁盘上，
作业呗调度投入到运行时，至少把作业的第一页信息装入主存中，在作业执行过程中访问到不在主存储器中的页时，再把它们装入
14.逻辑文件类型：流式文件、记录式文件。

15.文件存储结构：顺序文件、链接文件、索引文件。

存取方式：顺序存取、随机存取。

16.文件安全性包括：文件保护和保密
17.读一个文件一次调用：打开文件、读文件、关闭文件；写一个文件:建立文件、写文件、关闭文件。

用
户可调用删除操作要求删除一个有权删除的文件但删除一个文件前应先关闭
18.传输一次信息传输操作所花的时间有三部分：①寻找时间：把移动臂移到指定的柱面所花的时间，机
械操作，花费时间较长。

②延迟时间：等待指定的扇区旋转到磁头位置下所花时间。

这个与扇区的位置有关。

③传送时间：指定的磁头把磁道上的信息读到主存或把主存的信息写到磁道上所花的时间。

19.缓冲技术：操作系统中利用缓冲区来缓解处理与外围设备之间工作速度不匹配的矛盾而采用的技术，
包括：单缓冲技术、双缓冲技术和缓冲池技术。

20.操作系统中实现联机同时外围设备操作功能部分也称为斯普令系统，它由三个部分组成(1)预输入程序
(2)井管理程序(3)缓输出程序
21.进程的互斥与同步（1）进程的互斥：指当有若干个进程都要使用一个公共资源时，任何时刻最多只允
许一个进程去使用该资源，其他要使用它的进程必须等待，直到该资源的占用者释放了该资源（2）进程的同步：指在并发进程之间存在一种制约关系，一个进程的执行依赖另一个进程的消息，当一个进程没有得到另一个进程的消息时应等待，直到消息到达才被唤醒
22.通信原语 Send(N,M) 把信件M送到指定的信箱N中. Receive(N,Z) 从指定信箱N取出一封信，存
到指定的地址Z中
23.死锁的必要条件系统出现死锁必须同时保持四个必要条件（1）互斥地使用资源（2）占有且等待资源
（3）非抢夺分配（4）循环等待资源
24.解决死锁的方法通常有：死锁的防止，死锁的避免和死锁的检测
一：填空题
1.输入输出控制系统管理外围设备与主存之间的信息传送
2.一般来说，计算机软件可分为系统软件、支撑软件和应用软件
3.为了避免用户程序中错误的使用特权指令，计算机硬件结构中的cpu区分目态和管态两种状态
4.当cpu处于目态时不允许执行特权指令；当cpu处于管态时可执行包括特权指令在内的一切机器指
令
5.在多道程序系统中，为了能区别不同的进程和记录每个进程的执行情况，对每个进程要设置一个进
程控制块
6.引起中断的事件成为中断源，对出现的中断进行处理的程序称为中断处理程序
7.计算机系统中存储器三层包括:寄存器、主存处理器、高速缓冲处理器、存储器
8.把主存空间地址编号称为主存的绝对地址。

把用户程序中的使用地址称为逻辑地址
9.把逻辑地址转换成绝对地址的工作称为重地位或地址转换
10.分页式存储管理中，逻辑地址由两部分组成页号和页内地址
11.在页内虚拟存储管理中，常用的页面调度算法有先进先出调度算法、最近最久未使用调度算法
12.对文件按用途可分为：系统文件、库文件和用户文件
13.磁盘存储空间的位置由三个参数确定，它们是：柱面号、磁头号、扇区号
14.对文件的存取方式可分为两类：顺序存取和随机存取
15.在对磁盘存储空间的管理中，空闲块链接法有两种：单块链接和成组链接
16.当药访问一个文件时，可以从当前目录开始设置路径，这种路径称为相对路径
17.启动磁盘执行一次信息传输操作所花的时间包括寻找时间，延迟时间、传递时间三个部分
18.通道程序是由一系列的通道命令组成的
19.用户编制程序时使用的设备与实际能占用的设备无关，这种特性称为设备的独立性
20.从使用的角度来分析外围设备的特性，可以把外围设备分成共享设备和独占设备两大类
21.一个进程独占处理器顺序执行时具有封闭性和可再现性两个特性
22.若干个共享同一变量的并发进程，由于进程被打断的时间和能占用处理器的时间不同，而造成的错
误称为与时间有关的错误
二：选择题
1.以下说法正确的是（系统软件与具体应用领域无关。

解决任何领域的问题一般都要用到系统软件）
2.在下列操作系统中强调并行性的操作系统是（分布式操作系统）
3.在批处理系统中引入多道程序的目的是（充分利用CPU，减少它的等待时间）
4.操作系统的功能是进行处理管管理、（存储）管理，设备管理和文件管理
5.下面不属于程序状态字内容的是（设备忙标志）
6.在操作系统中采用多道程序设计方式提高CPU和外部设备的（利用效率）
7.程序与他有关的进程对应关系式（一对多）
8.进程具有并发性和（动态性）两个重要属性
9.关于进程的属性，下述提法中（若干个进程在单CPU机器中，必须依次执行，即一个进程完成后，
另一个进程才能开始工作）是不正确的
10.一个进程刚被创建的时候。

其初始状态应为（就绪态）
11.进程在三个基本状态中的转换，肯定不会有的转换是（等待态=）运行态）
12.中断装置按预定的顺序来响应同时出现的中断事件，这个预定的顺序称为（中断优先数）
13.如果要照顾所有进程，让他们同优先级别的几个进程，进程采用（时间片轮转法）调度算法
14.在计算机系统中，速度最快的存储器是（寄存器）
15.与绝对地址对应的的主存空间称为（逻辑地址空间）
16.主存中用来存放用户的程序和数据的区域称为（用户区）
17.在固定分区存储管理中。

每个分区的大小（可以不同但预先固定）
18.为避免主存中各作业相互干扰，必须进行（存储保护）
19.在可变分区存储管理方式中，最优适应分配算法的空闲区表中的空闲区（按长度以递增顺序登记）
20.从用户角度看。

文件系统主要是实现（按名存取）
21.通常把用户组织的文件称为（逻辑文件）
22.删除一个文件前必须使文件（关闭）
23.在多道程序设计系统中，为解决重名问题，可采用的目录结构式（二级或多级）
24.假定在磁盘格式化时把每个盘面划分成大小相等的8个扇区，磁盘的转速为24毫秒、圈，则传送
一块信息所需要的时间为（ 3 ）毫秒
25.定扇区旋转到磁头位置所需要的时间称为（延迟时间）
26.为了记录设备分配情况，系统可设置（设备分配表），指出系统所配置的设备类型，数量及分配
和使用情况
27.通道完成了一次输入输出操作后，以（ I/O中断）方式请求中央处理器进行干预
28.计算机系统为每台设备确定的编号称为设备的（绝对）号
29.并发进程中与共享变量有关的程序段称为（临界区）
30.有一个共享文件可供n个并发进程使用，但限制最多的m歌进程（n＞＝m＞＝1）可同时读文件，
用PV操作进程管理时其信号量初值应该为（ m ）
31.用信箱实现进程间通信机制要有两个通信原语，它们是（ send和receive ）原语
32.实现进程通信的send ( N,M) 原语的功能是把信件送到指定的（ N ）中
33.在讨论死锁问题时，采用银行家算法分配资源可以（避免）死锁
三：简答题
1.请分析网络操作系统的分布式操作系统的区别
答：分布式操作系统能使系统中若干台计算机相互协作完成一个共同任务，或者说一个任务分布在几台计算机上并行运行；网络操作系统强调的是网络资源的共享和个pc之间的通信；而分布式操作系统除了网络资源的共享和各机通信外更加强调任务的分布和并行执行的特点
2.什么是中断响应
通常在cup执行完一条指令后，硬件的中断装置立即检查有无中断事件发生，若有则暂停运行进程的运行而让操作系统中的中断处理程序占用cpu
3.快表
把存放的高速缓冲存储器中的部分页表称为快表
4.简述存储管理的主要功能
存储管理的主要功能包括：主存空间的分配和回收，主存空间的共享与保护，地址转换以及主存空间的扩充等工作
5.存储保护的目的是什么？怎样实现存储保护？
目的就是为了保护内存中各区域的信息不被破坏，防止作业执行时相互干扰。

为了实现存储保护必须由硬件和软件配合实现
6.简述磁盘调度的过程
对磁盘的访问请求都会诶出访问磁盘的存储空间地址，也就是柱面号，磁头号，扇号，在执行信息传输时先把移动臂移到指定的柱面，等待指定的扇区旋转到磁头位置下，让指定的磁头把磁道上的信息读到主存或把主存的信息写到磁道上
四：应用题
1.在一个多道程序系统，采用响应比高者优先算法管理作业，今有如下所示的作业序列，它们的提交
时间及运行时间在下表中，当第一个作业进入系统后开始调度，假定作业都是仅计算，请写出各个作业的开始时间、完成时间和周转时间。

忽略系统调度时间
作业进入输入井时间需计算时间开始时间完成时间周转时间
1 9.0时 1小时 9.0 10.0 1
2 9.2时 0.5小时 10.2 10.7 1.5
3 9.4时 0.2小时 10.0 10.2 0.8
4 9.6时 0.6小时 10.7 11.3 1.7
2. 有4个进程P1,P2,P3,P4,它们同时依次进入就绪队列，它们的优先级和需要处理的时间如下所示：
进程处理器时间优先级
P1 10 3
P2 3 2
P3 4 4
P4 5 2
只要就绪队列非空就开始调度，且忽略调度等所花费的时间，请回答下列问题:（1）写出分别采用“先来先服务”和‘非抢占的优先数“调度算法选中进程执行的次序？（2）分别计算出上面两种算法的平均等待时间？
答案：（1）先来先服务的执行次序是：p1,p2,p3,p4 非抢占优先级的执行次序是：P1,P3,P2,P4 （2）先来先服务的平均等待时间=（0+10+13+17）/4=10
非抢占优先级的平均等待时间=(0+10+14+17)/4=10.25
3.存储器是将主存空间分成大小相等的块，可以用一张位示图来构成主存分配表，若将主存分成4096块，
机器的字长为32位，则可用128+1个字来作为位示图.若主存块号、字号、（从高位到低位）都是从0开始回答：
（1）第2513块对应的字号和位号是多少？
（2）字号是108而位号是15对应的块号是多少?
答案;（1）第2513块的块号是2513，则字号=【2512/32】=78，位号=2512mod32=26
块号=108*32+15=3461
4. 磁盘的移动臂现在处于第8柱面，有如下5个请求者等待访问磁盘，请列出最省的响应次序。

序号柱面号磁头号扇区号
1 9 6 3
2 7 5 6
3 15 20 6
4 9 4 4
5 7 15 2
答案：最省时间响应次序：5、2、1、4、3或1、4、5、2、3
5. 有一个空盒，盒内只允许放一个水果。

爸爸向盒内放苹果或桔子。

儿子专等吃盒中的桔子，若盒中已有水果，放者必须等待，若盒内没有自己要吃的水果，吃者必须等待，用PV操作来协调三人的关系时，请回答下列问题：
（1）应设置的信号量及其初值是？
（2）在三组工作流程的标号位置上适当的PV操作，实现三人正确的活动
（1）三个信号量：S表示盒子是否为空，So表示盒子中是否有桔子，Sa表示盒中是否有苹果，初值为S=1，So=0，Sa=0
（2）爸：准备
① P(S)
向盒内放水果（苹果或桔子）
If 水果= =桔子 then② V(So)
Else ③ V(So)
儿：
④ P(So)
拿盒中的桔子
⑤ V(S)
吃桔子
女：⑥ P (So)
拿盒中的苹果
⑦ V (S)
吃苹果
6 动质量检测系统有三个进程Q、A、B组成。

进程Q每次取一件产品检测，把检测后的产品存放在货架 F
上，F的容量为每次只能存放一件产品。

若货架上存放的是合格品则让进程A取出，并在产品上贴标签后包装；若货架上存放的是不合格产品则让进程B取出后，将其丢入废物箱。

回答下列问题
（1）写出用PV操作管理时应定义的信号量及初值
（2）用PV操作写出程序，是它们能按照上述要求正确的并发执行
答：（1）S表示能否放产品到货架F上，初始值为1.。

Sg表示货架F上是否有合格品，初始值为0。

Sb表示货架上F上是否有不合格品，初始值为0。

（2）Begin
S, Sg, Sb; semaphore;
S:=1; Sg=0; Sb=0
Cobejin
Process Q
Begin
PQ：取一件产品检测；
P ( S )；
将检测的产品放到货架F上；
If F上产品合格 then V ( Sg )；
Else V ( SB )
Goto PQ；
End;
Process A
Begin
PA: P ( Sg )；
从F上取出产品；
V（ S ）；
给取出的产品贴标签并包装
Goto PA ;
End;
Process B
Begin
非抢占的优先数的平均等待时间=（18+11+10+13）/5=10.4梁劲风修改。