操作系统简答大题

1、请举例说明单用户单任务的操作系统与多用户多任务的操作系统之间的区别？2、死锁产生的4个必要条件是什么？它们是彼此独立的吗？3、当系统中的地址空间非常大时（例如32位），会给页表的设计带来什么问题？请给出一个方案并分析其优缺点。

4、文件在磁盘上存放的形式有几种？它们与存取方法有何关系？5、试比较进程与程序的异同。

6、脱机命令接口和联机命令接口有什么不同？1、答案：DOS是单用户单任务的操作系统，通常这种操作系统没有进程调度，内存管理也比较简单，只划分为系统区和用户区，是单道的程序运行环境。

Unix是多用户多任务的操作系统，有进程管理，内存管理也比较复杂。

它们都具有设备管理系统和文件管理系统，但功能也有差别。

2、互斥，请求和保持，不剥夺，环路等待。

不是相互独立的，前三个条件是必要条件，而环路等待实际上是在前三者基础上的一种可能的结果，是死锁的一种现象。

3、会导致页表过长从而很难找到一块连续的存储空间存放页表，此外如果页表中的行不连续也会加大访问页表的查找时间。

可以用多级页表解决这个问题，将页表分页，离散地存储在不同区域，同时建立另一张页表映射原来页表的每一页。

优点是不需要大块的连续空间，但并没有减少页表的空间，同时也增加了访存次数。

4、三种存储结构的特点略。

5、答案：进程与程序是紧密相关而又完全不同的两个概念：1）每个进程实体中包含了程序段和数据段这两个部分，因此他们是紧密相关的。

但从结构上看，进程实体中除了程序段和数据段外，还必须包含一个数据结构，即进程控制块PCB。

2）进程是程序的一次执行过程，因此是动态的；动态性还表现在进程由创建而产生、由调度而进行、由撤销而消亡，即它具有一定的生命周期。

而程序只是一组指令的有序集合，并可以永久的驻留在某种介质上，其本身不具有运动的含义，是静态的。

3）多个进程实体可同时存放在内存中并发执行，其实这正是引入进程的目的。

而程序的并发执行具有不可再现性，因此程序不能正确并发执行。

4）进程是一个能够独立运行、独立分配资源和独立接受调度的基本单位，而程序不可能在多道环境下独立运行。

5）进程与程序不一一对应，同一个程序多次运行，将形成不同的进程；同一个程序的一次执行也可以产生多个进程；而一个进程也可以执行多个程序。

6、答案：脱机命令接口是OS提供给批处理作业用户的作业控制语言。

批处理用户不能直接与自己的运行作业进行交互，只能向系统提供用作业控制语言编写的作业说明书，并委托系统按照作业说明书中的作业控制命令来对它们的作业进行控制和管理。

联机命令接口则不要求用户填写作业说明书，此时，系统将向用户提供一组键盘命令或其他操作方式的命令，用户可通过这些命令来交互的控制自己程序的运行并获得操作系统的服务。

1、简述分页和分段的区别。

2、用户级线程与内核级线程的区别是什么？3、死锁产生的4个必要条件是什么？它们是彼此独立的吗？4、文件在磁盘上存放的形式有几种？它们与存取方法有何关系？5、在什么情况下需要进行重定位？为什么要引入动态重定位？6、命令接口和图形用户接口分别有什么优缺点？1、答案：分页和分段有许多相似之处，但是在概念上两者完全不通，主要表现在：①页是信息的物理单位，分页是为了系统管理内存的方便而进行的，故对用户而言，分页是不可见的，是透明的；段是信息的逻辑单位，分段是作业逻辑上的要求，对用户而言，分段是可见的。

②页的大小是固定的，由系统决定；段的大小是不固定的，由用户作业本身决定。

③从用户角度看，分页的地址空间是一维的，而段的地址空间是二维的。

2、答案：比较如下：⑴程的调度与切换速度；对于内核级线程，OS负责以线程为单位的调度，对于用户级线程，OS的调度单位是进程，同一个进程内部的线程切换是自己完成的。

⑵统调用；内核级线程的系统调用时只会引起该线程的阻塞，用户级线程的系统调用将引起整个进程的阻塞。

⑶线程执行时间；内核级线程执行时间以线程为单位，用户级线程执行时间以进程为单位，内部线程共享。

3、答案：互斥，请求和保持，不剥夺，环路等待。

不是相互独立的，前三个条件是必要条件，而环路等待实际上是在前三者基础上的一种可能的结果，是死锁的一种现象。

4、答案：三种存储结构的特点如下表：5、答案：源程序经过编译产生的目标模块一般总是从0开始编址的，其中的地址都是相对于起始地址的相对地址。

在将目标模块经过链接装入内存时，其分配到的内存空间的起始地址通常不为0，因此指令和数据的实际物理地址与装入模块中的相对地址是不同的。

此时，为了使程序能够正确执行，必须将相对地址转换成物理地址，即进行重定位。

进程在运行过程中经常要在内存中移动位置，引入动态重定位的目的就是为了满足程序的这种需要，动态重定位的实现需要一定的硬件支持，重定位的过程是由硬件地址变换机构在程序执行每条指令时自动完成的。

6、答案：命令接口的优点：功能强，速度快，灵活性好，屏幕开销小；缺点：显示不直观，难学，难记。

图形用户接口的优点：显示直观，操作简便，易学；缺点：实现的代码规模大，对内外存容量、CPU速度和显示器的要求较高。

1、何谓死锁？为什么将所有资源按类型赋予不同的序号，并规定所有进程按资源序号递增的顺序申请资源后，系统便不会产生死锁？2、简述分页和分段的区别。

3、简述分时系统的特征？4、一个比较完善的文件系统应该具备哪些功能？5、微内核结构具有哪些优点？6、请说明中断驱动I/O方式和DMA 方式有什么不同？1、答案：死锁是指多个进程在运行过程中因竞争资源而造成的一种僵局，若无外力作用，这些进程都将无法再向前推进。

原因是死锁的必要条件环路等待条件不可能成立。

因为多个进程之间只可能存在占据较低序号资源的进程等待占据较高序号资源的进程释放资源的情况，但不可能存在反向的等待，因此不能形成循环等待链。

2、答案：分页和分段有许多相似之处，但是在概念上两者完全不通，主要表现在：①页是信息的物理单位，分页是为了系统管理内存的方便而进行的，故对用户而言，分页是不可见的，是透明的；段是信息的逻辑单位，分段是作业逻辑上的要求，对用户而言，分段是可见的。

②页的大小是固定的，由系统决定；段的大小是不固定的，由用户作业本身决定。

③从用户角度看，分页的地址空间是一维的，而段的地址空间是二维的。

3、答案：多路性；允许一台主机连接多台终端，系统按分时原则为每个用户服务，每个用户以时间片为单位轮流运行。

独立性；每个用户各占一个终端，彼此独立操作互不干扰。

及时性；用户的请求能在很短的时间内得到响应，用户可以接受。

交互性；用户可通过终端与系统进行人机对话。

4、答案：文件存储空间的管理；目录管理；文件的读写管理；文件的安全性管理；提供用户接口。

5、答案：微内核结构的优点如下：1）提高了系统的灵活性和可扩充性。

在微内核结构中，OS的大部分功能都是相对独立的服务器来实现的，用户可以根据需要选配器中的部分或全部服务器，还可以随着计算机硬件和OS技术的发展，相应的更新若干服务器或增加一些新的服务器。

2）提高了OS的可靠性。

由于所有的服务器都是运行在用户态，它们不能直接访问硬件，因此，当某个服务器出现错误时，通常只会影响到它自己，但不会引起内核和其他服务器的损坏和崩溃。

3）适用于分布式系统。

对用户进程而言，如果它通过消息传递与服务器通信，那么他只须发送一个请求，然后等待服务器发来的响应，而无须知道这条消息是在本地机就处理还是通过网络送给远地机上的服务器。

6、答案：不同之处主要有：1）中断频率。

在中断方式中，每当输入数据缓冲寄存器中装满输入数据或将输出数据缓冲寄存器中的数据输出之后，设备控制器便发生一次中断。

由于设备控制器中配置的数据缓冲寄存器通常较小，因此中断比较频繁；而DMA方式下，在DMA控制器的控制下，一次能完成一批连续数据的传输，并在整批数据传送完后才发生一次中断，因此可大大减少CPU处理I/O中断的时间。

2）数据的传送方式。

在中断方式下，由CPU直接将输入数据写入控制器的数据缓冲寄存器供设备输出，或在中断发生后直接从数据缓冲寄存器中取出输入数据供进程处理，即数据传送必须经过CPU；而在DMA方式中，数据的传输在DMA控制器的控制下直接在内存和I/O设备间进行，CPU只需将数据传输的磁盘地址、内存地址和字节数传给DMA控制器即可。

1.设备分配与那些因素有关？（4分）2. 某系统中磁盘的每个盘块大小为1KB，外存分配方法采用中的混合索引结构，其中索引节点中直接地址6项，一级索引地址2项，二级索引地址1项，每个盘块号占用4个字节，请问该系统中允许的文件最大长度是多少？（6分）3．为了能够查找到文件的位置，在采用连续文件、链接文件和索引文件时，在目录中需要登记那些内容？（6分）4．某采用分页存储管理的系统中，物理地址占20位，逻辑地址中页号占6位，页大小为1KB，问：该系统的内存空间大小为多少？每块的大小为多少？逻辑地址共几位，每个作业最大长度为多少？若0页放在3块中，1页放在7块中，2页放在9块中，逻辑地址0420H对应的物理地址是多少？（5分）5. 试述缺页中断与一般中断的主要区别。

（4分）6. 进程的基本状态包括哪几种？并画出其状态转换图。

7. 在一个批处理单道系统中，采用响应比高者优先的作业调度算法。

当一个作业进入系统后就可以开始调度，假定作业都是仅计算，忽略调度花费的时间。

现有三个作业，进入系统的时间和需要计算的时间如表所示：求出每个作业的开始时间、完成时间及周转时间并填入表中。

1.答案：设备分配策略与下列因素有关：（1）I/O设备的固有属性，对于独占设备，共享设备、虚拟设备等具有不同属性的设备，通常采用相应的分配算法。

（2）设备分配算法，常见的有先来先服务算法、优先级高者优先算法（3）设备分配的安全性，即避免死锁的产生。

（4）设备独立性，设备独立性指应用程序独立于具体使用的物理设备。

评分标准：共4个要点，每个要点1分2、答案：66054KB 解题步骤及其评分标准：直接地址可用的磁盘空间为1KB×6＝6KB（1分）；1级索引项可用的磁盘空间为1KB×256×2=512KB（2分）；2级索引项可用的磁盘空间为1KB×256×256=64MB（2分）；求和：6KB+512KB+64MB=66054KB3、答案：连续文件：第一个磁盘块的块号和文件长度；链接文件：第一个磁盘块的块号；索引文件：索引盘块号。

4、答案：内存空间大小为1MB；每块的大小为1KB；每个作业最大长度为64KB; 逻辑地址0420H对应的物理地址是1C20H.解题步骤及其评分标准：逻辑地址0420H对应的页号为1，主存块号为7，页内地址20H，得到物理地址1C20H。

5、答案：缺页中断与一般中断的主要区别：①在指令执行期间产生和处理中断信号。