操作系统(本科)复习(答案版)2

简答题（20分）1．存储管理的主要功能是什么?答：存储管理的主要功能是解决多道作业的主存空间的分配问题。

主要包括：（1）内存区域的分配和管理：设计内存的分配结构和调入策略，保证分配和回收。

（2）内存的扩充技术：使用虚拟存储或自动覆盖技术提供比实际内存更大的空间。

（3）内存的共享和保护技术。

除了被允许共享的部分之外，作业之间不能产生干扰和破坏，须对内存中的数据实施保护。

2．分页式和分段式内存管理有什么区别?怎样才能实现共享和保护?答：段式与页式存储管理的比较如下表所示。

段式页式分页用户看不见，由操作系统为内存管理划分。

分段由用户设计划分，每段对应一个相应的的程序模块，有完整的逻辑意义。

段面是信息的逻辑单位页面是信息的物理单位便于段的共享，执行时按需动态链接装入。

页一般不能共享段长不等，可动态增长，有利于新数据增长。

页面大小相同，位置不能动态增长。

二维地址空间：段名、段中地址；段号、段内单元一维地址空间号管理形式上象页式，但概念不同往往需要多次缺页中断才能把所需信息完整地调入内存实现页（段）的共享是指某些作业的逻辑页号（段号）对应同一物理页号（内存中该段的起始地址）。

页（段）的保护往往需要对共享的页面（段）加上某种访问权限的限制，如不能修改等；或设置地址越界检查，对于页内地址（段内地址）大于页长（段长）的存取，产生保护中断。

3．多用户操作系统离开了多终端的硬件支持，能否安装和使用?答：多用户系统与多终端系统是不同的概念。

多用户系统为多个用户使用，是一个软件系统的概念，它强调用户之间的安全保密；而多终端系统是指系统中有多个用户终端，是硬件设备的描述，即使一个终端也可以为多个用户使用。

因此，多用户操作系统不一定需要多终端的硬件支持，完全可以安装和使用。

4．操作系统为什么引入进程的概念?答：为了实现并发进程中的合作和协调，以及保证系统的安全，操作系统在进程管理方面要做哪些工作？答：为了从变化角度动态地分析研究可以并发执行的程序，真实的反应系统的独立性、并发性、动态性和相互制约，操作系统中不得不引入进程的概念。

为了防止操作系统及其关键的数据结构如：PCB等，受到用户程序破坏，将处理机分为核心态和用户态。

对进程进行创建、撤销以及在某些进程状态之间的转换控制。

5．打开文件原语主要做一些什么工作？答：建立原语、撤消原语，挂起原语和激活原语6.可变分区管理方式中拼接技术的作用是什么？答：为了消除分配中的外部碎片，系统还需要合并自由区和进行存储拼接或紧凑。

7.分页管理中页面的大小根据什么决定？页表的长度又是根据什么决定的？答：页面的大小是由地址结构决定的。

页表的长度是由作业的信息量决定的，作业有多少页，页表中就有多少个记录项。

8.固定分区管理和可变分区管理的区别是什么？答：区别就是动态的划分分区。

9.存储管理应实现哪些功能？答：存储管理的主要功能是解决多道作业的主存空间的分配问题。

主要包括：（1）内存区域的分配和管理：设计内存的分配结构和调入策略，保证分配和回收。

（2）内存的扩充技术：使用虚拟存储或自动覆盖技术提供比实际内存更大的空间。

（3）内存的共享和保护技术。

除了被允许共享的部分之外，作业之间不能产生干扰和破坏，须对内存中的数据实施保护。

10.什么是逻辑地址空间？什么是绝对地址空间？什么是重定位？答：1.逻辑地址空间是指一个源程序在编译或者连接装配后指令和数据所用的所有相对地址的空间。

它是作业进入内存，其程序、数据在内存中定位的参数。

11．什么是线程?它与进程有什么关系?答：进程是由线程组成的,同一个进程的所有线程共享该进程的资源,在cpu上运行的是线程,其他有资源的分配是以进程为单位进行的。

12．进程的互斥和同步有什么异同点?答：进程的同步和互斥是指进程在推进时的相互制约关系。

同步源于进程合作，互斥源于资源竞争。

13．作业调度和进程调度各自的特点答：作业调度的主要功能是：1.记录系统中各个作业的情况；2.按照某种调度算法从后备作业队列中挑选作业3.为选中的作业分配内存和外设等资源。

4.为选中的作业建立相应的进程。

5.作业结束后进行善后处理工作。

进程调度的主要功能是：1. 保存当前运行进程的现场2. 从就绪队列中挑选一个合适进程3. 为选中的进程恢复选现场.14．什么是请求页式管理?能满足用户哪些需要?答：请求页式管理的基本原理是将逻辑地址空间分成大小相同的页，将存储地址空间分块，页和块的大小相等，通过页表进行管理。

页式系统的逻辑地址分为页号和页内位移量。

页表包括页号和块号数据项，它们一一对应。

根据逻辑空间的页号，查找页表对应项找到对应的块号，块号乘以块长，加上位移量就形成存储空间的物理地址。

每个作业的逻辑地址空间是连续的，重定位到内存空间后就不一定连续了。

此外，页表中还包括特征位（指示该页面是否在内存中）、外存地址、修改位（该页的内容在内存中是否修改过）等。

页式存储管理在动态地址转换过程中需要确定某一页是否已经调入主存。

若调入主存，则可直接将虚地址转换为实地址，如果该页未调入主存，则产生缺页中断，以装入所需的页。

页式存储管理将不常用的页面调出内存，使内存的利用率高；虚拟的容量大，用户不必担心内存不够；不要求作业连续存放，有效地解决了“碎片”问题。

15 .按照文件用途，文件如何分类？答：按文件的用途分类：主文件、处理文件、工作文件、周转文件（存放、其他文件）。

16. 文件系统中采用的逻辑结构文件有哪几种？答：文件的逻辑结构一般可分为两大类：—是有结构文件，它是由一个以上的记录构成的文件，故又称为记录式文件；二是无结构文件，它是指由字符流构成的文件，故又称为流式文件.17 .通过文件复制（给新复制的文件起一个新名字，然后删除旧文件）来达到给文件重命名的目的，举例说明这种方法与真正的文件重命名在实现上有什么不同？18 .文件系统中采用的物理结构文件有哪几种？答：连续结构、链接结构和索引结三种19 .文件的组织形式有哪几种？用的文件组织方式有三种基本形式:顺序组织、随机组织和链组织。

20 .通常文件的存取方法有哪几种？常用的存取方法有三种：顺序存取法/随机存取法（直接存取法）/按关键字存取法21 .文件系统中常采用哪些物理结构？1）顺序文件它是按照逻辑文件中的记录顺序，依次把逻辑记录存储到连续的物理块中而形成的文件。

2）链接文件它的物理块不是连续的，也不必顺序排列，但每个物理块中设置一个指针，指向下一个物理块的地址，这样，所有的物理块被链接起来，形成一个物理文件，称为链接文件或串联文件。

3）索引文件它是文件系统为每个文件另外建立一张指示逻辑记录和物理块之间的对应关系表，此表称为索引表，文件本身和索引表组成的文件称为索引文件。

22. 组织成循环链表的可利用空间表附加什么条件时，首次适配策略就转变为最佳适配策略？答：组织成循环链表的可利用空间表的结点大小按递增序排列时, 首次适配策略就转变为最佳适配策略。

23.实现虚拟设备的硬件条件是什么?操作系统应设计哪些功能程序?答：硬件条件是：配置大容量的磁盘，要有中断装置和通道。

操作系统应设计好“预输入”程序，“井管理”程序，“缓输出”程序。

24. 什么叫临界资源和临界区？进程进入临界区的调度原则是什么？临界资源：同一时间只准一个进程使用的资源。

硬件、软件临界区：进程访问临界资源期间所执行的那段程序。

进程进入临界区的调度原则是：① 如果有若干进程要求进入空闲的临界区，一次仅允许一个进程进入。

② 任何时候，处于临界区内的进程不可多于一个。

如已有进程进入自己的临界区，则其它所有试图进入临界区的进程必须等待。

③ 进入临界区的进程要在有限时间内退出，以便其它进程能及时进入自己的临界区。

如果进程不能进入自己的临界区，则应让出CPU，避免进程出现“忙等”现象。

25.简述死锁的防止与死锁的避免的区别。

答：死锁的防止是系统预先确定一些资源分配策略，进程按规定申请资源，系统按预先规定的策略进行分配从而防止死锁的发生。

而死锁的避免是当进程提出资源申请时系统测试资源分配仅当能确保系统安全时才把资源分配给进程，使系统一直处于安全状态之中，从而避免死锁。

26 死锁的必要条件。

答：（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。

论述题（20）1．有一个阅览室，共有50个座位，读者进入时必须先在一张登记表上登记，该表为每一座位列一表目，包括座号和读者姓名等，读者离开时要消掉登记的信息，试问：(1)为描述读者的动作，应编写几个程序，设置几个进程?(2)试用PV操作描述读者进程之间的同步关系。

答：答：读者的动作有两个，一是填表进入阅览室，这时要考虑阅览室里是否有座位；一是读者阅读完毕，离开阅览室，这时的操作要考虑阅览室里是否有读者。

读者在阅览室读书时，由于没有引起资源的变动，不算动作变化。

算法的信号量有三个：seats——表示阅览室是否有座位（初值为50，代表阅览室的空座位数）；readers——表示阅览室里的读者数，初值为0；用于互斥的mutex，初值为1。

读者进入阅览室的动作描述getin：while(TRUE){P (seats); /*没有座位则离开*/P（mutex） /*进入临界区*/填写登记表;进入阅览室读书;V（mutex） /*离开临界区*/V（readers）}读者离开阅览室的动作描述getout：while(TRUE){P（readers） /*阅览室是否有人读书*/P（mutex） /*进入临界区*/消掉登记；离开阅览室；V（mutex） /*离开临界区*/V（seats） /*释放一个座位资源*/}4．某虚拟存储器的用户编程空间共32个页面，每页为1KB，内存为16KB。

假定某时刻一用户页表中已调入内存的页面的页号和物理块号的对照表如下：则逻辑地址0D3C(H)所对应的物理地址是什么? 并说明地址变换的过程。

答：1、答：逻辑地址0A5C（H）所对应的二进制表示形式是：0000 1010 0101 1100 ，由于1K=210，下划线部分前的编码为000010，表示该逻辑地址对应的页号为3。

查页表，得到物理块号是4（十进制），即物理块地址为：0001 0010 0000 0000 ，拼接块内地址0000 0000 0101 1100，得0001 0010 0101 1100，即125C（H）。

5．请用p ,v操作来描述生产者和消费者之间的同步与互斥关系。

答：生产者和消费者进程如果使用信号量及 p、v 操作实施同步互斥，那么它们执行的顺序可分别为：生产者进程：while(){produce item;p(space-available);p(buffer-manipulation);depose item in buffer;v(buffer manipulation);v(item-available);}消费者进程：while (){p(item-available);p(buffer-manipulation);extract item from buffer;v(buffer-manipulation);v(space-available);consume item;}其中，信号量 space-available、item-available 用于生产者和消费者进程的同步。