操作系统复习资料1

操作系统复习

一、选择题

1.什么是多道程序？本质是什么？为什么要引入？

多道程序设计技术概念：在多道批处理系统中，用户所提交的作业都先存放在外存上并排成一个队列，称为“后备队列”；然后，由作业调度程序按一定的算法从后备队列中选择若干个作业调入内存，是它们共享CPU和系统中的各种资源。

引入多道程序技术是为了进一步提高资源的利用率和吞吐量。

多道程序设计技术带来的好处：1）提高CPU的利用率2）提高内存和I/O设备利用率3）增加系统的吞吐量，保存CPU、I/O设备不断忙碌，大幅度地提高系统的吞吐量

2.信号量互斥（1）资源（值为负数（代表什么））

信号量的概念：表明资源可以提供给进城使用的量，它是一个整型值。

计数信号量S的物理含义：

S>0：表示有n个可利用的资源。

S<0：表示有n个被阻塞的资源。

S=0：表示资源正在使用。

信号量值可变，但仅能由Ｐ、Ｖ操作来改变

1) P操作原语P(S)

(1) P操作一次，S值减１，即S＝S－１（请求分配一资源）；

(2) 如果S≥0，则该进程继续执行；如果S＜0表示无资源，则该进程的状态置为阻塞态，把相应的PCB连入该信号量队列的末尾，并放弃处理机，进行等待（直至另一个进程执行V（S）操作）。

2)V操作原语（荷兰语的等待）V(S)

(1) V操作一次，S值加1，即S＝S+１（释放一单位量资源）；

(2) 如果S＞0，表示有资源，则该进程继续执行；如果S≤0，则释放信号量队列上的第一个PCB所对应的进程（阻塞态改为就绪态），执行V操作的进程继续执行。

3.作业调度（概念、估计时间、几种调度算法）

作业：包含通常的程序和数据，还配有作业说明书，系统根据该说明书对程序的运行进行控制。

作业调度的主要任务是根据JCB中的信息，检查系统中的资源能否满足作业对资源的需求，以及按照一定的调度算法，从外存的后备队列中选取某些作业调入内存，并为它们创建进程、分配必要的资源。然后再将新创建的进程排在就绪队列上等待调度。

作业调度中每次接纳进入内存的作业数，取决于多道程序度，应将作业从外存调入内存，取决于采用的调度算法。

作业调度算法：

先来先服务算法（FCFS），每次调度是从就绪队列中选择一个最先进入该队列的进程，为

之分配处理机，使之投入运行。作业的等待时间就是作业的优先级，等待时间越长，优先级越高。可用于作业调度和进程调度。（特殊情况无法执行）

短作业优先(SJF)调度，它将从外存的作业后备队列中选择若干个估计运行时间最短的作业，优先将它们调入内存运行。以作业的长短来计算优先级，作业越短，其优先级越高。可用于作业调度和进程调度。（长作业可能被饿死）

优先级调度算法（PSA），系统从后备队列中选择若干个优先级最高的作业装入内存。基于作业的紧迫程度，由外部赋予作业相应的优先级，调度算法是根据优先级进行调度的。（确认优先级困难）

高响应比优先调度算法（HRRN），优先权=（等待时间+要求服务时间）/要求服务时间=响应时间/要求服务时间=响应比（Rp）。等待时间相同时，要求服务时间越短优先权越高，类似SJF算法；要求服务时间相同时，等待时间越长优先级越高，类似FCFS算法；对于长作业的优先级，可以随等待时间的增加而提高，当其等待时间足够长时，也可以获得处理机。（产生额外开销）

作业的周转时间包括四部分时间：1、作业在外存后备队列上等待（作业）调度的时间；2、进程在就绪队列上等待进程调度的时间；3、进程在CPU上执行的时间；4进程等待I/O操作完成的时间。

周转时间：

1) 周转时间=完成时刻－提交时刻

2) 平均周转时间=周转时间／n

3) 带权周转时间=周转时间／实际运行时间

4) 平均带权周转时间=带权周转时间／n

4.几个管理功能是哪些？分别管理什么？

1）处理机管理：进程控制，进程同步，进程通信，调度；

2）存储器管理：内存分配和回收，地址映射，内存保护，内存扩充；

3）设备管理：缓冲管理，设备分配，设备处理；

4）文件管理：文件存储空间的管理，目录管理，文件的读/写管理及文件的共享和保护；5）OS与用户之间的接口：程序接口，用户接口，联机接口，脱机接口，图形接口；

新功能：系统安全、网络的功能和服务、支持多媒体

5.基本段、页式内存管理中，需要访问几次内存？24位地址，则虚拟内存空间可达多少？2次，2次；2^24;

6.虚拟存储含义，本质

虚拟存储器的概念：是指具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量加以扩充的一种存储系统。

7.进程的几个状态，之间的转换

进程的基本状态：就绪、执行、阻塞。

进程在三个基本状态之间转换：

1)绪状态→执行状态：进程分配到CPU资源；

2)执行状态→就绪状态：时间片用完；

3)执行状态→阻塞状态：I/O请求；

4)阻塞状态→就绪状态：I/O完成。

8.常见操作系统单任务、多任务是什么？

单用户单任务操作系统：只允许一个用户上机，且只允许用户程序作为一个任务执行。这是最简单的微机操作系统，主要配置在8位和16位微机上，典型代表：CP/M（8位）、MS-DOS （16位）

单用户多任务操作系统：只允许一个用户上机，但是允许用户把程序分成若干个任务，使它们并发执行，从而改善了系统的功能。典型代表：Window（32位）

多用户多任务操作系统：允许多个用户通过各自的终端，使用同一台机器，共享主机系统的各种资源，而每个用户程序又可以进一步分为几个任务，使它们能并发执行，从而可进一步提高资源利用率和系统吞吐量。典型代表：UNIX OS（32位）其变形有Solaris OS和Linux 9.同步的概念，异步的概念，并行概念，并发概念

并行：指两个或多个事件在同一时刻发生；

并发：指两个或多个事件在同一时间间隔内发生；

同步：同步指两个或两个以上随时间变化的量在变化过程中保持一定的相对关系。

异步：与同步相对应，异步指的是让CPU暂时搁置当前请求的响应,处理下一个请求,当通过轮询或其他方式得到回调通知后,开始运行。

进程的同步：主要源于进程合作，是进程间共同完成一项任务时直接发生相互作用的关系。为进程之间的直接制约关系。在多道环境下，这种进程间在执行次序上的协调是必不可少的。

进程的互斥：主要源于资源共享，市进程之间简介制约关系。再多得到系统中每次只允许一个进程访问的自愿成为临界资源，进程互斥就是保证每一次只有一个进程使用临界资源。10.操作系统的抖动理解，处理CPU

在虚拟存储中，页面在内存与外存之间频繁调度，以至于调度页面所需时间比进程实际运行的时间还多，此时系统效率急剧下降，甚至导致系统崩溃，这种现象称为抖动。

减少抖动：1减少页面的频繁调进主存2选择适当的置换算法

11.四种I/O方式了解，各种I/O概念

I/O控制方式的种类和应用：

1)程序I/O 方式：早期计算机无中断机构，处理机对I/O设备的控制采用程序I/O方式或称忙等的方式。（适用于结构简单，只需少量硬件的电路）

2)中断驱动I/O 控制方式：适用于有中断机构的计算机系统中。（适用于高效场合）

3)直接存储器访问(DMA)I/O 控制方式：适用于具有DMA控制器的计算机系统中。（适用于无需CPU介入的控制器来控制内存与外设之间的数据交流的场合）

4)I/O通道控制方式：具有通道程序的计算机系统中。（适用于以字节为单位的干预，同时实现CPU、通道和I/O设备三者同时操作的场合）

12.分时、实时操作系统了解（Spooling操作系统（给出四个选项要知道哪个是哪个系统））分时系统概念：将一台计算机很好的提供给多个用户同时使用，提高计算机的利用率。（为了满足用户对人-机交互的需求）