《操作系统》期末考试复习基本知识点

《操作系统》基本知识点

第1章

1.操作系统的概念*

操作系统是计算机系统中的一个系统软件，它是这样一些程序模块的集合——它们管理和控制计算机系统中的硬件及软件资源，合理组织计算机工作流程，以便有效地利用这些资源为用户提供一个功能强大、使用方便和可扩展的工作环境，从而在计算机与其用户之间起到接口的作用。

2.操作系统的历史*

操作系统的发展分为四个阶段：

1946年～50年代末：第一代，电子管时代，无操作系统；

50年代末～60年代中期：第二代，晶体管时代，批处理系统；

60年中期～70年代中期：第三代，集成电路时代，多道程序设计；

70年代末至今：第四代，大规模和超大规模时代，分时系统；

3.操作系统的基本类型*

操作系统的基本类型有批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、通用操作系统、个人计算机操作系统、网络操作系统、分布式操作系统、嵌入式系统。

其中批处理操作系统的特征是：⑴用户脱机使用计算机，⑵成批处理，⑶多道程序运行。其优点是：系统资源共享，系统资源使用效率高，作业吞吐量大。其缺点是：无交互性，作业周转时间长，用户使用不方便。

分时操作系统的特点是：⑴交互怍，⑵多用户的同时性，⑶独立性。

实时操作系统的主要特点是：⑴及时性，⑵高可靠性。

通用操作系统的主要特点是：具有批处理系统、分时操作系统、实时操作系统和多重处理中两种以上的功能。

个人计算机操作系统的主要特点是：联机的交互性、单用户、多媒体化。

网络操作系统的主要特点是：信息交换、资源共享、可互操作、协作处理、作业迁移。

分时操作系统的主要特点是：信息交换、资源共享、可互操作、协作处理、作业迁移、系统的透明性等。

4.操作系统的功能*

操作系统的功能包括处理机管理、存储管理、设备管理、信息管理（文件系统管理）、提供用户接口等。

5.研究操作系统的观点*

研究操作系统的观点有多种：第一种是资源管理的观点，第二种观点是用户界面观点，第三种观点是进程管理的观点。

其中资源管理的观点把操作系统看着对计算机系统软、硬资源的管理，从而提供了处理机管理、存储管理、设备管理、信息管理（文件系统管理）等功能。

对于每一种资源的管理都可以从资源情况记录、资源分配策略、资源分配和资源回收等几个方面来加以讨论。

第2章操作系统用户界面

6.操作系统的用户界面有哪些*

操作系统的用户界面有两个，一个是系统为用户提供的各种命令接口界面，用户利用这些操作命令来组织和控制作业的执行，或来管理计算机系统。另一种接口是系统调用，编程人员使用系统调用来请求操作系统提供服务，例如申请和释放外设等类资源、控制程序的执行速度等。

7.操作系统命令接口的主要控制方式

使用操作命令进行作业控制的主要方式有两种，即脱机方式和联机方式。所谓脱机方式是用户将作业的执行顺序和出错处理方法一并以作业控制说明书的方式或命令文件方式提交给系统，由系统按照作业说明书或命令文件中规定的顺序控制作业执行。在执行中用户无法干预，只能等待作业正常执行结束或出错停止之后查看执行结果或出错信息，以便修改作业内容或控制过程。

所谓联机方式是，系统只为用户提供一组键盘或其他操作方式的命令，用户使用系统提供的操作命令和系统会话，交互地控制程序和管理计算机系统。其工作过程是：用户在系统给出的提示符下敲入特定的命令，系统在执行该命令后向用户报告执行结果；然后，用户决定下一步操作。如此反复，直到作业执行结束。

8.作业的的概念、作业状态及作业控制

从用户角度上讲，作业就是用户一次上机活动中提交给计算机系统的任务的总称；从系统角度上讲，作业由程序、数据和作业说明书构成。

作业状态包括作业提交、作业后备、作业运行及作业完成等四种状态，每种状态的变迁都由操作系统相应的模块进行控制与管理，如下图所示。可见作业控制包括作业建立、作业调度、作业结束等。

9.作业建立的方法（SPOOLING系统*）

用户提交作业的过程就是系统建立作业的过程。用户输入作业的方式有5种，即联机输入方式、脱机输入方式、直接耦合方式、SPOOLING系统以及网络输入方式等。

在SPOOLING系统中，多台外围设备通过通道或DMA器件和主机与外存连接起来，作业的输入输出过程由主机中的操作系统控制。操作系统中的输入程序包念两个独立的过程，一个过程负责从外部设备把把信息读入缓冲区，另一个过程是写过程，负责把缓冲区中的信息送入到外存输入井中。在系统输入模块收到作业输入请求后，输入管理模块中的读过程负责将信息从输入装置读入缓冲区。当缓冲区满时，由写过程将信息从缓冲区写到外存输入井中。读过程和写过程反复循环，直到一个作业输入完毕。当读过程读到一个硬件结束标志后，系统再次驱动写过程把最后一批信息写入外存并调用中断处理程序结束该次输入。然后，系统为该作业建立作业控制块JCB，从而使输入井中的作业进入作业等待队列（此时该作业处于后备状态），等待作业调度程序选中后进入内存。

第3章进程管理

10.在单道程序系统中和在多道程序系统中，程序执行的特点各有哪些？*

单道程序系统中程序执行的特点有：⑴顺序性，⑵独占性，⑶封闭性，⑷再现性。

多道程序系统中程序执行的特点有：⑴制约性，⑵失去封闭性，⑶失去再现性，⑷失去对应性。

11.进程的概念*

进程是并发程序（段）的执行，是多道程序系统中程序（段）的执行过程。

12.进程的特征*

进程的特征包括⑴动态性，⑵并发性，⑶独立性，⑷异步性，⑸结构性（即进程由程序（段）、数据（段）和进程控制块组成）。

13.进程、程序和作业的联系与区别*

进程和程序是两个既有联系又有区别的概念，它们的区别与关系可简述如下：

⑴进程是一个动态概念，而程序是一个静态概念；

⑵进程具有并行性，而程序没有；

⑶进程是竞争资源的基本单位，从而其并行性受到系统自己的制约；

⑷不同的进程可以包含同一程序，只要该程序所对应的数据集不同。

进程和作业的关系：

⑴作业是用户向计算机提交提交任务的任务实体，而进程是完成用户任务的执行实体，是向系统申请分配资源的基本单位。

⑵一个作业可以由多个进程组成，并且至少由一个进程组成。

⑶作业的概念主要用在批处理系统中，而进程的概念几乎可以用在所有多道程序系统中。

14.进程的描述*

一个进程的静态描述由三个部分构成：进程控制块PCB、有关程序段和该程序段对其进行操作的数据结构集。

其中进程控制块PCB包含四类信息，即描述信息、控制信息、资源管理信息和CPU现场保护结构。

15.进程状态及其转换*

进程的基本状态包含执行、就绪和等待等三种状态。处于就绪状态的进程被进程调度程序调度时即进入运行状态；处于运行状态的进程因等待某些事件（如完成输入输出）的产生而进入等待状态，也会因为时间片用完或被剥夺而进入就绪状态；处于等待状态的进程因等待某些事件（如完成输入输出）已经发生而进入就绪状态。

进程的基本状态及其状态变迁如下图所示d

下，导致进程调度程序从就绪状态的进程中

选取一个进程。

变迁2：正在执行的进程所分配的时间

片用完，导致进程从处理机上退到就绪状态；

或者在可抢占优先级的进程调度中，有更高

优先级的进程进入就绪状态，导致正在执行

的进程从执行状态退到就绪状态。

变迁3：进程需要等待事件发生。

变迁4：进程所等待的某事件发生（如I/O完成）。

状态变迁之间可能发生的因果变迁：

3—1：由于处于运行状态的进程转入阻塞状态，进程调度程序根据调度算法，又从就绪队列中选择一个进程投入运行；

2—1：由于处于运行状态的进程时间片用完，重新转入就绪状态，从而使进程调度程序又从就绪队列中选择一个进程投入运行；

3—2：此种变化不存在；

4—1：4的发生与1的发生没有必然关系；

3—4：3的发生与4的发生没有必然关系；

无关变迁有：

变迁1、2、3与处理机有关，必须引起其他变迁，变迁4不涉及处理机，不直接引起其他变迁。

16.进程互斥与同步*

一组并发进程中的一个或多个程序段，因共享某一公有资源而导致它们必须以一个不允许交叉执行的单位执行，这种情形称为互斥。互斥也可定义为不允许两个或两个以上的共享该资源的并发进程同时进入临界区。

把异步环境下的一组并发进程，因直接制约而互相发送消息而进行互相合作、互相等待，使得各进程按一定的速度执行的过程称为进程间的同步。

要能做作业2、4、6、8、9、10、11、14等题目。

下面再举一例

设某一家有一个果盘，最多可装三个水果。爸爸负责把苹果放入果盘，妈妈负责把香蕉放入果盘，儿子负责从果盘中取出香蕉，女儿负责从果盘中取出苹果，并且每次只能有一人放一个水果到果盘中或只能有一人从果盘中取走一个水果。问每一个人要如何来做才能顺利进行？

分析：

爸爸、妈妈、儿子和女儿之间都是互斥关系，爸爸与女儿在萍果上形成同步关系，妈妈与儿子在香蕉上形成同步关系。爸爸和妈妈与儿子和女儿之间在盘子上形成同步关系。

解答：设爸爸、妈妈、儿子和女儿之间都是互斥信号量为mutex，初始值为1；果盘上萍果的数量为apple_count，初始值为0；果盘上香蕉的数量为banana_count，初始值为0；盘子上可装水果的位置数量为empty，初始值为3。

爸爸的动作：

Loop:

P(empty)

P(mutex)

把一个萍果放入果盘中；

V(mutex)

V(apple_count)

endloop

妈妈

Loop:

P(empty)

P(mutex)

把一个香蕉放入果盘中；

V(mutex)

V(banana_count)

endloop

儿子

Loop:

P(banana_count)

P(mutex)

从果盘中取出一个香蕉；

V(mutex)

V(empty)

endloop

女儿

Loop:

P(apple_count)

P(mutex)

从果盘中取出一个萍果；

V(mutex)

V(empty)

Endloop

最后，请完成下列题目：

（1）已知信箱通信如下图所示

其中信箱中有n个箱格（即最多同时存放n封信件），并且发送进程Send（信件，接收者）功能为：

如果信箱中有空箱格，则把信件存放于其中，否则，发送进程进入等待状态；

接收进程Receive（信件）的功能为：

如果信箱中有信件，则把信件从中取出，否则，接收进程进入等待状态；

再设发送进程Send和接收进程Receive使用信箱时是互斥进行的。请给分别给出发送进程Send和接收进程Receive的程序结构。

（2）设有三个进程A、B、C，其中A与B构成一对生产者与消费者，共享一个由N个缓冲块组成的缓冲池；B与C也构成一对生产者与消费者，共享另一个由M个缓冲块组成的缓冲池。编写利用信号量机制实现的三者之间的同步算法。

（3）设系统有四个缓冲池M0、M1、M2、M3，其容量分别为3、2、3、2，现各缓冲区分别存在0、1、0、2个数据。现同时有四个进程P0、P1、P2、P3分别在缓冲区间不断地移动数据（见下图所示）。例如，P0进程从M0向M1移动数据。试用信号量及其P、V操作及类C 语言描述各进程之间的同步关系，并给出各信号量的含义和初值。

17.在单机系统中进程通信有哪几种形式？其特点如何？各举

一例

在单机系统中进程通信有4种形式，即主从式、会话式、消息或邮箱机制、共享存储区方式。

其中主从式通信系统的主要特点有：主进程可自由地使用从进程的资源或数据；从进程的动作受主进程的控制；主进程和从进程的关系是固定的。主从式通信系统的典型例子是终端控制进程和终端进程。

会话式通信系统的主要特点有：会话双方分别称为使用进程和服务进程，使用进程在使用服务进程提供的服务之前，需要得到服务进程的许可；服务进程根据使用进程的要求提供服务，并完成纣该服务的控制；使用进程和服务进程在进行通信过程中具有固定的连接关系。例子：用户进程志磁盘管理进程。

消息或邮箱机制的主要特点有：只要存在空缓冲区或邮箱，发送进程就可以发送消息；发送进程与接收进程之间无直接连接关系；发送进程和接收进程之间存在缓冲区或邮箱存放被传

送消息。例子：用户和控制台的通信。

共享存储区通信系统的主要特点有：两个需要通信的进程通过对同一个共享数据区的操作来实现通信；不需要数据移动。

18.什么是死锁？死锁产生的原因？产生死锁的必要条件？进程互斥与同步*

所谓死锁是多个进程间的一种僵持状态。在一组进程中，每个进程都占用了一些资源，同时又要占用其他进程所占用的资源，这样每个进程的要求都得不到满足，进程间陷入了一种相互等待、无法向前执行的状态，在无外力干预的条件下，这种状态将永远持续下下去。

死锁的起因是并发进程的资源竞争。产生死锁的根本原因是，系统提供的资源个数少于并发进程所要求的该类资源数。

死锁产生的必要条件有：（1）互斥条件；（2）不剥夺条件；（3）请求和保持条件；（4）环路等待条件。

排除死锁的方法有：预防、避免、检测与恢复三种。

死锁的预防是保证系统不进人死锁状态的一种策略。它的基本思想是要求进程申请资源时遵循某种协议，从而打破产生死锁的四个必要条件中的一个或几个，保证系统不会进人死锁状态。

死锁的避免是一种动态策略，它不限制进程有关申请资源的命令，而是对进程所发出的每一个申请资源的命令加以动态地检查，并根据检查结果决定是否进行资源分配。就是说，在资源分配过程中若预测有发生死锁的可能性，则加以避免。这种方法的关键是确定资源分配的安全性。典型的死锁避免方法有银行家算法。

死锁检测与恢复是制系统设有专门的机构，当死锁发生时，该机构能够检测到死锁发生的位置和原因，并通过外力破坏死锁发生的必要条件，从而使得并发进程从死锁状态中恢复出来。

19.什么是线程？为什么要引入线程？

线程是进程中的一个实体，是被系统独立调度和分派的基本单位。之所以要引入线程，其目的是为了减少程序并发执行时所付出的时空开销，使OS具有更好的并发性能。

20. 进程和线程的关系有哪些？

进程和线程的关系有：

（1）线程是进程的一个组成部分。

（2）进程的多个线程都在进程的地址空间活动。

（3）资源是分给进程的，而不是分给线程的，线程在执行中需要资源时，系统从进程的资源配额中扣除并分配给它。

（4）处理机调度的基本单位是线程，线程之间竞争处理机，真正在处理机上运行的是线程。

（5）线程在执行过程中，需要同步。

21.引入线程的好处有哪些？*

引入线程的好处有：

（1）以线程作为系统调度的基本单位，减少了系统时空开销。以进程为系统调度的基本单位的系统中，进程的切换是很频繁。在切换中由于要保存当时的运行环境，还要设置新选中的进程的运行环境，这既花费了处理机的时间，又增加了主存的空间，从而也限制了系统进程的数量和进程的切换速度。

（2）引进线程提高了系统的并行能力。线程作为进程内的一个可执行实体，减少了并行粒度。线程作为调度的基本单位而不是资源分配的基本单位，调度更为容易，而且采用线程提高系统的并行能力比采用进程更为有效。

（3）同一进程的线程共享进程的用户地址空间，所以同一进程的线程间的通信更容易实现。

第4章处理机调度

22. 什么是作业调度？什么是进程调度？进程调度的时机有哪些？*

作业调度是处理机调度中的高级调度，该调度将按照某种算法从后备作业中选择一个作业，将其装入内存并创建为进程。

进程调度是处理机调度中的低级调度，该调度将按照某种算法从就绪队列中选择一个进程，让该进程使用CPU运行程序。

进程调度的时机有：

（1）当前运行进程已经执行完毕。

（2）当前运行进程执行了I/O指令（要求I/O）。

（3）当前运行进程请求资源，若得不到满足，只好调用阻塞原语，将自己阻塞。

（4）当前进程执行了P操作。

（5）在可抢占优先级调度中，当前执行的进程执行了V操作唤醒一个进程，并且被唤醒者的优先级高于当前进程时。

（6）在可抢占优先级调度中，一个新进程被创建且优先级高于当前执行的进程时。

（7）分时系统中的当前进程的时间片用完。

23. 常用的调度算法有哪些？它们适用范围如何？*

常用的调度算法有：1）先来先服务（FCFS），它适用于作业调度和进程调度；2）轮转法（RR），它适用于进程调度；3）多级反馈轮转法，它适用于进程调度；4）优先级法，它适用于作业调度和进程调度；5）最短作业优先法（SJF），它适用于作业调度；6）最高响应比优先法（HRRN），它适用于作业调度，其中作业的响应比R为

R = (W+T)/T = 1+W/T

T为作业估计需要执行的时间，W为作业在后备状态队列中的等待时间。

24.完成下列各题：

（1）假设有4道作业，它们的提交时刻及执行时间由下表给出：

计算在单道程序环境下，采用先来先服务调度算法和最短作业优先调度算法时的平均周转时间和平均带权周转时间，并指出它们的调度顺序。

（2）设有四个进程P1，P2，P3，P4，它们达到就绪队列的时刻、运行时间及优先级如下表所示：

进程到达就绪队列时刻

（基本时间单位）

运行时间

（基本时间单位）

优先级

P1 0 9 1

P2 1 4 3

P3 2 8 2

P4 3 10 4

问：

①若采用可剥夺的优先级调度算法，给出各进程的调度次序以及每个进程的等待时间。

②若采用时间片轮转调度算法，且时间片为2个基本时间单位，试给出各进程调度的次序及平均周转时间。

（3）设在批处理系统中有4道作业，它们进入系统的时刻及运行时间如下：

作业进入时刻（h）运行时间（h）

1 8.00 2.00

2 8.50 0.50

3 9.00 0.10

4 9.50 0.20

设系统采用单道方式运行，分别给出在下列算法中各作业的运行顺序、平均周转时间平均带权周转时间：FCFS算法，SF算法（短作业优先）。

（4）有五个任务（A，B，C，D，E），它们几乎同时到达，预计它们的运行时间为（10，6，2，4，8）m。其优先级分别为3，5，2，1和4，这里5为最高的优先级。对于下列每一种调度算法。计算其平均进程周转时间（进程切换开销可不考虑）。

（1）先来先服务（按A，B，C，D，E）算法。

（2）时间片轮转算法。

（3）优先级调度算法

第5章存储管理

25. 要求完成下列各题：

（1）在虚拟存储管理方法中，其便于实现动态链接的方法是 H ，其虚拟地址属于二维地址空间的方法是 I ；在实存管理方法中，其可以用来扩充内存是 J 。

H，I，J：①固定分区法②动态分区法③覆盖与交换技术④请求分页法

⑤动态的段式管理⑥静态页式管理

（2）存储管理中，动态地址重定位的优点有哪些？

（3）在页式虚存系统中，一程序的页面走向（访问串）为1，2，3，4，1，2，5，1，2，3，4，5，设分配给该程序的驻留集（工作集）为m，试分别计算m=3和m=4时，FIFO和LRU两种替换算法的页故障（中断）次数。结果说明了什么？

（3）某操作系统采用页式虚存管理，允许编程空间为32个页面（每页1KB），主存为16KB。如果一用户程序有10页长，且某时刻该用户进程的页表如下表所示。

页号物理页帧号

0 8

1 7

2 4

3 10

如果分别遇到以下三个逻辑地址（十六进制）：0AC5、1AC5、3AC5处的操作，试说明存储管理系统将如何处理（假定驻留集即工作集为4个页面）。

（4）一个作业在执行中，按下列的页号依次存取，且分配给作业的物理块数为4：

1，2，3，4，3，1，4，5，6，3，7，1，3，1，4，5，6，7，1

⑴按照LRU页面置换算法，产生多少次缺页中断？给出按照这种算法处理时，顺序被淘汰页面的页号。

⑵按照先来先淘汰的页面置换算法，产生多少次缺页中断？给出按照这种算法处理时，顺序被淘汰页面的页号。

（5）某虚拟存储器的用户空间共有32个页面，每页1KB，主内16KB。试问：

①逻辑地址的有效位是多少？

②物理地址需要多少位？

③假定某时刻系统用户的第0、1、2、3页分别分配的物理块号为5、10、4、7，试将虚地址0A5C 和093C变换为物理地址。

（6）有一个系统其内存容量为1024KB，有8个作业同时到达，各作业需要的内存容量和

系统初启时，采用动态分区法将内存1024KB按作业的编号顺序分给各道作业，分区编号分别为A、B、C、D、E、F、G、H。并假定是多CPU下，分配到内存的作业都可以立即运行。试问：

①1s后，内存空闲区分别按最先适应和最佳适应算法的链接方式链接，将如何链接？

②2s后，内存空闲区分别按照上述两种算法将如何链接？

③在②后，刚好有一个需要12KB内存容量的作业9要求进入内存，按照上述两种算法，将分别把哪一块空闲区分配给它？

26. 要求能做本章所有作业。*

27. 页式管理的优缺点。

优点：（1）由于它不要求作业或进程的程序段和数据在内存中连续存放，从而有效地解决了碎片问题。（2）动态页式管理提供了内存和外存统一管理的虚存实现方式，使用户可以利用的存储空间大大增加。这既提高了主存的利用率，又有利于组织多道程序执行。

缺点：（1）要求有相应的硬件支持（例如，地址变换机构、缺页中断的产生和选择淘汰页面等都要求有相应的硬件支持），这增加了机器成本。（2）增加了系统开销，例如缺页中断处理等。（3）请求调页的算法如选择不当，有可能产生抖动现象。（4）虽然消除了碎片，但每个作业或进程的最后一页内总有一部分空间得不到利用。

28. 段式管理的优缺点。

优点：（1）段式管理提供了内存和外存统一管理的虚存实现方式，使用户可以利用的存储空间大大增加。这既提高了主存的利用率，又有利于组织多道程序执行。（2）在段式管理中，段长可根据需要动态增长。（3）便于对具有完整逻辑功能的信息段进行共享。（4）便于实现动态链接。

缺点：（1）段式管理需要较多的硬件支持。（2）会产生外部碎片。（3）允许段的动态增长会给系统管理带来一定的难度和开销。（4）每个段的长度受内存可用区大小的限制。

第8章文件系统

29. 要求完成下列题目:

(1)按逻辑结构可把文件分为 K 和 L 两类，UNIX的文件系统采用 M 。UNIX系统把设备看作是 N 。实现文件共享的一种有效方法是 O 。

K，L，M：①读文件②写文件③索引文件④链式文件

⑤流式文件⑥记录式文件

N：①普通文件②特殊文件③目录文件④索引文件

O：①绕道法②链接法③基本文件目录法BFD

(2)文件存储空间管理中，对空闲块管理的方法有哪些？并请选择其中一种方法，说明其是怎样进行管理的。

(3)文件系统的存取控制功能需要审定 N 、比较 O 、查看 P 等三步来验证。N，O，P：①用户的存取权限②读写权限③用户权限的本次存取要求是否一致

④口令⑤存取要求与被访问文件的保密性是否冲突

⑥存取控制表与存取控制矩阵是否一致

30. 如下图示，是某操作系统在某一时该文件系统管理情况，请回答如下问题：

(BFD即FCB表)

DOS

MA

⑴根目录下有哪些文件夹？给出其名；有哪些文件？给出其名及扩展名。

⑵MyDoc目录下有哪些文件夹？给出其名；有哪些文件？给出其名及扩展名。

⑶EXE目录下有哪些文件夹？给出其名；有哪些文件？给出其名及扩展名，并给出内部标识名。

⑷给出BFD存贮的起始物理块号、空闲文件目录表存贮的起始物理块号。

解答：（1）根目录下的文件夹有：MyDoc和DOS，文件有：Index.txt；

（2）MyDoc目录下的文件夹有：EXE和MATH，文件有：I.txt；

（3）EXE目录下没有文件夹，但有文件：pic1.bmp、pic2.bmp，其中pic1.bmp内部标识号为9，pic2.bmp内部标识号为10；

（4）BFD存贮的起始物理号为0，空闲文件目录表存贮的起始物理号为8。

第9章设备管理

31. 设备管理的功能和任务。*

设备管理的任务：

（1）选择和分配输入输出设备以便进行数据传输操作；

（2）控制输入输出设备和CPU（或内存）之间交换数据；

（3）为用户提供一个友好的透明接口，把用户和设备硬件特性分开，使得用户在编制应用程序时不必涉及具体设备，系统按用户要求控制设备工作。另外，这个接口还为新增加的用户设备提供一个和系统相连接的入口，以便用户开发新的设备管理程序；

（4）提高设备和设备之间、CPU和设备之间，以及进程和进程之间的并行操作度，以使操作系统获得最佳效率。

设备管理的功能

（1）提供和进程管理系统的接口。（2）进行设备分配。（3）实现设备和设备、设备和CPU 等之间的并行操作。（4）进行缓冲区管理。

32. 数据传送控制方式。*

外围设备和内存之间的常用数据传送控制方式有4种，即：（1）程序直接控制方式；（2）中断控制方式；（3）DMA控制方式；（4）通道方式。

其中通道方式的数据输入处理过程是：

1）当进程要求设备输入数据时，CPU发Start指令指明I/O操作、设备号和对应通道。

2）对应通道接收到CPU发来的启动指令Start之后，把存放在内存中的通道指令程序读出，设置对应设备的I/O控制器中控制状态寄存器。

3）设备根据通道指令的要求，把数据送往内存中指定区域。

4）若数据传送结束，I/O控制器通过中断请求线发中断信号请求CPU做中断处理。

其他三种方式的处理过程见教材。

33. 中断的处理过程。*

中断的处理过程是：

（1）首先，CPU检查响应中断的条件是否满足。CPU响应中断的条件是：有来自中断源的中断请求、CPU允许中断。如果中断条件不满足，则中断处理就无法进行。

（2）如果CPU响应中断，则CPU关中断，使其进入不可再次响应中断的状态。

（3）保存被中断进程现场。为了在中断处理结束后能使进程正确地返回到中断点，系统必须保存当前处理机状态字PSW和程序计数器PC等到的值。

（4）分析中断原因，调用中断处理子程序。在多个中断请求同时发生时，处理优先级最高的中断源发出的中断请求。

（5）执行中断处理子程序。

（6）退出中断，恢复被中断进程的现场或调度新进程占据处理机。

（7）开中断，CPU继续执行。

34. 中断的类型。*

中断分为硬中断与软中断。硬中断包括中断和陷阱，它们需要通过硬件产生相应的中断请求。软中断则不然，它是通信进程之间用一为模拟硬中断的一种信号通信方式。

软中断与硬中断相同的地方是：其中断源发中断请求或软中断信号后，CPU或接收进程在适当的时机自动进行中断处理或完成软中断信号所对应的功能。

35. 设备管理中引入缓冲技术的原因。*

设备管理中引入缓冲技术的原因是，为了匹配外设与CPU之间的处理速度，为了减少中断次数和CPU的中断处理时间，为了解决DMA或通道方式时的瓶颈问题，在设备管理中引入了缓冲技术。

36. 设备管理中设备分配用的数据结构有哪些。*

1）设备控制表DCT。系统中每个设备都必须有一张DCT。

2）系统设备表SDT。整个系统一张SDT，在SDT中每一行记录着系统中的一个物理设备信息。

3）控制器表COCT。每个控制器一张COCT。

4）通道控制表CHCT。每个通道一张CHCT。

37. 设备分配的原则。*

设备分配的原则是既要充分发挥设备的使用效率，尽可能地让设备忙，但又要避免由于不合理的分配方法造成进程死锁；另外还要做到把用户程序和具体物理设备隔离开来，即用户程序成对的是逻辑设备，而分配程序将在系统把逻辑设备转换为物理设备之后，再根据要求的物理设备号进行分配。

38. 设备分配的策略。*

设备分配的策略有：（1）先请求先分配；（2）优先级高者先分配。

39. 什么是I/O控制？I/O控制的主要功能有哪些？

I/O控制是指从用户进程的输入/输出请求开始，给用户进程分配设备和启动有关设备进行I/O操作，并在I/O操作完成之后响应中断，直至善后处理为止的整个系统控制过程。

I/O控制的主要功能有：

（1）收集和分析调用I/O控制过程的原因，然后根据不同的请求，分别调用不同的程序模块进行处理。

（2）I/O请求处理。

（3）启动设备分配程序。

（4）管理缓冲区。

40. 什么是设备驱动程序？它的作用有哪些？*

设备驱动程序是驱动物理设备和DMA控制器或I/O控制器等直接进行I/O操作的子程序的集合。

设备驱动程序的作用有：负责设置相应设备有关寄存器的值，启动设备进行I/O操作，指定操作的类型和数据流向等。

41. 设有5个进程P0、P1、P2、P3、P4，四种资源R1、R2、R3、R4，其中资源数量为：

问：

1）此时状态是否安全？若安全，则给出安全序列；否则说明原因。

2）如果此时P2发出资源要求（1，2，1，0），则能满足它的要求吗？说明原因及分析过程。

提示：先求出已分配资源情况，及资源余量情况，然后再分析判断。

提示2：第1）问的答案是：安全，且安全序列为：P0→P3→P1→P2→P4；第2）问的答案是：不安全。