操作系统简答题
简答题---练习题
1．文件的物理结构有哪几种?为什么说串联文件结构不适合于随机存取? 2．在单处理机的请求分页系统中，在CPU上执行的进程A发生缺页中断时进入什么状态？系统处理完缺页中断后到就绪队列中再次调度用户进程时，结果调度到的仍然是A进程，有可能出现这种情况吗？为什么？
3．目录文件可以分为哪些种类?说明它们各自的特点(包括优缺点)。
4．解释ＰＶ操作的含义及其信号量的物理意义。
5．在单处理机的分时系统中，在CPU上执行的进程A用完时间片后，系统进行切换，结果调度到的仍然是A进程。有可能出现上述情况吗？为什么？6．常用的文件存储空间的管理方法有哪几种?试述它们各自的优缺点。
7．分析死锁与阻塞的根本区别？
8．进程的生存周期包括哪三个基本状态?作业调度与进程调度的主要区别是什么?
9．分析在生产者和消费者问题中，是否可以交换两个P和V操作的顺序，并说明原因。
10．判断下列同步问题是否有错?若有错则指出错误的原因,并改正（14分）：(1)设p1和P2两进程共用一缓冲区Buf,P1向Buf写信息,P2从Buf中读出信息,算法描述如图1所示。
(2)设A1和A2为两并发进程,它们共享一临界资源,执行算法见图2.
P1进程P2进程A1进程A2进程
P(S2) P(S1)
P(S) 从Buf读出信息
CSA1 CSA2
向Buf写信息V(S)
V(S1) V(S2)
S的初值为0 S1,S2的初值为1
图1 图2
11.什么是操作系统的主要功能？
12.批处理、分时和实时系统的特征？
13.多道程序(multipropramming)和多重处理(multirocessing)有何区别？
14.讨论操作系统可以从哪些角度出发，如何把它们统一起来？
15.设计计算机操作系统与哪些硬件器件有关？
16.终端处理程序应具有那些功能？
17.系统调用与一般的过程调用有什么差别？
18.命令解释程序的主要作用是什么？
19.系统调用的执行过程分可分为哪几步？
20.UNIX系统有什么特点？
21.什么是进程间的互斥？什么是进程间同步？
22. 并发进进程所受的制约关系有哪两种？引起制约的原因是什么？
23.在生产者-消费者问题中，我们设置三个信号灯，一个用于互斥的信号灯mutex,起初值为1；另外两个信号灯是：full(初值为0，用以指示缓冲区内是否有物品)和empty（初值为n,表示可利用的缓冲区数目）。试写出此时的生产者-消费者问
题的描述。
24.作业调度的性能评价标准有哪些？这些性能评价标准在任何情况下都能反映调度策略的优劣吗？
25.请说明在生产者－消费者问题的描述中，P操作颠倒会产生死锁吗？为什么？
26.P个进程共享m个同类资源，每一个资源在任意时刻只能供一个进程使用，每一进程对任意资源都只能使用一有限时间，使用完便立即释放。并且，每个进程对该类资源的最大需求量小于该类资源的数目。设所有进程对资源的最大需要数目之和小于p+m。试证：在该系统中不会发生死锁。
27.UNIX系统采用什么样的进程调度算法？它的进程切换调度算法swtch的主要任务是什么？
28.存储管理的主要功能是什么?
29.段式管理可以实现虚存吗？如果可以，简述实现方法。
30.段页式管理的主要缺点是什么？有什么改进办法？
31.段式管理与页式管理有何区别？
什么是动态重定位？如何实现？32.
33.试述分区管理中的最先适应算法、最佳适应算法以及最坏适应算法的原理，并比较其优缺点。
34.设备管理的目标和功能是什么？
35.简述DMA方式的数据输入处理过程。
36.什么是陷阱？什么是软中断？试述中断、陷阱和软中断之间的异同。
37.设备分配的原则是什么？
38.什么叫I/O控制？它可用哪几种方式实现？各有什么优缺点？
39.常用的文件存储设备的管理方法有哪些？试述主要优缺点。
40.什么是文件目录？文件目录中包含那些信息？
41.设索引表长度为13，其中0--9项未直接寻址方式，后3项为间接寻址方式，试描述出给定文件长度n(块数)后的索引方式寻址算法。
42.为什么要系统打开文件表？用户进程是怎样与文件系统联系的？创建一个文件是创建系统打开文件表吗？
43.UNIX文件系统为什么有磁盘i节点和内存i节点？为什么内存i节点的内容和磁盘i节点的内容不一样？
44.请说出客户/服务器模式优缺点。
45.分布式计算机系统的目的是什么？
46.说说你对分布式操作系统概念的理解。
47.分布式操作系统的特点是什么？
48.为什么在分布式系统中,并发问题更为突出？
49.简述DOS操作系统的层次结构。
50.什么是抽象数据类型的思想？
51.什么叫做系统初启？一般情况下，操作系统的初启过程有以哪几个步骤？【答案】
1．文件的物理结构可以分为连续文件、串联文件和索引文件等三种。由于串联文件只能按队列中的指针顺序搜索，所以它的搜索效率低，只适用于存放逻辑上连续的文件，所以只适用于顺序存取文件。否则，若用于隋机存取，为了读取某个信息块则有可能造成磁头大幅度地来回移动，从而花费太多的查找时间。所以说，串联文件结构不适于随机存取。
2．在CPU上执行的进程A发生缺页中断时进入等待状态。有可能再次调度到
的仍然是A进程。当系统中只有一个处于执行状态的作业，且A进程进入等待
状态时，若就绪队列中是空的，则当缺页中断过程完成，A进程被唤醒而进入就绪队列时，再次调度到的仍然是A进程。
3．文件目录可以分为一级文件目录、二级文件目录和多级文件目录。其中：一级文件目录：是含有若干个表目的线性表，每个文件占其中一个表目，其优点是简单，查找快；缺点是文件目录中不允许有重名，所以只适用于单用户的OS。二级文件目录：分为主文件目录和用户文件目录，整个系统只有一个主目录，每个用户目录均在其中占有一个登记项，该项中含有用户目录名和位置、大小说明；其优点是能较好的解决重名问题；缺点是比一级文件目录复杂。
多级文件目录：是在二级文件目录基础上的扩充，它更好的解决了重名问题，它适合于任何OS，其缺点是比二级文件目录更复杂。
4．信号量又称信号灯，其值只能由P、V操作加于改变。当信号量S>0时，表
示该类可用资源的个数，作一次P（S）操作，S-1→S，表示进程申请分配一个
该类资源，于是可用资源数减少一个；当S<=0时，表示无可用资源，这时作一次P（S）操作，S-1→S<0，表示申请分配一个该类资源的进程因得不到可用资
源而被阻塞，进入等待该类资源的等待队列，这时|S|表示等待该类资源的等待队列中进程的个数。作一次V（S）操作，表示其进程释放一个它所占有的资源，所以作S+1→S，这时若等待该类资源的等待队列中有进程，则立即分配给它（并立即被唤醒进入就绪队列），于是等待该类资源的等待队列中的进程数减少一个。
5．有可能。一种情况是当进程A用完时间片后退出CPU，被切换到就绪状态时，就绪队列为空，这样进程A就是就绪队列中的唯一进程，所以调度到的仍然是A 进程。另一种情况是如果系统采用的是优先级调度算法，当进程A用完时间片
后退出CPU被切换到就绪状态时，若进程A的优先级高于就绪队列中的所有其他进程，所以调度到的仍然是A进程。
6．文件存储空间的管理实质上是空闲块的组织和管理问题。常用的文件存储设备的管理方法有三种：空闲文件目录、空闲块链和位示图。空闲文件目录的管理方法就是把文件存储设备上的空闲块的块号统一放在一个称为空闲文件目录的
物理块中，其中空闲文件目录的每一个表项对应一个由多个空闲块组成的空闲区。该方法的优点是实现简单，适用于连续文件结构的文件存储区的分配和回收；缺点是由于回收时不进行合并，所以使用该方法容易产生大量的小块空闲区。空闲块链管理方法是把文件存储设备上的空闲块链接在一起，从链头分配空闲块，把回收的空闲块插入到链尾。该方法的优点是不占用额外的空间，其缺点是实现比较复杂。
7．死锁是两个或两个以上的进程永无休止的相互等待对方所占有的系统资源，每个进程都因为得不到对方对方所占有的系统资源，从而自己又不能释放对方所需要的资源。阻塞是因申请某个系统资源而暂时得不到时的一种等待状态，一旦某个进程释放了它所需要的资源，则立即分配给该等待的进程，该进程立即被唤
醒进入就绪队列。它是发生在单个进程中的一种暂时现象。
8．作业的生存周期可以分为：提交、后备、执行和完成等四个基本状态。进程的生存周期可以分为：就绪、运行和等待等三个基本状态。作业调度是宏观调度，其主要任务是从辅存中选择一个处于后备状态的作业调入内存并创建进程，使之处于执行状态；而进程调度则是从就绪队列中选择一个进程调入CPU去执行，即真正获得了CPU的使用权，所以它是微观调度。
9．可以交换V操作的顺序，但不能交换P操作的顺序，如果交换P操作的顺序有可能发生死锁。例如在生产者过程中，若交换了P操作的顺序，则当有界缓冲区已放满产品，无空位置时，因为先对公用信号量作P操作后，进程已经进入了临界区，但又没有可生产的缓冲区，生产者进程处于等待消费者进程释放缓冲区；而消费者进程又因为生产者进程已经占用了公用信号量而无法进入临界区，又处于等待生产者进程释放临界区的状态。于是生产者进程和消费者进程处于相互等待状态，谁也无法改变这种状态，所以系统出现了死锁。
10,算法Buf写信息,P2从Buf中读出信息．(1)设p1和P2两进程共用一缓冲区Buf,P1向所示。描述如图12. 执行算法见图和A2为两并发进程,它们共享一临界资源,(2)设A1 A2进程A1进程P1进程P2进程P(S1) P(S2)
P(S) 从Buf读出信息
CSA2 CSA1
V(S) 向Buf写信息
V(S2) V(S1)
1 S1,S2的初值为S 的初值为0
2
图图 1
两个进程分别设置两个私有信和B,所以它应给A1有错,因为(1)是同步问题图表示缓否则不写;SB,若空闲则向缓冲区中写信息,号灯:SA表示缓冲区是否空闲表
的初始值为1(,否则不读。所以SA冲区中有无可取信息,若有可取的信息则读,有错）。图2的初始值为0(表示开始无信息读)。修改如图（3示缓冲区空);SB 。（4）(公用):S的初值为1,修改如图因为(2)是互斥问题,所以只需设置一个信号灯进程B A进程A进程B进程
P(S) （S）P（SB）P P(SA)
CSB CSA 中读出信息向Q写信息从Q
V(S) V(S) V V(SB) （SA）
1 S的初值为，SA的初值为1SB的初值为0
4 图 3 图
11 操作系统的职能是有效的管理好计算机系统所拥有的硬件资源和软件资源，合理的组织计算机系统的工作流程，为用户使用计算机系统提供一个良好的工作环境和友好的接口。计算机系统的资源包括硬件资源和软件资源，通常可将其划分为四大类：中央处理机(CPU)、存储器、输入/输出设备和文件系统。对这四大资源的管理是计算机操作系统的主要功能之一。
12 批处理系统的主要特征是：用户脱机使用、成批处理、多道程序运行。
分时系统的主要特征是：交互性、多用户同时性、独立性。
实时系统的主要特征是：对实时信息分析处理速度要比进入系统快、要求安全可靠、资源利用率低。
13多道程序是作业之间自动调度执行、共享系统资源，并不是真正的同时执行多个作业；而多重处理系统配置多个CPU，能真正同时执行多道程序。要有效使用多重处理，必须采用多道程序设计技术，而多道程序设计原则上不一定要求多重处理系统的支持。
14讨论操作系统可以从以下角度出发:1)操作系统是计算机资源的管理者;2)操作系统为用户提供使用计算机的界面;3)用进程管理观点研究操作系统,即围绕进程运行过程来讨论操作系统。
上述这些观点彼此并不矛盾，只不过代表了同一事物（操作系统）站在不同的角度来看待。每一种观点都有助于理解、分析和设计操作系统。
15 计算机操作系统的重要功能之一是对硬件资源的管理。因此设计计算机操作系统时应考虑下述计算机硬件资源：
1)CPU与指令的长度及执行方式；
2)内存、缓存和高速缓存等存储装置；
3)各类寄存器，包括各种通用寄存器、控制寄存器和状态寄存器等；
4)中断机构；
控制装置；I/O外部设备与5)．
6)内部总线与外部总线；
7)对硬件进行操作的指令集。
16 解：终端处理程序，主要用于实现人机交互，为此它应具有以下功能：
(1)接收从终端键入的字符，并将它传送给用户程序；
(2)暂存从终端键入的字符；
(3)回送显示(回显)，即每当用户从键盘打入一个字符后，终端处理程序便将该字符送屏幕显示；
(4)屏幕编辑；
(5)对若干特殊字符进行及时处理中断字符。
17 解：主要有以下差别：
1)运行在不同的系统状态一般的过程调用，其调用和被调用的过程或者都使用子程序，或者都是系统程序，故都运行在同一系统状态下：系统态或用户态。系统调用的调用过程是用户程序，它运行在用户态；其被调用过程是系统过程，运行在系统态下。
2)通过软中断进入一般的过程调用可直接由调用过程转向被调用过程；而执行系统调用时，由于调用和被调用过程是处于不同的系统状态，因而不允许由调用过程直接转向被调用过程，而通常都是通过软中断机制，先进入OS核心，经核心分析后，才能转向相应的命令处理程序。
3)返回问题对于一般的过程调用，在被调用过程执行完成后，将返回到调用过程继续执行。然而，在采用了抢占式剥夺调度方式的系统中，在被调用过程执行完后，要对系统中所有要求运行的进程进行优先权的分析。当调用进程仍具有最高优先权时，才返回到调用进程继续执行；否则，将引起重新调度，以便让优先权最高的进程优先执行。此时，将把调用进程放入就绪队列。
18 解：命令解释程序的主要作用是，在屏幕上产生提示符，请用户输入命令，然后读入命令、识别命令、转到相应的命令处理程序入口地址，再把控制权交给该处理程序去执行，并将处理结果送屏幕上显示，或显示某些出错信息。
19 系统调用的执行过程分成以下几步：(1)设置系统调用号和参数；(2)系统调用命令的一般性处理；(3)系统调用命令处理程序做具体处理。
20 UNIX的主要特点是：
(1)精巧的核心与丰富的实用层UNIX系统在结构上分成内核层和实用层。核心层小巧，而实用层丰富。核心层包括进程管理、存储管理、文件系统几个部分。UNIX核心层设计得非常精干简洁，其主要算法经过反复推敲，对其中包含的数据结构和程序进行了精心设计。因此，其核心层只需占用很小的存贮空间，并能常驻内存，以保证系统以较高的效率工作。
(2)使用灵活的命令程序设计语言SHELL
(3)UNIX系统采用树型目录结构来组织各种文件及文件的目录。这样的组织方式有利于辅存空间分配及快速查找文件，也可以为不同用户的文件提供文件共享和存取控制的能力，且保证用户之间安全有效的合作。
(4)UNIX将外部设备与文件一样看待，外部设备如同磁盘上的普通文件一样被访问、共享和保护。用户不必区分文件与设备，也不需要知道设备的物理特性就能访问它。这样在用户面前，文件的概念简单了，使用也方便了。
(5)UNIX系统的所有实用程序和核心的90%代码是用C语言写成的，这使得UNIX成为一个可移植的操作系统，从而又带来了应用程序的可移植性。
21 进程见得互斥是指：一组并发进程中的一个或多个程序端，因共享某一公有资源而导致它们必须以一个不许交叉执行的单位执行，即不允许两个以上的共享该资源的并发进程同时进入临界区。
进程间的同步是指：异步环境下的一组并发进程因直接制约相互发送消息而进