操作系统期末考试总结

1.简述创建进程的大致过程。

申请空白的PCB

分配运行资源（物理资源和逻辑资源）

初始化PCB中的数据项，包括标志信息、状态信息、控制信息等;

将新进程的PCB插入系统的就绪队列。

2.执行挂起操作的主要原因，挂起后转至哪些状态。

操作系统自身需要

降低系统负荷需要

用户自身需要

父进程的需要

转至就绪，静止就绪

3.程序并发执行与顺序执行时相比产生哪些新特征？

并发执行：间断性、失去封闭性、不可再现性

顺序执行：顺序行，封闭性，可再现性

4.进程控制块PCB的作用是什么？它主要包含哪些内容？

使参与并发的程序均可独立运行，用于描述进程基本情况及活动过程，进而控制并管理程序。

作为独立性运行基本单位的标志；

能实现间断性运行方式；

提供进程管理所需信息；

提供进程调度所需信息；

实现与其它进程的同步。

有以下内容：进程标识符，处理机状态，进程调度信息，进程控制信息。

5.进程三态图和五态图。

6.三个进程P1、P2、P3互斥使用一个包含N(N>0)个单元的缓冲区。P1每次用put()将一个正整数送入缓冲区的一个单元中，P2每次用getodd()从缓冲区中取出一个奇数，P3每次用geteven()从缓冲区中取出一个偶数。试用信号量机制实现这三个进程的互斥与同步活动，用伪代码实现。

7.针对如下所示的优先图，若可以使用信号量机构，该优先图将如何转换成正确的程序？

Var a,b,c,d,e,f,g,h:Semaphores;

Parbegin

Begin S1;V(a);V(b);V(c);End

Begin P(a);S2;V(d);V(e);End

Begin P(b);S3;V(f);End

Begin P(c);P(d);S4;V(g);End

Begin P(e);P(f);S5;V(h);End

Begin P(g);P(h);S6;End

Perend

P1(){S1;signal(a);signal(b);signal(c);}

P2(){wait(a);S2;signal(d);signal(e);}

P3(){wait(b);S3;signal(f);}

P4(){wait(c);wait(d);S4;signal(g);}

P5(){wait(e);wait(f);S5;signal(h);}

P6(){wait(g);wait(h);S6;}

main(){

semaphore a,b,c,d,e,f,g,h;

a.value=

b.value=

c.value=

d.value=

e.value=

f.value=

g.value=

h.value=0;

cobegin

P1();P2();P3();P4();P5();P6();

coend

}

8.试从调度性、并发性、拥有资源及系统开销方面对进程和线程进行比较。

调度性：进程用于传统OS调度和分配;线程用于引入线程的OS。在相应系统中二者都可以独立运行。进程内的线程切换不影响进程，进程间的线程切换影响到进程的切换。

并发性：不同进程可以并发执行；不同进程间及同一进程内的线程均可并发执行。前者资源换利用率低于后者。

拥有资源：进程可以拥有系统资源；线程仅拥有少量运行必需的资源。

独立性：进程间除了共享全局变量可被其它进程访问外，其它资源一律不允许其它进程访问；同一进程内的线程支持相互访问，可访问进程的资源。

系统开销：进程的创建与撤销的开销远大于线程。

多处理机系统：单线程进程只能运行在一个处理机上，而多线程进程可运行在多个处理机。

9.为什么要引入高响应比优先调度算法？它有何优点？

因为FCFS算法只考虑了作业的等待时间，SJF则只考虑了作业的运行时间，高响应比调度算法就是为了综合考虑作业的等待和运行时间。

不仅顾及了短作业，也不致使长作业的等待时间过长，进而改善处理机的调度性能。

10.假如5个就绪进程其到达系统和所需CPU运行时间如下表所示（单位：毫秒），如果分别采用FCFS （GCGES,GSGF）和非抢占式SPF（短进程优先调度）调度算法进行CPU调度和运行，请在表中按要求栏目给出各进程在调度和执行完成时产生的各种时间数据。

11.在批处理系统、分时系统和实时系统中，各采用哪几种进程(作业)调度算法？

批处理系统常用调度算法：先来先服务：FCFS、最短作业优先、最短剩余时间优先、响应比最高者优先

分时系统调度算法：轮转调度、优先级调度、多级队列调度、多级反馈队列调度算法

实时系统调度算法：实时调度、最早截止时间优先调度、最低松弛度优先调度

12.说明低级调度的主要功能，试比较FCFS和SJF两种进程调度算法。

低级调度是决定就绪队列可以获取的处理机，并将其分配给该进程。

FCFS易于实现，但是效率不高，只顾及作业等候时间，不考虑服务时间的长短，不利于短作业。进程执行过程中无法人机交互。

SJF易于实现，可降低进程的平均等待时间，但是对长作业不友好，等待时间可能过长，未对作业划分优先级且难以估计作业的运行时间。

13.处理机调度有哪些不同层次及其之间有什么不同？

高级调度，中级调度，低级调度

低级调度：是进程调度，决定并分配处理机给就绪队列中的某进程执行，运行用于多道批处理系统，分时系统，实时系统。

中级调度：进程的内外存对换功能，目的是提高内存利用率和系统吞吐量。

高级调度：根据算法，将后备队列中的作业调入内存，创建进程并分配资源，在进入就绪队列。

14.何为死锁？产生死锁的原因和必要条件是什么？

死锁：一组进程都在等待组内其它进程释放所占资源，才能继续执行的情况。

产生原因：所有进程都在忙等；

表要条件：互斥条件，请求和保持条件，不可抢占条件，循环等待条件。

15.有三个进程P1、P2和P3并发工作。进程P1需要资源S3和S1；进程P2需用资源S1和S2；进程P3需用资源S2和S3，回答：

（1）若对资源分配不加限制，会发生什么情况？为什么？

（2）为保证进程正确地工作，应采用怎样的资源分配策略？为什么？

（1）会发生死锁，因为存在P1，P2，P3分别获得S1，S2，S3时，再次申请资源时就会出现死锁。P1,P2,P3均在等待对方释放资源才能继续执行，所以出现了死锁。

（2）(1)有序分配法，每个进程按一定顺序来进行资源请求；(2)预先分配法，一次性将某进程请求的资源全部分配给它；(3)银行家算法，在某进程申请资源时先进行安全性检查等方法都可以避免出现死锁。

16.试分别说明可重用资源和可消耗资源的性质。

可重用资源性质：资源中的单元不能多进程共享；进程使用顺序必须是：请求资源，使用资源，释放资源；资源中单元数固定，进程运行期间不可创建和删除。

可消耗资源性质：资源中的单元数目在进程运行期间不断变化；运行期间可以创建资源，并放入缓冲区；进程运行过程中可请求多个资源单元，用于自己消耗且不返还给该资源类。

17.按调度方式可将实时调度算法具体分为哪几种?

非抢占式和抢占式。非抢占式又分为非抢占式轮转调度算法和非抢占式优先调度算法, 抢占式又分为基于时钟中断的抢占式优先级调度算法和立即抢占的优先级调度算法。

18.某系统有R1、R2、R3共3种资源，在T0时刻P1、P2、P3和P4这4个进程对资源的占用和需求情况见下表，此时系统的可用资源向量为（2，1，2）。

试问：

1）将系统中各种资源总数和此刻各进程对各资源的需求数目用向量或矩阵表示出来。

2）若此时进程P1发出资源请求Request(1,0,1)，请用银行家算法讨论其资源分配及系统安全性。

19.设系统有五个进程和A、B、C三类资源，且资源总数分别有10、5、7。在T0时刻进程资源的分配情况如下表，按照下列各小题目提问分别探讨系统的安全性（要求画出银行家算法资源分配安全检查

1）

2）在T0时刻P4进程发出资源请求向量为Requst4（3，3，0），请用银行家算法讨论其资源分配及系统安全性。

20.简述段页式管理的优缺点?

优点：便于实现，分段可共享，易于保护，可动态链接，解决内存的外部碎片。

缺点：系统开销大，效率低。

21.说明静态重定位和动态重定位的区别？

静态重定位：程序装入指定内存区时，由重定位程序一次性完成地址映射方式。地址映射简单，易于实现，无需硬件支持。一旦重定位完成，则无法在存储器中搬移。

动态重定位：程序执行过程中，由硬件地址映射机制完成地址映射，是在程序执行期间随着指令的执行逐步完成的。

22.请分别描述可变分区分配存储管理的首次适应算法、循环首次适应算法和最佳适应算法的算法思想和各自缺点。

首次适应算法FF：优先利用地址空闲不，保留高址大空闲区。缺点是地址部分易产生碎片，系统开销大。

循环首次适应算法NF：在首次适应算法的基础上，从上次使用的空闲分区向下找，呈环状寻找。缺点是缺乏大的空闲分区。

最佳适应算法：通过排序，每次分配合适且最小的分区。缺点是：易产生碎片。

23.分页存储管理与分段管理的主要区别是什么？提出分页管理和分段管理的目的分别是什么?

页是信息的物理单位，段是信息的逻辑单位。

页的大小固定且由系统决定，段的长度不固定，由程序决定。

分页的用户程序地址空间是一维的，分段的用户程序地址是二维的。

提出分页存储管理是为了提高内存利用率，分段是为了更好的实现程序共享，动态链接，便于用户编码。

24.什么是文件的物理结构，主要有那几类？

文件的物理结构是文件存储在外存上所形成的用户不可见的存储组织形式。

连续文件，串联文件，索引文件，多重索引结构。顺序文件，链式文件。

25.多级文件目录结构有哪些优点？

解决重名问题，利于文件分类，提高检索速度，进行存取权限控制。

26.请简要比较说明Belady奇异现象和Thrashing抖动现象。

27.试说明SPOOLing系统的组成。

输入井，输出井，输入缓冲区，输出缓冲区，输入进程Spi和输出进程Spo。

28.有哪几种I/O控制方式，分别用于什么场合？

程序I/O控制方式：适用于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。

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。

直接存储器访间（DMA）I/O控制方式：适用于：具有DMA控制器的计算机系统中。

I/O通道控制方式：适用于：具有通道程序的计算机系统中。

程序I/O控制方式，适用于结构简单，只有少量硬件的电路。

中断驱动I/O控制方式，适用于高效场合

直接存储器访问I/O控制方式，适用于无CPU介入的内存外设数据交流

I/O通信控制方式，适用于以字节为单位，实现CPU，通道和I/O设备三者并行。

29.设备无关性的定义？

用户程序应与实际使用的硬件设备无关，由操作系统来决定使用什么驱动程序来驱动设备。方便用户，提高设备利用率，提高系统可适应性和可扩展性。