(完整版)操作系统简答题(含答案)

1.OS的主要功能

操作系统的基本功能：处理机管理、存储管理、设备管理、信息管理（文件系统管理）、用户接口。

2.OS有哪三种类型？各有什么特点？

操作系统一般可分为三种基本类型，即批处理系统、分时系统和实时系统。

批处理操作系统的特点是：多道和成批处理。

分时系统具有多路性、交互性、“独占”性和及时性的特征。

实时系统特点：及时响应和高可靠性

3.OS的基本特征是什么？

并发性、共享性、虚拟技术、异步性

4.OS一般为用户提供了哪三种接口？各有什么特点？

1.联机命令接口

提供一组命令供用户直接或间接操作。根据作业的方式不同，命令接口又分为联

机命令接口和脱机命令接口。

2.程序接口

程序接口由一组系统调用命令组成，提供一组系统调用命令供用户程序使用。

3.图形界面接口

通过图标窗口菜单对话框及其他元素,和文字组合,在桌面上形成一个直观易懂使用方便的计算机操作环境.

5.OS主要有那些类型的体系结构？

单体结构、层次结构、微内核结构与客户机-服务器模型、虚拟机结构

6.多道程序设计的主要特点是什么？

多道程序设计技术是指在内存同时放若干道程序，使它们在系统中并发执行，共享系

统中的各种资源。当一道程序暂停执行时，CPU立即转去执行另一道程序。

[特点]：多道、宏观上并行（不同的作业分别在CPU和外设上执行）、微观上串行（在单CPU上交叉运行）。

7.OS在计算机系统中处于什么地位？

操作系统在计算机系统中占有特殊重要的位置，所有其他软件都建立在操作系统基础上，并得到其支持和服务；操作系统是支撑各种应用软件的平添。用户利用操作系统提供的命令和服务操纵和使用计算机。可见，操作系统实际上是一个计算机系统硬件、软件资源的总指挥部。操作系统的性能决定了计算机系统的安全性和可靠性。

8.解释一下术语：进程、进程控制块、进程映像、线程、进程的互斥和同步、临界区和临

界资源、竞争条件、原语、信号量、管程、死锁、饥饿

进程：进程是程序在一个数据集合上的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立的基本单位。

进程控制块(Procedure Control Block)：使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序（含

数据），成为一个能独立运行的基本单位，一个能与其它进程并发执行的进程。

进程映像：进程映像也称进程图像，是进程执行的上下文环境，包括处理机中各通用寄存器的值，进程的内存映像，打开文件的状态和进程占用资源的信息等。它由进程控制块（PCB）、进程执行的程序（code）、进程执行时所用的数据、进程执行时使用的工作区组成。

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，线程自己不拥有系统资源，只拥有一点在运行中必不可少的资源，但它可与同属一个进程的其它线程共享进程所拥有的全部资源。

进程互斥：两个或两个以上的进程,不能同时进入关于同一组共享变量的临界区域,否则可能发生与时间有关的错误,这种现象被称作进程互斥。

进程同步：我们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。

临界区（Critical Section）：每个进程中访问临界资源的那段代码

临界资源：每次仅允许一个进程访问的资源。

竞争条件：多个进程并发访问和操作同一数据且执行结果与访问的特定顺序有关。

原语：它是由若干条机器指令所构成，用以完成特定功能的一段程序，为保证其操作的正确性，它应当是原子操作，即原语是一个不可分割的操作。

信号量(Semaphore)：相当一个信号灯，表示状态，是在多线程环境下使用的一种设施，是可以用来保证两个或多个关键代码段不被并发调用。

管程：代表共享资源的数据结构，以及由对该共享数据结构实施操作的一组过程所组成的资源管理程序，共同构成了一个操作系统的资源管理模块，我们称之为管程。

死锁：指多个进程因竞争二个资源造成的一种僵局，若无外力的作用，这些进程将永远不能再向前推进。

饥饿：指一个进程一直得不到资源。

9.在OS为什么引入进程的概念？它与程序的差别和关系是怎样的？其基本特征是什么？进程引入的原因：

多道程序在执行时，需要共享系统资源，从而导致各程序在执行过程中出现相互制约的关系，程序的执行表现出间断性的特征。这些特征都是在程序的执行过程中发生的，是动态的过程，而传统的程序本身是一组指令的集合，是一个静态的概念，无法描述程序在内存中的执行情况，即我们无法从程序的字面上看出它何时执行，何时停顿，也无法看出它与其它执行程序的关系，因此，程序这个静态概念已不能如实反映程序

并发执行过程的特征。为了深刻描述程序动态执行过程的性质，人们引入“进程（Process）”概念。

进程和程序的区别：

①进程是程序的一次执行,属于动态概念,而程序是一组有序的指令,是一种静态概念。但进程离开了程序也就失去了存在的意义。

②一个进程可以执行一个或几个程序；反之,同一程序可能由几个进程同时执行。③程序可作为软件资源长期保留,而进程是程序的一次执行过程,是暂时的。进程具有生命期。

④进程具有并发性,能与其它进程并发运行。而程序不具备这种特征。

⑤进程是一个独立的运行单位,也是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。因此,进程具有独立性,但有时进程间又具有相互制约性。

特征：

动态性：进程的实质是程序在多道程序系统中的一次执行过程，进程是动态产生，动态消亡的。

并发性：任何进程都可以同其他进程一起并发执行

独立性：进程是一个能独立运行的基本单位，同时也是系统分配资源和调度的独立单位；

异步性：由于进程间的相互制约，使进程具有执行的间断性，即进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进

结构特征：进程由程序、数据和进程控制块三部分组成。

10.Pcb作用是什么？它是怎样描述进程的动态性质的？

进程控制块（Procedure Control Block）的作用是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序（包含数据），成为一个能独立运行的基本单位，一个能与其它进程并发执行的进程。

PCB用于描述和控制进程运行的信息有：

（1）进程标识符信息。进程标识符用于惟一地标识一个进程。一个进程，通常有以下两个标识符：外部标识符，内部标识符。

（2）处理机状态信息。处理机状态信息主要是由处理机各种寄存器中的内容所组成。（3）进程一调度信息。在PCB中还存放了一些与进程调度和进程对换有关的信息，包括：进程状态、进程优先级、进程调度所需要的其他信息、事件。

（4）进程控制信息。进程控制信息包括：程序和数据的地址、进程同步和通信机制、资源清单、链接指针。

11.进程的基本状态有哪些？试描述进程状态转换图？

运行→阻塞：进程为等待输入而阻塞

阻塞→就绪：调度程序选择另一个进程(当进程等待的一个外部事件发生时)

就绪→运行：调度程序选择这个进程(再次轮到该进程占用CPU运行)

运行→就绪：调度程序选择另一个进程(让其他进程使用CPU时间时)

运行态：进程占用处理器资源

就绪态：进程已获得除处理器外的所需资源，等待分配处理器资源；

阻塞态：由于进程等待某种条件，在条件满足之前无法继续执行。

12.进程进入临界区的调度原则是什么？

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。

4、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。

13.简述信号量的定义和作用。P、V操作原语是如何定义的？

定义：相当一个信号灯，表示状态，是在多线程环境下使用的一种设施，是可以用来保证两个或多个关键代码段不被并发调用。

用来解决进程同步于互斥问题的机制，包括一个称为信号量的变量及对它进行的两个原语操作。

p操作和v操作是不可中断的程序段，称为原语。P,V原语中P是荷兰语的Passeren，相当于英文的pass, V是荷兰语的Verhoog,相当于英文中的incremnet。

具体定义如下：

P（S）：

①将信号量S的值减1，即S=S-1；

②如果S>=0，则该进程继续执行；否则该进程置为等待状态，排入等待队列。

V（S）：

①将信号量S的值加1，即S=S+1；

②如果S>0，则该进程继续执行；否则释放队列中第一个等待信号量的进程。

14.计算机系统产生死锁的根本原因？

由于资源占用是互斥的，当某个进程提出申请资源后，使得有关进程在无外力协助下，永远分配不到必需的资源而无法继续运行，这就产生了一种特殊现象死锁。

15.高级进程通信有哪几类？各自是如何实现进程间通信的？

消息或邮箱机制则无论接收进程是否已准备好接收消息，发送进程都将把所要发送的消息送入缓冲区或邮箱。这里，消息(message)是用来区别于命令(command)或指令(instruction)等用语的。除了表示所交换的数据传递大量信息之外，消息还具有两互相通信的进程地位平等的意思。

消息缓冲机制,消息缓冲机制中所使用的缓冲区为公用缓冲区，

16.解释下列术语：作业调度、进程调度？

作业调度: 作业调度主要是完成作业从后备状态到执行状态的转变，以及从执行状念到完成状态的转变。进程调度: 按一定的策略，动态地把处理机分配给处于就绪队列中的某一个进程，以使之执行。

17.作业存在的四种状态是什么？

提交状态、后备状态、执行状态、完成状态

18.作业调度与进程调度两者之间如何协调工作？

19.简述FCFS、RR和优先级调度算法的实现思想。

先来先服务(FCFS, First Come First Serve)

先来先服务（FCFS, First Come First Serve）是最简单的调度算法，按先后顺序进行调度。

1. FCFS算法

按照作业提交或进程变为就绪状态的先后次序，分派CPU；

当前作业或进程占用CPU，直到执行完或阻塞，才出让CPU（非抢占方式）。

在作业或进程唤醒后（如I/O完成），并不立即恢复执行，通常等到当前作业或进程出让CPU。最简单的算法。

2. FCFS的特点

比较有利于长作业，而不利于短作业。

有利于CPU繁忙的作业，而不利于I/O繁忙的作业。

轮转法(Round Robin)

轮转法(Round Robin)是让每个进程在就绪队列中的等待时间与享受服务的时间成正比例。

1. 轮转法

将系统中所有的就绪进程按照FCFS原则，排成一个队列。

每次调度时将CPU分派给队首进程，让其执行一个时间片。时间片的长度从几个ms到几百

ms。

在一个时间片结束时，发生时钟中断。

调度程序据此暂停当前进程的执行，将其送到就绪队列的末尾，并通过上下文切换执行当前的队首进程。

进程可以未使用完一个时间片，就出让CPU（如阻塞）。

优先级算法（Priority Scheduling）是多级队列算法的改进，平衡各进程对响应时间的要求。适用于作业调度和进程调度，可分成抢先式和非抢先式。

1. 静态优先级

作业调度中的静态优先级大多按以下原则确定：

由用户自己根据作业的紧急程度输入一个适当的优先级。

由系统或操作员根据作业类型指定优先级。

系统根据作业要求资源情况确定优先级。

进程的静态优先级的确定原则：

按进程的类型给予不同的优先级。

将作业的情态优先级作为它所属进程的优先级。

2. 动态优先级

进程的动态优先级一般根据以下原则确定：

根据进程占用有CPU时间的长短来决定。

根据就绪进程等待CPU的时间长短来决定。