变桨系统(内容及基础原理的简介)

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风力发电机变桨系统

所属分类:技术论文来源:电器工业杂志更新日期:2011-07-20

摘要:变浆系统是风力发电机的重要组成部分,本文围绕风力发电机变浆系统的构成、作用、控制逻辑、保护种类和常见故障分析等进行论述。

关键词:变桨系统;构成;作用;保护种类;故障分析

1 综述

变桨系统的所有部件都安装在轮毂上。风机正常运行时所有部件都随轮毂以一定的速度旋转。

变桨系统通过控制叶片的角度来控制风轮的转速,进而控制风机的输出功率,并能够通过空气动力制动的方式使风机安全停机。

风机的叶片(根部)通过变桨轴承与轮毂相连,每个叶片都要有自己的相对独立的电控同步的变桨驱动系统。变桨驱动系统通过一个小齿轮与变桨轴承内齿啮合联动。

风机正常运行期间,当风速超过机组额定风速时(风速在12m/s到25m/s之间时),为了控制功率输出变桨角度限定在0度到30度之间(变桨角度根据风速的变化进行自动调整),通过控制叶片的角度使风轮的转速保持恒定。任何情况引起的停机都会使叶片顺桨到90度位置(执行紧急顺桨命令时叶片会顺桨到91度限位位置)。

变桨系统有时需要由备用电池供电进行变桨操作(比如变桨系统的主电源供电失效后),因此变桨系统必须配备备用电池以确保机组发生严重故障或重大事故的情况下可以安全停机(叶片顺桨到91度限位位置)。此外还需要一个冗余限位开关(用于95度限位),在主限位开关(用于91度限位)失效时确保变桨电机的安全制动。

由于机组故障或其他原因而导致备用电源长期没有使用时,风机主控就需要检查备用电池的状态和备用电池供电变桨操作功能的正常性。

每个变桨驱动系统都配有一个绝对值编码器安装在电机的非驱动端(电机尾部),还配有一个冗余的绝对值编码器安装在叶片根部变桨轴承内齿旁,它通过一个小齿轮与变桨轴承内齿啮合联动记录变桨角度。

风机主控接收所有编码器的信号,而变桨系统只应用电机尾部编码器的信号,只有当电机尾部编码器失效时风机主控才会控制变桨系统应用冗余编码器的信号。

2 变浆系统的作用

根据风速的大小自动进行调整叶片与风向之间的夹角实现风轮对风力发电机有一个恒定转速;利用空气动力学原理可以使桨叶顺浆90°与风向平行,使风机停机。

3 主要部件组成

4变桨系统各部件的连接框图

图 1:各部件间连接框图

变桨中央控制箱执行轮毂内的轴控箱和位于机舱内的机舱控制柜之间的连接工作。

变桨中央控制箱与机舱控制柜的连接通过滑环实现。通过滑环机舱控制柜向变桨中央控制柜提供电能和控制信号。另外风机控制系统和变桨控制器之间用于数据交换的 Profibus-DP 的连接也通过这个滑环实现。

变桨控制器位于变桨中央控制箱内,用于控制叶片的位置。另外,三个电池箱内的电池组的充电过程由安装在变桨中央控制箱内的中央充电单元控制。

4.1 中控箱

图 2:中控箱

4.2 轴控箱

在变桨系统内有三个轴控箱,每个叶片分配一个轴控箱。箱内的变流器控制变桨电机速度和方向。

图 3:轴控箱

4.3 电池箱

和轴控箱一样,每个叶片分配一个电池箱。在供电故障或 EFC 信号(紧急顺桨控制信号)复位的情况下,电池供电控制每个叶片转动到顺桨位置。

图 4:电池箱

4.4 变桨电机

变桨电机是直流电机,正常情况下电机受轴控箱变流器控制转动,紧急顺桨时电池供电电机动作。

图 5:变桨电机

4.5 冗余编码器

图 6:冗余编码器

4.6 限位开关

每个叶片对应两个限位开关:91度限位开关和96度限位开关。96度限位开关作为冗余开关使用。

图 7:限位开关

4.7 各部件间连接电缆

变桨中央控制箱、轴控箱、电池箱、变桨电机、冗余编码器和限位开关之间通过电缆进行连接。为了防止连接电缆时产生混乱,电缆有各自的编号。

5 变桨系统的保护种类

位置反馈故障保护:为了验证冗余编码器的可利用性及测量精度,将每个叶片配置的两个编码器采集到的桨距角信号进行实时比较,冗余编码器完好的条件是两者之间角度偏差小于2°;所有叶片在91°与95°位置各安装一个限位开关,在0°方向均不安装限位开关,叶片当前桨距角是否小于0°,由两个传感器测量结果经过换算确定。除系统掉电外,当下列任何一种故障情况发生时,所有轴柜的硬件系统应保证三个叶片以10°/s的速度向90°方向顺桨,与风向平行,风机停止转动:任意轴柜内的从站与PLC主站之间的通讯总线出现故障,由轮毂急停、塔基急停、机舱急停、震动检测、主轴超速、偏航限位开关串联组成的风机安全链以及与安全链串联的两个叶轮锁定信号断开(24V DC信号);无论任何一个编码器出现故障,还是同一叶片的两个编码器测量结果偏差超过规定的门限值;任何叶片桨距角在变桨过程中两两偏差超过2°;构成安全链、释放回路中的硬件系统出现故障;任意系统急停指令。变桨调节模式时,预防桨距角超过限位开关的措施:91°限位开关;到达限位开关时,变桨电机刹车抱闸;轴柜逆变器的释放信号及变桨速度命令无效,同样会使变桨电机静止。变桨电机刹车抱闸的条件:轴柜变桨调节方式处于自动模式下,桨距角超过91°限位开关位置;轴柜上控制开关断开;电网掉电且后备电电源输出电压低于其最低允许工作电压;控制电路器件损坏。

图8:变浆机构机械连接

电机变桨距控制机构可对每个桨叶采用一个伺服电机进行单独调节,如图8所示。伺服电机通过主动齿轮与桨叶轮毅内齿圈相啮合,直接对桨叶的节距角进行控制。位移传感器采集桨叶节距角的变化与电机形成闭环PID负反馈控制。在系统出现故障,控制电源断电时,桨叶控制电机由蓄电池供电,将桨叶调节为顺桨位置,实现叶轮停转。

6 变桨系统故障分析

6.1变桨控制系统常见故障原因及处理方法

6.1.1变桨角度有差异

叶片1变桨角度有差异

叶片2变桨角度有差异

叶片3变桨角度有差异

原因:变桨电机上的旋转编码器(A编码器)得到的叶片角度将与叶片角度计数器(B编码器)得到的叶片角度作对比,两者不能相差太大,相差太大将报错。处理方法:1.由于B编码器是机械凸轮结构,与叶片的变桨齿轮啮合,精度不高且会不断磨损,在有大晃动时有可能产生较大偏差,因此先复位,排除故障的偶然因素;2.如果反复报这个故障,进轮毂检查A、B编码器,检查的步骤是先看编码器接线与插头,若插头松动,拧紧后可以手动变桨观察编码器数值的变化是否一致,若有数值不变或无规律变化,检查线是否有断线的情况。编码器接线机械强度相对低,在轮毂旋转时,在离心力的作用下,有可能与插针松脱,或者线芯在半断半合的状态,这时虽然可复位,但转速一高,松动达到一定程度信号就失去了,因此可用手摇动线和插头,若发现在晃动中显示数值在跳变,可拔下插头用万用表测通断,有不通的和时通时断的,要处理,可重做插针或接线,如不好处理直接更换新线。排除这两点说明编码器本体可能损坏,更换即可。由于B 编码器的凸轮结构脆弱,多次发生凸轮打碎,因此对凸轮也应做检查。

6.1.2叶片没有到达限位开关动作设定值

原因:叶片设定在91°触发限位开关,若触发时角度与91°有一定偏差会报此故障。

处理方法:检查叶片实际位置。限位开关长时间运行后会松动,导致撞限位时的角度偏大,此时需要一人进入叶片,一人在中控器上微调叶片角度,观察到达限位的角度,然后参考这个角度将限位开关位置重新调整至刚好能触发时,在中控器上将角度清回91°。限位开关是由螺栓拧紧固定在轮毂上,调整时需要2把

小活扳手或者8mm叉扳。

6.1.3某个桨叶91°或95°触发

有时候是误触发,复位即可,如果复位不了,进入轮毂检查,有垃圾卡主限位开关,造成限位开关提前触发,或者91度限位开关接线或者本身损坏失效,导致95°限位开关触发。

叶片1限位开关动作

叶片2限位开关动作

叶片3限位开关动作

原因:叶片到达91°触发限位开关,但复位时叶片无法动作或脱离限位开关。

处理方法:首先手动变桨将桨叶脱离后尝试复位,若叶片没有动作,有可能的原因有:①机舱柜的手动变桨信号无法传给中控器;可在机舱柜中将141端子和140端子下方进线短接后手动变桨②检查轴控柜内开关是否有可能因过流跳开,

若有合上开关后将桨叶调至90°即可复位③轴控箱内控制桨叶变将的6K1接触

器损坏,检查如损坏更换,同时检查其他电器元件是否有损坏。

6.1.4 变桨电机温度高

变桨电机1温度高

变桨电机2温度高

变桨电机3温度高

变桨电机1电流超过最大值

变桨电机2电流超过最大值

变桨电机3电流超过最大值

原因:温度过高多数由于线圈发热引起,有可能是电机内部短路或外载负荷太大所致,而过流也引起温度升高。

处理方法:先检查可能引起故障的外部原因:变桨齿轮箱卡瑟、变桨齿轮夹有异物;再检查因电气回路导致的原因,常见的是变桨电机的电器刹车没有打开,可检查电气刹车回路有无断线、接触器有无卡瑟等。排除了外部故障再检查电机内部是否绝缘老化或被破坏导致短路。

6.1.5变浆控制通讯故障

原因:轮毂控制器与主控器之间的通讯中断,在轮毂中控柜中控器无故障的前提下,主要故障范围是信号线,从机舱柜到滑环,由滑环进入轮毂这一回路出现干扰、断线、航空插头损坏、滑环接触不良、通讯模块损坏等。

处理方法:用万用表测量中控器进线端电压为230v左右,出线端电压为24v左右,说明中控器无故障,继续检查,将机舱柜侧轮毂通讯线拔出,红白线、绿白线,将红白线接地,轮毂侧万用表一支表笔接地,如有电阻说明导通,无断路,有断路启用备用线,若故障依然存在,继续检查滑环,我场风机绝大多数变桨通讯故障都由滑环引起。齿轮箱漏油严重时造成滑环内进油,油附着在滑环与插针之间形成油膜,起绝缘作用,导致变桨通讯信号时断时续,冬季油变粘着,变桨通讯故障更为常见。一般清洗滑环后故障可消除,但此方法治标不治本,从根源上解决的方法是解决齿轮箱漏油问题。滑环造成的变桨通讯还有可能有插针损坏、固定不稳等原因引起,若滑环没有问题,得将轮毂端接线脱开与滑环端进线进行校线,校线的目的是检查线路有无接错、短接、破皮、接地等现象。滑环座要随主轴一起旋转,里面的线容易与滑环座摩擦导致破皮接地,也能引起变桨故障。

6.1.6变桨错误

原因:变桨控制器内部发出的故障,变桨控制器OK信号中断,可能是变桨控制器故障,或者信号输出有问题。

处理方法:此故障一般与其他变桨故障一起发生,当中控器故障无法控制变桨时,PITCH CONTROLLER OK信号为0,可进入轮毂检查中控器是否损坏,一般中控器故障,会导致无法手动变桨,若可以手动变桨,则检查信号输出的线路是否有虚接、断线等,前面提到的滑环问题也能引起此故障。

6.1.7变桨失效

原因:当风轮转动时,机舱柜控制器要根据转速调整变桨位置使风轮按定值转动,若此传输错误或延迟300ms内不能给变桨控制器传达动作指令,则为了避免超速会报错停机。

处理方法:机舱柜控制器的信号无法传给变桨控制器主要由信号故障引起,影响这个信号的主要是信号线和滑环,检查信号端子有无电压,有电压则控制器将变桨信号发出,继续查机舱柜到滑环部分,若无故障继续检查滑环,再检查滑环到

轮毂,分段检查逐步排查故障。

变浆电机1转速高

变浆电机2转速高

变浆电机3转速高

原因:检测到的变桨转速超过31°每秒,这样的转速一般不会出现,大多数由于旋转编码器故障引起。或者由轮毂传出的RPM OK信号线问题引起。

处理方法:可参照检查变桨编码器不同步的故障处理方法编码器问题,编码器无故障则转向检查信号传输问题。

6.2变桨机械部分常见故障原因及处理方法

变桨机械部分的故障主要集中在减速齿轮箱上,保养不到位加之质量问题,使减速齿轮箱有可能损坏,在有卡瑟转动不畅的情况下会导致变桨电机过流并且温度升高,因此有电机过流和温度高的情况频发时,要检查减速齿轮箱。

轮毂内有给叶片轴承和变桨齿轮面润滑的自动润滑站,当缺少润滑油脂或油管堵塞时,叶片轴承和齿面得不到润滑,长时间运行必然造成永久地损伤,变桨齿轮与B编码器的铝制凸轮没有润滑,长时间摩擦,铝制凸轮容易磨损,重则将凸轮打坏,造成编码器不同步致使风机故障停机,因此需要重视润滑这个环节,长时间的小毛病的积累,必然导致机械部件不可挽回的损坏。

6.3蓄电池部分常见故障及处理方法

变浆电池充电器故障

原因:轮毂充电器3A1不充电,有可能3A1已经损坏,有可能由于电网电压高导致无法充电。

处理方法:观察停机代码,一般轮毂充电器不工作引起3面蓄电池电压降低,将会一起报

叶片1蓄电池电压故障

叶片2蓄电池电压故障

叶片3蓄电池电压故障

检查3A1,测量有无230V交流输入,有230交流电压说明输入电源没问题,再测量有无230V左右直流输出和24V直流输出,有输入无输出则可更换3A1,若由于电网电压短时间过高引起,则电压恢复后即可复位。

叶片1蓄电池电压故障(单独报错)

叶片2蓄电池电压故障(单独报错)

叶片3蓄电池电压故障(单独报错)

原因:若只是单面蓄电池电压故障,则不是由轮毂充电器不充电导致,可能由于蓄电池损坏、充电回路故障等引起。

处理方法:按下轮毂主控柜的充电实验按钮,3面轮流试充电,此时测量吸合的电流接触器的出线端有无230V直流电源,再顺着充电回路依次检查各电气元件的好坏,检查时留意有无接触不良等情况,确定充电回路无异常,则检查是否由于蓄电池故障导致不能充电。打开蓄电池柜,蓄电池由3组,每组6个蓄电池串联组成,单个蓄电池额定电压12V,先分别测量每组两端的电压,若有不正常的电压,则挨个测量每个蓄电池,直到确定故障的蓄电池位置,将损坏蓄电池更换,再充电数个小时(具体充电时间根据更换的数量和温度等外部因素决定),一般充电12小时即可。若不连续充电直接运行,则新蓄电池没有彻底激活,寿命大打折扣,很快也会再次损坏,还有可能导致其他蓄电池损坏。

7、变桨系统飞车的原因分析及预防

介于风力机的变桨系统的构成及工作原理,能导致叶片飞车的原因有以下3种:1)蓄电池的原因:由变桨系统构成可以得出,在风机因突发故障停机时,是完全依靠轮毂中的蓄电池来进行收桨的。因此轮毂中的蓄电池储能不足或电池失电,导致出故障时,不能及时回桨,而会引发飞车。蓄电池故障主要有2个方面的影响:由于蓄电池前端的轮毂充电器损坏,导致蓄电池无法充电,直至亏损;由于蓄电自身的质量问题,如果1组中有1-2块蓄电池放亏,电池整体电压测量时属于正常范围中,但是电池单体电压测量后已非正常区间,这种蓄电池在出现故障后已不能提供正常电拖动力,来有效的促使桨叶回收,而最终引发飞车事故。2)信号滑环的原因:该种风机绝大多数变桨通讯故障都由滑环接触不良引起。齿轮箱漏油严重时造成滑环内进油,油附着在滑环与插针之间形成油膜,起绝缘作用,导致变桨通讯信号时断时续,致使主控柜控制单元无法接受和反馈处理超速信号,导致变桨系统无法停止,直至飞车;由于滑环的内部构造的原因,会出现滑环磁道与探针接触不良等现象,也会引发信号的中断和延时,其中不排除探针会受力变形。

3)超速模块的原因:超速模块主要作用就是监控主轴及齿轮箱低速轴和叶片的超速。该模块为同时监测轴系的三个转速测点,以三取二逻辑方式,对轴系超速状态进行判断。三取二超速保护动作有独立的信号输出,可直接驱动设备动作。具有两通道配合可完成轴旋转方向和旋转速度的测量。使用有一定齿距要求的齿盘产生两个有相位偏移的信号,A通道监测信号间的相位偏移得到旋转方向,B

通道监测信号周期时间得到旋转速度。当该模块软件失效后或信号感知出现问题,会导致在超速时,风机主控不能判断故障及时停机,而引发导致飞车。

为了预防变桨系统飞车事故的发生,我们应该以预防为主,其预防方法如下:定期的检查蓄电池单体电池电压,定期的做蓄电池充放电实验,并将蓄电池检测时间控制在合理区间,运行过程中密切注意电网供电质量,尽量减少大电压对轮毂充电器及UPS的冲击,尽可能的避免不必要的元器件的损坏;彻底根除齿轮箱漏油的弊病,定期开展滑环的清洗工作,保证滑环的正常工作;有针对性的测试超速模块KL1904的功能,避免该模块软故障的形成。

变桨偏航系统主要是适用于双馈式风机,为了实现高速风力发电机效能最大化。

为了达到最高水平的安全性和可靠性,自1995年起我们就开始致力于变桨系统的设计。我们了解到许多公司会在紧急情况下通过降低叶片的速度来保障安全性。带着这种理念我们仔细分析系统,找到了提高安全性的方法。我们的技术已被许多先进的风机厂商所采用,所有的零部件都由本公司的工程师们自己设计。

电容器- 应急装置- 能量

桨叶损伤检测,转子不平衡震动分析

整个风机使用相同的控制电路板变浆偏航系统

提供低压穿越(LVRT)配件,安装过程中绝大部分可实现自动调整

每个桨叶均装备了独立的控制系统,桨叶状态控制,基本上免维护。

变桨系统---含变桨控制和变桨驱动

如果变桨驱动系统和齿轮型风力发电机一起使用,机械储能使叶片回到原始安全位置。市面上所有的风力发电机都有一个显著的风险,这个风险就是桨叶制动器阻碍叶片回到初始位置。我们的系统有一个精巧的设计能够避免类似危险情况的产生。与SETEC 一起工作意味着通过尖端的设计增加可靠性、降低成本。

桨叶变桨控制

通对桨叶调整的控制能够使风机达到最佳发电效果。对桨叶转速的控制会根据风速情况的不同而改变。此外桨叶速度的控制还受到负载和转子速度的影响。每个变桨驱动逆变器的控制电路板上都装有监测硬件用来监控处理器,并且它也是轮毂安全链的一部分。

变桨驱动电动机

高品质的交流异步电动机用于实现在恶劣的环境条件下的最高系统可用性。

- 电动机速度反馈解析器,和桨叶的位置环- 24V 直流位置制动器

变桨驱动逆变器和超级机械储能

变频并网逆变器是为风力发电机的应用特别设计的。变桨电动机的速度和位置环由综合控制电路板控制。以软件为基础的数据记录器用来缓冲所有的详细信息以便于进一步分析。被选中的数据将被自动传输到风机计算机中。每个变桨驱动前的LED显示器上会显示当前的状态信息。即使在电网关闭的短暂时间内,超级电容模块可以保证桨叶控制系统的的工作。在极端情况下,桨叶将依靠机械储能回到安全的初始位置。

一个功能全面的综合系统不需要为特别的功能额外附加成本

桨叶上的结冰检测

通过检测可以及时改变运行模式并向控制中心发送预警通知。这种检测可以避免危险情况的发,防止发电机收到损毁。通过设计,桨叶的温度可以调节。

对转子不平衡性的实时检测

这种检测通过对计算风向,气流波动,桨叶差异和气动性能的检测来确定航向偏差。为避免会带来巨大损失的二次损坏,不平衡性的实时检测功能让工作人员能及时尽早的计划矫正方案。

叶片损伤检测

这种检测向操作员提供实时警告通知和信息。这些信息包括叶片被闪电攻击的信息、叶片损坏信息、叶片可能损坏程度的信息。这种检测可以为制定矫正措施计划提供重要参考,有效避免了代价高昂的二次损毁

低压穿越“LVRT”

在短时间的电压故障情况下,变桨系统仍能够保持工作。桨叶向0°初始位置运动受到阻止,转子速度被限制在额定速度上。变桨驱动操作所需的能量由三台独立的电容器提供。变桨系统的控制硬件和电动机的位置制动器都有另外的缓冲器。

变桨驱动和变桨控制

我们的变桨控制和变桨驱动系统设计始于1996 年,经过一些开发改良后,它成为电动变桨系统方面的最尖端的设备。这些设备可以承受旋转轮毂内部巨大的机械压力。维修和诊断都比较容易。集成加速传感器提供关于转子速度、转子位置、震动方面的信息。

轮毂内部信号、数字、模拟命令和反馈

CAN-1 在发电机机控制系统、变桨系统和逆变器之间的命令和状态信息的控制总线

CAN-2 数据记录和可视化监视器的诊断连接总线

温度模拟输入

叶片位置检测0°/85°/90°

叶片位置制动器反馈

变桨驱动逆变器电源打开

叶片轴承和主轴承加润滑油

轮毂安全链监控

独立叶片位置测量

用于维护和调试的手动操作面板

- 控制方式选择:自动/关闭/维护

- 选择驱动的手动模式: PDI-1 / 2 / 3

- INIT 模式(调试时叶片位置的初始化)

- “DIR-90°”(回到初始位置)

- “DIR-0°”(回到0°)

- “Pitch-Power OFF”(“变桨-电源关闭”应急按钮)

用于风机的螺距器和桨叶调节伺服驱动器

对兆瓦级的风机的重要的安全观点是必须要保证桨叶可以在任何时候被调节到安全夹流角,以使转轮至少在低转数时可被刹车.安全漏洞主要来源于用于功率和控制上的电子导线会中断的危险,例如,运行对叶片调节传动的停止刹车.即使所谓对安全系统的改进,如可以通过采用特殊几何形状的叶片来符合安全性,或者运用电子传动装置来达到安全.这些也都会间接增加安全危险性。此外一般为了安全能量的存储,会使用到电容和电池,以便在变桨传动定位时吸取能量.但是这些能量源只可有条件地被推荐使用,而且维护很费力。我们公司对这个问题的研发取得了很好的进展.基于长年的经验,表明,配有双馈电机配置的风机可以提高安全性,同时降低成本。

我们的SERVOTECHNIK经改进后运用于螺距器和桨叶调节伺服驱动器,而且在1996年第一次被安装在风机内。我们一直在努力改进这个技术,它采用传统的交流电马达和附件,以及为每个桨叶配备一个单独的控制。在断电、传动发生故障、电缆断裂以及在安全夹流角范围外的叶片调节等情况下,由机械带动的旋转动能可以提供所需的转矩,将风机调节到安全的夹流角范围。所有的创新都申请了国际专利。

特点:

提高安全,降低成本,接近无维护消耗

在安装中的桨叶的自动调整

整机重运用统一的控制芯片

对紧急启动的自动准备检测

紧急情况启动可通过机械部分实现(无须电能)

独立的叶片调节

叶片位置的计算调节

用于风机的螺距器和桨叶调节伺服驱动器

对兆瓦级的风机的重要的安全观点是必须要保证桨叶可以在任何时候被调节到安全夹流角,以使转轮至少在低转数时可被刹车.安全漏洞主要来源于用于功率和控制上的电子导线会中断的危险,例如,运行对叶片调节传动的停止刹车.即使所谓对安全系统的改进,如可以通过采用特殊几何形状的叶片来符合安全性,或者运用电子传动装置来达到安全.这些也都会

间接增加安全危险性。此外一般为了安全能量的存储,会使用到电容和电池,以便在变桨传动定位时吸取能量.但是这些能量源只可有条件地被推荐使用,而且维护很费力。我们公司对这个问题的研发取得了很好的进展.基于长年的经验,表明,配有双馈电机配置的风机可以提高安全性,同时降低成本。

我们的SERVOTECHNIK经改进后运用于螺距器和桨叶调节伺服驱动器,而且在1996年第一次被安装在风机内。我们一直在努力改进这个技术,它采用传统的交流电马达和附件,以及为每个桨叶配备一个单独的控制。在断电、传动发生故障、电缆断裂以及在安全夹流角范围外的叶片调节等情况下,由机械带动的旋转动能可以提供所需的转矩,将风机调节到安全的夹流角范围。所有的创新都申请了国际专利。

特点:

提高安全,降低成本,接近无维护消耗

在安装中的桨叶的自动调整

整机重运用统一的控制芯片

对紧急启动的自动准备检测

紧急情况启动可通过机械部分实现(无须电能)

独立的叶片调节

叶片位置的计算调节

操作系统原理知识知识点复习,梁光祥

目录 第一章操作系统概论 (2) 1.1操作系统概念 (2) 1.2操纵系统的主要功能 (2) 1.3操作系统的基本特征 (3) 1.4操作系统的逻辑结构和运行模型 (3) 1.5操作系统的形成与发展 (3) 1.6操作系统主要类型 (3) 第二章进程管理 (4) 2.1.进程概念 (4) (4) 2.2.进程控制 (5) 2.3.进程互斥与同步 (5) 2.4.进程通信 (5) 2.5.线程 (5) 第三章处理器调度与死锁 (6) 3.1.处理器调度 (6) 3.2.死锁 (7) 第四章存储管理 (8) 4.1.程序的链接和装入 (8) 4.2.分区式存储管理 (8) 4.3.分页式存储管理 (8) 4.4.分段式存储管理 (9) 4.5.段页式存储管理 (9) 4.6.虚拟存储管理 (10) 第五章设备管理 (11) 5.1.输入输出系统 (11) 5.2.输入输出控制方式 (11) 5.3.缓冲技术 (14) 5.4.分配策略: (14) 5.5.输入输出软件 (14) 5.6.虚拟设备 (14) 5.7.磁盘存储管理 (14) 第六章文件管理 (15) 6.1.概述 (15) 6.2文件数据的组织和存储 (15) 6.3.文件目录 (15) 6.4.文件储存空间管理 (16)

第一章操作系统概论1.1操作系统概念 1.配备操作系统的目的 1)方便人们使用计算机 2)有效管理计算机 2.操作系统的目标 1)有效地管理计算机的硬件和软件资源 2)提高系统效率 3)具有可扩充性 4)具有开放性 5)具有可靠性 6)具有可移植性 1.2操纵系统的主要功能 1.处理器管理功能 1)进程控制 2)进程同步 3)进程通信 4)调度 2.存储管理功能 1)内存的分配与回收 2)内存保护 3)地址映射 4)内存扩充 5)内存共享 3.设备管理功能 1)缓冲管理 2)设备分配与回收 3)设备驱动 4)实现设备独立性 5)实现虚拟设备 4.文件管理功能 1)文件的存储空间管理 2)目录管理 3)文件的读写管理 4)文件保护 5.网络功能 1)网络资源管理 2)网络通信管理

(完整版)操作系统基础知识点详细概括

第一章: 1. 什么是操作系统?OS的基本特性是?主要功能是什么 OS是控制和管理计算机硬件和软件资源,合理组织计算机工作原理以及方程用户的功能的集合。特性是:具有并发,共享,虚拟,异步的功能,其中最基本的是并发和共享。主要功能:处理机管理,存储器管理,设备管理,文件管理,提供用户接口。 2. 操作系统的目标是什么?作用是什么? 目标是:有效性、方便性、可扩充性、开放性 作用是:提供用户和计算机硬件之间的接口,提供对计算机系统资源的管理,提供扩充机器 3. 什么是单道批处理系统?什么是多道批处理系统? 系统对作业的处理是成批的进行的,且在内存中始终保持一道作业称此系统为单道批处理系统。 用户所提交的作业都先存放在外存上并排成一个队列,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调入作业内存,使他们共享CPU和系统中的各种资源。 4 ?多道批处理系统的优缺点各是什么? 优点:资源利用率高,系统吞吐量大。缺点:平均周转时间长,无交互能力。 引入多道程序技术的前提条件之一是系统具有终端功能,只有有中断功能才能并发。 5. 什么是分时系统?特征是什么? 分时系统是指,在一台主机上连接了多个带有显示器和键盘的终端,同时允许多个用户通过自己的终端,以交互的方式使用计算机,共享主机中的资源。 特征:多路性、独立性、及时性、交互性 *有交互性的一般是分时操作系用,成批处理无交互性是批处理操作系统,用于实时控制或实时信息服务的是实时操作系统,对于分布式操作系统与网络操作系统,如计算机之间无主次之分就是分布式操作系统,因为网络一般有客户-服务器之分。 6. 什么是实时操作系统? 实时系统:系统能及时响应外部事件的请求,在规定的时间内处理完。按照截止时间可以分为1硬实时任务(必须在截止时间内完成)2软实时任务(不太严格要求截止时间) 7用户与操作系统的接口有哪三种? 分为两大类:分别是用户接口、程序接口。 用户接口又分为:联机用户接口、脱机用户接口、图形用户接口。 8. 理解并发和并行?并行(同一时刻)并发(同一时间间隔) 9. 操作系统的结构设计 1 ?无结构操作系统,又称为整体系统结构,结构混乱难以一节,调试困难,难以维护 2?模块化os结构,将os按功能划分为一定独立性和大小的模块。是os容易设计,维护, 增强os的可适应性,加速开发工程 3?分层式os结构,分层次实现,每层都仅使用它的底层所提供的功能 4. 微内核os结构,所有非基本部分从内核中移走,将它们当做系统程序或用户程序来实现,剩下的部分是实现os核心功能的小内核,便于扩张操作系统,拥有很好的可移植性。 第二章: 1 ?什么叫程序?程序顺序执行时的特点是什么? 程序:为实现特殊目标或解决问题而用计算机语言编写的命令序列的集合特点:顺序性、封闭性、可再现性 2. 什么是前趋图?(要求会画前趋图)P35图2-2 前趋图是一个有向无循环图,记为DAG ,用于描述进程之间执行的前后关系。 3?程序并发执行时的特征是什么? 特征:间断性、失去封闭性、不可再现性

2016操作系统原理在线作业

窗体顶端 您的本次作业分数为:100分单选题 1.【第01~04章】以下描述中,()并不是多线程系统的特长。 A 利用线程并行地执行矩阵乘法运算。 B web服务器利用线程请求http服务 C 键盘驱动程序为每一个正在运行的应用配备一个线程,用来响应相应的键盘输入。 D 基于GUI的debugger用不同线程处理用户的输入、计算、跟踪等操作。 正确答案:C 单选题 2.【第01~04章】现代操作系统的基本特征是()、资源共享和异步性。 A 多道程序设计 B 中断处理 C 实现分时与实时处理 D 程序的并发执行 正确答案:D 单选题 3.【第01~04章】操作系统的进程管理模块并不负责()。 A 进程的创建和删除 B 提供进程通信机制 C 实现I/O设备的调度 D 通过共享内存实现进程间调度。 正确答案:C 单选题 4.【第01~04章】下列选择中,()不是操作系统必须要解决的问题。 A 提供保护和安全机制 B 管理目录和文件 C 提供应用程序接口

D 提供C++语言编译器 正确答案:D 单选题 5.【第01~04章】用户在程序中试图读存放在硬盘中某文件的第10逻辑块,使用操作系统提供的接口是()。 A 进程 B 系统调用 C 库函数 D 图形用户接口 正确答案:B 单选题 6.【第01~04章】操作系统的管理部分负责对进程进行调度。 A 主存储器 B 控制器 C 运算器 D 处理机 正确答案:D 单选题 7.【第01~04章】下面关于进程的叙述不正确的是()。 A 进程申请CPU得不到满足时,其状态变为就绪状态。 B 在单CPU系统中,任一时刻有一个进程处于运行状态。 C 优先级是进行进程调度的重要依据,一旦确定不能改变。 D 进程获得处理机而运行是通过调度而实现的。 正确答案:C 单选题 8.【第01~04章】下列选项中,操作系统提供给应用程序的接口是()。 A 系统调用 B 中断 C 库函数

操作系统原理知识点总结

第一章绪论 1、操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源、合理的对各类作业进行调度以方便用户的程序集合 ※2、操作系统的目标:方便性、有效性、可扩展性、开发性 ※3、操作系统的作用:作为计算机硬件和用户间的接口、作为计算机系统资源的管理者、作为扩充机器 4、单批道处理系统:作业处理成批进行,内存中始终保持一道作业(自动性、顺序性、单道性) 5、多批道处理系统:系统中同时驻留多个作业,优点:提高CPU利用率、提高I/O设备和内存利用率、提高系统吞吐量(多道性、无序性、调度性) 6、分时技术特性:多路性、交互性、独立性、及时性,目标:对用户响应的及时性 7、实时系统:及时响应外部请求,在规定时间内完成事件处理,任务类型:周期性、非周期性或硬实时任务、软实时任务 ※8、操作系统基本特性:并发、共享、虚拟、异步性 并行是指两或多个事件在同一时刻发生。 并发是两或多个事件在同一时间间隔内发生。 互斥共享:一段时间只允许一个进程访问该资源 同时访问:微观上仍是互斥的 虚拟是指通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物。 异步是指运行进度不可预知。 共享性和并发性是操作系统两个最基本的特征 ※9、操作系统主要功能:处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理、用户管理 第二章进程的描述和控制 ※1、程序顺序执行特征:顺序性、封闭性、可再现性 ※2、程序并发执行特征:间断性、失去封闭性、不可再现性 3、前趋图:有向无循环图,用于描述进程之间执行的前后关系 表示方式: (1)p1--->p2 (2)--->={(p1,p2)| p1 必须在p2开始前完成} 节点表示:一条语句,一个程序段,一进程。(详见书P32) ※4、进程的定义: (1)是程序的一次执行过程,由程序段、数据段、程序控制块(PBC) 三部分构成,总称“进程映像” (2)是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时所发生的活动 (3)是程序在一个数据集合上的运行过程 (4)进程是进程实体的运行过程,是系统进行资源分配和调度的 一个独立单位 进程特征:动态性、并发性、独立性、异步性 由“创建”而产生,由“调度”而执行;由得不到资源而“阻塞”,

中山大学操作系统原理卷试题答案

2008操作系统A卷参考答案 班级姓名学号成绩 一、术语解释(5个,共20分) 1、内核:实现操作系统的最基本功能、常驻内容并要求CPU在核心态方式 下运行的代码和相关数据结构。 2、信号量:操作系统内容定义和管理的一种特殊数据结构,提供了初始化、 增值和减值等操作供进程调用,以实现进程互斥或同步。 3、临界区:两个或多个进程中,对应的程序中各存在一段访问共享数据的 代码块,设为CS1、CS2、。。。,这些代码块中,若有某个进程执行其 中一个(设CSi),则其它进程执行其它相应代码块只能在CSi完成后才 能开妈执行。具有这种要求的代码块称为临界区 4、线程:进程中的一个独立的调度执行单位。多线程技术中,同一进程中 可以有多个独立的调度执行单位,并且可以并发执行。 5、逻辑地址:程序设计员在程序中使用的地址。 二、简答题(5题,共30分) 6、系统调用的过程中,控制的转移步骤如何 答:CPU控制权在用户态的进程中,进程执行陷入或软中断指令硬件执行中断响应动作进入内核,CPU控制权在核心态的操作系统内核代码中,执行系统调用服务程序,并可能进行进程调度,选择下一个可运行的进程恢复可运行进程的上下文 CPU控制权又交给在用户态的进程, 7、与层次结构比较,微内核结构的主要优缺点是什么 答:优点有接口一致性、系统安全性高、功能扩展灵活性、可移植性高、适用于分布式环境。缺点是效率较低。 8、与多进程技术相比,多线程技术有哪些优点 答:同一进程的多个线程共享进程的资源,因此与进程相比,线程占用的资源极少;创建/撤消线程更快;同一进程的多个线程同属一个地址空间,可以使用共享变量直接通信;用户级线程还不需内核管理,减少了内核的开销。 9、用Test_And_Set指令如何实现互斥 10、文件打开过程主要工作及步骤 答:1搜索文件目录,以获取该文件控制信息;2 检查操作权限;3 分配活动文件表的表项和打开文件表的表项,填入相应的文件控制信息;分配必要的缓冲区;4 返回打开文件表的表项指针(文件句柄),供进程以后读写文件。 三、应用分析题(共4题,共40分) 11、(10分)k读者-写者问题:有一个文件F被多个进程读取或修改,其 中一批进程只读取F,另一些进程只修改F。为了保证系统响应时间,规 定最多只能有k个进程同时操作F。试用信号量及P、V操作实现读者与 写者的同步。 答: … Semaphore wr=1; Semaphore rd=k;;

操作系统原理考题及答案

《操作系统原理》期末考试题 班级学号姓名 一、单项选择题(每题2分,共26分) 1.操作系统是一种()。 A. 系统软件 B. 系统硬件 C. 应用软件 D. 支援软件 2.分布式操作系统与网络操作系统本质上的不同在于()。 A.实现各台计算机这间的通信 B.共享网络中的资源 C.满足较在规模的应用 D.系统中多台计算机协作完成同一任务 3.下面对进程的描述中,错误的是()。 A.进程是动态的概念 B. 进程执行需要处理机 C.进程是指令的集合 D. 进程是有生命期的 4.临界区是指并发进程中访问共享变量的()段。 A.管理信息 B.信息存储 C.数据 D.程序 5.要求进程一次性申请所需的全部资源,是破坏了死锁必要条件中的哪一条()。 A.互斥 B.请求与保持 C.不剥夺 D.循环等待 6.以下哪种存储管理不可用于多道程序系统中()。 A.单一连续区存储管理 B.固定式区存储管理 D. 段式存储管理 C.可变分区存储管理7.在可变式分区存储管理

中,某作业完成后要收回其主存空间,该空间可能与 1 / 8 相邻空闲区合并,修改空闲区表,使空闲区数不变且空闲区起始地址不变的 情况是()。 A.无上邻空闲区也无下邻空闲区 B.有上邻空闲区但无下邻空闲区 C.有下邻空闲区但无上邻空闲区 D.有上邻空闲区也有下邻空闲 区 8.系统“抖动”现象的发生不是由()引起的。 A.置换算法选择不当 B.交换的信息量过大 C.主存容量不足 D.请求页式管理方案 9.在进程获得所需全部资源,唯却CPU时,进程处于()状态。 A.运行 B.阻塞 C.就绪 D.新建 10.要页式存储管理系统中,将主存等分成()。 A.块 B.页 C.段长 D.段 11.系统利用SPOOLING技术实现()。 A.对换手段 B.虚拟设备 C.系统调用 D.虚拟存储 12.设备从磁盘驱动器中读出一块数据的总时间为()。 A.等待时间+ 传输时间 B.传输时间 D.延迟时间+ 查找时间+ 传输时间 C.查找时间+ 传输时间 13.如果允许不同用户的文件可以具有相同的文件名,通常采用()

操作系统原理答案(张丽芬)

第2章习题答案 2-9. (1)x<=3 运行顺序为Px,P3,P5,P6,P9 T=(x+(x+3)+(x+3+5)+(x+3+5+6)+(x+3+5+6+9))/5=x+ (2)3

作业4还未到,只能选作业3运行。 作业3运行到结束,再计算剩余的作业2和4: 作业2的响应比=(()+)/= 作业4的响应比=( /=2 选作业2运行。 作业2到完成。最后运行作业4。运行到,全部结束。 各个作业的周转时间计算如下: t1=2 t2== t3= t4== 各个作业的平均周转时间计算如下: T==(2++1+/4= 各个作业的平均带权周转时间计算如下: W=(2/2++1/+/4= 2-13.已知作业A,B,C,D,E需要的运行时间分别为10,6,2,4,8分钟,优先级分别为3,5,2,1,4。 (1)轮转法(假定时间片=2分钟) 作业完成的顺序为C,D,B,E,A 开始作业轮转一周需10分钟, 作业C的周转时间:Tc=10分钟(6分) C完成后,剩下四个作业,轮转一周需8分钟, 作业D的周转时间:Td=10+8×(4-2)/2=18分钟(16分) D完成后,剩下三个作业,轮转一周需6分钟, 作业B的周转时间:Tb=18+6×(6-2-2)/2=24分钟(22分) B完成后,剩下两个作业,轮转一周需4分钟, 作业E的周转时间:Te=24+4=28分钟(28分) E完成后,只剩下作业A, 作业A的周转时间:Ta=28+2=30分钟(30分) 平均周转时间:T=(10+18+24+28+30)/5=22分(分) (2)优先级调度法 作业完成顺序为:B,E,A,C,D Tb=6分,Te=6+8=14分,Ta=14+10=24分,Tc=24+2=26分, Td=26+4=30分。 平均周转时间:T=(6+14+24+26+30)/5=20分 第3章习题答案 3-7. 系统中有n+1个进程。其中A1、A2、…、An分别通过缓冲区向进程B发送消息。相互之间的制约关系为:发送进程A1、A2、…、An要互

操作系统原理及应用试题附答案

操作系统原理及应用试题附答案 第一部分选择题一、单项选择题(本大题共4小题,每小题2分,共8分) 1、从静态角度来看,进程由__________、数据集合、进程控制块及相关表格三部分组成。()A、JCB B、PCB C、程序段 D、I/O缓冲区 2、请求页式管理方式中,首先淘汰在内存中驻留时间最长的帧,这种替换策略是_____.()A、先进先出法(FIFO) B、最近最少使用法(LRU) C、优先级调度 D、轮转法 3、文件安全管理中,___________安全管理规定用户对目录或文件的访问权限。()A、系统级 B、用户级 C、目录级 D、文件级 4、排队等待时间最长的作业被优先调度,这种算法是___________。A、优先级调度 B、响应比高优先 C、短作业优先D、先来先服务第二部分非选择题 二、填空题(本大题共16小题,每小题1分,共16分) 5、常规操作系统的主要功能有:_处理机管理_、存贮管理、设备管理、文件管理以及用户界面管理。 6、操作系统把硬件全部隐藏起来,提供友好的、易于操作的用户界面,好象是一个扩展了的机器,即一台操作系统虚拟机。 7、进程管理的功能之一是对系统中多个进程的状态转换进行控制。 8、逻辑_文件是一种呈现在用户面前的文件结构。 9、操作系统中实现进程互斥和同步的机制称为同步机构_。 10、内存中用于存放用户的程序和数据的部分称为用户区(域)。 11、存贮器段页式管理中,地址结构由段号、段内页号和页内相对地址三部分组成。 12、在操作系统中,通常用户不使用设备的物理名称(或物理地址),而代之以另外一种名称来操作,这就是逻辑设备名。 13、在操作系统中,时钟常有两种用途:报告日历和时间,对资源使用记时。 14、库文件允许用户对其进行读取、执行,但不允许修改.

计算机操作系统原理知识点第三章

所谓的程序的并发执行,是指内存中可以同时驻留多个运行中的程序,他们共享cpu 和各种系统资源,以并发方式进行运算。 进程: 进程实质性各种定义:P63 .2 1. 进程是程序的一次执行 2. 进程是可以和别的计算并发执行的计算 3. 进程可定义为一个数据结构以及能在其上执行的程序 4. 进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时所发生的活动 5. 进程是一个程序在数据集上运行的过程,他是系统进行资源分配和调度的一个独 立单位 进程的特征:P63 .2 1. 动态性 2. 并发性 3. 独立性 4. 异步性 5. 结构特征(进程通常是由程序段、数据段和堆栈、进程控制块三部分组成) 进程控制块是系统对进程实施管理的唯一依据和系统能够感知到进程存在的唯一标识 一个进程的至少具有的3基本状态: 1. 就绪状态:是指进程以获得cpu 以外的所必要的资源,只要获得cpu ,便可以立即执行 时的状态 2. 执行状态:是指进程以获得cpu ,其程序在cpu 上执行时的状态 在单cpu 的系统中,任一时刻至多只有一个进程处于执行状态。 在多cpu 的系统中,则可以同时有多个进程处于执行状态 3. 阻塞状态:是指正在cpu 上执行的进程,因需要等待某个事件暂时无法继续执行,而放 弃cpu 时的状态。 1. 就绪→执行 2. 执行→就绪 3. 执行→阻塞 4. 阻塞→就绪 进程同步:是指多个合作进程为了完成一组相关任务在执行速度上的相互协调。 进程同步和进程互斥的联系与区别: 联系:进程互斥从某种意义上可看是进程同步的一种特例。 区别:进程互斥是并发进程间因共享临界资源所产生的间接制约关系, 而进程同步则是合作进程间因执行顺序所产生的直接制约关系 PV 原语 阻塞 事件发生 事件等待 进程的基本状态及其转换

操作系统原理练习题附答案

《操作系统原理》练习题 一、填空题 1. 每个进程都有一个生命周期,这个周期从__(1)__开始,到__(2)__而结束。 2. 当一个进程独占处理器顺序执行时,具有两个特性:__(3)__和可再现性。 3. 并发进程中与共享变量有关的程序段称为__(4)__。 4. 一个进程或者由系统创建,或者由__(5)__创建。 5. 一个进程的静态描述是处理机的一个执行环境,被称为__(6)__。 6. 信号量的物理意义是:信号量大于0,其值为__(7)__;信号量小于0,其绝对值为__(8)__。 7. 系统有某类资源5个,供3个进程共享,如果每个进程最多申请__(9)__个该类资源,则系统是安全的。 8. 不可中断的过程称为__(10)__。 9. 操作系统中,进程可以分为__(11)__进程和__(12)__进程两类。 10. 操作系统为用户提供两种类型的使用接口,它们是__(13)__接口和__(14)__接口。 11. 批处理操作系统中,操作员根据作业需要把一批作业的有关信息输入计算机系统,操作系统选择作业并根据__(15)__的要求自动控制作业的执行。 12. 在批处理兼分时的系统中,往往由分时系统控制的作业称为前台作业,而由批处理系统控制的作业称为__(16)__作业。 13. 采用SPOOL技术的计算机系统中,操作员只要启动__(17)__程序工作,就可以把作业存放到__(18)__中等待处理。 14. 作业控制方式有__(19)__方式和__(20)__方式二种。 15. 对资源采用抢夺式分配可以防止死锁,能对处理器进行抢夺式分配的算法有__(21)__算法和__(22)__算法。 16. 因争用资源产生死锁的必要条件是互斥、__(23)__、不可抢占和__(24)__。 17. 死锁的形成,除了与资源的__(25)__有关外,也与并发进程的__(26)__有关。 18. 为破坏进程循环等待条件,从而防止死锁,通常采用的方法是把系统中所有资源类进行__(27)__,当任何一个进程申请两个以上资源时,总是要求按对应资源号__(28)__次序申请这些资源。 19. 内存管理的核心问题是如何实现__(29)__的统一,以及它们之间的__(30)__问题。 20. 页式存储管理中,处理器设置的地址转换机构是__(31)__寄存器。 21. 在页式和段式存储管理中,__(32)__存储管理提供的逻辑地址是连续的。 22. 实现地址重定位或地址映射的方法有两种:__(33)__和__(34)__。 23. 在响应比最高者优先的作业调度算法中,当各个作业等待时间相同时,__(35)__的作业将得到优先调度;当各个作业要求运行的时间相同时,__(36)__的作业得到优先调度。 24. 确定作业调度算法时应注意系统资源的均衡使用,即使CPU繁忙的作业和__(37)__的作业搭配使用。 25. 按照组织形式分类文件,可以将文件分为普通文件、目录文件和__(38)__。 26. 文件系统为用户提供了__(39)__的功能,以使得用户能透明地存储访问文件。 27. 文件名或记录名与物理地址之间的转换通过__(40)__实现。 28. 文件的__(41)__与文件共享、保护和保密紧密相关。

《操作系统原理》课程教学大纲

附件1: 《操作系统原理》课程教学大纲 制定(修订)人: 李灿平、郭亚莎制定(修订)时间: 2006年 7 月所在单位: 信息工程学院 一、课程基本信息

三、教学内容及基本要求 第一章绪论 本章简要介绍操作系统的基本概念、功能、分类以及发展历史。同时讨论研究操作系统的几种观点。 §1.1 操作系统的概念 本节介绍操作系统的基本概念,什么是操作系统以及操作系统与硬件软件的关系。 本节重点:操作系统与硬件软件的关系。 本节要求学生理解什么是操作系统,掌握操作系统与硬件软件的关系。 §1.2 操作系统的历史 本节按器件工艺介绍操作系统的发展历史。 本节重点:多道程序系统的概念。 本节要求学生了解操作系统的发展历史,理解多道程序系统概念。 §1.3 操作系统的基本类型 本节介绍常见的操作系统的类型、特点及适用的对象。 本节重点:批处理操作系统、分时系统、实时系统。 本节要求学生掌握上述三大操作系统的特点及适用对象。 §1.4 操作系统功能 本节简单介绍操作系统的五个功能。处理机管理,存储管理,设备管理,信息管理(文件系统管理)和用户接口。 本节要求学生了解上述功能。 §1.5 计算机硬件简介 本节简单介绍计算机硬件系统。 本节要求学生自修。

§1.6 算法的描述 本节介绍操作系统管理计算机系统的有关过程所用的描述算法。 本节要求学生掌握本书所采用的描述算法。 §1.7 研究操作系统的几种观点 本节介绍研究操作系统的几种观点。系统管理的观点,用户界面观点和进程管理观点。 本节要求学生了解上述三种观点。 第二章操作系统用户界面 本章主要讨论操作系统的两个用户接口,并以UNIX系统为例,简单介绍用户接口的使用操作方法。 §2.1 作业的基本概念 本节介绍作业的基本概念,什么是作业及作业组织(结构)。 本节重点:作业的基本概念。 本节要求学生掌握作业的基本概念,了解作业的组织。 §2.2 作业的建立 本节介绍作业的几种输入方式和作业的建立过程。 本节重点:联机输入方式和Spooling系统,作业控制块PCB和作业的四个阶段。 本节要求学生了解作业的几种输入方式,理解Spooling系统,掌握作业建立的过程内容。理解作业的四个基本阶段。提交、后备、执行以及完成阶段。 §2.3 命令控制界面接口 本节介绍操作系统为用户提供的命令接口界面。介绍命令接口的两种使用方式。讨论联机方式下操作命令的分类。 本节重点:命令接口的使用方式。 本节要求学生理解命令接口的作用和使用方式。了解联机方式下操作命令的分类。 §2.4 系统调用 本节介绍操作系统提供给编程人员的唯一接口,系统调用。同时讨论系统调用的分类。 本节重点:编程人员通过系统调用使用操作系统内核所提供的各种功能和系统调用的处理过程。 本节要求学生了解系统调用的分类、理解系统调用的功能、掌握系统调用的处理过程。 §2.5 UNIX用户界面 本节简单介绍UNIX系统的发展历史和特点以及UNIX系统结构。同时讨论UNIX操作命令和系统调用的分类功能和使用方法。 本节重点:UNIX系统的特点。 本节要求学生了解UNIX系统的发展史,掌握UNIX系统的特点,理解UNIX系统操作命令和系统调用的功能。 第三章进程管理 本章详细介绍进程和线程管理的有关概念和技术。 §3.1 进程的概念 本节介绍进程的基本概念。通过程序的并发执行,引出进程具有并发性特征的概念。同时讨论进程的各式各样的定义以及作业和进程的关系。 本节重点:进程的特征。 本节要求学生了解程序的并发执行,掌握进程的特征。 §3.2 进程的描述 本节介绍进程的静态描述以及进程上下文结构。 本节重点,进程的上下文结构。 本节要求学生理解进程的静态描述内容,掌握进程控制块PCB的作用和进程上下文结构。

计算机操作系统原理分析

计算机操作系统原理分析 计算机操作系统原理分析 (1) 1.第1章:引论 (6) 1.1. 1.1 操作系统的概述 (6) 1.1.1. 1.1.1 计算机系统的组成 (7) 1.1.2. 1.1.2 操作系统的定义 (10) 1.1.3. 1.1.3 计算机系统的层次结构 (10) 1.2. 1.2 操作系统的形成 (13) 1.2.1. 1.2.1 操作系统形成与发展的主要因素 (14) 1.2.2. 1.2.2 多道程序设计与操作系统 (14) 1.2.3. 1.2.3 操作系统的发展 (15) 1.3. 1.3 操作系统的基本类型 (15) 1.3.1. 1.3.1 批处理系统及其特征 (15) 1.3.2. 1.3.2 分时系统及其特征 (18) 1.3.3. 1.3.3 实时系统及其特征 (20) 1.4. 1.4 计算机操作系统的研究内容 (21) 1.4.1. 1.4.1 操作系统理论 (21) 1.4.2. 1.4.2 操作系统软件 (22) 1.4.3. 1.4.3 操作系统的主要功能 (23) 2.第2张:操作系统的接口 (24) 2.1. 2.1 操作系统内核 (24) 2.1.1.操作系统软件的核心部分称为内核(Kernel) (24) 2.1.2. 2.1.1 处理器指令及工作模式 (24) 2.1.3. 2.1.2 操作系统内核 (25) 2.2. 2.2 操作系统的启动 (28) 2.2.1. 2.2.1 固件及其基本功能 (28) 2.2.2. 2.2.2 基本输入/输出系统BIOS (29) 2.2.3. 2.2.3 可扩展固件接口 (30) 2.2.4. 2.2.4 操作系统的启动 (31) 2.3. 2.3 操作系统的用户接口 (31) 2.3.1. 2.3.1 命令接口 (32) 2.3.2. 2.3.2 程序接口及系统调用 (33) 2.3.3. 2.3.3 UNIX的用户接口 (34) 3.第3章:处理器管理 (37) 3.1. 3.1 系统的工作流程 (37) 3.1.1. 3.1.1 程序及其特点 (38) 3.1.2. 3.1.2 顺序执行的工作方式及特征 (38) 3.1.3. 3.1.3 并发执行的工作方式及特征 (39) 3.2. 3.2 进程的概念 (41)

操作系统原理与实践教程(第二版)第2章习题答案

第2章操作系统的界面 (1) 请说明系统生成和系统引导的过程。 解: 系统的生成过程:当裸机启动后,会运行一个特殊的程序来自动进行系统的生成(安装),生成系统之前需要先对硬件平台状况进行检查,或者从指定文件处读取硬件系统的配置信息,以便根据硬件选择合适的操作系统模块组,比较重要的信息通常有:CPU类型、内存大小、当前关联设备的类型和数量以及操作系统的重要功能选项和参数。按照这些信息的指示,系统生成程序就可以正确地生成所需的操作系统。 系统引导的过程:系统引导指的是将操作系统内核装入内存并启动系统的过程。主要包括初始引导、内核初始化、全系统初始化。初始引导工作由BIOS完成,主要完成上电自检,初始化基本输入输出设备,载入操作系统内核代码等工作。内核被载入内存后,引导程序将CPU控制权交给内核,内核将首先完成初始化功能,包括对硬件、电路逻辑等的初始化,以及对内核数据结构的初始化,如页表(段表)等。全系统初始化阶段要做的就是启动用户接口程序,对系统进行必要的初始化,使系统处于等待命令输入状态。 (2) 操作系统具有哪些接口?这些接口的作用是什么? 解: 操作系统为用户提供的接口有图形接口、命令接口和程序接口几种形式。 操作系统包括三种类型的用户接口:命令接口(具体又可分为联机命令接口与脱机命令接口)、程序接口及图形化用户接口。其中,命令接口和图形化用户接口支持用户直接通过终端来使用计算机系统,而程序接口则提供给用户在编制程序时使用。 (3) 请说明操作系统具有的共性服务有哪些不同类别,这些类别分别用于完成什么功能? 解:所有的操作系统都通过一些基本服务来帮助用户简单便捷地使用计算机各类资源,它们包括以下几个类别: 1.控制程序运行:系统通过服务将用户程序装入内存并运行该程序,并且要控制程序 在规定时间内结束。 2.进行I/O操作:用户是不能直接控制设备的,只能通过操作系统与外部设备进行交 互,由系统调用将结果显示在屏幕上或交给用户。 3.操作文件系统:为了保证实现“按名存取”,文件系统应该为用户提供根据文件名 来创建、访问、修改、删除文件的方法,以确保文件数据的安全可靠以及正确存取。 4.实现通信:操作系统需要提供多个程序之间进行通讯的机制,来控制程序的执行顺 序。 5.错误处理:操作系统通过错误处理机制,以便及时发现错误并采取正确的处理步骤, 避免损害系统的正确性和统一性。 (4) 系统调用的用途是什么? 解: 通常,在操作系统内核设置有一组用于实现各种系统功能的子程序(过程),并将它们提供给用户程序调用。每当用户在程序中需要操作系统提供某种服务时,便可利用一条系统调用命令,去调用所需的系统过程。这即所谓的系统调用。系统调用的主要类型包括: 1.进程控制类,主要用于进程的创建和终止、对子进程结束的等待、进程映像的替换、 进程数据段大小的改变以及关于进程标识符或指定进程属性的获得等; 2.文件操纵类,主要用于文件的创建、打开、关闭、读/写及文件读写指针的移动和

操作系统原理重点知识点

精品文档注意:大题必看否则很难及格! 操作系统是配置在计算机硬件上带第一层软件,是对硬件系统的首什么是操作系统:1、次扩充。作为计算机系统资OSOS作为用户与计算机硬件系统之间带接口、操作系统的作用:2、实现啦对计算机资源带抽象源带管理者、OS 有效性、方便性、可扩充性、开放性3、操作系统的目标:并发性虚拟性异步性)其中最重要的特征是共享性4、操作系统基本特征(并 发性 用户接口设备管理文件管理5、操作系统带主要功能:处理机管理存储器管理 完成)(I/O---阻塞---请求)---(进程调度)---执行---(I/O6、进程的三种基本状态:就绪P38页)(执行---(时间片用完)---就绪---就绪 异步性独立性并发性7、进程的特征:动态性 成批处理多道8、批处理系统带特征:脱机交互性及时性9、分时系统带特征:多路性独立性。方式、通道方式控制方式有:程序直接控制方式、中断控制方式、DMA10、常用I/O CPU 减少对设备间速度不匹配的矛盾。(2) CPU、为什么要引入缓冲区?(1)缓和与I/O11设备之间 的并行性和I/OCPU中断响应时间的限制。(3) 提高CPU的中断频率,放宽对系统由哪几部分组成?以打印机为例说明如何利用该技术实现多个进程对打SPOOLing12、印机的共享?输入进 程和输出进程输入缓冲区和输出缓冲区组成:输人井和输出井 对所有提出输出请求的用户进程,系统接受它们的请求时,并不真正把打印机分配给它们,而是由输出进程在输出井中为它申请一空闲缓冲区,并将要打印的数据卷入其中,输出进程再为用户进程申请一张空白的用户打印请求表,并将用户的打印请求填入表中,再将该表挂到打印机队列上。 这时,用户进程觉得它的打印过程已经完成,而不必等待真正的慢速的打印过程的完成。当打印机空闲时,输出进程将从请求队列队首取出一张打印请求表,根据表中的要求将要打印的数据从输出井传到内存输出缓冲区,再由打印机进行输出打印。打印完后,再处理打印队列中的一个打印请求表,实现了对打印机的共享。 13、什么是死锁?产生死锁的必要条件有哪些?处理死锁的方法? 所谓死锁是指多个进程在运行过程中因争夺资源而造成带一种僵局,当进程处于这种僵持状态时,若无外力作用,他们都将无法再向前推进。必要条件:互斥条件请求和保持条件不剥夺条件环路等待条件处理方法:预防死锁避免死锁检验死锁解除死锁 以上为简答题可能出带部分以下全为计算题做题时照猫画虎就差不多计算过程比较简单 有不懂得同学赶快在考试之前问一下懂的同学保证你考试能打60分以上。呵呵 应用题 1、调度算法(FCFS/SPF 高度优先权时间片轮转) 有5个进程P1、P2、P3、P4、P5,它们的创建时刻、运行时间和优先数见下表。规定进程的优 先数越小其优先级越高。试描述在采用下述调度算法时,各进程的运行过程,并计算平均周转时间(假设忽略进程的调度时间,时间单位为ms)。 (1)先来先服务算法。(2)剥夺式优先级调度算法。(此问可去掉。增加非剥夺式)

操作系统原理试卷及答案

课程名称:操作系统原理考试时间 专业年级学号姓名 一、单项选择(每小题2分,共26分)。 1.操作系统是一种( )。 A. 系统软件 B. 系统硬件 C. 应用软件 D. 支援软件 2.分布式操作系统与网络操作系统本质上的不同在于()。 A.实现各台计算机这间的通信 B.共享网络中的资源 C.满足较在规模的应用 D.系统中多台计算机协作完成同一任务 3.下面对进程的描述中,错误的是()。 A.进程是动态的概念 B. 进程执行需要处理机 C.进程是指令的集合 D. 进程是有生命期的 4.临界区是指并发进程中访问共享变量的()段。 A.管理信息 B.信息存储 C.数据 D.程序 5.要求进程一次性申请所需的全部资源,是破坏了死锁必要条件中的哪一条 ()。 A.互斥 B.请求与保持 C.不剥夺 D.循环等待 6.以下哪种存储管理不可用于多道程序系统中()。 A.单一连续区存储管理 B.固定式区存储管理 C.可变分区存储管理 D.段式存储管理 7.在可变式分区存储管理中,某作业完成后要收回其主存空间,该空间可能与 相邻空闲区合并,修改空闲区表,使空闲区数不变且空闲区起始地址不变的情况是()。 A.无上邻空闲区也无下邻空闲区 B.有上邻空闲区但无下邻空闲区 C.有下邻空闲区但无上邻空闲区 D.有上邻空闲区也有下邻空闲区 8.系统“抖动”现象的发生不是由()引起的。 A.置换算法选择不当 B.交换的信息量过大 C.主存容量不足 D.请求页式管理方案

9.在进程获得所需全部资源,唯却CPU时,进程处于()状态。 A.运行 B.阻塞 C.就绪 D.新建 10.要页式存储管理系统中,将主存等分成()。 A.块 B.页 C.段长 D.段 11.系统利用 SPOOLING技术实现()。 A.对换手段 B.虚拟设备 C.系统调用 D.虚拟存储 12.设备从磁盘驱动器中读出一块数据的总时间为()。 A.等待时间 + 传输时间 B.传输时间 C.查找时间 + 传输时间 D.延迟时间 + 查找时间 + 传输时间 13.如果允许不同用户的文件可以具有相同的文件名,通常采用()来保证按名存取的安全。 A.重名翻译机构 B.建立索引表 C.多级目录结构 D.建立指针 二、多项选择(每小题3分,共24分)。 1.操作系统有多种类型,允许多个用户以交互方式使用的操作系统,称为()。 A.批处理操作系统 B.分时操作系统 C.实时操作系统 D.微机操作系统 E.多处理机操作系统。 2.引入多道程序设计的主要目的在于()。 A.提高实时响应速度 B.充分利用处理机,减少处理机空闲时间 C.有利于代码共享 D.充分利用外围设备 E.减少存储器碎片 3.段式和页式存储管理的地址结构很类似,但是它们之间有实质上的不同,表现为()。 A.页式的逻辑地址是连续的,段式的逻辑地址可以不连续 B.页式的地址是一维的,段式的地址是二维的 C.分页是操作系统进行的,分段是用户确定的 D.各页可以分散存放在主存,每段必须占用连续的主存空间 E.页式采用静态重定位方式,段式采用动态重定位方式 4.产生系统死锁的原因可能是由于()。 A.进程释放资源 B.多个进程竞争共享型设备 C.一个进程进入死循环 D.多个进程竞争,资源出现了循环等待 5.以下属于独享设备的是( )。 A.磁盘 B.磁带 C.打印机 D.扫描仪

《操作系统原理教程》复习要点

《操作系统原理教程》期末复习要点 一、简答题题 1.归纳法说明计算机系统的组成 2. 图示法说明.硬件之间的关系 3.层次模型法说明操作系统的组成 4.图示法说明描述并解释进程基本状态之间的切换 5. 简述处理器管理的功能 6. 简述存储管理的功能 7. 简述设备管理的功能 8. 简述文件管理的功能 9. 简述操作系三种基本类型的特点 10.简述系统接口的主要任务和功能 11. 归纳法说明主存的存储管理方式 二、名词解释题 1. 进程 2. 文件 3. 作业 4. 死锁 5. 文件安全 6. 共享 7. 双核技术 8. 互斥

9. 设备独立性 10. 并发 11. 设备驱动程序 12. 同步 13. 中断 14. 文件共享 15. 并行 16. 碎片 17. 地址重定位 18. 虚拟存储器 19. 文件扩展名 20. 文件目录 三、单选、填空题及判断题 1. 网络操作系统能够实现通信及资源共享 2. 时间片概念一般用于分时操作系统 3. 操作系统的设计目标是方便性、有效性、可扩充性和开放性 4. SPOOLing技术可以将一台独占设备改造成为共享设备 5. 语言处理程序属于系统软件 6. 操作系统是人与裸机的接口 7. PV操作是操作系统中一种低级进程通信原语 8. 若根据进程的紧迫性进行调度则采用优先权调度算法 9. 配备了操作系统的裸机则称为虚拟计算机

10. 避免死锁可采用银行家算法 11. 多道程序设计是指在一台处理器上并发运行多个程序 12. 若信号量S的初始值为2,当前值为-1,说明有一个等待进程 13. 进程通常由程序、数据和进程控制块(PCB)组成 14. 采用裁决模式为抢占式的优先权调度算法能保证当前运行的进程总是优先权最高的进程 15. 作业调度是处理器的高级调度,进程调度是处理器的低级调度 16. 静态重定是指装入程序的地址变换只是在装入时一次完成,以后不再改变 17. 动态重定位是指在CPU访问主存之前将被访问的程序和数据逻辑地址转换成物理地址 18. 对换技术的换出是指把主存中暂时不能运行的进程或暂时不用的程序和数据移到外存空间 19. 对换技术的换入是指把具备运行条件的进程或进程所需的程序或数据移到主存空间 20. 采用交换技术获得的好处是以牺牲增大系统开销为代价的 21. 文件系统采用多级目录结构可以解决用户文件重名问题 22. 文件系统中用目录管理文件 23. 磁盘上的文件是以块为单位读写 24. 从文件管理的角度看文件由文件体和文件控制块两部分组成25.按信息交换单位分类可以将设备分为块设备和字符设备 26. 通道是一种输入输出专用处理器

《操作系统原理》考题及答案

《操作系统原理》期末考试题 、单项选择题(每题 分,共分) 1. 操作系统是一种( )。 A. 系统软件 B. 系统硬件 C. 应用软件 D. 支援软件 2. 分布式操作系统与网络操作系统本质上的不同在于( )。 A. 实现各台计算机这间的通信 B. 共享网络中的资 源 C.满足较在规模的应用 D. 系统中多台计算机协作完成同一任务 3. 下面对进程的描述中,错误的是( A.进程是动态的概念 B. C.进程是指令的集合 D. 4?临界区是指并发进程中访问共享变量的( )段。 5. 要求进程一次性申请所需的全部资源,是破坏了死锁必要条件中的哪一条 。 A.互斥 B. 请求与保持 C. 不剥夺 D. 循环等待 6. 以下哪种存储管理不可用于多道程序系统中( )。 A.单一连续区存储管理 B.固定式区存储管理 C.可变分区存储管理 D.段式存储管理 7. 在可变式分区存储管理中,某作业完成后要收回其主存空间,该空间可能与 相邻空闲区合 并,修改空闲区表,使空闲区数不变且空闲区起始地址不变的 )。 进程执行需要处理机 进程是有生命期的 A.管理信息 B.信息存储 C. 数据 D. 程序

情况是()。 A.无上邻空闲区也无下邻空闲区 C.有下邻空闲区但无上邻空闲区 8. 系统“抖动”现象的发生不是由 A.置换算法选择不当 C.主存容量不足 9. 在进程获得所需全部资源,唯却 A.运行 B.阻塞 10. 要页式存储管理系统中,将主存等分成( A.块 B.页B. D. B. D. CPU 时,有上邻空闲区但无下邻空闲区 有上邻空闲区也有下邻空闲 区)引起的。 交换的信息量过大 请求页式管理方案 进程处于( C.就绪 )。 C. 段长 状态。 D.新建 D.段

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