操作系统期末考试简答题

第一章：操作系统1.什么是操作系统：操作系统是计算机系统中的一个系统软件，它是一些程序模块的集合。

他们能有效地组织和管理硬件及软件资源，合理组织计算机的工作流程，控制程序的执行，并向用户提供各种服务功能，使得用户能够灵活、方便、有效地使用计算机，并使整个计算机系统能高效地运行。

2.OS的主要作用：（1）是计算机硬件、软件资源的管理者；（2）是用户使用系统硬件、软件的接口；（3）OS还是扩展机和虚拟机；（4）合理组织工作流程。

3.OS的特征：（1）并发性：多个事件在同一时间段内发生；（2）共享性：多个进程共享有限的计算机资源；（3）虚拟性：一个物理实体映射为若干个对应的逻辑实体；（4）异步性（也叫不确定性、随机性）：进程的执行顺序和执行时间不确定。

4.OS的功能：（1）处理及管理；（2）存储管理；（3）设备管理；（4）文件管理；（4）用户接口。

5.* OS的分类：批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统、分布式操作系统、个人计算机操作系统。

第二章：1.操作系统为用户提供两种接口，一个是命令接口，一个是程序接口（系统调用接口）。

（1）命令接口：用户通过这些命令来组织和控制作业的执行。

（2）程序接口：编程人员使用他们来请求操作系统服务。

2.使用操作命令进行作业控制的两种方式：联机方式（联机命令接口）、脱机方式（脱机命令接口）。

第三章：进程1.进程的概念：进程是程序在执行过程中管理和分配资源的最小单位。

2.进程的特征：并发性；动态性；独立性；交往性；异步性。

3.进程的3种状态：运行态、就绪态、阻塞态。

4.3种状态的转化：【重要】5.临界区：（解释一）把不允许多个并发进程交叉执行的一段程序称为临界区。

（解释二）把系统中不允许同时多个进程访问的资源称为临界资源，而在进程中访问临界资源的那段程序称为临界区。

6.信号量：信号量是一种特殊的变量，用于管理临界区的共有资源。

7.综述：PV操作，涉及计算题。

第四章：死锁1.死锁定义：一组进程中，每个进程都无限等待被该组进程中另一进程所占有的资源，因而永远无法得到资源，这种现象称为进程死锁，这一组进程就称为死锁进程。

2.死锁产生的条件：（1）互斥使用（资源独占）；（2）不可强占（不可剥夺）；（3）请求和保持（部分分配，占有已分配）；（4）循环等待（环路等待）。

3.*解决死锁的方法：（1）鸵鸟策略（忽略不管）；（2）预防死锁（破坏其产生条件）；（3）避免死锁（分配过程中采取策略）；（4）检测死锁（允许发生死锁）；（5）解除死锁（与检测死锁配套使用）。

4.死锁预防：（1）破坏“不可剥夺”条件；（2）破坏“请求和保持”条件；（3）破坏“循环等待”条件。

5.死锁避免定义：在系统运行过程中，对进程发出的每一个系统能够满足的资源申请进行动态检查，并根据检查结果决定是否分配资源，若分配后系统可能发生死锁，则不予分配，否则予以分配。

（思索避免具有两种状态：安全状态和非安全状态）6.死锁预防与死锁避免的区别：死锁预防是设法破坏产生死锁的必要条件，严格防止死锁的发生（根本就不会发生死锁）。

而死锁避免则没有这么严格，它是一种动态策略（允许发生死锁）。

7.综述：死锁预防——银行家问题，涉及计算题。

第五章：调度算法1.调度算法有哪些？（1）先来先服务；（2）短作业优先；（3）时间片流转；（4）多级队列算法；（5）优先级算法；（6）多级队列反馈算法。

2.先来先服务FCFS：优点：最简单算法，按先后顺序执行；3.短作业优先SJF：优点：（1）比FCFS改善平均周转时间和平均带权周转时间，缩短作业的等待时间；（2）提高系统的吞吐量；缺点：（1）对长作业非常不利，可能长时间得不到执行；（2）未能依据作业的紧迫程度来划分执行的优先级；（3）难以准确估计作业（进程）的执行时间，从而影响调度性能。

4.时间片轮转算法（Round Robin，缩写RR）：优点：提高进程并发性和效应时间特性，从而提高资源利用率；缺点：严重受限于时间片长度的影响，即时间片长度的确定是一个难题。

5.多级队列算法（Multiple-level Queue）原理：本算法引入多个就绪队列，通过各队列的区别对待，达到一个综合的调度目标。

6.优先级算法（Priority Scheduling）原理：在创建进程时赋予的优先级，在进程运行过程中可以自动改变，以便获得更好的调度性能。

其中包括：线性优先级算法（SRR, Selfish Round Robin）7.多级反馈队列（Round Robin with Multiple Feedback）算法：原理：多级反馈队列算法是时间片轮转算法和优先级算法的综合和发展。

优点：（1）为提高系统吞吐量和缩短平均周转时间而照顾短进程；（2）为获得较好的I/O设备利用率和缩短响应时间而照顾I/O型进程；（3）不必估计进程的执行时间，动态调节。

8.常用的调度算法性能排列：FCFS（先来先服务算法）<RR（时间片轮转算法）<SRR（线性优先级算法）9.按周转时间比较：长作业时：T(FCFS) < T(SRR) < T(RR)（运行时间是主要因素）短作业时：T(RR) < T(SRR) < T(FCFS)（等待时间是主要因素）10.综述：注意不同调度算法间的比较。

第六章：1.重定位（又叫地址变换，地址映射）定义：为了保证程序的正确运行，必须把程序和数据的逻辑地址转换为物理地址，这一工作称为地址转换或重定位。

2.静态重定位：优点：无须硬件支持；缺点：（1）不支持虚拟存储，原因是执行期间程序不能移动，因而不能实现重新分配内存，而虚拟存储则将部分程序装入内存。

（2）不能共享。

因为每个程序必须占用连续的内存空间，因此很难做到。

3.动态重定位：优点：（1）可以对内存进行非连续分配，对于不同的程序段设置不同的BR即可。

（2）提供了实现虚拟存储的基础，动态重定位可以部分地、动态地分配内存。

（3）有利于共享。

4.固定分区：优点：易于实现，开销小。

缺点：内碎片造成浪费，分区总数固定，限制了并发执行的程序数目。

5.最先适应法(first-fit)：按分区的先后次序，从头查找，找到符合要求的第一个分区。

特点：该算法的分配和释放的时间性能较好，较大的空闲分区可以被保留在内存高端。

但随着低端分区不断划分而产生较多小分区，每次分配时查找时间开销会增大。

6.下次适应法(next-fit)：按分区的先后次序，从上次分配的分区起查找（到最后分区时再回到开头），找到符合要求的第一个分区。

特点：该算法的分配和释放的时间性能较好，使空闲分区分布得更均匀，但较大的空闲分区不易保留。

7.最佳适应法(best-fit)：找到其大小与要求相差最小的空闲分区。

特点：从个别来看，外碎片较小，但从整体来看，会形成较多外碎片。

较大的空闲分区可以被保留。

8.最坏适应法(worst-fit)：找到最大的空闲分区。

特点：基本不留下小空闲分区，但较大的空闲分区不被保留。

9.Belady现象：采用FIFO算法时，如果对一个进程未分配它所要求的全部页面，有时就会出现分配的页面数增多，缺页率反而提高的异常现象。

10.Belady出现的原因：FIFO算法的置换特征与进程访问内存的动态特征矛盾，即：被置换的页面不是进程不会访问的。

11.页面置换算法（考计算题）：（1）随机置换算法；（2）先进先出算法(FIFO)；（3）最近最久未使用算法(LRU, LeastRecently Used)；（4）时钟页面替换算法(Clock Policy) ；（5）最佳置换算法(OPT, optimal)。

12.页式管理优缺点（静态、动态对比）：相对于分区管理而言，静态页式有效的解决了外部碎片的问题（当然有少量的内部碎片）；但是，静态页式要求全部装入，不支持虚拟存储，因而有了请求页式，允许部分装入；显然地，请求页式更能有效利用有限的内存页面，不过，这种方式需要有效解决缺页率的问题，尤其是页面置换的问题；不论是静态还是请求方式，更多地是从物理页面的角度考虑和解决问题，有的时候，需要从逻辑角度考虑问题，比如共享，这就引入了段式管理方法。

13.页式管理与段式存储比较：分页是出于系统管理的需要，分段是出于用户应用的需要。

一条指令或一个操作数可能会跨越两个页的分界处，而不会跨越两个段的分界处。

页大小是系统固定的，而段大小则通常不固定。

逻辑地址表示：分页是一维的，各个模块在链接时必须组织成同一个地址空间；分段是二维的，各个模块在链接时可以每个段组织成一个地址空间。

通常段比页大，因而段表比页表短，可以缩短查找时间，提高访问速度。

14.段式存储的问题：存在碎片问题，解决不如页式；段长受内存可用区大小限制；置换算法不当时也有可能抖动。

15.局部性原理：在程序的执行中，在一段时间内，CPU总是集中地访问程序中某一个部分而不是随机地对程序所有部分具有平均访问概率。

人们把这种现象称为局部性原理。

16.抖动：在虚存中，页面在内存与外存之间频繁调度，以至于调度页面所需时间比进程实际运行的时间还多，此时系统效率急剧下降，甚至导致系统崩溃。

这种现象称为颠簸或抖动17.抖动产生的原因：页面淘汰算法不合理，分配给进程的物理页面数太少。

第七章：文件系统1.文件：文件指的是一组带标识的在逻辑上有完整意义的信息项（构成文件内容的基本单元）的序列，或者是相关联纪录的集合。

2.文件系统：是操作系统中统一管理信息资源的一种软件，管理文件的存储、检索、更新，提供安全可靠的共享和保护手段，并且方便用户使用。

3.文件系统的作用：（1）统一管理文件的存储空间，实施存储空间的分配与回收；（2）为用户提供可见的文件逻辑结构，实现文件的按名存取；（3）对文件及文件目录的管理，这是文件系统最基本的功能，包括文件（目录）的建立、删除、读写等；（4）提供操作系统与用户的接口（提供对文件的操作命令：信息存取、加工等）。

4.文件逻辑结构：（1）流式文件（无结构），管理简单、操作方便，查找较麻烦；（2）记录式文件（有结构），方便用户对文件增、删、改、查等操作。

5.文件物理结构：（1）顺序结构：优点: 简单，支持顺序存取和随机存取，顺序存取速度快，所需的磁盘寻道次数和寻道时间最少；缺点: 不利于文件动态增长（重新分配和移动），不利于文件插入和删除（大量移动），外部碎片问题。

（2）链接结构：优点：提高了磁盘空间利用率,不存在外部碎片问题，有利于文件插入和删除，有利于文件动态扩充；缺点：存取速度慢，不适于随机存取；可靠性问题，如指针出错；更多的寻道次数和寻道时间；链接指针占用一定的空间。

（3）索引结构：优点：保持了链接结构的优点，又解决了其缺点：即能顺序存取，又能随机存取满足了文件动态增长、插入删除的要求能充分利用外存空间；缺点：较多的寻道次数和寻道时间，索引表本身带来了系统开销，存取文件时至少访问存储器两次，一次是获得地址，一次是对物理块的访问。