操作系统期末考试重点

第一章1．设计现代 OS 的主要目标是什么？（1）有效性（2）方便性（3）可扩充性（4）开放性2．OS 的作用可表现在哪几个方面？（1）OS 作为用户与计算机硬件系统之间的接口（2）OS 作为计算机系统资源的管理者（3）OS 实现了对计算机资源的抽象11．OS 有哪几大特征？其最基本的特征是什么？答：并发性、共享性、虚拟性和异步性四个基本特征；最基本的特征是并发性。

第二章5．在操作系统中为什么要引入进程概念？它会产生什么样的影响?答：为了使程序在多道程序环境下能并发执行，并对并发执行的程序加以控制和描述，在操作系统中引入了进程概念。

影响: 使程序的并发执行得以实行。

6．试从动态性，并发性和独立性上比较进程和程序?答：(1)动态性是进程最基本的特性，表现为由创建而产生，由调度而执行，因得不到资源而暂停执行，由撤销而消亡。

进程有一定的生命期，而程序只是一组有序的指令集合，是静态实体。

(2)并发性是进程的重要特征，同时也是 OS 的重要特征。

引入进程的目的正是为了使其程序能和其它进程的程序并发执行，而程序是不能并发执行的。

(3)独立性是指进程实体是一个能独立运行的基本单位，也是系统中独立获得资源和独立调度的基本单位。

对于未建立任何进程的程序，不能作为独立单位参加运行。

11. 试说明进程在三个基本状态之间转换的典型原因？（1）处于就绪状态的进程，当进程调度程序为之分配了处理机后，该进程就由就绪状态变为执行状态（2）正在执行的进程因发生某事件而无法执行，如暂时无法取得所需资源，则由执行状态转变为阻塞状态。

（3）正在执行的进程，如因时间片用完或被高优先级的进程抢占处理机而被暂停执行，该进程便由执行转变为就绪状态。

19. 为什么要在 OS 中引入线程？为了减少程序在并发执行时所付出的时空开销，提高操作系统的并发性能。

同步：同步机构应遵循哪些基本准则？为什么？答：同步机构应遵循的基本准则是：空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待原因：为实现进程互斥进入自己的临界区。

PV操作概念：操作系统中的一种同步机制，实现对于并发进程中临界区的管理。

21．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。

（1）调度性。

在传统的操作系统中，拥有资源的基本单位和独立调度、分派的基本单位都是进程，在引入线程的OS中，则把线程作为调度和分派的基本单位，而把进程作为资源拥有的基本单位；（2）并发性。

在引入线程的OS中，不仅进程之间可以并发执行，而且在一个进程中的多个线程之间，亦可并发执行，因而使OS具有更好的并发性；（3）拥有资源。

无论是传统的操作系统，还是引入了线程的操作系统，进程始终是拥有资源的一个基本单位，而线程除了拥有一点在运行时必不可少的资源外，本身基本不拥有系统资源，但它可以访问其隶属进程的资源；（4）开销。

由于创建或撤销进程时，系统都要为之分配和回收资源，如内存空间等，进程切换时所要保存和设置的现场信息也要明显地多于线程，因此，操作系统在创建、撤消和切换进程时所付出的开销将显著地大于线程。

第三章2.处理机调度算法的共同目标是什么？批处理系统的调度目标又是什么？处理机调度算法的共同目标：资源利用率，公平性，平衡性，策略强制执行。

批处理系统的共同目标：平均周转时间短，系统吞吐量高，处理机利用率高12.试比较FCFS和SJF两种进程调度算法。

相同点：两种调度算法都可用于作业调度与进程调度不同点：FCFS调度算法每次都从后备队列中选择一个或多个最先进入该队列的作业，将它们调入内存、分配资源、创建进程、插入到就绪队列。

该算法有利于长作业/进程，不利于短作业/进程。

SJF算法每次调度都从后备队列中选择一个或若干个运行时间最短的作业，调入内存中运行。

该算法有利于短作业/进程，不利于长作业/进程。

27.何谓死锁？产生死锁的原因和必要条件是什么？死锁是指多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局，当进程处于这种僵持状态时，若无外力作用，它们都将无法再向前推进。

产生死锁的原因为竞争资源和进程间推进顺序非法。

其必要条件是：互斥条件、请求和保持条件、不剥夺条件、环路等待条件。

28.在解决死锁问题的几个方法中,哪种方法最容易实现?哪种方法使资源的利用率最高?解决/处理死锁的方法有预防死锁、避免死锁、检测和解除死锁，其中预防死锁方法最容易实现，但由于所施加的限制条件过于严格，会导致系统资源利用率和系统吞吐量降低；而检测和解除死锁方法可是系统获得较好的资源利用率和系统吞吐量。

第四章8.什么是基于顺序搜索的动态分区分配算法？它可分为哪几种？答：为了实现动态分区式分配，将系统中的空闲分区组织成空闲分区表或空闲分区链。

所谓顺序搜索，是指按表或链的组织顺序，检索表或链上记录的空闲分区，去寻找一个最符合算法的、大小能满足要求的分区。

分区存储管理中常采用的分配策略有：首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法、最坏适应算法。

13.为什么要引入对换？对换可分为哪几种类型？答：在多道环境下，一方面，在内存中的某些进程由于某事件尚未发生而被阻塞，但它却占用了大量的内存空间，甚至有时可能出现在内存中所有进程都被阻塞而迫使CPU停止下来等待的情况；另一方面，却又有着许多作业在外存上等待，因无内存而不能进入内存运行的情况。

显然这对系统资源是一种严重的浪费，且使系统吞吐量下降。

为了解决这一问题，在操作系统中引入了对换（也称交换）技术。

可以将整个进程换入、换出，也可以将进程的一部分（页、段）换入、换出。

前者主要用于缓解目前系统中内存的不足，后者主要用于实现虚拟存储。

18.什么是页面?什么是物理块?页面的大小应如何确定？答：页面：分页存储管理将进程的逻辑地址空间分成若干个页，并为各页加以编号。

物理块：把内存的物理地址空间分成若干个块，并为各块加以编号。

页面大小应选择适中，且页面大小应该是2的幂，通常为1KB~8KB。

19.什么是页表?页表的作用是什么？答：页表是分页式存储管理使用的数据结构。

一个进程分为多少页，它的页表就有多少行。

每一行记录进程的一页和它存放的物理块的页号、块号对应关系。

页表用于进行地址变换。

26.分页和分段有何区别?答：a.分页和分段都采用离散分配的方式，且都要通过地址映射机构来实现地址变换，这是它们的共同点；b.对于它们的不同点有三，第一，从功能上看，页是信息的物理单位，分页是为实现离散分配方式，以消减内存的外零头，提高内存的利用率，即满足系统管理的需要，而不是用户的需要；而段是信息的逻辑单位，它含有一组其意义相对完整的信息，目的是为了能更好地满足用户的需要；第二页的大小固定且由系统确定，而段的长度却不固定，决定于用户所编写的程序；第三分页的作业地址空间是一维的，而分段的作业地址空间是二维的。

第五章3.虚拟存储器有哪些特征？其中最本质的特征是什么？答：虚拟存储器有多次性、对换性、虚拟性三大特征。

最本质的特征是虚拟性。

9.何谓固定分配局部置换和可变分配和全局置换的内存分配策略?答：（1）固定分配局部置换固定分配是指，为每个进程分配一组固定数目的物理块，在进程运行期间不再改变。

局部置换是指，如果进程在运行中发现缺页，则只能从分配给该进程的n个页面中，选出一页换出，然后再调入一页。

（2）可变分配全局置换可变分配是指，先为每个进程分配一定数目的物理块，在进程运行期间，可根据情况做适当地改变。

全局置换是指，如果进程在运行中发现缺页，则将0S所保留的空闲物理块或者以所有进程的全部物理块为标的，选择一块换出，然后将所缺之页调入。

18.什么是抖动? 产生抖动的原因是什么？答：a. 抖动（Thrashing) 就是指当内存中已无空闲空间而又发生缺页中断时，需要从内存中调出一页程序或数据送磁盘的对换区中，如果算法不适当，刚被换出的页很快被访问，需重新调入，因此需再选一页调出，而此时被换出的页很快又要被访问，因而又需将它调入，如此频繁更换页面，使得系统把大部分时间用在了页面的调进换出上，而几乎不能完成任何有效的工作，我们称这种现象为"抖动"。

b. 产生抖动的原因是由于CPU的利用率和多道程序度的对立统一矛盾关系引起的，为了提高CPU利用率，可提高多道程序度，但单纯提高多道程序度又会造成缺页率的急剧上升，导致CPU的利用率下降，而系统的调度程序又会为了提高CPU利用率而继续提高多道程序度，形成恶性循环，我们称这时的进程是处于"抖动"状态。

19.何谓工作集？它是基于什么原理确定的？答：工作集（或驻留集）是指在某段时间间隔内，进程要访问的页面集合。

经常被使用的页面需要在工作集中，而长期不被使用的页面要从工作集中被丢弃。

为了防止系统出现抖动现象，需要选择合适的工作集大小。

工作集模型的原理是：让操作系统跟踪每个进程的工作集，并为进程分配大于其工作集的物理块。

如果还有空闲物理块，则可以再调一个进程到内存以增加多道程序数。

如果所有工作集之和增加以至于超过了可用物理块的总数，那么操作系统会暂停一个进程，将其页面调出并且将其物理块分配给其他进程，防止出现抖动现象。

正确选择工作集的大小，对存储器的利用率和系统吞吐量的提嵩，都将产生重要影响。

20.当前可以利用哪几种方法来防止“抖动”？（1）采取局部置换策略（2）把工作集算法融入到处理机调度中（3）利用“L=S”准则调节缺页率（4）选择暂停的进程第六章1.试说明I/0系统的基本功能。

答：a. 隐藏物理设备的细节b. 与设备的无关性c. 提高处理机和I/0设备的利用率d. 对I/0设备进行控制e.确保对设备的正确共享f. 错误处理4.与设备无关性的基本含义是什么？为什么要设置该层？答：为了提高0S的可适应性和可扩展性，在现代0S中都毫无例外地实现了设备独立性，也称设备无关性。

基本含义：应用程序独立于具体使用的物理设备。

为了实现设备独立性而引入了逻辑设备和物理设备两概念。

在应用程序中，使用逻辑设备名称来请求使用某类设备；而系统在实际执行时，还必须使用物理设备名称。

优点：1. 设备分配时的灵活性2. 易于实现I/0重定向（用于I/0操作的设备可以更换（即重定向），而不必改变应用程序。

10.设备中断处理程序通常需完成哪些工作？答：1、唤醒被阻塞的驱动进程。

2、保护被中断进程的CPU环境。

3、转入相应的设备处理程序。

4、中断处理。

5、恢复被中断进程的现场。

13.设备驱动程序通常需要完成哪些工作？答：（1) 将接收到的抽象要求转为具体要求；（2) 检查用户I/0请求合法性，了解I/0设备状态，传递有关参数，设置设备工作方式；（3）发出I/0命令启动分配到的I/0设备，完成指定I/0操作；（4）及时响应由控制器或通道发来的中断请求，根据中断类型调用相应中断处理程序处理；（5）对于有通道的计算机，驱动程序还应该根据用户I/0请求自动构成通道程序。