软件技术基础习题答案

操作系统1.如何理解虚拟机的概念？答：虚拟机就是在裸机上扩展一层软件，将硬件实现细节隐藏起来，使用户能够更方便、更灵活使用的计算机。

2.什么是多道程序设计，它的主要优点是什么？答：多道程序设计就是允许多个程序同时进入内存并运行。

主要优点：提高资源利用率，从而提高了系统的吞吐量。

3.试述分时系统与实时系统，并比较它们的区别。

答：分时系统是指能够允许多个用户同时使用一台计算机的系统。

实时系统是指能够及时响应随机发生的外部事件，并在严格的时间范围内完成对该事件处理的系统。

实时系统对系统响应速度要求更高，可靠性要求更高。

（或者说明分时系统与实时系统各自特点）4.一般从哪几方面对操作系统的性能进行评价？1）可靠性2）方便性3）效率4）可维护性5）可移植性5.试说出几种你所熟悉的操作系统名称，并说明其特征。

答：Linux特征：支持多用户、多任务，具有良好的用户界面，设备独立性，系统安全性能高，良好的可移植性。

Windows特征：支持多用户、多任务，具有友好的图形用户界面，强大的内存管理功能，可靠性高，操作简单。

6.根据你试用计算机系统的经验，说明操作系统的作用。

答：控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源、合理有效地组织计算机系统的工作，为用户提供一个使用方便可扩展的工作环境，从而起到连接计算机和用户的接口作用。

7.如何理解网络操作系统的主要功能？答：用于管理网络通信和共享资源，协调各主机上任务的运行，并向用户提供统一的、有效的网络接口，包括网络管理、通信、资源共享、系统安全和多种网络应用服务。

8.如何理解进程的概念？进程与程序的区别是什么？进程与作业的联系和区别是什么？答：进程是一个可以并发执行的程序或程序段在一个数据集合上的执行过程，他是系统分配资源的基本单位。

区别：1）经常是一个动态的概念，是执行程序的动态过程，它因创建而产生，因调度而执行，因撤销而消亡。

而程序是一个静态的概念，是进程运行的静态文本。

2）进程能真实地描述并发执行，且具有并发性，而程序没有。

3）一个进程可以执行一个或多个程序。

4）程序可以作为一种软件资源长期保持着，而进程则是程序的一次执行过程，是暂时的，是动态地产生和终止的，它不具有存储性。

作业和进程的联系两者静态描述的结构相似，作业是由程序，数据和JCB组成，进程是由程序或程序段，数据，PCB组成。

区别：作业是用户向计算机提交任务实体，而进程是完成用户任务的执行实体；一个作业可由多个进程组成，且必须至少有一个进程。

作业一般用于批处理系统中，而进程用在所有多道系统中。

9.理解进程的三种基本状态和发生状态转换的原因。

答：进程的三种基本状态分别执行状态，就绪状态和等待状态。

简单来说是由于CPU以及其他资源有限。

具体如下：由于现在操作系统一般都是采用多道程序设计，进程的数量一般比CPU数量多，所以就只有一部分已经准备好（就绪状态）的进程能使用CPU，也就是说只有一部分进程处于运行状态；又由于其他资源有限，另一部分进程则又分两种进程，一种是已经准备好（就绪状态）的进程，就是已经分配进程所需所有资源的进程，另一种是没有准备好（阻塞状态）的进程，就是由于有些资源缺乏而无法获得所需的资源的进程。

没有准备好（阻塞状态）的进程要等执行进程运行完毕释放资源之后得到所需资源，变成准备好（就绪状态）的进程；准备好（就绪状态）的进程要等执行状态运行完毕释放CPU唤醒它，才能进入执行状态。

根据以上的分析，不难看出这个需要三个状态转换来实行。

10.生产者和消费者进程中的两个P操作能颠倒吗，两个V操作能颠倒吗？为什么？答：都不能。

若两个P操作颠倒的话，当缓冲池变满时，生产者执行P(mutex)，接着执行P(avail)时因为缓冲池满而被阻塞，等待消费者取走数据，消费者会因为信号量mutex没有被释放而阻塞，等待生产者释放信号量mutex，最后进入死锁状态。

同样，若两个V操作颠倒的话，生产者和消费者将不能互斥访问缓冲池。

11.什么是临界区？什么是临界资源？答：在每个进程中，访问临界资源的那段程序称为临界区。

一次只允许一个进程使用的资源称为临界资源。

12.什么是死锁？死锁产生的原因是什么？答：死锁是指两个或两个以上进程都无限制地等待永远不会出现的事件而发生的一种状态。

死锁原因：1）系统资源不足2）进程运行推进的顺序不合适13.14.什么是重定位？静态重定位和动态重定位的区别是什么？答：相对地址到绝对地址的转换，同时程序中与地址有关的指令的修改，这一过程就叫做地址重定位。

静态重定位在程序装入时进行，由装配程序进行地址转换；动态重定位是在程序的执行过程中，当CPU访问指令或数据前，由地址变换机构进行地址变换。

15.页面置换策略，如下访问序列：！=1，7，3，2，0，5，0，8，0，7.假设分配了3个页框，对于LRU算法，请列出访问序列时，驻留在该3个页框中页号的变化，并求出缺页率。

答：缺页率=8/10=80%16.某请求分页系统中用户编程空间共64个页面，每页1K，主存32K，加入某时刻某进程页表如下：请求出十六进制虚地址128D的物理地址，并写出计算过程。

答：（128D）16=1*163+2*162+8*16+13=4749由于页面大小为1K，所以将以上除以1024即得到逻辑页号。

页号=4749/1024=4 (653)根据查表结果，实际物理页框号为12物理地址=12*1024+653=1294117:设备可以从一下几个方面来分类：（1）从数据组织的角度分类：块设备字符设备（2）从资源分配的角度分类：独占设备共享设备虚拟设备18：设备管理的内容：（1）I/O请求的检测与控制（2）解决设备的低速性与CPU高速性之间的矛盾，提高CPU的利用率（3）设备分配策略设备管理的主要任务：（1）根据设备的特点确定相应的分配策略按照进程的请求把进程需要的输入/输出设备分配给进程（2）启动设备完成实际的输入/输出操作输入/输出设备都有一个控制器，他直接控制设备完成具体的输入/输出，而CPU只是与设备控制器交换信息。

（3）向用户提供一个统一的、友好的使用界面使用户能方便地使用外部设备资源。

（4）优化设备的调度、提高设备的利用率使各种外部设备与主机以及各外部设备之间能协调地工作，以充分合理地利用系统资源，尽量提高并行程度。

19：CPU I/O controller20：DMA方式主要用于块设备与主存之间进行批量数据传输。

他使用一个专用DMA 控制器，使用截取总线控制权的方法，由DMA控制器送出内存地址，发出内存读、设备写或设备读、内存写的控制信号来完成内存与设备之间的直接数据传输，而不用CPU干预。

当一次DMA传送的数据全部完成时，才产生中断，告诉CPU数据传输完毕。

DMA数据传输过程的步骤：（1）设备驱动程序被告知传送磁盘数据到缓冲区地址X（2）设备驱动程序被告知磁盘控制器从缓冲区地址X传送C字节数据（3）磁盘控制器初始化DMA传输（4）磁盘控制器发送每一个字节到DMA控制器（5）DMA控制器传输字节到缓冲区X，增加内存地址，减少C值直到C=0（6）当C=0，DMA中断CPU信号传输21：通道控制设备的工作过程是由通道程序来实现的。

通道程序是由通道指令组成，一般包括操作码、交换信息数及信息在内存的首地址。

执行步骤如下：（1）当进程要求设备输入时，CPU发指令指明I/O操作、设备号和对应通道（2）对应通道收到CPU发来的启动指令后，读出内存中的通道指令程序、设置对应设备的控制状态寄存器的初值（3）设备按通道指令的要求，把数据送往内存指令区域（4）若传送结束，I/O控制器通过中断请求线发中断信号，请求CPU作中断处理（5）中断处理结束后，CPU返回到被中断进程处继续进行（6）当进程调度程序选中这个已得到数据的进程后，才能进行加工处理22：缓冲区的组成形式：（1）单缓冲区和多缓冲区（2）多缓冲区（3）缓冲池23：物理设备：计算机系统中实际存在的设备。

逻辑设备：物理设备的类型名（号），与物理设备在系统内部构成了一种映射关系24：设备分配程序的工作原理：进程提出I/O请求后，设备分配程序根据进程所提出的物理设备名，查看该设备忙闲情况。

若该设备当时处于“忙”的状态，则将申请I/O的进程插入等待该设备的队列中，若该设备当时处于“空”，则测试判断分配的安全性后把设备分配给此进程。

然后检查设备控制器状态的忙闲，若“忙”，则将进程插入等待控制器的队列中，否则再判断通道的忙闲。

若相应的设备、控制器、通道均为“闲”状态，则可启动设备，进行传递。

一般来说，设备分配程序主要采取两种算法进行设备分配：（1）先到先服务算法（2）优先级算法25：设备驱动程序主要完成下述功能：（1）使CPU通过发I/O设备，进行I/O操作（2）当I/O操作完成或发生其他事件时，I/O设备向CPU发出中断请求，要求处理机进行相应处理26：虚拟设备：实际上是一个软件子系统，使用这个软件子系统可以将独占设备变为共享设备组成要素：外存储空间、相应的数据结构、控制代码工作过程：输入过程，系统把原来使用独占设备的输入过程分为两步，首先在输入进程SPI的控制下，从独占的输入设备中输入数据，将不同作业的输入数据放入一个以队列形式存放在缓冲区中。

接下来输入进程根据作业调度程序的请求，负责将当前运行进程的所需要的输入数据输入到输入井中，再由作业调度程序和输入井管理程序将当前运行程序所需要的输入数据从输入井中读入主存中。

输出过程，某个进程如果有数据输出要求，首先由输出管理程序将输出数据放入输出井中，输出进程SPO从输出井中将刚刚由进程输出的数据转入缓冲区中。

然后在SPO控制下，输出设备根据作业优先级及作业执行情况，实际地输出作业的执行结果特点：（1）提高了I/O速度（2）设备并没有分配给任何进程（3）实现了虚拟设备功能27：记录：存储在计算机中的信息文件：具有标识符（文件名）的一组相关信息的集合文件系统：操作系统中负责存取和管理文件信息的机构28：物理结构类型：连续分配、链接分配、索引分配等类型29：文件目录：文件控制块的有序集合构成文件目录，每个目录项即是一个文件控制块。

目录结构形式及特点：（1）单级目录：是一种最简单、最原始的目录结构，整个目录组织是一个线性结构，系统中的所有文件都建立在一张目录表中。

（2）二级目录：二级目录中，各个文件的说明信息被组织成目录文件，且以用户为单位把各自的文件说明划分为不同的组。

然后把这些不同的组名和有关存取控制信息存放在主目录的目录项中。

（3）多级目录：又叫树形目录，用在文件数目较多时，便于系统和用户将文件分散管理，适用于较大的文件系统管理。

多级目录结构由根目录和各级目录组成，除根目录外，其他各级目录均一文件的形式组成目录文件。