操作系统

1、操作系统的基本特征：（1）并发性（2）共享性（3）虚拟技术（4）异步性

2、进程的特征：（1）结构特征（2）动态性（3）并发性（4）独立性（5）异步性

3.进程的定义：

（1）进程是程序的一次执行

（2）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。

（3）进程是程序在一个数据集合上的运行的过程，它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

4.进程的基本属性：

(1)进程是一个可拥有资源的独立单位

(2)进程同时又是一个可独立调度和分派的基本单位

5.进程的三种基本状态：

(1) 就绪状态（2）执行状态（3）阻塞状态

6.进程状态的转换：

(1) 活动就绪——静止就绪

(2) 活动阻塞——静止阻塞

(3) 静止就绪——活动就绪

(4) 静止阻塞——活动阻塞

7.PCB(进程控制块) 是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过程。

8.PCB是进程存在的唯一标志

9.进程调度信息：

PCB中还存放一些与进程调度和进程对换的信息。（1）进程状态：指明进程的当前状态，作为进程调度和对换的依据；

（2）进程优先级：用于描述进程使用处理机的优先级别的一个整数，优先级高的进程应优先获得处理机；

（3）进程调度所需的其它信息，它们与所采用的进程调度算法有关。

（4）事件：指进程由执行状态转变为阻塞状态所等待发生的事件，即阻塞原因。10.读者——写者问题P 63

某数据库有一个写进程，多个读进程，它们之间读、写

操作的互斥要求是：写进程正在写该数据库时不能有其他

进程读该数据库，也不能有其他进程写该数据库；读进程

之间不互斥，可以同时读该数据库。请用信号量P、V操作

描述这一组进程的工作过程。

解：在本题中，允许读进程同时读数据库，但写进程正在

写数据库时不允许其他进程读数据库，也不允许其他进程

写该数据库。为了解决读、写进程之间的同步，应设置两

个信号量和一个共享变量：读互斥信号量rmutex，用于使

读进程互斥地访问共享变量count ，其初值为1 ；写互斥

信号量wmutex，用于实现写进程与读进程的互斥及写进程

与写进程的互斥，其初值为1；共享变量count，用于记录

当前正在读数据库的读进程数目，初值为0。其工作过程如

下：

int rmutex=1;

int wmutex=1;

int count=0;

main ( ) { cobegin

reader ( );

writer ( );

coend}

reader ( ){

while ( 1 ) {

p (rmutex);

if (count= =0) {

p (wmutex); /*当第一个读进程读数据库时，阻止写进程

写*/}

count ++;

v (rmutex);

读数据库；

…………………………………………….

p (rmutex);

count--;

if(count= =0)

v (wmutex); /*当最后一个读进程读完数

据库时，允许写进程写*/

v (rmutex);}}

wirter ( ){

while ( 1 ) {

p (wmutex);

写数据库；

v (wmutex);}}

对于读进程：

rmutex是一个互斥信号量，用于使读进程互斥地访问

共享变量count(读进程数目)。当一个读进程要读数据库时，

应将读进程计数count增加1；如果读进程发现他本身是第

一个进来的读进程，还应执行p(wmutex)操作，以阻止写

进程写；

当一个读进程完成读数据库操作而离开时，应将读进

程计数count减少1；如果count减1为0，即数据库中已

无读进程，还应对写互斥信号量wmutex做v操作，以允

许写进程写。

对于写进程：

写进程想写数据库时，若数据库中没有写进程，也没

有读进程，则通过p（wmutex）让其他写进程等待；通过

p（rmutex）操作让读进程等待；

写完后，执行v (wmutex)允许其他写进程进来（写进

程优先）；如无其他写进程，则执行v (rmutex)允许读进程

进来；或者先执行v (rmutex)允许读进程进来（读进程优

先），若无读进程，则执行v (wmutex)允许其他写进程进来。

11.操作系统中，（1）引入进程目的：是为了使多个程序能

并发执行，以提高资源利用率和系统吞吐量。

（2）引入线程的目的：是为了减少程序在并发执行时所付

出的时空开销，是OS具有更好的并发性。

12.通常一个进程拥有若干个线程，至少也有一个线程。

13.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

14.线程的属性：

(1)轻型实体

(2)独立调度和分派的基本单位。

(3)可并发执行

(4)共享进程资源

15.多线程OS中的进程：

(1)作为系统资源分配的单位

(2)包括多个线程

(3)进程不是一个可执行的实体

16.线程的类型：（1）内核支持线程（2）用户级线程（3）

组合方式

17.（1）进程和线程的区别：

进程和线程都是由操作系统所体会的程序运行的基本单

元，系统利用该基本单元实现系统对应用的并发性。进程

和线程的区别在于：

（1）线程的划分尺度小于进程，使得多线程程序的并发性

搞。另外，进程在执行过程中拥有独立的内存单元，而多

个线程共享内存，从而极大地提高了程序的运行效率。

（2）线程在执行过程中与进程还是有区别的。每个独立的

线程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序的出口。

但是线程不能够独立执行，必须依存在应用程序中，由应

用程序提供多个线程执行控制。

（3）从逻辑角度来看，多线程的意义在于一个应用程序中，

有多个执行部分可以同时执行。但操作系统并没有将多个

线程看做多个独立的应用，来实现进程的调度和管理以及

资源分配。这就是进程和线程的重要区别

17（2）试从调度性，并发性，拥有资源及系统开销几个方

面，对进程和线程进行比较.

a. 在引入线程的OS中，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；

b. 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；

c. 进程始终是拥有资源的一个独立单位，线程自己不拥有

系统资源，但它可以访问其隶属进程的资源；

d. 在创建，撤消和切换进程方面，进程的开销远远大于线

程的开销.

18.N个进程共享一个临界资源，信号量的变化范围

（1----[-(n-1)]）

( 信号量初值为1.当有进程运行时，其他进程访问信号

量，信号量就会减一）

19.进程调度方式：

(1)非抢占方式：

1）正在执行的进程执行完毕，或因发生某事件而不能再

继续执行；

2）执行中的进程因提出I/O请求而暂停执行；

3）在进程通信或同步过程中执行了某种原语操作。

（2）抢占方式

1）优先权原则：允许优先权高的新到进程抢占当前进

程的处理机。

2）短作业（进程）优先原则：短作业可以抢占当前较

长作业的处理机。

3）时间片原则：各进程按时间片轮流运行，当一个时间片

用完后，便停止该进程的执行而重新进行调度。

20.调度算法P90-97

1）在选择调度方式和调度算法时，应遵循的准则是什么？答：（1）面向用户的准则：周转时间短、响应时间快、截止时间的保证、优先权准则。

（2）面向系统的准则：系统吞吐量高、处理机利用率好、各类资源的平衡利用。

2）在批处理系统、分时系统和实时系统中，各采用哪几种进程（作业）调度算法？

答：以下在各个系统中主要采用的调度算法有：

批处理系统的调度算法：短作业优先、优先权、高响应比优先、多级反馈队列调度算法。

分时系统的调度算法：时间片轮转法。

实时系统的调度算法：最早截止时间优先即EDF、最低松弛度优先即LLF算法。

3）何谓静态和动态优先级？确定静态优先级的依据是什么？

答：静态优先级是指在创建进程时确定且在进程的整个运行期间保持不变的优先级。

动态优先级是指在创建进程时赋予的优先权，可以随进程推进或随其等待时间增加而改变的优先级，可以获得更好的调度性能。

确定进程优先级的依据：进程类型、进程对资源的需求和用户要求。

4）试比较FCFS和SPF两种进程调度算法。

答：相同点：两种调度算法都可以用于作业调度和进程调度。

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。SPF算法每次调度都从后备队列中选择一个或若干个估计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。

5）在时间片轮转法中，应如何确定时间片的大小？

答：时间片应略大于一次典型的交互需要的时间。一般应考虑三个因素：系统对相应时间的要求、就绪队列中进程的数目和系统的处理能力。

21.逻辑设备可以分配空闲，物理不可以。

22.产生死锁的原因：

（1）竞争资源（2）进程间推进顺序非法

23.产生死锁的必要条件

（1）互斥条件（2）请求和保持条件（3）不剥夺条件（4）环路等待条件

24.何谓死锁？答：a.死锁是指多个进程因竞争资源而造成的一种僵局，若无外力作用，这些进程都将永远不能再向前推进；

25.死锁检测：

(1) 保存资源的请求和分配信息

(2) 提供一种算法，以利用这些信息来检测系统是否已进入死锁状态

26.死锁解除：（1）剥夺资源（2）撤销进程（3）挂起思索进程

27.程序的装入：

（1）绝对装入方式，按逻辑地址（=物理地址）装入内存（2）可重定位装入方式，适用多道程序环境

（3）动态运行时装入方式1.在请求分页系统中，其页表项中包含那些数据项? 它们的作用是什么?

a.在请求分页系统中，其页表项中包含的数据项有页号，物理块号，状态位P，访问字段A，修改位M和外存地址；

b. 其中状态位P指示该页是否调入内存，供程序访问时参考；

c. 访问字段A用于记录本页在一段时间内被访问的次数，或最近已有多长时间未被访问，提供给置换算法，选择换出页面时参考；

d. 修改位M表示该页在调入内存后是否被修改过；

e.外存地址用于指出该页在外存上的地址，通常是物理块号，供调入该页时使用.

31.基本分段存储管理方式 P135

32.虚拟存储器：是指具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量加以扩充的一种存储器系统。 P141

33.在虚拟存储器中，允许将一个作业分多次调入内存。

34.虚拟存储器局部性原理：

（1）程序执行时，除了少部分的转移和过程调用指令外，在大多数情况下仍是顺序执行的。

（2）过程调用将会使程序的执行轨迹由一部分区域转至另一部分区域，但经研究看出，过程调用的深度在大多数情况下都不超过5.

（3）程序中存在许多循环结构，这些虽然只由少数指令构成，但是他们将多次执行。

（4）程序中还包括许多对数据结构的处理。

35.虚拟存储器的特征：（1）多次性（2）对换性（3）虚拟性

设备表设备控制表设备分配表设备类表等用途设备中的算法 P186

36.I/O的四中控制方式：

（1）程序I/O方式

（2）中断驱动I/O控制方式

（3）直接存储器访问（DMA）I/O控制方式

（4）I/O通道控制方式

37.连续分配（顺序结构）：可把逻辑文件中的记录顺序地存储到邻接的各物理盘块中，这样所形成的文件结构称为顺序文件结构。

38.链接分配（可以不连续、离散分配方式）：可通过在每个盘块上的链接指针，将同属于一个文件的多个离散的盘块链接成一个链表，这样形成的物理文件称为链接文件。

39.索引分配也可以离散

40.文件和文件系统P224

什么是文件和文件系统？文件系统有那些功能？

答：文件：具有符号名的一组相关元素的有序序列，是一段程序或数据集合。

文件系统：包含文件管理程序（文件与目录的集合）和所管理的全部文件。

文件系统的功能包括：

⑴分配与管理外部存储器，用户以文件形式存放信息并可按名存取

⑵提供合适的存储方法，如键盘命令和系统调用，以及文件的创建create、打开open、关闭close、读写read/write、删除deledte、和重命名rename等。

⑶文件的共享与保护，解决文件名中的冲突与存取权限的控制。