操作系统考试资料

习题一什么是操作系统？计算机系统中配置操作系统的主要目标是什么？3.：操作系统是管理系统资源、控制程序执行、改善人机界面、提供各种服务，合理组答(p1) 织计算机工作流程和为用户有效使用计算机提供良好运行环境的一种系统软件。配置操作系统的主要目标可归结为：构筑开放环境。(4) 提高系统效率(5) (1) 方便用户使用(2) 扩大机器功能(3) 管理系统资源试叙述系统调用与过程调用的主要区别。10. ⑷调用的实现不同⑶提供方式不同p32）⑴调用形式不同⑵被调用代码的位置不同答（

什么是多道程序设计？多道程序设计技术有什么特点？15.答（p18）多道程序设计是指允许多个作业（程序）同时进入计算机系统的主存并启动交替计算的方法。多道程序设计技术特点：间断性、共享性、制约性。

52.试从资源管理的观点出发，分析操作系统在计算机系统中的角色和作用。

答：（p12）处理器管理、存储管理、设备管理、文件管理、网络与通讯管理、用户接口

习题二

6.硬件如何发现中断事件？发现中断事件后应该做什么工作？

答：（p72）由外部设备、时钟部件或其他机器发出的，发现中断源并产生中断的硬件称为中断装置，这些硬件包括中断逻辑线路和中断寄存器。中断/异常的响应需要顺序做的4件事：发现中断源、保护现场、转向中断/异常事件的处理程序、恢复现场。

13.何为中断的优先级？为什么要对中断事件进行分级？

答：（p79）中断装置所预设的响应顺序称为中断优先级。优先级是按照中断请求的轻重缓急程度，若得不到及时响应将造成计算机出错的严重程度来界定的，如果计算机正在执行某优先级的中断服务程序，那么只有更高优先级的中断请求才能中断此服务程序，以提高高速设备的利用率。32.什么是进程？计算机操作系统中为什么要引入进程？

答：（P92）进程是可并发执行的程序在某个数据集合上的一次计算活动，也是操作系统进发挥系一是刻画系统的动态性，操作系统引入进程的目的：行资源分配和保护的基本单位。．

统的并发性；二是解决共享性，正确地描述程序的执行状态。34.进程最基本的状态有哪些？哪些事件可能引起不同状态之间的转换？）就绪态：进（2p93）进程最基本的状态（1）运行态：进程占用处理器运行的状态。答：（又称阻塞态或睡眠）等待态：程具备运行条件，等待系统分配处理器以便其运行的状态。（3引起进程状态转换的具体原正在等待某个事件完成的状态。态，是指进程不具备运行条件，）运行态——等待态：运行进程等待使用某种资源或某事件发生，如等待设备传输数1因：（所需资源得到满足或某事件已经完成，如设备传输等待态——就绪态：据或人工干预。（2）运行时间片到时或出现更高优先级的进运行态——就绪态：（3）数据结束或人工干预完成。空闲时，调度程序选中一CPU（4）就绪态——运行态：当程时当前进程被迫让出处理器。个就绪进程执行。何谓进程控制块（PCB）？它包含哪些基本信息？41.它是进程存在的唯一标识，）每个进程有且仅有一个进程控制块，或称进程描述符，答：（p97是操作系统用来记录和刻画进程状态及有关信息的数据结构，是进程动态特征的一种汇集，也是操作系统掌握进程的唯一资料结构和管理进程的主要依据。一般来说包含以下三类信息：标识信息、现场信息、控制信息。54.在操作系统中引入进程概念后，为什么还要引入线程的概念？使得并发粒度更细、并发性更好。）为了减少程序并发执行时所付出的时空开销，答：（p106 是进程的组成部分，也是处理器调度和分派的基本单位。线程是进程中能够并发执行的实体，73.处理器调度分为哪几种类型？简述各类调度的主要任务。）高级调度：又称作业调度、长程调度，在多道批处理操作系）（1答：（p119统中，从输入系统系统的一批作业中按照预定的调度策略挑选若干作业进入主并创建作业的相应用户进程后便完成启动阶

段的调度任存，为其分配所需资源，在作业完已经为进程做好运行前的准备工作，等待进程调度挑选进程运行，务，）中级调度：又称平衡调度、中程调度，2成后还要做结束阶段的善后工作。（并根据进程的当前状态来决定辅根据主存资源决定主存中所能容纳的进程数目，线程调度、短/（3）低级调度：又称进程调度助存储器和主存中的进程的对换。其主要功能是：程调度，/内核级线程获得处理根据某种原则决定就绪队列中的哪个进程器，并将处理器出让给它使用。

77.解释：（1）作业周转时间；（2）作业带权周转时间；（3）响应时间；（4）吞吐率；

答：（p121）（1）批处理用户从向系统提交作业开始，到作业完成为止的时间间隔称为作业周转时间。（2）作业带权周转时间越短，则系统效率越高，作业的吞吐率越高。（3）从交互式进程提交一个请求（命令）至得到响应之间的时间间隔称为响应时间。（4）单位时间内处理作业的个数称为吞吐率。．

习题三

8.解释进程的竞争关系和协作关系。

答：（p167）竞争关系：批处理系统中建立多个批处理进程，分时系统中建立多个交互式进程，他们共享一套计算机系统资源，使得原本不存在逻辑关系的诸进程因共享资源而产生交互和制约关系，这是间接制约关系，又称互斥关系，操作系统必须协调进程对共享资源的争用。

协作关系：为了完成共同的任务需要分工协作，由于每个进程都独立地以不可预知的速度推进，在执行的先后次序上就要有约束，需要相互协作的进程在某些关键点上协调各自的工作。当其中的一个进程到达关键点后，在尚未得到其伙伴进程发来的消息或信号之前应阻塞自己，等待协作者发来信号或消息后方被唤醒并继续执行。这种协作进程之间需要排定执行先后次序的协调关系是直接制约关系，称为进程同步。

9.试述进程的互斥和同步两个概念之间的异同。

答：（p168）进程的互斥是解决进程间竞争关系（间接制约关系）的手段。进程互斥是指若干进程因相互争夺独占型资源而产生的竞争制约关系。

进程的同步是解决进程间协作关系（直接制约关系）的手段。进程同步指为完成共同任务的并发进程基于某个条件来协调其活动，因为需要在某些位置上排定执行的先后次序而等待、传递信号或消息所产生的协作制约关系。

10.什么是临界区和临界资源？临界区管理的基本原则是什么？

答：（P169）临界区——并发进程中与共享变量有关的程序段。

临界资源——共享变量代表的资源。

临界区管理的基本原则：（总结：互斥使用，有空让进；忙则等待，有限等待；择一而入，算法可行。）

（1）一次至多有一个进程进入临界区内执行；

（2）如果已有进程在临界区中，试图进入此临界区的其他进程应等待；

（3）进入临界区内的进程应在有限时间内退出，以便让等待队列中的一个进程进入；

16.从信号量和P、V操作的定义可以获得哪些推论？

答：（P176）

推论1：若信号量s.value为正值，此值等于在封锁进程值钱对信号量s可行的P操作数，亦即s 所代表的实际可用的物理资源数。

推论2：若信号量s.value为负值，其绝对值等于登记排列在s信号量队列之中等待的进程个数，即恰好等于对信号量s实施P操作而被封锁并进入信号量s等待队列的进程数。

推论3：P操作通常意味着请求一个资源，Ｖ操作意味着释放一个资源，在一定的条件下，Ｐ操作代表挂起进程的操作，而Ｖ操作代表唤醒被挂起进程的操作。

24.什么是管道(pipeline)?如何通过管道机制实现进程间通信?

答：（p193）管道（pipeline）是连接读写进程的一个特殊文件，允许按照FCFS方式传送数据，也能使进程同步执行。．

管道是单向的，发送进程视管道文件为输出文件，以字符流形式把大量数据送入管道；接收进程将管道文件视为输入文件，从管道中接收数据，所以也称为管道通信。

管道的实质是一个共享文件，即利用辅助存储器来进行数据通信。

30.列举死锁的各种纺织策略。

答：（p199）破坏条件1（互斥条件）、破坏条件2（占有和等待条件）、破坏条件3（不剥夺条件）、破坏条件4（循环等待条件）。

习题四

4.何为地址转换（重定位）？哪些方法可以实现地址转换？

答：（p235）把逻辑地址转换（绑定）为物理地址的过程称为地址重定位、地址映射或地址转换。有以下两种方式：

一种方式是在作业装入时由作业装入程序（装配程序）实现地址转换，称为静态重定位；这种方式要求目标程序使用相对地址，地址变换在作业执行前一次完成；

另一种方式是在程序执行过程中，CPU访问程序和数据之前实现地址转换，称为动态重定位。

9.什么是虚拟存储器？列举采用虚拟存储技术的必要性和可能性。

答：（p257）虚拟存储器：在具有层次结构存储器的计算机系统中，自动实现部分装入和部分替换功能，能从逻辑上为用户提供一个比物理主存容量大得多的、可寻址的“主存储器”。

10.试述请求分页虚拟存储管理的实现原理。

答：（p260）请求分页虚拟存储管理是将进程信息的副本存放在辅助存储器中，当它被调度投入运行时，并不把程序和数据全部装入主存，仅装入当前使用的页面，进程执行过程中访问到不在主存的页面时，再把所需信息动态地装入。

12.分页虚拟存储管理中有哪几种常见的页面淘汰算法？

答：（p264）最佳页面替换算法、先进先出页面替换算法、最近最少使用页面替换算法、第二次机会页面替换算法、时钟页面替换算法。

13.试比较分页式存储管理和分段式存储管理。

页式段式

由操作系统为内存管理分段由用户设计划分，每段对应一个相应的的程分页用户看不见，序模块，有完整的逻辑意义划分页面是信息的物理单位段面是信息的逻辑单位

页一般不能共享便于段的共享，执行时按需动态链接装入。

页面大小相同，位置不能动态增长。段长不等，可动态增长，有利于新数据增长。

一维地址空间二维地址空间：段名、段中地址；段号、段内单元号

往往需要多次缺页中断才能把所需信息管理形式上象页式，但概念不同

完整地调入内存

17.试述分页式存储管理中决定页面大小的主要因素。

习题五

2.试述各种I/O控制方式及其主要优、缺点。

答：（p311）

（1）轮询方式。又称程序直接控制方式。使用查询指令测试设备控制器的忙闲状态位，确定主存储器和设备是否能交换数据

（2）优点：原理比较简单，实现时无需增加额外的硬件设备，成本较低。

一旦CPU启动I/O设备，便不断查询I/O的准备情况，终止了原程序的执行。缺点：○1CPU 在反复查询过程中，浪费了宝贵的CPU时间。○2I/O准备就绪后，CPU参与数据的传输工作，此时CPU也不能执行原程序。○3总之，询问方式的主要缺点是运行效率不高。（2）中断方式。CPU启动I/O设备后，不必查询I/O设备是否就绪，而是继续执行现行程序，对设备是否就绪不加过问。

优点：不必忙式查询I/O准备情况，CPU和I/O设备可实现部分并行，提高了CPU的利用率。缺点：输入输出操作直接由中央处理器控制，每传送一个字符或一个字，都要发生一次中断，仍耗费大量中央处理器时间。

（3）DMA方式。主存和I/O设备之间有一条数据通路，在主存和I/O设备之间成块地传送数据过程中，无需CPU干预，实际操作由DMA直接执行完成。

优点：线路比较简单，价格并不昂贵。

缺点：增加主存地址寄存器、数据移位寄存器等硬件逻辑，不仅有中断结构，还增加了DMA传输控制机构。增加了制造成本，但功能较差，不能满足复杂I/O要求。

（4）通道方式。通道能完成主存储器和外围设备之间的信息传送，与中央处理器并行地执行操作。

自成独立体系，优点：○大大减少了外围设备和中央处理器的逻辑联系。把中央处理器从1琐碎的输入输出操作中解放出来。

外围和中央处理器能实现并行操作。○2通道和通道之间能实现并行操作。○3各通道上的外围设备也能实现并行操作。○4提高整个系统的效率。

具有通道装置的计算机的主机、缺点：○通道、控制器和设备之间采用四级连接，实施三1级控制。设计技术比较复杂。

价格较高，一般在大型机中使用。○27.试述I/O系统的层次及其功能。

答：（p315）I/O系统从底层开始分别是：硬件；I/O中断处理程序；I/O设备处理程序；独软件。I/O软件和用户空间的I/O立于设备的．

硬件：执行I/O操作。

中断处理程序：处理I/O中断；报告错误；唤醒驱动程序。

设备驱动程序：设备寄存器置初值；启动I/O操作；检查状态。

设备无关软件：命名；保护；阻塞；缓冲；分配；跟踪。

用户进程：进行I/O调用；格式化I/O；SPOOLing。

12．为什么要引入缓冲技术？其实现的基本思想是什么？

答：（p322）引入缓冲技术的理由：

改善中央处理器与外围设备之间速度不匹配的矛盾。○1协调逻辑记录大小与物理记录大小不一致的问题。○2提高CPU和I/O设备的并行性。○3减少I/O对CPU的中断次数和放宽对CPU 中断响应时间的要求。○4缓冲技术实现的基本思想：

当一个进程执行写操作输出数据时，先向系统申请一个输出缓冲区，将数据高速送到缓冲区。若为顺序写请求，则不断把数据填到缓冲区，直到它被装满为止。此后，进程可以继续它的计算，同时，系统将缓冲区内容写到I/O设备上。

当一个进程执行读操作输入数据时，先向系统申请一个输入缓冲区，系统将一个物理记录的内容读到缓冲区中，根据进程要求，把当前需要的逻辑记录从缓冲区中选出并传送给进程。

14.什么是驱动调度？有哪些常用的驱动调度技术？

答：（p324）能够按最佳次序执行要求访问的诸多请求，这叫做驱动调度。

移动臂调度有若干算法：

①“先来先服务”算法

②“电梯调度”算法

③“最短查找时间优先”算法

④“扫描”算法

⑤“分步扫描”算法

⑥“循环扫描”算法

17.解释：设备的静态分配、设备的动态分配。

答：（p333）静态分配：即在作业执行过程之前，将所要使用的设备全部分配给它，但作业在执行过程中不再需要使用这类设备或作业执行结束将要撤离时，再收回设备。

动态分配：在作业过程中要求输出一批信息时，系统才把打印机分配给作业，当一个文件输出完毕要关闭时，系统就收回分配给此作业的打印机。

31.为什么要引入设备独立性？如何实现设备独立性？

答：（p332）设备独立性的好处：应用程序与具体的物理设备无关，系统增减或变更设备时对源程序不必加以任何修改；易于应对I/O设备故障，从而提高系统的可靠性，增加设备分配的灵活性，能更有效地利用设备资源，实现多道程序设计。通常使用的方法：利用作业控制语言实现批处理作业的设备转换；利用操作命令实现交互型作业的设备转换；利用高级语言实现设备转换。．习题六

2.什么是记录的成组和分解操作？采用这种技术有什么优点？

答：（p368）若干记录合并成一组，写入一块叫做记录成组。

当存储介质上的一个物理块读进系统输入缓冲区后，把逻辑记录从快中分离出来的操作叫做记录的分解。

记录成组和分解处理不仅节省存储空间，还能减少I/O操作的次数，提高系统效率。

4.什么是文件的逻辑结构？他有哪几种组织方式？

答：（p366）由于数据可独立于物理环境构造，故称为逻辑结构，相关数据的集合构成逻辑文件。文件的逻辑结构分为两种基本形式：流式文件和记录式文件。

流式文件：文件能的数据不再组成记录，只是一串顺序的信息集合，称为字节流文件。

记录式文件：这是一种有结构的文件，它包含若干逻辑记录，逻辑记录是文件中按信息在逻辑上的独立含义所划分的信息单位。

5.什么是文件的物理结构？他有哪几种组织方式？

答：（p370）文件的物理结构和组织是指逻辑文件在物理存储空间中的存放方法和组织关系，这时的文件看做物理文件，即相关物理块的集合。

组织方式

（1）顺序文件将文件中逻辑上连续的信息存放到存储介质的依次向另的块中便形成顺序结构，这类文件叫顺序文件，又称连续文件。

（2）连接文件使用指针来表示文件中各个记录之间的关系，文件信息存放在外存的若干个物理块中，第一块文件信息的物理地址由文件目录给出，而每一块的指针指出了文件的下一个物理块位置。通常，指针内容为0时，表示文件至本块结束。

（3）直接文件在直接存取存储设备上，利用hash法把记录的关键字与其它地址之间建立某种对应关系，以便实现快速存取的文件叫直接文件或散列文件。

（4）索引文件系统为每个文件建立了一张索引表，其中，每个表目包含一个记录的键（或逻辑记录号）及其记录数据的存储地址，存储地址可以是记录的物理地址，也可是记录的符号地址，这种类型的文件称索引文件。索引表的地址可由文件目录指出，查阅索引表先找到的是相应记录键（或逻辑记录号），然后，获得数据存储地址。

14.解释：FCB、文件目录、文件目录项、目录文件。

答：FCB：文件系统给每个文件建立唯一的管理数据结构，称为文件控制块（FCB）；

文件目录：全部由目录项所构成的文件称为目录文件；

文件目录项：文件目录项的内容共有四个部分：inode号（4B）、本记录长度、文件名长度。）255B和文件名（．