操作系统复习材料试题及答案

1. 常用的数据传输方式有哪四种？各有什么特点？

答：常见的数据传送方式有程序直接控制方式、中断控制方式、直接内存访问方式（DMA）和通道控制方式。程序直接控制方式管理简单．价格低廉，但要使主机等待I／O没备。而设备和CPU、设备和设备只能串行工作；中断控制方式在某种程度上使CPU摆脱了等待I/O 设备的空转现象．主机和外设可以并行工作，提高了主机的利用率，但由于中断次数多．每次中断都要作现场保护和恢复工作．系统开销较大，仍然要占用较多的cPu时间，而且快速的I／O设备要求中断响应要足够快。否则会造成数据丢失；

DMA方式和通道控制方式都较好地解决了上述问题。从而大大减少了CPU的负担。DMA方式与通道控制方式相比．在灵活性和功能方而．仍存在—定的局限性．DMA方式要求CPU 执行设备驱动程序启动设备，给出存放数据的内存起始地址以及操作方式和传送字节长度等，而且一个DMA控制器只能控制—个设备。

2. 何谓死锁？产生死锁的必要条件是什么？

答：死锁(deadlock)：因多个进程竞争资源而造成的一种僵局，若无外力作用这些进程将无法在向前推进。产生死锁的必要条件①互斥条件。2保持和等待条件③不剥夺条件④循环等待条件。

3. 存储管理中,分页和分段有何区别?

答：分页和分段都采用离散分配方式，但两者有显著的差别。

〔1) 页是信息的物理单位．分页是系统的需要．是为了提高内存的利用率；段是信息的逻辑单位．目的在于更好地满足用户的需要

(2)页的大小固定。由系统确定．一个系统只能有一种大小的页面：段的长度不固定。决定于用户的程序。

(3)分页的作业地址空间是——维的．单一的线性地址空间；分段的作业地址空间是一维的。—个地址包括段号和段内地址。

4. 什么是操作系统，从资源管理的角度看，操作系统应当具有哪些功能？

答：操作系统是位于硬件层之上,所有其它软件层之下的一个系统软件, 是管理系统中各种软件和硬件资源使其得以充分利用, 方便用户使用计算机系统的程序集合.从资源管理的角度说，操作系统的主要功能是对计算机系统的资源进行管理即：处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理和作业管理。

5. 程序、进程和线程的关系是怎样的？有何区别？

答：进程定义为程序在并发环境中的执行过程，它与程序是完全不同的概念。主要区别是：（1）程序是静态概念，是永久性软件资源；而进程是动态概念，是动态生亡的暂存性资源。（2）进程是一个能独立运行的单位，能与其他进程并发执行，系统是以进程为单位分配CPU 的；而程序则不能作为一个能独立运行单位。（3）程序和进程没有一一对应关系。一个程序在工作时可以由多个进程工作，一个进程在工作时至少对应有一个程序。（4）各个进程在并发执行时会产生制约关系，使各自推进的速度不可预测；而程序作为静态概念，不存在这种异步特征。线程是进程中执行运算的最小单位，即处理机调度的基本单位。它与进程的关系是：一个线程只能属于一个进程，而一个进程可以有多个线程；资源分配给进程，同一进程的所有线程共享该进程的所有资源；

6. SPOOLing技术如何使一台打印机虚拟成多台打印机？

答：将一台独享打印机改造为可供多个用户共享的打印机，是应用SPOOLing技术的典型实例。具体做法是：系统对于用户的打印输出，但并不真正把打印机分配给该用户进程，而是

先在输出井中申请一个空闲盘块区，并将要打印的数据送入其中；然后为用户申请并填写请求打印表，将该表挂到请求打印队列上。若打印机空闲，输出程序从请求打印队首取表，将要打印的数据从输出井传送到内存缓冲区，再进行打印，直到打印队列为空。

OPT:最佳算法（淘汰最长不使用） FIFO：先进先出算法 LRU：最近最少使用算法

FCFS：先到先服务 SJB（SJF）：最短作业优先 RR：循环轮转算法 FB：反馈排队算法 HRN:最高响应比优先（RR=1+WT/BT） HPF：最高优先数优先算法

操作系统的特性：并发性，共享性，异步性，虚拟性

进程的概念：1.进程是程序的一次执行2.进程是可以参与并发执行的程序3.进程是程序与数据一道通过

处理器执行时所发生的活动4.所谓进程，就是一个程序在给定的空间和初始环境下，在一个处理器上执行的过程。

进程的状态：运行态，就绪态，等待态

进程的组成:进程控制块，程序（包括代码和数据）进程映像：进程的程序

系统开销：一般是指运行操作系统程序，对系统进行管理所花费的时间和空间

进程的类型：系统进程（优先级别通常高于一般用户进程的优先级别），用户进程（并发性，动态性，独立性，交互性，异步性，结构性）

进程的创建：pid=fork()

线程的概念：是进程内的一个相对独立的执行流（上下文切换速度快，系统开销小，通信容易）

线程的实现：用户级别线程（系统调度以进程为单位），核心级别线程（系统调度以线程为单位），混合线程中断类型：强迫性中断，自愿性中断

处理器调度算法指标：CPU利用率：使CPU尽量处于忙碌状态。吞吐量：单位时间内所处理计算任务的数量。周转时间：从计算任务就绪到处理完毕所用的时间。响应时间：从任务就绪到开始处理所用的时间。系统开销：

系统调度进程过程中所付出的时空代价。

低级调度：指CPU资源在可运行实体之间的分配。

低级调度的作用：它将处理器资源分配给进程或线程使其真正向前推进

交换：是进程在内存和外存储器之间的调度。

交换的目标:一般有两个：一时缓解内存空间等资源紧张的矛盾，二是减小并发度以降低系统开销。

中级调度：是系统控制并发程度的一个调度级别

中级调度的作用：当系统并发度过高时，将内存中的某些进程暂时交换到外存储器，待以后系统并发度较低时再调回内存。

顺序程序：1.内部顺序性2.外部顺序性特性：1.连续性2.封闭性3.可再现性

并发程序：1.内部并发性2.外部并发性特性：1.间断性2.非封闭性3.不可再现性

临界区：访问共享变量的程序段称为临界区

临界资源：一次只允许一个进程使用的资源称为临界资源

进程互斥：两个或两个以上的进程不能同时进入关于同一组共享变量的临界区，否则可能发生与时间有关的错误

忙式等待：不进入等待状态的等待称为忙式等待

进程同步：一组进程，为了协调其推进速度，在某些点处需要相互等待或者唤醒，进程之间这种相互制约的关系称为进程同步。

原语：一段不可间断执行的程序称为原语。

死锁的处理：一种是静态的，称为死锁预防；另一种是动态的，称为死锁避免

死锁的预防：预先分配策略和有序分配策略

预先分配策略：进程在运行前一次性地向系统申请它所需要的全部资源。缺点：1.资源利用率低2.进程在运行

前可能并不知道它所需要的全部资源。

有序分配策略：事先将所有资源类完全排序，即对每一个资源类赋予唯一的整数（破坏循环等待）

存储管理的功能：存储分配，存储共享，存储保护，存储扩充，地址映射

内存分区：静态与动态，等长与异长

静态等长分区：常用于页式存储管理方式与段页式存储管理方式中（1.位示图2.空闲页面表3.空闲页面链）

动态异长分区：常用于界地址存储管理方式与段式存储管理方式中（1.最先适应算法2.下次适应算法3.最佳适应算法4.最坏适应算法）

覆盖：是将较大程序装入较小进程空间的一种技术

多级页表引入的原因：页表要求有连续的空间，当程序大的时候就找不到连续的空间，因此引入多级页表

颠簸：是由于页故障率过高而产生的结果，它将严重地影响系统的效率，甚至可能使系统全面崩溃。

原因：1.分给进程的页框数过少；2.页面置换算法不合理；3.程序结构的整体性和局部性缓冲技术：处理数据达到速度与离去速度不一致而采用的技术成为缓冲。

1. 假设某系统中有3种资源(R1，R2．R3)，在某时刻系统中共有4个进程P1，P2，P3，P4 的最大资源需求数向量和此时己分配的资源数向量分别是：

系统中当前可用资源向量为(1．1．2)。问：

(1)如果进程P2发出资源请求向量(1，0，1)，系统能否将资源分配给它？ (2)如果进程P1发出资源请求向量(1，0，1)呢?

如果可以，请写出安全序列，如果不行，说明原因。（5分）（1）可以，可以找到安全序列P2---P1---P3---P4

（2）

不能，如果把P1的请求资源分配给P1，则系统中剩余的可用资源为

（0，1，1），不能够满足其他任何进程的需求，找不到任何安全序列，就有可能进入死锁。

2.某寺庙共有老和尚和小和尚若干人，庙外有一口井，只能容一人打水，庙内有6只水桶和一口缸，缸内最多能装30桶水，每只桶每次只能由一人使用，缸每次只能由一人使用。小和尚负责从庙外的井里打水，老和尚使用缸里的水，老和尚取水的单位是桶。请利用信号量和P、V操作描述老和尚和小和尚的活动。

3.有一个阅览室，共有100个座位，读者进入时必须先在一张登记表上登记，该表为每一座位列一表目，包括座号和读者姓名等，读者离开时要消掉登记的信息：

（1）分析该问题中的同步和互斥关系。

（2）试用PV操作描述读者进程之间的同步关系。(10分)

答：读者的动作有两个，一是填表进入阅览室，这时要考虑阅览室里是否有座位；一是读者阅读完毕，离开阅览室，这时的操作要考虑阅览室里是否有读者。算法的信号量有三个：seats ——表示阅览室是否有座位（初值为100，代表阅览室的空座位数）；readers——表示阅览室里的读者数，初值为0；用于互斥的mutex，初值为1。

读者进入阅览室的动作描述getin：

while(TRUE){

P (seats); /*没有座位则离开*/

P（mutex） /*进入临界区*/

填写登记表;

进入阅览室读书;

V（mutex） /*离开临界区*/

V（readers） }

读者离开阅览室的动作描述getout：

while(TRUE){

P（readers） /*阅览室是否有人读书*/

P（mutex） /*进入临界区*/

消掉登记；

离开阅览室；

V（mutex） /*离开临界区*/

V（seats） /*释放一个座位资源*/ }

设每个页面的长度为1K, 指令LOAD1,2000的虚地址为248，页表如下图所示，请简述地址变换过程，求出指令的物理地址。（5分）

操作数虚地址页号=2000/1024=1

页内偏移量=2000 MOD 1024=952

根据页表可得：物理页面号为4

操作数物理地址=4*1024+452=4548 指令虚地址为248 页号=248/1024=0 页内偏移量=248 MOD 1024=248

根据页表可得：物理页面号为3

指令物理地址=3*1024+248=3320