(完整版)操作系统习题

操作系统习题1、设计操作系统的目标是什么？操作系统有什么作用？1，操作系统的目标与应用环境有关，不同的阶段OS的目标不同，其主要目标是：方便性，有效性，可扩充性和开放性。

2，操作系统的作用可以从用户，资源管理，资源抽象角度分析：a，OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口；b，OS作为计算机系统资源的管理者；c，OS实现了对计算机资源的抽象2、为什么说操作系统实现了对计算机资源的抽象？请举例说明。

OS首先在裸机上覆盖一层I/O设备管理软件，实现了对计算机硬件操作的第一层次抽象；在第一层软件上再覆盖文件管理软件，实现了对硬件资源操作的第二层次抽象。

OS 通过在计算机硬件上安装多层系统软件，增强了系统功能，隐藏了对硬件操作的细节，由它们共同实现了对计算机资源的抽象。

3、解释多道程序设计的概念。

并说明为什么多道批处理系统比单道批处理系统资源利用率高？为了进一步的提高资源利用率和系统吞吐量，把一个以上的作业存放在内存中，并且同时处于运行状态，这些作业共享CPU和外设等其他资源（包括系统资源）对于一个单CPU系统来说，作业同时处于运行状态只是一种宏观上的概念，他们虽然都已经开始运行，但就微观而言，任意时刻，CPU上运行的作业只有一个4、引入进程，对操作系统产生哪些影响？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。

5、为什么说PCB是进程存在的唯一标志？PCB 是进程实体的一部分，是操作系统中最重要的记录型数据结构。

作用是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序，成为一个能独立运行的基本单位，成为能与其它进程并发执行的进程。

OS是根据PCB对并发执行的进程进行控制和管理的。

6、在多进程并发环境中，试论述进程与进程之间、进程与资源之间的关系。

同步,互斥同步是因合作进程之间协调彼此的工作而控制自己的执行速度,即因相互合作,相互等待而产生的制约关系.而互斥是进程之间竞争临界资源而禁止两个以上的进程同时进入临界区所发生的制约关系.7、解释脱机I/O。

脱机I/O 是指事先将装有用户程序和数据的纸带或卡片装入纸带输入机或卡片机，在外围机的控制下，把纸带或卡片上的数据或程序输入到磁带上。

该方式下的输入输出由外围机控制完成，是在脱离主机的情况下进行的。

8、推动实时系统形成和发展的主要动力是？实时任务有什么特征？实时操作系统是指系统能及时响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致地运行。

引入实时OS 是为了满足应用的需求，更好地满足实时控制领域和实时信息处理领域的需要。

9、从交互性、及时性以及可靠性几个方面将分时系统与实时系统进行比较。

(1)及时性：实时信息处理系统对实时性的要求与分时系统类似，都是以人所能接受的等待时间来确定；而实时控制系统的及时性，是以控制对象所要求的开始截止时间或完成截止时间来确定的，一般为秒级到毫秒级，甚至有的要低于100微妙。

(2)交互性：实时信息处理系统具有交互性，但人与系统的交互仅限于访问系统中某些特定的专用服务程序。

不像分时系统那样能向终端用户提供数据和资源共享等服务。

(3)可靠性：分时系统也要求系统可靠，但相比之下，实时系统则要求系统具有高度的可靠性。

因为任何差错都可能带来巨大的经济损失，甚至是灾难性后果，所以在实时系统中往往都采取了多级容错措施保障系统的安全性及数据的安全性。

“操作系统的工作是与硬件相关，而与应用无直接关系”的说法正确11、多道程序设计与分时技术的区别与联系是什么？分时系统是让多个进程轮流占用处理机,每个进程不管是否结束,在一个时间片内都会强制停止,换下一进程. 多道程序系统是系统分配多个进程同时运行占用处理机,直到进程结束. 分时系统中CPU的使用权变更比多道系统中频繁得多，因为分时系统需要保证多个用户同时的使用体验，CPU的切换必须非常快；多道系统只强调效率，单个程序持续占用CPU的时间会长得多12、用P、V操作及信号量描述理发店问题。

问题描述：理发店中有一个收银员，K位理发师，K张理发椅和n个供等候理发的顾客休息的沙发。

如果没有顾客，理发师便在理发椅上睡觉；当新顾客到来时，必须唤醒理发师进行理发；如果理发师全部都在理发时又有新顾客到来，则如果有空沙发可坐，他就坐下来等，如果没有空沙发，他就离开。

13、操作系统有哪些特征？这些特征之间的关系是什么？特征：并发、共享、虚拟、异步性。

关系：（1）并发和共享是操作系统最基本的特征。

（2）并发和共享互为存在的条件。

（3）虚拟以并发和共享为前提条件。

（4）异步性是并发和共享的必然结果。

14、请解释“微内核OS”的概念、优点。

概念：(1)足够小的内核;(2)基于客户/服务器模式;(3)应用机制与策略分离原理;(4)采用面向对象技术。

优点：(1)提高了系统的可扩展性;(2)增强了系统的可靠性;(3)可移植性;(4)提供了对分布式系统的支持(5)融入了面向对象技术16、推动分时系统形成和发展的主要动力是什么？用户的需要。

即对用户来说，更好的满足了人−机交互，共享主机以及便于用户上机的需求。

15、预测未来会有什么样的新型操作系统？预测的理由是什么？17、因修路使A地到B地的多路并行车道变为单车道，这时，什么是临界资源？什么是监界区？18、在公共汽车上，司机的活动为：启动汽车、行车、停车。

售票员的活动为：关门、售票、开门。

试写出司机与售票员之间的同步算法。

19、操作系统经历了哪些发展阶段？操作系统的发展经历：无操作系统的计算机系统_单道批处理系统__多道批处理系统__分时系统_和__实时系统__等几个阶段。

20、试说明进程与程序的区别与联系。

区别：（1）程序是永存的；进程是暂时的，是程序在数据集上的一次执行，有创建有撤销，存在是暂时的；（2）程序是静态的观念，进程是动态的观念；（3）进程具有并发性，而程序没有；（4）进程是竞争计算机资源的基本单位，程序不是。

（5）进程和程序不是一一对应的：一个程序可对应多个进程即多个进程可执行同一程序；一个进程可以执行一个或几个程序21、同步机制应遵循的四条准则是什么？为什么要同时满足这四条准则，若违背了其中的基本准则，其后果是什么？准则：空闲让进，忙则等待，让权等待，有限等待后果：1，造成处理机浪费2，死锁22、列举一些日常生活中类似进程的例子。

23、在进程概念中体现出来的两个独立且无关的属性是什么？并做适当解释。

（1）进程是一个可拥有资源的独立单位；（2）进程是一个可独立调度和分派的基本单位24、试说明什么是进程的同步与互斥。

25、试描述P、V操作的数据结构，并说明P操作V操作的物理意义。

数据结构：P操作，相当于申请资源的操作，动作：（1）将信号量S的值减1（2）判断信号量S的值If S>=0 说明有资源可用，该进程可以申请到该类资源，转进程调度程序。

If S<0 说明无资源可用，该进程调用阻塞原语，进入阻塞队列，等待该资源。

V操作，详单与释放资源的操作，动作：（1）将信号量S的值加1（2）判断信号量S的值IF S<=0 说明有进程在等待该类资源，唤醒阻塞队列中的某进程IF S>0 说明无进程在等待该类资源，该进程继续执行或转进程调度程序物理意义：P(S):while S<=0 do skip;S:=S-1表示请求分配一个单位的该类资源给执行P操作的进程。

S>0时的信号量数量表示该类资源的可用资源数；S<=0表示已无该类资源可供分配，申请进程进入等待队列，此时S的绝对值表示等待队列的进程数。

V(S):S:=S+1，表示进程释放一个资源给系统，如果此时s的值小于、等于0，表示有进程在该信号量队列中等待，唤醒其中之一。

S:=S+1表示进程释放一个单位的该类可用资源。

26、解释信号量的含义。

信号量(Semaphore)，有时被称为信号灯，是在多线程环境下使用的一种设施，是可以用来保证两个或多个关键代码段不被并发调用。

在进入一个关键代码段之前，线程必须获取一个信号量；一旦该关键代码段完成了，那么该线程必须释放信号量。

其它想进入该关键代码段的线程必须等待直到第一个线程释放信号量。

当信号量的值大于0的时候，代表可用资源的数量，当信号量的值小于0的时候，表示等待该资源数的进程数量。

27、PCB提供了进程管理和进程调度所需要的哪些信息？进程标识符、处理机状态、进程调度信息、进程控制信息。

28、试说明进程在三个基本状态之间转换的典型原因。

a. 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，该进程便由就绪状态变为执行状态.b. 当前进程因发生某事件而无法执行，如访问已被占用的临界资源，就会使进程由执行状态转变为阻塞状态.c. 当前进程因时间片用完而被暂停执行，该进程便由执行状态转变为就绪状态.29、试说明起进程创建和撤消、阻塞和唤醒的主要事件有哪些？30、创建和撤消一个进程所要完成的主要工作分别是什么？31、为什么要引入线程？在OS中引入线程是为了减少程序在并发执行时所付出的时空开销，提高系统内程序并发执行的程度，可进一步提高系统的吞吐量。

32、描述用信息量实现前趋图、实现互斥、实现同步的方法。

33、内核支持级线程与用户级线程在享用时间片方面有什么区别？34、常用的调度算法有哪些？在抢占调度算法中，抢占的原则是什么？35、为什么要引入高响应比优先调度算法？它有何优点？36、在选择调度算法和调度方式时，应遵循的准则是什么？37、多级反馈队列调度算法的基本思想是什么？为什么说多级反馈队列调度算法能较好地满足各方面用户的需要？38、最低松驰度调度算法适用于什么类型的操作系统？具体思想是什么？请举例说明调度过程。

39、解释死锁的概念。

产生死锁的原因和必要条件是什么？并举例说明竞争不可抢占资源引的死锁。

死锁：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：（1）因为系统资源不足。

（2）进程运行推进的顺序不合适。

（3）资源分配不当等。

产生死锁的必要条件：（1）互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用。

（2）请求与保持条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。

（3）不剥夺条件:进程已获得的资源，在末使用完之前，不能强行剥夺。

（4）循环等待条件:若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。

40、银行家算法的主要思路是什么？它能够用来解决实际中的死锁问题吗？为什么？41、如何对资源分配图进行简化？请描述简化过程。

42、为什么在实时系统中，要求系统具有较强的处理能力？具体判断能否进行实时调度的标准是什么？43、如何理解进程共享资源的三个层次（互斥、死锁和饥饿）。