操作系统知识点总结

1.什么是死锁？其条件是什么？怎样避免死锁？

死锁的概念：在两个或多个并发进程中，如果每个进程持有某种资源而又都等待别的进程释放它或它们现在保持着的资源，在未改变这种状态之前都不能向前推进，称这一组进程产生了死锁。（通俗地讲，就是两个或多个进程被无限期地阻塞、相互等待的一种状态。）

死锁产生的原因主要是：（1）系统资源不足；（2）进程推进顺序非法。

产生死锁的必要条件：

（1）互斥（mutualexclusion），一个资源每次只能被一个进程使用；

（2）不可抢占（nopreemption），进程已获得的资源，在未使用完之前，不能强行剥夺；（3）占有并等待（hold andwait），一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放；

（4）环形等待（circularwait），若干进程之间形成一种首尾相接的循环等待资源关系。

死锁的解除与预防：理解了死锁的原因，尤其是产生死锁的四个必要条件，就可以最大可能地避免、预防和解除死锁。所以，在系统设计、进程调度等方面注意如何不让这四个必要条件成立，如何确定资源的合理分配算法，避免进程永久占据系统资源。此外，也要防止进程在处于等待状态的情况下占用资源。因此，对资源的分配要给予合理的规划。

死锁的处理策略：鸵鸟策略、预防策略、避免策略、检测与恢复策略。

2.什么是中断？中断时CPU做什么工作？

中断是指在计算机执行期间，系统内发生任何非寻常的或非预期的急需处理事件，使得CPU暂时中断当前正在执行的程序而转去执行相应的事件处理程序。待处理完毕后又返回原来被中断处继续执行或调度新的进程执行的过程。

3.线程是否具有相同的堆栈？dll是否有独立的堆栈？每个线程有自己的堆栈。

4.什么是缓冲区溢出？有什么危害？其原因是什么？

缓冲区溢出是指当计算机向缓冲区内填充数据时超过了缓冲区本身的容量，溢出的数据覆盖在合法数据上。

危害：攻击破坏程序

造成缓冲区溢出的主原因是程序中没有仔细检查用户输入的参数。

5.你知道操作系统的内容分为几块吗？什么叫做虚拟内存？他和主存的关系如何？内存管理属于操作系统的内容吗？

操作系统的主要组成部分：进程和线程的管理，存储管理，设备管理，文件管理。虚拟内存是一些系统页文件，存放在磁盘上，每个系统页文件大小为4K，物理内存也被分页，每个页大小也为4K，这样虚拟页文件和物理内存页就可以对应，实际上虚拟内存就是用于物理内存的临时存放的磁盘空间。页文件就是内存页，物理内存中每页叫物理页，磁盘上的页文件叫虚拟页，物理页+虚拟页就是系统所有使用的页文件的总和。

6.简术OSI的物理层Layer1，链路层Layer2，网络层Layer3的任务。

网络层：通过路由选择算法，为报文或分组通过通信子网选择最适当的路径。

链路层：通过各种控制协议，将有差错的物理信道变为无差错的、能可靠传输数据帧的数据链路。

物理层：利用传输介质为数据链路层提供物理连接，实现比特流的透明传输。

7.说出你所知道的保持进程同步的方法？

进程间同步的主要方法有原子操作、信号量机制、自旋锁、管程、会合、分布式系统等。

8、Linux中常用到的命令

显示文件目录命令ls 如ls

改变当前目录命令cd 如cd /home

建立子目录mkdir 如mkdir xiong

删除子目录命令rmdir 如rmdir /mnt/cdrom

删除文件命令rm 如rm /ucdos.bat

文件复制命令cp 如cp /ucdos /fox

获取帮助信息命令man 如man ls

显示文件的内容less 如less mwm.lx

重定向与管道type 如type readme>>direct，将文件readme的内容追加到文direct中

9、说说分段和分页

页是信息的物理单位，分页是为实现离散分配方式，以消减内存的外零头，提高内存的利用率；或者说，分页仅仅是由于系统管理的需要，而不是用户的需要。

段是信息的逻辑单位，它含有一组其意义相对完整的信息。分段的目的是为了能更好的满足用户的需要。

页的大小固定且由系统确定，把逻辑地址划分为页号和页内地址两部分，是由机器硬件实现的，因而一个系统只能有一种大小的页面。段的长度却不固定，决定于用户所编写的程序，通常由编辑程序在对源程序进行编辑时，根据信息的性质来划分。

分页的作业地址空间是一维的，即单一的线性空间，程序员只须利用一个记忆符，即可表示一地址。分段的作业地址空间是二维的，程序员在标识一个地址时，既需给出段名，又需给出段内地址。

10、什么是临界区？如何解决冲突？

每个进程中访问临界资源的那段程序称为临界区，每次只准许一个进程进入临界区，进入后不允许其他进程进入。

（1）如果有若干进程要求进入空闲的临界区，一次仅允许一个进程进入；

（2）任何时候，处于临界区内的进程不可多于一个。如已有进程进入自己的临界区，则其它所有试图进入临界区的进程必须等待；

（3）进入临界区的进程要在有限时间内退出，以便其它进程能及时进入自己的临界区；

（4）如果进程不能进入自己的临界区，则应让出CPU，避免进程出现“忙等”现象。

11.中断和轮询的特点

程序中断通常简称中断，是指CPU在正常运行程序的过程中，由于预先安排或发生了各种随机的内部或外部事件，使CPU中断正在运行的程序，而转到为响应的服务程序去处理。

轮询——效率低，等待时间很长，CPU利用率不高。

中断——容易遗漏一些问题，CPU利用率高。

12.描述实时系统的基本特性

在特定时间内完成特定的任务，实时性与可靠性。

所谓“实时操作系统”，实际上是指操作系统工作时，其各种资源可以根据需要随时进行动态分配。由于各种资源可以进行动态分配，因此，其处理事务的能力较强、速度较快。

13、批处理操作系统、分时操作系统和实时操作系统的特点各是什么？

(1) 批处理操作系统的特点：成批处理，系统吞吐量高，资源利用率高，用户不能直接干预作业的执行。

(2)分时操作系统的特点：多路性、独立性、及时性、交互性。

(3)实时操作系统的特点：及时响应、快速处理；高可靠性和安全性；不要求系统资源利用率。

14、Windows下的内存是如何管理的？

Windows提供了3种方法来进行内存管理：虚拟内存，最适合用来管理大型对象或者结构数组；内存映射文件，最适合用来管理大型数据流（通常来自文件）以及在单个计算

机上运行多个进程之间共享数据；内存堆栈，最适合用来管理大量的小对象。

Windows操纵内存可以分两个层面：物理内存和虚拟内存。

其中物理内存由系统管理，不允许应用程序直接访问，应用程序可见的只有一个2G地址空间，而内存分配是通过堆进行的。对于每个进程都有自己的默认堆，当一个堆创建后，就通过虚拟内存操作保留了相应大小的地址块（不占有实际的内存，系统消耗很小）。当在堆上分配一块内存时，系统在堆的地址表里找到一个空闲块（如果找不到，且堆创建属性是可扩充的，则扩充堆大小），为这个空闲块所包含的所有内存页提交物理对象（在物理内存上或硬盘的交换文件上），这时就可以访问这部分地址。提交时，系统将对所有进程的内存统一调配，如果物理内存不够，系统试图把一部分进程暂时不访问的页放入交换文件，以腾出部分物理内存。释放内存时，只在堆中将所在的页解除提交（相应的物理对象被解除），继续保留地址空间。

如果要知道某个地址是否被占用/可不可以访问，只要查询此地址的虚拟内存状态即可。如果是提交，则可以访问。如果仅仅保留，或没保留，则产生一个软件异常。此外，有些内存页可以设置各种属性。如果是只读，向内存写也会产生软件异常。

15、进程调度有哪些功能?

（1）记录系统中所有进程的执行情况。（2）选择占有处理机的进程（3）进行进程上下文切换

16、页式管理的基本原理是什么?

（1）进程的虚拟空间被划分成长度相等的页。

（2）内存空间也按页的大小划分成长度相等的页面。

（3）采用请求调页或预调技术实现内外存储器的统一管理。

17、试写出程序与进程的区别

（1）进程是一个动态概念，而程序是一个静态概念。

（2）进程具有并行特征，而程序不反映执行所以没有并行特征

（3）进程是竞争计算机系统资源的基本单位，而程序不反映执行也就不会竞争计算机系统资源

（4）不同的进程可以包含同一程序，只要该程序所对应的数据集不同。

18、分级调度分为4级：

(1) 作业调度(2) 交换调度(3) 进程调度(4) 线程调度。

19、什么是操作系统的基本功能?

1.处理机管理。在多道程序或多用户的情况下，要组织多个作业同时运行，就要解决对处理机分配调度策略、分配实施和资源回收等问题。

2.存储管理。存储管理的主要工作是对内部存储器进行分配、保护和扩充和管理。

3.设备管理。涉及到通道、控制器、输入输出设备的分配和管理以及设备独立性。

4.信息管理(文件系统管理) 是对系统的软件资源的管理。

5.用户接口。操作系统还为用户提供一个友好的用户接口。一般来说，操作系统提供两种方式的接口来为用户服务。

20、进程是具有独立功能程序在某个数据集合上的一次执行过程。线程是进程内的一个执行实体或执行单元。

进程和线程的区别：

（a）不同进程的地址空间是独立的，而同一进程内的线程共享同一地址空间。一个进程的线程在另一个进程内是不可见的。

（b）在引入线程的操作系统中，进程是资源分配和调度的单位，线程是处理机调度和分配的单位，资源是分配给进程的，线程只拥有很少资源，因而切换代价比进程切换低。

21.简述进程控制块PCB的作用？

1 .作为独立运行基本单位的标志。

2 .能实现间断性运行方式。

3 .提供进程管理所需要的信息。

4 .提供进程调度所需要的信息。

5 .实现与其它进程的同步与通信。

22.设计现代OS的主要目标是什么？

1 有效性：提高资源利用率；提高系统吞吐量。

2 方便性：使计算机系统使用起来更方便。

3 可扩充性：能够不断适应发展的要求。

4 开放性：使来自不同厂家的计算机和设备能够有效地协同工作，

实现应用的可移植性和互操作性

23.简述多道、分时、实时各特点？

多道：1 多道性：内存中同时驻留多道作业。

2无序性：多个作业完成的先后顺序与进驻内存的顺序无严格

对应关系。

3调度性：作业调度；进程调度。

分时：

1 多路性：一台主机连接多个终端。

2 独立性：各用户互不干扰。

3 及时性：用户的请求在规定时间内获得响应

4 交互性：可进行人机对话

实时：

1 快速的响应时间：对外部事件的响应要十分及时迅速。

2 有限的交互能力：

它能提供人机交互方式，

但用户只能访问

系统中某些特定的专用服务程序。

3 高可靠性：实时系统则要求系统高度可靠

24.处理机调度分为哪三级？各自的主要任务是什么？

答：作业调度：从一批后备作业中选择一个或几个作业，给它们分配资源，建立进程，挂入就绪队列。执行完后，回收资源。

进程调度：从就绪进程队列中根据某个策略选取一个进程，使之占用CPU。

交换调度：按照给定的原则和策略，将外存交换区中的进程调入内存，把内存中的非执行进程交换到外存交换区中。

25.试比较内存管理和外存管理的异同点.

答：主要任务：内存管理的主要任务是为多道程序的运行，提供良好的环境；而外存管理的主要任务则是为文件提供存储空间。

基本功能：内存管理的基本功能包含了内存空间的分配、回收、内存保护、对换、内存扩充等方面；而对外存管理的基本功能则只是对外存空间的分配和回收。

分配方式：它们都可采用连续分配或离散分配方式，且都以离散分配方式为主。

分配算法或机制：对于连续分配方式，内存与外存管理中的分配和回收算法类似，主要有首次适应算法、循环首次适应算法等；在离散分配方式中，两者采用的机制不同，内存管理主要是利用页（段）表；而在外存管理中，则主要利用文件分配表FAT。

26.什么是内存分页存储管理？它有什么特点？

分页存储管理是将各进程的地址空间分成大小相等的页，把内存的存储空间也分成与页大小相同的片，称为物理块。在分配存储空间时，以块为单位来分配。

优点：有效解决存储器的零头问题，能在更高的程度上进行多道程序设计，从而相应提高了存储器和CPU 的利用率。

缺点：采用动态地址变换为增加计算机成本和降低CPU 的速度。表格占内存空间，费时来管理表格。存在页内碎片。作业动态的地址空间受内存容量限制。

27.进程有哪三种基本状态？请分别阐述。

答：进程在运行中不断地改变其运行状态，通常，一个进程必须具有以下三种基本状态。（1）就绪状态。即进程以分配到除CPU以外的所有必要的资源后，只要能再获得处理机，便可立即执行，这样的状态即就绪状态。

（2）执行状态。指进程已获得处理机，其程序正在执行。

（3）阻塞状态。指进程因发生某事件，如I/O请求，申请缓冲空间等而暂停执行时的状态，亦即进程的执行受到阻塞。

28.什么是操作系统？它的主要功能有哪些？

操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理的对各类作业进行调度，以及方便用户使用的程序的集合。它包含四种功能：处理机管理、内存管理、设备管理和文件管理

27. 操作系统的基本特征是什么？

答：各种操作系统都拥有共同的特征。分别是：

（1）并发（2）共享（3）虚拟（4）异步性

28.什么是文件的逻辑结构和物理结构？

文件的逻辑结构（文件的组织）：从用户角度看到的文件的全貌，也就是它的记录结构，包括流式文件、顺序文件、索引文件和索引顺序文件。

文件的物理结构（文件的存储结构）：文件在外存上的存储组织形式，包括连续文件、串联文件和索引文件。

29.什么叫虚拟存储器？实现方式有哪些？

答：所谓虚拟存储器，是指将作业的一部分装入内存便可运行作业的存储器系统。也即是指具有请示调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种存储器系统。

虚拟存储器的实现方式有两种：

（1）请求分页系统（2）请求分段系统

30.什么是段式存储管理？它从逻辑地址到物理地址是怎么变换的？

.把程序按内容或构成关系分成段，每段有自己的名字。一个用户作业或进程包含的段对应于一个二维虚拟储存器。以段为单位分配内存，然后通过地址映射机构把逻辑地址转换成物理地址。只将那些经常访问的段驻留内存，其他的段放在外存，待需要时自动调入。

地址变换过程：由虚地址中的段号为索引，查段表。找出该段在内存的起始地址，并将其和段内地址相加，从而得到物理地址。

31.在单处理机环境下，进程间有哪几种通信方式，是如何实现的？

作业调度：从一批后备作业中选择一个或几个作业，给它们分配资源，建立进程，挂入就绪队列。执行完后，回收资源。

进程调度：从就绪进程队列中根据某个策略选取一个进程，使之占用CPU。

交换调度：按照给定的原则和策略，将外存交换区中的进程调入内存，把内存中的非执行进程交换到外存交换区中。

32..设备管理中的数据传送控制方式有哪几种？分别简述如何实现的。

程序直接控制：由用户进程来直接控制内存或CPU和外设间的信息传送。

中断方式：进程通过CPU发出指令启动外设，该进程阻塞。当输入完成时，I/O控制器通过中断请求线向CPU发出中断信号，CPU进行中断处理。

DMA方式：在外设和内存之间开辟直接的数据交换通路。

通道控制方式：CPU发出启动指令，指出通道相应的操作和I/O 设备，该指令就可启动通道并使该通道从内存中调出相应的通道指令执行。