操作系统考试内容

1、什么是“多道程序设计”技术？它对操作系统的形成起到什么作用？

指在内存同时放若干道程序，使它们在系统中并发执行，共享系统中的各种资源。

作用：操作系统在引入多道程序设计技术后，使得系统具有了多道的特性，宏观上并行，微观上串行的特点。使OS能更好地对计算机进行管理。使计算机的硬件资源得到更充分的利用尤其是CPU，从而提高OS的管理能力

2、什么是“原语”、“特权指令”、“系统调用命令”和“访管指令”？它们之间有无一定的联系？

原语：我们把系统状态下执行的某些具有特定功能的程序，称为原语。

特权指令：指具有特殊权限的指令。这类指令只用于操作系统或其他系统软件，一般不直接提供给用户使用。

系统调用命令：系统调用是用户程序请求操作系统为其服务的惟一形式，在UNIX中把系统调用称为程序员接口

访管指令：访管指令是一条可以在目态下执行的指令，用户程序中凡是要调用操作系统功能时就安排一条访管指令。

4、什么是操作系统的基本功能？

处理机管理、存储管理、设备管理、信息管理、作业管理

简述各种作业调度算法

（1）先来先服务：按先后顺序进行调度。

(2)轮转法:让每个进程在就绪队列中的等待时间与享受服务的时间成正比例。

(3)多级反馈队列算法: 轮转算法和优先级算法的综合和发展。

(4) 优先级算法:是多级队列算法的改进，平衡各进程对响应时间的要求。适用于作业调度和进程调度，可分成抢先式和非抢先式。

(5)短作业优先:又称为“短进程优先”；这是对FCFS算法的改进，其目标是减少平均周转时间。

(6) 最高响应比优先法:是对FCFS方式和SJF方式的一种综合平衡。

5、信号量上的P、V操作只是对信号量的值进行加1或减1操作吗？在信号量上还能够执行除P、V操作外的其他操作吗？

根据信号量的定义可知，P、V操作并非只是对信号量进行减1或加1操作，更重要的是在减1或加1后，还要判断运算的结果。对于P操作，判定后调用进程自己有可能继续运行，也可能阻塞等待。对于V操作，判定调用进程自己最后总是继续运行，但之前可能会唤醒在信号量队列上等待的进程

6、一个计算机有6台磁带机，有n个进程竞争使用，每个进程最多需要两台。那么n为多少（n<=5）时，系统才不存在死锁的危险？

由于每个进程最多需要两台磁带机，考虑极端情况：每个进程已经都申请了一台。那么只要还有一台空闲，就可以保证所有进程可以完成。也就是说当有条件:n+1=6（即n=5时）

系统才不存在死锁的危险

7、列出UCOS-II中实现互斥型信号量管理的所有函数，并且指明每个函数的用途。

OS_EVENT *OSMutexCreate(INT8U prio ,INT 8U *err);

用途：实现创建互斥型信号量

OS_EVENT *OSMutexDel(OS_EVENT *pevent ,INT8U opt ,INT8U *err);

用途：删除mutex;

void OSMutexPend(OS_EVENT *pevent ,INT16 timeout,INT8U *err)

用途：实现等待一个互斥型信号量（挂起）

INT8U OSMutexPost(OS_EVENT *pevent)

用途：实现释放一个互斥型的信号量

INT8U OSMutexAccept(OSEVENT *pevent ,INT8U *err)

用途：实现检查互斥型信号量，以判断某共享资源是否可以使用；

INT8U OSMutexQuery(OS_EVENT *pevent ,OS_MUTEX_DATA *pdata);

用途：实现获取某个mutex的信息；

8、举例说明执行shell程序的方法。

（1）直接用sh命令执行：

$sh test.sh

（2）使用source命令执行：

$ source test.sh

（3）将文件改为可执行文件，直接执行

$chmod+x test.sh

./test.sh

9、什么是系统调用。

Linux内核中设置一组用于实现各种系统功能的子程序，称为系统调用。

10、比较进程与程序的区别

（1）进程是动态的，而程序是静态的。

（2）进程具有并行特性，而程序没有。

（3）进程是竞争计算机系统资源的基本单位，从而其并行性受到系统自己的制约。

（4）不同的进程可以包括同一程序，只要该程序所对应的数据集不同。

11、Linux Socket有几种类型，请列举？

流式Socket （SOCK_STREAM）和数据报式Socket（SOCK_DGRAM）、原始套接字。

12、进程与线程的区别与联系？

区别：1.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；

2.线程的划分尺度小于进程，使得多线程程序的并发性高

3.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。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

联系：进程和线程都是由操作系统所体现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。

13、请列出Linux TCP socket编程的流程？

Client : socket () ->connect()->send()->recv->close()

Server:socket()->bind()->listen()->accept()->recv()->send()->recv->close()

14、描述Linux中IPC包含几种进程间通信方式，分别是什么？

、信号量、共享内存、消息队列、

15、进程间如何通过信号量实现同步与互斥。

进程通信中，信号量通过PV操作实现同步与互斥；P操作为S=S-1;表示申请一个资源，V操作为S=S+1;表示释放一个资源。

互斥的实现：初始化信号量mutex = 1; 当进程进入临界区时执行P操作，退出临界区时执行V操作，从而实现互斥

同步的实现：把信号想象成代表一个消息。当S=0表示消息未产生；当S>0则表示消息已经产生，转换成消费者和生产者的问题，从而实现同步

16、列出linux SYSTEM V IPC 中共享内存的主要的四个函数，并且指明每个函数的用途。

int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);

用途：创建一块共享内存

void *shmat(int shmid, void *shmaddr, int shmflg);

用途：shmat调用把参数shmid标识的内存段连到调用进程的一个有效地址上。

int shmdt (void *shmaddr);

把一个共享内存段从进程的逻辑地址空间中分离出来。

int shmctl(int shnqid,int cmd,struct shmid_ds*buf);

用途：实现对共享内存的操作控制

17、简述套接字的历史和发展。

1982 - Berkeley Software Distributions 操作系统引入了sockets 作为本地进程之间通信的接口

1986 - Berkeley 扩展了socket 接口使之支持UNIX 下的TCP/IP 通信

现在很多应用(FTP, Telnet, etc) 都依赖这一接口

18、说明TCP与UDP协议各自的优点和缺点，分别适用于什么应用。

TCP需要先建立连接才能通话同时需要形成三路握手，因此信息传递的可靠性比较高,资源开销加大；UDP不需要以上TCP的两个条件，因此通信效率和实时性要高点，但可靠性不高；

应用：UDP适用于一次只发送少量数据，对可靠性要求不高的应用环境；TCP的应用则相反

19、UC/OS-II的所有功能模块实现的功能和提供的API函数名、参数、返回值等

列出UCOS-II中实现信号量管理的所有函数，并且指明每个函数的用途

答：1、OS_EVENT * OSSemCreat 建立信号量，调用OSSemCreate（）函数

2、OS_EVENT * OSSemDel 删除信号量

3、void OSSemPend 任务试图取得设备的使用权

4、INT8U OSSemPost 置位指定的信号量

5、INT16U OSSemAccept 查看设备是否就绪或事件是否发生

6、INT8U OSSemQuery 获取某个信号量的信息

20、Linux中进程管理（Fork调用、exec调用）、文件、设备管理、内存管理、进程间通信机制（IPC）涉及到的系统调用和讲过或安排做过的程序等

21、Linux Shell程序设计中讲过或者安排完成的程序。

其中重点：

22、一个Linux程序，打开一个文本文件，并从该文件中读出一段数据（49）

os\PART_III\unix_p\exam06\v2

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#define BUFFERSIZE 128

int main(int argc,char **argv)

{

int from_fd;

size_t size_read;

char buffer[BUFFERSIZE];

if((from_fd=open("./rpm.txt",O_RDONL Y))==-1)

{

printf("arguments 1 wrong!\n exit!\n");

exit(0);

}

size_read=read(from_fd,buffer,BUFFERSIZE);

if(size_read>0)

printf("content of the file:%s",buffer);

close(from_fd);

exit(0);

}

23、在UCOS-II中有一个程序，需要一个任务专门管理一个消息队列，为其它任务提供打印服务，其它任务当需要在屏幕上打印字符串时往消息队列中发送消息，而本任务则等待消息队列中的消息，当有消息时取出并打印其包含的消息内容，如无消息则等待（阻塞）无(消息队列的程序)

24、使用流式Socket的简单应用，它包括客户和服务器两个程序。服务器在某个端口进行监听。当客户同服务器建立连接后，服务器以发送回字符串“Hello! Are You Fine”作为响应。然后，客户程序结束运行，服务器继续进行监听。（169）

os\网络编程\PROGRAM\exam01

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

int main(int argc, char *argv[])

{

int sockfd,new_fd;

struct sockaddr_in server_addr;

struct sockaddr_in client_addr;

int sin_size,portnumber;

char hello[]="Hello! Are You allright?\n";

if(argc!=2)

{

fprintf(stderr,"Usage:%s portnumber\a\n",argv[0]);

exit(1);

}

if((portnumber=atoi(argv[1]))<0)

{

fprintf(stderr,"Usage:%s portnumber\a\n",argv[0]);

exit(1);

}

if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1)

{

fprintf(stderr,"Socket error:%s\n\a",strerror(errno));

exit(1);

}

bzero(&server_addr,sizeof(struct sockaddr_in));

server_addr.sin_family=AF_INET;

server_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);

server_addr.sin_port=htons(portnumber);

if(bind(sockfd,(struct sockaddr *)(&server_addr),sizeof(struct sockaddr))==-1)

{

fprintf(stderr,"Bind error:%s\n\a",strerror(errno));

exit(1);

}

if(listen(sockfd,5)==-1)

{

fprintf(stderr,"Listen error:%s\n\a",strerror(errno));

exit(1);

}

while(1)

{

sin_size=sizeof(struct sockaddr_in);

if((new_fd=accept(sockfd,(struct sockaddr *)(&client_addr),&sin_size))==-1)

{

fprintf(stderr,"Accept error:%s\n\a",strerror(errno));

exit(1);

}

fprintf(stdout,"Server get connection from %s\n",inet_ntoa(client_addr.sin_addr));

if(send(new_fd,hello,strlen(hello),0)==-1)

{

fprintf(stderr,"Write Error:%s\n",strerror(errno));

exit(1);

}

close(new_fd);

}

close(sockfd);

exit(0);

25在UCOS-II中有一个程序，有两个任务，通过消息邮箱进行通信，优先级为5的任务每隔500毫秒往邮箱中发一个消息，然后通过延时函数进入等待状态，优先级为8的任务等待邮箱中的消息，如果邮箱中没有消息则阻塞，获取了邮箱中的消息后，将消息的内容进行显示。

os\PART_I\SOURCE\OSMbox例子

26.在Linux下，一个进程创建子进程的代码（141）

\PART_III\unix_p\exam04

#include

#include

#include

#include

int main(int argc,char **argv)

{

pid_t child;

printf("I am the parent process : %ld\n",getpid());

if((child=fork())==-1)

{

printf("Fork error\n");

}

else if(child==0)

{

printf("I am the child process : %ld\n",getpid());

sleep(2);

execl("/home/yangzl/unixC_p/for_exam04/main",NULL);

printf("execl is wrong!\n");

exit(0);

}

else

{

printf("Parent process again!!\n");

wait(NULL);

printf("Parent process again and again!!\n");

exit(0);

}

}

27.下面的代码是一个服务程序，创建一个名为5678的共享存储区并连接到自己的地址空间。然后对该共享存储区写数据，写入小写的26个字母（‘a’--‘z’）,数据写完后，进程等待直到客户进程读完数据，然后退出。

\os\PART_III\unix_p\ipc\exam15\shm_s.c

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#define SHMSZ 27

main(void)

{

char c;

int shmid;

key_t key;

char *shm,*s;

key=5678;

shmid=shmget(key,SHMSZ,0666|IPC_CREAT);

if(shmid<0)

{

printf("shm create error\n");

exit(1);

}

shm=shmat(shmid,NULL,0);

if(shm==(char*)-1)

{

printf("shm at error\n");

exit(1);

}

s=shm;

for(c='a';c<='z';c++)

*s++=c;

*s=NULL;

while(*shm!='*')

sleep(1);

shmdt(shm);

exit(0);

}

26、以下是一个shell程序，测试文件/home/shell/hello.c是否存在，如果存在则将其拷贝到/home/backup目录下，再在/home/shell目录下重新创建一个。

#!/bin/sh

#echo "please create file hello.c!"

if [ -e /home/shell/hello.c ]; then

mv -f /home/shell/hello.c /home/backup/

echo backuping old file!

fi

cd /home/shell

touch hello.c

echo "done!"

exit 0

28、下面的代码是一个服务程序，创建一个名为1234的消息队列。然后根据用户输入的内容，往该消息队列发数据，当用户输入“end”，程序退出。

29以下是在UCOS-II中使用内存管理的一个示例程序，在主函数中创建一块内存区，一个任务从该内存区中获取一个内存块，进行读写后，释放该内存块。

os\PART_I\SOURCE\OSMemCreate

30在Linux中，用pthread库创建线程并等待其退出的程序。

\os\pthread\exam001.c #include

#include

#include

#include

void thread(void)

{

int i;

for(i=0;i<3;i++)

{

printf("This is a pthread\n");

sleep(1);

}

pthread_exit(NULL);

}

main(void)

{

pthread_t id;

int i,ret;

ret=pthread_create(&id,NULL,(void*)thread,NULL);

if(ret!=0)

{

printf("Create pthread error!\n");

exit(1);

}

for(i=0;i<3;i++)

{

printf("This is the main process\n");

sleep(1);

}

pthread_join(id,NULL);

return(0);

}

特权指令和访管指令都是CPU指令系统中的指令，只是前者是一些职能在管态下执行的指令，后者是一条只能在目态下执行的指令。原语和系统调用命令都是操作系统中的功能程序，只是前者执行时不能被其他程序所打断，后者没有这个要求。操作系统中有些系统调用命令是以原语的形式出现的，例如创建进程就是一条原语式的系统调用命令。但并不是所有系统调用命令都是原语。因为如果那样的话，整个系统的并发性就不可能得到充分地发挥