操作系统期末复习整理资料.doc

1、 填空题、选择题1. 用户使用计算机的三种方式：命令方式，系统调用方式，图形,窗口方式。2. 多道程序设计的概念：同时把多个作业放入内存，并允许它们在一段时间内交替执行，共享系统资源。3. 3种基本系统及其优缺点（特点）：基本系统：多道批处理系统，分时系统，实时系统多道批处理系统优缺点：资源利用率高，系统吞吐量大，平均周转时间长，无交互能力分时系统特点：多路性，独立性，及时性，交互性实时系统特点:4. 单用户单任务操作系统代表：cp/m ms-dos 单用户多任务操作系统代表：windows 多用户多任务操作系统代表：unix os5. 操作系统的四个基本特征：并发性，共享性，虚拟性，异步性。其中最重要最基本的特性是：并发性6. 实现资源共享的方式有：互斥共享方式，同时共享方式7. 基于客户/服务器模式的微内核结构，操作系统分为：微内核和多个服务器8. 程序顺序执行的特征：封闭性，顺序性，可再现性 程序并发执行的特征：间断性，失去封闭性，不可再现性9. 进程三种基本状体间的转换的关系： 进程的基本状态有哪些？这些状态之间是如何转换的？进程的基本状态有：就绪，阻塞，执行三种。 就绪到执行：进程调度 执行到就绪：时间片完 执行到阻塞：i/o请求或等待事件发生 阻塞到就绪：i/o完成或事件已发生 10. 异常结束的情况：1 越界错误2 保护错误3 非法指令4 特权指令错5 运行超时6 等待超时7 算术运算错8 i/o故障11. 进程同步间的两种制约关系：直接制约（源于进程间的合作） 间接制约（互斥：资源竞争产生）12. 进程通信之高级通信机制分为：共享存储器系统，消息传递系统，管道通信系统13. 进程的引入目的：为了使多个程序能并大执行，以提高资源的利用率和吞吐量 线程的引入目的：为了减少程序在并发执行时所付出的时空开销14. 线程实现方式：内核支持线程，用户级线程。他们的优缺点分别为：内核支持线程方式：优点：1 在多处理器系统中，内核能够同时调度统一进程中多个线程并行执行2 如果进程中的一个线程被阻塞了，内核可以调度该进程中的其他线程占有处理器运行，也可以运行其他进程中的线程3 内核支持线程具有小的数据结构和堆栈，线程的切换比较快，切换开销小4 内核本身也可以采用多线程技术，可以提高系统的执行速度和效率缺点：对于用户的线程切换而言，切换开销较大用户级线程方式：优点： 线程切换不需要转换到内核空间 调度算法可以是进程专用的 用户级线程的实现与操作系统平台无关缺点： 系统调用的阻塞问题：在基于进程机制的操作系统中，大多数系统调用将阻塞进程 在单纯的用户级线程实现方式中，多线程应用不能利用，多处理机进行多重处理的优点15. 响应比（优先权）的计算：响应比=1+等待时间/执行时间16. 产生死锁的原因：竞争资源、进程时间的推进顺序非法死锁产生的四个必要条件：互斥条件、请求和等待条件、不剥夺条件、环路等待条件。解除死锁：剥夺资源、撤销进程。死锁定理;(检测图中有无环路)1 在图中有一个p点（只有分配边无申请边或者申请边立即变成分配边），去掉该结点（所有边归还资源），对其他结点也做同样的考虑2 经过一系列简化后，若图中无边则无死锁，图中有边则一定有环路，为死锁状态。利用资源分配图判断有无死锁 若图中无环路，一定不死锁 若图中有环路，环路资源均只有一个单位，为死锁状态 若图中有环路，环中资源不只有一个单位，不一定死锁，依据死锁处理进一步判断17. 回收内存：有四种情况1 只上临空闲分区:只将他们合并，无需修改表项，空闲区个数不变2 只下临空闲分区;将它们合并并将所得的空闲分区的表项首地址为所回收的内存的首地址，空闲分区个数不变3 上下临空闲分区：将他们三者合并，表项首地址用上临空闲分区首地址，空闲分区个数少1。4 无上下临空闲分区：空闲分区个数增加118. 什么是紧凑/拼接，什么时候做紧凑？紧凑是：通过移动内存中作业的位置，把原来多个分散的小分区拼接成一个大分区的方法。当任何一个碎片都不能容纳新作业，但合并后可以容纳新作业才紧凑，如果合并后也可以，则不做紧凑。19. 快表：为了提高地址变换速度，可在地址变换机构中增设一个具有并行查询能力的特殊高速缓冲器，又称联想寄存器，或快表。20. 为什么要引入虚存及起原理：引入虚存的目的是为了小内存运行大作业，原理是：时间局限性和空间局限性原理。21. 缺页中断和一般中断的区别：1 缺页中断在指令执行期间发现所要访问的指令或者数据不在内存时所产生和处理，一般中断是，cpu在一条指令执行完后，才检测是否有中断强求到达，若有，则去响应，否则继续执行下一条指令。2 一条指令在执行期间可能发生多次缺页中断。22. 为了确定系统将进程运行时所缺的页面调入内存的时机，可采取：预调页策略和请求调页策略23. 没当发生缺页请求时，系统应从何处将缺页调入内存，有三种情况：p1491 系统拥有足够的对换区空间，这时可以全部从对换区调入所虚页面，以提高调入速度2 系统缺少足够的对换区空间，这时凡是不会将被修改的文件都直接从文件区调入，.3 unix方式24. i/o设备按信息交换的单位分类，有;块设备和字符设备。块设备：以数据块或kb为单位，有结构，可寻址，典型的块设备如磁盘，每块大小为512b4kb到磁盘设备的i/o控制方式常采用dna方式。传输速度较高字符设备：基本单位是字符，无结构，如交互式终端、打印机等。传输速率较低，不可寻址，i/o控制方式常采用中断驱动方式。25. 通道26. 引入缓冲区的原因1 缓和cpu和i/o设备之间速度不匹配的矛盾2 减少对cpu的中断频率，发宽对cpu中断响应时间的限制。27. 系统的设备分配程序可以(sdtdctcoctchct)1 分配设备dct2 分配控制器 coct3 分配通道 chct28. spooling系统主要有一下三个部分1 输入井和输出井2 输入缓冲区和输出缓冲区3 输入进程spi和输出进程spospooling的含义是什么？试述spooling系统的特点、功能以及控制过程。答：spooling是simultaneous peripheral operation on-line （即外部设备联机并行操作）的缩写，它是关于慢速字符设备如何与计算机主机交换信息的一种技术，通常称为“假脱机技术”。spooling技术是在通道技术和多道程序设计基础上产生的，它由主机和相应的通道共同承担作业的输入输出工作，利用磁盘作为后援存储器，实现外围设备同时联机操作。spooling系统由专门负责i/o的常驻内存的进程以及输入井、输出井组成；它将独占设备改造为共享设备，实现了虚拟设备功能29. 系统将数据交付给请求进程的两种方式：1 数据交付2 指针交付30. raid的分级:raid 0级 、raid 1级 、 raid 3级 、raid 5级 、raid 6级 、raid 7级。1 raid 0级：容量使用率100%，但只要出错将无法挽回，全为数据盘去备份。2 raid 1级：容量损失50%，有镜像即备份。用一半的盘做备份。3 raid 3级：专门拿一个盘做校验码存储，1个备份，所以c盘利用率为6/7.4 raid 5级：不采用专门的盘存校验码，每个盘都有独立的通道，不共享，不知道校验码占多少，不知道比例5 raid 6级、7级：具有比raid 3级，raid 5级更好的性能，原因是综合了他们制造的。是他们的综合体31. 文件管理系统管理的对象：a：文件 b：目录 c：磁盘（磁带）存储空间32. 最基本的文件操作：a：创建文件 b：删除文件 c：读文件 d：写文件 e：截断文件 f：设置文件的读/写位置33. 外存分配方式：连续分配（文件物理结构：顺序文件） 链接分配（链接文件） 索引分配（索引文件）34. 链接方式可分为：隐式链接 显示链接35. 什么是目录：人们把文件控制块的有序集合称之为文件目录。36. 线程与进程的关系：线程是比进程更小的能独立运行的基本单位，通常一个进程都有若干个线程，至少也需要一个线程。1.调度线程师调度和分派的基本单位，进程是资源拥有的基本单位。2.并发性进程之间可以并发执行，在一个进程中的多个线程之间也可以并发执行。3.拥有资源进程是拥有资源的一个独立单元，线程自己不拥有系统资源（也有一点比不可少的资源）但它可以访问其隶属进程的资源。4系统开销创建或撤消进程时，系统都要为之分配或回收资源，如内存空间、i/o设备等，os所付出的开销显著大于在创建或撤消线程时的开销；进程切换的开销也远大于线程切换的开销。进程是指在系统中正在运行的一个应用程序；线程是系统分配处理器时间资源的基本单元，或者说进程之内独立执行的一个单元。对于操作系统而言其调度单元是线程。一个进程至少包括一个线程，通常将该线程称为主线程。一个进程从主线程的执行开始进而创建一个或多个附加线程，就是所谓基于多线程的多任务。 37. 处理机调度层次在某些操作系统中，一个作业从提交到完成需要经历高、中、低3级调度。 1. 高级调度：又称“长调度”或“作业调度”或“接纳调度”。它决定处于输入池中的哪个后备作业可以调入主系统做好运行的准备，成为一个或一组就绪进程。系统中一个作业只需经过一次高级调度。 2. 中级调度：又称“中程调度”或“对换调度”。它决定处于交换区中的就绪进程哪个可以调入主存，一边直接参与对cpu的竞争。在主存资源紧张时，为了把进程调入主存，必须将主存中处于阻塞状态的进程调换至交换区，以便为调入进程腾出空间。这相当于是处于主存的进程和处于交换区的进程互换了位置。 3. 低级调度：又称“短程调度”或“进程调度”。它决定处于主存中的就绪进程哪个可以占用cpu。是操作系统中最活跃、最重要的调度程序，对系统的影响很大。38. 进程调度算法类型常用的进程调度算法有先来先服务、时间片轮转、优先数调度和多级反馈调度算法。 先来先服务（fcfs）：是按照作业提交或进程变为就绪状态的先后次序，分配cpu。即每当进入进程调度时，总是将就绪队列队首的进程投入运行。fcfs算法主要用于宏观调度，其特点是：比较有利于长作业，而不利于短作业；有利于cpu繁忙的作业，而不利于i/o繁忙的作业。 时间片轮转（round robin）：其基本思路是通过时间片轮转，提高进程并发性和响应时间特性，提高资源利用率。时间片轮转算法主要用于微观调度，其设计目标是提高资源利用率。 优先级调度：分为静态优先级和动态优先级两种。 静态优先级：进程的优先级是在创建时就已确定好的，直到进程终止都不会改变。 动态优先级：在创建进程的时候赋予一个优先级，在进程运行过程中还可以改变，以便获得更好的调度性能。 多级反馈调度算法：是在时间片轮转算法和优先级算法的基础上改进的，其优点是：照顾了断进程以提高系统吞吐量、缩短了平均周转时间；照顾i/o型进程以获得较好的i/o设备利用率和缩短响应时间；不必估计进程的执行时间，动态调节优先级。39. 虚拟存储器是指：具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量加以扩充的一种存储器系统。40. 设备独立性：什么是设备独立性，它是如何实现的设备独立性即应用程序独立于使用的物理设备，在应用程序中使用逻辑设备名称来请求使用某类设备。系统在执行时，是使用物理设备名称。要实现设备独立性必须由设备独立性软件完成，包括执行所有设备的公有操作软件提供统一的接口，其中逻辑设备到物理设备的映射是由逻辑设备表lut完成的。 41. 磁盘反问时间：寻道时间+旋转延迟时间+真正数据读写时间（前两个比重很大，也称他们为物理设备准备时间）42. 文件逻辑结构文件的逻辑结构是指从用户的观点出发所观察到的文件组织形式，也就是用户可以直接处理的数据及其结构，它独立于物理特性,；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。文件的物理结构则是指文件在外存上的存储组织形式，与存储介质的存储性能有关。包括连续文件、串联文件和索引文件。43. 成组链接法： 2、 判断题1. 父子进程的关系：1 所有进程由父进程创建，不会自生自灭2 作业调度进程是任务进程的祖先3 子进程可继承父进程，拥有的资源如打开文件，权限，缓冲区等4 子进程撤销时，从父进程继承的资源归还父进程，系统分配的资源归还给系统，父进程撤销时，其下所有子进程也一并撤销，以防不可控。3、 问答题1. 操作系统的主要功能有一下几个方面：1) 处理机管理功能1 进程控制2 进程同步3 进程通信4 调度2) 存储器管理功能1 内存分配2 内存保护3 地址映射4 内存扩充3) 设备管理功能1 缓冲管理2 设备管理3 设备处理4) 文件管理功能1 文件存储空间的管理2 目录管理3 文件读/写管理和保护2. 进程与程序的区别1 程序是指令集合（静态），进程有程序+数据集+进程控制块（pcb）2 程序是静态的，进程是动态的。进程，它由创建产生，由撤销灭亡3 程序和进程无一一对应关系。3. 多级反馈队列调度算法1 应设置多个就绪队列，并为各个队列赋予不同的优先级2 当一个新进程进入内存后，先将它放入第一队列的末尾，按fcfs原则排队等待调度3 仅当第一队列空闲时，调度程序才调度第二队列中的进程运行；仅当第1(i-1)队列均空闲时，才会调度第i队列中的进程运行。4. 死锁的处理方法：1 预防死锁：事先施加严格限制，保证死锁一定不发生，破坏死锁产生的必要条件。结果：系统资源利用率低，系统吞吐量低2 避免死锁：尽量不让死锁发生，动态分配资源，使用状况，评估是否能够满足当前进程，资源请求3 检测死锁：允许死锁，有强有力的检测机制4 解除死锁：（3和4配套使用）5. 几种程序装入方式及其特点1 绝对装入方式：在装入主存之前已转换（事先预知主存的可用地址）2 可重定位装入方式：装入的时候边装边做3 动态运行时装入方式：运行时才做转换，转让前后地址都不变。转换时借用重定位寄存器。绝对地址=重定位寄存器中的基址+相对地址6. 存储器分配方式：1 离散分配方式：1 基本分页2 基本分段3 基本段页式分配（先分段再分页）2 连续分配1 单一连续分配：（一个时刻只有一个进程，主存全归其所有）2 分区分配：将主存分为几个区域（包括：固定分区分配，可变分区分配）3 虚拟存储1 请求分页2 请求分段7. 动态分区分配算法1 首次适应算法：空闲分区表按首地址排升序，检索的时候总是从头检索缺点：低址空间被划分为难以用的小分区优点：保留高址可用大分区2 循环首次适应算法：空闲分区表按首地址排升序，检索的时候从上一次检索到的地方开始检索优点：不会把低地址部分空闲区不断被划分缺点：高地址保留不了大分区3 最佳分配算法：空闲分区表按容量排升序优点：找到的第一个适合的分区一定是最接近作业大小的缺点：会形成很多难以重复利用的小碎片4 最差分区算法：空闲分区表按容量排降序缺点：每次都把大分区分配出去，对大作业到来的时候不利优点：减少难以利用的小碎片的产生。8. 分页和分段的主要区别1 页是信息的物理单位，段是信息的逻辑单位2 页的大小固定且有系统决定，段的长度却不固定，决定于用户所编写的程序，通常编译程序在对程序进行编译时，根据信息的性质来划分3 分页的作业地址空间是一维的，分段的作业空间是二维的9. 四种i/o控制方式：1 程序i/o控制方式2 中断驱动i/o控制方式（前两者cpu以字节为单位干预运行）3 直接存储器访问（dma）i/o控制方式特点： 数据传输的基本单位是数据块，每次传送至少一个数据块 所传送的数据是从设备直接送入内存的或者直接从内存中读取数据 仅在传送一个货多个数据块的开始和结束时，才需cpu干扰，整块数据的传送是在控制器的控制下4 i/o通道控制方式（后两者cpu以块为单位干预运行）宗旨是：减少cpu对i/o的干预（越少干预越好）10. 如何实现共享打印机（1）由输出进程在输出井中为之申请一空闲盘块区，并将要打印的数据送入其中；（2）输出进程再为用户进程申请一张空白的用户打印表，并将用户的打印要求填入其中，再将该表挂到请求打印队列上。（3）一旦打印机空闲，输出进程便从请求打印队列的队首取出一张请求打印表，根据表中的要求将要打印的数据从输出井传送到内存缓冲区，再由打印机进行打印。11. 为什么要引入索引结点及其好处112. 什么是容错技术，一二级等容错技术的内容是什么？1 容错技术是通过在系统中设置冗余部件的办法，来提高系统的可靠性的一种技术。磁盘容错技术是通过增加冗余的磁盘驱动器、磁盘控制器等方法，来提高磁盘系统的可靠性的一种技术2 第一级容错技术是最基本的一种磁盘容错技术，主要用于防止因磁盘表面缺陷所造成的数据丢失。它包括：双份目录和双份文件分配表、 热修复重定向和写后读校验3 第二级容错技术：只要用于防止磁盘驱动器和控制器的数据，具体分为：磁盘镜像 、 磁盘双工4 基于集群技术的容错技术：集群是指由一组互连的自主计算机组成统一的计算机系统，给人们的感觉是，它们是一台计算机。4、 解答题1 如何用信号量表示前驱图：1 利用信号量实现进程互斥2 利用信号量实现前驱关系例子：2 计算地址转换比如给出页表信息，计算其物理地址逻辑地址（0，137），（1，4000），（2，3600），（5，230）中的0，1，2，5表示段号，137，4000，3600，230表示位移量。段号0中的内存地址50k表示0号段的起始地址，10k表示这个段的长度。对于逻辑地址（0，137），先找到段号0处，物理地址=起始地址+位移量，即物理地址=50k+137=50x102