操作系统期末复习.doc

名词解释：1. 进程互斥：两个或两个以上的进程由于不能同时使用同一临界资源，只能一个进程使用完，另一个才能使用，这种现象称为进程互斥。2. 页表：每一个作业的虚页号到内存的页架号之间的映射关系的表。3. 文件目录：为了实现对文件的“按名访问”，记录文件基本信息的数据结构，主要有“文件名、类型、属性、日期时间、长度、物理地址”等进行组织所形成的表，称为目录表或文件目录。4. DMA：不需要CPU参与，而在专门硬件控制电路控制之下进行的外设与存储器间直接数据传送的方式，称为直接存储器存储DMA.5. 进程同步：相互合作的几个进程需要在某些确定点上协调他们工作，一个进程到达这些点后，另一个进程已完成某些操作，否则就不得不停下来等待这些操作的结束，这就是进程间的同步。6. 段表：每个进程都有一张逻辑空间与内存空间映射的段表，其中每一个段表项对应进程的一个段，段表记录该段在内存中的起始地址和段长度。7. 文件保护：是防止文件被破坏8. 通道：通道又称为I/O处理机，它能完成主存与外设支架你的信息传输，并与中央处理器并行操作。9. 线程：CPU调度的单位10. 地址重定位：当装入程序将可执行代码装入内存时，程序的逻辑地址与程序在内存的物理地址一般是不相同的，必须通过地址转换将逻辑地址转换成内存地址，这个过程称为地址重定位。11. FAT：FAT是文件配置表，是一种由微软发明并拥有部分专利的文件系统，供MS-DOS使用，也是所有非NT核心的微软窗口使用的文件系统12. 中断：CPU控制器执行指令时，突然接受到更加紧急的任务，则CPU暂停当前任务转去执行紧急任务的过程。问答题：1. 什么是进程？程序和进程有什么联系和区别？进程：多道程序并发执行的一个动态过程。联系：程序是进程的一部分，是进程的实体；区别：进程是程序的一次执行，是种动态的；而程序是一组有序的指令，是静态的。一个进程可以执行一个或多个程序，同一程序可能被多个进程同时执行。程序可作为软件资源长期保留，而进程是程序的一次执行过程，是暂时的。进程有并发性，可以其他进程并发运行，同时也是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。2. 试写出“生产者/消费者”算法，并作必要文字说明。设置两个私用信号量和一个公用信号量 公用信号量S，初值为1，表示没有进程进入临界区，它用于实现进程互斥； 私用信号量S0，用于表示产品数目，初值为0； 私有信号量Sn，用于表示可用缓冲区数，初值为n。算法：begin B:array0n-1 of integer; P,R:integer; S ,Sn, S0:semaphore; P：=R:=0; S:=1; Sn：=n; S0:=0； cobegin process producer i(i=1,2.,m) begin L1: produce a product; P(Sn); P(S); BP:=product; P:=(P+1)mod n; V(S0); V(S); go to L1; end; process consumer j(j=1,2,k); begin L2:P(S0); P (S); take a product from BR; R:=(R+1) mod n; V(Sn); V(S); consume go to 12; end; coend; end;3. 有哪几种存储管理技术可以实现虚拟存储器，简要说明其工作原理。1.请求分页存储管理：（1） 页框：物理地址分成大小相等的许多区，每个区称为一块；（2）址分成大小相等的区，区的大小与块的大小相等，每个称一个页面。（3） 逻辑地址形式：与此对应，分页存储器的逻辑地址由两部分组成，页号和单元号。（4）页表和地址转换：采用的办法是动态重定位技术，让程序的指令执行时作地址变换。 2.分段存储管理： 一个用户作业的程序按其逻辑结构可划分为若干段，这些段中的每一段都是完整的。在分段存储管理系统中，可以用类似于分页管理用过的地址变换机构，实现分段管理的地址变换。这里使用的是段变换表SMT，它把作业地址空间变换为物理存储空间，作用地址空间的段与主存中的段大小相等，地址变换是在作业执行过程中由硬件自动完成的。 3.段页式存储管理：是基本分段存储管理方式和基本分页存储管理方式原理的结合，即先将用户程序分成若干个段，再把每个段分成若干个页，并为每一个段赋予一个段名。4. 为什么说通道技术是现代操作系统的主要硬件支持，简要说明通道的工作原理。（1）采用通道技术解决了I/O操作的独立性和各部件工作的并行性，把CPU从繁琐的输入输出操作中解放出来，能实现CPU与通道的并行操作，而且通道与通道间也能实现并行操作，各通道上的外设也能实现并行操作，从而大大提高计算机系统的效率。(2)工作原理（采用通道技术后，I/O操作过程为）：CPU在执行用户程序时如果遇到I/O请求，则它用I/O指令启动指令通道上选址的设备，一旦启动成功，通道开始控制设备进行操作。当设备I/O操作完成后，由通道发出I/O，结束中断，CPU停止当前工作，转向中断处理程序。5. 进程有哪几种基本的调度状态？这些调度状态又根据什么条件如何进行转换？（1）运行状态。（2）就绪状态。（3）阻塞状态。进程的各种调度状态，可以根据一定的条件而发生变化。处于运行状态的进程可能因某种事件的发生而变成阻塞状态。相应事件发生之后，该进程可以从阻塞状态变成就绪状态。当系统的进程调度程序把处理机分配给某一就绪状态的进程时，它就从就绪状态进入运行状态。6. 试写出“哲学家就餐”算法，并作必要文字说明begin S1,S2,S3,S4,S5:semaphore; S1:=S2:=S3:=S4:=S5:=1 Cobrgin process Pi(i=1,2,3,4) begin Li:thinking; hungry; P(Si); pickup ri; P(Si+1); pickup ri+1; eating; putdown ri; putdown ri+1; V(Si); V(Si+1); go to Li end; process P5 begin L5:thinking; hungry; P(S1); pickup r1; P(S5); pickup r5; eating; putdown r1; putdown r5; V(S1); V(S5); go to L5 end; coend; end 7. 试述请求页式存储管理技术的工作原理，分析其主要优缺点，可以采用什么技术方法来改进其主要缺点。工作原理：请求分页即：基本分页+请求调页+页面置换优点：可以离散存储程序，降低磁片数量；提供虚拟存储器，提高主存利用率，有利于多道运行。缺点：必须有硬件支持；有些系统会产生抖动现象；程序最后一页任然存在未被利用空间。8. 什么是文件？什么是文件系统？文件系统有哪些主要功能？文件：外存上的赋名信息集。文件系统：OS与管理文件有关的软件，被管理的软件及相关的数据结构。功能：（实现按名访问）（1） 文件的结构及有关存取方法（2） 文件的目录机构和有关处理（3） 文件存储空间的管理（4） 文件的共享和存取控制（5） 文件操作和使用9. 试述现代操作系统的主要特征。（1）并发性：并发指的是在操作系统中存在着许多同时的或并行的活动。例如，在多道程序设计的环境下，各个程序同时在处理机上交替、穿插地执行。 （2）共享性：系统中存在的各种并发活动，要求共享系统的硬、软件资源。（3）虚拟性：虚拟指的是讲一个物理实体映射为若干个逻辑实体。前者是客观存在的，后者是虚构的。（4）不确定性：1.程序执行结果不确定，程序执行结果不能再现。2. 多道程序设计环境下，程序按异步方式运行。10. 试述操作系统与用户的接口并举例说明。概念：为了方面用户对计算机系统的使用和编程，操作系统向用户提供了用户与操作系统的接口，简称为用户接口。操作系统提供了两类接口：一类是程序级接口，即系统调用或称操作系统应用程序接口；另一类是作业控制级接口，即键盘控制命令与作业控制命令。 作业控制级接口（即命令程序）：分为脱机用户接口和联机用户接口。脱机用户接口由一组作业控制命令或称作业控制语言组成。联机接口由一组操作系统命令组成，用于联机作业的控制。例如，系统管理、环境设置、权限管理、文件管理等。11. 存储管理的主要研究课题是什么？(1）：存储分配问题：重点是研究存储共享和各种分配算法。 （2）：地址再定位问题：研究各种地址变换机构，以及静态和动态再定位方法。 （3）：存储保护问题：研究保护各类程序，数据区的方法。 (4）：存储扩充问题：主要研究虚拟存储问题及其各种调度算法.12. 桌上有一只盘子，每次只能放入一个水果。爸爸专向盘中放苹果，妈妈专向盘中放桔子，一个女儿专吃盘中苹果，一个儿子专吃盘中的桔子。试用P、V操作写出他们能同步的程序。 int empty=1; int orange=0; int apple=0; 爸爸进程（） P(empty); 将水果放入盘中； 若放入的是桔子 则V(orange); 否则，V(apple); 儿子进程（） P(orange); 从盘中取走桔子； V(empty); 吃桔子； 女儿进程（） P(apple); 从盘中取走苹果； V(empty); 吃苹果；应用题：1. Windows 操作系统采用了什么存储管理技术？请简要说明其工作原理。（1） 请求分页 （2）二级页表（3）三次访存：意味着时间*3,性能降低1/3（4）快表技术:(硬件加速)是专用预留给页表 （5）Cache：公用 （6）FIFO（7）预置页面2. Windows 操作系统支持的文件系统具体有哪几种？请结合相关数据结构简要说明在硬盘上创建一个文件的过程。(1)数据结构：FDT （2）文件目录表 （3）FAT文件分配表过程：（1）、在创建一个文件时，可以通知WindowsNT，哪些用户可以读该文件，哪些用户可以修改该文件；（2）、指定谁可以列出一个目录的内容和谁可以在该目录下增加文件。即使用户知道文件的路径，仍可以禁止访问目录中的文件，只有NTFS分区中的文件才有这种称为任意访问控制的能力。（3）、NTFS的第二个优点是它具有先进的容错能力。NTFS使用一种称为事务(transaction)登录的技术跟踪对磁盘的修改，（4）、NTFS可以在几秒钟内恢复错误而不是HPFS的几分钟或几小时（取决于HPFS分区的大小）。（5）、NTFS的第三个优点是其文件不易受到病毒和系统崩溃的侵袭，这种抗干扰直接源于WindowsNT操作系统的高度安全性能。（6）、在FAT和NTFS两种文件系统在一个磁盘中并存时，由于NTFS文件系统只能被WindowsNT识别，一般的病毒还是很难在NTFS文件系统中找到生存空间。（7）、对于大分区，NTFS比FAT和HPFS效率都高，FAT和HPFS比NTFS需要更多的空间来存储文件系统用于管理硬盘上文件和目录的信息。（8）、由于NTFS文件系统支持长文件名，人们给文件命名时现也不需受8.3命名规则限制，从而可以给文件起一个反映其意义的文件名。（9）、NTFS支持向下兼容，甚至可以从新的长文件名中产生老式的短文件名。当文件写入可移动媒体（如软盘）时，它自动采用FAT文件名FAT文件系统。（10）、实际上NTFS的主要弱点是它只能被WindowsNT所识别。NTFS文件系统可以存取FAT文件系统和HPFS文件系统的文件，但其文件却不能被FAT文件系统和HPFS文件系统所存取，兼容性不是特别好。但从网络安全性的角度来说，这种限制也是一种优点，它可以保证如果其他操作系统没有Windows的安全控制，其用户就不能对NTFS分区中的文件进行访问。（11）、如果引导驱动器（也就是C驱动器）使用NTFS文件系统，就不能使用Flexboot选项，因为DOS系统只能从C驱动器引导，但不能从NTFS驱动器引导。相对WindowsNT来说，它的引导分区可以是FAT、NTFS和HPFS。最后它还存在一个问题，那就是即使使用WindowsNT驱动程序，许多备份实用程序在操作NTFS分区时仍有问题。3. Windows 操作系统为用户提供了哪些接口？请简要解释并举例说明。API（1）、程序级接口：WindowsAPI提供验证方式，应用编程接口（API）用于调用；API分为：Win32API和Win64API（2）、作业级接口：图形界面、GUI、字符界面（3）、操作命令接口：又叫做操作接口或作业接口，它是用户在操作系统界面上以命令方式来操作和控制计算机的手段。在一般情况下，一个完整的操作系统在启动后就会提供一个供用户对计算机进行操作的界面。例如：DOS操作系统会在显示器上显示一个字符操作界面；Windows操作系统会显示一个图形界面。这样，用户就可以输入命令的方式来使用操作系统的某种功能。API又叫做编程接口，从使用的方式来看，它是在应用程序中以函数调用的方式来享用系统服务的。在比较完善的操作系统中，还提供了一些诸如汇编、编译、编辑等通用的系统软件供用户使用。这些程序虽然像应用程序一样是用来完成特定任务的程序，但由于这种特定任务具有某种程度的通用性（例如C编译器），所以它们还是属于系统软件范畴。为了与应用程序在名称上区分开来，就把它们叫做实用程序。根据处理器执行操作系统提供的程序功能模块在操作系统中所处的层次，操作系统的运行状态还可分为两种：核心态和用户态。处于核心态的程序模块可使用处理器的特权指令，而非核心态的模块不可使用处理器的特权指令。因此