计算机操作系统80问答题.doc

计算机操作系统80问答题第一章。1. 什么是操作系统？操作系统(Operating System,简称OS)是管理计算机硬件和其他软件的软件。2. 操作系统的目标是什么？方便性，有效性，可扩充性和开放性。3. 什么是单道批处理系统？什么是多道批处理系统？单道批处理系统：系统对作业的处理都是成批的进行的，且在内存中始终只保持一道作业多道批处理系统：用户所提交的作业都先存放在外存上并排称一个队列，称为后备队列，然后，由作业调度程序按一定的算法从后备队列中选择若干个作业调入内存，使他们共享CPU和系统的各种资源。4. 单多道批处理系统的优缺点各是什么？单道批处理系统内存始终只有一道作业而多道批处理系统在内存中可同时驻留多道程序，单道系统的一批作业自动的逐个作业一次运行而多道批处理系统具有无序性。优缺点：单道系统不能很好的处理人机矛盾使其不能很好的利用系统资源而躲到批处理系统资源利用率高。多道批处理系统优缺点1、资源利用率高2、系统吞吐量大3、平均周转时间长4、无交互能力。5什么叫分时系统？把一段时间分成若干个时间片，每个作业每次只能运行一个时间片未运行完的作业排在尾部，等待下一个时间片继续。操作系统以时间片为单位，轮流为每个终端用户服务。 特征：人机交互共享主机便于用户上机。6. 什么叫做实时操作系统？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。7. 用户与操作系统的接口有哪三种？命令接口;程序接口;图形用户接口第2章 。1. 什么是程序?程序顺序执行时的特点是什么？程序=数据结构+算法。特点: 顺序性封闭性可再现性2. 什么是前趋图？前趋图是一个有向无循环图，记做DAG，用来描述进程之间执行的前后关系。3. 程序并发执行时的特征是什么？间断性失去封闭性不可再现性4. 什么叫做进程?进程是进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个基本单位。5. 进程的特征是什么？动态性：进程的实质是程序在多道程序系统中的一次执行过程，进程是动态产生，动态消亡的。 并发性：任何进程都可以同其他进程一起并发执行 独立性：进程是一个能独立运行的基本单位，同时也是系统分配资源和调度的独立单位； 异步性：由于进程间的相互制约，使进程具有执行的间断性，即进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进 结构特征：进程由程序、数据和进程控制块三部分组成。 多个不同的进程可以包含相同的程序：一个程序在不同的数据集里就构成不同的进程，能得到不同的结果；但是执行过程中，程序不能发生改变。6. 进程的三种基本状态是什么？请画出状态转换图。1）就绪状态（Ready）： 进程已获得除处理器外的所需资源，等待分配处理器资源；只要分配了处理器进程就可执行。就绪进程可以按多个优先级来划分队列。例如，当一个进程由于时间片用完而进入就绪状态时，排入低优先级队列；当进程由I/O操作完成而进入就绪状态时，排入高优先级队列。 2）运行状态(Running)： 进程占用处理器资源；处于此状态的进程的数目小于等于处理器的数目。在没有其他进程可以执行时(如所有进程都在阻塞状态)，通常会自动执行系统的空闲进程。 3）阻塞状态(Blocked)： 由于进程等待某种条件（如I/O操作或进程同步），在条件满足之前无法继续执行。该事件发生前即使把处理机分配给该进程，也无法运行。7. 系统中的进程之间是什么样的结构关系？8. 什么是临界资源？什么叫临界区？临界资源是指每次仅允许一个进程访问的资源。不论是硬件临界资源，还是软件临界资源，多个进程必须互斥地对它进行访问。每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区。9.什么叫进程同步？什么叫进程互斥？我们把异步环境下的一组并发进程因直接制约而互相发送消息而进行互相合作、互相等待，使得各进程按一定的速度执行的过程称为进程间的同步。两个或两个以上的进程,不能同时进入关于同一组共享变量的临界区域,否则可能发生与时间有关的错误,这种现象被称作进程互斥. 10. 进程同步、互斥时常用的信号量有哪几种？如何利用它们写出同步互斥的例子。整型信号量记录型信号量AND型信号量信号量集11. 对给定的前趋图会利用信号量实现前趋图。12. 能读懂利用记录型信号量解决生产者-消费者问题的程序。13. 能读懂读者-写者问题程序。14. 什么叫高级通讯？什么叫低级通讯？信号量机制为通讯工具的叫做低级通讯。共享存储器系统、消息传递系统以及管道通信系统统称为高级通信机制。15. 进程之间是如何进行高级通讯的。16. 什么叫线程？为什么要引入线程？有什么属性？是进程中某个单一顺序的控制流。也被称为轻量进程（lightweight processes）。计算机科学术语，指运行中的程序的调度单位。引入线程的原因：试图用它来提高系统内程序并发执行的速度，从而可进一步提高系统的吞吐量。线程能比进程更好的提高程序的并发执行程度，充分的发挥多处理机的优越性。线程的属性：轻型实体独立调度和分派的基本单位可并发执行共享进程资源。17. 进程有哪几部分组成？创建进程要做哪些工作？程序段、相关的数据段和pcb三部分构成。系统在创建一个进程时，必须为它分配其所必需的、处理机之外的所有资源，如内存空间、I/O设备，以及建立相应的PCB18. 什么叫原语？原语是由若干条指令组成的，用于完成一定功能的一个过程。他与一般过程的区别在于：他们是原子操作19. 什么是P操作？什么是V操作？ P（S）：将信号量S的值减1，即S=S-1； 如果S=0，则该进程继续执行；否则该进程置为等待状态，排入等待队列。 V（S）：将信号量S的值加1，即S=S+1； 如果S0，则该进程继续执行；否则释放队列中第一个等待信号量的进程。第3章 。1. 什么叫高级调度？什么叫低级调度？什么叫中级调度？高级调度：(High-Level Scheduling)又称为作业调度，它决定把后备作业调入内存运行； 低级调度：(Low-Level Scheduling)又称为进程调度，它决定把就绪队列的某进程获得CPU； 中级调度：(Intermediate-Level Scheduling)又称为在虚拟存储器中引入，在内、外存对换区进行进程对换。2. 常用进程调度算法有哪些？是如何定义的？各有什么优缺点？先来先服务调度算法：当在作业（或进程）调度中采用该算法时，每次调度都是从后备作业队列中选择一个或多个最先进入队列的作业，将他们调入内存，为它们分配资源、创建进程，然后放入就绪队列。短作业（进程）优先调度算法：是指对短作业或短进程优先调度的算法。高优先权优先调度算法：优先权高的作业（或进程）优先调度。基于时间片的轮转调度算法：轮转法前几种算法主要用于批处理系统中，不能作为分时系统中的主调度算法，在分时系统中，都采用时间片轮转法。 简单轮转法：系统将所有就绪进程按FIFO规则排队，按一定的时间间隔把处理机分配给队列中的进程。这样，就绪队列中所有进程均可获得一个时间片的处理机而运行。 多级队列方法：将系统中所有进程分成若干类，每类为一级。多级反馈队列调度算法：多级反馈队列方式是在系统中设置多个就绪队列，并赋予各队列以不同的优先权。3. 按占用处理的方法分类，优先调度算法分为哪两类？分别叙述。非抢占式优先权算法：系统一旦把处理机分配给就绪队列中优先权最高的进程后该进程就一直执行下去，直至完成；或因发生某事件使该进程放弃处理机时，系统方可再将处理机重新分配下去。抢占式优先权调度算法：在一进程执行过程中，如果出现了另一个优先权更高的进程，进程调度程序就立即停止当前进程的执行，重新分配处理机给新到的优先权最高的进程。4. 按确定优先权的时机分类，优先权调度算法分为哪两类？分别叙述，各有什么优缺点？5. 在实时调度中，非抢占调度算法分为哪两种？各有什么优缺点？非抢占式轮转调度算法：有一台计算机控制若干个相同的对象，为每个被控对象建立一个实时任务，并将它们排成一个轮转队列。调度程序每次选择队列中的第一个任务投入运行。当该任务完成后，便把他挂在轮转队列的末尾，等待下一次调度运行，而调度程序再选择下个任务运行。非抢占式优先调度算法：当存在要求较为严格的任务，则利用该算法为这些任务赋予较高的优先级，当这些实时任务到达时，把他们安排在就绪队列的队首，等待当前任务自我终止或运行完成后才能被调度。6. 在实时调度中，抢占式调度算法分为哪两种？基于时钟中断的抢占式优先权算法立即枪战的优先权调度算法7. 进程（线程）常用的调度方式有哪三种？8. 什么叫死锁？产生死锁的四个必要条件？a. 死锁是指多个进程因竞争资源而造成的一种僵局，若无外力作用，这些进程都将永远不能再向前推进;b. 产生死锁的原因有二，一是竞争资源，二是进程推进顺序非法；c. 必要条件是: 互斥条件，请求和保持条件，不剥夺条件和环路等待条件. 9. 预防死锁有哪些方法？格式如何实现的？各有什么优缺点？1、采用资源静态分配策略，破坏部分分配条件； 2、允许进程剥夺使用其他进程占有的资源，从而破坏不可剥夺条件； 3、采用资源有序分配法，破坏环路条件。 10. 什么是系统安全状态？是指系统能按某种进程顺序（p1，p2.pn来为每个进程pi分配其所需的资源，知道满足每个进程对资源的最大需求，使得每个程序都可顺利的完成。11. 什么是死锁的避免？常用的算法是什么？基本思想是？死锁的避免不严格地限制死锁的必要条件的存在，而是系统在系统运行过程中小心地避免死锁的最终发生。最著名的死锁避免算法是银行家算法。死锁避免算法需要很大的系统开销。12. 什么是死锁的检测和解除？死锁的检测：在系统未采取任何现执行措施时，系统必须做到提供一种算法，以利用这些信息来检测系统是否已经进入死锁状态。死锁的解除：当发现有进程死锁时，便应立即把他们从死锁状态中解脱出来。13. 什么是死锁定理？S状态为死锁的充分必要条件是：当且仅当S状态的资源分配图是不可完全简化的。该充分条件被称为死锁定理。14. 常用的死锁解除方法有哪两种？剥夺资源撤销进程第四章1. 什么叫静态重定位？有什么优缺点？静态重定位：即在程序装入内存的过程中完成，是指在程序开始运行前，程序中的各个地址有关的项均已完成重定位，地址变换通常是在装入时一次完成的，以后不再改变，故成为静态重定位。静态重定位主要优点是，无需增加硬件地址变换机构，因而可在一般计算机上实现。静态重定位主要缺点有：要求给每个作业分配一个连续的存储空间，且在作业的整个执行期间不能再移动，因而也就不能实现重新分配主存。不利于主存空间的充分利用。 用户必须事先确定所需的存储量，若所需的存储量超过可用存储空间时，用户必须考虑覆盖结构。用户之间难以共享主存中的同一程序副本。2. 什么叫动态重定位？有什么优缺点？动态重定位：程序放在不连续的实际物理空间中，要进行逻辑地址到物理地址的转换，实现动态重定位一般需要页式存储管理，页式存储管理用的不是寄存器，使用的是称为page table的数据结构page table记录了所有逻辑地址到物理地址的转换信息，进程切换的时候需要冲洗硬件上的page table。动态重定位的主要优点有：用户作业不要求分配连续的存储空间。用户作业在执行过程中，可以动态申请存储空间和在主存中移动。有利于程序段的共享。动态重定位的主要缺点有：需要附加的硬件支持。实现存储管理的软件算法比较复杂。与静态重定位相比较，动态重定位的优点是非常明显的，且现在一般计算机在不同成度上都提供有动态重定位所需的硬件支持，因此动态重定位方法得到了普遍应用。3. 什么叫连续分配方式？是指为一个用户程序分配一个连续的内存空间。4. 连续分配方式为哪四种？单一连续分配固定分区分配动态分区分配可重定位分区分配5. 什么叫首次适应算法？有什么优缺点？从空闲分区表的第一个表目起查找该表，把最先能够满足要求的空闲区分配给作业，这种方法目的在于减少查找时间。为适应这种算法，空闲分区表（空闲区链）中的空闲分区要按地址由低到高进行排序。该算法优先使用低址部分空闲区，在低址空间造成许多小的空闲区，在高地址空间保留大的空闲区。6. 什么叫最佳适应算法？有什么优缺点？它从全部空闲区中找出能满足作业要求的、且大小最小的空闲分区，这种方法能使碎片尽量小。为适应此算法，空闲分区表（空闲区链）中的空闲分区要按从小到大进行排序，自表头开始查找到第一个满足要求的自由分区分配。该算法保留大的空闲区，但造成许多小的空闲区。 7. 回收区与内存中的空闲区有哪四种关系？P125页8. 什么叫循环首次适应算法？有什么优缺点？该算法是首次适应算法的变种。在分配内存空间时，不再每次从表头（链首）开始查找，而是从上次找到空闲区的下一个空闲开始查找，直到找到第一个能满足要求的的空闲区为止，并从中划出一块与请求大小相等的内存空间分配给作业。该算法能使内存中的空闲区分布得较均匀。9. 什么叫“拼接”（紧凑）？为什么要采用这种技术？通过移动内存中作业的位置，以把原来多个分散的小分区拼接成一个大分区的方法，成为“拼接”或者“紧凑”。当内存中出现过多的“零头”或“碎片”时，新的程序将无法装入本应大于其的空间。10. 简述动态重定位的实现方法。 1、将程序装入内存，将内存首地址送重定位寄存器。 2、设置基地址寄存器，重定位寄存器。 3、在程序运行过程中，地址变换机制将要重定位的地址与重定位寄存器中的地址相加，得到实际要访问的物理地址。11. 为什么要引入分页存储管理？由于虚拟空间远远大于物理空间，而可用的物理空间即实际安装的内存储器又常常小于可配置的物理空间，因此操作系统需要对任务使用的段进行调度。如果对段的长度不加任何限制，即段中的字节数可以是任意的， 则在多次分配、释放存储空间即进行多次段的调度后，连续的存储区就可能成为占用区和空闲区交叉的不连续的存储区，即产生“碎片”问题。尽管空闲区的总的存储容量远远大于新任务所要求的存储容量，但是因为其不连续而使新任务的段不能调入，新任务也就不能运行。造成存储空间的浪费，也影响了系统运行多任务的能力。此外，如果只有段为调度单位，而段一般都比较大，所以需在内存与硬盘之间频繁进行大块信息的交换，这会降低系统性能。为此，在对存储器的管理中引入了页管理功能。12. 什么叫页表？在分页系统中，允许将进程的各个页离散地存储在内存不同的物理块中，但系统应能保证进程的正确运行，即能在内存中找到每个页面所对应的物理块，为此，系统又为每个进程建立了一张页面映像表，简称页表。13. 叙述分页管理中的地址交换过程。（1）程序执行时，每遇到一个逻辑地址A，将A送到逻辑地址寄存器LA，LA自动的将A划分为（，），即（页号，页内单元号）。（2）使用到页表和快表中同时查询。（注快表是硬件机构）（3）如果在快表中查询到的对应项，则获得内存块号，形成内存地址（p,W）放入内存地址寄存器中。（4）使用内存地址寄存器访问内存。（5）如果快表没有找到P的对应项，页表的查询也会得出结果（此时访问内存）。如果页表的状态位为1，表明P逻辑页面对应的内容存在，从页表中获得对应的内存块号，形成内存地址（p,W）放入内存地址寄存器。（6）使用内存地址寄存器访问内存。（7）如果页表的状态位为0，发生缺页中断开始，表明P逻辑页面对应的内容不在内存，二是外存，从页表取出P对应的外存地址Wa，到外存中查找对应的内容。（8） 如果内存有空间，直接将外存上的P对应的内容调入内存。（9）如果内存没有空间，若可以覆盖，则进行覆盖，否则进行交换。（10）修改页表，缺页中断结束，从（2）重开始进行地址变换。14. 什么叫慢表？什么叫快表？具有并行查询能力的特殊高速缓冲器，称为快表。又称为“联想寄存器”，15. 具有快表的存储管理中的地址变换过程如何进行的？在cpu给出有效地址后，由地址变换机构自动地将页号p送入高速缓冲寄存器，并将此页号与高速缓存中的所有页号进行比较，若其中有与此相匹配的页号，便表示所要访问的页表项在快表中。如在快表中未能找到对应的页表项，则还需在访问内存中的页表，找到后，把从业表项中读出的物理块号送地址寄存器；同时，再将此页表项存入快表的一个寄存器单元中，亦即，重新修改快表。但如果联想寄存器已满，则os必须找到一个老的且已被认为不再需要的页表项，将它换出。16. 为什么要引入分段存储管理方式？为了满足用户（程序员）在方便编程信息共享信息保护动态增长动态链接等方面的要求。17. 段式管理的地址变换过程如何进行？为了实现从进程的逻辑地址到物理地址的变换功能，在系统中设置了段表寄存器，用于存放段表始址和段表长度TL。在进行地址变换时，系统讲逻辑地址中的信号与段表长度TL进行比较，若STL，表示段号太大，是访问越界，于是产生越界中断信号；若未越界，则根据段表的始址和该段的段号，计算出该段对应段表项的位置，从中读出该段在内存的起始地址，然后，在检查段内地址d是否超过该段的段长SL。若超过，即dSL，同样发出越界中断信号；若未越界，则将该段的基址与段内地址d相加，即可得到要访问的内存物理地址。18. 为什么引入段页式存储管理？既具有分段系统的便于实现、分段可共享、易于保护、可动态链接等一系列优点，有能像分页系统那样很好的解决内存的外部碎片问题，以及可为各个分段离散的分配内存等问题。19. 为什么引入虚拟存储器？作用 虚拟存储器在计算机中的作用很大，电脑中所有运行的程序都需要经过内存来执行，如果执行的程序很大或很多，就会导致内存消耗殆尽。为了解决这个问题，Windows中运用了虚拟内存技术，即拿出一部分硬盘空间来充当内存使用，当内存占用完时，电脑就会自动调用硬盘来充当内存，以缓解内存的紧张。20. 什么叫虚拟存储器？虚拟存储器：在具有层次结构存储器的计算机系统中，自动实现部分装入和部分替换功能，能从逻辑上为用户提供一个比物理贮存容量大得多，可寻址的“主存储器”。虚拟存储区的容量与物理主存大小无关，而受限于计算机的地址结构和可用磁盘容量。特点：虚拟内存的21. 虚拟存储器的特征是什么？多次性对换性虚拟性22. 什么是局部性原理？23. 什么是最佳置换算法？优缺点各是什么？最佳页面置换算法(OPT：optimal page replacement algorithm) 这是一种理想情况下的页面置换算法，但实际上是不可能实现的。该算法的基本思想是：发生缺页时，有些页面在内存中，其中有一页将很快被访问（也包含紧接着的下一条指令的那页），而其他页面则可能要到10、100或者1000条指令后才会被访问，每个页面都可以用在该页面首次被访问前所要执行的指令数进行标记。 最佳页面置换算法只是简单地规定：标记最大的页应该被置换。如果某页在八百万条指令内不会被使用，另一页在600万条指令内不会被使用，则置换前一个页面，从而把因需要调回这一页发生的缺页推到将来，越远越好。 这个算法唯一的一个问题就是它无法实现。当缺页发生时，操作系统无法知道各个页面下一次是在什么时候被访问。虽然这个算法不可能实现，但是最佳页面置换算法可以用于对可实现算法的性能进行衡量比较。24. 什么叫先进先出（FIFO）页面置换算法？优缺点各是什么？该算法总是淘汰最先进入内存的页面，即选择在内存中停留时间最久的页面予以淘汰。实现简单，但与进程实际运行的规律不相适应。25. 何谓LRU算法，优缺点各是什么？LRU算法即为最近最久未使用置换算法，这种算法能比较普遍地适用于各种类型的程序，但实现起来比较困难，因为要对先前的访问的历史时时加以记录和更新。第五章1. 什么叫I/O系统？是用于实现数据输入、输出及数据存储的系统。2. I/O设备各有哪些类型？按设备的使用特性分类按传输速率分类按信息交换的单位分类按设备的共享属性分类3. 通道类型有哪三种？各有什么优缺点。字节多路通道：信息的保存程度很高，但不适合连接高速设备。数组选择通道：拥有很高的传输速率，但它却每次只允许一个设备传输数据。数组多路通道：有很高的传输速率，又能获得令人满意的通道利用率。4. 什么是程序I/O控制方式？什么是中断驱动I/O控制方式？什么是DMA控制方式？什么是I/O通道控制方式？5. 什么是设备分配的安全方式？什么是设备不安全分配方式？安全分配方式：每当进程发出I/O请求后，便进入阻塞状态，直到I/O操作完成时才被唤醒不安全分配方式：进程才发出I/O请求后仍继续运行，需要时又发出第二个I/O请求、第三个I/O请求等6. 为什么要引入逻辑设备的概念。7. Spooling技术的基本思想是什么？8. Spooling系统包含哪些部分？输入井和输出井、输入缓冲区和输出缓冲区、输入进程SPi和输出进程SPo9. 通过spooling技术如何输入、输出？10. 磁盘调度中什么是先来先服务算法？什么是最短寻道时间优先算法？什么是扫描算法（电梯调度算法）什么是循环扫描算法（单项扫描算法）？各有什么优缺点（会用各种算法计算走过的轨迹与平均寻道时间）1、先来先服务算法：是根据进程请求访问磁盘的先后次序进行调度。此算法的有点是公平、简单，且每个进程的请求都能依次得到处理，不会出现某一进程的请求长期得不到满足的情况。但此算法由于未对寻道进行优化，致使平均寻道时间可能较长2、最短寻道时间算法：其要求访问的磁道与当前磁头所在的磁道距离最近，以使每次的寻道的时间最短、但这种算法不能保证平均寻道时间最短3、扫描算法：该算法不仅考虑到欲访问的磁道与当前磁道间的距离，更优先考虑的是磁头当前的移动方向4、循环扫描算法：第六章1. 什么叫文件？文件是指具有文件名的若干相关元素的集合2. 什么叫有结构文件？什么叫无结构文件？有结构文件 文件由若干个相关记录组成无结构文件 被看成一个字符流 3. 如何创建一个文件？在创建一个新文件时，系统要首先为新文件分配必要的外存空间，并在文件系统的目录中，为之创建一个目录项 目录项中应记录新文件的文件名及其在外存的地址等属性4. 如何打开一个文件？利用OPEN系统调用将文件打开 所谓打开是指将系统将指名文件的属性从外存拷贝到内存打开文件表的一个表目中，并将该表目的编号返回给用户5. 什么是文件的逻辑结构？什么是文件的物理结构？文件的逻辑结构：这是从用户观点出发所观察到的文件组织形式，是用户可以直接处理的数据及其结构，他独立于文件的物理特性，又称为文件组织文件的物理结构：又称为文件的存储结构，是指文件在外存上的存储组织形式。6.