操作系统教程简答题.doc

操作系统简答题1.简述页式管理方法的基本思想，并说明分配、回收、地址转换、内存扩充、共享和保护是如何的实现。答：页式存储管理需要硬件的支持，首先把主存储器分成大小相等的许多区，把每个区称为“块”，块是进行主存空间分配的物理单位。程序中的逻辑地址进行分页，页的大小与块的大小一致。这样，就可把作业或进程按页存放到块中，可实现作业或进程在内存中不连续存放。页式存储管理提供编程使用的逻辑地址由两部分组成：页号和页内地址。页式存储管理分为静态和动态两种，现以静态页式存储管理为例说明页式管理方法中分配、回收、地址转换、内存扩充、共享和保护是如何的实现。静态页式管理方法的分配过程为：根据进程或作业所需的块数，在存储分配表中找到空闲页进行全部分配，建立进程或作业的页表。回收过程为： 根据页表找到应回收的块号，在存储块表中进行状态修改。地址转换方式为：绝对地址=块号*块长+页内地址，采用静态页式管理方法一般不进行内存扩充，可按页共享，采取的保护方式为：页内地址页长，逻辑地址中的页号在页表中。2.简述设备管理的功能、设备分配原则和策略。答：通常设备管理一般要提供下述功能：(1)提供和进程管理系统的接口。当进程要求设备资源时，该接口将进程要求转达给设备管理程序；(2)进行设备分配。按照设备类型和相应的分配算法把设备和其他有关的硬件分配给请求该设备的进程，并把未分配到所请求的设备或其他有关硬件的进程放入等待队列；(3)实现设备和设备、设备和CPU等之间的并行操作。(4)进行缓冲区管理。设备管理负责进行缓冲区分配、释放及有关的管理工作。设备分配的原则是根据设备特性、用户要求和系统配置情况决定的。设备分配的总原则是既要充分发挥设备的使用效率，尽可能的让设备忙，但又要避免由于不合理的分配方法造成进程死锁；另外还要做到把用户程序和具体物理设备隔离开来，再根据要求的物理设备号进行分配。常用的分配策略有先请求先分配、优先级高者先分配策略。3.磁盘存储空间是如何管理的？各种管理方法有何特点？答：常用的磁盘空间管理方法有位示图、空闲块表和空闲块链。位示图：对每个磁盘可以用一张位示图指示磁盘空间的使用情况。一个磁盘的分块确定后，根据总块数决定位示图由多少字组成，位示图中的每一位与一个磁盘块对应，某位为“1”表示相应块已被占用，为“0”表示所对应的块是空闲块。空闲块表：系统为每个磁盘建立一张空闲块表，表中每个登记项记录一组连续空闲块的首块号和块数，其中空闲块数为“0”的登记项为“空”登记项。这种管理方式适合采用顺序结构的文件。空闲块链：把所有的空闲块连接在一起构成空闲块链，分配空间时从链中取出空闲块，归还空间时，把归还块加入到链中。这种管理方式不需要外加专门记录空闲块分配情况的表格。空闲块的连接方式有两种：单块连接和成组连接。（1）单块连接 把所有空闲块用指针连接起来，每一个空闲块中都设置一个指向另一个空闲块的指针，所有的空闲块就构成了一个空闲块链。系统设置一个链首指针，指向链中的第一个空闲块，最后一个空闲块中的指针为“0”。（2）成组连接 把空闲块分成若干组，把指向一组中各空闲块的指针集中在一起，这样既可方便查找，又可减少为修改指针而启动磁盘的次数。4.操作系统管理的对象是什么？设计操作系统的根本目的是什么？答：操作系统管理的对象是计算机的硬件和软件，即计算机的所有资源。其根本目的是使系统高效、安全地运行，并为用户提供简单、直观、灵活的接口，以方便用户对计算机系统的使用。5.解释进程与程序、作业的区别。答：进程和程序间的主要区别：（1）程序是静态的概念；而进程是动态的概念。（2）进程具有并发特征，而程序没有。（3）程序是进程的一个组成部分。（4）同一个程序可对应多个进程，但所操作的数据集不同。进程和作业间的区别为：（1）作业为静态的，是任务实体。进程为动态的，是执行实体。（2）一个作业至少由一个或多个进程组成，但反过来不成立。（3）作业的概念主要用于批处理中，而进程用于几乎所有的多道系统中。6.简述段式管理方法的基本思想，并说明分配、回收、地址转换、内存扩充、共享和保护是如何的实现。答：段式管理方法的基本思想是组成作业或进程逻辑段放在内存中的一块连续区域，不同逻辑段所在的区域可以不连续。段式存储管理提供给用户编程时使用的逻辑地址由两部分组成：段号和段内地址。段式存储管理中逻辑地址是二维的。段式存储管理分为静态和动态两种，现以静态段式存储管理为例说明分配、回收、地址转换、内存扩充、共享和保护是如何的实现。静态段式管理方法的分配是对作业或进程中的每个逻辑段在空闲区表中找到满足要求的内存空间进行分配，分配可采用最先适应、最坏适应、和最佳适用中的一种方法进行,并在分配表中记录，建立对应的段表。回收方式是根据段表找到应回收的内存区域，在空闲表中进行记录（其中存在空闲区的合并问题），并修改内存分配表。地址转换方式是绝对地址=段起始地址+段内地址。一般不进行主存扩充。共享是按段共享。保护方式是段内地址段长，逻辑地址中的段号在段页表中。7.并发：并发是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。8.进程控制：进程控制是处理机管理中最基本的一项内容。一方面，它使用一些具有特定功能的程序段来创建、撤消进程以及完成进程各状态间的转换；另一方面，系统根据进程的性质对进程对系统资源的访问权限进行了限制，以保证系统安全、可靠地运行。9.Belady现象：Belady现象是在未给作业分配满足它所需要的主存块数时，出现当分配的块数增多时，缺页次数反而增多的现象。10.互斥：为了有效地管理临界区，通常按共享对象的种类将临界区分成若干类，对每一类临界区，系统应有一套完整的措施和方法分配和释放公共资源，以制约并发进程的执行，这就是互斥。11.简述SPOOL系统的工作原理。答：SPOOL的含义是联机的外围设备同时操作。SPOOL系统的工作原理如下：为了实现SPOOL系统必须在磁盘上划出称为“井”的专用存储空间， “井”又分成两部分“输入井”和“输出井”。“输入井”中存放作业的初始信息，“输出井”中存放作业的执行结果。SPOOL系统由预输入程序、井管理程序（又分为井管理读程序和井管理写程序）、缓输出程序三部分程序组成，并使用了作业表、预输入表和缓输出表三种数据结构。当把一批作业组织在一起形成作业流，预输入程序把作业流中的每个作业的初始信息传送到“输入井”保存以备作业执行时使用。作业在执行过程中请求从输入机上读文件信息时，就由“井管理读程序”，从“输入井”读出信息供用户使用。当作业请求从打印机上输出结果时，就由“井管理写程序”，把产生的结果保存到“输出井”中。当作业执行结果全部放入输出井，由缓输出程序查看“输出井”中是否有待输出的结果信息，若有，则启动打印机把作业的结果打印输出。12.分布式操作系统：运行在分布式系统环境下的操作系统称为分布式操作系统。分布式系统是一些独立的计算机的集合，这些计算机通过通信网络等手段连接起来，并由分布式操作系统来统一协调管理，用户在本地计算机上就可以透明地使用分布式系统中的各种资源，获得比单机系统更强的处理能力。13.作业：从用户角度看作业是用户要求计算机进行加工处理的任务。从系统的角度对作业的定义为作业由三部分组成：程序、数据和作业说明书。14.抖动：在动态页式存储管理中如何选择调出的页面是很重要的，如果采用了一个不合适的算法，就会出现这样的现象：刚被调出的页面又立即要用，因而又要把它重新装入，而装入不久又被选中调出，调出不久又被重新装入，如此反复，使调度非常频繁。这种现象称为“抖动”。15.同步：异步环境下的一组并发进程，因直接制约而互相合作，使得各进程按一定的顺序和速度执行的过程称为进程间的同步。16.简述研究操作系统的几种观点？答：研究操作系统的观点主要有：资源管理的观点、用户界面的观点、进程管理的观点。（1） 资源管理的观点现代计算机系统是由CPU、存储器、输入/输出设备以及程序和数据所组成。这些硬件和软件为系统软件和用户程序运行提供所需的各种资源和工作环境。操作系统的目的就是对这些资源进行有效地管理，协调这些资源的分配、使用，避免因有限资源竞争而导致系统不能正常运行现象的发生，最终达到有效、安全地分配资源、协调任务运行、充分发挥软硬件资源效率的目的。（2） 用户界面的观点用户是操作系统的最终使用者，所以操作系统产品能否被广泛接受是由用户来决定的。从用户角度来看，操作系统的功能越强、界面越友好、使用越方便，肯定越受用户欢迎。（3） 进程管理的观点进程是操作系统中的一个重要概念，它是为了描述系统中程序的并发执行过程而引入的，它是程序执行过程的动态描述，为资源分配的基本单位。进程作为独立运行的实体、资源分配的基本单位，其管理贯穿于操作系统的始终。17.中级调度的目的什么？需要额外的代价吗？答：中级调度的目的是，空出内存空间以容纳外存中即将换入内存的、将要运行的进程。中级调度需要额外的代价。18.覆盖技术的实现是基于程序的什么特性？答：覆盖技术的实现是基于程序的两个特点：第一，程序执行时有些部分是彼此互斥的，即在程序的一次执行中，执行了这部分就不会去执行另一部分。第二，程序的执行往往具有局部性，在一段时间里可能循环执行某些指令或多次访问某一部分的数据。19.线程：线程是一个进程内的基本调度单位，也称为轻权进程，它可以由操作系统内核控制，也可以由用户程序来控制，是程序中的一个单一的顺序控制流。20.SPOOL系统：操作系统中实现虚拟设备的功能模块是在计算机控制下通过联机的外围设备同时操作来实现其功能的，该功能模块称为 SPOOL (斯普林)系统。它由三部分程序组成：预输入程序、井管理程序和缓输出程序。21.信号量：信号量定义为一整形变量，表示资源的使用情况，大于零时表示可供并发进程使用的共享资源数，小于零时表示正在等待使用资源的并发进程数。22.为什么程序并发执行时会产生间断性特征？答：由于资源的有限性以及对资源的共享和竞争使得程序间相互制约，导致程序执行速度的改变，即程序在执行过程中呈现出“执行暂停执行暂停”的活动规律，也即程序执行具有间断性。23.说明线程和进程的主要区别。答：进程与线程的区别主要有：（1）在有线程的系统中，规定线程为操作系统的基本调度单位，进程则为系统资源的拥有者。（2）当进程发生调度时，它拥有一个自己的完整的虚拟地址空间；而同一进程内的不同线程共享其所属进程的同一地址空间。（3）线程只由相关堆栈、寄存器和线程控制表TCB组成，进程由PCB、程序段和数据集合组成。（4）进程切换时涉及到有关资源指针的保存以及地址空间的变化；而同一进程内的各线程共享其所属进程的资源和地址空间，切换时无需保存资源，无地址空间变化，从而减少了操作系统的开销。（5）进程的调度与切换由操作系统内核完成，而线程的调度即可由操作系统完成，也可由用户完成。（6）在多线程操作系统中，线程是系统内的执行实体，而进程不是。（7）一个进程内的各个线程以及不同进程内的各个线程均可并发执行，在多处理机系统中它们可以被分派到不同的CPU上并行执行。24.简述影响缺页中断率的因素有哪些？答：影响缺页中断率的因素有：（1）分配给作业或进程的主存块数：通常分配给作业或进程的主存块数越多缺页中断越少，因为一个作业或进程装入了主存中的部分越多。（2）页面的大小：通常页面越大缺页中断越少，因为一个作业或进程装入了主存中的部分越多。（3）程序编制方法：程序编写的方式直接影响到缺页中断次数。（4）页面调度算法：页面调度算法选择的恰当可以减少缺页中断次数25.并行：并行是指两个或多个事件在同一时刻同时发生。并行既可以指在同一个环境中进程执行的行为，也可以指在不同环境中进程执行的行为。26.进程调度：进程调度是处理机调度的重要组成部分，它协调和控制各进程对处理机的使用，进程调度按照一定的准则合理地将处理机动态地分配给处于就绪队列中的某个进程，使之投入运行。27.缓冲：为了缓解CPU和外设之间的速度差异，在内存划出一个具有n个单元的专用区，以便存放输入输出的数据，这部分内存称为内存缓冲区，此技术称缓冲技术。28.为什么说处理机调度是现代操作系统的核心？答：处理机是计算机系统的运算、控制中心，其处理能力是评价计算机系统性能的重要指标。操作系统设计的目的是增强系统的处理能力和提高系统资源的利用率，而处理机作为系统的重要资源，如何有效地进行管理和调度就成为设计操作系统时应优先考虑的问题。通过操作系统的发展史可以看出，处理机利用率的不断提高及其处理能力的不断增强是操作系统发展的重要标志。29.简述文件系统的特点和功能。答：文件系统的特点：（1）友好的用户接口，用户只对文件进行操作，而不管文件结构和存放的物理位置。（2）对文件实现按名存取，具体操作对用户透明。（3）某些文件可以被多个用户或进程所共享。（4）文件系统大都使用磁盘、磁带和光盘等大容量存储器作为存储介质，因此，可存储大量信息。文件系统的功能：（1）为