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“操作系统”复习资料2010-12第1章1. 操作系统定义：“用来控制和管理计算机硬件和软件资源、合理地组织计算机的工作流程，方便用户使用计算机的程序的系统软件。2. 操作系统的主要功能：管理与计算机硬件有关的所有操作，包括1）进程管理 2）存储器管理 3）设备管理 4）文件管理 5）提供网络服务3. 计算机系统的组成：4. 操作系统在计算机中的位置：紧贴计算机硬件外层，分为操作系统内核及操作系统两层，外部是数据库、语言库，中间件及应用程序各层。 第2章1. 名词解释：1）特权指令：只能由操作系统使用的指令。例如：启动磁盘、设置系统时钟时间、开中断、关中断等。 2）非特权指令：一般用户可以使用的指令。 例如： 加、减、乘、除等算术运算指令是非特权指令。3）核心态：CPU可以执行指令系统中的每条指令，包括特权指令与非特权指令。4）用户态：CPU只能执行指令系统中的非特权指令5）程序的顺序执行：CPU严格按程序的指令顺序执行。6）程序并行执行：一个CPU分时执行多个程序。7）临界资源：缓冲区的资源（含硬件、软件）同时只允许一个进程使用。8）同步：多个进程共享同一资源但又相互制约。9）互斥：多个进程共享同一资源时，每次只允许一个进程进入临界区操作。10）原语：由完成特定功能的若干条机器指令构成的一段程序，原语在运行时是不允许中断的。11）死锁：多个进程并行时，因共享资源同步不正确，可能产生的因两个或多个进程竞争而使共享资源被永远封锁的情况。12）分时工作：在多个进程并行工作时，每个进程在一个固定的小时间片内占用CPU，多个进程轮流运行。2. 进程的特点及其和程序主要区别是：1）程序是静态概念，本身可以作为一种指令的集合以文件形式长期保存；进程则是程序的一次执行过程，有一定的生命期，随着程序运行产生，随着程序运行结束而消亡。2）程序和进程并不一定具有一一对应的关系。一个进程可以涉及到一个或几个程序的执行，一个单一的程序也可被一个或几个进程的使用。进程不能脱离具体程序而虚设，程序规定了相应进程所要完成的动作。3）进程是一个能独立运行的单位，能与其它进程并发执行，进程是作为资源申请和调度单位存在的。 3. 看图说明进程的状态、转换及操作系统中的每一个进程，必处于下列三种状态之一。1）执行状态：当进程占据CPU，执行时的状态。2）就绪状态：当进程具备一切执行条件，但是没有分配到CPU时间的状态。3）等待状态（或封锁状态）：当进程不具备CPU执行条件，即使CPU空闲，该进程也不能执行的状态。 进程类程序的操有：建立进程、封锁进程、唤醒进程、撤消进程4. P、V操作的分析题： P68习题8设有一台计算机，有两条I/O通道，分别挂一台输入设备和一台打印机。我们要将一批数据逐一地由输入设备输入到缓冲区B1，然后再搬到缓冲区B2中并在打印机上输出。问：1）系统应设哪些进程来过完成这个任务？ 2）用P、V操作写出这些进程的同步流程。答： 1）要设置3个进程：输入进程、复制进程和打印进程。 设置缓冲区B1，空信号量S11，满信号量S12；S11.value=1; S12.value=0; 缓冲区B2，空信号量S21，满信号量S22；S21.value=1; S22.value=0; 2）用P、V操作写出这些进程的同步流程如下图所示。P68习题9假定一个阅览室有100个坐位，读者进入阅览室必须有空闲坐位，进入和离开阅览室时都在阅览室门口的一个登记表上进行登记和去掉登记，而且每次只允许一人登记或去掉登记，请用P、V操作写出读者同步制约关系。设读者最多有200个，计算您设置信号量的最大和最小可能值。答：设置坐位信号量S，S.value=100; 登记信号量M，M.value=1;用P、V操作写出读者进程的同步流程如下图2.32所示。 S最大可能值为：100；S最小可能值为：-100 M最大可能值为：1；M最小可能值为：-995. Windows XP中的进程与线程 Windoes进程不执行任何操作，它只是线程的容器，线程是执行Windows进程的运行实体。Windoes进程包含若干线程。第3章1. 名词解释：1）逻辑地址：源程序经过翻译，把地址转换成以“0”地址开始编址的地址。2）物理地址：程序在内存中实际占据的物理空间的编号3）存储空间：内存空间实际大小。4）快表：CPU高速缓存中存储的页（段）表。5）慢表：内存中存储的页（段）表。6）缺页中断：当CPU访问的逻辑地址在快表和慢表中都没有命中时产生缺页中断，需要采用虚拟存储技术进行页面置换。2. 计算机的存储器的分级组织3. 内存管理功能：1）分配、共享和回收内存；2）地址变换（重定位）；3）“扩充”内存容量（虚拟存储）；4）内存保护。4. 内存管理的办法管理方法内存内的存储情况虚拟存储器地址转换办法分区式分区连续程序全部调入内存存储管理表页式分页，可不连续程序全部调入内存直接、快表、慢表请求页式分页，可不连续有些页在辅存快表、慢表、页面置换段式按逻辑连续性分段有些段在辅存快表、慢表、页面置换段页式按逻辑连续性分段，段内的页可不连续有些段或页在辅存快表、慢表、页面置换5.简答题：1：什么是虚拟存储器？引进虚拟存储器的必要性和可能性是什么？答： 虚拟存储器：将程序的一部分放入内存中，一部分放入辅存中，当要访问的程序或数据部分不在内存时，系统自动将其从辅存中调入。 必要性：在小内存情况下可以运行大程序。 可能性：有较大的辅助存储器及相应的软硬件。2：请求页式和分页式两种存储管理方法有何不同？缺页中断是如何发生的？发生缺页中断后如何处理？答：1）分页式管理：一个程序运行时必须全部调入内存。 请求页式管理：利用内存和外存的统一管理，大程序部分装入就可以开始运行。在小内存情况下可以运行大程序。2）当CPU访问的逻辑地址在快表和慢表中都没有命中时，产生缺页中断。 3）可采用页面置换算法，根据逻辑地址，生成物理地址，然后将所指定的页面调入内存。3：何谓系统“抖动”？抖动分为哪两种？当出现系统抖动时应如何处理？答：1）抖动：进程花在页面调进、调出上的时间多于实际的执行程序本身时间。 2）局部抖动：仅在本进程空间发生的抖动。 全局抖动：由进程间的相互作用引起的抖动。 3）进程个数过多是导致系统发生抖动的根本原因，解决办法是合理地限制进程的总数。5. 说明请求页式地址转换过程： 1）当CPU访问的逻辑地址在快表已存在时，由逻辑地址生成物理地址，然后将所指页面调入内存。2）当CPU访问的逻辑地址在快表未存在时，访问内存，在内存中的慢表中已存在时，由逻辑地址生成物理地址，然后将所指页面调入内存。 3）当CPU访问的逻辑地址在快表和慢表中都没有命中时产生缺页中断，采用页面置换算法，得到逻辑地址，再按照上述办法生成物理地址，然后将所指的页面调入内存。 第4章1. 操作系统设备管理的目标1）提高外围设备的使用效率： 使CPU与I/O设备之间并行工作，充分地利用外部设备，提高计算机系统的性能。2）为用户提供方便、统一的界面： 方便：用户面对的是逻辑设备而不是复杂的物理设备。 统一：对不同设备尽量有统一的操作方式。2. 设备管理功能1）设备分配：把某I/O设备及相应的设备控制器和通道分配给某一用户或进程。对请求而未获得设备的进程，把它们排成一个等待队列。2）缓冲区管理：在内存中设立一些缓冲区，使CPU和设备通过缓冲区传送数据，使设备与设备之间、设备与CPU之间的工作协调起来。3）设备驱动和中断处理： 根据用户提出的I/O要求，组织相应的通道程序并提交给DMA或通道，启动DMA或通道对设备进行I/O操作。4）虚拟设备：用磁盘中的某一文件代替慢速的独占设备，将其改造成多个用户可共享的设备。3. 看图说明设备和内存之间的数据传送的四种控制方式：图中，左图表示的是程序询问方式及中断控制方式，设备与CPU是串行工作；右图表示的是DMA方式及通道方式实现了与设备并行工作。1）程序询问方式：CPU采用循环测试的方式了解设备的状态，适用于CPU速度较低的情况。2）中断控制方式：适用于配置少量外设的场合。3）DMA方式：采用了设备与和主存直接交换数据的方法，仅当一批数据传送结束，才发出中断信号请求CPU处理，提高了CPU的利用率。4）通道方式：与DMA方式类似，但通道系统的功能更强大，控制能力更强，效率更高，适用于现代计算机系统带有多个外设的情况。4. 看图说明设备管理的结构及驱动设备的步骤：每一个设备都连接一个设备控制器（硬件），设备驱动程序（软件）；文件管理软件可以使CPU文件管理的方法达到管理具体物理设备的目的。具体步骤是应用程序通过文件管理及设备驱动程序来控制设备控制器，从而确定设备的状态、驱动设备工作。5简答题：设备管理引入缓冲的目的何在？ 答：引入缓冲改善CPU和I/O设备之间速度不匹配，减少I/O对CPU的中断次数，还可以协调逻辑记录大小与物理记录大小不一致的问题。 第5章 1. 名词解释：1）逻辑文件：呈现在用户面前的文件。2）物理文件：存储在存储介质上的文件。3）记录式文件：有结构的文件，包含了有序的记录的集合。记录是构成文件有逻辑意义的最小单元，4）流式文件：有一定意义的字符流或字节流，通常叫无结构的文件。5）文件的物理结构：逻辑结构的文件在存储介质上存放的情况。6）文件的逻辑结构：文件用户按照自己的使用要求组织的文件。2. 文件物理结构的分类：见下表1）连续文件：一个逻辑上连续的文件信息被存放到连续的物理块中。2）串联文件：文件的物理块是不连续的，也不必是顺序排列的。3）索引文件：利用索引表在外存储器中找寻文件。存储设备磁 盘磁 带文件结构连 续串 联索 引连 续存取方法顺序、直接顺 序顺序、直接顺 序4. 看图说明用户如何通过二级目录找寻文件当用户要找寻一个文件时，他不仅要提供文件名，而且要提供用户名，即文件所在的次目录表名。当找寻文件时,系统先查找主目录表，查到用户名后打开该用户的次目录表查询文件名，找到文件名后打开所需的文件。5. 简答题：1.什么是文件？什么是文件系统？ 答： 1）软件资源以文件形式存储在磁盘上称为文件， 2）操作系统中的文件管理部分称为文件系统。 2文件系统的主要功能是什么？文件系统的功能：“按名存取”，包括： 为用户提供方便存取文件的接口。 文件的目录的管理。 实现文件共享提供各种安全保护措施，防止文件信息受到破坏。把逻辑文件映射到存储介质并有效地分配、回收文件存储空间。3.何谓文件的逻辑结构和文件的物理结构？答： 物理结构：逻辑结构的文件在存储介质上存放的情况。逻辑结构：文件用户按照自己的使用要求组织的文件。4 Windows XP/2003对文件的使用是如何控制的？答：1）规定权限：用户要使用未获准的某些权限，则文件系统将认为是非法的而对其拒绝。 2）使用口令：用户为自己的每个文件规定一个口令，附在文件目录中。文件时必须提供口令，当提供的口令与目录中的口令一致时，才允许存取。3）文件加密：以某种密码对用户源文件进行变换而得到相应的密码文件，以此密码文件进行存储和传输。知道密码的用户，采用解密措施以后才能读取文件。 第6章1. 网络操作系统的功能：网络层次上看：对利用局域网和互联网发送或接收信息进行管理，管理资源上看：实现在不同地域的计算机主机的硬件资源和软件资源的共享，并对资源和信息进行保护。2. 名词解释：1）网络协议：网络对传输的信息结构语法和语义达成一致的规范。2）IP地址：32位地址格式使用“点分隔的十进制表示”为4部分，每一部分表示地址中的一个字节的互联网络地址。3）计算分解：利用网络使计算划分成多个逻辑单元，然后让它们在网络的不同计算机上同时执行。4）消息：网络远程传送的文件。5）事物：把一序列操作组织作为一个整体来被执行，如同执行单个命令一样。3. 看图说明互联网中主机A传递信息到主机Z的寻址过程 第一步拷贝准备发到网络C, 主机Z的报文，内含网络C及主机Z的互联网地址等内容；第二步将该报文通过连接网络B的服务器传输到网络B，第三步网络B的服务器获得报文后读取报文中互联网地址，通过连接网络C的服务器将报文继续下传到网络C；第四步网络C的服务器获得报文后读取报文中互联网地址，将报文传输到连接本网络的主机Z。4. 看图说明远程文件系统的功能：1）远程文件系统为应用程序提供如同本地文件系统一样的接口。2）远程文件系统被划分成了客户端和服务器两部分，本地文件管理扩展成为通用文件管理，既适应对本地文件的访问，又适应远程文件服务。3）利用网络从远程主机中拷贝文件到服务器的存储器，然后传送到客户的存储器，实现文件共享。5. 简答题：1.简述远程文件中的高速缓存的功能。答： 远程文件中块高速缓存：服务器提前读磁盘并且为客户端请求将块信息放入缓冲区；当客户端需要时，它就从服务器缓冲区中读取信息。 2. 远程文件技术如何实现资源共享？答：1）操作系统利用网络可以访问位于网络上的其他主机的存储设备，即共享网络中其他主机的硬件设备。2）操作系统利用网络从远程主机中拷贝文件，即共享网络中其他主机的软件设备。 第7章一、名词解释：1）系统安全性：不因为疏漏或蓄谋作案而导致信息资源被泄露、篡改和破坏。2）系统完整性：分为软件完整性与数据完整性，计算机系统内部软件与数据没有被非法访问。3）保密性：利用密码对文件或消息进行加密处理，达到保密要求。4）证书：证书是主体标识信息块，证书中的信息包含主体各种信息。二、简答题：1. 操作系统怎样才是安全的？具体要求有哪些？操作系统内核是可信任的，而应用程序是不可信的。要保