操作系统复习资料.doc

操作系统1解释进程的顺序性和并发性答：目前使用的计算机基本上是冯诺依曼式结构，其基本特点是处理器顺序执行指令。进程在顺序的处理器上的执行是严格按顺序进行的，这就是进程的顺序性，。当一个进程独占处理器顺序执行的时，具有两个特点：（1）封闭性，进程执行的结果只取决于进程本身，不受外界影响（2）可再现性，当进程再次重复执行时，必定获得相同的结果。进程具有并发性。也就是说在一个进程的工作没有全部完成之前，另一个进程就可以开始工作。并发进程相互之间可能是无关的，也可能是有交互的。这些有交互的进程共享某些资源。2.对相关临界区的管理有哪些要求？答：为了使并发进程能正确执行，对若干进程共享某一资源的相关临界区的管理应满足以下三个要求：（1）一次最多让一个进程在临界区中执行，当有进程在临界区中时。其他想进入临界区执行的进程必须等待（2）任何一个进入临界区执行的进程必须在有限的时间内退出临界区，即任何一个进程都不应该无限的逗留在自己的临界区中（3）不能强迫一个进程无限的等待进如它的临界区即有进程退出了临界区时应让下一个等待进入临界区的进程进入他的临界区执行。3什么是线程？多线程技术具有哪些优越性？答：线程是进程中可独立执行的子任务，一个进程可以有一个或者多个线程，每个线程都有一个唯一的标识符。线程与进程有许多相似之处，往往把线程又称为“轻型进程”。线程与进程的根本区别是把进程作为资源分配单位，而线程是调度和执行单位。优越性：（1）创建速度快，系统开销小，创建线程不需要另行分配资源（2）通信简洁，信息传送速度快，线程间的通信在同一地址空间进行，不需要额外的通信机制（3）并行性高，线程能独立执行，能充分利用和发挥处理器与外围设备并行工作的能力。多线程机制是操作系统的发展趋势，他能提高计算机系统的性能。4简述UNIX系统中管道机制pipe和FIFO的区别答：pipe文件是一种在两个进程间传送信息的临时文件，一旦写入pipe文件中的信息被读取后，这个pipe文件就没有必要保存了，它占用的存储空间就可被收回。命名管道FIFO适用于不同的用户的进程间的通信。所谓命名管道，实际上是一个冠有文件名的管道文件。命名管道的使用方式与无名管道的使用方式不同。对命名管道的使用就像对普通文件的使用一样，要通过文件操作来使用，首先必须建立文件，读写之前先打开文件，通信结束后要关闭文件。命名管道属于该文件的建立者所有。在建立有名管道文件时可设置访问权限。只有被授权的用户才可按访问权限使用有名管道文件。利用有名管道文件通信时，通信的发送者用只写方式打开，通信的接受着用只读的方式打开。对被打开的有名管道文件，进程可按打开的方式对该文件读或写。在读写的过程中管道机制要对读写操作进行同步控制，以保证信息传输的正确性。通信结束后要关闭该文件，以后需要时可再次打开。5简述信号量S的物理含义答：S0时，S表示可使用的资源数，或表示可使用的资源的进程数。S0时，表示无资源可供使用或表示不允许进程在进入临界区。S0时，|S|表示等待使用资源的进程个数或表示等待进入临界区的进程个数。当S0时，使用P（S）的进程不会等待，调用V（S）后使可用资源数加1或是可用资源的进程数加1.当S0时，调用P（S）的进程必须等待，调用V（S）后将释放一个等待使用资源者或释放一个等待进入临界区者6如果一个生产者和一个消费者他们共享的缓冲区（B）容量为可以存放N件物品，如何使用PV操作来实现他们正确的同步？答：设信息量empty（表示缓冲区中可存放多少件物品）的初值为n，信号量full（表示缓冲区中存有几件物品）的初值为0.但是当缓冲区已经有n件物品时，生产者想在存入一件物品将被拒绝，每存一件物品后，由于调用V（full），故empty的值表示缓冲区中可用的物品数，只要full0，消费者调用P（full）后总可去取物品。每取走一件物品后，由于调用V（empty），便增加了一个可用来存放物品的位置。用指针k和t分别表示生产者往缓冲区村物品和消费者从缓冲区物品的相对位置，他们的初值为0.那么，一个生产者和一个消费者共有容量为n的缓冲区时，可进行如下同步工作：设信号量empty,full，初值为empty=n,full=0，整型变量k,t，初值为k=t=0生产者进程：begin L1:produce a product;P（empty）;Bk:=product;k:=（k+1）mod n;V（full）;go to L1;end;消费者进程：begin L2:P（full）take a product from Bt; t:=（t+1）mod n; V（empty）;consume;go to L2;end;7进程通信方式有两种，即直接通信和间接通信，给出各自使用的原语形式答：（1）直接通信：这种通信方式是固定在一对进程之间进行。例如，进程A把新建只发送给进程B，而进程B也只接收进程A的信件。那么，“send”和“receive”两条原语的形式如下：send （B,M）把信件M发送给进程B，receive（A,X）接收来自进程A的信件且存入X中，进程A和进程B通过“send”和“receive”操作而自动建立了一种联结（2）间接通信：这种通信方式是以信箱为媒体来实现通信的，只要接收进程的设立一个信箱，那么，若干个进程都可向同一个进程发送信件。利用信箱通信时，“send”和“receive”原语中应给出信箱名，send （N,M）把信件M发送给信件N中，receive（N,X）从信件N中取出一封信存入X中8UNIX中，消息缓冲机制的作用是什么？答：UNIX中消息缓冲机制是利用缓冲区来传输消息的。有系统统一管理一组缓冲区，其中每一个缓冲区都可用来放一个消息。当一个进程要发送消息时，首先向系统申请一个缓冲区；然后再把组织好的消息存入缓冲区；接着把村有消息的缓冲区链接到消息队列中。所有这些工作可通过调用消息存入缓冲区；接着把村有消息的缓冲区链接到消息队列中。所有这些工作可通过调用消息缓冲机制所提供的系统调用来完成。接受消息的进程也可通过系统调用从消息队列中取用消息，从缓冲机制取出消息后，就应释放该缓冲区。UNIX的消息缓冲机制设置了多个消息队列。对不同的类型的消息分别设置不同的消息队列。进程间传送的每一个消息都有一个指定的类型。消息缓冲机制根据发送进程给定的消息类型，从与该类型相关联的消息队列中读出一个消息。于是发送进程和接收进程既可以使用同一消息队列中读出一个消息。于是发送进程和接收进程既可以使用同一消息队列进行通信。9为什么并发进程执行时可能会产生与时间相关的错误？如何避免？答：有交互的并发进程可能会同时使用共享资源，如果对这种情况不加控制，由于进程占用处理器的时间，执行的速度和外界的影响等。就会引起与时间有关的错误。只要使若干并发进程的相关临界区互斥执行，就可避免造成这类错误。10简述文件的组织结构 文件的组织结构是指文件的构造方式。用户和文件系统信信从不同的角度对待同一个文件。（1）文件的逻辑结构：用户按自己对信息的处理要求确定文件的逻辑结构。我们把用户组织的文件称为逻辑文件。逻辑文件有如下两种形式。流式文件：指用户对文件中的信息不再划分可独立的单位，整个文件由依次的一串停止组成；记录式文件：指用户对文件中的信息按逻辑上独立的含义现划分信息单位。每个信息单位称为一个逻辑记录。简称为记录（2）文件的存储结构：文件系统根据存储设备的类型、用户采用的存储方式决定文件在存储介质上的组织方式。目前常用的存储设备有磁盘机和磁带机，他们的组织文件如下：磁带文件的组织：磁带机是一种顺序存取的设备，组织在磁带上的文件都采用顺序结构的；磁盘文件的组织：文件在磁盘上有多种组织方式。常用的有顺序结构、链接结构和索引结构11文件系统能允许用户去关闭一个不是自己打开或建立的文件吗？ 关闭文件操作只有文件的建立者或打开者才有权关闭文件。因此文件文件系统一般不能允许用户去关闭一个不是自己打开或建立的文件。12叙述下列术语;存储介质、卷、块、文件和记录。 存储介质：可用来记录信息的磁带、硬磁盘组、软磁盘片、光盘、卡片等称为存储介质。目前常用的存储介质是磁带机和磁盘机。卷：把存储介质的物理单位定义为“卷.一盘磁带、一张软磁片、一个硬盘组都可以称为一个卷。块：把存储介质上连续信息所组成的一个区域称为“块”。块是存储设备与主存储器之间进行信息交换的物理单位。每次问题把一块或几块信息读入主存储器，或是把主存储器上的信息写到一块或几块中。文件：是指逻辑上具有完整意义的信息集合。记录：是指文件内信息按逻辑上独立的含义划分的信息单位，每个单位称为一个逻辑单位，简称为记录。13文件系统应由哪些部分组成？ 文件系统由以下一些部分组成：（1）文件目录：是实现按名存取的一种手段。目录结构应既能方便文件的检索，又能保证文件系统的安全。（2）文件的组织：用户按信息的使用和处理方式来组织文件。文件系统要从系统效率和方便检索的角度来考虑如何保存文件。通常文件在存储介质上可以有多种组织形式。（3）文件存储空间的管理：对文件的存储空间的分配和空闲情况进行登记和管理。（4）文件操作：是文件系统提供给用户使用文件的一组接口。用户调用文件操作提出对文件的使用要求。（5）文件的安全措施：文件共享既能节省存储空间又可减少传送文件的时间，但文件需要适当的安全保护措施，既要防止有意或无意地破坏文件，又要避免随意的剽窃文件，实现文件的保护和保密。14文件是如何进行分类的？ 文件可以按各种分类方法进行分类，主要有以下几种：（1）按用途分类：可把文件分为系统文件、库文件和用户文件。（2）按保护级别分类：可以把文件分成执行文件、只读文件和读写文件等。（3）按信息流向分类：一般可以分为输入文件、输出文件和输入/输出文件。（4）按存放时限分类，可以分成临时文件、永久文件和档案文件。（5）按设备类型分类，可以把文件分成磁盘文件、磁带文件、卡片文件和打印文件等。（6）按文件组织结构分类，可分为逻辑文件、流式文件和记录式文件、物理文件、顺序文件、链接文件和索引文件。15如果用户要求读一个尚未打开的文件时文件系统怎样处理？如果用户要求读一个尚未打开的文件时，文件系统会报告用户需要首先打开文件的信息。有的系统为了方便用户，提供了一种隐式使用文件的方法，允许用户不调用“打开文件”、“建立文件”和“关闭文件”操作，而直接调用“读文件”或“写文件”操作。当用户要求使用一个未被打开或建立的文件时，文件系统先做“打开文件”或“建立文件”的工作，然后再执行“读文件”吉“写文件”的操作。16简述“打开文件”操作的系统处理过程。 当用户使用一个已经存放在存储介质上的文件的时候，必须先调开“打开”操作，向系统提出使用一个文件的要求。用户调用“打开”操作时，也必须向系统提供参数：用户名、文件名、存取方式、存储设备类型、口令等。文件系统在接到用户的“打开”要求后，要为用户做好使用前的准备工作。这些工作主要是：（1）让用户在指定的存储设备上装存储介质；（2）把存储介质上的文件目录读入主存储器；（3）按文件名检索文件目录，找出该文件的目录项；（4）核对用户口令，仅当输入口令与目录项中口令一致时才允许打开；（5）核对存储方式是否与建立该文件时规定的存储方式一致；（6）找出文件存放在存储介质上的起始位置，把他们作为当前位置；（7）对索引文件应把该文件的索引表读入主要存储器，以便后续的读操作能快速地进行；（8）做上该文件已打开的标志。17怎样防止由于系统故障而造成的文件被破坏？ 对于因硬件故障或软件失误而引起的文件被破坏，应经常采用对立副本定时转储的办法来解决。（1）建立副本。副本既可建立在同类型的不同存储介质上，也可建立在不同类型的存储介质上。当系统出现故障时，应根据系统故障的具体情况来选取副本。操作系统还可以在同一存储介质上对系统文件建立多个副本，万一某个副本上的文件受了侵害，可以其它副本上的文件更换，增强系统文件的安全性。建立副本的方法简单易行，但系统开销增大，当文件更新时必须要改动所有的副本。因此这种方法适用于容量较小且重要的文件。（2）定时转储。在文件存储过程中，定时地把文件转储到某个存储介质上。当文件发生故障时就用转储的文件来复原。这样可把有故障的文件恢复到某一时刻的状态，仅丢失了自上次转储来新修改或新增加的信息，只要从修复点重新执行就可得到弥补。UNIX系统就采用定时转储来保护文件，提高文件的安全性。18UNIX文件系统有什么特点？ UNIX的文件系统分成基本文件系统和可装卸的子文件系统两部分。 不论基本文件系统还是可装卸子文件系统都有自己独立的目录结构。但上基本文件系统是整个UNIX系统的基础，被称为根文件系统。系统一旦启动运行后，基本文件系统不能脱卸，而子文件系统就可以随便更换。这种结构使得文件系统易于扩充和更改。19UNIX中的系统调用link和unlink起什么作用？系统调用link和unlink的典型应用是允许开发的几个小组成员共享一个文件。每个成员用link使件连接到自己的目录中、任何一个人都可以用自己的路径去访问该文件，且对文件所作出的修改对于其它人都是可见的。这对多人合作开发来说是方便的，不需要每人去复制一份文件，也不需要去复制更新过的文件，而是直接对同一个文件进行操作。当任何一个成员不需要再访问该文件时，可以用unink删除自己目录中该文件的目录项，不影响其它人对该文件进行操作。如果连接该文件的最后一个目录项被删除，则该文件也被删除。20为什么具有设备独立性的计算机系统，在分配时适应性好、灵活性好？系统只要从指定的设备类中找出一台“好的且未被分配的”设备来进行分配。万一分配给用户的设备在使用中出了故障，系统可以从同类设备中另找一台“好的且未分配的”设备来替换。21启动磁盘执行一次输入/输出操作花费的时间由哪几部分组成？ 启动磁盘执行一次又一次输入/输出操作时，先把移动臂移动到指定的柱面，再等待指定的扇区旋转到磁头位置下，然后让指定的磁头进行读/写。完成信息传送。因此执行一次输入/输出操作所花费的时间有：寻找时间-磁头在移动臂带动下移到指定的柱面所花费的时。完成信息传送的时间。其中传送时间是硬件设计时就已固定了的，而寻找时间和延迟时间是与信息在磁盘上的位置有关。22实现虚拟设备的主要条件是什么? 实现虚拟设备必须要有一定的硬件和软件条件为基础。对于硬件来说，必须配置大容量的磁盘。要有中断装置的通道，具有中央处理器与通道并行工作的能力。对于操作系统来说，应采用多道程序设计技术。23比较多种磁盘移臂算法调度算法调度方式性能特点先来先服务按访问者提出访问请求的先后顺序进行调度寻找时间长、输入/输出操作总时间长最短寻找时间优先首先调度寻找时间最短的访问请求者系统效率高电梯调度优先调度距离当前移动臂最近的访问者简单、实用、高效单向扫描总是从0柱面开始扫描，优先满足其移动方向上的最近访问者请求系统效率较高，适用于大量存取请求24中央处理器与通道之间是怎样配合工作的/ I/O中断是中央处理器和通道协调工作的一种手段。通道借助I/O中断请求中央处理器进行干预，中央处理器根据产生的I/O中断处理事件了解输入/输出操作的执行情况。（1）当通道状态中有通道结束，控制器结束和设备结束时，表达已完成了通道程序所规定的所有操作，通道就形成输入/输出操作正常结束的中断事件。此时，操作系统将使有关进程从等待状态变成就绪状态。（2）当通道发现有设备故障时就形成操作异常结束的I/O中断事件。如果是设备故障，系统将组织通道程序复执，或产生有关信息由维护人员排除故障；如果是设备特殊，系统将根据情况来分别处理，25解释通道命令通道程序、通道地址字和通道状态字。通道命令：通道命令规定设备的操作，每一种通道命令规定了设备的一种操作，通道命令一般由命令码、数据主存地址、传送字节个数及标志码等部分组成。通道程序：操作系统可以由若干条通道命令规定通道执行一次输入/输出操作应做的工作。这若干条通道命令就组成了一个通道程序。通道地址字：即Channel ddress Word，缩写为CAW。在具有通道的计算机系统中，用来存放通道程序首地址的主存固定单元称为通道地址字。通道状态字：即Channel Status Word，缩写为CSW。当通道程序执行结束时，被记录的执行情况卢要存放到一个固定的主存单元中。这个单元称为通道状态字。26SPOOLING系统由哪些部分组成？各部分的功能是什么？ SPOOLING系统即斯普林系统，主要由以下三部分组成：（1）预输入程序：负责把一批组织在一起的作业流中的每一个作业的初始信息传递到“输入井”保存以备作业执行时使用。（2）井管理程序“包括井管理读程序和井管理写程序两个功能。井管理读程序负责从输入机上读取文件信息供用户使用；井管理写程序负责把作业执行产生的结果保存到输出井中。（3）缓输出程序：负责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文件打印输出。27SPOOLING系统为什么能提高独占设备的利用率？SPOOLING系统借助天硬件的中断装置和通道技术，使得中央处理器与各种外围设备以及外围设备之间均可并行工作。操作系统采用多道程序设计技术，合理分配处理器，实现联机的外围设备同时操作。作业执行时，从磁盘上读写信息代替从输入机和打印机的读写操作，不仅使多个作业可以同时执行，而且加快了作业的执行速度，提高了单位时间内处理作业的能力。在作业执行的同时还可以利用输入机继续预输入作业信息和利用打印机输出结果。于是整个系统可以是：第一批作业的执行结果正在输出，第二批作业正在处理，第三批作业信息正在预输入到磁盘的输入井中。这种联机同时操作极大的提高了独占设备的利用率，也使计算机的各种资源被充分利用。28比较电梯调度算法和最短寻找时间优先调度算法的异同点。 电梯调度算法和最短寻找时间优先算法都是要尽量减少移动臂移动时所花的时间，不同的是：最短寻找时间优先调度算法不考虑臂的移动方向，总是优先选择离当前位置最近的那个柱面的访问者，这种选择可能导致移动臂来回改变移动方向；电梯调度算法是沼着臂的移动方向去选择，仅当沼臂移动方向无等待访问者时才改变臂的移动方向。由于移动臂改变方向是机械运动，所以速度相对较慢。相比之下，电梯调度算法是一种简单实用且高效的调度算法。但在实现时，除了要记住读写磁头的当前位置外，还必须记住移动臂的移动方向。29设备通常分为哪两类？独占设备：在一段时间内只能一个进程占有并使用它，不允许多个进程同时使用，如打印机、磁带机等设备，对这类备通常采用静态分配方式。（2）共享设备：允许多个进程共享使用，这种可让若干个作业同时使用的设备称为可共享设备，如对磁盘的使用。30什么是设备的绝对号和相对号？计算机系统对每一台设备都要进行登记，且为每一台设备确定一个编号，以便区分和识别，这个确定的编号称为设备的绝对号。由用户对自己需要使用的若干台同类设备给出的编号称为设备的相对号。31什么是缓冲技术？采用缓冲技术的优点是什么？ 在操作系统中，把利用缓冲区来缓解处理与外围设备之间工作速度不匹配的矛盾而采用的技术称为缓冲技术。采用缓冲技术即能协调逻辑记录大小与物理块大小不一致的问题，又能缓解处理器与外围设备之间速度不匹配的矛盾。所以在现代计算机系统中，常常在主存储器中辟出一些专用区域作为缓冲区，支持输入/输出设备。32简述虚拟设备的实现原理、 把地批作业的全部信息通过输入设备预先传送到磁盘上等待处理。在多道程序设计系统中，可从磁盘上选择若干个作业同时装入主存储器，并让它们同时执行。由于作业的信息已全在磁盘上，故作业执行时不需要再启动输入机读信息，而可以从共享的磁盘上读取各自的信息。把作业产生的结果也存放在磁盘上，而不直接启动打印机输出。直到一个作业得到全部结果而执行结束时，才把该作业的结果从复印机输出。可见在作业执行过程中不需要使用输入仙和打印机。因此系统只配置一台输入机和一台打印机的情况下，可让多个作业同时执行。33解释“设备的独立性”。 通常，用户申请分配独占设备时，不是具体指定要哪台设备，而是指出要申请分配哪一类设备多少台，且在用户程序中使用由“设备尖、相对号”定义的逻辑设备。在程序执行时，系统把用户程序中指定的逻辑设备转换成物理设备，并启动该设备工作。所以，用户编制程序时使用的设备与实际能占用的设备无关。我们把使用设备的这种特性称为设备的独立性。具有设备独立性的计算机系统，在分配设备时适应性好，灵活性强。34简述UNIX的块备缓冲技术的特点。 UNIX采用缓冲技术实现设备的读写操作。系统设备一批缓冲区，构成系统缓冲区池。对写操作，驱动程序分配一缓冲区，先把信息从用户空间复制到缓冲区，再启动设备把缓冲区信息保存起来。对读操作，启动设备后把指定的信息传递到一个缓冲区中，再将信息复制到指定的用户空间。这样做的目的是减少启动设备的次数。例如用户要信磁盘上写信息，系统只要把它复制到缓冲区，当以后又要使用这些信息时，系统就可以直接从缓冲区中读出。仅当不得不把信息写到磁盘上时才真正的去启动磁盘机执行写操作。显然，这种延迟信磁盘上写的方式减少了对磁盘的存取频率。这种缓冲技术对块设备来说是非常有效的，因为系统运行期间经常要读写文件，采用缓冲技术可以减少对块设备的访问次数，提高整个系统的吞吐率。35为什么说先来先服务磁盘调度算法效率不高？ 因为引臂速度很慢，如果按照访问请求发出的次序依次读写各个磁盘块，则磁头引臂将可能频繁地大幅度移动，容易产生机械振动，亦造成较大的时间开销，影响效率。36UNIX对磁盘缓冲区的管理原则是什么？ UNIX对磁盘缓冲区的管理原则如下：（1）当需要一个缓冲区时，总是从空闲缓冲区队列的队首取一个缓冲区。一个被使用过的缓冲区释放时，总是排入空闲缓冲区队列的队尾。（2）一个缓冲区被分配用于读写某磁盘块信息时，这个缓冲区就从空闲缓冲区队列退出，并链入该设备的设备缓冲区队列，该缓冲区的状态标志应置上BUSY标志。（3）当缓冲区中的信息传递到用户空间后，或当用户信息到了缓冲区且对缓冲区置上DELWR标志后，这样的缓冲区可以释放。此时便清除缓冲区中的BUSY标志，把它链到空闲缓冲区队尾，同时仍把它保留在该设备的设备缓冲区队列中。（4）分配缓冲区时，总是摘取空闲缓冲区队列中的第一个缓冲区。但如果该缓冲区有DELWR标志，则表示该缓冲区信息尚未写回磁盘，暂不能分配。（5）如果一个缓冲区既在空闲缓冲区队列中，又在设备缓冲区队列中，而该缓冲区被分配移作它用，则要让它从空闲缓冲区队列和原设备缓冲队列退出，且链入新37操作系统怎样提高系统的效率？操作系统是一种系统程序，其目的是提供一个供其他程序执行的良好环境。配置操作系统可以使得计算机系统能高效地工作;操作系统扩充硬件的功能，使硬件的功能发挥的更好；操作系统使用户合理共享资源，防止各用户间的相互干扰；操作系统以文件形式管理软件资源，保证信息的安全和快速存取。38操作系统管理计算机系统的哪些资源？操作系统管理计算机系统资源包括两大类：硬件资源和软件资源。计算机系统的硬件资源主要包括中原处理器（CPU）、主存储器、辅助存储器（磁带，磁盘等）以及各种输入/输出设备（键盘、显示器、打印机等）；软件资源包括各种程序及文档。39操作系统怎样为用户提供良好的运行环境？操作系统是一种系统程序，其目的是提供一个供其他程序执行的良好环境。首先，操作系统要使得计算机系统使用方便:操作系统为用户提供方便的使用接口，用户按需要输入命令或从提供的“菜单”中选择命令，操作系统按命令去控制程序的执行；用户也可以请求操作系统的功能模块为其服务，而不必了解硬件的特性。其次，操作系统要使得计算机能高效地工作：操作系统扩充硬件的功能，使硬件的功能发挥的更好；操作系统使用户合理共享资源，防止各用户间相互干扰；操作系统以文件形式管理软件资源，保证信息的安全和快速存取。40批处理操作系统是怎样实现计算机操作自动化的？用户把准备好的一批作业信息，包括程序、数据、作业控制说明书通过相应的输入设备传送到大量的磁盘上等待处理。操作系统中的作业调度程序按照某种原则从磁盘上选择若干作业装入主存储器，主存储器中的这些作业可以占用中央处理器运行。当某个作业执行结束时，启动打印机，输出计算结果。然后又从磁盘上选择作业装入主存储器，让其运行。这样，在作业控制说明书的控制下，无需人为干扰，批处理操作系统实现了计算机操作的自动化。41网络操作系统额分布式操作系统都是配置在计算机网络 上的操作系统，它们之间有什么本质上的不同？个人计算机系统的资源和功能相对有限，为了满足较大规模的应用，可以把若干个人计算机组成计算机网络。根据计算机网络的结构、通信方式和资源管理方法，可以配置网络操作系统或分布式操作系统。网络中的各台计算机没有主次之分；网络中任意两台计算机可以通过通信交换信息；网络中的资源供各用户共享。分布式计算机系统是由多台计算机组成的一种特殊的计算机网络，分布式操作系统能使系统中若干台计算机相互协作完成一个共同任务，使一个程序分布在几台计算机上并行执行，相互协作得到结果。42计算机系统中既有操作系统程序，又有用户程序，在什么情况下操作系统才能占用中央处理器？一个计算机系统，尤其是采用多道程序设计技术的计算机系统，不仅有操作系统和其他的系统软件，而且还有若干应用程序。这些程序只有占用中央处理器执行时才能履行自己的职责。而中央处理器在任何时刻最多只能被一个程序占用。计算机系统的引导程序进行系统初始化后，把操作系统的核心程序装入主存储器。如果没有用户请求操作系统服务，操作系统就处于等待状态。当某个时间出现，操作系统的服务程序就要处理它，处理结束后，又等待下一个事件的发生。中断是计算机系统结构的一个重要部分，中央处理器每执行完一条指令后，均由中断装置判别是否有事件发生。若无事件发生，中央处理器继续执行指令；若有事件发生，中断装置中断原来占用中央处理器的程序执行，而让操作系统的处理事件服务程序占用中央处理器，对出现的事件进行处理，待操作系统对事件处理完成后，再让原来的程序继续占用中央处理器执行。43操作系统为什么要提供“系统调用”？在用户编写的源程序一级，用户使用程序设计语言描述算题任务的逻辑要求，有些要求的实现只有通过操作系统的系统调用才能完成。操作系统编制了许多不同功能的子程序，用户程序在执行中可以调用这些子程序。由操作系统提供的这些子程序称为系统功能调用程序，简称系统调用。系统调用是一种操作系统提供给用户程序的服务界面。44.应从哪方面考虑操作系统的结构设计？操作系统是一种程序量大且接口复杂的系统软件。设计一个操作系统要投入大量的人力和花费较长的时间。因而，如何保证操作系统能正确、高效地工作至关重要。由于程序的结构式影响程序质量的内在因素，因而，有必要对操作系统的结构进行研究。操作系统的结构设计应追求以下目标：正确性：一个结构良好的操作系统不仅能保证正确性而且易于验证其正确性；高效性：核心程序是影响计算机系统效率的关键所在，应遵循少而精的原则，使处理及有效又灵活；可维护性：操作系统要容易维护；可移植性：在结构设计时，尽量减少与硬件直接有关的程序量并将其独立封装。45为什么要把“启动I/O”等指令定义为特权指令？一个程序可以在其他程序等待外围设备传送信息时占用处理器执行，在执行中如果“启动I/O指令去启动一台正在工作的外围设备，那么就会造成冲突。为了保证输入/输出的完整性，硬件把”启动I/O,等一类可能影响系统安全的指令定义为特权指令。特权指令只允许操作系统使用，用户程序不能使用特权指令。外围设备的启动工作由操作系统统一管理，这样不仅可以安全地使用外围设备，正确地传送信息，而且可以减少用户为启动外围设备而必须了解外围设备特性及组织启动等工作大大方便了用户。46操作系统与硬件是如何配合来实现存储保护的？主存储器往往同时装入了操作系统程序和若干用户程序，为了保证正确操作，必须对主存储器区域进行存储保护。存储保护随着主存储器管理方式的不同，实现保护的方法也有所不同，一般是操作系统与硬件配合来实现存储保护。在连续分配的存储系统中，硬件设置两个寄存器：基址寄存器，限长寄存器，用来限定用户程序执行时可以访问的主存储空间范围。程序执行时，系统对每一个访问主存的地址进行核对：“基址寄存器小于等于访问地址小于等于基址寄存器值+限长寄存器值”成立，则允许访问；否则，不允许访问。这样就保护了该区域以外的存储信息不受到破坏，一旦程序执行中出错页不会涉及其他程序。47操作系统位用户提供哪些接口？操作系统为用户提供两种类型的使用接口，一是操作员级的，它为用户提供控制作业执行的手段；二是程序员级的，它为用户程序提供服务功能。48简述计算机系统的层次结构。计算机系统的层次结构的最内成时硬件系统，最外层是使用计算机系统的人，人与硬件系统之间是软件系统。软件系统包括系统软件、支撑软件和应用软件。49UNIX的层次结构有什么特点？从结构上看，UNIX可以分成内核层和外壳层两部分。内核层是UNIX操作系统的核心。它具有存储管理、文件管理、设备管理、进程管理等功能，以及为外壳层提供服务的系统调用。外壳层为用户提供各种操作命令和程序设计环境。外壳层有shell解释程序、支持程序设计的各种语言，编译程序、解释程序、使用程序和系统库等组成。外壳层的其他程序都是在执行命令时根据命令的要求而被启动的；UNXIDE 的内核程序用C语言和汇编语言编写。50UNIX是怎样允许一个用户同时执行两个以上任务的？如果一个程序的运行需要较长时间，且该程序运行时不在需要从终端上输入信息，那么用户可以要求UNXI把它转入后台运行，而不再加以监视。UNXI是怎么知道哪个程序转入后台进行呢？UNIX规定，只要在请求后台执行的命令末尾输入字符“&”，系统在执行命令时，若发现末尾有“&”符号则就把实现这条命令指令功能的程序转入后台运行UNIX把一个程序转入后台执行后，不等该程序执行完就立即返回前台，且显示可以输入新命令的提示符。如果这时用户又输入了一条新命令，那么实现这条新命令功能的程序就与已转入后台执行的程序同时执行。由此可见，UNIX系统能够允许一个用户同时执行两个以上的任务。51操作系统结构设计应追求的目标是什么？答：正确性，高效性，维护性，移植性。52在磁盘存储空间管理的位示图法中，确定已知空闲块地址的块号，柱面号的通用公式为：块号=字号*字长+位号，柱面号=【块号/柱面上的块数】，请写出确定空闲块地址的磁头号和扇区号的通用公式。答；磁头号=【（块号mod柱面上的块数）/盘面上的扇区数】扇区号=（块号mod柱面上的块数）mod盘面上的扇区数53UNIX系统调用close是如何处理的？清除有关的表项。检查块设备的缓冲区是否还有信息未写回，若有，则写回设备。检查是否有其他进程仍打开此设备，若有，则不能关闭此设备。若无其他进程打开此设备，调用驱动程序中的关闭过程，与设备断开。54什么是线程？简述进程与线程的关系？答；线程是进程中可独立执行的子任务。一个进程中可以有一个或多个线程。一个进程中的各个线程可以并发执行。系统为进程分配主存空间，同一进程中的各线程共享该进程的主存空间。55操作系统采用层次结构设计方法有什么优点和难点？答；主要优点是有利于系统的设计与调试，主要困难在于层次的划分和安排。56目录结构有一级，二级和树形目录结构。请简述树形目录结构的优点？答；解决了重名问题；有利于文件分类；提高检索文件的速度；能进行存取权限的控制。57简述UNIX中系统调用命令OPEN的处理过程。答；（1）分配一个活动索引节点，引用计数i-count加1.（2）在进程打开文件表和系统打开文件表中分配表项。（3）调用设备驱动程序检查打开的合法性。（4）初始化驱动程度的数据结构。（5）建立进程和设备间的联系。58比较进程同步和进程互斥的异同。答；两者都是对并发进程竞争共享资源的管理。异；进程互斥各进程竞争共享资源没有必然的逻辑顺序。只要无进程在使用共享资源就允许任一进程去使用。进程同步对共享资源的使用有一定的逻辑顺序。59某系统有同类资源m个，供n个进程共享，如果每个进程最多申请x(1=x=m)个资源，且各进程的最大需求量之和小于（m+n）个资源，证明该系统不会发生死锁。答，(可用反证法)若系统会死锁，则n(x-1)+1m成立。于是nxm+n-1推得nx=m+n，与题意nxm+n矛盾，故系统不会死锁。60为什么要研究操作系统的结构？答；操作系统是一种程序量大且复杂的系统软件，操作系统是否正确关系到计算机系统的安全，结构良好的操作系统能减少自身的开销且提高计算机系统的效率。61进程与程序有什么区别？为什么要引入进程？答进程是一个程序在一个数据集合上的一次执行，是动态的而程序是静止的，从程序的角度无法描述一个程序同时被多个用户调用时的工作状态而引入进程后一个程序被多个用户调用时就形成多个进程，它们能正确反映该程序为各用户服务时的动态执行情况。62当磁头处于70号磁道时，有9个进程先后提出读写请求，涉及盘柱面号为63,57,34,88,91,103,76,18,和128，约定down方向提供服务。要求（1）写出按单向扫描CSCAN调度算法的调度次序。（2）计算按这种调度算法时的平均寻道数。答；（1）调度次序为：70-63-57-34-18-128-103-91-88-76（2）总移过的道数为；7+6+23+16+110+25+12+3+12=214，平均寻道数为；214/9=23.8（道）63简述批处理操作系统的作业调度和作业调度选择作业的必要条件。答；采用批处理控制方式的计算机一般均提供SPOOL技术，操作员用预输入命令启动预输入程序，将作业信息存放到输入井中，操作系统按一定算法从输入井中选取若干作业装入主存，使他们有机会获得CPU运行，这项工作称为“作业调度”。作业调度选取作业的必要条件是系统中出现有的资源能满足被选作业的要求。64简述为了降低换进换出的频率并提高系统效率，UNIX系统的交换进程采用的措施。答；换出一个进程时，被其他进程正在共享的正文段不能换出，当对换区有就绪进程并且内存有足够空间时，立即把它换出。为了换一个进程而必须换出其它进程时，总是先换出在内存睡眠的进程。65操作系统怎样为用户提供良好的运行环境?答；操作系统是一种系统程序，其目的是提供一个供其他程序执行的良好环境。首先，操作系统要使得计算机系统使用方便：操作系统为用户提供方便的使用接口，用户按需要输入命令或从提供的“菜单”中选择命令，操作系统按命令去控制程序的执行；用户也可以请求操作系统的功能模块为其服务，而不必了解硬件的特性。其次，操作系统要使得计算机系统能高效的工作：操作系统扩充硬件的功能，使硬件的功能发挥得更好；操作系统使用户合理共享资源，防止各用户间的相互干扰；操作系统以文件形式管理软件资源，保证信息的安全和快速存取。66什么是进程，为什么要引进进程的概念？进程是一个程序在一个数据集上的一次执行。引入进程的母的在于从变化的角度动态的研究程序的执行情况，提高资源的利用率。67影响分页系统中的缺页中断率的因素有哪些？答；缺页中断率是指：设作业执行中访问页面的中次数为A，其中有F次访问的页面尚未装入主存，即产生了F次缺页中断，则定义f=F/A，把f称为“缺页中断率”。缺页中断率与缺页中断次数有关，影响缺页中断率的因素有：（1）分配给作业的主存块数。一般分配给作业的主存块数越多，缺页中断率越低；（2）页面的大小。页面的大小取决于主存分块的大小，页面越大，装入主存的作业信息越多，缺页中断率也就越低；（3）程序的编制方法。缺页中断率与程序的局部变化程度密切相关；（4）页面调度算法。页面调度算法对缺页中断率影响也很大，调度不好就会出现“抖动“。68UNIX的页面守护进程起什么作用？答；它的作用是保证有足够的空闲物理页可供使用。一般他都处于睡眠状态。每当有空闲标志的物理页数量低于一个限值时就被唤醒。其职责如下：（1）控制二次机会算法中的时钟指针，当时钟指针所指的某物理页可成为空闲页时，把空闲物理页数加1.（2）让时钟指针继续扫描，使空闲物理页不断增加。（3）当空闲物理页数达到限值后，让时钟指针停止扫描。时钟指针停止扫描时，页面守护进程就进入睡眠状态，直到被唤醒后再工作。69启动磁盘执行一次输入/输出操作花费的时间有哪几部分组成？答；启动磁盘执行一次输入/输出操作时，先把移动臂移动到指定的柱面，在等待指定的扇区旋转到磁头位置下，然后让指定的磁头进行读/写，完成信息传送。因此，执行一次输入/输出操作所花费的时间有：寻找时间磁头在移动臂带动下移动到指定柱面所花的时间；延迟时间指定扇区旋转到磁头位置下所需要的时间；传送时间由磁头进行读/写完成信息传送的时间。其中传送时间是硬件设计时就已固定的，而寻找时间和延迟时间是与信息在磁盘上的位置有关。70中断分为哪几种类型，给出各自的含义。答；（1）硬件故障中断。它是由于机器故障造成的。例如，电源故障，主存出错等。（2）程序性中断。这是由于程序执行到某条机器指令时可能出现的各种问题而引起的中断。例如，发现定点操作数的溢出，除数为0”，地址越界，使用非法指令码，目态下的用户使用了特权指令等。（3）外部中断。这是由各种外部事件引起的中断。例如，按压了控制板上的一个中断键，设备的定时时钟的时间已到。（4）输入/输出中断。输入/输出控制系统发现外围设备完成了输入/输出操作或在执行输入/输出操作时通道或外围设备产生错误而引起的中断。（5）访管中断。它是正在运行的进程为了请求调用操作系统的某个功能而执行一条“访管指令”所引起的中断。例如，用户要求分配一台外围设备，要求分配一些主存区域，要求启动外围设备读入一批数据等。71设有三个进程A,B,C，进A和进程B各需运行3毫秒的处理器时间，而进程C却要24毫秒的处理时间，分别考虑当三个进程到达顺序为A,B,C时及C,B,A时，用先来先服务进行调度时各自的平均等待时间。答当三个进程到达顺A,B,C时，按照先来先服务的顺序，进程A占用处理器，进程B需等待3毫秒后才能去占用处理器，进程C在等待6毫秒的时间后可以占用处理器，于是，它们的平均等待时间为（0+3+6）/3=3毫秒。如果进程是按C,B,A的次序排入队列，则进程C占用处理器24毫秒后才能让进程B占用，即进程B需等待24毫秒，而进程A在等待了27毫秒后才可以占用处理器。现在这三个进程的平均等待时间为（27+24+0）/3=17毫秒。可见当运行时间长的进程先就绪的话，先来先服务算法使系统效率受到影响。72常用的页面调度算法有哪些？试简述之？答；（！）最佳调度算法（OPT）;这是一种理想的调度算法。当要装入一个新页必须调出一个旧页时，所调出的页应该是以后不再访问的页或距当前最长时间后在访问的页。OPT算法在实现时有难度。这是因为对运行中的程序无法精确判断以后要访问的页面。因而这个理想算法只是被用作衡量其他算法的标准。（2）先进先出调度算法（FIFO），这种调度算法总是调出最先进入主存储器的那一页，FIFO算法简单，易实现。这种算法是基于最早进入主存储器的页不再被使用的可能性比最近调入主存储器的页不再被使用的可能性大，但如果某一页要经常地被访问，而它在一定的时间以后就会变成最早进入主存储器的页，这时若把它调走了，则可能立即又要被调入（3）最近最久未使用调度算法（LRU）；LRU是基于程序执行的局部性理论，即程序一旦访问到某些位置的数据或指令时，可能在一段时间里经常会访问他们，这种实现方法必须对每一页的访问情况时时刻刻加以记录和更新，实现起来比较困难，且开销也大，（4）最近最不经常使用调度算法（LFU）；这种算法是基于在过去的一段时间里被访问次数多的页可能是经常需要用的页，所以应调出被访问次数少的页，LFU的关键是要选择一个合适的周期。73比较几种磁盘移臂调度算法。答；常用的磁盘移臂调度算法包括先来先服务算法，最短寻找时间优先算法，电梯调度算法和单向扫描调度算法。先来先服务：调度方式，按访问者提出访问请求的先后次序进行调度；性能特点，寻找时间长，输入/输出操作总时间长。最短寻找时间优先：调度方式，首先调度寻找时间最短的访问请求者；性能特点，系统效率高。电梯调度：调度方式，优先调度距离当前移动臂最近的访问请求者；性能特点，简单，实用，高效。单向扫描：调度方式，总是从0柱面开始向里扫描，先满足其移动方向上的最近访问请求者；性能特点，系统效率较高，适合于大量存取请求。74什么么叫死锁？什么原因会引起死锁？答：若系统中存在一组进程，它们中每一个进程都占用了某种资源，而又都在等待其中另一个进程所占用的资源，这种等待永远不能结束，则说系统出现了“死锁”，或说这组进程处于“死锁”状态。引起“死锁”状态的原因包括：1）若干进程需求资源的总数大于系统提供的资源数时，进程间就会出现竞争资源的现象，如果对进程竞争资源管理或分配不当就会引起死锁，即进程竞争使用互斥资源是死锁产生的一个原因；（2）在多道程序设计系统中，不同进程是并发执行的，而并发进程的执行速度是不可预知的，这样，死锁的出现由于并发进程的执行速度有关。75若系统只有一个进程，它会被卷入死锁吗？请说明理由。答：若系统中只有一个进程，无论该进程涉及多少资源的使用，只要使用得当，就不会产生死锁。在这里我们可以使用反正法来说明问题：证明：假定系统中只有一个进程时死锁，则根据产生死锁的必要条件可知：此时系统进程同时具备以下四个必要条件：（1）互斥使用资源；（2）占有并等待资源；（3）不可抢夺资源；（4）循环等待资源。其中，第四个条件“循环等待资源”要求必须至少存在两个（或两个以上）进程才可能产生，而题设中说明系统只有一个进程。因此，必不会构成循环等待的条件。这样，死锁的四个必要条件中没有完全成立，即与证明开始的假设是相互矛盾的。所以，系统中只有一个进程，不会产生死锁现象。76请阐述解决死锁问题的具体途径包括哪些？答：死锁问题的解决有多种途径：（1）死锁的防止是通过破坏死锁四个必要条件中的任何一个实现的；（2）死锁的避免是通过避免进程进入不安全状态来实现的；（3）死锁的检测和解除是配合使用的，当系统检测到出现死锁状态时，就通过死锁解除方法来解除死锁。77什么叫系统处于安全状态？常用什么方法来保持系统处于安全状态？答：如果操作系统能保证所有进程在有限的时间内得到需要的全部资源，则称系统出于安全状态。 常用银行家算法动态的检测系统中的资源分配情况和进程对资源的需求情况进行资源分配，确保系统出于安全状态。78用抢夺资源的方式解除死锁是要注意什么问题？答：用抢夺资源的