操作系统概念整理.doc

名词解释： 1.处理器调度按照层次可分为三级：高级调度、中级调度和低级调度各级主要任务：高级调度：又称作业调度、长程调度，在多道批处理操作系统中，从输入系统的一批作业中按照预定的调度策略挑选若干作业进入主存，为其分派所需资源、并创建作业的相应用户进程后便完成启动阶段的高级调度任务，已经为进程做好运行前的准备工作，等待进程调度挑选进程运行，在作业完成后还要做结束阶段的善后工作。中级调度：又称平衡调度、中程调度，根据主存资源决定主存中所能容纳的进程数目，并根据进程的当前状态来决定辅助存储器和主存中的进程的对象。低级调度：又称进程调度线程调度、短程调度，其主要功能是根据某种原则决定就绪队列中的哪个进程内核级线程获得处理器，并将处理器出让给它使用。2.逻辑地址：用户目标程序使用的地址单元称为逻辑地址（相对地址），一个用户作业的目标程序的逻辑地址稽核称为该作业的逻辑地址空间。物理地址：主存中的实际存储单元称为物理地址（绝对地址），物理地址的总体相应构成3.解释并发性与并行性答：计算机操作系统中把并行性和并发性明显区分开，主要是从微观的角度来说的，具体是指进程的并行性（多处理机的情况下，多个进程同时运行）和并发性（单处理机的情况下，多个进程在同一时间间隔运行的）。 并行性是指硬件的并行性，两个或多个事件在同一时刻发生。 并发性是指进程的并发性，两个或多个事件在同一时间段内发生。4.解释可再入程序与可再用程序答：可再入程序又称可重入程序是指能够被多个程序同时调用的程序，是纯代码，在执行过程中不被修改。 可再用程序实在调用过程中可以自身修改，在调用它的程序退出之前是不允许其他程序来调用的。5.解释进程的竞争关系和协作关系答：竞争关系：系统中的多个进程之间彼此无关，它们并不知道其它进程的存在，并且也不接受其它进程执行的影响。 协作关系：某些进程为完成同一任务需要分工协作，由于合作的每一个进程都是独立地以不可预知的速度推进，这就需要相互协作的进程在某些协调点上协调各自的工作。当合作进程中的一个到达协调点后，在尚未得到其伙伴进程发来的消息或信号之前应阻塞自己，知道其它合作进程发来协调信号或消息后方被唤醒并继续执行。这种协作进程之间相互等待对方消息或信号的协调关系称为进程同步。了用户程序实际运行的物理地址空间。6. 移动技术：当在为分配区表中找不到足够大的空闲区来装入新进程时，可采用移动技术把已在主存中的进程分区连接在一起，使分散的空闲区汇集成片，这就是移动技术。 对换技术：如果当前一个或多个驻留进程都处于阻塞态，此时选择其中的一个进程，将其暂时移出主存，腾出空间给其他进程使用，同时把磁盘中的某个进程换入主存，让其投入运行，这种互换是对换技术。 覆盖技术：把用户空间分成固定区和一个或多个覆盖区，把控制或不可覆盖部分放在固定区，其余按调用结构及先后关系分段并存放在磁盘上，运行时一次调入覆盖区。7. 什么是驱动调度？有哪些常用的驱动调度技术？答：驱动调度：作为操作系统的辅助存储器，用来存放文件的磁盘时一类高速大容量旋转存储设备，在繁重的I/O负载下，同时会有若干传输请求来到并等待处理，系统必须采用一种调度策略，能够按最佳次序执行要求访问的诸多请求，这叫做驱动调度，所使用的算法叫做驱动调度算法。常用的驱动调度技术：磁盘、循环排序、优化分布、搜查定位8.什么是设备独立性答：通常用户不指定特定的设备，而制定逻辑设备，使得用户作业和物理设备独立开来，再通过其他途径建立逻辑设备和物理设备之间的对应关系，称这种特性为“设备独立性”。9.什么是流式文件、记录式文件？答：流式文件是指文件内的数据不再组成记录，只是依次的一串信息集合，可以看成是只有一个记录的记录式文件。 记录式文件是一种有结构的文件，包含若干逻辑记录，逻辑记录是文件中按信息在逻辑上的独立含意划分的信息单位。10.解释：FCB、文件目录、文件目录项、目录文件答：FCB：文件控制块 文件目录：为了项用户提供对文件的存取控制及保护功能，而按一定规则对系统中的文件名，(亦可包含文件属性)进行组织所形成的表，称为目录表或文件目录。目录文件：目录项的格式按统一标准定义，全部由目录项所构成的文件称为目录文件。与普通文件不同的是，目录文件用于不会空，它知识包含两个目录项：当前目录项和父目录项。11. 临界区并发进程中与共享变量有关的程序段。临界资源共享变量代表的资源。 临界区管理的基本原则： （1）一次至多一个进程能够在它的临界区内； （2）不能让一个进程无限地留在它的临界区内； （3）不能强迫一个进程无限地等待进入它的临界区。特别，进入临界区的任一进程不能 妨碍正等待进入的其它进程的进展。12（1）作业周转时间：从作业提交到作业完成的时间间隔。（2）作业带权周转时间: 作业等待时间和运行时间之和（3）响应时间：从交互式进程提交一个请求（命令）至得到响应之间的时间间隔称为响应时间。（4）吞吐率：单位时间内CPU处理作业的个数。13 多道程序设计：指允许多个作业（程序）同时进入计算机系统的主存并启动交替计算的方法。多道程序设计的特点：主存中有多个相互独立的程序均处于开始和结束之间，从宏观上看是并行的，多道程序设计都处于运行过程中，但尚未运行结束；从微观上看是串行的，各道程序轮流占用CPU以交替地执行。.银行家算法基本思想：系统中的所有进程放入进程集合，在安全状态下系统收到进程的资源请求后，先把资源试探性地分配给他它。.：是用一类物理设备模拟另一类物理设备的技术，是使独占型设备变成共享设备的一种技术。.成组：成组操作先在系统输出缓冲区内进行，凑满一块后才将缓冲区内的信息写到存储介质上。分解：当存储介质上的一个物理块读进系统输入缓冲区后，把逻辑记录从块中分离出来的操作。简答题：.操作系统 概念：管理系统资源、控制程序执行、改善人机界面、提供各种服务，并合理组织计算机工作流程和为用户方便而有效地使用计算机提供良好运行环境的最基本的系统软件。主要目标：方便用户使用 扩充功能使用 管理各类资源 提供系统效率 构筑开放环境1. 试比较实时操作系统和分时操作系统的不同点答：实时操作系统：以计算机为中心的生产过程控制系统，系统能及时响应外部事件的请求,在规定的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。它必须保证实时性和高可靠性，对系统的效率则放在第二位。 分时操作系统：人一机交互 共享主机 便于用户上机2. 试从资源管理的观点出发，分析操作系统在计算机系统中的角色和作用答：从资源管理的观点来看，操作系统的任务是高效地管理整个计算机系统的硬软件资源，对资源进行抽象研究，找出各类资源的共性和个性，跟踪和监视各类资源的使用状况，协调各程序对资源的使用冲突，提出使用资源的统一方法和提供简单有效的使用手段，最大限度地实现各类资源的共享和提高资源的利用率。作用：操作系统资源管理功能主要包括：处理器管理、存储管理、设备管理、文件管理和网络与通信管理。3. 什么是进程？计算机操作系统中为什么要引入进程？答：进程是可并发执行的程序在某个数据集合上的一次计算活动，也是操作系统进行资源分配和保护的基本单位。原因：一是为了刻画系统的动态性，发挥系统的并发性，从而提高资源利用率；二是它能解决系统的共享性，正确地描述程序的执行状态。.引入线程的动机：是为了减少程序并发执行时所付出的时空开销，使得并发粒度更细、并发性更好。4. 进程最基本的状态有哪些？哪些事件可能引起不同状态之间的转换？答：进程最基本的状态有三种： 运行态：进程占有处理器正在运行。 就绪态：进程具备运行条件，等待系统分配处理器以便运行。 等待态：又称为态或睡眠态，指进程不具备运行条件，正在等待某个事件的完成。 进程状态转换的具体原因： 运行态等待态 等待使用资源或某事件发生，如等待外设传输、等待人工干预。 等待态就绪态 资源得到满足或某事件已经发生，如外设传输结束；人工干预完成。 运行态就绪态 运行时间片到，或出现有更高优先权进程。 就绪态运行态 CPU空闲时被调度选中一个就绪进程执行。5. 系统调用与函数调用区别：.调用形式和实现方式不同.被调用的代码位置不同.提供方式不同6. 试述进程的互斥和同步两个概念之间的异同答：进程的互斥是解决进程间竞争关系（间接制约关系）的手段。进程互斥是指若干个进程要使用同一资源时，任何时刻最多允许一个进程去使用，其它要使用该资源的进程必须等待，直到占有资源的进程释放该资源。 进程的同步是解决进程间协作关系（直接制约关系）的手段。进程同步指两个以上进程基于某个条件来协调它们的活动。一个进程的执行依赖于另一个协作进程的消息或信号，当一个进程没有得到来自于另一个进程的消息或信号时则需等待，直到消息或信号到达才被唤醒。7. 从信号量和P、V操作的定义可以获得哪些推论？答：推论1：若信号量s,value为正值，此值等于再分锁进程之前对信号量s可施行的P操作数，亦即s所代表的实际可用的物理资源数。 推论2：若信号量s，value为负值，其绝对值等于登记排列在s信号量队列之中等待的进程个数，即恰好等于对信号量s实施P操作而被封锁并进入信号量s等待队列的进程数。 推论3：P操作通常意味着请求一个资源，V操作意味着释放一个资源，在一定条件下，P操作代表挂起进程的操作，而V操作代表唤醒被挂起进程的操作。8. 列举死锁的各种防止策略答：（1）破坏第一个条件，使得资源可同时访问而不是互斥使用；（2）破坏第三个条件，采用剥夺式调度方法，当进程在申请资源未获准许的情况下，如主动释放资源（一种剥夺式），然后才去等待；（3）破坏第二个或者第四个条件，采用层次分配策略，资源被分为多个层次；当进程得到某一层的一个资源后，它只能再申请较高层次的资源；当进程要释放某个层次的一个资源时，必须先释放较高层次的资源；当进程得到某一层的一个资源后，它想申请该层的另一个资源时，必须释放该层中的已占资源。9.什么是虚拟存储器？列举采用虚拟存储技术的必要性和可能性答：虚拟存储器是指在具有层次结构存储器的计算机系统中，具有请求调入和交换功能，为用户提供一个比实际物理内存容量大得多的可寻址的一种存储器系统，它能从逻辑上对内存容量进行扩充。 采用虚拟存储器的必要性：传统存储管理方式要求将作业全部装入内存之后才能运行，这一特征导致大作业和多个作业要求运行时系统无法满足；另外，传统存储管理方式具有驻留性，即作业装入内存直到运行结束，便一直驻留在内存中。尽管进程在运行中会因I/O等原因而长期处于阻塞状态，或有的程序模块在运行过一次后就不再需要，但它们都仍将继续占用宝贵的内存资源。 采用虚拟存储器的可能性：根据程序的局部性定理，应用程序在执行之前，没有必要全部装入内存，而只需要将那些当前要运行的部分页或段先装入内存即可运行，其余部分可以仍然留在外存。10 试述请求分页虚拟存储管理的实现原理答：请求分页虚拟存储管理是将进程信息的副本存放在辅助存储器中，当它被调度投入运行时，并不把程序和数据全部装入主存，仅装入当前使用的页面，进程执行过程中访问到不在主存的页面时，再把所需信息动态地装入。.试比较分页式存储管理和分段式存储管理段式页式分段由用户设计划分，每段对应一个相应的的程序模块，有完整的逻辑意义分页用户看不见，由操作系统为内存管理划分段面是信息的逻辑单位页面是信息的物理单位便于段的共享，执行时按需动态链接装入。页一般不能共享段长不等，可动态增长，有利于新数据增长。页面大小相同，位置不能动态增长。二维地址空间：段名、段中地址；段号、段内单元号一维地址空间管理形式上象页式，但概念不同往往需要多次缺页中断才能把所需信息完整地调入内存实现页（段）的共享是指某些作业的逻辑页号（段号）对应同一物理页号（内存中该段的起始地址）。页（段）的保护往往需要对共享的页面（段）加上某种访问权限的限制，如不能修改等；或设置地址越界检查，对于页内地址（段内地址）大于页长（段长）的存取，产生保护中断。12.为什么要引进缓冲技术？其基本思想是什么？答：原因：为了改善中央处理器与外围设备之间速度不配的矛盾；协调逻辑记录大小与物理记录大小不一致；提高CPU与I/O设备的并行性。 其基本思想：当一个进程执行写操作输出数据时，先向系统申请一个输出缓冲区，将数据高速送到缓冲区。若为顺序写请求，则不断把数据填到缓冲区，直到它被装满为止。此后，进程可以继续它的计算，同时，系统将缓冲区内容写到I/O设备上。当一个进程执行读操作输入数据时，先向系统申请一个输入缓冲区，系统将一个物理记录的内容读到缓冲区中，根据进程要求，把当前需要的逻辑记录从缓冲区中选出并传送给进程。13.试述常用的缓冲技术答：常用的缓冲技术：单缓冲、双缓冲、多缓冲。9. 中断优先级是指中断装置所预设的响应顺序。为什么要对中断事件进行分级？为使系统能及时的响应和处理所发生的紧迫中断，同时又不至于发生中断信号丢失，计算机发展早起在设计中断系统硬件根据各种中断的轻重在线路上作出安排，从而使中断响应能有一个优先次序。10. 中断是指在程序执行过程中，遇到急需处理的事件时，暂时中止现行程序在上的运行，转而执行相应的事件处理程度，待处理完成后再返回断点或调度其他程序执行。中断源是指引起中断的事件。中断异常的响应需要顺序做件事：发现中断源保护现场转向中断异常事件的处理程序恢复现场强迫性中断事件的分类：机器故障中断程序性中断外部中断输入输出中断11. 优先级是指按照中