操作系统概念题

概念题 10 分 5 道 实时操作系统 分布式操作系统 嵌入式操作系统和嵌入式系统 原语 进程 线程 死锁与资源 虚拟存储 地址映射 内存交换 颠簸 抖动 文件和目录 系统态和用户态 系统调用 分布式系统 物理转储和逻辑转储 逻辑地址 物理地址和地址映射 内存紧缩 临界区和临界资源 位数 CPU 的寻址空间 操作系统发展史 无操作系统 单道批处理系统 多道批处理系统 分时系统 一 概念题 实时操作系统 指操作系统能及时 或即时 响应外部事件的请求 和实施任务相结合能在规定的时间内完 成对该事件的处理 并控制所有实时任务协调一致地运行 主要特点 专用性强 种类多 用途各异 人工干预少 基本特征是事件驱动设计 分布式操作系统 分布式系统 通过通信网络将物理上分布的具有自治功能的计算机系统互连起来 实现信 息交换和资源共享 协作完成任务 处理和控制的分散 相对于集中式系统 是其的主要 特点 分布式系统是以计算机网络为基础的 它的基本特征是处理上的分布 即功能和任务的分 布 分布式操作系统的所有系统任务可在系统中任何处理机上运行 自动实现全系统范围内的 任务分配并自动调度各处理机的工作负载 特点 系统状态的不精确性 控制机构的复杂性 通信开销引起性能的下降 嵌入式操作系统和嵌入式系统 嵌入式系统 用于控制 监视或者辅助操作机器和设备的装置 IEEE 它一般由嵌入 式微处理器 外围硬件设备 嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成 软硬件 可裁剪 嵌入式操作系统 运行在嵌入式智能芯片环境中 对整个智能芯片以及它所操作 控制的 各种部件装置等等资源进行统一协调 调度 指挥和控制的系统软件 原语 是由若干条机器指令构成的用于完成特定功能的一段程序 进程 线程 进程是具有独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动 是系统进行资源分配和 调度的独立单位 线程是进程的一个实体 是 CPU 调度的基本单位 线程自己基本上不拥有系统资源 只留 有几个寄存器 但它可以与同属同一个进程的其他线程共享进程所拥有的全部资源 线程 又被称为轻权进程 Light weight process LWP 死锁 资源 死锁 如果在一个进程集合中的每个进程都在等待只能由该集合中的其他一个进程才能引 发的事件 则称这一组进程或系统此时发生了死锁 一组进程中 每个进程都在无限等待被该组进程中另一个进程所占有的永远不会释放的资 源 这种现象称系统处于死锁状态 简称死锁 处于死锁状态的进程就称为死锁进程 资源 Resource 需要排他性使用的对象 可抢占式资源 Preemptable 可以从拥有它的进程中抢占而不会 产生任何副作用 不可抢占式资源 Nonpreemptable 在不引起相关的计算失败前 提下 无法把它从占有的进程处抢过来 虚拟存储 基本原理 在程序装入时 不必将其全部读入到内存 而只需将当前需要执行的部分页或段读入到内 存 就可让程序开始执行 在程序执行过程中 如果需执行的指令或访问的数据尚未在内存 称为缺页或缺段 则 由处理器通知操作系统将相应的页或段调入到内存 然后继续执行程序 另一方面 操作系统将内存中暂时不使用的页或段调出保存在外存上 从而腾出空间存放 将要装入的程序以及将要调入的页或段 只需程序的一部分在内存就可执行 虚拟存储器的基本思想是把作业地址空间和实际主存的存储空间 视为两个不同的概念 一个计算机系统采用一定技术为程序员提供了一个足够大的地址空间 而完全不必考虑实际主 存的大小 根据地址空间结构不同 虚拟存储器有单段式虚存和多段式虚存两种形式 逻辑地址 物理地址 地址映射 逻辑地址 相对地址 虚地址 用户的程序经过汇编或编译后形成目标代码 目标代码 通常采用相对地址的形式 其首地址为 0 其余指令中的地址都相对于首地址来编址 不 能用逻辑地址在内存中读取信息 物理地址 绝对地址 实地址 内存中存储单元的地址 物理地址可直接寻址 地址映射 将用户程序中的逻辑地址转换为运行时由机器直接寻址的物理地址 当程序装 入内存时 操作系统要为该程序分配一个合适的内存空间 由于程序的逻辑地址与分配到内 存物理地址不一致 而 CPU 执行指令时 是按物理地址进行的 所以要进行地址转换 内存交换 颠簸 抖动 交换 swapping 引入 多个程序并发执行 可以将暂时不能执行的程序送到外存中 从而获得空闲内 存空间来装入新程序 或读入保存在外存中而目前到达就绪状态的进程 交换单位为 整个进程的地址空间 原理 暂停执行内存中的进程 将整个进程的地址空间保存到外存的交换区中 而将 外存中由阻塞变为就绪的进程的地址空间读入到内存中 并将该进程送到就绪队列 颠簸 抖动 在虚存中 页面在内存与外存之间频繁调度 以至于调度页面所需时间比进 程实际运行的时间还多 此时系统效率急剧下降 甚至导致系统崩溃 原因 页面淘汰算 法不合理或分配给进程的物理页面数太少 文件和目录 文件是指具有符号名的数据信息的集合 目录 文件系统层次结构的一个非终结节点 一个目录通常包含有许多目录项 每个 目录项可以是一个文件或目录 文件控制块或目录的有序集合 系统态和用户态 在计算机系统中存在两类不同的程序 一类是用户程序 一类是系统程序 而且用户程 序必需在系统程序的控制和管理下运行 我们把用户工作的状态称为算态或用户态或目态 将系统程序工作的状态称为管态或系统 态 引发管态的指令 有关对外设使用的指令 有关访问程序状态的指令 存取特殊寄存器 指令 系统调用 指系统为用户程序调用操作系统核心中实现系统功能的过程 子程序 是用户在程序中调用操作系统所提供的一些子功能 是特殊的过程调用 由特殊的机器指 令实现这个指令 还将系统转入管态 是操作系统提供给编程人员的唯一接口 利用系统调用 动态请求和释放系统资源 完成 与硬件相关的工作以及控制程序的执行等 在系统中为控制系统调用服务的机构称为陷入 trap 处理机构 与此相对应访管指令也 称为陷入指令 实际上系统调用语句本身是硬件提供的 机器指令 但其所调用的功能是操作系统提供的 分布式系统 分布式系统和多计算机有些相似 但耦合度更加松散 一个分布式系统是若干个独立的计算机的集合 但是对该系统的用户来说 感觉该系统 就像一台计算机一样 硬件 每台计算机都是独立自主的计算机 软件 用户感觉在独占系统 物理转储和逻辑转储 物理转储 从磁盘的第 0 块开始 将全部磁盘块按顺序输出到存储设备上 直到最后 一块复制完毕 逻辑转储 从一个或几个指定的目录开始 并递归的转储其自给定