操作系统简答题 2.docx

1. 什么是操作系统？地位？目标？作用？定义：操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地组织计算机工作流程，以及方便用户的程序的集合。地位：紧贴系统硬件之上，所有其他软件之下（是其他环境的共同环境）。注：上面的三层是应用用户、应用软件、系统工具。目标：（1）有效性提高系统资源利用率；提高系统的吞吐量。（2）方便性配置OS后可使计算机系统更容易使用。（3）可扩充性适应计算机硬件、体系结构以及应用发展的要求。（4）开放性系统能遵循世界标准规范，特别是遵循开放系统互连（OSI）国际标准。注：方便性和有效性是设计操作系统时最重要的两个目标。作用：（1）OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口；（2）OS作为计算机系统资源的管理者；（3）OS实现了对计算机资源的抽象；2.OS发展的主要动力：提高计算机资源的利用率和系统性能；方便用户；器件的不断更新换代；计算机体系结构不断发展。3.OS的特征？并发：多个时间在同一时间段内发生；共享：多个进程共享有限的计算机系统资源；虚拟：一个物理实体映射为若干个对应的逻辑实体分时或分空间；异步性：也称不确定性，“走走停停”，进程以异步方式进行，并以人们不可预知的速度向前推进。4.OS的功能？处理机管理功能、存储器管理功能、设备管理功能、文件管理功能、操作系统与用户之间的接口。5.什么是多道程序设计？多道程序设计技术的特点？多道程序设计是指在内存中同时存放多道程序，这些程序在管理程序的控制下交替运行，共享处理机及系统中的其他资源。特点：多道、宏观上并行、微观上串行。6.为使系统中的多道程序间能协调地运行，多道批处理系统需要解决的问题？（1）处理机管理问题；（2）内存管理问题(内存的使用效率)；（3）I/O设备管理问题；（4）文件管理问题；（5）资源的竞争问题：共享资源，同步，互斥。（6）内存保护：多道程序互不影响。7.用户与操作系统之间存在哪几种接口？（1）系统命令接口：供用户用于组织和控制自己的作业运行。命令行，菜单式或GUI，“联机”（2）程序接口：为用户程序在执行中访问系统资源而设置，是用户程序取得操作系统服务的唯一途径。8.操作系统的基本类型？它们的特点？批处理系统、分时系统和实时系统。批处理系统的主要特点：用户脱机使用计算机、多道程序运行和成批处理。分时系统：同时性、交互性、独立性、及时性。实时系统：及时性和高可靠性。9.进程的定义：一个具有一定独立功能的程序在一个数据集合上的一次动态执行过程，即进程是程序的一次执行活动。进程的三种基本状态：就绪态、执行态、等待态。就绪状态是指进程已获得了除处理机以外的所有资源。一旦获得处理机就可以立即执行。执行状态是指进程获得必要的资源并正在处理机上执行。阻塞状态是指进程由于发生某事件而暂时无法执行下去。此时即使把处理机分配给该进程，他也无法运行。10.进程控制块：由OS维护的用来记录进程相关信息和管理进程设置的一个专门的数据结构。作用：当操作系统要调度某进程执行时，需要从该进程的PCB中查询其现行状态一优先级等调度参数，在调度到某进程后，要根据其PCB中保存的处理机状态去设置和恢复进程运行的现场，并根据其PCB中的程序和数据的内存地址来找到其程序和数据；进程在执行过程，当需要与其进程通信时，也要访问其PCB；当进程因某种原因而暂停执行是时，又需将断点的现场信息保存在其PCB中，系统在建立该进程PCB，在撤销一个进程时也就撤销其PCB。由此可知：操作系统对PCB来讲并发执行的进程进行控制和管理，PCB是进程存在的唯一标志。11.程序的顺序执行的特点：顺序性：按照程序结构所指定的次序（可能有分支或循环）；封闭性：独占全部资源，计算机的状态只有于该程序的控制逻辑所决定；：可再现性：初始条件相同则结果相同。如：可通过空指令控制时间关系。12.运行就绪队列：时间片用完；运行数据资源：因等待数据资源而阻塞；运行等I/O传输：因等待I/O而阻塞；数据资源就绪队列：因获得数据资源被唤醒；等I/O传输就绪队列：因I/O完成被唤醒13进程和程序的关系：进程是动态的，程序是静态的：程序是有序代码的集合；进程是程序的执行。通常进程不可在计算机之间迁移；而程序通常对应着文件、静态和可以复制。进程是暂时的，程序是永久的：进程是一个状态变化的过程，程序可长久保存。进程与程序的组成不同：进程的组成包括程序、数据和进程控制块（即进程状态信息）。进程与程序的对应关系：通过多次执行，一个程序可对应多个进程；通过调用关系，一个进程可包括多个程序。14.临界资源：系统中某些资源一次只允许一个进程使用，称这样的资源为临界资源或互斥资源或共享变量。临界区：进程中访问临界资源的一段代码。进入区：在进入在临界区之前，检查可否进入临界区的一段代码。如果可以进入临界区，通常设置相应“正在访问临界区”标志。临界区遵循的准则：（1） 有空让位：当无进程在互斥区时，任何有权使用互斥区的进程可进入。（2） 无空等待：不允许两个以上的进程同时进入互斥区。（3） 多中择一：当没有进程在临界区，而同时有多个进程要求进入临界区，只能让其中之一进入临界区，其他进程必须等待。（4） 有限等待：任何进入互斥区的要求应在有限的时间内得到满足。（5） 让权等待：处于等待状态的进程应放弃占用CPU。（6） 平等竞争：任何进程无权停止其它进程的运行，进程之间相对运行速度无硬性规定。高级进程通信方式有哪几类？各自如何实现进程间通信？三类：共享存储器系统、消息传递系统及管道通信系统。在共享存储器系统中，为通信进程建立一个共享存储区，多个进程可以通过对共享存储区进行读或写来实现通信，进程在通信前，应建立一个共享存储区。然后通信进程把共享存储区附接到进程的地址空间上。这一进程变可像读写普通存储器一样地读写共享存储区。 在消息传递系统中，进程间的数据交换以消息为单位，程序员利用系统提供的一组通信原语来实现通信。若以直接通信方式通信，则发送进程把消息发给接收进程，并将消息挂在接收进程的消息缓冲队列上，接受进程从信箱中取得消息。 在管道通信方式中，读进程和写进程通过共享文件实现通信。写进程将信息写入管道，读进程从管道中接收数据.P、V操作的定义，如何利用P、V操作实现进程间的互斥？设S为信号量，P、V操作的定义如下：P（s）-s;if(s0) 阻塞该进程； 将该进程插入信号s的等待队列；V（s）+S;if(s=0)从信号量s的等待队列中取出队首进程； 将其插入就绪队列；只需把临界区置于P(s),V(s)之间，即可实现对临界资源的互斥访问，互斥访问临界区的算法描述如下： /* ”:” 表示剩余区*/P(s);进程的临界区V(s;)P(s),V(s)操作管理临界区时，信号量的初值应定义为135、 每个进程中各个P操作的次序是重要的：先检查资源数目，再检查是否互斥-否则死锁。（1） 各进程必须先检查自己对应的资源数目，在确信有可用资源后，再申请对整个缓冲区的操作。（2）如果先申请到对整个缓冲区的互斥操作后，才发现自己对应的缓冲区不能用，这时已不可能放弃对整个缓冲区的占用。产生死锁的必要条件是什么？解决死锁问题常用哪几种措施？产生死锁的必要条件是互斥、非剥夺、请求和保持、环路等待。互斥是指进程要求对所分配的资源进行排他性控制，即在一段时间内某资源仅为一个进程所占有。非剥夺是指进程所获得的资源在未使用完毕之前，不能被其他程序强行夺走，即只能有货的该资源的进程自己来释放，请求和保持是指进程每次申请它所需要的一部分资源，在等待分配新资源的同时，进程继续占有已分配到的资源。环路等待是指存在一种进程资源的环路等待链，链中的每一个进程已获得的资源同时被链中下一个进程所请求。解决死锁问题常用的方法有忽略死锁、预防死锁、避免死锁、检测及解除死锁。预防死锁方法通过设置某些限制条件，去破坏产生死锁的4个必要条件中的一个或几个，来防止发生死锁。避免自锁方法在资源的动态分配过程中，用某种方法防止系统进入不安全状态，从而避免死锁。检测死锁方法通过系统的检测机构及时的检测出死锁的发生，并确定与死锁有关的进程。解除死锁方法用于将进程从思索状态下解脱出来。检测死锁方法一般与解除死锁方法联合使用。2. 某进程被唤醒后立刻投入运行，我们就说这个系统采用的是剥夺调度方法，对么？为什么？不对。因为，若当前就绪队列为空，这样被唤醒进程就是就绪队列中唯一的一个进程，于是调度程序会立即将该进程投入运行。3. 什么是有序资源分配方法？为什么有序资源分配方法可以防止死锁？有序资源分配方法是将系统中的所有资源都按类型赋予一个编号，要求每一个进程均严格按照编号递增的次序请求资源，同类资源一次申请完。对资源请求做了这样的限制后，破坏了环路等待条件，因此可以防止死锁。4. 何谓JCB？其作用是什么？JCB至少包括哪些内容？JCB（即作业控制块）是系统用来记录作业属性信息的数据结构，系统通过JCB感知作业的存在，并通过JCB对作业进行控制和管理，JCB是作业存在的唯一标志。不同系统的JCB所包含的信息有所不同，但通常包含以下内容：资源要求、资源使用情况、作业的控制方式、类型及优先权、作业名及作业状态。T：衡量不同调度算法对同一个作业流的性能；W：衡量同一调度算法对不同作业流的性能 死锁发生的原因：竞争资源、并发执行的顺序不当。 死锁产生的必要条件：互斥、请求和保持、非剥夺、环路等待。 处理死锁的基本方法：预防、避免、检测。 死锁的预防策略： 预先静态分配法（针对死锁的第2个条件）预先分配所需全部资源，保证不等待资源） 特点：降低了对资源的利用率，降低了进程的并发程度；有可能无法预先知道所需资源。 有序资源使用法（针对死锁的第4个条件）把资源分类按顺序排列，保证不形成环路） 特点：限制进程对资源的请求；资源的排序占用系统开销。 死锁的避免算法：银行家算法。 死锁检测算法主要是检查是否有循环等待。 死锁恢复的方法：重新启动、撤销进程、剥夺资源。 资源分类：可重用资源和可消费资源 资源使用模式：申请分配使用释放3.系统利用PCB来控制和管理进程，所以PCB是系统感知进程存在的唯一标志。进程与PCB一一对应的。 JCB（即作业控制块）是系统用来记录作业属性信息的数据结构，系统通过JCB感知作业的存在，并通过JCB对作业进行控制和管理，JCB是作业存在的唯一标志。4. 高响应比优先HRN是FCFS（先来先服务）和SHF（短作业优先）的折衷。5. T（响应时间）=N（进程数目）*q（时间片）。 当响应时间一定时，就绪进程的数目越多，时间片越小（T一定，N与q反比）。6.调度的层次：作业调度、内外存交换、进程或线程调度。7. 调度按照OS类型的分类：批处理调度、分时调度、实时调度、多处理机调度。8. 从不同角度判断处理机调度算法的性能：用户的角度、处理机的角度、算法实现的角度。9.作业=程序+数据+作业说明书进程=程序+数据+PCB9. 作业的状态：提交状态、收容状态、执行状态、完成状态。10. 先来先服务（FCFS)算法特点：比较有利于长作业，而不利于短作业；有利于CPU繁忙的作业，而不利于I/O繁忙的作业。20.为多道程序提供的可共享资源不足时，可能出现死锁，但是，不适当的（进程推进顺序）也可能产生死锁。20. 对待死锁，一般应考虑死锁的预防、避免、检测和解除4个问题。典型的银行家算法是属于（死锁的避免），破坏环路等待条件是属于（死锁预防），而剥夺资源是（解除）的基本算法。11. 短作业优先（SJF） 算法思想：对预计执行时间短的作业（进程）优先分派处理机。通常后来的短作业不抢先正在执行的作业。 结论：假设系统中所有作业同时到达，我们可以证明采用SJ2 特点： 优点：比FCFS改善平均周转时间和平均带权周转时间，缩短作业的等待时间； 提高系统的吞吐量； 缺点：对长作业非常不利，可能长时间得不到执行； 未能依据作业的紧迫程度来划分执行的优先级； 难于准确估计作业（进程）的执行时间，从而影响调度性能。1.静态重定位：把作业装入内存中随机进行地址变换的方式2.动态重定位：在作业执行期间，当访问到指令或数据时才进行地址变换的方式3.存储管理的主要功能：内存分配和回收，地址变换，内存扩充，内存保护4.在内存管理中，“内零头（内碎片）”和“外零头（外碎片）”各指的是什么？在固定式分区分配，可变式分区分配，页式虚拟存储系统，段式虚拟存储系统中，各会存在何种零头？为什么？ 在存储管理中，内零头是指分配给作业的存储空间中未被利用的部分，外零头是指系统中无法利用的小存储块。 在固定式分区分配中，为将一个用户作业装入内存，内存分配程序从系统分区表中找出一个能满足作业要求的空闲分区分配给作业，由于一个作业的大小并不一定与分区大小相等，因此，分区中有一部分存储空间被浪费掉了。由此可知，固定式分区分配中存在内零头。 在可变式分区分配中，为把一个作业装入内存，应按照一定的分配算法从系统中找出一个能满足作业需求的空闲分区分配给作业，如果这个空闲分区的容