操作系统复习

第一章1什么是操作系统？它的主要功能是什么？操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源，有效地组织多道程序运行的系统软件（或程序集合）是用户与计算机之间的接口。操作系统的主要功能有5个方面，即存储管理、处理机管理、设备管理、文件管理和用户接口。2操作系统的基本特征是什么?操作系统的基本特征是并发性、共享性和不确定。3多道程序和多重处理有何区别？多道程序是作业之间自动调度执行、共享系统资源，并不是真正的同时执行多个作业；而多重处理系统配置多个cpu，能真正同时执行多道程序。要有效使用多重处理，必须采用多道程序设计技术，而多道程序设计原则上不一定要求多重处理系统的支持。4试说明多道程序设计和多任务系统之间的关系多道程序设计是利用外设与cpu能够并行处理的特性，在主存同时存放多个程序，使之在系统中交叉地使用cpu，从而提高系统资源的利用率。而多任务系统主要指多进程交叉使用cpu。多道程序隐含了多任务处理，但多任务系统中不一定有多道程序。因为一个程序也可以采用多任务处理机制。5什么是批处理系统，它有什么特征？批处理系统：操作员把用户提交的作业分类，把一批作业编成一个作业执行序列，由专门编制的监督程序自动依次处理。其主要特征是：用户脱机使用计算机、成批处理、多道程序运行。6什么是分时系统，它有什么特征？什么是实时系统？它有什么特征？分时系统：把处理机的运行时间分成很短的时间片，按时间片轮转的方式，把处理机分配给各进程使用。其主要特征是：交互性、多用户同时性、独立性。实时系统：在被控对象允许时间范围内做出响应。其主要特征是：对实时信息分析处理速度要比进入系统快、要求安全可靠、资源利用率低。7系统调用与过程调用在功能及实现上有什么相同点和不同点？相同点：两者都由程序代码构成，可直接用高级程序设计语言来编制；使用方式相同—以函数调用的形式出现，调用时传送参数。不同点：①代码层次不同，过程调用不属于操作系统的一部分，而系统调用是操作系统的一部分。②运行状态不同。过程调用只能在用户态下运行，不能进入核心态，而系统调用是在核心态下运行的。③进入方式不同。过程调用在用户程序中调用，并直接在用户空间内执行；而系统调用可以在用户程序中调用，但是在用户程序中执行到系统调用时，会产生异常事件。实现处理机状态从用户态到核心态的转变，从而进入操作系统核心空间去执行系统调用的代码。8试说明特权指令和系统调用之间的区别与联系。特权指令是一类只能在核心态下执行的机器指令。而系统调用不是机器指令，它往往以函数调用的形式出现，实现操作系统提供的子功能，它是操作系统与用户的编程接口。在用户程序中可以使用系统调用来获得操作系统服务，在系统调用代码中可以使用特权指令第二章进程和线程1试比较进程和程序的区别（1）进程是一个动态的概念，而程序是一个静态的概念，程序是指令的有序集合，无执行含义，进程则强调执行的过程。（2）进程具有并行特征（独立性、异步性），程序则没有。（3）不同的进程可以包含同一个程序，同一程序在执行中也可以产生多个进程。2进程的基本状态有哪些？试描绘进程状态转换图。进程至少有三种基本状态：运行状态、就绪状态和阻塞状态（或等待状态）3并发进程间的制约有哪两种？引起制约的原因是什么？并发进程所受的制约有两种：直接制约和间接制约。直接制约是由并发进程相互共享对方的私有资源所引起的；间接制约是由竞争共有资源而引起的。4什么是进程间的互斥？什么是进程间同步？进程间的互斥是指：一组并发进程中的一个或多个程序段，因共享某一共有资源而导致它们必须以一个不许交叉执行的单位执行，即不允许两个以上的共享该资源的并发进程同时进入临界区。进程间的同步是指：异步环境下的一组并发进程因直接制约相互发送消息而进行相互合作、相互等待，是各进程按一定的速度执行的过程。5什么是临界区和临界资源？进程进入临界区的调度原则是什么？临界资源——一次仅允许一个进程使用的资源临界区——在每个进程中访问临界资源的那段程序一个进程进入临界区的调度原则是：①如果有若干进程要求进入空闲的临界区，一次仅允许一个进程进入②任何时候，处于临界区内的进程不可多于一个。如已有进程进入自己的临界区，则其他所有试图进入临界区的进程必须等待③进入临界区的进程要在有限的时间内退出，以便让其他进程能及时进入自己的临界区④如果进程不能进入自己的临界区，则应让出cpu，避免进程出现“忙等”现象.6什么是线程？它与进程有什么关系？线程是进程中实施调度和分派的基本单位。线程和进程之间有如下关系：①一个进程可以有多个线程，但至少有一个线程；而一个线程只能在一个进程的地址空间内活动。②资源分配给进程，同一进程的所有线程共享该进程的所有资源。③处理机分给线程，即真正在处理机上运行的是线程。④线程在执行过程中，需要协作同步。不同进程的线程间要利用消息通信的办法实现同步。第三章死锁1计算机系统中产生死锁的根本原因是什么?死锁发生的四个基本条件是什么？计算机系统中产生死锁的根本原因是：资源有限且操作不当。死锁发生的四个基本条件有互斥条件、请求保持条件（占有且等待条件）、非剥夺条件（不可抢占条件）和环路条件（循环等待条件）。2简述发生死锁的四个必要条件?四个必要条件是：互斥条件、占有且等待条件（请求保持条件）、不可抢占条件（非剥夺条件）和循环等待条件（环路条件）。3什么是死锁？解决死锁的方法一般有那几种?死锁是指在一个进程集合中的每个进程都在等待仅由该集合中的另一个进程才能引发的事件而无限期地僵持下去的局面。解决死锁问题的一般方法为：死锁的预防、死锁的避免、死锁的检测和恢复。4死锁预防的基本思想是什么?死锁避免的基本思想是什么?死锁预防的基本思想是:要求进程申请资源是遵循某种协议,从而打破产生思索的四个必要条件中的一个或几个,保证系统不会进入死锁状态.死锁避免的基本思想是:对进程所发出的每一个申请资源命令加以动态地检查,并根据检查结果决定是否进行资源分配.就是说,在资源分配过程中若预测有发生死锁的可能性,则加以避免.这种方法的关键是确定资源分配的安全性.5什么是死锁的安全序列?何谓系统是安全的？进程的安全序列{P1,P2,…,PN}是这样组成的：若对于每个进程Pi（1=I=n），它需要的附加资源可以被系统中当前可用资源加上所有进程Pj（ji）当前占有资源之和所满足，则{P1,P2,…,PN}为一个安全序列。“系统是安全的”是指系统中的所有进程能够按照某种次序分配资源，并且依次运行完毕。即系统中的进程处于安全序列中。6死锁和“饥饿”之间的主要差别是什么?死锁：多个并发进程相互等待对方占用的资源而产生的错误现象。饿死：在系统中，由于系统采用的资源分配算法不当，虽然每个资源占有者都在有限时间内释放它所占的资源，但仍然使一些进程永远得不到资源的一种错误现象。第四章调度1作业由哪几部分组成？各有什么功能？作业由三部分组成：程序、数据和作业说明书。功能：程序和数据完成用户所要求的业务处理工作，作业说明书则体现用户的控制意图。2试比较作业和进程的区别一个进程是一个程序对某个数据集的执行过程，是分配资源的单位。作业是用户需要计算机完成某项任务，而要求计算机所做工作的集合。一个作业的完成要经过作业提交、作业收容、作业执行和作业完成4个阶段。而进程是已提交完毕的程序所执行过程的描述，是资源分配的基本单位。其主要区别关系如下：（1）作业是用户向计算机提交任务的任务实体。在用户向计算机提交作业之后，系统将它放入外存中的作业等待队列中等待执行。而进程则是完成用户任务的执行实体，是向系统申请分配资源的基本单位。任一进程，只要它被创建，总有相应的部分存在内存中。（2）一个作业可由多个进程组成。且必须至少由一个进城组成，但反过来不成立。（3）作业的概念主要用在批处理系统中。像UNIX这样的分时系统中，则没有作业概念。则进程的概念则用在几乎所有的多道程序系统中。3处理机调度一般分为哪三级？其中哪一级调度必不可少？为什么？处理机调度一般可分为高级调度（作业调度）、中级调度和低级调度（进程调度）。其中进程调度必不可少。进程只有在得到CPU之后才能真正活动起来，所有就绪进程经由进程调度才能获得CPU的控制权。实际上，进程调度完成一台物理的CPU转变成多台虚拟机（或逻辑）的CPU的工作，进程调度的实现策略往往决定了操作系统的类型，其算法优劣直接影响整个系统的性能。4作业调度与进程调度之间有什么差别？二者间如何协调工作？作业调度与进程调度之间的差别主要是：作业调度是宏观调度，它所选择的作业只是具有获得处理机的资格，但尚未占有处理机，不能立即在其上实际运行；而进程调度是微观调度，动态地把处理机实际地分配给所选择的进程，使之真正活动起来。另外，进程调度相当频繁，而作业调度执行的次数一般很少。作业调度从外存的后背队列中选择一批作业调入内存，为它们创建进程，这些进程被送入就绪队列。进程调度从就绪队列中选出一个进程来，并把它的状态改为运行态，把cpu分配给它。当运行进程要等待某一事件时，就让出cpu，进入相应的阻塞队列，并进行进程调度。运行进程完成后，由作业调度进行善后处理工作。第五章存储管理1解释固定分区法和动态分区法的基本原理。固定分区法——内存中分区的个数固定不变，各个分区的大小也固定不变，但不同分区的大小可以不同。每个分区只可装入一道作业。动态分区法——各个分区是在相应作业要进入内存时才建立的，使其大小恰好适应作业的大小。2什么是分页？什么是分段？二者有何主要区别？分页是由系统将一个进程的逻辑地址空间划分成若干大小相等的部分，每一部分称做一个页面。分段是用户根据作业的逻辑关系进行自然划分，每个分段是作业中相对独立的一部分。分段和分页都是非连续的存储管理方法，分页和分段的主要区别有：①页是信息的物理单位，段是信息的逻辑单位。②页面的大小由系统确定，并且各页大小都相同；各段长度因段而已，由用户决定。③分页的作业地址空间是一维的，分段的作业的地址空间是二维的。④分页的活动对用户是不可见的，而分段是用户可见的活动。3什么是belady现象？belady现象是指在使用FIFO算法进行内存页面置换时，在未给进程或作业分配足它所要求的全部页面的情况下，有时出现的分配的页面数增多，缺页次数发而增加的奇怪现象。4什么是页面抖动？系统怎样检测是否出现抖动？一旦检测到抖动？系统如何消除它？页面抖动是系统频繁进行页面置换的现象。整个系统的页面替换非常频繁，以致大部分机器时间都用在来回进行的页面调度上，只有一小部分时间用于进程的实际运算方面。操作系统监督每个进程的工作集，并给它分配工作集所需的内存块。若有足够多的额外块，就可以装入并启动另外的进程。如果工作集增大了，超出可用块的总数，即系统中全部进程对内存块的总请求量大于可用内存块的总量，将出现抖动，因为某些进程得不到足够的内存块。一旦检测到抖动，操作系统要选择一个进程让它挂起，把它的页面写出去，把它占用的内存块分给别的进程。被挂起的进程将在以后适当时机重新开始执行。第六章文件系统1什么是文件、文件系统？文件系统有哪些功能？文件：在计算机系统中，文件被解释为一组赋名的相关字符流的集合，或者是相关记录的集合。文件系统：是操作系统中与管理文件有关的软件和数据。文件系统的功能是：为用户建立文件，撤销、读写修改和复制文件，以及完成对文件的按名存取和进行存取控制。2什么是文件的逻辑结构，什么是记录？文件的逻辑结构就是用户可见的结构，可分为字符流式的无结构文件和记录式的有结构文件两大类。记录是一个具有特定意义的信息单位，它由该记录在文件中的逻辑地址（相对位置）与记录名所对应的一组关键字，属性及其属性值所组成。3什么是文件目录？文件目录中包含那些信息？一个文件的文件名和对该文件实施控制管理的说明信息称为该文件的说明信息，又称为该文件的目录。文件目录中包含文件名、与文件名相对应的文件内部标识以及文件信息在文件存储设备上第一个物理块的地址等信息。另外还可能包含关于文件逻辑结构、物理结构、存取控制和管理等信息。4什么是文件控制块?它与文件有何关系？文件控制块——用于描述