历年操作系统论述题及答案

操作系统2000论述题3⒈进程调度的主要功能。（8分）⒉何时可进行进程调度？（8分）⒊进程调度算法解决以何种次序对各就绪进程进行处理机的分配以及按何种时间比例让进程占用处理机。时间片轮转进程调度算法的基本思想是什么？时间片的大小对系统有什么影响？在选取时间片时应考虑哪些因素？（14分）论述题3评分参考进程调度的主要功能是：记录系统中所有进程的执行状况；（2分）根据一定的调度算法，从就绪队列中选出一个进程来，准备把CPU分配给它；（2分）把CPU分配给进程。即把选中的进程的进程控制块内有关的现场信息，如程序状态字、通用寄存器的内容送入处理器相应的寄存器中，从而让它占用CPU运行。（4分）进程调度的时机是：正在执行的进程运行完毕；（1分）正在执行的进程调用阻塞原语或P原语操作将自己阻塞起来进入等待状态；（2分）执行中的进程提出I/O请求后被阻塞；（1分）在分时系统中时间片已经用完；（2分）以上都是在CPU为不可剥夺方式下引起进程调度的原因。在CPU方式为可剥夺时，有以下原因：就绪队列中的某个进程的优先级变得高于当前运行进程的优先级，从而也将引起进程调度。（2分）时间片轮转法（RR）：这主要是分时系统中使用的一种调度算法。时间片轮转法的基本思想是，将CPU的处理时间划分成一个个时间片（2分），就绪队列中的诸进程轮流运行一个时间片（2分）。当时间片结束时，就强迫运行进程让出CPU，该进程进入就绪队列，等待下一次调度（1分）。同时，进程调度又去选择就绪队列中的一个进程，分配给它一个时间片，以投入运行（1分）。在轮转法中，时间片长度的选择非常重要，将直接影响系统开销和响应时间（1分）。如果时间片长度很小，则调度程序剥夺处理机的次数频繁，加重系统开销（2分）；反之，如果时间片长度选择过长，比方说一个时间片就能保证就绪队列中所有进程都执行完毕，则轮转法就退化成先进先出算法（2分）。影响时间片大小设置的主要因素有：系统响应时间（1分）、就绪进程数目（终端数目）（1分）和计算机处理能力（1分）。2001论述题1从资源管理的观点来看，操作系统的管理对象是计算机系统的资源，操作系统则是管理系统资源的程序集合。1、试问操作系统所管理的资源有哪些？（4分)2、操作系统从哪几个方面对资源进行管理？主要完成什么工作？（12分）3、以存储管理中的段式存储管理为例，请叙述操作系统对内存的具体管理方案（包括功能、数据结构和算法）。（14分)论述题11、操作系统所管理的资源分为硬件资源和软件资源，硬件资源包括：CPU、内存、各种外部设备，软件资源主要是信息（程序和数据）。（4分）2．操作系统在共享的前题下，以资源分配、使用和回收为出发点，考虑操作系统各部分程序的功能和算法，解决并发环境中的资源管理问题。虽然操作系统所管理的各类资源的性质各不相同，但所需要解决的问题以及资源管理的策略又都具有类似之处。因此，每种资源管理模块都要研究以下几方面的内容：(1)记住资源的使用状态，即记住哪些资源处于空闲，哪些资源已被使用和被谁使用等；(2)确定资源的分配策略，即根据各类资源的不同特点确定一组原则，以决定如何进行资源的分配和调度；(3)执行资源的分配，即根据用户的要求和资源分配策略，具体执行资源的分配工作；(4)回收资源，即当某些用户作业已不再需要某种资源时，系统及时地回收资源，以便重新分配给其它的作业使用。(答出一项给3分。)3、首先从内存划分、程序逻辑地址划分、内存分配几方面考虑段式存储管理方案的工作原理：(l)内存划分：内存空间被动态地划分为若干个长度不相同的区域，每个区域称作一个物理段、每个物理段在内存中有一个起始地址，称作段首址。将物理段中的所有单元从0开始依次编址，称为段内地址。（2分）(2)逻辑地址空间划分：用户程序按逻辑上有完整意义的段来划分。称为逻辑段。例如主程序、子程序、数据等都可各成一段，每段对应于一个过程，一个程序模块或一个数据集合。将一个用户程序的所有逻辑段从0开始编号，称为段号。将一个逻辑段中的所有单元从0开始编址，称为段内地址。(2分)用户程序的逻辑地址由段号和段内地址两部分组成：段号，段内地址(3)内存分配：系统以段为单位进行内存分配，为每一个逻辑段分配一个连续的内存区(物理段)。逻辑上连续的段在内存不一定连续存放。（2分)然后，从实现方法上考虑：(4)建立段表（2分）系统为每个用户程序建立一张段表，用于记录用户程序的逻辑段与内存物理段之间的对应关系，包括逻辑段号，物理段首地址和物理段长度三项内容。用户程序有多少逻辑段，该段表里就登记多少行，且按逻辑段的顺序排列。段表存放在内存系统区里。(5)建立空闲区表（6分）系统中设立一张内存空闲区表，记录内存中空闲区域情况，用于为段分配和回收内存。系统在寻找空闲区时可采用以下三种分配算法。(l)首先适应算法根据申请，在空闲区表中选取第一个满足申请长度的空闲区。此算法简单，可以快速做出分配决定。(2)最佳适应算法根据申请，在空闲区表中选择能满足申请长度的最小空闲区。此算法最节约空间，因为它尽量不分割大的空闲区。其缺点是可能会形成很多很小的空闲区域，称作碎片。(3)最坏适应算法根据申请，在空闲区表中选择能满足申请要求的最大的空闲区。该算法的出发点是：在大空头区中装人信息后，分割剩下的空闲区相对也大，还能用于装入新的信息。该算法的优点是可以避免形成碎片；缺点是分割大的空闲区后，再遇到较大的申请时，无法满足的可能性较大。2002论述题1目前，大多数计算机系统都支持虚拟页式地址转换机制。试回答下列问题：1、页式存储管理方案中，用户地址空间怎样划分？内存地址空间怎样划分？内存分配过程是怎样的？（10分）2、页表应设计哪些数据项，每个数据项的作用是什么？（10分）3、页式存储管理方案中，地址映射机制需要哪些寄存器的支持？为了加快地址映射速度，需要采取什么措施？该措施的作用是什么？（10分）论述题1操作系统目前，大多数计算机系统都支持虚拟页式地址转换机制。试回答下列问题：1、页式存储管理方案中，用户地址空间怎样划分？内存地址空间怎样划分？内存分配过程是怎样的？（10分）2、页表应设计哪些数据项，每个数据项的作用是什么？（10分）3、页式存储管理方案中，地址映射机制需要哪些寄存器的支持？为了加快地址映射速度，需要采取什么措施？该措施的作用是什么？（10分）1、系统将用户程序的逻辑空间按照相等大小划分为若干页面，称为逻辑页面。各个逻辑页面从0开始依次编号，每个逻辑页面内也从0开始编址，称为页内地址。用户程序的逻辑地址由逻辑页号和页内地址两部分组成。页式存储管理将内存空间按照逻辑页面大小划分成等长的若干区域，每个区域称为一个内存块，内存的所有内存块从0开始编号。内存分配时，以页面（块）为单位，并按用户程序所需页数多少进行分配。逻辑上相邻的页面在内存中不一定相邻，即分配给用户程序的内存块不一定连续。2、页表表项有：逻辑页面号；物理页面号（或块号）；驻留位（中断位或特征位）：指示该页在内存还是外存；外存地址：指示该页在外存的地址；修改位：指示该页在内存驻留期间是否被修改过。3、系统提供一对硬件寄存器：页表始址寄存器和页表长度寄存器。（1）页表始址寄存器，用于保存正在运行进程的页表在内存的首地址。当进程被调度程序选中投入运行时，系统将其页表首地址从进程控制块中取出送入该寄存器。（2）页表长度寄存器，用于保存正在运行进程的页表的长度。当进程被选中运行时，系统将它从PCB中取出送入该寄存器。为了加快地址映射速度，可在地址映射机制中增加一个小容量的联想寄存器（相联存储器），它由高速寄存器组成，成为一张快表，快表用来存放当前访问最频繁的少数活动页的页号。第一部分基本概念问题一：⑴试述操作系统的概念，作用，特征答：操作系统的概念：操作系统是计算机系统中的一个重要软件，它是这样一些程序模块的集合------它们能有效地组织和管理计算机系统中硬件及软件资源，合理地组织计算机工作流程，控制程序的执行，并向用户提供各种服务功能，使得用户能够灵活、方便、有效地使用计算机，使整个计算机系统能高效地运行。操作系统的作用：1、管理系统中的各种资源；2、为用户提供良好的界面操作系统的特征：1、共享性；2、并发性⑵基本的操作系统类型有哪些？答：操作系统的类型有：1、批处理操作系统；2、分时操作系统；3、实时操作系统；4、个人计算机操作系统；5、网络操作系统；6、分布式操作系统问题二：⑴什么是中断？中断有哪些类型？答：中断是指CPU对系统发生的某个事件作出的一种反应：CPU暂停正在执行的程序，保留现场后自动转去执行相应的处理程序，处理完该事件后再返回断点继续执行被“打断”的程序。中断类型：1、强迫性中断输入输出中断；硬件故障中断；时钟中断；控制台中断；程序性中断；2、自愿性中断⑵什么是中断响应？什么是中断优先级？什么是中断屏敝？答：CPU暂停现行程序而转去响应中断请求的过程称为中断响应；为使系统能及时响应并处理发生的所有中断，系统根据引起中断事件的重要性和紧迫程序，硬件将中断源分为若干个级别，称作中断优先级；中断屏蔽是指在提出中断请求之后，CPU不予响应的状态。⑶中断处理分哪几个阶段？答：中断处理分为四个阶段：1、保存被中断程序的现场，其目的是为了在中断处理完之后，可以返回到原来被中断的地方继续执行；2、分析中断源，判断中断原因；3、转去执行相应的处理程序；4、恢复被中断程序现场，继续执行被中断程序。第二部分进程管理问题一：⑴什么是程序的顺序执行？程序的顺序执行有什么特点？答：把一个具有独立功能的程序独占CPU直到得到最终结果的过程称为程序的顺序执行。程序的顺序执行具有如下特点：1、顺序性；2、封闭性；3、可再现性⑵什么是多道程序设计技术？多道程序设计应考注意些什么问题？多道程序环境程序执行有哪些特点？答：所谓多道程序设计技术，就是允许多个程序同时进入内存并运行。在实现多道程序设计时，必须协调好资源使用者与被使用资源之间的关系，即对处理机资源加以管理，以实现处理机在各个可运行程序之间的分配与调度；对内存资源加以管理，将内存分配给各个运行程序，还要解决程序在内存的定第三部分作业管理问题一：(答案在题典P355)⑴请说明操作系统作业管理的功能答：操作系统作业管理的功能是为用户提供一个使用系统的良好环境，使用户能有效地组织自己的工作流程，并使整个系统能高效地运行。⑵作业调度算法是按照什么样的原则来选取作业并投入运行，调试算法的合理性直接影响系统的效率，作业调度算法有哪些？对算法的选择要考虑哪些问题？答：作业调度算法：1、先来先服务算法；2、短作业优先算法；3、最高响应比作业优先算法；4、资源搭配算法；5、多队列循环算法对算法的选择要考虑三个目标：1、尽量提高系统的作业吞吐量，即每天处理尽可能多的作业；2、尽量使CPU和外部设备保持忙碌状态，以提高资源利用率；3、对各种作业公平合理，使用有用户都满意。问题二：⑴作业的构成怎样?答：作业由三部分构成：程序、数据和作业说明书。⑵作业控制块与作业的关系答：作业系统块是作业在系统中存在的标志；JCB内容是作业调度的依据。⑶试说明作业的几种状态及其转换答：作业状态有：进入；后备；运行；完成进入状态：作业信息正在从输入设备上预输入到输入进，此时称作业处理进入状态；后备状态：当作业的全部信息都已输入，且由操作系统将其存放在输入进中，并为作业建立一个JCB，此时称作业处理后备状态；运行状态：一个后备作业被作业调程序选中，分配了必要的资源，调入内存运行，称作业处理运行状态。完成状态：当作业正常运行完毕或因发生错误非正常终止时，作业进入完成状态。⑷以批处理方式下作业的管理为例，说明作业调度的主要任务、目标、计价作业调度算法优劣的性能指标、主要作业调度算法及作业调度的时机是什么？答：作业调度的主要任务是：按照某种调试算法，从后备作业中挑选一批合理搭配的作业进入运行状态；同时，为选中的作业分配内存和外部设备资源，为其建立相关的进程；当作业执行结束进入完成状态时，做好释放资源等善后工作。作业调度的目标：1、响应时间快；2、周转时间或