操作系统简答题.docx
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操作系统简答题
操作系统简答题
简答题.
1.什么是计算机的操作系统？
操作系统的作用是什么？
答：
一般认为，操作系统是管理计算机系统资源、控制程序执行、改善人机界面和为应用软件提供支持的一种系统软件。
作用：
（1）管理计算机系统资源。
（2）为用户提供方便的使用接口。
（3）具有扩充硬件的功能。
2.请分析网络操作系统和分布式操作系统的区别。
答：
网络操作系统把计算机网络中的各台计算机系统有机地联合起来，为用户提供统一、经济而有效地使用各台计算机系统的方法，可使各台计算机系统相互传递数据。
因此，网络操作系统的主要功能是实现各台计算机系统之间的通信以及网络中各种资源的共享。
分布式操作系统能使系统中若干台计算机相互协作完成一个共同的任务，或者说一个任务分布在几台计算机上并行的运行。
网络操作系统强调的是网络资源的共享和各计算机之间的通信；而分布式操作
资源包括硬件资源和软件资源，操作系统监视资源的使用情况，实现多用户共享计算机系统的各种资源，使计算机系统的资源利用率得以提高。
3.为什么把“IO指令”等定义为特权指令？
答：
这些指令只允许在操作系统中使用，不允许在用户程序中使用。
若用户程序直接使用这些指令，则可能引起冲突或由于某些意外而造成错误。
4.怎样限制用户程序中使用特权指令？
答：
为了防止用户程序中使用特权指令，计算机硬件结构区分为两种操作模式：
目态和管态，其中目态下只能使用除特权指令外的指令，管态下可以使用全部指令。
当在目态下使用特权指令时，硬件就发出信号：
“程序使用非法指令”，且不允许程序继续执行下去。
使用可以把用户程序置在目态下运行，而操作系统中必须使用特权指令的那部分程序可在管态下运行，这样可保证计算机系统的安全可靠。
5.批处理操作系统、实时操作系统和分时操作系统各有什么特点？
答：
（1）批处理操作系统是将一批作业的程序和数据交给系统后，系统顺序控制作业的执行，当一个作业执行结束后自动转入下一个作业的执行。
多道批处理操作系统，允许若干个作业同时装入主存储器，处理器轮流执行各个作业，各个作业同时使用各自所需的外围设备。
（2）实时操作系统接到外部信号后及时进行处理，并且要在严格的时限内处理完接收的事件。
实时操作系统要求要有比分时操作系统更强的及时性。
可靠性是实时系统最重要的设计目标之一。
（3）分时操作系统的主要特点是：
①交互性②及时性③独立性④多路性。
6.从资源管理的观点来看，操作系统有哪些基本功能？
答：
从资源管理的观点看，操作系统的功能可分为：
处理器管理、存储管理、文件管理和设置管理。
操作系统的这些部分相互配合，协调工作，实现计算机系统的资源管理、控制程序的执行以及扩充系统功能、为用户提供方便的使用接口和良好的运行环境等功能。
7.什么是多道程序设计？
为什么要采用多道程序设计?
答：
让多个算题同时进入一个计算机系统的主存储器并行执行，这种程序设计方法称为“多道程序设计”。
对具有处理器与外围设备并行工作能力的计算机采用多道程序设计后，能充分发挥处理器的使用效率，增加单位时间内的算题量，提高整个系统的效率。
8.解释中断、中断源。
答：
由于某些事件的出现，中止现行进程的执行，而转去处理出现的事件，等适合的时候让被中止的进程继续运行的过程称为中断。
引起中断的事件称“中断源”。
9.中断处理程序应做那些主要工作？
答：
（1）保护尚未被硬件保护的现场信息，如通用寄存器内容，控制寄存器内容。
（2）设置中断屏蔽，使硬件只能响应比当前级别高的中断事件，而不响应其他事件。
（3）按不同中断事件进行不同处理。
（4）对事件处理结束后，转向进程调度程序。
由进程调度程序去选择一个可以运行的进程。
10.在分时系统中采用“时间片转轮”的调度策略有什么优越性？
答：
在分时系统中的每个终端用户都希望系统能及时地响应自己的各种请求，采用时间片轮转调度策略，使系统在一定的时间里轮流为用户服务，使每个用户都感到好像只有自己人在使用计算机系统。
为了使用户得到满意的服务，设计分时系统必须考虑如何确定时间片的长短，以及可同时接受的终端用户的个数。
11.程序并行执行有什么好处?
答：
现代计算机具有处理器与外围设备并行工作的能力，但是程序顺序执行的情况下，经常会使计算机的一个部件工作时，另外的部件却处于空闲状态，系统效率低。
采用程序的并行执行可以充分发挥处理器与外围设备并行工作的能力，使处理器的效率有所提高。
12.进程与程序有什么区别和联系？
答：
区别和联系表现在以下方面：
（1）程序只有一组指令的有序集合，它本身没有任何运动的含义，它只是一个静态的实体。
而进程是程序在某数据集上的执行，是一个动态实体，它有自己的生命周期。
（2）进程和程序并不是一一对应的。
一个程序执行在不同的数据集上就形成不同的进程，可以用进程控制块来唯一地标识每个进程。
而进程没有和数据产生直接的联系，即使是执行不同的数据程序，指令的集合依然是一样的。
所以无法唯一地标识出这些运行在不同数据集上的程序。
一个进程肯定有一个与之对应的程序，而且只有一个。
而一个程序有可能没有与之对应的进程（因为它没有执行），也有可能有多个进程与之对应（运行在几个不同的数据集上）。
13.为什么说进程控制块是操作系统感知进程存在的唯一标志？
答：
进程控制块是一个数据结构。
当创建一个进程时，就建立一个进程控制块，进程控制块中记录进程的基本情况和状态变化。
当进程完成任务被撤销时，系统是靠撤销进程控制块来实现的。
由此可以看出，进程控制块和进程是一一对应的。
系统通过进程控制块而“感知”到某个进程的存在，进程控制块是进程存在的唯一标志。
14.分时系统的响应时间和哪些因素有关？
它们对响应时间有什么影响？
答：
影响分时系统的响应时间的因素有：
时间片、用户数、切换程序时的交换信息量。
当用户数和交换信息量不变的情况下，原则上时间片越小，系统响应时间越短，系统对用户的反应也越快，但是要注意，时间片的减少是有限度的，当时间片小到使进程切换的时间变得不可忽略的时候，就会严重影响系统的性能。
当时间片和交换信息量不变的情况下，用户数越少，响应时间越短。
当时间片和用户数不变的情况下，减少进程切换时的交换信息量也可以缩短响应时间。
15.存储保护的目的是什么？
怎样实现存储保护？
答：
存储保护的目的就是为了保护内存中各区域的信息不被破坏，它包括存储权限，存储部可跨越区域等。
为实现存储保护，必须由硬件和软件配合实现。
比如在页式管理中，由操作系统提供页表，硬件机构确定页的使用必须是安全的，如不能访问不属于自己的页等。
16.什么叫虚拟存储器？
答：
根据程序执行的互斥性和局部性两个特点，我们允许作业装入的时候只装入一部分，另一部分被放在磁盘上，当需要的时候再装入内存，这样，在一个小的主存空间就可以运行一个比它大的作业。
同时，用户编程的时候也摆脱了一定要编写小于主存容量的作业限制，也就是说，用户的逻辑地址空间可以比主存的绝对地址空间大。
对用户来说，好像计算机系统具有一个容量很大的主存储器，称为“虚拟存储器”。
17.叙述页式存储器管理实现虚拟存储器的基本思想。
答：
基本思想是：
只需将作业的全部信息作为副本存放在磁盘上，作业被调度投入到运行时，至少把第一页信息装入主存器，在作业执行过程中访问到不在主存储器的页的时候，再把它装入到主存。
18.采用可变分区方式管理主存时，能实现虚拟存储器吗？
为什么？
答，不可以，因为可变分区每次必须将作业完整调入并持续存放，这不适合虚拟存储的要求。
同时，可变分区的硬件地址转换机构把绝对地址超出限定范围时做地址出错处理，而不是产生“缺页区中断”。
19.什么是LRU算法？
答：
LRU算法即最近最少使用调度算法，是分页式虚拟存储管理方式中页面置换算法之一。
该算法基于程序执行的局部性原理，即程序一旦访问了某些位置的数据或指令时，可能在一段时间里会经常使用它们，最近最少使用调度算法淘汰那些最近最久没有使用的页。
20.可变分区存储器管理中主存分配有哪些算法？
答：
三种：
（1）最先适用分配算法。
将空闲区按照地址从低到高的顺序排列，每次分配总是找到第一个满足长度的空闲区，而使高地址部分保留较大的空闲区，有利于大作业的装入。
每当有作业归还分区时，必须调整空闲区表，把归还区按地址顺序插入到空闲区表的适当位置进行登记。
（2）最优适用分配算法。
将空闲区按照长度递增的顺序排列，每次分配总是找到第一个满足长度要求的空闲区。
采用该算法，有时找到的一个分区可能只比作业要求的长度略大一些，这样经分割后剩下的空闲区就很小了。
这种极小的空闲区往往无法使用，影响主存空间的利用率。
当作业归还主存空间时，要把收回的空闲区按长度顺序插入登记到空闲区的适当位置。
（3）最坏适用分配算法。
将空闲区按照长度递减的顺序排列，每次分配总是找到第一个满足长度要求的空闲区。
同样，在回收一个分区时必须把空闲区调整成按空闲区长度递减次序排列登记。
21.什么是卷和物理块？
答：
存储介质的物理单位是卷，一张软盘，一盘磁带，都是一个卷。
存储介质上连续信息所组成的区域称为块或物理块。
块是存储介质和主存储器件传输数据的单位。
22.什么是流式文件，什么是记录式文件？
答：
流式文件和记录式文件是逻辑文件的两种形式。
逻辑文件是指不再将文件内的信息划分单位，而是由依次的一串信息组成。
记录式文件是指文件中的信息可以根据逻辑上的含义，由用户划分为各个信息单位。
每个单位是一个记录。
23.文件系统是如何实现按名存取的？
答：
从用户角度看，文件系统就是要实现“按名存取”。
而文件目录是实现这一目标的重要手段。
文件目录由若干目录项组成，每个目录项中包含文件的名字、文件存放的物理地址以及控制和管理文件的信息。
当用户要使用某个文件时，提供文件名、用户名等信息，文件系统根据文件名查找文件目录，得到该文件的物理地址，然后根据用户名验证给用户使用本文件的权限，验证合格后用户就使用该文件。
24.怎样实现文件的保密？
答：
文件的保密是指防止他人窃取文件。
为文件设置口令时实现文件保密的一种可行方法。
为防止口令被人盗用，系统采用隐蔽口令的措施，即在显示文件目录时，应把口令隐蔽起来，当口令泄密时，应及时修改口令。
对极少数极为重要的保密文件，可把文件信息翻译成密码形式保存，使用时再把它解密。
密码的编码方式只限文件主及允许使用该文件的同组用户知道，于是其他用户就窃取不到文件信息。
25.什么是一级目录、二级目录和多级目录结构？
答：
（1）一级目录结构是将所有文件都登记在一张目录表中，如果文件采用索引结构组成的话，应该在文件目录中登记索引表的存放地址。
（2）二级目录是为每个用户设置设置的一张目录表，成为用户目录表，用户的文件都登记在各自的用户目录中，系统用一级目录表来登记这些用户目录表的存放地址，这个总目录表就是主文件目录。
当某用户要访问某个文件的时候，系统首先通过主目录来得到用户目录的存放地址，并取出用户目录表，然后在用户目录表中得到需要访问的文件的物理地址。
（3）如果系统允许用户在自己的文件目录中根据任务不同，文件用途不同再分子目录甚至孙目录，便形成了多级目录，在UNIX,MS-DOS,等系统中均采用多级目录。
26.什么叫输入输出操作？
答：
作业执行中总要不断地启动外围设备，把信息读入主存储器进行处理，或者把主存储器中的信息传送到存储介质上。
我们把主存储器与外围设备之间的信息传递操作称为输入输出操作。
27.解释通道命令、通道程序、通道地址字、通道状态字。
答：
通道命令：
又称为通道命令字，它是规定设备的某一种动作的指令。
通道程序：
是由通道命令编制出来一段程序，用于控制设备的工作。
整个通道程序确定了外围设备应执行的操作及操作顺序。
通道地址字：
通道程序是存放在主存中的，为了使通道能够正确快速度地找到通道程序的起始地址，系统在主存中安排一个固定单元，用来存放通道程序的起始地址，这个固定的单元称通道地址字。
通道状态字：
通道被启动后，控制指定的设备完成规定的操作，同时，通道在执行对外围设备控制的过程中，要记录通道与设备执行情况，为此系统在主存中安排另一个固定单元，用于存放这些被记录的状态，这个固定单元成为通道状态字。
28.什么叫SPOOLING系统?
请简述它的实现理想。
答：
（1）操作系统中实现联机同时外围设备操作功能的部分称为SPOOLING系统。
（2）它的实现思想是：
利用中央处理器和通道并行工作能力，用一台机器完成脱机外围设备操作技术中三台机器的工作。
操作系统中包含两个程序：
“遇输入程序”代替输入外围设备，“缓输入程序”代替输入外围设备。
系统在磁盘中划分出专门称为“井”的区域，它分为“输入井”和“输出井”。
“预输入程序”把作业流中作业信息传送到“输入井”保存，作业在执行时只要通过“输出井读”程序从“输入井”获取数据，而不去启动低速的外围设备。
作业执行的时候产生的结果也不直接输出到低速外设上。
而是通过“输出井写”程序输出到“输出井”，由“缓输出程序”将“输出井”中的数据在输出到低速设备上。
“缓输出程序”输出的时候，中央处理器可以处理别的事务了，实现“输入井读”和“输出井写”程序统称为“井管理”程序。
显然，SPOOLING系统由三个部分组成：
“预输入”程序，“井管理”程序和“缓输出”程序。
29.什么叫虚拟设备？
实现虚拟设备的主要条件是什么？
答：
（1）采用SPOOLING操作后，利用共享设备来模拟独占设备，使每个作业都感到分到了一台高速的输入输出设备，利用这个技术所提供的设备称为虚拟设备。
（2）实现虚拟设备时，必须要有硬件的中断装置和通道技术作支撑，使中央处理器与各种外围设备之间可以并行工作。
操作系统采用多道程序设计技术，合理分配处理器，实现联机的外围设备同时操作。
实现虚拟设备时，操作系统必须设计好“预输入”、“井管理”、“缓输出”程序。
30.为什么说有了通道技术和中断技术才真正做到了中央处理器和外部设备的并行操作？
答：
通道是负责外围设备与主存储器之间进行数据交换，能单独完成输入输出操作的装置。
有了通道，主存和外围设备之间的数据交换就不要处理机负责了，处理机有可能去干其他的事情，但是，如果没有中断技术，中央处理器就要不断地去查询通道以及设备执行的情况，这样一来，中央处理器还是把大量的时间花在了查询状态上，并不能很好地为其他进程服务。
有了中断技术后，中央处理器可以完全不管通道和设备的执行，因为如果通道技术与中断技术的出现，使得主存储器可以直接和外设之间交换数据，整个交换过程中，如果没有特殊情况，处理器完全可以并行地去干其他的事情，大大提高了处理器的使用效率。
31.设备管理的目的是什么？
答：
目的：
（1）方便用户使用设备。
（2）实现某些设备的共享，提高设备的利用率。
（3）实现外围设备与处理器的并行工作。
（4）提高外围设备和系统的可靠性和安全性。
32.什么是设备的绝对号和相对号？
答：
计算机系统中配置有各种不同类型的独占设备，每一类独占设备又可以有好多台。
为了对这些设备进行管理，计算机系统对每一台设备都要进行登记且为每一台设备确定一个编号，以便区分和识别，这个确定的编号称为设备的绝对号。
在多到程序设计系统中，因为用户无法知道哪台设备正在被其他用户占用，哪台设备当前是空闲的，所以用户申请分配设备时不能使用设备的绝对号。
当用户要使用独占设备时，只需向系统说明所要使用的设备类型，至于实际应该使用哪一台，由系统根据该类设备的分配情况来决定，有时用户可能要求同时使用几台类型设备，为了避免使用时的混乱，用户可以把自己要求使用的若干台同类设备输出编号。
由用户对自己需要使用的若干台同类设备给出的编号称为设备的相对号。
33.IBM的通道命令格式是怎样的？
答：
IBM系统的通道命令用8个字节表示，其格式为：
（1）命令码。
（2）数据主存地址。
（3）标志码。
（4）传送字节数。
34.磁盘数据块是如何定位的？
一次读写操作需要花费什么时间？
答：
对于磁盘，执行输入输出操作时必须确定信息在磁盘上的物理位置。
即数据块的定位，磁盘中数据块的位置由柱面号、磁头号和扇区号三个量决定的。
定位方法是：
移动臂移动到指定的柱面，盘片组旋转到指定扇区下，按照磁头号指定磁头进行读写。
执行一次输入输出操作需要花费的时间可以分成三个部分：
寻找时间---磁头在移动臂的带动下移动到指定柱面所需的时间。
延迟时间---指定扇区旋转到磁头位置所需的时间。
传送时间----由磁头把扇区中信息读到主存储器或把主存储器中信息写到扇区中所需的时间。
在三部分中，传送时间可以忽略不记，因为它比其他的两个要小得多。
35.概述旋转调度过程。
答：
在移动臂定位好柱面，磁盘组旋转，将所需的扇区旋转到磁头下进行读写，如果几个进程访问的是同一个柱面的相同或不同扇区、相同不同磁道，那么对这些进程，只需要利用旋转调度算法，按照某种策略选择一个进程服务。
36.什么叫并发进程？
答：
在多到程序设计系统中，作为单个作业可以同时执行，而每一个作业又需要有多个进程协作完成。
因此，系统会同时存在着许多进程，在单位处理器的情况下。
这些进程轮流的占用处理器，即一个进程的工作没有全部完成之前，另一个进程就开始工作，我们说这些可同时执行的进程具有并发性，并且把可同时执行的进程称为“并发进程”。
37.临界区是怎样定义的？
对相关临界区的管理应符合哪些要求？
答：
并发进程中与共享变量有关的程序段称为“临界区”。
对若干个并发进程共享某一变量的相关临界区的管理有三点要求：
（1）一次至多一个进程能够进入临界区，有进程在临界区执行时，其他想进入临界区执行的进程必须等待。
（2）不能让一个进程无限制的在临界区执行，即任何一个进入临界区的进程必须在有限的时间内退出临界区。
（3）不能强迫一个进程无限期等待进入它的临界区，即有进程退出临界区时应让一个等待进入临界区的进程进入它的临界区执行。
38.请简述PV操作过程。
答：
PV操作实际上是两个操作：
P操作和V操作。
这两种操作在执行期间是不允许中断的，凡是执行中不允许中断的过程称作原语，所以P操作和V操作是原语操作。
39.用PV操作实现并发进程的互斥和同步，要注意什么问题？
答：
用PV操作实现并发进程的互斥和同步，要注意4个方面：
（1）识别临界资源：
一是看是否被共享，二是看是否存在排他性要求。
（2）划出临界区，PV原语操作应分别紧靠临界区的头尾部。
（3）临界区代码应尽可能短小，不能有死循环。
（4）要保证PV操作在程序相关的任一执行流程上成对出现。
40.进程同步和进程互斥之间有什么关系？
答：
进程同步和进程互斥之间有以下关系：
（1）进程互斥可在伙伴进程之间，也可以在非伙伴进程之间，同步发生的相互有逻辑关系的伙伴进程之间。
（2）广义上看，互斥是一种特殊的同步，所以把用来解决进程互斥和同步的工具统称为同步机制。
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