操作系统重点资料.docx

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操作系统重点资料

OperatingSystem

---------ByWCC，ZYC

第一章

2.计算机系统的资源可分成哪几类？

试举例说明。

答：

软件和硬件。

软件：

系统软件和应用软件；

硬件：

CPU、内存条、外部I/O设备，以及系统总线。

3.什么是操作系统？

计算机系统配置操作系统的主要目标是什么？

答：

操作系统：

管理系统资源，控制程序执行，改善人机界面，提供各种服务，并合理组织计算机工作流程和为用户方便而有效使用计算机提供良好运行环境的最基本的系统软件。

主要目标：

（1）方便用户使用

（2）扩充机器功能

（3）管理各类资源

（4）提高系统效率

（5）构筑开放环境

5.操作系统要为用户提供哪些基本的和共性的服务？

答：

基本服务：

创建程序和执行程序；数据I/O和信息存取；通信服务；差错检测和处理；资源分配；统计；保护；

共性服务：

系统调用（程序接口）和命令管理（操作接口）；

15.什么是多道程序设计？

多道程序设计技术有什么特点？

答：

多道程序设计是指允许多个作业（程序）同时进入计算机系统的主存并启动交替计算的方法。

也就是，主存中的相互独立的程序均处于开始和结束之间，从宏观上看是并行的，多道程序都处于运行过程中，但未结束；从微观上是串行的，各程序轮流占用CPU交替执行。

优点：

1.提高CPU，主存和设备的利用率；2.提高系统的吞吐率，是单位时间内完成的作业数增加；3.充分发挥系统的并行性，设备与设备之间，cpu与设备之间均可并行工作。

20.试比较批处理操作系统和分时操作系统的不同点。

答：

分时与批处理区别：

1.追求目标不同：

批处理OS以提高系统资源利用率和作业吞吐能力为目标；分时OS强调公平性对于联机用户的立即执行命令需要快速响应。

2.适应作业不同：

批处理操作系统适应已调试好的大型作业；分时系统适应正在调试的小型作业。

3.资源利用率不同：

批处理操作系统可合理安排不同负载的作业，使资源利用率达到最佳。

在分时系统中，多个终端的作业使用同类型的系统、运行系统和共同子程序使系统的调度开销小，能公平的调配CPU和主存资源。

4.作业控制方式不同：

批处理操作系统由用户通过JCL书写作业控制流，预先提交脱机作业。

分时系统交互性作业由用户从键盘输入控制命令以交互方式联机工作。

21.试比较实时操作系统和分时操作系统的不同点。

答：

实时OS：

当外部事件或数据产生时，能够对其予以接受并以足够快的速度进行处理，所得结果能够在规定的时间内控制生产过程或对控制对象做出快速反应，并控制所有实时任务协调运行的OS。

特点：

及时的响应和高可靠性；多用于单片机（导弹制导，飞机自动驾驶）

22.试比较单道和多道批处理系统。

答：

单道：

作业进入系统之后排定次序，逐道依次进入主存处理，并自动进行作业的转接。

多道：

从后备作业中选取多个作业进入主存，并启动其运行。

26.现代操作系统具有哪些基本功能？

请简单叙述之。

答：

1.处理器管理；

2.存储管理：

主存分配；地址转换与存储保护；主存共享；存储扩充

3.设备管理

4.文件管理

5.网络与通信管理：

网络资源管理；数据通信管理；网络管理

6.用户接口

27．试述现代操作系统的基本特性及其所要解决的主要问题。

答：

1.并发性：

对有效的物理资源进行强行复用，供多用户共享以提高效率。

2.共享性：

使计算机系统中的资源可以被多个并发执行的程序共同使用；

（1）透明资源共享：

资源隔离；授权访问

（2）显式资源共享

3.异步性（随机性）：

允许多个程序并发执行，并发活动会导致随机事件的发生。

第二章

32.什么是进程？

计算机操作系统为什么要进入进程？

答：

进程是可并发执行的程序在某个数据集合上的一次计算活动，也是操作系统进行资源分配和保护的基本单位。

目的：

1.刻画系统的动态性，发挥系统的并发性；

2.解决共享性，正确地描述程序的执行状态。

33.进程有哪些属性？

试解释之。

答：

结构性；共享性；动态性；独立性；制约性；并发性；

34.进程最基本的状态有哪些？

哪些事件可能引起不同状态之间的转换？

答：

运行态；就绪态；等待态；

（1）运行态-等待态：

运行进程等待使用某种资源或者某事件发生

（2）等待态-就绪态：

所需资源得到满足或某事件已经完成

（3）运行态-就绪态：

运行时间片到时或出现更高优先级的进程，当前进程被迫让出处理器。

（4）就绪态-运行态：

当CPU空闲时，调度程序选中一个就绪进程执行。

35.五态模型的进行中，新建态和终止态的主要作用是什么？

答：

新建态：

对应于进程被创建时的状态，进程尚未进入就绪队列，对于进程管理非常有用。

终止态：

进程完成任务到达正常结束点或者因错误而异常终止，或被操作系统及有终止权的进程所终止时所处的状态。

进入终止态程序不再执行，等待操作系统进行善后处理。

36.试说明引发创建一个进程的主要事件。

答：

1.提交批处理作业2.有交互式作业登录终端3.Os创建服务进程4.已存在的进程创建新进程。

37.多数时间片轮转调度使用固定大小的时间片，

（1）选择小时间片的理由。

增大时间片，随着就绪队列中进程/线程的增加，轮转一次所耗费的时间加长，即对每个线程/进程的响应速度均放慢。

（2）选择大时间片的理由。

时间片取值太小，导致大多数进程/线程都不可能在一个时间片内运行完毕，就会频繁切换，开销显著增大，效率低下。

38.什么是进程的挂起状态？

列出挂起进程的主要特征。

答：

系统资源特别是主存资源不能满足进程运行的要求，此时必须把某些进程挂起，置于磁盘对换区，释放其所占用的某些资源，暂时不参与低级调度，起到平滑系统负载的目的。

特征：

此进程不能立即执行；此进程可能会等待某事件发生，所等待的时间独立于挂起条件，时间结束并不能导致进程具备可执行条件；此进程进入挂起状态是由于操作系统，父进程或进程自身阻止其运行；进程挂起状态的结束命令只能通过操作系统或父进程发出。

39.什么情况下会产生挂起等待态和挂起就绪态？

试举例说明。

答：

挂起等待态：

进程正在等待某一时间发生且进程在辅助存储器中。

等待态—挂起等待态：

如果当前不存在就绪进行，系统根据资源分配状况和性能要求，选择等待态进程对换出去，使之处于挂起等待态。

挂起就绪态：

进程具备运行条件，但目前在辅助存储器中，只有当进程被对换到主存时才能调度执行。

挂起等待态——>导致进程等待的事件完成后，响应的处于挂起等待态的进程转化为挂起就绪态。

就绪态——>系统根据当前资源分配状况和性能要求，决定把就绪态进程换出去，使之处于挂起就绪态。

运行态——>当一个具有较高优先级的挂起等待态进程所等待的时间完成后，需要抢占CPU但是主存不够，导致正在运行的进程转换为挂起就绪态。

新建态——>考虑系统当前资源分配状况和性能要求，决定将新建进程对换出去，使之处于挂起就绪态。

40.试述组成进程的基本要素，并说明其作用。

答：

控制块：

存储进程的标志信息，现场信息和控制信息。

程序块：

规定进程的一次运行所应完成的功能。

核心块：

用来保护中断/异常现场，保存函数调用的参数和返回地址。

数据块：

存放各种私有数据

41.何谓进程控制块（PCB）？

包含哪些基本信息？

答：

PCB：

进程存在的唯一标识，是操作系统用来记录和刻画进程状态及有关信息的数据结构，是进程动态特征的一种汇集，也是操作系统掌握进程的唯一资料结构和管理进程的主要依据。

包含：

标识信息；现场信息；控制信息。

42.何谓进程队列，入队和出队操作？

答：

把同一状态的所有进程的PCB链接在一起的数据结构称为进程队列。

进程从所在队列退出时间称为出队；

相反的，进程排入指定队列的事件称为入队。

43.请列举组织进程队列的各种方法。

答：

线性方式，链接方式，索引方式

44.试述创建进程系统所要做的主要工作。

答：

1.在进程列表增加一项，从PCB池申请一个空闲PCB，为新进程分配唯一地进程标识符

2.为新进程的进程映像分配地址空间，以便容纳进程实体。

由进程管理程序确定加载至进程地址空间中的程序。

3.为新进程分配除主存以外的其他资源。

4.初始化PCB，如进程标识符，处理器初始状态，进程优先级。

5.把新进程的状态设置为就绪态，并将其移入就绪队列。

6.通知操作系统的某些模块，如记账程序，性能监控程序

73.处理器调度分为哪几种类型？

简述各类调度的主要任务。

答：

高级，中级，低级调度，任务略。

74.试述衡量一个处理器调度算法优劣的主要标准。

答：

资源利用率，吞吐率，公平性，响应时间，周转时间。

75.试述作业调度和低级调度之间的关系。

答：

进入计算机的批处理作业至少经过两级调度才能占用处理器，第一级为作业调度，作业通过竞争进入主存，同时生成响应的进程；第二级为低级调度，进程竞争处理器资源。

具体见p124图2.26

76.试述中级调度的主要作用。

答：

当主存资源短缺时，把暂时不用的进程换出主存，此时进程处于挂起状态，不参与低级调度；当进程具备运行条件且主存资源有空闲时，再将进程重新调回主存工作，起到短期均衡系统负载的作用，充分提高主存的利用率和系统吞吐率。

77.解释：

（1）作业周转时间

批处理用户从系统提交作业开始，到作业完成为止的时间间隔。

（2）作业带权周转时间

在操作系统中,带权周转时间反映作业（或进程）长短问题.带权周转时间越大,作业（或进程）越短;带权周转时间越小,作业（或进程）越长。

（3）响应时间

从交互式进程提交一个请求至得到响应之间的时间间隔称为响应时间。

（4）吞吐率

单位时间CPU处理作业的个数。

以下by——ZYC

第三章

1.试述顺序程序设计的特点以及采用顺序程序设计的优缺点。

特点：

（1）执行的顺序性

（2）环境的封闭性（3）结果的正确性（4）过程的可再现性（详细见P163）

优点：

程序及其执行（计算）是一一对应的，为程序的编制和调试带领很大的方便

缺点：

计算机系统效率不高

2.试述并发程序设计的特点以及采用并发程序设计的优缺点。

特性：

并发程序可能是无关的，也可能是交互的

优点：

（1）若为单处理器系统，可以有效利用资源，让处理器和设备，设备和设备同时工作，充分发挥硬部件的并行工作能力

（2）若为多处理器系统，可以让进程在不同处理器上物理地并行工作，加快计算速度（3）简化程序设计任务，一般来说，编制并发的小程序进度快，容易保证正确性

缺点：

可能出现各种与时间有关的错误（结果唯一或者永远等待）

4.解释并发性并行性。

并发性：

一组进程的执行在时间上的重叠的，所谓时间重叠是指一个进程执行第一天指令是在另一个进程执行完最后一条指令之前开始的

并行性

6.解释并发进程的无关性和交互性。

无关性：

无关的并发进程是指它们分别在不同的变量集合上操作，一个进程的执行与其他并发进程的进展无关，即一个进程不会改变另一个与其并发执行的进程的变量

交互性：

交互的并发进程共享某些变量，一个进程的执行可能会影响其它进程的执行结果，交互的并发进程之间具有制约关系

8.解释进程的竞争关系和协作关系。

竞争关系：

批处理系统中建立多个批处理进程，分时系统中建立多个交互式进程，它们共享一套计算机系统资源，使得原本不存在逻辑关系的诸进程因共享资源而产生交互和制约关系，这是间接制约关系，又称互斥关系

协作关系：

一个用户作业可能涉及一组并发进程，它们为了完成共同的任务需要分工协作

9.试述进程的互斥和同步两个概念之间的异同点。

异：

进程互斥是指若干进程因互相争夺独占型资源而产生的竞争制约关系，进程同步是指为完成共同任务的并发进程基于某个条件来协调其活动，因为需要在某些位置上排定执行的先后次序而等待，传递信号或消息所产生的协作制约关系。

同：

进程互斥关系是一种特殊的进程同步关系，即逐次使