操作系统总结郑州轻工业学院.docx
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操作系统总结郑州轻工业学院
1-3章
1现代操作系统的特征是：
1（并发性）2（共享性）3（虚拟性）4（异步性）
2进程与进程控制块（PCB）（是）（选择"是"/"不是”）一一对应的关系
3引入临界资源后，程序段被分为（进入区）、（临界区）、（退出区）和（剩余区）四个区域
4处理机的调度层次包括（高级调度）（低级调度）和（中级调度），其中调度频率最低的是（高级调度），必不可少的一种调度是（低级调度），为了提高内存利用率的一种调度是（中级调度）
5产生死锁的原因是（竞争互斥性资源）和（进程推进顺序非法），其中引发死锁的最根本的原因是（竞争互斥性资源）
6刚刚创建的进程会由创建态转变为（就绪状态），得到处理机的调度转变为（执行状态），执行中的进程如果申请资源得不到，将会转变为（阻塞状态），得到资源，再次转变为（就绪状态），正在执行输入输出操作的进程将处于（阻塞状态）
7如果并发执行的五个进程都需要使用临界资源R，并且每个进程对资源R的需求量都是3，那么现在资源R至少有（11）个时不管怎么调度，一定不会出现死锁。
若初始时资源R有9个，每个并发进程对资源的需求量为3，则最多有（4）个进程并发执行一定不会出现死锁。
8为某种临界资源设置信号量S,若S的初始值为5，当前值为3，则当前处于阻塞状态的进程有
（2）个，系统可供分配的该资源的个数是（5）个
9两个或两个以上的时间在同一时间间隔内发生叫（并发），两个或两个以上的时间在同一时刻发生叫（并行），所以，现代操作系统的特征是（并发性）
10简述操作系统的功能。
从用户角度来看：
操作系统是人机接口，命令、图形用户接口和程序接口；
从系统角度来看：
操作系统是资源管理者，能够对软件和硬件进行有效地管理；
另外，操作系统实现了计算机资源的抽象，隐藏了对硬件操作的细节，使用户能更方便的使用机器。
11简述PCB的作用与组成。
PCB即进程控制块；它的作用是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序（含数据），成为一个能独立运行的基本单位，一个能与其他进程并发执行的进程。
进程控制块由进程名、特征信息、进程状态信息、调度优先权、通信信息、现场保护区、资源需求、进程实体信息、族系关系、其他关系组成。
12简述进程的定义与特征。
进程是程序在一个数据集合上运行的过程，它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。
特征：
动态性、并发性、独立性、异步性。
13简述进程与程序的区别。
1.程序是指令和数据的有序集合，是一个静态概念；进程有自己的生命周期，是一个动态的概念。
2.引入进程后，进程是资源分配的独立单位。
3.引入进程后，进程是调度的独立单位，它可以和其他进程并发执行。
4.同一个程序运行在不同的数据集合上，属于不同的进程。
14简述产成死锁的四个必要条件。
1.互斥条件：
在一段时间内某资源只由一个进程占用。
2.请求和保持条件：
进程已经保持了至少一个资源，但又提出了新的资源请求，而该资源又已被其他进程占有，此时请求进程阻塞，但又对自己已获得的其他资源保持不放。
3.不剥夺条件：
进程已获得的资源，在未使用完之前，不能被剥夺，只能在使用完时自己释放。
4.环路等待条件：
发生死锁时，必然有一个进程——资源的环形链。
15简述进程同步应该遵循的四个原则。
1.空闲让进；当进程处于临界区时，表明哦您临界资源处于空闲状态，应允许一个请求进入临界区的进程立即进入自己的里临界区，以有效地利用临界资源。
2.忙则等待；当已有进程进入临界区时，表明临界资源正在被访问，因而其他试图进入临界区的进程必须等待，以保证对临界资源地有效利用。
3.有限等待；对要求访问临界资源的进程，应保证有限时间内能进入自己的临界区，以免陷入”死等“状态。
4.让权等待；当进程不能进入自己的临界区时，应立即释放处理机，以免进入”忙等“状态。
16简述死锁的定义与产生死锁的原因。
死锁是指多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局，当进程处于这种僵持状态时，若无外力作用，它们都将无法再向前推进。
产生死锁的原因有两点：
1.竞争互斥性资源；
2.进程间推进顺序非法。
17简述处理死锁的方法。
1.预防死锁；2.避免死锁；3.检测死锁；4.解除死锁。
18用信号量机制给出读者写者问题的解决方案。
Varrmutex,wmutex:
semaphore:
=1,1;//信号量：
读，写
readcount:
integer:
=0;
begin
parbegin
reader:
begin
repeat
wait（rmutex）;//申请文件操作权
ifreadcount=0thenwait（wmutex）;
//当且仅当readcount=0，才需要执行写操作，然后readcount+1
readcount:
=readcount+1;
signal（rmutex）;//用完立即释放
...
performreadoperation;
...
wait（rmutex）;//再用再申请
readcount:
=readcount-1;
ifreadcount=0thensignal（wmutex）;
signal（rmutex）;
untilfalse;
end
writer:
begin
repeat
wait（wmutex）;
...
performwriteoperation;
...
signal（wmutex）;
untilfalse;
end
parend
end
19用信号量机制实现不会出现死锁的哲学家进餐问题。
奇偶性：
原理：
规定奇数号的哲学家先拿起他左边的筷子,然后再去拿他右边的筷子;而偶数号
的哲学家则相反.按此规定,将是1,2号哲学家竞争1号筷子,3,4号哲学家竞争3号筷子.即
五个哲学家都竞争奇数号筷子,获得后,再去竞争偶数号筷子,最后总会有一个哲学家能获
得两支筷子而进餐。
而申请不到的哲学家进入阻塞等待队列，根FIFO原则，则先申请的哲
学家会较先可以吃饭，因此不会出现饿死的哲学家。
//philosopher：
哲学家
semaphorechopstick[5]={1，1，1，1，1};
voidphilosopher（inti）
{
while（true）
{
think（）;
if（i%2==0）//偶数哲学家，先右后左。
{
wait（chopstick[i+1]mod5）;
wait（chopstick[i]）;
eat（）;
signal（chopstick[i+1]mod5）;
signal（chopstick[i]）;
}
Else//奇数哲学家，先左后右。
{
wait（chopstick[i]）;
wait（chopstick[i+1]mod5）;
eat（）;
signal（chopstick[i]）;
signal（chopstick[i+1]mod5）;
}
}
}
20在单CPU条件下有下列要执行的作业作业到来的时间是按作业编号顺序进行的（即后面作业依次比前一个作业迟到一个时间单位）。
（1）用一个执行时间图描述在下列算法时各自执行这些作业的情况：
RR（时间片＝1）和非抢占式优先级。
作业运行时间优先级
A33
B11
C23
D14
E52
（2）对于上述每种算法，各个作业的周转时间是多少？
平均周转时间是多少？
（3）对于上述每种算法，各个作业的带权周转时间和平均带权周转时间各是多少？
RR：
周转时间带权周转时间
A62
B11
C51.67
D11
E61.2
平均周转时间：
4.8平均带权周转时间：
1.374
NMP：
周转时间带权周转时间
A31
B1111
C42
D11
E71.4
平均周转时间：
5.2平均带权周转时间：
3.28
4-5章
大项1-填空题-0/16已回答问题,48.0得分
1.内存管理包括内存分配、内存保护、地址映射和内存扩充四个子功能。
（4.0得分）
2.动态分区分配算法中，首次适应算法是按照地址递增的次序来组织空闲区的，最佳适应算法是按照容量从小到大的顺序来组织空闲区的，而最差适应算法则是按照容量从大到小的顺序来组织空闲区的。
这三种算法效率最高的是
最佳适应算法。
（4.0得分）
3.无论是使用拼接（或紧凑）技术还是使用对换技术，都要求作业的装入应该采用动态运行时装入方式。
（1.0得分）
4.对于各种内存分配方式所造成的空间浪费，通常称为碎片，其中固定分区分配方式容易产生内部碎片，动态分区分配方式容易产生外部碎片，基本分页分配管理方式产生的是页内碎片，基本分段分配方式产生的是内部碎片。
（4.0得分）
5.基本分页存储管理方式为每一个进程设置一张页表，基本分段存储管理方式为每一个进程设置一张段表，而段页式则为每一个进程设置一张段表和若干张页表，其中页表个数取决于段数。
（5.0得分）
6.虚拟内存实现的理论基础是程序运行时的局部性原理，具体是指离散式内存分配管理方式。
（2.0得分）
7.对于UNIX系统而言，在请求分页实现时，第一次调入的页面从文件区调入，之后再调入该页面时则一定是从对换区调入的。
（2.0得分）
8.可重定位分区分配算法比动态分区分配算法多使用了一个紧凑或拼接技术，将小的离散的空闲空间合并成一个大的连续的空闲空间，再进行分配。
（1.0得分）
9.按照设备的共享属性，可以把设备分为独占设备、共享设备和虚拟设备三种，其中，虚拟设备是利用虚拟技术，将一台物理存在的独占设备虚拟成多台逻辑存在的设备，从而将一台独占设备转变成一台共享设备。
（5.0得分）
10.设备控制器中传递的三种信号时数据信号、控制信号和状态信号。
（3.0得分）
11.磁盘的访问时间是由寻道时间、旋转延迟时间和传输时间三部分构成的。
（3.0得分）
12.UNIX系统使用的缓冲技术是缓冲池技术，该技术将所有的缓冲区分成了三个缓冲队列，分别是空缓冲队列、输入队列和输出队列，以及四种工作缓冲区——用于收容输入数据的工作缓冲区、用于提取输入数据的工作缓冲区、用于收容输出数据的工作缓冲区和用于提取输出数据的工作缓冲区。
（7.0得分）
13.SPOOLING技术中，在硬盘开辟的空间成为输入井和输出井。
（2.0得分）
14.设备分配时，依次访问的数据结构是系统设备表、设备控制表、控制器控制表和通道控制表。
（4.0得分）
15.调入页面的时机中，预先调入策略事实上使用的是提前读技术，目的是提高磁盘访问速度。
（1.0得分）
16.设备独立性中，将逻辑设备转变为物理设备使用到的数据结构是
LUT逻辑控制表。
（0.0得分）
大项2-简答题-0/10已回答问题,45.0得分
17.简述分页和分段的区别。
（5.0得分）
1.从功能上看，页是信息的物理单位，分页是为实现离散分配方式，以消减内存的外零头，提高内存的利用率，满足了系统的需要，但未满足用户的需要；段是信息的逻辑单位，它含有一组其意义相对完整的信息，目的是为了更好地满足用户的需要。
2.页的大小固定且有系统决定，而段的长度却不固定，决定于用户所编写的程序。
3.分页的作业地址空间是一维的，而分段的作业地址空间是二维的。
18.什么是虚拟内存？
虚拟内存有什么特点？
（5.0得分）
19.简述缺页中断机制与一般中断的不同之处。
（5.0得分）
1.在指令执行期间产生和处理中断信号；
2.一条指令在执行期间，可能产生多次缺页中断。
20.什么是抖动？
引发抖动的原因是什么？
（5.0得分）
系统大量的时间不是用在进程的正常执行，而是用在页面的换入换出上，从而使得系统的效率急剧下降，这种现象称之为“抖动”。
引发抖动的原因：
1.给进程分配的物理块数过少；
2.页面置换算法不合理。
21.引入通道的目的是什么？
为什么说通道是一种特殊的处理机？
（5.0得分）
引入通道的目的：
使一些原来由CPU处理的I/O任务转由通道来承担，从而把CPU从繁杂的I/O任务中解脱出来。
I/O通道与一般的处理机不同之处：
一是其指令类型单一，这是由于通道硬件比较简单，其所能执行的命令主要局限于I/O操作相关的指令；
二是通道没有自己的内存，通道所执行的通道程序是放在主机的内存中，换言之，是通道与CPU共享内存。
22.简述DMA的工作原理。
（5.0得分）
DMA即直接内存访问模式，简单来说，总线控制权在CPU“手上”，外设无权直接访问内存，需要CPU参与，但DMA控制器从CPU那“偷出”几个时钟来控制总线，让外设可以直接访问内存，这样外设的读写就不需要CPU参与，降低了CPU的占用率。
23.简述通道I/O方式的工作原理。
（0.0得分）
24.引入缓冲管理的目的是什么？
（5.0得分）
1.缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾；
2.减少CPU的中断频率，放宽对CPU中断响应时间的限制。
25.以打印机为例说明SPOOLING系统如何实现。
（5.0得分）
利用SPOOLing技术，将作为独占设备的打印机改造为一台可供多个用户共享的设备；当用户请求打印时，SPOOLing系统只做两件事：
（1）由输出进程在输出井中为之申请一个空闲磁盘区，并将要打印的数据送入其中；
（2）输出进程再为用户进程申请一张空白的用户请求打印表，并将用户的打印要求填入其中，再将该表挂到请求打印队列上。
（3）若还有进程要求打印输出，系统仍可接受该请求，并提供上述操作。
（4）若打印机空闲，输出进程将从打印队列的队首取出一张请求打印表，进行打印；打印完后，查看队列中是否还有打印请求，若有，重复上述操作指导队列为空；输出进程进入阻塞状态。
当下次有打印请求是，输出进程被唤醒。
26.什么是设备的独立性？
设备独立性有什么好处？
（5.0得分）
设备独立性的基本含义是：
应用程序独立于具体使用的物理设备。
好处：
1.设备分配时的灵活性；
2.易于实现I/O重定向。
大项3-综合应用题-0/3已回答问题,30.0得分
27.某虚拟存储器的用户空间共有32个页面，每页1KB，主存16KB。
假定某时刻系统为用户的第0、1、2、3页分别分配的物理块号为5、10、4、7，试将虚拟地址1289、0A5C和293C变换为物理地址。
（10.0得分）
1289/1024=1···625，对应物理块号为10，块内偏移265个字节；
0A5C，化成二进制0000101001011100，/2^10=00000010···001001011100；即：
对应的物理块号为4，块内偏移604个字节。
293C，化成二进制0010100100111010，/2^10=00001010···000100111010；即：
发生了缺页中断。
28.假定系统为某进程分配了3个物理块，进程运行时的页面走向为7,0,2,1,0,4,0,3,2,4,0,3,2,1,2,1,0,7,0,1,开始时3个物理块均为空，给出采用最佳置换算法时页面置换情况，并计算出该算法的缺页率？
（1）最佳置换淘汰算法（OPT）
（2）先进先出淘汰算法（FIFO）（3）最近最久未使用淘汰算法（LRU）（10.0得分）
缺页率：
OPT：
（9/20）*100%=45%；
FIFO：
（15/20）*100%=75%；
LRU：
（14/20）*100%=70%。
29.假设一个磁盘有200个磁道，编号从0～199。
当前磁头正在143道上服务，并且刚刚完成了125道的请求。
如果磁盘访问请求的顺序为：
86、147、91、177、94、150、102、175、130请计算，按照FCFS、SSTF、SCAN和CSCAN调度算法来完成上述请求，磁头移动的总量是多少？
（10.0得分）
磁头：
125→143
被访问的下一个磁道号
移动距离（磁道数）
86
39
147
61
91
56
177
86
94
83
150
56
102
48
175
73
130
45
平均寻道长度
被访问的下一个磁道号
移动距离（磁道数）
130
5
147
17
150
3
175
15
177
2
102
75
94
8
91
3
86
5
平均寻道长度
FCFS：
先来先服务SSTF：
最短寻道时间优先
被访问的下一个磁道号
移动距离（磁道数）
147
4
150
3
175
25
177
2
86
91
91
5
94
3
102
8
130
28
平均寻道长度
SCAN：
扫描算法CSCAN：
循环扫描法
被访问的下一个磁道号
移动距离（磁道数）
147
4
150
3
175
25
177
2
130
47
102
28
94
8
91
3
86
5
平均寻道长度
6-7章
大项1-填空题-0/8已回答问题,18.0得分
1.按照逻辑结构把文件分为有结构文件（或记录式文件）和无结构文件（或流式文件）两种。
（2.0得分）
2.站在用户的角度看到的文件的结构成为文件的逻辑结构，站在系统存储的角度看到的文件的结构成为文件的物理结构。
（2.0得分）
3.目录结构引入目的是实现按名存取。
（1.0得分）
4.UNIX中是把设备作为来进行管理和使用的。
（1.0得分）
5.事物具有的四个特性是原子性、一致性、隔离性和持续性。
（4.0得分）
6.系统调用中的参数传递方式有陷入指令自带方式、直接将参数送入指定的寄存器中和参数表方式。
（3.0得分）
7.文件和目录项之间是一一对应的关系，目录项的构成有两种方式，即文件控制块作为目录项和索引结点作为目录项。
（3.0得分）
8.FCB与文件是一一对应的关系，索引结点和文件是一对多的关系。
（2.0得分）
9.试说明系统调用和一般过程调用的不同之处。
（5.0得分）
1.运行在不同的系统状态；
2.状态的转换通过软中断进入；
3.返回问题；
4.嵌套调用。
10.简述UNIX系统中引入索引节点的好处。
（5.0得分）
1.减少了调入内存的数据量；
2.加快了文件的查找、访问速度。
11.简述UNIX中文件共享的两种方式。
（5.0得分）
1.基于索引节点的共享方式；
2.采用符号链实现文件共享。
12.简述系统调用的执行过程。
（5.0得分）
首先，将处理机状态由用户态转为系统态；
其次，分析系统调用类型，转入相应的系统调用处理子程序；
最后，在系统调用处理子程序执行完后，应恢复被中断的或设置新进程的CPU现场，然后返回呗中断进程或新进程，继续往下执行。
13.简述命令解释程序的功能。
（5.0得分）
1.等待用户输入；
2.接收并识别命令；
3.执行相应的命令处理程序。
14.已知路径名/usr/joe/src,画出目录查找过程的示意图（图中如需使用目录/文件结点号和盘块号,请根据需要自拟）。
（0.0得分）
具体内容分容见课本230页。
P233页
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