计算机操作系统考试重点1必考.docx
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计算机操作系统考试重点1必考
计算机操作系统重点知识汇总
第一章操作系统引论
1．设计现代OS的主要目标是什么？
（掌握）
答：
（1）有效性
（2）方便性（3）可扩充性（4）开放性
2．OS的作用可表现在哪几个方面？
（掌握）
答：
（1）OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口
（2）OS作为计算机系统资源的管理者
（3）OS实现了对计算机资源的抽象
6．试说明推动分时系统形成和发展的主要动力是什么？
（掌握）
答：
推动分时系统形成和发展的主要动力是更好地满足用户的需要。
主要表现在：
CPU的分时使用缩短了作业的平均周转时间；人机交互能力使用户能直接控制自己的作业；主机的共享使多用户能同时使用同一台计算机，独立地处理自己的作业。
7．实现分时系统的关键问题是什么？
应如何解决？
（了解）
答：
关键问题是当用户在自己的终端上键入命令时，系统应能及时接收并及时处理该命令，在用户能接受的时延内将结果返回给用户。
解决方法：
针对及时接收问题，可以在系统中设置多路卡，使主机能同时接收用户从各个终端上输入的数据；为每个终端配置缓冲区，暂存用户键入的命令或数据。
针对及时处理问题，应使所有的用户作业都直接进入内存，并且为每个作业分配一个时间片，允许作业只在自己的时间片内运行，这样在不长的时间内，能使每个作业都运行一次。
8．为什么要引入实时OS？
（掌握）
答：
实时操作系统是指系统能及时响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致地运行。
引入实时OS是为了满足应用的需求，更好地满足实时控制领域和实时信息处理领域的需要。
13．OS有哪几大特征？
其最基本的特征是什么？
（掌握）
答：
并发性、共享性、虚拟性和异步性四个基本特征；最基本的特征是并发性。
21．试描述什么是微内核OS。
（了解）
答：
1）足够小的内核2）基于客户/服务器模式
3）应用机制与策略分离原理4）采用面向对象技术。
22．在基亍微内核结构的OS中，应用了哪些新技术？
（掌握）
答：
在基于微内核结构的OS中，采用面向对象的程序设汁技术。
第二章进程管理
2.画出下面四条语句的前趋图:
S1=a：
=x+y;S2=b：
=z+1;S3=c：
=a–b；S4=w：
=c+1;（了解）
答：
其前趋图为：
6．试从劢态性，并収性和独立性上比较迚程和程序?
（掌握）
答：
（1）动态性是进程最基本的特性，表现为由创建而产生，由调度而执行，因得不到资源而暂停执行，由撤销而消亡。
进程有一定的生命期，而程序只是一组有序的指令集合，是静态实体。
（2）并发性是进程的重要特征，同时也是OS的重要特征。
引入进程的目的正是为了使其程序能和其它进程的程序并发执行，而程序是不能并发执行的。
（3）独立性是指进程实体是一个能独立运行的基本单位，也是系统中独立获得资源和独立调度的基本单位。
对于未建立任何进程的程序，不能作为独立单位参加运行。
7．试说明PCB的作用，为什么说PCB是迚程存在的惟一标志？
（掌握）
答：
PCB是进程实体的一部分，是操作系统中最重要的记录型数据结构。
作用是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序，成为一个能独立运行的基本单位，成为能与其它进程并发执行的进程。
OS是根据PCB对并发执行的进程进行控制和管理的。
8．试说明迚程在三个基本状态之间转换的典型原因。
（掌握）
答：
（1）就绪状态→执行状态：
进程分配到CPU资源
（2）执行状态→就绪状态：
时间片用完
（3）执行状态→阻塞状态：
I/O请求
（4）阻塞状态→就绪状态：
I/O完成
就绪
阻塞
执行
I/O完成
I/O请求
时间片用完
进程调度
18.同步机构应遵循哪些基本准则？
为什么？
（掌握）
答：
同步机构应遵循的基本准则是：
空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待
原因：
为实现进程互斥进入自己的临界区。
19.试从物理概念上说明记录型信号量wait和signal。
（了解）
答：
wait（S）：
当S.value>0时，表示目前系统中这类资源还有可用的。
执行一次wait操作，意味着进程请求一个单位的该类资源，使系统中可供分配的该类资源减少一个，因此描述为S.value:
=S.value-1；当S.value<0时，表示该类资源已分配完毕，进程应调用block原语自我阻塞，放弃处理机，并插入到信号量链表S.L中。
signal（S）：
执行一次signal操作，意味着释放一个单位的可用资源，使系统中可供分配的该类资源数增加一个，故执行S.value:
=S.value+1操作。
若加1后S.value_0，则表示在该信号量链表中，仍有等待该资源的进程被阻塞，因此应调用wakeup原语，将S.L链表中的第一个等待进程唤醒。
22．试写出相应的程序来描述图2-17所示的前驱图。
（了解）
答：
（a）Vara,b,c,d,e,f,g,h;semaphore:
=0,0,0,0,0,0,0,0;
begin
parbegin
beginS1;signal（a）;signal（b）;end;
beginwait（a）;S2;signal（c）;signal（d）;end;
beginwait（b）;S3;signal（e）;end;
beginwait（c）;S4;signal（f）;end;
beginwait（d）;S5;signal（g）;end;
beginwait（e）;S6;signal（h）;end;
beginwait（f）;wait（g）;wait（h）;S7;end;
parend
end
（b）Vara,b,c,d,e,f,g,h,i,j;semaphore:
=0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;
begin
parbegin
beginS1;signal（a）;signal（b）;end;
beginwait（a）;S2;signal（c）;signal（d）;end;
beginwait（b）;S3;signal（e）;signal（f）;end;
beginwait（c）;S4;signal（g）;end;
beginwait（d）;S5;signal（h）;end;
beginwait（e）;S6;signal（i）;end;
beginwait（f）;S7;signal（j）;end;
beginwait（g）;wait（h）;wait（i）;wait（j）;S8;end;
parend
end
23．在生产者消费者问题中，如果缺少了signal（full）或signal（empty）,对执行结果有何影响？
（掌握）
答：
如果缺少signal（full），那么表明从第一个生产者进程开始就没有改变信号量full值，即使缓冲池产品已满，但full值还是0，这样消费者进程执行wait（full）时认为缓冲池是空而取不到产品，消费者进程一直处于等待状态。
如果缺少signal（empty），在生产者进程向n个缓冲区投满产品后消费者进程才开始从中取产品，这时empty=0，full=n，那么每当消费者进程取走一个产品empty值并不改变，直到缓冲池取空了，empty值也是0，即使目前缓冲池有n个空缓冲区，生产者进程要想再往缓冲池中投放产品也会因为申请不到空缓冲区被阻塞。
24．在生产消费者问题中，如果将两个wait操作即wait（full）和wait（mutex）互换位置，或者将signal（mutex）与signal（full）互换位置，结果如何？
（掌握）
答：
将wait（full）和wait（mutex）互换位置后，可能引起死锁。
考虑系统中缓冲区全满时，若一生产者进程先执行了wait（mutex）操作并获得成功，则当再执行wait（empty）操作时，它将因失败而进入阻塞状态，它期待消费者进程执行signal（empty）来唤醒自己，在此之前，它不可能执行signal（mutex）操作，从而使试图通过执行wait（mutex）操作而进入自己的临界区的其他生产者和所有消费者进程全部进入阻塞状态，这样容易引起系统死锁。
若signal（mutex）和signal（full）互换位置后只是影响进程对临界资源的释放次序，而不会引起系统死锁，因此可以互换位置。
26．试修改下面生产者－消费者问题解法中的错误:
（掌握）
答：
producer:
begin
repeat
…
produceraniteminnextp;
wait（mutex）;
wait（full）;/*应为wait（empty）,而且还应该在wait（mutex）的前面*/
buffer（in）:
=nextp;
/*缓冲池数组游标应前移:
in:
=（in+1）modn;*/
signal（mutex）;
/*signal（full）;*/
untilfalse;
end
consumer:
begin
repeat
wait（mutex）;
wait（empty）;/*应为wait（full）,而且还应该在wait（mutex）的前面*/
nextc:
=buffer（out）;
out:
=out+1;/*考虑循环，应改为:
out:
=（out+1）modn;*/
signal（mutex）;/*signal（empty）;*/
consumeriteminnextc;
untilfalse;
end
27．试利用记录型信号量写出一个不会出现死锁的哲学家进餐问题的算法.（了解）
答：
Varchopstick:
array[0,…,4]ofsemaphore;
所有信号量均被初始化为1，第i位哲学家的活动可描述为：
Repeat
Wait（chopstick[i]）;
Wait（.chopstick[（i+1）mod5]）;
…
Ea.t;
…
Signal（chopstick[i]）;
Signal（chopstick[（i+1）mod5]）
Ea.t;
…
Think;
Untilfalse
28．在测量控制系统中的数据采集任务，把所采集的数据送一单缓冲区；计算任务从该单缓冲中取出数据进行计算.试写出利用信号量机制实现两者共享单缓冲的同步算法。
（了解）
答：
a.Varmutex,empty,full:
semaphore:
=1,1,0;
gather:
begin
repeat
……
gatherdatainnextp;
wait（empty）;
wait（mutex）;
buffer:
=nextp;
signal（mutex）;
signal（full）;
untilfalse;
end
compute:
begin
repeat
……
wait（full）;
wait（mutex）;
nextc:
=buffer;
signal（mutex）;
signal（empty）;
computedatainnextc;
untilfalse;
end
b.Varempty,full:
semaphore:
=1,0;
gather:
37．试说明线程具有哪些属性？
（了解）
答：
（1）轻型实体
（2）独立调度和分派的基本单位（3）可并发执行（4）共享进程资源。
38.试从调度性，并发性，拥有资源及系统开销方面对进程和线程进行比较。
（掌握）
答：
（1）调度性。
线程在OS中作为调度和分派的基本单位，进程只作为资源拥有的基本单位。
（2）并发性。
进程可以并发执行，一个进程的多个线程也可并发执行。
（3）拥有资源。
进程始终是拥有资源的基本单位，线程只拥有运行时必不可少的资源，本身基本不拥有系统资源，但可以访问隶属进程的资源。
（4）系统开销。
操作系统在创建、撤消和切换进程时付出的开销显著大于线程。
第三章处理机调度与死锁
1．高级调度与低级调度的主要任务是什么？
为什么要引入中级调度？
（掌握）
答：
高级调度的主要任务是根据某种算法，把外存上处于后备队列中的那些作业调入内存。
低级调度是保存处理机的现场信息，按某种算法先取进程，再把处理器分配给进程。
引入中级调度的主要目的是为了提高内存利用率和系统吞吐量。
使那些暂时不能运行的进程不再占用内存资源，将它们调至外存等待，把进程状态改为就绪驻外存状态或挂起状态。
10．试比较FCFS和SPF两种进程调度算法。
（掌握）
答：
相同点：
两种调度算法都可以用于作业调度和进程调度。
不同点：
FCFS调度算法每次都从后备队列中选择一个或多个最先进入该队列的作业，将它们调入内存、分配资源、创建进程、插入到就绪队列。
该算法有利于长作业/进程，不利于短作业/进程。
SPF算法每次调度都从后备队列中选择一个或若干个估计运行时间最短的作业，调入内存中运行。
该算法有利于短作业/进程，不利于长作业/进程。
18．何谓死锁？
产生死锁的原因和必要条件是什么？
（掌握）
答：
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。
产生死锁的原因为竞争资源和进程间推进顺序非法。
其必要条件是：
互斥条件、请求和保持条件、不剥夺条件、环路等待条件。
19．在解决死锁问题的几个方法中，哪种方法最易于实现？
哪种方法使资源利用率最高？
（如何对待死锁?
）（了解）
答：
解决死锁的四种方法即预防、避免、检测和解除死锁中，预防死锁最容易实现；避免死锁使资源的利用率最高。
20．请详细说明可通过哪些途径预防死锁。
（了解）
答：
（1）摈弃“请求和保持”条件，就是如果系统有足够资源，便一次性把进程需要的所有资源分配给它；
（2）摈弃“不剥夺”条件，就是已经拥有资源的进程，当它提出新资源请求而不能立即满足时，必须释放它已保持的所有资源，待以后需要时再重新申请；
（3）摈弃“环路等待”条件，就是将所有资源按类型排序标号，所有进程对资源的请求必须严格按序号递增的次序提出。
21．在银行家算法的例子中，如果P0发出请求向量由Request（0,2,0）改为Request（0,1,0），问系统可否将资源分配给它？
（此答案有点问题，需重新考虑）（了解）
答：
（1）可以。
银行家算法各种资源数量分别为10、5、7，在T0时刻的资源分配如图所示：
综上所述系统可以将资源分配给它。
22．银行家算法中出现以下资源分配，试问
（1）该状态是否安全？
（2）若进程P2提出Request（1,2,2,2）后，系统能否将资源分配给它？
（掌握）
⑴该状态是安全的，因为存
资源情况
进程
Work
Need
Allocation
Work+Allocation
Finish
P0
P3
P4
P1
P2
1622
1654
1986
19910
29910
0012
0652
0656
1750
2356
0032
0332
0014
1000
1354
1654
1986
19910
29910
3121414
true
true
true
true
true
在一个安全序列。
下表为该时刻的安全序列表。
⑵若进程P2提出请求Request（1，2，2，2）后，系统不能将资源分配给它，若分配给进程P2，系统还剩的资源情况为（0，4，0，0），此时系统中的资源将无法满足任何一个进程的资源请求，从而导致系统进入不安全状态，容易引起死锁的发生。
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