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1、操作系统考试复习资料第一章 引论操作系统的概念操作系统的功能（5大功能）操作系统的类型：批处理、多道、多道批处理、分时、实时操作系统的特性和性能指标中断系统：中断的概念、中断的处理过程多道批处理操作系统的主要特征 ：（1）成批处理（2）多道程序运行分时操作系统的主要特征 ： （1）交互性（2）共享性（3）独占性实时操作系统的主要特征 ： （1）即时响应（2）高可靠性2.简述计算机系统的4个层次。机器层（计算机硬件，裸机）：没有配置任何软件的计算机。操作系统层：基本的系统软件，密切的依赖于计算机硬件，直接管理计算机系统中的各种硬件资源和软件资源，其主要部分驻留在主存中。系统层（系统软件）：是指除

2、操作系统以外的所有系统软件，为应用层软件和用户提供各种服务。应用层（应用软件）:为了解决某些具体的、实际的问题而开发和研制的各种程序。3.简述操作系统在计算机系统中的地位。操作系统是最基本、最核心的系统软件。操作系统有限地统管计算机的所有资源（包括硬件资源和软件资源），合理地组织计算机的整个工作流程，以提高资源的利用率，并为用户提供强有力的使用功能和灵活方便的使用环境，在计算机与用户之间起到接口的作用。4.什么是操作系统？操作系统追求的主要目标是什么？操作系统（Operating System，简称OS）是管理和控制计算机系统中的软件和硬件资源，合理地组织计算机工作流程，方便用户使用的的计算机

3、系统软件。追求的主要目标是：方便用户使用计算机，一个好的操作系统应提供给用户一个清晰、简洁、易于使用的用户界面；提高系统资源的利用率，尽可能使计算机系统中的各种资源得到最充分的利用。5.简述操作系统的功能。处理机管理（CPU）：进程控制、进程同步、进程通信、调度。存储管理（内存）：内存分配、地址映射、存储保护、存储扩充。设备管理（外设）：完成用户进程提出的I/O请求，为用户进程分配其所需的I/O设备，提高CPU和I/O设备的利用率，提高I/O速度，方便用户使用I/O设备，缓冲管理，设备分配，设备驱动，设备独立性和虚拟设备。文件管理：文件存储空间管理，目录管理，文件的读写管理和存取控制。作业管理

4、：作业的组织，作业的I/O和作业调度。6.什么叫批处理系统？它可分为哪两种？批处理系统就是成批处理一些程序的系统。批处理分为 联机批处理：由CPU直接控制作业的输入输出。脱机批处理：由卫星机（外围机）控制作业的输入输出。7.什么是多道程序系统？其主要特征是什么？多道程序系统是控制多道程序同时运行的程序系统。主要特征是：多道：计算机内存中同时存放几道相互独立的程序。宏观上并行：同时有多道程序在内存运行，某一时间段上，各道程序不同程度地向前推进。微观上串行：任一时刻最多只有一道作业占用CPU，多道程序交替使用CPU。10.什么叫分时系统？其主要特点是什么？分时系统是允许多个联机用户同时使用一台计算

5、机进行处理的系统。特点：多路性：允许同一主机联接多台终端。协调性：协调多个终端用户同时与计算机交互。独占性：每一个用户独占一个终端（不是主机）。交互性：可进行广泛的人机对话（一问一答）共享性：各个终端用户都可以共享主机中的资源。11.什么叫实时系统？主要有那两大类？实时系统（RealTime System）是指能及时（立即）响应外部事件的请求的系统，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。1）实时过程控制：如炼钢厂里的自动化控制、飞机、导弹的制导等。2）实时信息处理：如联网订票系统、银行业务等。14.简述操作系统的特性。并发性：能同时处理存在的多个平行活动的能力。共

6、享性：对个计算任务对资源的共同享用，目的是共享资源和信息。不确定性：必须处理随时可能发生的事件。15.解释系统的RSA。RSA：可靠性（Reliability）：系统正常工作的时间；可维修性（Serviceability）：从故障发生到故障修复所需要的时间；可用性（Availability）：系统在执行任务时能正常工作的概率。16.什么叫中断？操作系统为什么要引入中断？中断是指当计算机系统发生某一事件后，CPU暂停正在执行的程序，转去执行该事件的处理程序，待该事件处理完后再回到暂停的程序处继续执行。引入中断的原因：1）为了解决慢速的IO设备与快速的CPU之间的矛盾。2）计算机系统通过中断进行驱

7、动。即所有的部件都可向CPU发中断信号，计算机系统中各层软件与硬件之间的接口也通过中断系统来实现。17.名词解释。中断寄存器：寄存中断信号触发器的全体。中断位：中断寄存器的内容。中断序号：中断寄存器的按顺序的编号。断点：中断扫描机构发现中断时，刚执行完的那条指令所在的单元号。恢复点：程序被中断后，再返回可继续执行的那条指令的单元号。管态：标志触发器取值为1，表示处于系统程序运行状态。目态：标志触发器取值为0，表示处于用户程序运行状态。18.根据中断信号的含义和功能，把中断分为哪几种类型？机器故障中断；程序中断；外部中断；输入/输出中断；访管中断。21试述中断处理的一般过程。保存现场；分析中断原

8、因；进入相应的中断处理程序；恢复现场；退出中断。第二章 作业管理和用户接口用户和操作系统间的接口：2种接口（程序接口和命令接口）系统调用：操作系统内提供的一些子程序命令接口分为2种：联机接口和脱机接口作业管理的基本概念作业、作业步作业管理的功能1 作业的输入与输出（3种）2 作业调度（作业的4种状态、JCB、3种作业调度算法）3 作业控制（2种方式：脱机方式和联机方式）1.什么是用户接口？通常在操作系统和用户之间提供哪几种类型的接口？它们的主要功能是什么？操作系统为普通用户、管理员用户提供的命令接口(键盘命令&图形命令)是由一组以不同形式表示的操作命令组成。操作系统为编程人员提供的接口是程序接

9、口（系统调用）不同操作系统提供不同的程序接口。主要功能：每个命令实现和完成用户所要求的特定功能和服务。2.什么是系统调用？通常可把系统调用分为几类？每类系统调用的主要功能是什么？系统调用是操作系统内提供的一些子程序，用户通过这些称为特殊致命的命令调用这些子查询，以取得操作系统的服务。3.什么是作业、作业步、作业流？通常把计算机的作业分为哪几种类型？它们的特点是什么作业：是指在一次应用业务处理过程中，从输入开始到输出结束，用户要求计算机所做的有关该次业务处理的全部工作。作业步：是在一个作业的处理过程中，计算机所做的相对独立的工作。在批处理系统中，把一批作业依次放置在相应的输入设备上，在操作系统的

10、控制下，依次将它们输入辅助存储器中，这样就形成了一个作业流，也称输入流。作业的分类：脱机作业（批量型作业）：在整个作业的运行过程中，只需根据作业说明书中的说明对作业进行控制，脱机作业通常是在批处理操作环境下运行，故也称为批量型作业；联机作业（终端型作业，交互型作业）：通常是用键盘命令直接控制作业的运行，联机作业通常在分时操作环境下运行，故也称为终端型作业。4.在一个多道程序系统中，一个作业从提交给系统到运行结束退出系统，通常要精力经历那几个阶段和哪些状态？由哪些程序来负责这些状态之间的变换？要经历4种状态：提交状态、后备状态、运行状态、完成状态。5.Spooling系统的含义是什么？它有什么特

11、点？Spooling系统是指脱机I/O不再单独使用卫星机，而是由主机上的通道来完成，并可以与主机并行工作，为实现此功能所配置的软件系统。Spooling系统的特点：使外设上的信息源源不断地及时输入输出，保持了输入输出设备繁忙地与主机并行地操作；增加了作业调度的灵活性，优先级高的作业被Spooling输入程序读入磁盘中的输入井后，很快就会被作业调度程序选中而优先运行，从而使其等待时间大为缩短。6.简述Spooling系统的输入/输出过程。输入进程负责从输入设备上读入作业，把作业记录在一组盘区中（这组盘区称为作业的输入井）。一个用户作业在运行中有信息要输出时，首先通过文件管理系统组织输出文件，并存

12、于相应的一组盘区中（这组盘区称为作业的输出井）。以后当所要的输出设备有空时，设备通过调度Spooling输出进程把输出文件从输出井传送到相应的输出设备。7.简述作业管理的主要功能。作业输入输出：作业输入是设法快速的把输入设备上的作业源源不断的装入高速的后援存储器中，并逐步形成后备作业队列。作业输出是指要输出的信息从内存调入高速的后援存储器上，并选中所需输出设备输出。作业调度：按照系统规定的某种策略选择后备作业队列中的若干作业进入内存，并为被选中的作业做好运行前的准备工作。作业控制：在操作系统控制下，用户如何组织他的作业并控制作业的运行。9.作业调度的主要功能是什么？常用的作业调度算法有哪几种？

13、主要功能：按照某种调度算法从后备作业队列中选取一个或一批作业调入内存，让它们投入执行。为被选取的作业分配内存和外设资源。因此要用到内存分配程序和外设分配程序。为作业开始运行做好一切准备工作。例如分配内存和外设资源、将作业的后备状态改为运行状态等。在作业运行完毕或运行过程中因某种原因需要撤离时，作业调度程序还要完成作业的善后处理工作，如输出作业管理信息（执行时间），收回分配给该作业的全部资源，撤销与该作业有关的全部进程和该作业的作业控制块等。常用的作业调度算法：先来先服务调度算法：最简单的算法，按照作业到达系统的先后次序进行调度，容易实现但是效率低，对短作业不利。短作业优先调度算法：每次调度作业

14、时，总是选取运行时间最短的作业运行。响应比高者优先调度算法：算法较复杂，每次调度作业时，要计算各个作业的响应比。第三章 进程及处理机管理进程及其有关概念：并发、进程的定义及特征、进程的类型进程管理：进程的状态及其转化、进程的组成、PCB、进程调度进程的同步与互斥：临界区、临界资源、用信号量机制解决进程同步和互斥问题（3个经典问题：生产者-消费者问题、读者-写者问题、哲学家进餐问题）进程通信：高级通信（消息通信：直接通信和间接通信）死锁：产生死锁的条件1.什么叫顺序程序？其基本特征有哪些？答：顺序程序是指程序中若干操作必须按照某种先后次序来执行，并且每次操作前和操作后的数据、状态之间都有一定的关

15、系。在计算机系统中只有一个程序在运行，这个程序独占系统中所有资源，其执行不受外界影响。基本特征有：顺序性：一个程序开始执行必须要等到前一个程序已执行完成。封闭性：程序一旦开始执行，其计算结果不受外界因素影响。可再现性（确定性）：程序的结果与它的执行速度无关（即与时间无关），只要给定相同的输入（初始条件），一定会得到相同的结果。2.程序的并发执行具有哪些特征？答：间断性:“走走停停”，一个程序可能走到中途停下来，失去原有的时序关系。失去程序的封闭性（开放性）:多个程序共享系统中的资源，这些资源的状态将由多个程序来改变。如：一个程序写到存储器中的数据可能被另一个程序修改。不可再现性:并发程序执行的

16、结果与其执行的相对速度有关，结果是不确定的。3.什么叫进程？操作系统中为什么要引入进程的概念？答：进程是程序在一个数据集合上的运行过程,是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。原因：为了控制和协调各程序段执行过程中的软硬件资源共享和竞争，必须有一个描述各程序执行过程和共享资源的基本单位。这个单位被称为进程。 4.进程与程序的主要差别是什么？答：1）进程是一次运行的过程，属于一中动态的概念；程序是指令的集合，是一个静态的概念。2）进程包含了数据和运行于其上的程序，这样静态地观察进程与程序含义相似。3）两个不同的进程可以包含相同的程序。4）进程能逼真的描述并发过程，而程序则不明显。5）程序存储需要

17、介质，进程执行要处理。6）程序是永久的，进程的生命是有限的。7）进程是由程序、数据和进程控制块三部分组成的。8）进程具有创建其他进程的功能，而程序没有。5.进程具有哪些基本特征？答：动态性：进程是程序的动态运行过程；并发性：多个进程可同存于内存中，能在一段时间内同时运行；独立性：独立运行的基本单位，独立获得资源和调度的基本单位；交互性：进程间可能产生的相互关系；异步性：各进程按各自独立的不可预知的速度向前推进。8.进程一般由哪3部分组成？答：程序：进程动态所需执行的程序，描述进程多完成的功能。数据集合：包含程序运行时所需的数据区和工作区。进程控制块（PCB）：既能标识进程的存在，又能刻画进程瞬

18、间的数据结构。9.什么叫PCB？它一般包含哪些信息？答：PCB是系统为了管理进程设置的一个专门的数据结构，用来记录进程的外部特征，描述进程的运动变化过程。PCB包含的信息：（1）进程的描述信息：进程标识符(process ID)，唯一，通常是一个整数进程名，通常基于可执行文件名（不唯一）用户标识符(user ID)：指示该进程由哪个用户拥有进程组（家族）关系：父进程标识符以及子进程标识符（2）进程的控制信息：进程当前状态（运行、就绪、等待）进程优先级程序的外存地址运行统计信息（执行时间等）进程间同步和通信进程等待的原因进程的队列指针（3）资源管理信息（进程所拥有的资源及使用情况）:占用内存的大

19、小。输入、输出设备的设备号，所要传送的数据长度、缓冲区地址、缓冲区长度及所用设备的有关数据结构指针等。指向文件系统的指针及有关标识。（4）CPU现场保护区:当前进程因等待某个事件而进入等待状态或因某种事件发生被终止在处理机上的运行时，为了以后该进程能在被打断处恢复运行，需要保护当前进程的CPU现场。CPU中设有专门的CPU现场保护结构，以存储退出运行时的进程的现场数据。10.PCB的组织方式主要有哪两种？各有什么特点？（1）线性表：将所有的PCB均放在一个表中，方式简单，无需实现复杂的申请/释放PC操作的额外的指针开销，但管理不方便，要经常扫描整个表。（2）链接表：按进程的不同状态分别放入不同

20、的队列中。可以使系统的进程数(即PCB的数目)不受限制，可以动态申请，管理方便。但是要动态的分配PCB所占的内存，算法比较复杂，需额外的指针开销。11.在操作系统中，进程至少有哪3种基本状态？3种基本状态如何转换？等待状态，就绪状态，运行状态19.什么叫进程调度？衡量进程调度算法的性能指标主要有几种？进程调度是指按照某种调度算法（或原则）从就绪队列中选取进程分配CPU，主要是协调进程对CPU的争夺使用。衡量的性能指标有以下几种：CPU利用率等待时间：进程在就绪状态下的等待时间，平均等待时间越小，调度算法性能越好。响应时间：在分时系统中，用户在终端上发出一个请求，到计算机在终端上作出回答，这段间

21、隔时间称为系统的响应时间。I/O设备的利用率：系统必须尽可能地实现CPU与IO设备的并行工作。“时空”代价：希望时间尽可能短，空间开销尽可能省。20.试述剥夺调度和非剥夺调度方式的基本思想。剥夺调度：当一个进程正在运行时，系统可以基于某种原则，剥夺已分配给它的处理机，将之分配给其它进程。非剥夺调度：分派程序一旦把处理机分配给某进程后便让它一直运行下去，直到进程完成或发生某事件而阻塞时，才把处理机分配给另一个进程。21.试述优先数法和时间片轮转法的基本思想。优先数法：系统或用户按某种原则为进程指定一个优先级来表示该作业或进程所享有的调度优先权。优先级的确定有两种方法：动态法和静态法。时间片轮转法

22、：让每个进程在就绪队列中的等待时间与享受服务的时间成比例，将CPU的处理时间分为固定大小的时间片。24.什么是进程的同步与互斥？同步关系，也称直接制约关系。指系统中多个进程中发生的事件存在某种时序关系，需要相互合作，共同完成一项任务。互斥关系，也称间接制约关系。有些资源需要互斥使用，各进程竞争使用这些资源，进程的这种关系为进程的互斥。用信号量机制解决进程同步和互斥问题信号量的物理含义：S0表示有S个资源可用S=0表示无资源可用S0则|S|表示等待队列中的进程个数P(S)表示申请一个资源 V(S)表示释放一个资源。信号量的初值应该大于等于0P，V操作必须成对出现，有一个P操作就一定有一个V操作当

23、为互斥操作时，它们同处于同一进程当为同步操作时，则不在同一进程中出现如果P(S1)和P(S2)两个操作在一起，那么P操作的顺序至关重要,一个同步P操作与一个互斥P操作在一起时，同步P操作在互斥P操作前；而两个V操作的顺序无关紧要。25.什么叫临界资源？什么叫临界区？临界资源：一次只允许一个进程使用的资源。如：打印机。临界资源可能是硬件，也可能是软件：变量，数据，表格，队列等。临界区：进程中访问临界资源的那段代码。26.试述进程进入临界区的调度原则。（1）有空让进：当无进程在临界区时，任何有权使用临界区的进程都可进入。（2）等待：不允许两个以上的进程同时进入临界区。（3）多中择一：当没有进程在临

24、界区，而同时有多个进程要求进入临界区，只能让其中之一进入临界区，其他进程必须等待。（4）有限等待：任何进入临界区的要求应在有限的时间内得到满足。（5）让权等待：处于等待状态的进程应放弃占用CPU，以使其他进程有机会得到CPU的使用权。31.什么叫进程通信？其作用是什么？进程通信：指进程之间的信息交换。低级通信可以进行进程之间控制信息的交换。信息交换量少，一般只传送一个和几个字节的信息，达到控制进程执行速度的作用。高级通信可以使用户可以直接利用OS所提供的一组通信命令，高效地传送大量数据的。32.什么叫直接通信？什么叫间接通信？在间接通信方式中，通信链应具有什么属性？直接通信：发送进程发消息时要

25、指定接收进程的名字，接收时要指定发送进程的名字。间接通信（邮箱通信方式）：发送进程发消息时不指定接收进程的名字，而是指定一个中间媒介，即信箱。33.什么叫死锁？试举例说明。死锁Deadlock：是计算机系统中多道程序并发执行时，两个或两个以上的进程由于竞争资源而造成的一种互相等待的现象（僵局），如无外力作用，这些进程将永远不能再向前推进。举例说明：在生产者-消费者问题中将生产者进程的两个P操作颠倒时会发生死锁。 34. 试述产生死锁的原因和必要条件。产生死锁的原因：系统资源不足：当系统中供多个进程所共享的资源，不足以同时满足它们的需要时，引起它们对资源的竞争而产生死锁；进程推进顺序不当：进程在

26、运行过程中，请求和释放资源的顺序不当，导致进程的死锁。产生死锁的必要条件：互斥条件：出现死锁的系统中必须存在需要互斥使用的资源（临界资源）。占有等待条件：出现死锁的系统中一定有这样的进程，它们已分配到了某些资源，并在等待另外的资源。非剥夺条件：出现死锁的系统中一定有不可剥夺使用的资源。循环等待条件（环路条件）：存在一种进程的循环链，链中的每一个进程已获得的资源同时被链中的下一个进程所请求37.试述防止死锁的方法。破坏“互斥条件”：常用的是共享使用法，允许一个资源可以由多个进程“同时”使用。破坏“占有等待条件”：常用的是预先静态分配法，在作业调度选择作业时，仅当作业所需的全部资源都能满足时，才调

27、度它进入内存。破坏“非剥夺条件”：常用剥夺调度法，根据申请资源的优先级别高低来剥夺占用的资源。破坏“循环等待条件”：常用的是有序资源使用法，将资源按类型赋予一个唯一的代号。生产者-消费者问题读者-写者问题哲学家进餐问题第四章 存储管理可变式分区/动态分区管理的原理，优缺点。覆盖与交换的概念。 页式管理原理，地址变换过程及越界保护，请求分页管理中的缺页中断及其处理过程。页面置换算法，FIFO算法中的Belady异常现象。段式管理原理，地址变换过程及越界保护，请求分段管理中的缺段中断及其处理过程。段页式管理原理，地址变换过程。1.简述存储管理的目的和功能。目的：为了在多道程序环境下提高主存资源的利

28、用率。方便用户对主存储器这一关键资源的使用。功能：主存分配；地址转换和重定位；存储保护和主存共享；存储扩充。2.名词解释。符号名字空间：程序中各种符号元素的集合所限定的空间。地址空间：经编译后目标代码所限定的地址域。存储空间：主存中一系列信息的物理单元的集合。逻辑地址：地址空间中各个地址。物理地址：存储空间中每个字或字节的编号地址。3.什么叫地址重定位？简述地址重定位的两种方式并加以比较。地址重定位就是把程序相对地址空间的逻辑地址转换为存储空间的绝对地址的工作。静态重定位：要求给每个程序分配一片连续的存储空间，且在执行期间必须限定在这个区域内。用户必须事先确定所需的存储量，若所需的存储量超过可

29、用存储空间时，用户必须考虑覆盖结构。多个用户难以共享存于主存中的同一程序。动态重定位：主存的使用更加灵活有效。便于多用户共享存储器中的同一程序。有可能向用户提供一个比主存的存储空间大得多的地址空间，并无需由用户来考虑覆盖结构，而由系统来负责全部的存储管理。5.简述固定式分区方案和可变式分区方案。固定式分区方案：预先将主存分为若干个大小不等的分区，当作业到达时，选择一个能满足作业要求的空闲分区分给作业，将其装入。当分区不为空闲时，让其在等待分区队列中等待，若找不到大小足够的分区，则拒绝为该作业分配主存。可变式分区方案：对存储空间的划分是在装入作业时进行的，当作业要求运行时，由系统从空闲可用的存储

30、空间划分出一块刚好等于作业要求大小的存储区分配给作业。12.什么叫碎片？如何解决碎片问题？碎片是指已分配区之间存在着的一些没有被充分利用的空闲区。解决碎片问题的办法是采用拼接技术，移动存储器中某些已分配区中的信息，使本来分散的空闲区域连成一个大的空闲区。可以在某个分区空闲时立即进行拼接，也可以等找不到做够大的空闲区，而空闲区的存储容量总和却可以满足作业需要时进行拼接。13.什么叫虚拟存储器？其容量能大于主存容量加辅存容量之和吗?虚拟存储器为了给用户提供更大的随机存取空间而采用的一种存储技术。它将内存与外存结合使用，好像有一个容量极大的内存储器，工作速度接近于主存，每位成本又与辅存相近，在整机形

31、成多层次存储系统。14.试述覆盖与交换的基本思想。覆盖是指同一主存区可以被不同的程序段重复使用。交换是系统根据需要把主存中暂时不运行的某个(或某些)作业部分或全部移到辅存，而把辅存中的某个(或某些)作业移到相应的主存区，并使其投入运行。18.什么叫联想存储器？试述采用快表后，分页存储管理的地址如何转换？在分页存储管理系统中,为了加速查表过程,采用一组高速硬件寄存器,这些寄存器连同管理他们的硬件构成了一个容量较小的存储器,称为联想存储器,也叫快表。利用联想存储器实现动态地址变换的过程：联想存储器具有快速并行查询能力。便如CPU给出有效地址为（P,W），它把页号P送入输入寄存器，随后立即和联想存储器各单元的页号进行比较，如与某个单元中的页号相匹配，则把该单元中的块号B送入输出寄存器。这样，就可以用（B，W）访问相应的主存单元。24.什么叫抖动？导致系统效率急剧下降的主存和辅存之间的频繁页面置换现象