计算机操作系统复习之简答题(7页).doc

-计算机操作系统复习之简答题-第 7 页1.什么是虚拟存储器，它有什么特点？虚拟存储器指具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种存储器系统。从用户观点看，虚拟存储器具有比实际内存大得多的容量。这既方便了用户，又提高了内存的利用率和系统的吞吐量。特点：多次性，对换性，虚拟性2.什么是文件的逻辑结构和物理结构？文件的逻辑结构（文件的组织）：从用户角度看到的文件的全貌，也就是它的记录结构，包括流式文件、顺序文件、索引文件和索引顺序文件。文件的物理结构（文件的存储结构）：文件在外存上的存储组织形式，包括连续文件、串联文件和索引文件。3. 什么是死锁？产生死锁的四个必要条件是什么？死锁：当某进程提出资源申请后，使得系统中一些进程处于无休止的阻塞状态，在无外力作用下，永远不能再继续前进。产生死锁的必要条件：互斥条件：某段时间内某资源只能由一个进程使用。不剥夺条件：资源在未使用完前，不能被剥夺，由使用进程释放。部分分配（请求和保持）：进程因请求资源而阻塞时，对已分配给它的资源保持不放。环路条件：发生死锁时，有向图必构成一环路。死锁的处理方法：预防、避免、检测死锁产生的原因1.竞争资源引起进程死锁（2）竞争非剥夺性资源引起死锁3）竞争临时性资源引起死锁2.进程推进顺序不当引起死锁4. 处理机调度分为哪三级？各自的主要任务是什么？答：作业调度：从一批后备作业中选择一个或几个作业，给它们分配资源，建立进程，挂入就绪队列。执行完后，回收资源。进程调度：从就绪进程队列中根据某个策略选取一个进程，使之占用CPU。交换调度：按照给定的原则和策略，将外存交换区中的进程调入内存，把内存中的非执行进程交换到外存交换区中。5.什么是快表？它在地址转换中起什么作用？快表是一个高速、具有并行查询能力的联想存储器，用于存放正运行的进程的当前页号和块号，或者段号和段起始地址。（2分）加入快表后,在地址转换时，首先在快表中查找，若找到就直接进行地址转换；未找到，则在主存页表继续查找，并把查到的页号和块号放入联想存储器中。快表的命中率很高，有效地提高了地址转换的速度。 （3分）6什么是设备独立性，它是如何实现的？设备独立性即应用程序独立于使用的物理设备，在应用程序中使用逻辑设备名称来请求使用某类设备。系统在执行时，是使用物理设备名称。（3分）要实现设备独立性必须由设备独立性软件完成，包括执行所有设备的公有操作软件提供统一的接口，其中逻辑设备到物理设备的映射是由逻辑设备表LUT完成的。 （2分）7. 进程的基本状态有哪些？这些状态之间是如何转换的？进程的基本状态有：就绪，阻塞，执行三种。（2分） 就绪到执行：进程调度 执行到就绪：时间片完 执行到阻塞：I/O请求或等待事件发生 阻塞到就绪：I/O完成或事件已发生 （3分）5. 试说明进程在三个基本状态之间转换的典型原因. a. 处于就绪状态的进程，当进程调度程序为之分配了处理机后，该进程便由就绪状态变为执行状态. b. 当前进程因发生某事件而无法执行，如访问已被占用的临界资源，就会使进程由执行状态转变为阻塞状态. c. 当前进程因时间片用完而被暂停执行，该进程便由执行状态转变为就绪状态.8. 试比较内存管理和外存管理的异同点.答：主要任务：内存管理的主要任务是为多道程序的运行，提供良好的环境；而外存管理的主要任务则是为文件提供存储空间。基本功能：内存管理的基本功能包含了内存空间的分配、回收、内存保护、对换、内存扩充等方面；而对外存管理的基本功能则只是对外存空间的分配和回收。分配方式：它们都可采用连续分配或离散分配方式，且都以离散分配方式为主。分配算法或机制：对于连续分配方式，内存与外存管理中的分配和回收算法类似，主要有首次适应算法、循环首次适应算法等；在离散分配方式中，两者采用的机制不同，内存管理主要是利用页（段）表；而在外存管理中，则主要利用文件分配表FAT。9.SPOOLing的含义是什么？试述SPOOLing系统的特点、功能以及控制过程。答：SPOOLing是Simultaneous Peripheral Operation On-Line （即外部设备联机并行操作）的缩写，它是关于慢速字符设备如何与计算机主机交换信息的一种技术，通常称为“假脱机技术”。SPOOLing技术是在通道技术和多道程序设计基础上产生的，它由主机和相应的通道共同承担作业的输入输出工作，利用磁盘作为后援存储器，实现外围设备同时联机操作。SPOOLing系统由专门负责I/O的常驻内存的进程以及输入井、输出井组成；它将独占设备改造为共享设备，实现了虚拟设备功能。10. 逻辑地址与物理地址在具有地址变换机构的计算机中，允许程序中编排的地址和信息实际存放在内存中的地址有所不同。逻辑地址是指用户程序经编译后，每个目标模块以0为基地址进行的顺序编址。逻辑地址又称相对地址。物理地址是指内存中各物理存储单元的地址从统一的基地址进行的顺序编址。物理地址又称绝对地址，它是数据在内存中的实际存储地址。11. 设备管理中的数据传送控制方式有哪几种？分别简述如何实现的。程序直接控制：由用户进程来直接控制内存或CPU和外设间的信息传送。中断方式：进程通过CPU发出指令启动外设，该进程阻塞。当输入完成时，I/O控制器通过中断请求线向CPU发出中断信号，CPU进行中断处理。DMA方式：在外设和内存之间开辟直接的数据交换通路。通道控制方式：CPU发出启动指令，指出通道相应的操作和I/O 设备，该指令就可启动通道并使该通道从内存中调出相应的通道指令执行。12.什么是段式存储管理？它从逻辑地址到物理地址是怎么变换的？把程序按内容或构成关系分成段，每段有自己的名字。一个用户作业或进程包含的段对应于一个二维虚拟储存器。以段为单位分配内存，然后通过地址映射机构把逻辑地址转换成物理地址。只将那些经常访问的段驻留内存，其他的段放在外存，待需要时自动调入。地址变换过程：由虚地址中的段号为索引，查段表。找出该段在内存的起始地址，并将其和段内地址相加，从而得到物理地址。13.什么是请求页式管理？能满足用户哪些需要？答：请求页式管理的基本原理是将逻辑地址空间分成大小相同的页，将存储地址空间分块，页和块的大小相等，通过页表进行管理。页式系统的逻辑地址分为页号和页内位移量。页表包括页号和块号数据项，它们一一对应。根据逻辑空间的页号，查找页表对应项找到对应的块号，块号乘以块长，加上位移量就形成存储空间的物理地址。每个作业的逻辑地址空间是连续的，重定位到内存空间后就不一定连续了。此外，页表中还包括特征位（指示该页面是否在内存中）、外存地址、修改位（该页的内容在内存中是否修改过）等。页式存储管理在动态地址转换过程中需要确定某一页是否已经调入主存。若调入主存，则可直接将虚地址转换为实地址，如果该页未调入主存，则产生缺页中断，以装入所需的页。页式存储管理将不常用的页面调出内存，使内存的利用率高；虚拟的容量大，用户不必担心内存不够；不要求作业连续存放，有效地解决了“碎片”问题。14在段页式虚拟存储系统中，不同进程之间是如何实现程序共享的？在系统内设置有系统段表，用户段表指向系统段表，系统段表内有当前共享的用户数。当用户进程调入一个程序段之前，先查找系统段表，如果所需段存在，则将共享用户数加一，在将此段登记在用户进程段表中。当进程退出时，共享计数减一，最后一个用户删除共享代码段。15.什么是内存分页存储管理？它有什么特点？分页存储管理是将各进程的地址空间分成大小相等的页，把内存的存储空间也分成与页大小相同的片，称为物理块。在分配存储空间时，以块为单位来分配。优点：有效解决存储器的零头问题，能在更高的程度上进行多道程序设计，从而相应提高了存储器和CPU 的利用率。缺点：采用动态地址变换为增加计算机成本和降低CPU 的速度。表格占内存空间，费时来管理表格。存在页内碎片。作业动态的地址空间受内存容量限制。2、简述页和段的区别？（4分）页是信息的物理单位，分页是为了实现离散分配方式，提高内存利用率；段则是信息的逻辑单位，含有一组其意义相对完整的信息。页的大小固定，系统把页划分为页号和页内地址，同一系统页大小一致；段长度不定，由用户的程序决定。分页的作业地址空间是一维的；分段的作业空间是二维的。4、简述Spooling系统的组成？（4分）（1）：输入井和输出井；是在磁盘上开辟的两大存储空间，输入井是模拟脱机输入时的磁盘设备，用于暂存I/O设备输入数据，输出井是模拟脱机输出时的磁盘，用于暂存输出数据。（2）：输入缓冲区和输出缓冲区；为缓和CPU和磁盘间得速度差异，在内存中开辟的两缓冲区，输入缓冲区用于暂存输入设备送来的数据，输出缓冲区用于暂存输出井送来的数据。（3）：输入进程SPi 和输出进程SPo；进程SPi模拟脱机输入时的外围控制机将用户要求的数据从输入机通过输入缓冲区在送到输入井，当CPU需要数据时再从输入井读入内存，SPo亦类似。5、设备管理的主要功能有哪些？（3分）缓冲区管理，设备分配，设备处理，虚拟设备及实现设备独立性6、根据自己的理解，简述内存管理的功能。（2分）内存管理的基本功能包含了内存空间的分配、回收、内存保护、对换、内存扩充等方面1、操作系统的主要功能有哪些？ 处理机管理功能，存储器管理功能，设备管理功能，文件管理功能，操作系统与用户之间的接口2、试分析比较缺页中断和普通中断的异同点。 相同点： 缺页中断同一般中断都是中断，都需要保护现场、中断处理、恢复现场。不同点：一般中断是一条指令完成后中断，缺页中断是一条指令执行时中断；一条指令执行时可能产生多个缺页中断。 例如一条指令可能访问多个内存地址，这些地址在不同的页中。3、简述程序和进程的区别？1)进程是动态的，程序是静态的：程序是有序代码的集合；进程是程序的执行。2)进程是暂时的，程序是永久的：进程是一个状态变化的过程，程序可长久保存。3)进程与程序的组成不同：进程的组成包括程序、数据和进程控制块（即进程状态信息）。4)进程与程序的对应关系：通过多次执行，一个程序可对应多个进程；通过调用关系，一个进程可包括多个程序。4、简述Spooling系统的处理过程。 由输出进程在输出井中为之申请一个空闲磁盘块区，并将要打印的数据送入其中； 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。5、什么是临界资源？什么是临界区？访问临界区的原则是什么(同步机制)？临界资源：在同一时刻，只能有一个进程对其访问的资源。临界区：在每个进程中，访问临界资源的一段代码。 (1) 空闲让进。 (2) 忙则等待。 (3) 有限等待。(4) 让权等待。1、在操作系统中，P操作和V操作各自的动作是如何定义的？wait和signal操作可描述为： wait(S): while S0 do no-op S=S-1; signal(S): S=S+1;3、为实现分页式虚拟存贮，页表中至少应含有哪些内容，分别代表什么?（1）页表机制，在请求分页系统中所需要的主要数据结构就是页表。 （2）缺页中断机制，当所访问的页不再内存中时，便产生一次缺页中断，请求系统将所缺的页调入内存。（3）地址变换机制。产生和处理缺页中断，以及从内存中换出一页的功能4、为什么说PCB是进程存在的唯一标志？在进程整个生命期中，系统总是通过PCB对进程进行控制的，亦即，系统是根据进程的PCB而不是任何别的什么而感知到该进程的存在的。所以说PCB 是进程唯一的标志。2、为什么说通道是一种特殊的处理机？ 它是一种处理机，具有执行IO指令的能力，并通过执行通道程序来控制IO操作。指令类型单一，只能执行与I/O操作有关的命令。通道没有自己的内存，与CPU共享内存。4、引入缓冲的原因是什么？(1) 缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾。凡是数据到达和离去速度不匹配的地方均可采用缓冲技术。 (2) 减少对CPU的中断频率，放宽对CPU中断响应时间的限制。 (3) 提高CPU和I/O设备之间的并行性。 系统调用和一般用户函数调用的区别？答：在操作系统中，系统调用程序在系统态执行；一般用户函数调用程序由用户准备，在用户态执行。OS基本分类批处理、分时、实时OS的四个特征:并发性，共享性，虚拟性，异步性并发并行区别并发和并行的区别就是一个处理器同时处理多个任务和多个处理器或者是多核的处理器同时处理多个不同的任务。 前者是逻辑上的同时发生（simultaneous），而后者是物理上的同时发生 并发性(concurrency)，又称共行性，是指能处理多个同时性活动的能力，并发事件之间不一定要同一时刻发生。 并行(parallelism)是指同时发生的两个并发事件，具有并发的含义，而并发则不一定并行。重定位定义就是把程序的逻辑地址空间变换成内存中的实际物理地址空间的过程也就是说在装入时对目标程序中指令和数据的修改过程他是实现多道程序在内存中同时运行的基础重定位有两种分别是动态重定位与静态重定位分类1静态重定位即在程序装入内存的过程中完成是指在程序开始运行前程序中的各个地址有关的项均已完成重定位地址变换通常是在装入时一次完成的以后不再改变故成为静态重定位2动态重定位它不是在程序装入内存时完成的而是CPU每次访问内存时 由动态地址变换机构硬件自动进行把相对地址转换为绝对地址动态重定位需要软件和硬件相互配合完成局部性原理: CPU访问存储器时，无论是存取指令还是存取数据，所访问的存储单元都趋于聚集在一个较小的连续区域中。三种不同类型的局部性:时间局部性（Temporal Locality）：如果一个信息项正在被访问，那么在近期它很可能还会被再次访问。程序循环、堆栈等是产生时间局部性的原因。空间局部性（Spatial Locality）：在最近的将来将用到的信息很可能与现在正在使用的信息在空间地址上是临近的。顺序局部性（Order Locality）：在典型程序中，除转移类指令外，大部分指令是顺序进行的。顺序执行和非顺序执行的比例大致是5:1。此外，对大型数组访问也是顺序的。指令的顺序执行、数组的连续存放等是产生顺序局部性的原因。设备独立性，即应用程序独立于具体使用的物理设备。为了实现设备独立性而引入了逻辑设备和物理设备这两个概念。在应用程序中， 使用逻辑设备名称来请求使用某类设备；而系统在实际执行时， 还必须使用物理设备名称。因此，系统须具有将逻辑设备名称转换为某物理设备名称的功能，这非常类似于存储器管理中所介绍的逻辑地址和物理地址的概念。操作系统的基本功能有哪些？它们各自包括哪方面的内容？  1、处理机管理功能     进程控制，进程同步，进程通信，调度                 2、存储器管理功能     内存分配、内存保护、地址映射、内存扩充         3、设备管理功能     缓冲管理、设备分配、设备处理                     4、文件管理功能     文件储存空间的管理、目录管理、文件的读写管理和保护   5、用户接口     命令接口、程序接口、图形接口什么是文件的逻辑结构和文件的物理结构？文件的逻辑机构是从用户的观点出发所观察到的文件组织形式，是用户可以直接处理的数据及其结构，它独立于文件的物理特性，又称为文件组织。文件的物理结构，又称为文件的存储结构，是指文件在外存上的存储组织形式。这不仅与存储性能有关，而且与所采用的外存分配方式有关。1、顺序结构2、链接结构3、索引结构什么是文件?文件是逻辑上具有完整意义的信息集合。文件系统是用于明确设备（常见的是磁盘，也有基于NAND Flash的固态硬盘）或分区上的文件的方法和；即在存储设备上组织文件的方法。中负责管理和存储文件信息的软件机构称为，简称文件系统。文件系统由三部分组成：文件系统的接口，对对象操纵和管理的软件集合，对象及属性。从系统角度来看，文件系统是对文件设备的空间进行组织和分配，负责文件存储并对存入的文件进行保护和的系统。具体地说，它负责为用户建立文件，存入、读出、修改、转储文件，控制文件的存取，当用户不再使用时撤销文件等。先来先服务（FCFS）优点：容易，公平 缺点：有利于长作业/进程，不利于短作业/进程短作业（进程）优先调度算法（SJF/SPF）优点：对短作业（进程）有利 缺点：不利于长作业（进程），运行时间为估计值，可能虚假，未考虑紧迫文件从不同角度可以分哪几类？1、按性质和用途可分为：系统文件；库文件；用户文件；2、按信息的保存期限可分为：临时文件；永久性文件；档案文件；3、按文件的保护方式可分为：只读文件；读写文件；可执行文件；无保护文件；4、按文件的逻辑结构可分为：流式文件；记录式文件；5、按文件的物理结构可分为：顺序文件；链接文件；索引文件；Hash文件；索引顺序文件6、按文件的存取方式可分为：顺序存取文件；随机存取文件；7、按文件内容可分为：普通文件；目录文件；特殊文件