操做系统简答题知识点总结.docx

1、什么是操作系统的基本功能？
操作系统的功能是管理和控制计算机系统中所有软硬件资源，合理地组织计算机工作流程，并为用户提供一个良好的工 作环境和友好的接口。其基本功能包括：处理机管理、存储管理、设备管理、文件管理和用户接口等
3、实现分时系统的关键问题是什么？应如何解决？
关键问题：使用户能与自己的作业交互；（即用户在自己的终端上键入一命令以请求系统服务后，系统能及时地接收并处理该命令，并在用户能够接受的时延内将结果返回给用户）
如何解决： 及时接收命令和返回输出结果很容易做到，只要在系统中配置一多路卡，并为每个终端配置一个缓冲区来暂存用户键入的命令和输出的结果便可以了。因此，要着重解决的问题是确保在较短的时间内，系统中所有的用户程序都能执行一次，从而使用户键入的命令能够得到及时处理。为此，系统不应让一个作业长期占用CPU直至它运行结束，而应设置一个较短的时间片，并规定每个程序只能运行一个时间片，然后，不管它是否运行完毕，都必须将CPU让给下一个作业，从而使所有的作业都得到及时的处理，使用户的请求得到及时的响应。
4、OS有哪几大特征？他们之间有何关系？其最基本的特征是什么？
（1） 并发和共享互为存在的条件
（2） 虚拟以并发和资源共享为前提：为使并发进程能更方便、更有效地共享资源，操作系统常采用多种虚拟技术来在逻辑上增加CPU和设备的数量以及存储器的容量，从而解决众多并发进程对有限的系统资源的争用问题
（3） 异步性是并发和共享的必然结果
5、是什么原因使操作系统具有异步性特征？
异步性是并发和共享的必然结果。操作系统允许多个并发进程共享资源，相互合作，使得每个进程的运行过程受到其他进程的制约，不再“一气呵成”，而是“走走停停”这必然导致异步性特征的产生。
6、区别网络操作系统与分布式操作系统？
相似：网络结构、通信方式和资源管理方法
网络：信息交换，资源共享
分布式：并行执行，相互协作
14．处理机管理有哪些主要功能？它们的主要任务是什么？
答：处理机管理的主要功能是：进程管理、进程同步、进程通信和处理机调度；

进程管理：为作业创建进程，撤销已结束进程，控制进程在运行过程中的状态转换。
进程同步：为多个进程（含线程）的运行进行协调。
通信：用来实现在相互合作的进程之间的信息交换。
处理机调度：
（1）作业调度。从后备队里按照一定的算法，选出若干个作业，为他们分配运行所需
的资源（首选是分配内存）。
（2）进程调度：从进程的就绪队列中，按照一定算法选出一个进程，把处理机分配给
它，并设置运行现场，使进程投入执行。
5．在操作系统中为什么要引入进程概念？它会产生什么样的影响?
答：为了使程序在多道程序环境下能并发执行，并对并发执行的程序加以控制和描述，在操作系统中引入了进程概念。影响: 使程序的并发执行得以实行。
6．试从动态性，并发性和独立性上比较进程和程序?
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 是进程存在的惟一标志？
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．试说明进程在三个基本状态之间转换的典型原因。
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
36．为什么要在OS 中引入线程？
答：在操作系统中引入线程，则是为了减少程序在并发执行时所付出的时空开销，使OS具有更好的并发性，提高CPU的利用率。进程是分配资源的基本单位,而线程则是系统调度的基本单位。
37．试说明线程具有哪些属性？
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。
第三章处理机调度与死锁
1引起进程调度的因素
ü 进程正常终止或导常终止；
ü 正在执行的进程因某种原因而阻塞；
ü 在引入时间片的系统中，时间片用完；
ü 在抢占调度方式中，就绪队列中某进程的优先权变得比当前正执行的进程高；
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？
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。
18．何谓死锁？产生死锁的原因和必要条件是什么？
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。
20．请详细说明可通过哪些途径预防死锁。
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。
6．为什么要引入动态重定位？如何实现？
答：在程序执行过程中，每当访问指令或数据时，将要访问的程序或数据的逻辑地址转换成物理地址，引入了动态重定位；具体实现方法是在系统中增加一个重定位寄存器，用来装入程序在内存中的起始地址，程序执行时，真正访问的内存地址是相对地址与重定位寄存器中的地址相加之和，从而实现动态重定位。
15．在具有快表的段页式存储管理方式中，如何实现地址变换？
答：在CPU给出有效地址后，由地址变换机构自动将页号P送入高速缓冲寄存器，并将此页号与高速缓存中的所有页号比较，若找到匹配页号，表示要访问的页表项在快表中。可直接从快表读出该页对应物理块号，送到物理地址寄存器中。如快表中没有对应页表项，则再访问内存页表，找到后，把从页表项中读出物理块号送地址寄存器；同时修改快表，将此页表项存入快表。但若寄存器已满，则OS必须找到合适的页表项换出。
4．如何解决因通道不足而产生的瓶颈问题？
答：解决问题的有效方法是增加设备到主机间的通路而不增加通道，把一个设备连到多个控制器上，控制器又连到多个通道上，这种多通路方式解决了“瓶颈”问题，提高了系统可靠性，个别通道或控制器的故障不会使设备和存储器之间没有通路。
9．引入缓冲的主要原因是什么？
答：引入缓冲的主要原因是：
（1）缓和CPU与I/O 设备间速度不匹配的矛盾
（2）减少对CPU的中断频率，放宽对中断响应时间的限制
（3）提高CPU与I/O 设备之间的并行性
15．为何要引入设备独立性？如何实现设备独立性？
答：现代操作系统为了提高系统的可适应性和可扩展性，都实现了设备独立性或设备无关性。基本含义是应用程序独立于具体使用的物理设备，应用程序以逻辑设备名请求使用某类设备。实现了设备独立性功能可带来两方面的好处：（1）设备分配时的灵活性；（2）易于实现I/O 重定向。为了实现设备的独立性，应引入逻辑设备和物理设备概念。在应用程序中，使用逻辑设备名请求使用某类设备；系统执行时是使用物理设备名。鉴于驱动程序是与硬件或设备紧密相关的软件，必须在驱动程序之上设置一层设备独立性软件，执行所有设备的公有操作、完成逻辑设备名到物理设备名的转换（为此应设置一张逻辑设备表）并向用户层（或文件层）软件提供统一接口，从而实现设备的独立性。
17．何谓设备虚拟？实现设备虚拟时所依赖的关键技术是什么？
答：设备虚拟是指把独占设备经过某种技术处理改造成虚拟设备。
可虚拟设备是指一台物理设备在采用虚拟技术后，可变成多台逻辑上的虚拟设备，则可虚拟设备是可共享的设备，将它同时分配给多个进程使用，并对这些访问该物理设备的先后次序进行控制。
18．试说明SPOOLing 系统的组成。
答：SPOOLing 系统由输入井和输出井、输入缓冲区和输出缓冲区、输入进程 SPi 和输出进程 SPo 三部分组成。
19．在实现后台打印时，SPOOLing 系统应为请求I/O 的进程提供哪些服务？
答：在实现后台打印时，SPOOLing 系统应为请求 I/O的进程提供以下服务：
（1）由输出进程在输出井中申请一空闲盘块区，并将要打印的数据送入其中；
（2）输出进程为用户进程申请空白用户打印表，填入打印要求，将该表挂到请求打印队列。
（3）一旦打印机空闲，输出进程便从请求打印队列的队首取出一张请求打印表，根据表中要求将要打印的数据从输出井传送到内存缓冲区，再由打印机进行打印。
以打印机为例说明如何利用SPOOLing技术实现多个进程对打印机的共享？
对所有提出输出请求的用户进程，系统接受它们的请求时，并不真正把打印机分配给它们，而是由输出进程在输出井中为它申请一空闲缓冲区，并将要打印的数据卷入其中，输出进程再为用户进程申请一张空白的用户打印请求表，并将用户的打印请求填入表中，再将该表挂到打印机队列上。这时，用户进程觉得它的打印过程已经完成，而不必等待真正的慢速的打印过程的完成。当打印机空闲时，输出进程将从请求队列队首取出一张打印请求表，根据表中的要求将要打印的数据从输出井传到内存输出缓冲区，再由打印机进行输出打印。打印完后，再处理打印队列中的一个打印请求表，实现了对打印机的共享。
20．试说明设备驱动程序具有哪些特点。
答：设备驱动程序具有如下特点：
（1）是请求 I/O 进程与设备控制器间的一个通信程序；
（2）驱动程序与 I/O 设备的特性紧密相关；
（3）驱动程序与 I/O 控制方式紧密相关；
（4）驱动程序与硬件紧密相关，部分程序用汇编语言书写，基本部分往往固化在ROM中。
21．试说明设备驱动程序应具有哪些功能？
答：设备驱动程序的主要功能包括：
（1）将接收到的抽象要求转为具体要求；（2）检查用户I/O请求合法性，了解I/O 设备状态，传递有关参数，设置设备工作方式；（3）发出I/O 命令，启动分配到的I/O设备，完成指定I/O 操作；（4）及时响应由控制器或通道发来的中断请求，根据中断类型调用相应中断处理程序处理；（5）对于有通道的计算机，驱动程序还应该根据用户 I/O 请求自动构成通道程序。
22.设备中断处理程序通常需完成哪些工作？
答：设备中断处理程序通常需完成如下工作：
(1) 唤醒被阻塞的驱动程序进程；
(2) 保护被中断进程的CPU环境；
(3) 分析中断原因、转入相应的设备中断处理程序；
(4) 进行中断处理；
(5) 恢复被中断进程。
l 操作系统在键盘管理中引入了键盘缓冲区，键盘缓冲区采用循环队列，键盘输入进程pin负责将用户键入的字符存入缓冲区，键盘输出进程pout负责从缓冲区取出字符。假设循环队列的长度为16，请给出利用信号量机制实现进程pin、pout同步及互斥使用键盘缓冲区的算法。要求：
（1）定义所使用的信号量，给出信号量的初值、含义。
（2）给出进程pin、pout的算法（用伪代码给出，不必给出循环队列操作代码）。

答：semaphore mutex=1 //互斥使用键盘缓冲区
semaphore empty=16 // 开始时键盘缓冲区为空的信号量为16
semaphore full=0 // 开始时键盘缓冲区为满的信号量为0
char buffer[16] // 键盘缓冲区
pin()
{while(1)
{从键盘得到一个输入字符
wait(empty)
wait(mutex)
将该字符存入buffer
signal(mutex)
signal(full)
}}

pout()
{while(1)
{wait(full)
wait(mutex)
从buffer中取出一个字符
signal(mutex)
signal(empty)
}}