操作系統(tǒng)考點(diǎn).doc

1、 操作系統(tǒng)的功能 1、處理器管理 2、存儲(chǔ)管理 3、設(shè)備管理 4、文件管理 5、網(wǎng)絡(luò)與通信管理 6、用戶接口2、 操作系統(tǒng)的作用1、 操作系統(tǒng)作為用戶接口和公共服務(wù)程序2、 操作系統(tǒng)作為程序執(zhí)行的控制者和協(xié)調(diào)者3、 操作系統(tǒng)作為擴(kuò)展機(jī)或虛擬機(jī)4、 操作系統(tǒng)作為資源的管理者和控制者3、 系統(tǒng)調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用是把應(yīng)用程序的請(qǐng)求送至內(nèi)核，調(diào)用相應(yīng)的內(nèi)核函數(shù)完成所需的處理，將結(jié)果返回給應(yīng)用程序。4、 系統(tǒng)調(diào)用的分類1、 進(jìn)程管理2、 文件操作3、 設(shè)備管理4、 主存管理5、 進(jìn)程通信6、 信息維護(hù)5、 死鎖 如果在一個(gè)進(jìn)程集合中的每個(gè)進(jìn)程都在等待只能由該集合中的其他一個(gè)進(jìn)程才能引發(fā)的事件，則稱一組進(jìn)程或系統(tǒng)此時(shí)發(fā)生死鎖。6、 死鎖產(chǎn)生的因素1、 系統(tǒng)擁有的資源數(shù)量2、 資源分配策略3、 并發(fā)進(jìn)程的推進(jìn)順序7、 系統(tǒng)形成死鎖的四個(gè)必要條件1、 互斥條件 進(jìn)程互斥使用資源2、 部分分配條件 申請(qǐng)新資源時(shí)不釋放已占有資源3、 不剝奪條件 一個(gè)進(jìn)程不能搶奪其他進(jìn)程占有的資源4、 環(huán)路條件 存在一組進(jìn)程循環(huán)等待資源的8、 死鎖防止 1、破壞第一個(gè)條件 使資源可同時(shí)訪問(wèn)而不是互斥使用， 2、破壞第三個(gè)條件 采用剝奪式調(diào)度方法，當(dāng)進(jìn)程在申請(qǐng)資源未獲準(zhǔn)許的情況下,如主動(dòng)釋放資源(一種剝奪式),然后才去等待。 3、破壞第二個(gè)條件或第四個(gè)條件上述死鎖防止辦法造成資源利用率和吞吐率低9、 比較實(shí)用的死鎖防止方法 1、采用層次分配策略（破壞條件2和4）資源被分成多個(gè)層次當(dāng)進(jìn)程得到某一層的一個(gè)資源后，它只能再申請(qǐng)較高層次的資源當(dāng)進(jìn)程要釋放某層的一個(gè)資源時(shí)，必須先釋放占有的較高層次的資源當(dāng)進(jìn)程得到某一層的一個(gè)資源后，它想申請(qǐng)?jiān)搶拥牧硪粋€(gè)資源時(shí)，必須先釋放該層中的已占資源 2、層次策略的變種按序分配策略把系統(tǒng)的所有資源排一個(gè)順序，例如，系統(tǒng)若共有n個(gè)進(jìn)程,共有m個(gè)資源，用ri表示第i個(gè)資源，于是這m個(gè)資源是：r1,r2,rm規(guī)定如果進(jìn)程不得在占用資源ri(1im)后再申請(qǐng)rj(j保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)向中斷事件的處理程序恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)6、 試述中斷在操作系統(tǒng)中的重要性及其主要作用。答案： 中斷機(jī)制是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分之一，每當(dāng)應(yīng)用程序執(zhí)行各種內(nèi)部和外部事件時(shí)，都要通過(guò)中斷機(jī)制產(chǎn)生中斷信號(hào)并啟動(dòng)內(nèi)核工作，可以說(shuō)操作系統(tǒng)是由“中斷驅(qū)動(dòng)”的。7、 什么是進(jìn)程？計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)中為什么要引入進(jìn)程？答案： 進(jìn)程是一個(gè)資源分配和保護(hù)的基本單位。 引入進(jìn)程是為了支持多道程序的并發(fā)執(zhí)行。8、 在操作系統(tǒng)中引入進(jìn)程概念后，為什么還要引入線程的概念？答案：為了減少程序并發(fā)執(zhí)行時(shí)所付出的時(shí)空開(kāi)銷，使得并發(fā)粒度更細(xì)、并發(fā)性更好。71、 試說(shuō)明訪管指令與特權(quán)指令之間的區(qū)別？答案： 特權(quán)指令是操作系統(tǒng)才能使用的指令。 訪管指令是非特權(quán)指令，施工用戶程序使用的指令。9、 解釋：（1） 作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間；答案：批處理用戶從作業(yè)提交給系統(tǒng)開(kāi)始，到作業(yè)完成為止的時(shí)間間隔稱作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間（2） 作業(yè)帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間答案：如果作業(yè)i的周轉(zhuǎn)時(shí)間為ti，所需運(yùn)行時(shí)間為tk，則稱wi=ti/tk為該作業(yè)的帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間。（3） 響應(yīng)時(shí)間答案：交互式進(jìn)程從提交一個(gè)請(qǐng)求(命令)到接收到響應(yīng)之間的時(shí)間間隔稱響應(yīng)時(shí)間。（4） 吞吐率答案：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)處理的作業(yè)數(shù)。11、為什么說(shuō)操作系統(tǒng)是由中斷驅(qū)動(dòng)的？答案： 因?yàn)槊慨?dāng)應(yīng)用程序執(zhí)行各種內(nèi)部和外部事件時(shí)，都要通過(guò)中斷機(jī)制產(chǎn)生中斷信號(hào)并啟動(dòng)內(nèi)核工作，可以說(shuō)操作系統(tǒng)是由“中斷驅(qū)動(dòng)”的。應(yīng)用題：1、 下列指令中，哪些只能在核心態(tài)運(yùn)行？（1） 讀時(shí)鐘日期； 用戶態(tài)（2） 訪管指令 用戶態(tài)（3） 設(shè)時(shí)鐘日期 核心態(tài)（4） 加載PSW 核心態(tài)（5） 置特殊寄存器 核心態(tài)（6） 改變存儲(chǔ)器映像圖 核心態(tài)（7） 啟動(dòng)I/0指令 核心態(tài)3、并發(fā)進(jìn)程之間有何種制約關(guān)系？下列日常生活中的活動(dòng)屬于哪種制約關(guān)系？（1） 踢足球 互斥（2） 吃自助餐 同步（3） 圖書(shū)館借書(shū) 互斥（4） 電視機(jī)生產(chǎn)流水線工序 同步7、假定作業(yè)Job1Job5，作業(yè)號(hào)即為其到達(dá)順序，依次在時(shí)刻0按照序號(hào)1、2、3、4、5進(jìn)入單處理器系統(tǒng)。（1） 分別采用先來(lái)先服務(wù)調(diào)度算法、時(shí)間片輪轉(zhuǎn)算法、短作業(yè)優(yōu)先算法及非搶占優(yōu)先權(quán)調(diào)度算法計(jì)算出各作業(yè)的執(zhí)行次序（注意優(yōu)先權(quán)越高其數(shù)值越?。?） 計(jì)算每種情況下作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間和平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間。-作業(yè)號(hào) 執(zhí)行時(shí)間/ms 優(yōu)先權(quán)-Job 1 10 3Job 2 1 1Job 3 2 3Job 4 1 4Job 5 5 2-答案： （1）先來(lái)先服務(wù)（FCFS）：1，2，3，4，5 時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法：1，2，3，4，5，1，3，5，1，5，1，5，1，1，1，1，1，1 非搶占優(yōu)先權(quán)：2，5，1，3，4 短作業(yè)優(yōu)先(SJF)：2，4，3，5，1 （2）先來(lái)先服務(wù)：平均周轉(zhuǎn)時(shí)間：（10+11+13+14+19)/5=13.4 平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間：（10/10+11/1+13/2+14/1+19/5)/5=7.26 時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法：平均周轉(zhuǎn)世間：（19+2+7+4+14)/5=9.2 平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間：（19/10+2/1+7/2+4/1+14/5)/5=2.84 非搶占優(yōu)先權(quán)：平均周轉(zhuǎn)時(shí)間：（16+1+18+19+6)/5=14 平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間：（16/10+1/1+18/2+19/1+6/5)/5=6.36 短作業(yè)優(yōu)先： 平均周轉(zhuǎn)時(shí)間：(19+1+4+2+9)/5=7 平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間：(19/10+1/1+4/2+2/1+9/5)/5=1.745、 在道數(shù)不受限制的多道程序系統(tǒng)中，作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)的后備隊(duì)列時(shí)立即進(jìn)行作業(yè)調(diào)度?，F(xiàn)有4個(gè)作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)，有關(guān)信息列舉如下，作業(yè)調(diào)度和進(jìn)程調(diào)度均采用高優(yōu)先級(jí)算法（規(guī)定數(shù)值越大則優(yōu)先級(jí)越高）。-作業(yè)名 進(jìn)入后備隊(duì)列的時(shí)間 執(zhí)行時(shí)間/min 優(yōu)先數(shù)-Job 1 8:00 60 1Job 2 8:30 50 2Job 3 8:40 30 4Job 4 8:50 10 3-試填充下表。-作業(yè)名| 進(jìn)入后備隊(duì)列 | 執(zhí)行時(shí)間 | 開(kāi)始執(zhí)行 | 結(jié)束執(zhí)行 | 周轉(zhuǎn)時(shí)間 | 帶權(quán)周轉(zhuǎn) | 的時(shí)間 | /min | 時(shí)間 | 時(shí)間 | /min | 時(shí)間- Job1 | 8:00 | 60 | 8:00 | 10:30 | 150 | 2.5- Job2 | 8:30 | 50 | 8:30 | 10:00 | 90 | 1.8- Job3 | 8:40 | 30 | 8:40 | 9:10 | 30 | 1- Job4 | 8:50 | 10 | 9:10 | 9:20 | 30 | 3 - 平均周轉(zhuǎn)時(shí)間 T=(150+90+30+30)/4=75-帶權(quán)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間 W=(2.5+1.8+1+3)/4=2.075-9、 對(duì)某系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)后表明，每個(gè)進(jìn)程在I/0阻塞之前的平均運(yùn)行時(shí)間為T,一次進(jìn)程切換的系統(tǒng)開(kāi)銷時(shí)間為S。若采用時(shí)間片長(zhǎng)度為Q的時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法，對(duì)下列各種情況計(jì)算CPU的利用率。（1） Q=無(wú)窮大 CPU利用率=T/(T+S)（2） QT CPU利用率=T/(T+S)（3） SQ0) While(j0) P(s1); P(s2); 揀白子； 揀黑子； i-; j-; V(s2); V(s1); coend8、 設(shè)在公共汽車上，司機(jī)和售票員的活動(dòng)分別如下。（1） 司機(jī)的活動(dòng)：?jiǎn)?dòng)車輛；正常行車；到站停車。（2） 售票員的活動(dòng)：關(guān)車門；售票；開(kāi)車門。答案： 在汽車行駛過(guò)程中，司機(jī)活動(dòng)與售票員活動(dòng)之間的同步關(guān)系為：售票員關(guān)車門后，向司機(jī)發(fā)開(kāi)車信號(hào)，司機(jī)接到開(kāi)車信號(hào)后啟動(dòng)車輛，在汽車正常行駛過(guò)程中售票員售票，到站時(shí)司機(jī)停車，售票員在車停后開(kāi)門讓乘客上下車。因此，司機(jī)啟動(dòng)車輛的動(dòng)作必須與售票員關(guān)車門的動(dòng)作取得同步；售票員開(kāi)車門的動(dòng)作也必須與司機(jī)停車取得同步。 應(yīng)設(shè)置連個(gè)信號(hào)量：S1，S2；S1表示是否允許司機(jī)啟動(dòng)汽車（其初值為0）；S2表示是否允許售票員開(kāi)門（其初值為0）。用P、V原語(yǔ)描述若下：Semaphore S1=0,S2=0;CobeginProcess 司機(jī)() | Process 售票員() While(true) while(true) P(S1); 關(guān)車門； 啟動(dòng)車輛； V（S1）； 正常行車； 售票； 到站停車； P(S2); V(S2); 開(kāi)車門； Coend43、 某工廠有兩個(gè)生產(chǎn)車間和一個(gè)裝配車間，兩個(gè)生產(chǎn)車間分別生產(chǎn)A、B兩種零件，裝配車間的任務(wù)是把A、B兩種零件組裝成產(chǎn)品。兩個(gè)生產(chǎn)車間每生產(chǎn)一個(gè)零件后都要分別把它們送到裝配車間的貨架F1、F2上，F(xiàn)1存放零件A，F(xiàn)2存放零件B，F(xiàn)1和F2的容量均為可以存放10個(gè)零件。裝配工人每次從貨架上取一個(gè)A零件和一個(gè)B零件，然后將其組裝成產(chǎn)品。請(qǐng)用：（1） 信號(hào)量和P、V操作進(jìn)行正確的管理；（2） 管程進(jìn)行正確管理；答案：Cemaphore empty1=10;empty2=10;full1=0;full2=0;CobeginProcess A() | Process B() | Process 裝配() While(true) while(true) while(true)P(empty1); P(empty2); P(full1);把零件A放入F1; 把零件B放入F2； 取一個(gè)A;V(full1); V(full2); V（empty1）； P(full2); 取一個(gè)B; V(empty2); 組裝； Coend 53、 現(xiàn)有3個(gè)生產(chǎn)者P1、P2、P3，他們都要生產(chǎn)橘子汁，每個(gè)生產(chǎn)者都已分別購(gòu)得兩種不同的原料，待購(gòu)齊第三種原料后就可配制成橘子汁裝瓶出售。有一供應(yīng)商能源源不斷的供應(yīng)糖、水、橘子精，但每次只拿出一種原料放入容器中供應(yīng)給生產(chǎn)者。當(dāng)容器中有原料時(shí)，需要這種原料的生產(chǎn)者可以取走，當(dāng)容器空時(shí)供應(yīng)商又可放入一種原料。假定：生產(chǎn)者p1已購(gòu)得糖和水；生產(chǎn)者P2已購(gòu)得水和橘子精；生產(chǎn)者P3已購(gòu)得糖和橘子精；使用：（1） 管程（2） 信號(hào)量和P、V操作寫(xiě)出供應(yīng)商和3個(gè)生產(chǎn)者之間能正確同步的程序。答案：Cemaphore empty=1;橘子精=0;糖=0；水=0;Process product() While(true) P(empty); 產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)數(shù)s; If(s=0) V(橘子精); If(s=1) V(水)； If(s=2) V(糖); Process P1() | Process P2() | Process P3() While(true) while(true) while(true)P(橘子精); P(糖); P(水); 取走橘子精； 取走糖； 取走水； V(empty); V(empty); V(empty); Coend64、 某寺廟有小和尚和老和尚若干，水缸一只，由小和尚提水入缸供老和尚飲用。水缸可容水10桶，水取自同一口水井中。水井徑窄，每次僅能容納一只水桶取水，水桶總數(shù)為3個(gè)。每次放入、取出的水量?jī)H為1桶，而且不能同時(shí)進(jìn)行。試用一種同步工具寫(xiě)出小和尚和老和尚入水、取水