操做系統(tǒng)簡答題知識點總結.docx

1、什么是操作系統(tǒng)的基本功能？操作系統(tǒng)的功能是管理和控制計算機系統(tǒng)中所有軟硬件資源，合理地組織計算機工作流程，并為用戶提供一個良好的工 作環(huán)境和友好的接口。其基本功能包括：處理機管理、存儲管理、設備管理、文件管理和用戶接口等3、實現(xiàn)分時系統(tǒng)的關鍵問題是什么？應如何解決？關鍵問題：使用戶能與自己的作業(yè)交互；（即用戶在自己的終端上鍵入一命令以請求系統(tǒng)服務后，系統(tǒng)能及時地接收并處理該命令，并在用戶能夠接受的時延內(nèi)將結果返回給用戶）如何解決： 及時接收命令和返回輸出結果很容易做到，只要在系統(tǒng)中配置一多路卡，并為每個終端配置一個緩沖區(qū)來暫存用戶鍵入的命令和輸出的結果便可以了。因此，要著重解決的問題是確保在較短的時間內(nèi)，系統(tǒng)中所有的用戶程序都能執(zhí)行一次，從而使用戶鍵入的命令能夠得到及時處理。為此，系統(tǒng)不應讓一個作業(yè)長期占用CPU直至它運行結束，而應設置一個較短的時間片，并規(guī)定每個程序只能運行一個時間片，然后，不管它是否運行完畢，都必須將CPU讓給下一個作業(yè)，從而使所有的作業(yè)都得到及時的處理，使用戶的請求得到及時的響應。4、OS有哪幾大特征？他們之間有何關系？其最基本的特征是什么？（1）并發(fā)和共享互為存在的條件（2）虛擬以并發(fā)和資源共享為前提：為使并發(fā)進程能更方便、更有效地共享資源，操作系統(tǒng)常采用多種虛擬技術來在邏輯上增加CPU和設備的數(shù)量以及存儲器的容量，從而解決眾多并發(fā)進程對有限的系統(tǒng)資源的爭用問題（3）異步性是并發(fā)和共享的必然結果5、是什么原因使操作系統(tǒng)具有異步性特征？ 異步性是并發(fā)和共享的必然結果。操作系統(tǒng)允許多個并發(fā)進程共享資源，相互合作，使得每個進程的運行過程受到其他進程的制約，不再“一氣呵成”，而是“走走停?！边@必然導致異步性特征的產(chǎn)生。6、區(qū)別網(wǎng)絡操作系統(tǒng)與分布式操作系統(tǒng)？ 相似：網(wǎng)絡結構、通信方式和資源管理方法 網(wǎng)絡：信息交換，資源共享 分布式：并行執(zhí)行，相互協(xié)作 14處理機管理有哪些主要功能？它們的主要任務是什么？答：處理機管理的主要功能是：進程管理、進程同步、進程通信和處理機調(diào)度；進程管理：為作業(yè)創(chuàng)建進程，撤銷已結束進程，控制進程在運行過程中的狀態(tài)轉換。進程同步：為多個進程（含線程）的運行進行協(xié)調(diào)。通信：用來實現(xiàn)在相互合作的進程之間的信息交換。處理機調(diào)度：（1）作業(yè)調(diào)度。從后備隊里按照一定的算法，選出若干個作業(yè)，為他們分配運行所需的資源（首選是分配內(nèi)存）。（2）進程調(diào)度：從進程的就緒隊列中，按照一定算法選出一個進程，把處理機分配給它，并設置運行現(xiàn)場，使進程投入執(zhí)行。5在操作系統(tǒng)中為什么要引入進程概念？它會產(chǎn)生什么樣的影響?答：為了使程序在多道程序環(huán)境下能并發(fā)執(zhí)行，并對并發(fā)執(zhí)行的程序加以控制和描述，在操作系統(tǒng)中引入了進程概念。影響: 使程序的并發(fā)執(zhí)行得以實行。6試從動態(tài)性，并發(fā)性和獨立性上比較進程和程序?答：(1)動態(tài)性是進程最基本的特性，表現(xiàn)為由創(chuàng)建而產(chǎn)生，由調(diào)度而執(zhí)行，因得不到資源而暫停執(zhí)行，由撤銷而消亡。進程有一定的生命期，而程序只是一組有序的指令集合，是靜態(tài)實體。(2)并發(fā)性是進程的重要特征，同時也是OS 的重要特征。引入進程的目的正是為了使其程序能和其它進程的程序并發(fā)執(zhí)行，而程序是不能并發(fā)執(zhí)行的。(3)獨立性是指進程實體是一個能獨立運行的基本單位，也是系統(tǒng)中獨立獲得資源和獨立調(diào)度的基本單位。對于未建立任何進程的程序，不能作為獨立單位參加運行。7試說明PCB 的作用，為什么說PCB 是進程存在的惟一標志？答：PCB 是進程實體的一部分，是操作系統(tǒng)中最重要的記錄型數(shù)據(jù)結構。作用是使一個在多道程序環(huán)境下不能獨立運行的程序，成為一個能獨立運行的基本單位，成為能與其它進程并發(fā)執(zhí)行的進程。OS是根據(jù)PCB對并發(fā)執(zhí)行的進程進行控制和管理的。8試說明進程在三個基本狀態(tài)之間轉換的典型原因。答： （1）就緒狀態(tài)執(zhí)行狀態(tài)：進程分配到CPU資源（2）執(zhí)行狀態(tài)就緒狀態(tài)：時間片用完（3）執(zhí)行狀態(tài)阻塞狀態(tài)：I/O請求（4）阻塞狀態(tài)就緒狀態(tài)：I/O完成36為什么要在OS 中引入線程？答：在操作系統(tǒng)中引入線程，則是為了減少程序在并發(fā)執(zhí)行時所付出的時空開銷，使OS具有更好的并發(fā)性，提高CPU的利用率。進程是分配資源的基本單位,而線程則是系統(tǒng)調(diào)度的基本單位。37試說明線程具有哪些屬性？答：（1)輕型實體（2）獨立調(diào)度和分派的基本單位（3）可并發(fā)執(zhí)行（4）共享進程資源。第三章處理機調(diào)度與死鎖1引起進程調(diào)度的因素 進程正常終止或導常終止； 正在執(zhí)行的進程因某種原因而阻塞； 在引入時間片的系統(tǒng)中，時間片用完； 在搶占調(diào)度方式中，就緒隊列中某進程的優(yōu)先權變得比當前正執(zhí)行的進程高；1高級調(diào)度與低級調(diào)度的主要任務是什么？為什么要引入中級調(diào)度？答：高級調(diào)度的主要任務是根據(jù)某種算法，把外存上處于后備隊列中的那些作業(yè)調(diào)入內(nèi)存。低級調(diào)度是保存處理機的現(xiàn)場信息，按某種算法先取進程，再把處理器分配給進程。引入中級調(diào)度的主要目的是為了提高內(nèi)存利用率和系統(tǒng)吞吐量。使那些暫時不能運行的進程不再占用內(nèi)存資源，將它們調(diào)至外存等待，把進程狀態(tài)改為就緒駐外存狀態(tài)或掛起狀態(tài)。18何謂死鎖？產(chǎn)生死鎖的原因和必要條件是什么？答：死鎖是指多個進程在運行過程中因爭奪資源而造成的一種僵局，當進程處于這種僵持狀態(tài)時，若無外力作用，它們都將無法再向前推進。產(chǎn)生死鎖的原因為競爭資源和進程間推進順序非法。其必要條件是：互斥條件、請求和保持條件、不剝奪條件、環(huán)路等待條件。20請詳細說明可通過哪些途徑預防死鎖。答：（1）擯棄“請求和保持”條件，就是如果系統(tǒng)有足夠資源，便一次性把進程需要的所有資源分配給它；（2）擯棄“不剝奪”條件，就是已經(jīng)擁有資源的進程，當它提出新資源請求而不能立即滿足時，必須釋放它已保持的所有資源，待以后需要時再重新申請；（3）擯棄“環(huán)路等待”條件，就是將所有資源按類型排序標號，所有進程對資源的請求必須嚴格按序號遞增的次序提出。6為什么要引入動態(tài)重定位？如何實現(xiàn)？答：在程序執(zhí)行過程中，每當訪問指令或數(shù)據(jù)時，將要訪問的程序或數(shù)據(jù)的邏輯地址轉換成物理地址，引入了動態(tài)重定位；具體實現(xiàn)方法是在系統(tǒng)中增加一個重定位寄存器，用來裝入程序在內(nèi)存中的起始地址，程序執(zhí)行時，真正訪問的內(nèi)存地址是相對地址與重定位寄存器中的地址相加之和，從而實現(xiàn)動態(tài)重定位。15在具有快表的段頁式存儲管理方式中，如何實現(xiàn)地址變換？答：在CPU給出有效地址后，由地址變換機構自動將頁號P送入高速緩沖寄存器，并將此頁號與高速緩存中的所有頁號比較，若找到匹配頁號，表示要訪問的頁表項在快表中?？芍苯訌目毂碜x出該頁對應物理塊號，送到物理地址寄存器中。如快表中沒有對應頁表項，則再訪問內(nèi)存頁表，找到后，把從頁表項中讀出物理塊號送地址寄存器；同時修改快表，將此頁表項存入快表。但若寄存器已滿，則OS必須找到合適的頁表項換出。4如何解決因通道不足而產(chǎn)生的瓶頸問題？答：解決問題的有效方法是增加設備到主機間的通路而不增加通道，把一個設備連到多個控制器上，控制器又連到多個通道上，這種多通路方式解決了“瓶頸”問題，提高了系統(tǒng)可靠性，個別通道或控制器的故障不會使設備和存儲器之間沒有通路。9引入緩沖的主要原因是什么？答：引入緩沖的主要原因是：（1）緩和CPU與I/O 設備間速度不匹配的矛盾（2）減少對CPU的中斷頻率，放寬對中斷響應時間的限制（3）提高CPU與I/O 設備之間的并行性15為何要引入設備獨立性？如何實現(xiàn)設備獨立性？答：現(xiàn)代操作系統(tǒng)為了提高系統(tǒng)的可適應性和可擴展性，都實現(xiàn)了設備獨立性或設備無關性?；竞x是應用程序獨立于具體使用的物理設備，應用程序以邏輯設備名請求使用某類設備。實現(xiàn)了設備獨立性功能可帶來兩方面的好處：（1）設備分配時的靈活性；（2）易于實現(xiàn)I/O 重定向。為了實現(xiàn)設備的獨立性，應引入邏輯設備和物理設備概念。在應用程序中，使用邏輯設備名請求使用某類設備；系統(tǒng)執(zhí)行時是使用物理設備名。鑒于驅動程序是與硬件或設備緊密相關的軟件，必須在驅動程序之上設置一層設備獨立性軟件，執(zhí)行所有設備的公有操作、完成邏輯設備名到物理設備名的轉換（為此應設置一張邏輯設備表）并向用戶層（或文件層）軟件提供統(tǒng)一接口，從而實現(xiàn)設備的獨立性。17何謂設備虛擬？實現(xiàn)設備虛擬時所依賴的關鍵技術是什么？答：設備虛擬是指把獨占設備經(jīng)過某種技術處理改造成虛擬設備。可虛擬設備是指一臺物理設備在采用虛擬技術后，可變成多臺邏輯上的虛擬設備，則可虛擬設備是可共享的設備，將它同時分配給多個進程使用，并對這些訪問該物理設備的先后次序進行控制。18試說明SPOOLing 系統(tǒng)的組成。答：SPOOLing 系統(tǒng)由輸入井和輸出井、輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū)、輸入進程 SPi 和輸出進程 SPo 三部分組成。19在實現(xiàn)后臺打印時，SPOOLing 系統(tǒng)應為請求I/O 的進程提供哪些服務？答：在實現(xiàn)后臺打印時，SPOOLing 系統(tǒng)應為請求 I/O的進程提供以下服務：（1）由輸出進程在輸出井中申請一空閑盤塊區(qū)，并將要打印的數(shù)據(jù)送入其中；（2）輸出進程為用戶進程申請空白用戶打印表，填入打印要求，將該表掛到請求打印隊列。（3）一旦打印機空閑，輸出進程便從請求打印隊列的隊首取出一張請求打印表，根據(jù)表中要求將要打印的數(shù)據(jù)從輸出井傳送到內(nèi)存緩沖區(qū)，再由打印機進行打印。以打印機為例說明如何利用SPOOLing技術實現(xiàn)多個進程對打印機的共享？對所有提出輸出請求的用戶進程，系統(tǒng)接受它們的請求時，并不真正把打印機分配給它們，而是由輸出進程在輸出井中為它申請一空閑緩沖區(qū)，并將要打印的數(shù)據(jù)卷入其中，輸出進程再為用戶進程申請一張空白的用戶打印請求表，并將用戶的打印請求填入表中，再將該表掛到打印機隊列上。這時，用戶進程覺得它的打印過程已經(jīng)完成，而不必等待真正的慢速的打印過程的完成。當打印機空閑時，輸出進程將從請求隊列隊首取出一張打印請求表，根據(jù)表中的要求將要打印的數(shù)據(jù)從輸出井傳到內(nèi)存輸出緩沖區(qū)，再由打印機進行輸出打印。打印完后，再處理打印隊列中的一個打印請求表，實現(xiàn)了對打印機的共享。20試說明設備驅動程序具有哪些特點。答：設備驅動程序具有如下特點：（1）是請求 I/O 進程與設備控制器間的一個通信程序；（2）驅動程序與 I/O 設備的特性緊密相關；（3）驅動程序與 I/O 控制方式緊密相關；（4）驅動程序與硬件緊密相關，部分程序用匯編語言書寫，基本部分往往固化在ROM中。21試說明設備驅動程序應具有哪些功能？答：設備驅動程序的主要功能包括：（1）將接收到的抽象要求轉為具體要求；（2）檢查用戶I/O請求合法性，了解I/O 設備狀態(tài)，傳遞有關參數(shù)，設置設備工作方式；（3）發(fā)出I/O 命令，啟動分配到的I/O設備，完成指定I/O 操作；（4）及時響應由控制器或通道發(fā)來的中斷請求，根據(jù)中斷類型調(diào)用相應中斷處理程序處理；（5）對于有通道的計算機，驅動程序還應該根據(jù)用戶 I/O 請求自動構成通道程序。22.設備中斷處理程序通常需完成哪些工作？答：設備中斷處理程序通常需完成如下工作：(1) 喚醒被阻塞的驅動程序進程；(2) 保護被中斷進程的CPU環(huán)境；(3) 分析中斷原因、轉入相應的設備中斷處理程序；(4) 進行中斷處理；(5) 恢復被中斷進程。l 操作系統(tǒng)在鍵盤管理中引入了鍵盤緩沖區(qū)，鍵盤緩沖區(qū)采用循環(huán)隊列，鍵盤輸入進程pin負責將用戶鍵入的字符存入緩沖區(qū)，鍵盤輸出進程pout負責從緩沖區(qū)取出字符。假設循環(huán)隊列的長度為16，請給出利用信號量機制實現(xiàn)進程pin、pout同步及互斥使用鍵盤緩沖區(qū)的算法。要求：（1）定義所使用的信號量，給出信號量的初值、含義。（2）給出進程pin、pout的算法（用偽代碼給出，不必給出循環(huán)隊列操作代碼）。答：semaphore mutex=1/互斥使用鍵盤緩沖區(qū)semaph