操作系統(tǒng)總復(fù)習(xí)(簡答題).doc

1、設(shè)計現(xiàn)代OS的主要目標(biāo)是什么？方便性、有效性、可擴(kuò)充性、開放性2、何謂脫機(jī)I/O和聯(lián)機(jī)I/O？答：脫機(jī)輸入方式是指在一臺外圍機(jī)(即一臺專門用來管理輸入/輸出的、功能較簡單的計算機(jī))的控制下，預(yù)先將程序和數(shù)據(jù)從低速輸入設(shè)備輸入到磁帶，當(dāng)CPU需要這些程序和數(shù)據(jù)時，再從磁帶告訴的讀入內(nèi)存。類似的，脫機(jī)輸出方式是指當(dāng)CPU需要輸出時，先告訴的將數(shù)據(jù)寫入磁帶，然后在一臺外圍機(jī)的控制下，然后低速輸出設(shè)備進(jìn)行輸出。相反，在主機(jī)的直接控制下進(jìn)行的輸入/輸出方式被稱為聯(lián)機(jī)輸入/輸出方式。優(yōu)點：減少了CPU的空閑時間；提高I/O速度。3、實現(xiàn)分時系統(tǒng)的關(guān)鍵問題是什么？應(yīng)如何解決？答：關(guān)鍵問題：及時接收、及時處理及時接收：在系統(tǒng)中設(shè)臵多路卡，使主機(jī)能同時接收用戶從各個終端上輸入的數(shù)據(jù)；為每個終端配臵緩沖區(qū)，暫存用戶鍵入的命令或數(shù)據(jù)。及時處理：作業(yè)直接進(jìn)入內(nèi)存；采用輪轉(zhuǎn)運行方式，不允許一個作業(yè)長期占用處理機(jī)5、是什么原因使操作系統(tǒng)具有異步性特征？答：進(jìn)程是以人們不可預(yù)知的速度向前推進(jìn)。內(nèi)存中的每個進(jìn)程何時獲得處理機(jī)運行；進(jìn)何時因提出某種資源請求而暫停；進(jìn)程以怎樣的速度向前推進(jìn)；每道程序總共需要多少時間完成，等等。在多道程序環(huán)境下，允許多個進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行，但由于競爭資源等因素的限制，使進(jìn)程的執(zhí)行不是“一氣呵成，而是以“走走停停”的方式運行。只要運行環(huán)境相同，作業(yè)經(jīng)過多次運行，都會獲得完全相同的結(jié)果。6、何謂微內(nèi)核技術(shù)？在微內(nèi)核中通常提供了哪些功能？答：在微內(nèi)核OS中是將進(jìn)程管理、存儲器管理以及I/O管理的功能一分為二，屬于機(jī)制的很小一部分放入微內(nèi)核中，另外絕大部分放在微內(nèi)核外的各種服務(wù)器中來實現(xiàn)。功能：進(jìn)程(線程)管理、低級存儲器管理、中斷和陷入處理。第2章作業(yè)2、程序并發(fā)執(zhí)行時為什么會失去封閉性和可再現(xiàn)性？答：程序并發(fā)執(zhí)行時，多個程序共享系統(tǒng)中的各種資源，因而這些資源的狀態(tài)由多個程序改變，致使程序運行失去了封閉性，也會導(dǎo)致其失去可再現(xiàn)性。3、試說明PCB的作用，為什么說PCB是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志？答：PCB 是進(jìn)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(jié)構(gòu)。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(jìn)程并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程。OS是根據(jù)PCB對并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程進(jìn)行控制和管理的。OS根據(jù)進(jìn)程的PCB感知到該進(jìn)程的存在。所以說PCB是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志4、同步機(jī)構(gòu)應(yīng)遵循哪些基本準(zhǔn)則？答空閑讓進(jìn)、忙則等待、有限等待、讓權(quán)等待5、何謂“忙等”？它有什么缺點？答：“忙等”：不讓權(quán)等待，即進(jìn)程因為某事件的發(fā)生而無法繼續(xù)執(zhí)行時，它仍占CPU，并不執(zhí)行循環(huán)測試指令來等待該事件的完成。缺點：沒有做到“讓權(quán)等待”，降低了CPU的使用效率。6、試從物理概念上說明記錄型信號量wait和signal。wait(S)：當(dāng)S.value0 時，表示目前系統(tǒng)中這類資源還有可用的。執(zhí)行一次wait 操作，意味著進(jìn)程請求一個單位的該類資源，使系統(tǒng)中可供分配的該類資源減少一個，因此描述為S.value:=S.value-1；當(dāng)S.value0時，表示該類資源已分配完畢，進(jìn)程應(yīng)調(diào)用block原語自我阻塞，放棄處理機(jī)，并插入到信號量鏈表S.L中。signal(S)：執(zhí)行一次signal操作，意味著釋放一個單位的可用資源，使系統(tǒng)中可供分配的該類資源數(shù)增加一個，故執(zhí)行S.value:=S.value+1 操作。若加1 后S.value0，則表示在該信號量鏈表中，仍有等待該資源的進(jìn)程被阻塞，因此應(yīng)調(diào)用wakeup 原語，將S.L鏈表中的第一個等待進(jìn)程喚醒。8、我們?yōu)槟撑R界資源設(shè)置一把鎖W，當(dāng)W=1時表示關(guān)鎖；當(dāng)W=0時表示鎖已經(jīng)打開，試寫出開鎖和關(guān)鎖原語，并利用它們?nèi)崿F(xiàn)互斥。、我們?yōu)槟撑R界資源設(shè)置一把鎖W，當(dāng)W=1時表示關(guān)鎖；當(dāng)W=0時表示鎖已經(jīng)打開，試寫出開鎖和關(guān)鎖原語，并利用它們?nèi)崿F(xiàn)互斥。答：開鎖語句： unlock（w）;w=0;關(guān)鎖語句：lock（w）; if（w=1） do no_op；w=1;互斥： var w: semaphore:=0;Begin RepeatLock(w); critical sectionUnlock(w); remainder sectionUntil false; end;9、試說明管程由哪幾部分組成，為什么要引入條件變量？答：管程由四部分組成：管程的名稱；局部于管程內(nèi)部的共享數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)說明；對該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行操作的一組過程；對局部于管程內(nèi)部的共享數(shù)據(jù)設(shè)臵初始值的語句；當(dāng)一個進(jìn)程調(diào)用了管程，在管程中時被阻塞或掛起，直到阻塞或掛起的原因解除，而在此期間，如果該進(jìn)程不釋放管程，則其它進(jìn)程無法進(jìn)入管程，被迫長時間地等待。為了解決這個問題，引入了條件變量condition。第三章7、何謂死鎖？產(chǎn)生死鎖的原因和必要條件是什么？10”答:如果一組進(jìn)程中的每一個進(jìn)程都在等待僅由該組進(jìn)程中的其他進(jìn)程才能引發(fā)的事件，那么該組進(jìn)程是死鎖的。原因：競爭不可搶占性資源，競爭可消耗資源，進(jìn)程推進(jìn)順序不當(dāng)。必要條件：互斥條件，請求和保持條件，不可搶占條件和循環(huán)等待條件。9、不安全狀態(tài)是否必然導(dǎo)致系統(tǒng)進(jìn)入死鎖狀態(tài)？舉例說明。10”不安全狀態(tài)不一定導(dǎo)致進(jìn)入死鎖，因為，安全性檢查中的向量Max是進(jìn)程前提供的，而在實際運行過程中一進(jìn)程需要的最大資源量可能小于Max，如一進(jìn)程對應(yīng)的程序中有一段進(jìn)行錯誤處理的代碼其中需要n個a種資源，若該進(jìn)程在運行過程中沒有碰到相應(yīng)的錯誤，而不需要調(diào)用該段錯誤處理代碼，則它實際上將完全不會請求這n個a種資源。14、在解決死鎖問題的幾個方法中，哪種方法最易于實現(xiàn)？哪種方法能使資源利用率最高？答：解決/處理死鎖的方法有預(yù)防死鎖、避免死鎖、檢測和解除死鎖預(yù)防死鎖方法最容易實現(xiàn)，但所施加的限制條件過于嚴(yán)格，導(dǎo)致系統(tǒng)資源利用率降低 避免死鎖可使系統(tǒng)獲得較好的資源利用率。第4-5章作業(yè)1、“整體對換從邏輯上也擴(kuò)充了內(nèi)存，因此也實現(xiàn)了虛擬存儲器的功能”這種說法是否正確？請說明理由。答：上述說明法是錯誤的。整體對換將內(nèi)存中暫時不用的某個程序及其數(shù)據(jù)換出至外存，騰出足夠的內(nèi)存空間以裝入在外存中的、具備運行條件的進(jìn)程所對應(yīng)的程序和數(shù)據(jù)。虛擬存儲器是指僅把作業(yè)的一部分裝入內(nèi)存便可運行作業(yè)的存儲器系統(tǒng)，是指具有請求調(diào)入功能和置換功能，能從邏輯上對內(nèi)存容量進(jìn)行擴(kuò)充的一種存儲器系統(tǒng)，它的實現(xiàn)必須建立在離散分配的基礎(chǔ)上。雖然整體對換和虛擬存儲器均能從邏輯上擴(kuò)充內(nèi)存空間，但整體對換不具備離散性。實際上，在具有整體對換功能的系統(tǒng)中，進(jìn)程的大小仍受到實際內(nèi)存容量的限制。2、什么叫靜態(tài)重定位，什么叫動態(tài)重定位，它們分別與何種裝入方式相對應(yīng)？答：把作業(yè)裝入內(nèi)存中隨即進(jìn)行地址變換的方式稱為靜態(tài)重定位，在作業(yè)執(zhí)行期間，當(dāng)訪問到指令或數(shù)據(jù)時才進(jìn)行地址變換的方式稱為動態(tài)重定位。它們分別和可重定位 、 動態(tài)運行時裝入方式相對應(yīng)。3、虛擬存儲器有哪些特征？其中最本質(zhì)的特征是什么？答：虛擬存儲器具有離散性、多次性、對換性和虛擬性的特征。其中最本質(zhì)的特征是離散性，在此基礎(chǔ)上又形成了多次性和對換性，所表現(xiàn)出來的最重要的特征是虛擬性。第6章習(xí)題1、有哪幾種I/O控制方式？哪種I/O控制方式適用于字符設(shè)備？哪種I/O控制方式適用于塊設(shè)備？答：有四種：使用輪詢的可編程I/O方式；使用中斷的可編程I/O方式；直接存儲器訪問（DMA） 方式；I/O通道控制方式。其中使用中斷的可編程I/O方式適用于字符設(shè)備，直接存儲器訪問（DMA） 方式適用于塊設(shè)備。2、在設(shè)備管理中，為什么要引入緩沖區(qū)？答：在設(shè)備管理中，引入緩沖區(qū)的主要原因有以下四點：1）緩和CPU與I/O設(shè)備速度不匹配的矛盾；2）減少對CPU的中斷頻率，放寬對CPU中斷響應(yīng)時間的限制；3）解決數(shù)據(jù)粒度不匹配的問題；4）提高CPU和I/O設(shè)備之間的并行性。3、什么是設(shè)備的獨立性？引入設(shè)備的獨立性有什么優(yōu)點？如何實現(xiàn)設(shè)備的獨立性？答：設(shè)備的獨立性是指應(yīng)用程序獨立于具體使用的物理設(shè)備。引入設(shè)備獨立性可提高設(shè)備分配的靈活性和設(shè)備的利用率，使I/O重定向更易于實現(xiàn)。為實現(xiàn)設(shè)備的獨立性引入了邏輯設(shè)備和物理設(shè)備的概念，在應(yīng)用程序中使用的是邏輯名，而系統(tǒng)中還配備了一張將邏輯設(shè)備名轉(zhuǎn)換為物理設(shè)備名的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)邏輯設(shè)備表（LUT），從而實現(xiàn)了應(yīng)用程序所使用的設(shè)備與具體的設(shè)備無關(guān)的設(shè)備獨立性。4、什么是SPOOLing技術(shù)，它由哪幾部分組成？答：SPOOLing也稱為假脫機(jī)技術(shù)，是指在多道程序的環(huán)境下，利用多道程序中的一道或兩道來模擬外圍控制機(jī)，從而在聯(lián)機(jī)的條件下實現(xiàn)同時外圍操作的技術(shù)。它由輸入/輸出井、輸入/輸出緩沖區(qū)、輸入/輸出進(jìn)程和井管理程序四部分組成。5、什么是SCAN算法，它是為了解決什么問題而引入的？答：SCAN算法是一種磁盤調(diào)度算法，它選擇在磁頭當(dāng)前移動方向上，與當(dāng)前磁頭所在磁道距離最近的，要求訪問的磁道進(jìn)行訪問，直至在當(dāng)前移動方向上再無需要訪問的磁道時，才反轉(zhuǎn)磁臂移動方向，并執(zhí)行與前面相同的調(diào)度策略。SCAN算法的引入是為了避免出現(xiàn)進(jìn)程“饑餓”現(xiàn)象。6、為什么引入NStepSCAN算法，它是如何解決上述問題的？答：在SSTF、SCAN、CSCAN幾種磁盤調(diào)度算法中，都可能出現(xiàn)“磁臂粘著”現(xiàn)象，即有一個進(jìn)程或幾個進(jìn)程對某一磁道有較高的訪問頻率，從而導(dǎo)致磁臂停留在某處不動，壟斷了整個磁盤設(shè)備。NStepScan算法將磁盤請求隊列分成若干個長度為N的子隊列，磁盤調(diào)度按FCFS算法依次處理這些子隊列。而每處理一個子隊列時又是按照SCAN算法。當(dāng)處理某子隊列時，又有新的磁盤I/O請求，便將新請求進(jìn)程放入其他隊列中，從而避免了粘臂現(xiàn)象。第7-8章 習(xí)題1、在文件系統(tǒng)中，目錄的功能是什么？對目錄管理的主要要求是什么？答：在文件系統(tǒng)中，具有將文件名轉(zhuǎn)換為該文件在外存的物理位置的功能。對目錄管理的主要要求是：1）能夠?qū)崿F(xiàn)“按名存取”；2）提高對目錄的檢索速度；3）能夠?qū)崿F(xiàn)文件共享；4）允許文件重名。2、什么是文件的邏輯結(jié)構(gòu)？什么是文件的物理結(jié)構(gòu)？答：文件的邏輯結(jié)構(gòu)是從用戶的觀點出發(fā)，所觀察到的文件組織形式，是用戶可以直接處理的數(shù)據(jù)及其結(jié)構(gòu)，它獨立于物理特性，又稱文件組織。文件的物理結(jié)構(gòu)又稱為文件的存儲結(jié)構(gòu)，是指文件在外存上的存儲組織形式，與存儲介質(zhì)的存儲性能有關(guān)。3、文件的邏輯結(jié)構(gòu)有哪幾種類型？常用的外存組織方式哪幾種，分別對應(yīng)于哪種文件物理結(jié)構(gòu)？答：文件的邏輯結(jié)構(gòu)有順序文件、索引文件和索引順序文件三種類型。常用的外存組織方式有：連續(xù)組織方式（對應(yīng)的文件物理結(jié)構(gòu)是順序式的文件結(jié)構(gòu)）、鏈接組織方式（對應(yīng)的文件物理結(jié)構(gòu)索引式的文件結(jié)構(gòu)）、索引組織方式（對應(yīng)的文件物理結(jié)構(gòu)是索引式的文件結(jié)構(gòu)，但在現(xiàn)代OS中，則可對應(yīng)于