操作系統(tǒng)概念整理

1、名詞解釋：1. 處理器調(diào)度 按照層次可分為三級：高級調(diào)度、中級調(diào)度和低級調(diào)度各級主要任務(wù)：高級調(diào)度：又稱作業(yè)調(diào)度、長程調(diào)度，在多道批處理操作系統(tǒng)中，從輸入系統(tǒng)的一批 作業(yè)中按照預(yù)定的調(diào)度策略挑選若干作業(yè)進(jìn)入主存，為其分派所需資源、并創(chuàng)建作業(yè)的相應(yīng)用戶進(jìn)程 后便完成啟動(dòng)階段的高級調(diào)度任務(wù)，已經(jīng)為進(jìn)程做好運(yùn)行前的準(zhǔn)備工作，等待進(jìn)程調(diào)度挑選進(jìn)程運(yùn)行， 在作業(yè)完成后還要做結(jié)束階段的善后工作。中級調(diào)度：又稱平衡調(diào)度、中程調(diào)度，根據(jù)主存資源決定主存中所能容納的進(jìn)程數(shù)目，并根據(jù)進(jìn) 程的當(dāng)前狀態(tài)來決定輔助存儲(chǔ)器和主存中的進(jìn)程的對象。低級調(diào)度：又稱進(jìn)程調(diào)度線程調(diào)度、短程調(diào)度，其主要功能是根據(jù)某種原則決定就緒隊(duì)列

2、中的哪 個(gè)進(jìn)程內(nèi)核級線程獲得處理器，并將處理器出讓給它使用。2. 邏輯地址：用戶目標(biāo)程序使用的地址單元稱為邏輯地址（相對地址），一個(gè)用戶作業(yè)的目標(biāo)程序 的邏輯地址稽核稱為該作業(yè)的邏輯地址空間。物理地址：主存中的實(shí)際存儲(chǔ)單元稱為物理地址（絕對地址），物理地址的總體相應(yīng)構(gòu)成3. 解釋并發(fā)性與并行性答：計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)中把并行性和并發(fā)性明顯區(qū)分開，主要是從微觀的角度來說的，具體是指進(jìn)程的并行性（多處理機(jī)的情況下，多個(gè)進(jìn)程同時(shí)運(yùn)行）和并發(fā)性（單處理機(jī)的情況下，多個(gè) 進(jìn)程在同一時(shí)間間隔運(yùn)行的）。并行性是指硬件的并行性，兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)刻發(fā)生。并發(fā)性是指進(jìn)程的并發(fā)性，兩個(gè) 或多個(gè)事件在同一時(shí)間段內(nèi)發(fā)生

3、。4. 解釋可再入程序與可再用程序答：可再入程序又稱可重入程序是指能夠被多個(gè)程序同時(shí)調(diào)用的程 序，是純代碼，在執(zhí)行過程中不被修改?？稍儆贸绦?qū)嵲谡{(diào)用過程中可以自身修改，在調(diào)用它的程序退出之前是不允許其他程序 來調(diào)用 的。5. 解釋進(jìn)程的競爭尖系和協(xié)作尖系答：競爭矢系：系統(tǒng)中的多個(gè)進(jìn)程之間彼此無尖，它們并不知道其它進(jìn)程的存在，并且也不接受其 它進(jìn)程執(zhí)行的影響。協(xié)作矢系：某些進(jìn)程為完成同一任務(wù)需要分工協(xié)作，由于合作的每一個(gè)進(jìn)程都是獨(dú)立地以不可 預(yù)知的速度推進(jìn)，這就需要相互協(xié)作的進(jìn)程在某些協(xié)調(diào)點(diǎn)上協(xié)調(diào)各自的工作。當(dāng)合作進(jìn)程中的一個(gè)到 達(dá)協(xié)調(diào)點(diǎn)后，在尚未得到其伙伴進(jìn)程發(fā)來的消息或信號(hào)之前應(yīng)阻塞自己，知

4、道其它合作進(jìn)程發(fā)來協(xié)調(diào) 信號(hào)或消息后方被喚醒并繼續(xù)執(zhí)行。這種協(xié)作進(jìn)程之間相互等待對方消息或信號(hào)的協(xié)調(diào)矢系稱為進(jìn)程 同步。了用戶程序?qū)嶋H運(yùn)行的物理地址空間。6. 移動(dòng)技術(shù)：當(dāng)在為分配區(qū)表中找不到足夠大的空閑區(qū)來裝入新進(jìn)程時(shí)，可采用移動(dòng)技術(shù)把已在主存 中的進(jìn)程分區(qū)連接在一起，使分散的空閑區(qū)匯集成片，這就是移動(dòng)技術(shù)。對換技術(shù)：如果當(dāng)前一個(gè)或多個(gè)駐留進(jìn)程都處于阻塞態(tài)，此時(shí)選擇其中的一個(gè)進(jìn)程，將其暫時(shí)移出 主存，騰出空間給其他進(jìn)程使用，同時(shí)把磁盤中的某個(gè)進(jìn)程換入主存，讓其投入運(yùn)行，這種互換是 對換技術(shù)。覆蓋技術(shù)：把用戶空間分成固定區(qū)和一個(gè)或多個(gè)覆蓋區(qū)，把控制或不可覆蓋部分放在固定區(qū)，其余 按調(diào)用結(jié)構(gòu)及先

5、后矢系分段并存放在磁盤上，運(yùn)行時(shí)一次調(diào)入覆蓋區(qū)。7. 什么是驅(qū)動(dòng)調(diào)度？有哪些常用的驅(qū)動(dòng)調(diào)度技術(shù)？答：驅(qū)動(dòng)調(diào)度：作為操作系統(tǒng)的輔助存儲(chǔ)器，用來存放文件的磁盤時(shí)一類高速大容量旋轉(zhuǎn)存儲(chǔ)設(shè)備， 在繁重的I/O負(fù)載下，同時(shí)會(huì)有若干傳輸請求來到并等待處理，系統(tǒng)必須采用一種調(diào)度策略，能夠 按最佳次序執(zhí)行要求訪問的諸多請求，這叫做驅(qū)動(dòng)調(diào)度，所使用的算法叫做 驅(qū)動(dòng)調(diào)度算法。常用的驅(qū)動(dòng)調(diào)度技術(shù)：磁盤、循環(huán)排序、優(yōu)化分布、搜查定位8. 什么是設(shè)備獨(dú)立性答：通常用戶不指定特定的設(shè)備，而制定邏輯設(shè)備，使得用戶作業(yè)和物理設(shè)備 獨(dú)立開來，再通過其他途徑建立邏輯設(shè)備和物理設(shè)備之間的對應(yīng)尖系，稱這種特性為“設(shè)備獨(dú)立 性。9.

6、什么是流式文件、記錄式文件？答：流式文件是指文件內(nèi)的數(shù)據(jù)不再組成記錄，只是依次的一串 信息集合，可以看成是只有一個(gè)記錄的記錄式文件。記錄式文件是一種有結(jié)構(gòu)的文件，包含若干邏輯 記錄，邏輯記錄是文件中按信息在邏輯上的獨(dú)立含意劃分的信息單位。10.解釋：FCB、文件目錄、文件目錄項(xiàng)、目錄文件答：FCB：文件控制塊文件目錄：為了項(xiàng)用戶提供對文件的存取控制及保護(hù)功能，而按一定規(guī)則對系統(tǒng)中的文件名，（亦可包含文件屬性）進(jìn)行組織所形成的表，稱為目錄表或文件目錄。目錄文件：目錄項(xiàng)的格式按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)定義，全部由目錄項(xiàng)所構(gòu)成的文件稱為目錄文件。與普通文件 不同的是，目錄文件用于不會(huì)空，它知識(shí)包含兩個(gè)目錄項(xiàng)：當(dāng)前目

7、錄項(xiàng)和父目錄項(xiàng)。11臨界區(qū)一一并發(fā)進(jìn)程中與共享變量有尖的程序段。臨界資源一一共享變量代表的資源。臨界區(qū)管理的基本原則：（1）一次至多一個(gè)進(jìn)程能夠在它的臨界區(qū)內(nèi)；（2）不能讓一個(gè)進(jìn)程無限地留在它的臨界區(qū)內(nèi)；（3）不能強(qiáng)迫一個(gè)進(jìn)程無限地等待進(jìn)入它的臨界區(qū)。特別，進(jìn)入臨界區(qū)的任一進(jìn)程不能妨礙正等待進(jìn)入的其它進(jìn)程的進(jìn)展。12 （ 1）作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間：從作業(yè)提交到作業(yè)完成的時(shí)間間隔。（2）作業(yè)帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間：作業(yè)等待時(shí) 間和運(yùn)行時(shí)間之和（3）響應(yīng)時(shí)間：從交互式進(jìn)程提交一個(gè)請求（命令）至得到響應(yīng)之間的時(shí)間間隔 稱為響應(yīng)時(shí)間。（4）吞吐率：單位時(shí)間內(nèi)CPU處理作業(yè)的個(gè)數(shù)。13多道程序設(shè)計(jì)：指允許多個(gè)作業(yè)（程序）

8、同時(shí)進(jìn)入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主存并啟動(dòng)交替計(jì)算的方法。多 道程序設(shè)計(jì)的特點(diǎn)：主存中有多個(gè)相互獨(dú)立的程序均處于開始和結(jié)束之間，從宏觀上看是并行的，多 道程序設(shè)計(jì)都處于運(yùn)行過程中，但尚未運(yùn)行結(jié)束；從微觀上看是串行的，各道程序輪流占用CPU以交 替地執(zhí)行。1 4 銀行家算法基本思想：系統(tǒng)中的所有進(jìn)程放入進(jìn)程集合，在安全狀態(tài)下系統(tǒng)收到進(jìn)程的資源請求 后，先把資源試探性地分配給他它。1 5 . SPOOL i ng ：是用一類物理設(shè)備模擬另一類物理設(shè)備的技術(shù)，是使獨(dú)占型設(shè)備變成共享 設(shè)備的一種技術(shù)。1 6 成組：成組操作先在系統(tǒng)輸出緩沖區(qū)內(nèi)進(jìn)行，湊滿一塊后才將緩沖區(qū)內(nèi)的信息寫到存儲(chǔ)介質(zhì)上。 分解：當(dāng)存儲(chǔ)介質(zhì)上的

9、一個(gè)物理塊讀進(jìn)系統(tǒng)輸入緩沖區(qū)后，把邏輯記錄從塊中分離出來的操作。簡答題：1 操作系統(tǒng)概念：管理系統(tǒng)資源、控制程序執(zhí)行、改善人機(jī)界面、提供各種服務(wù)，并合 理組織計(jì)算 機(jī)工作流程和為用戶方便而有效地使用計(jì)算機(jī)提供良好運(yùn)行環(huán)境的最基本的系統(tǒng)軟件。主要目標(biāo)：方便用戶使用擴(kuò)充功能使用管理各類資源提供系統(tǒng)效率構(gòu)筑開放環(huán)境1 試比較實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和分時(shí)操作系統(tǒng)的不同點(diǎn)答：實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)：以計(jì)算機(jī)為中心的生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)，系統(tǒng)能及時(shí)響應(yīng)外部事件的請求，在規(guī)定 的時(shí)間內(nèi)完成對該事件的處理，并控制所有實(shí)時(shí)任務(wù)協(xié)調(diào)一致地運(yùn)行。它必須保證實(shí)時(shí)性和高可靠 性，對系統(tǒng)的效率則放在第二位。分時(shí)操作系統(tǒng)：人一機(jī)交互共享主機(jī)便于用

10、戶上機(jī)2. 試從資源管理的觀點(diǎn)出發(fā)，分析操作系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的角色和作用答：從資源管理的觀點(diǎn)來 看，操作系統(tǒng)的任務(wù)是高效地管理整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬軟件資源，對資源進(jìn)行抽象研究，找出各類資 源的共性和個(gè)性，跟蹤和監(jiān)視各類資源的使用狀況，協(xié)調(diào)各程序?qū)Y源的使用沖突，提出使用資源 的統(tǒng)一方法和提供簡單有效的使用手段，最大限度地實(shí)現(xiàn)各類資源的共享和提高資源的利用率。作用：操作系統(tǒng)資源管理功能主要包括：處理器管理、存儲(chǔ)管理、設(shè)備管理、文件管理和網(wǎng)絡(luò)與 通信管理。3. 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：進(jìn)程是可并發(fā)執(zhí)行的程序在某個(gè)數(shù)據(jù)集合 上的一次計(jì)算活動(dòng)，也是操作系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和保護(hù)的

11、基本單位。原因：一是為了刻畫系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性，發(fā)揮系統(tǒng)的并發(fā)性，從而提高資源利用率；二是它能解 決系統(tǒng)的共享性，正確地描述程序的執(zhí)行狀態(tài)。4 引入線程的動(dòng)機(jī)：是為了減少程序并發(fā)執(zhí)行時(shí)所付出的時(shí)空開銷，使得并發(fā)粒度更細(xì)、并發(fā)性更 好。4. 進(jìn)程最基本的狀態(tài)有哪些？哪些事件可能引起不同狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換？答：進(jìn)程最基本的狀態(tài)有三 種：運(yùn)行態(tài)：進(jìn)程占有處理器正在運(yùn)行。就緒態(tài)：進(jìn)程具備運(yùn)行條件，等待系統(tǒng)分配處理器以便運(yùn)行。ZU sfe等待態(tài)：又稱為阻塞態(tài)或睡眠態(tài)，指進(jìn)程不具備運(yùn)行條件，正在等待某個(gè)事件的完成。進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換的具體原因：運(yùn)行態(tài)等待態(tài)等待使用資源或某事件發(fā)生，如等待外設(shè)傳輸、等待人工干預(yù)。等待態(tài)就緒

12、態(tài)資源得到滿足或某事件已經(jīng)發(fā)生，如外設(shè)傳輸結(jié)束；人工干預(yù)完成。運(yùn)行態(tài) 就緒態(tài)運(yùn)行時(shí)間片到，或出現(xiàn)有更高優(yōu)先權(quán)逬程。就緒態(tài)運(yùn)行態(tài)CPU空閑時(shí)被調(diào)度選中一個(gè)就緒進(jìn)程執(zhí)行。5. 系統(tǒng)調(diào)用與函數(shù)調(diào)用區(qū)別：1 .調(diào)用形式和實(shí)現(xiàn)方式不同2 被調(diào)用的代碼位置不同3 提供方式不同6. 試述進(jìn)程的互斥和同步兩個(gè)概念之間的異同答：進(jìn)程的互斥是解決進(jìn)程間競爭矢系（間接制約尖系）的手段。進(jìn)程互斥是指若干個(gè)進(jìn)程要使用 同一資源時(shí)，任何時(shí)刻最多允許一個(gè)進(jìn)程去使用，其它要使用該資源的進(jìn)程必須等待，直到占有資源 的進(jìn)程釋放該資源。進(jìn)程的同步是解決進(jìn)程間協(xié)作矢系（直接制約矢系）的手段。進(jìn)程同步指兩個(gè)以上進(jìn)程基于某 個(gè)條件來協(xié)調(diào)

13、它們的活動(dòng)。一個(gè)進(jìn)程的執(zhí)行依賴于另一個(gè)協(xié)作進(jìn)程的消息或信號(hào)，當(dāng)一個(gè)進(jìn)程沒有得 到來自于另一個(gè)進(jìn)程的消息或信號(hào)時(shí)則需等待，直到消息或信號(hào)到達(dá)才被喚醒。7. 從信號(hào)量和P、V操作的定義可以獲得哪些推論？答：推論1 :若信號(hào)量s,value為正值，此值等于再分鎖進(jìn)程之前對信號(hào)量s可施行的P操作數(shù)， 亦即s所代表的實(shí)際可用的物理資源數(shù)。推論2 :若信號(hào)量s，value為負(fù)值，其絕對值等于登記排列在s信號(hào)量隊(duì)列之中等待的進(jìn)程個(gè)數(shù)，即恰好等于對信號(hào)量s實(shí)施P操作而被封鎖并進(jìn)入信號(hào)量s等待隊(duì)列的進(jìn)程數(shù)。推論3 ： P操作通常意味著請求一個(gè)資源，V操作意味著釋放一個(gè)資源，在一定條件下，P操作代表掛起進(jìn)程的操作

14、，而V操作代表喚醒被掛起進(jìn)程的操作。8. 列舉死鎖的各種防止策略答：（1 ）破壞第一個(gè)條件，使得資源可同時(shí)訪問而不是互斥使用；（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)或者第四個(gè)條件，采用層次分配策略，資源被分為多個(gè)層次；當(dāng)進(jìn)程得 到某一層的一個(gè)資源后，它只能再申請較高層次的資源；當(dāng)進(jìn)程要釋放某個(gè)層次的一個(gè)資源時(shí)，必 須先釋放較高層次的資源；當(dāng)進(jìn)程得到某一層的一個(gè)資源后，它想申請?jiān)搶拥牧硪粋€(gè)資源時(shí)，必須釋 放該層中的已占資源。9. 什么是虛擬存儲(chǔ)器？列舉采用虛擬存儲(chǔ)技術(shù)的必要性和可能性 答：虛擬存

15、儲(chǔ)器是指在具有層次結(jié)構(gòu) 存儲(chǔ)器的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，具有請求調(diào)入和交換功能，為用戶提供一個(gè)比實(shí)際物理內(nèi)存容量大得多的可 尋址的一種存儲(chǔ)器系統(tǒng)，它能從邏輯上對內(nèi)存容量進(jìn)行擴(kuò)充。采用虛擬存儲(chǔ)器的必要性：傳統(tǒng)存儲(chǔ)管理方式要求將作業(yè)全部裝入內(nèi)存之后才能運(yùn)行，這一特征 導(dǎo)致大作業(yè)和多個(gè)作業(yè)要求運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)無法滿足；另外，傳統(tǒng)存儲(chǔ)管理方式具有駐留性，即作業(yè)裝入內(nèi)存直到運(yùn)行結(jié)束，便一直駐留在內(nèi)存中。盡管進(jìn)程在運(yùn)行中會(huì)因I/O等原因而長期 處于阻塞狀態(tài)，或有的程序模塊在運(yùn)行過一次后就不再需要，但它們都仍將繼續(xù)占用寶貴的內(nèi)存資 源。采用虛擬存儲(chǔ)器的可能性：根據(jù)程序的局部性定理，應(yīng)用程序在執(zhí)行之前，沒有必要全部裝入 內(nèi)存

16、，而只需要將那些當(dāng)前要運(yùn)行的部分頁或段先裝入內(nèi)存即可運(yùn)行，其余部分可以仍然留在外存。 10 試述請求分頁虛擬存儲(chǔ)管理的實(shí)現(xiàn)原理答：請求分頁虛擬存儲(chǔ)管理是將進(jìn)程信息的副本存放在輔助 存儲(chǔ)器中，當(dāng)它被調(diào)度投入運(yùn)行時(shí)，并不把程序和數(shù)據(jù)全部裝入主存，僅裝入當(dāng)前使用的頁面，進(jìn) 程執(zhí)行過程中訪問到不在主存的頁面時(shí)，再把所需信息動(dòng)態(tài)地裝入。11 試比較分頁式存儲(chǔ)管理和分段式存儲(chǔ)管理段式頁式分段由用戶設(shè)計(jì)劃分，每段對應(yīng)一個(gè)相應(yīng)的的程分頁用戶看不見，由操作系統(tǒng)為內(nèi)存管理序模塊，有完整的邏輯意義劃分段面是信息的邏輯單位頁面是信息的物理單位便于段的共孚，執(zhí)行時(shí)按需動(dòng)態(tài)鏈接裝入。頁一般不能共享段長不等，可動(dòng)態(tài)增長，有

17、利于新數(shù)據(jù)增長。貝面大小相同，位置個(gè)能動(dòng)態(tài)增長。二維地址空間：段名、段中地址；段號(hào)、段內(nèi)單一維地址空間元號(hào)管理形式上象頁式，但概念不同往往需要多次缺頁中斷才能把所需信息 完整地調(diào)入內(nèi)存實(shí)現(xiàn)頁（段）的共享是指某些作業(yè)的邏輯頁號(hào)（段號(hào)）對應(yīng)同一物理頁號(hào)（內(nèi)存中該段的起 始地 址）。頁（段）的保護(hù)往往需要對共享的頁面（段）加上某種訪問權(quán)限的限制，如不能修改等；或設(shè) 置地址越界檢查，對于頁內(nèi)地址（段內(nèi)地址）大于頁長（段長）的存取，產(chǎn)生保護(hù)中斷。12.為什么要引進(jìn)緩沖技術(shù)？其基本思想是什么？答：原因：為了改善中央處理器與外圍設(shè)備之間速度不配的矛盾；協(xié)調(diào)邏輯記錄大小與物理記錄大小不一致；提高CPU與I/O

18、設(shè)備的并行性。其基本思想：當(dāng)一個(gè)進(jìn)程執(zhí)行寫操作輸出數(shù)據(jù)時(shí)，先向系統(tǒng)申請一個(gè)輸出緩沖區(qū)，將數(shù)據(jù)高速 送到緩沖區(qū)。若為順序?qū)懻埱?，則不斷把數(shù)據(jù)填到緩沖區(qū)，直到它被裝滿為止。此后，進(jìn)程可以 繼續(xù)它的計(jì)算，同時(shí)，系統(tǒng)將緩沖區(qū)內(nèi)容寫到I/O設(shè)備上。當(dāng)一個(gè)進(jìn)程執(zhí)行讀操作輸入數(shù)據(jù)時(shí)，先向 系統(tǒng)申請一個(gè)輸入緩沖區(qū)，系統(tǒng)將一個(gè)物理記錄的內(nèi)容讀到緩沖區(qū)中，根據(jù)進(jìn)程要求，把當(dāng)前需要的 邏輯記錄從緩沖區(qū)中選出并傳送給進(jìn)程。13試述常用的緩沖技術(shù)答：常用的緩沖技術(shù)：單緩沖、雙緩沖、多緩沖。9.中斷優(yōu)先級是指中斷裝置所預(yù)設(shè)的響應(yīng)順序。為什么要對中斷事件進(jìn)行分級？為使系統(tǒng)能及時(shí)的 響應(yīng)和處理所發(fā)生的緊迫中斷，同時(shí)又不至于發(fā)生中斷信號(hào)丟失，計(jì)算機(jī)發(fā)展早起在設(shè)計(jì)中斷系統(tǒng)硬 件根據(jù)各種中斷的輕重在線路上作出安排，從而使中斷響應(yīng)能有一個(gè)優(yōu)先次序。10. 中斷是指在程序執(zhí)行過程中，遇到急需處理的事件時(shí)，暫時(shí)中止現(xiàn)行程序在C P U上的運(yùn)行， 轉(zhuǎn)而執(zhí)行相應(yīng)的事件處理程度，待處理完成后再返回?cái)帱c(diǎn)或調(diào)度其他程序執(zhí)行。中斷源是指引起中斷的事件。中斷/異常的響應(yīng)需要順序做4件事：發(fā)現(xiàn)中斷源保護(hù)現(xiàn)場轉(zhuǎn)向中 斷/異常事件的處理程序恢復(fù)現(xiàn)場強(qiáng)迫性中斷事件的分類：機(jī)器故障中斷程序性中斷外部中斷輸入輸