操作系統(tǒng)復(fù)習(xí)資料(2015)

1、一、單項選擇題（10題，20分）二、填空題（10空，20分）三、判斷題（8題，8分）四、名字解釋（3個，12分）五、簡答題（4題，20分）六、計算題（2題，20分）系統(tǒng)可采用一種策略，盡可能按最佳次序執(zhí)行要求訪問磁盤的諸輸入輸出請求。這就叫驅(qū)動調(diào)度操作系統(tǒng)復(fù)習(xí)資料第一章 操作系統(tǒng)概述1、操作系統(tǒng)定義，計算機系統(tǒng)中所處的地位（1）定義：操作系統(tǒng)是管理系統(tǒng)資源、控制程序執(zhí)行、改善人機界面、提供各種服務(wù)，合理組織計算機工作流程和為用戶有效使用計算機提供良好運行環(huán)境的一種系統(tǒng)軟件。2、實時操作系統(tǒng)的定義和分類 （1）實時操作系統(tǒng)是指當(dāng)外界事件或數(shù)據(jù)產(chǎn)生時，能夠接收并以足夠快的速度予以處理，其處理的結(jié)果

2、又能在規(guī)定的時間之內(nèi)來控制生產(chǎn)過程或?qū)μ幚硐到y(tǒng)做出快速響應(yīng)，并控制所有實時任務(wù)協(xié)調(diào)一致運行的操作系統(tǒng)。 （2）目前有三種典型的實時系統(tǒng)：過程控制系統(tǒng)、信息查詢系統(tǒng)、事務(wù)處理系統(tǒng)。3、分時系統(tǒng)中響應(yīng)時間定義與影響因素（1）響應(yīng)時間是分時系統(tǒng)性能的主要指標(biāo)之一，是指從終端發(fā)出命令到系統(tǒng)以及應(yīng)答的時間。（2）影響分時系統(tǒng)的影響因素有：CPU速度、時間片長短、用戶數(shù)、系統(tǒng)調(diào)度開銷、切換進程時的交換信息量。4、用戶與操作系統(tǒng)之間的接口分類 （1）程序接口又稱應(yīng)用編程接口API，程序中使用這個接口可以調(diào)用操作系統(tǒng)的服務(wù)和功能。（2）操作接口又稱作業(yè)（或功能）級接口，是操作系統(tǒng)為用戶操作控制計算機工作和提供

3、服務(wù)的手段的集合。5、系統(tǒng)調(diào)用與過程調(diào)用的主要區(qū)別（1）調(diào)用形式不同：過程使用一般調(diào)用指令，其轉(zhuǎn)向地址是固定不變的，包含在跳轉(zhuǎn)語句中，但系統(tǒng)調(diào)用中不包含處理程序入口，而僅僅提供功能號，按功能號調(diào)用。（2）被調(diào)用代碼的位置不同：過程調(diào)用是一種靜態(tài)調(diào)用，調(diào)用程序和被調(diào)用代碼在同一程序內(nèi)，經(jīng)過連接編輯后作為目標(biāo)代碼的一部分。當(dāng)過程升級或修改時，必須重新編譯連接。而系統(tǒng)調(diào)用是一種動態(tài)調(diào)用，系統(tǒng)調(diào)用的處理代碼在調(diào)用程序之外，當(dāng)系統(tǒng)調(diào)用處理代碼升級或修改時，與調(diào)用程序無關(guān)。而且，調(diào)用程序的長度也大大縮短，減少了調(diào)用程序占用的存儲空間。（3）提供方式不同：過程往往有編譯系統(tǒng)提供，不同編譯系統(tǒng)提供的過程可以不

4、同；系統(tǒng)調(diào)用由操作系統(tǒng)提供，一旦操作系統(tǒng)設(shè)計好，系統(tǒng)調(diào)用的功能、種類與數(shù)量邊固定不變了。（4）調(diào)用的實現(xiàn)不同：程序使用一般機器指令來調(diào)用過程，是在用戶態(tài)運行的，程序執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用，是通過中斷機構(gòu)來實現(xiàn)，需要從用戶態(tài)轉(zhuǎn)變到核心態(tài)，在管理狀態(tài)執(zhí)行，因此，程序執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用的安全性好。6、UNIX操作系統(tǒng)是典型的分時系統(tǒng)，Unix是第一個采用高級語言C編寫的，便于移植不同的計算機系統(tǒng)7、為什么多道系統(tǒng)的程序要以進程的形式參與系統(tǒng)的并發(fā)執(zhí)行？ 多道程序的并發(fā)執(zhí)行有著與單道程序的獨立執(zhí)行所不同的許多新特點，即資源分配的動態(tài)性、程序執(zhí)行的間斷性、相互通訊的可能性以及同步互斥的必要性。程序在并發(fā)系統(tǒng)中執(zhí)行的動態(tài)

5、特性，程序本身是無法描述的。為此，當(dāng)一個程序在并發(fā)系統(tǒng)內(nèi)執(zhí)行時，需要引進一個新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來描述和記錄這些特性。這樣，新引入的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與它所描述的程序便形成了一個有機體，叫做進程。8、區(qū)分并發(fā)和并行兩個定義：從宏觀和微觀角度并發(fā)是兩個或多個事件在同一個時間間隔內(nèi)發(fā)生，在宏觀上所有的時間同時發(fā)生，微觀上事件串行發(fā)生的。并行是在任意時刻兩個或多個事件同時發(fā)生。如果為多道程序設(shè)計，只有一個CPU只能是并發(fā)，如果有多個CPU，可以做到并行。9、多道程序設(shè)計：為了提高CPU、內(nèi)存、IO等設(shè)備的利用率，充分發(fā)揮計算機系統(tǒng)部件的并行性，在計算機內(nèi)存中同時存放幾道相互獨立的程序，使它們在管理程序控制之下，相互穿

6、插的運行的方法叫多道程序設(shè)計。10、操作系統(tǒng)的主要特征是什么？1）并發(fā)特征（Concurrence）2）共享特征（Sharing）3）不確定性（異步性）11、操作系統(tǒng)的主要功能是什么？1）存儲器管理的功能2）處理機管理的功能3）設(shè)備管理的功能4）文件管理的功能5）網(wǎng)絡(luò)與通信管理12、現(xiàn)在計算機采用多道程序設(shè)計的主要原因是什么？1）提高了CPU的利用率2）提高了主存和I/O設(shè)備的利用率3）改進了系統(tǒng)的吞吐率4）充分發(fā)揮了系統(tǒng)的并行性第二章 處理器管理1、CPU與外部設(shè)備的并行工作的硬件基礎(chǔ)是中斷和通道，其中中斷最為重要 （1）系統(tǒng)的核心是中央處理器單處理器系統(tǒng)：一個計算機系統(tǒng)只包括一個運算處理器

7、。本課程以單處理器的操作系統(tǒng)設(shè)計為主。多處理器系統(tǒng)：一個計算機系統(tǒng)有多個運算處理器。（2）計算機系統(tǒng)的處理器包括一組寄存器，其個數(shù)根據(jù)機型的不同而不同，它們構(gòu)成了一級存儲，比主存容量小 ，但訪問速度快。這組寄存器所存儲的信息與程序的執(zhí)行有很大關(guān)系，構(gòu)成了處理器現(xiàn)場。 2、特權(quán)指令與一般指令 在多道程序設(shè)計環(huán)境中，從資源管理和控制程序執(zhí)行的角度出發(fā)，必須把指令系統(tǒng)中的指令分作兩類：特權(quán)指令和非特權(quán)指令。所謂特權(quán)指令是指那些只能提供給操作系統(tǒng)的核心程序使用的指令。只有操作系統(tǒng)才能執(zhí)行全部指令（特權(quán)指令和非特權(quán)指令），如果一般用戶執(zhí)行特權(quán)指令，會導(dǎo)致非法執(zhí)行而產(chǎn)生保護中斷，轉(zhuǎn)交給操作系統(tǒng)的“用戶非法

8、執(zhí)行特權(quán)指令”的特殊處理程序處理。3、進程和線程的定義（1）進程是一個可并發(fā)執(zhí)行的具有獨立功能的程序關(guān)于某個數(shù)據(jù)集合的一次執(zhí)行過程，也是操作系統(tǒng)進行資源分配和保護的基本單位。 （2）線程是操作系統(tǒng)進程中能夠獨立執(zhí)行的實體（控制流），是處理器調(diào)度和分派的基本單位。 （3）管程代表共享資源的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以及由對該共享數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實施操作的一組過程所組成的資源管理程序，共同構(gòu)成了一個操作系統(tǒng)的資源管理模塊，我們稱之為管程。4、在操作系統(tǒng)中為什么要引入進程概念？簡述它與程序的差別和關(guān)系。 在操作系統(tǒng)中，由于多道程序并發(fā)執(zhí)行時共享系統(tǒng)資源，共同決定這些資源的狀態(tài)，因此系統(tǒng)中各程序在執(zhí)行過程中就出現(xiàn)了相互制約的

9、新關(guān)系，程序的執(zhí)行出現(xiàn)“走走停?！钡男聽顟B(tài)。這些都是在程序的動態(tài)過程中發(fā)生的。用程序這個靜態(tài)概念已不能如實反映程序并發(fā)執(zhí)行過程中的這些特征。為此，人們引入“進程”這一概念來描述程序動態(tài)執(zhí)行過程的性質(zhì)。（1） 進程是程序在數(shù)據(jù)集合上的一次執(zhí)行過程，是動態(tài)概念。同時，它還有生命周期，由創(chuàng)建而產(chǎn)生，由調(diào)度而執(zhí)行，由撤銷而消亡。（2） 程序是一組有序指令序列，是靜態(tài)概念，所以，程序作為一種系統(tǒng)資源是永久存在的。5、進程的三種基本狀態(tài)含義及其轉(zhuǎn)換條件（1）運行態(tài)：進程占有處理器正在運行。 就緒態(tài)：進程具備運行條件，等待系統(tǒng)分配處理器以便運行。 等待態(tài)：又稱為阻塞態(tài)或睡眠態(tài)，指進程不具備運行條件，正在等待

10、某個事件的完成。（2）運行態(tài)等待態(tài)：等待使用資源或某事件發(fā)生。 等待態(tài)就緒態(tài)：資源得到滿足或某事件已經(jīng)發(fā)生。 運行態(tài)就緒態(tài)：運行時間片到，或出現(xiàn)有更高優(yōu)先權(quán)進程。 就緒態(tài)運行態(tài)：CPU空閑時被調(diào)度選中一個就緒進程執(zhí)行。6、進程控制塊包含的基本信息進程控制塊包含三類信息：（1）標(biāo)識信息。用于惟一地標(biāo)識一個進程，常常分為由用戶使用的外部標(biāo)識符和被系統(tǒng)使用的內(nèi)部標(biāo)識號。（2）現(xiàn)場信息。用于保留一個進程在運行時存放在處理器現(xiàn)場中的各種信息，任何一個進程在讓出處理器時必須把此時的處理器現(xiàn)場信息保存到進程控制塊中，而當(dāng)該進程重新恢復(fù)運行時也應(yīng)恢復(fù)處理器現(xiàn)場。（3）控制信息。用于管理和調(diào)度一個進程。7、進程

11、切換定義和模式切換定義（1）進程切換：讓處于運行態(tài)的進程中斷運行，讓出處理器，這時要做一次進程上下文切換。（2）模式切換：當(dāng)中斷發(fā)生的時候，暫時中斷正在執(zhí)行的用戶進程，把進程從用戶狀態(tài)切換到內(nèi)核狀態(tài)，去執(zhí)行操作系統(tǒng)例行程序以獲得服務(wù)，這就是一次模式切換。8、解釋：（1）作業(yè)周轉(zhuǎn)時間；（2）作業(yè)帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間；（3）響應(yīng)時間；（4）吞吐率。答： 作業(yè)周轉(zhuǎn)時間：批處理用戶從作業(yè)提交給系統(tǒng)開始，到作業(yè)完成為止的時間間隔。 作業(yè)帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間：如果作業(yè)i的周轉(zhuǎn)時間為ti，所需運行時間為tk，則稱wi=ti /tk為該作業(yè)的帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間，n個作業(yè)的帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間的平均值為作業(yè)帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間。 響應(yīng)時間：互式進程

12、從提交一個請求(命令)到接收到響應(yīng)之間的時間間隔。 吞吐率：單位時間內(nèi)處理的作業(yè)數(shù)。9、作業(yè)周轉(zhuǎn)時間 作業(yè)：在應(yīng)用業(yè)務(wù)處理過程中，從輸入開始到運行結(jié)束，用戶要求計算機所做的有關(guān)該次業(yè)務(wù)處理的全部工作。 批處理用戶從作業(yè)提交給系統(tǒng)開始，到作業(yè)完成為止的時間間隔稱作作業(yè)周轉(zhuǎn)時間。也可以說作業(yè)周轉(zhuǎn)時間：如果作業(yè)i提交給系統(tǒng)的時刻是ts，完成時刻是tf，該作業(yè)的周轉(zhuǎn)時間ti為：ti = tf ts。10、衡量作業(yè)調(diào)度性能的優(yōu)劣標(biāo)準(zhǔn)（1） 平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時間用來衡量對同一作業(yè)流施行不同作業(yè)調(diào)度算法時它們呈現(xiàn)的調(diào)度性能。（2） 平均作業(yè)帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間用來衡量對不同作業(yè)流施行同一作業(yè)調(diào)度算法時他們呈現(xiàn)的調(diào)度性能

13、。如果為每一個作業(yè)只建立一個進程，則為了照顧短作業(yè)用戶，應(yīng)采用短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法，為照顧緊急作業(yè)的用戶，應(yīng)采用基于優(yōu)先權(quán)的剝奪調(diào)度算法，為能實現(xiàn)人機交互作用應(yīng)采用時間片輪轉(zhuǎn)法，而能使短作業(yè)、長作業(yè)及交互作業(yè)用戶都比較滿意時，應(yīng)采用多級反饋隊列調(diào)度算法11、選擇作業(yè)/進程調(diào)度算法的基本原則資源利用率、響應(yīng)時間、周轉(zhuǎn)時間、吞吐率、公平性l) 資源利用率，基本為CPU的利用率，越高越好2) 吞吐率：單位時間內(nèi)處理的作業(yè)數(shù)，越多越好3) 公平性：確保每個用戶每個進程獲得合理的CPU份額或其他資源份額，不會出現(xiàn)餓死情況4) 響應(yīng)時間：越短越好5) 周轉(zhuǎn)時間：越短越好這幾個基本原則存在一定的矛盾，要按照系

14、統(tǒng)設(shè)計的目標(biāo)進行綜合平衡12、作業(yè)調(diào)度算法計算四個作業(yè)到達(dá)系統(tǒng)時間/所需CPU時間:作業(yè)1-0/20，作業(yè)2-5/15，作業(yè)3-10/5，作業(yè)4-15/ 10計算SJF、FCFS、HRRF不同調(diào)度下的平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時間和平均帶權(quán)作業(yè)周轉(zhuǎn)時間13、處理器分調(diào)度處理機調(diào)度可分為三級，它們是高級調(diào)度（或作業(yè)調(diào)度）、中級調(diào)度、低級調(diào)度（或進程調(diào)度）；在一般操作系統(tǒng)中，必須具備的調(diào)度是低級調(diào)度（或進程調(diào)度）。第三章 同步、通信與死鎖1、多道程序設(shè)計的實質(zhì)以空間換時間進程通信進程之間互相交換信息的工作2、進程互斥與同步定義（1）進程互斥是指若干個進程要使用同一共享資源時，任何時刻最多允許一個進程去使用，其他

15、要使用該資源的進程必須等待，直到占有資源的進程釋放該資源。（2）進程同步指兩個以上進程基于某個條件來協(xié)調(diào)它們的活動。4、臨界區(qū) 把并發(fā)進程中與共享變量有關(guān)的程序段稱為“臨界區(qū)”。 在每個進程中訪問臨界資源的那段代碼稱為臨界區(qū)。為實現(xiàn)對它的共享，應(yīng)保證進程互斥進入臨界區(qū)。對臨界區(qū)管理的基本原則： 一次至多允許一個進程進入臨界區(qū)內(nèi) 一個進程不能無限地停留在臨界區(qū)內(nèi) 一個進程不能無限地等待進入臨界區(qū)5、共享變量 共享變量代表的資源叫“臨界資源”。6、信號量定義和PV操作 （1）一個進程在某一特殊點上被迫停止執(zhí)行直到接收到一個對應(yīng)的特殊變量值，通過特殊變量這一設(shè)施，任何復(fù)雜的進程交互要求可得到滿足，這

16、種特殊變量就是信號量。信號量按其用途分為：公用信號量和私有信號量。信號量按其取值分為：二元信號量和一般信號量。 （2）PV操作：（P137）7、.一個快餐廳有4類職員：（1）領(lǐng)班：接受顧客點菜；（2）廚師：準(zhǔn)備顧客的飯菜；（3）打包工：將做好的飯菜打包；（4）出納員：收款并提交食品。每個職員可被看作一個進程，試用一種同步機制寫出能讓四類職員正確并發(fā)運行的程序。 答：設(shè)四個信號量S1、S2、S3 和S4來協(xié)調(diào)進程工作。 var S1,S2,S3,S4:semaphore； S1:=1；S2:=S3:=S4:=0； cobegin process P1 process P2 begin begin

17、 repeat repeat 有顧客到來； P(S2)； P(S1)； 準(zhǔn)備顧客的飯菜； 接受顧客點菜； V(S3)； V(S2)； untile false； untile false； end end process P3 process P4 begin begin repeat repeat P(S3)； P(S4)； 將做好的飯菜打包； 收款并提交食品； V(S4)； V(S1)； untile false； entile false； end end coend8、有一只鐵籠子, 籠子很小只能放入一只動物。獵手向籠中放入老虎,農(nóng)民向籠中放入雞,動物園等待取籠中的老虎,飯店等待取籠中

18、的雞,試用P、V操作來描述這種情況。應(yīng)設(shè)置三種信號量，其中分別初始化為Mutex1；tiger0；cock0；獵手進程： 農(nóng)民進程：p（mutex）；/加鎖 p（mutex）； 放入tiger； 放入cock；v（tiger）；/通知動物園取tiger v（cock）；動物園進程： 飯店進程：p（tiger）； p（cock）；取tiger； 取cock；v（mutex）；/解鎖 v（mutex）；9、有一個閱覽室，共有100個座位，讀者進人時必須先在一張登記表上登記，該表為每一座位列一表目，包括座號和讀者姓名等，讀者離開時要消掉登記的信息，試問： （1）為描述讀者的動作，應(yīng)編寫幾個程序，設(shè)置

19、幾個進程？ （2）試用PV操作描述讀者進程之間的同步關(guān)系。解：讀者的動作有兩個，一是填表進入閱覽室，這時要考慮閱覽室里是否有座位；一是讀者閱讀完畢，離開閱覽室，這時的操作要考慮閱覽室里是否有讀者。讀者在閱覽室讀書時，由于沒有引起資源的變動，不算動作變化。算法的信號量有三個：seats表示閱覽室是否有座位（初值為100，代表閱覽室的空座位數(shù)）；readers表示閱覽室里的讀者數(shù)，初值為0；用于互斥的mutex，初值為1。讀者進入閱覽室的動作描述getin：while(TRUE)P (seats); /*沒有座位則離開*/P（mutex） /*進入臨界區(qū)*/填寫登記表;進入閱覽室讀書;V（mute

20、x） /*離開臨界區(qū)*/V（readers） 讀者離開閱覽室的動作描述getout：while(TRUE)P（readers） /*閱覽室是否有人讀書*/P（mutex） /*進入臨界區(qū)*/消掉登記；離開閱覽室； V（mutex） /*離開臨界區(qū)*/V（seats） /*釋放一個座位資源*/10、設(shè)公共汽車上，司機和售票員的活動分別是： 司機的活動： 啟動車輛；正常行車；到站停車； 售票員的活動：關(guān)車門；售票；開車門； 在汽車不斷地到站、停車、行駛過程中，這兩個活動有什么同步關(guān)系？用信號量和P、V操作實現(xiàn)它們的同步。解：在汽車行駛過程中，司機活動與售票員活動之間的同步關(guān)系為：售票員關(guān)車門后，向

21、司機發(fā)開車信號，司機接到開車信號后啟動車輛，在汽車正常行駛過程中售票員售票，到站時司機停車，售票員在車停后開車門讓乘客上下車。因此司機啟動車輛的動作必須與售票員關(guān)車門的動作取得同步；售票員開車門的動作也必須與司機停車取得同步， 在本題中，應(yīng)設(shè)置兩個信號量：S1、S2。S1表示是否允許司機啟動汽車，其初值為0；S2表示是否允許售票員開門，其初值為0。用P、V原語描述如下：int Sl0; int S20; main() cobegin driver(); busman(); coend driver() busman() while(1) while(1) P(S1); 關(guān)車門; 啟動車輛; V

22、(Sl); 正常行車; 售票; 到站停車; P(S2); V(S2); 開車門; 上下乘客; 11、某車站售票廳，任何時刻最多可容納 20 名購票者進入，當(dāng)售票廳中少于 20 名購票者時，則廳外的購票者可立即進入，否則需在外面等待。若把一個購票者看作一個進程，請回答下列問題： (1)用 PV 操作管理這些并發(fā)進程時，應(yīng)怎樣定義信號量，寫出信號量的初值以及信號量各種取值的含義。 定義一信號量 S ，初始值為 20；意義： S0 S的值表示可繼續(xù)進入售票廳的人數(shù)； S=0 表示售票廳中已有 20 名顧客 ( 購票者 )；S0 |S| 的值為等待進入售票廳的人數(shù)；(2)根據(jù)所定義的信號量，把應(yīng)執(zhí)行的

23、 PV 操作填入下述方框中，以保證進程能夠正確地并發(fā)執(zhí)行。COBEGIN PROCESS PI(I=1 ， 2 ， ) begin ； P(S) ； 進入售票廳； 購票； 退出； V(S) ；end ； COEND(3)若欲購票者最多為 n 個人，寫出信號量可能的變化范圍 ( 最大值和最小值 )S 的最大值為 20 ，S 的最小值為 20-n12、有兩個優(yōu)先級相同的進程P1和P2，各自執(zhí)行的操作如下，信號量S1和S2初值均為0。試問P1、P2并發(fā)執(zhí)行后，x、y、z的值各為多少？P1: P2:beginbeginy:=1;x:=1;y:=y+3;x:=x+5;V(S1);P(S1);z:=y+1

24、;x:=x+y;P(S2);V(S2);y:=z+y;z:=z+x;end;end;答：P1和P2兩個進程的頭兩句是可以并行執(zhí)行的，而且不是數(shù)據(jù)相關(guān)的。后去語句可根據(jù)PV操作原理可知，P1必定先執(zhí)行，直到P(S2);暫停，此時P2執(zhí)行，過了V(S2);語句，P1才能繼續(xù)執(zhí)行，此時x10，y4，z5。P1和P2進程的最后兩個語句執(zhí)行的順序關(guān)系非常大，因為是數(shù)據(jù)相關(guān)的。如果P1先執(zhí)行，則最后的值為x10，y9，z15如果P2先執(zhí)行，則最后的值為x10，y19， z15 13、管程定義和基本屬性 （1）管程是由局部于自己的若干公共變量及其說明和所有訪問這些公共變量的過程所組成的軟件模塊。 （2）基本

25、屬性：共享性、安全性、互斥性14、進程死鎖的4個必備條件（1）互斥條件：進程應(yīng)互斥使用資源，任一時刻一個資源僅為一個進程獨占，若另一個進程請求一個已被占用的資源時，它被置成等待狀態(tài)，直到占用者釋放資源。破壞這個條件幾乎是不可能的。（2）占有和等待條件：一個進程請求資源得不到滿足而等待時，不釋放已占有的資源。（3）不剝奪條件：任一個進程不能從另一個進程那里搶奪資源，即已被占用的資源，只能由占用進程自己來釋放。（4）循環(huán)等待條件：存在一個循環(huán)等待鏈，其中，每一個進程分別等待它前一個進程所持有的資源，造成永遠(yuǎn)等待。15、多種獨占設(shè)備可能發(fā)生死鎖的原理在許多應(yīng)用中，一個進程需要獨占訪問多個資源，而操作

26、系統(tǒng)允許多個進程并發(fā)執(zhí)行共享資源時，此時可能會出現(xiàn)進程永遠(yuǎn)被阻塞的現(xiàn)象。產(chǎn)生死鎖的原因：一是系統(tǒng)提供的資源數(shù)量有限,不能滿足每個進程的使用;二是多道程序運行時,進程推進順序不合理。16、銀行家算法定義、作用和計算過程銀行家算法是一種死鎖避免算法，就是對每一個請求進行檢查，檢查這次資源申請是否會導(dǎo)致不安全狀態(tài)。若是，則不滿足該請求；否則便滿足。檢查狀態(tài)是否安全的方法是看他是否有足夠的資源滿足一個距最大需求最近的客戶。如果可以，則這筆投資認(rèn)為是能夠收回的，然后接著檢查下一個距最大需求最近的客戶，如此反復(fù)下去。如果所有投資最終都被收回，則該狀態(tài)是安全的，最初的請求可以批準(zhǔn)。17、設(shè)系統(tǒng)中有3種類型的

27、資源A、B、C和5個進程P1、P2、P3、P4、P5，資源數(shù)量A、B、C為（17,5,20）。在T0時刻系統(tǒng)狀態(tài)如下所示：最大資源需求量已分配資源數(shù)量剩余資源ABCABCABCP1559212233P2536402P34011405P4425204P5424314系統(tǒng)采用銀行家算法實施死鎖避免策略。（1） T0時刻是否為安全狀態(tài)？若是，請給出安全序列。（2） 在T0時刻，若進程P2請求資源（0,3,4），是否能實施資源分配？為什么？（3） 在（2）的基礎(chǔ)上，若進程P4請求資源（2,0,1），是否能實施資源分配？為什么？（4） 在（3）的基礎(chǔ)上，若進程P1請求資源（0,2,0），是否能實施資源分

28、配？為什么？答：首先增加每個進程還需要的資源數(shù)量最大資源需求量已分配資源數(shù)量還需資源數(shù)量剩余資源ABCABCABCABCP1559212347233P2536402134P34011405006P4425204221P5424314110（1）剩余資源滿足P4，則剩余資源數(shù)量（4,3,7），那么可以滿足P2、P3、P5的需求，最后為任意組合剩余資源滿足P5，則剩余資源數(shù)量（5,4,7），可以滿足任何進程需求。所以為安全狀態(tài)（2）超過剩余資源數(shù)，不能實施分配，（3）第二步為拒絕分配，所以剩余資源數(shù)仍然為（2,3,3），進程4請求（2,0,1），可以滿足實施，安全序列為P4，P5，P3，P2，P1

29、，（4）第三部為可以分配，此時系統(tǒng)剩余資源數(shù)為（0,3,2），如果分配為進程P1（0,2,0），則剩余資源數(shù)為（0,1,2），則不能尋找一個進程的安全序列，所以拒絕分配。第四章 內(nèi)存管理1、程序局部性原理程序局部性原理：程序在執(zhí)行過程中的一個較短時間內(nèi)，所執(zhí)行的指令地址或操作數(shù)地址分別局限于一定的存儲區(qū)域中。程序局部性可細(xì)分為時間局部性和空間局部性。2、簡述存儲管理的基本功能：(1)內(nèi)存分配和去配：請求和釋放主存空間; (2)地址映射：抽象成一維數(shù)組或二維地址空間; (3) 存儲共享和存儲保護，其中存儲保護為各道作業(yè)、任務(wù)或進程在自己所屬區(qū)域中運行，不破壞別的作業(yè)或不被“別人”破壞，更不要破壞

30、整個系統(tǒng)工作; 存儲共享是為了進程間通信和提高主存利用率，兩個或多個進程共用內(nèi)存中相同的分區(qū)，即他們的物理內(nèi)存有相交部分; (4)存儲擴充：虛擬內(nèi)存，允許進程虛擬地址空間大于主存空間。3、重定位定義和過程 （1）從用戶的源程序進入系統(tǒng)到相應(yīng)程序在機器上運行，所經(jīng)歷的主要處理階段有編譯階段、鏈接階段、裝入階段和運行階段。 （2）為了保證程序的正確運行，必須把程序和數(shù)據(jù)的邏輯地址轉(zhuǎn)換為物理地址，這一工作稱為地址轉(zhuǎn)換或重定位。 （3）地址轉(zhuǎn)換有兩種方式，一種方式是在作業(yè)裝入時由作業(yè)裝入程序（裝配程序）實現(xiàn)地址轉(zhuǎn)換，稱為靜態(tài)重定位；這種方式要求目標(biāo)程序使用相對地址，地址變換在作業(yè)執(zhí)行前一次完成；另一種

31、方式是在程序執(zhí)行過程中，CPU訪問程序和數(shù)據(jù)之前實現(xiàn)地址轉(zhuǎn)換，稱為動態(tài)重定位。把目標(biāo)模塊中的地址稱為相對地址（或稱為“邏輯地址”），而把相對地址的集合稱為“相對(邏輯)地址空間”或簡稱為“地址空間”。存中一系列存儲信息的物理單元集合為內(nèi)存地址。內(nèi)存中物理單元的編號稱為物理地址或絕對地址，相應(yīng)的也稱為物理地址空間。4、動態(tài)重定位方式裝入的作業(yè)，在執(zhí)行中允許操作系統(tǒng)由條件移動將其移動 在內(nèi)存的連續(xù)分配方式中可通過緊湊來減少內(nèi)存碎片，但此時必須將有關(guān)程序和數(shù)據(jù)進行重定位；而動態(tài)重定位是一種允許作業(yè)在運行中、在內(nèi)存中進行移動的技術(shù)。5、快表的目的存放在相連存儲器的頁表稱快表。將一段時間內(nèi)經(jīng)常訪問的某些

32、頁面登記在快表中，可以大大加快指令的執(zhí)行速度。6、可變分區(qū)管理的基本原理及其常用算法（1）可變分區(qū)管理的基本原理：系統(tǒng)在作業(yè)裝入主存執(zhí)行之前并不建立分區(qū)，當(dāng)要裝入一個作業(yè)時，再根據(jù)作業(yè)需要的主存量查看主存中是否有足夠的空間。若有，則按需要量分割一個分區(qū)分配給該作業(yè)；若無，則令該作業(yè)等待主存空間。（2）常用算法：最先適應(yīng)分配算法、下次適應(yīng)分配算法、最優(yōu)適應(yīng)分配算法、最壞適應(yīng)分配算法、快速適應(yīng)算法。7、分頁式管理指令的邏輯地址和段式管理指令的邏輯地址組成 （1）分頁式管理指令的邏輯地址組成：頁號、頁內(nèi)地址（頁內(nèi)偏移量） （2）段式管理指令的邏輯地址組成：段號、段內(nèi)地址（段內(nèi)偏移量）8、虛擬存儲答：

33、從三個方面進行比較1）從頁表大小考慮 其占內(nèi)存多少2）從主存利用率考慮 片內(nèi)碎片3）從讀寫一個頁面所需時間考慮一次讀寫占的比例最佳頁面尺寸：512B4KB之間9、分頁式存儲管理中地址轉(zhuǎn)換工作過程 地址轉(zhuǎn)換時，只要從頁表控制寄存器就可以找到相應(yīng)的頁表，再按照邏輯地址中的頁號作索引查頁表，得到對應(yīng)的塊號，根據(jù)關(guān)系式：絕對地址塊號塊長單元號，計算出欲訪問的主存單元的地址。在實際進行地址轉(zhuǎn)換時，只要把邏輯地址中的單元號作為絕對地址中的低地址部分，而根據(jù)頁號從表中查得的塊號作為絕對地址中的高地址部分，就組成了訪問主存儲器的絕對地址。10、頁面替換和缺頁中斷率 實現(xiàn)虛擬存儲器能給用戶提供一個容量很大的存儲

34、空間，但當(dāng)主存空間已裝滿而又要裝入新頁時，必須按一定的算法把已在主存的一些頁面調(diào)出去，這個工作稱頁面替換。缺頁中斷率：假定作業(yè)p共計n頁，系統(tǒng)分配給它的主存塊只有m塊（mn）。如果作業(yè)p在運行中成功的訪問次數(shù)為S，不成功的訪問次數(shù)為F，則缺頁中斷率f = F / （S + F）。11、分頁式存儲管理和分段式存儲管理的不同之處分段是信息的邏輯單位，由源程序的邏輯結(jié)構(gòu)所決定，用戶可見，段長可根據(jù)用戶需要來規(guī)定，段起始地址可以從任何主存地址開始。在分段方式中，源程序(段號，段內(nèi)位移)經(jīng)連結(jié)裝配后仍保持二維結(jié)構(gòu)。分頁是信息的物理單位，與源程序的邏輯結(jié)構(gòu)無關(guān)，用戶不可見，頁長由系統(tǒng)確定，頁面只能以頁大小

35、的整倍數(shù)地址開始。在分頁方式中，源程序(頁號，頁內(nèi)位移)經(jīng)連結(jié)裝配后變成了一維結(jié)構(gòu)。12、在一個請求式分頁存儲管理體系中，一個程序的頁面走向是：6、5、4、3、2、1、5、4、3、6、5、4、3、2、1、6、5請分別采用FIFO算法和LRU算法，求出在作業(yè)分得的內(nèi)存塊數(shù)分別為M=4和M=5是缺頁中斷測試和缺頁中斷率各位多少？FIFO，M=4，缺頁中斷率為13/17=76.47%6543215436543216566662222333333335555511116666666644445555555222233334444444111LRU，M=4，缺頁中斷率為14/17=82.35%65432

36、15436543216566665432154365432555432154365432144321543654321632154365432165FIFO，M=5，缺頁中斷率為14/17=82.35%65432154365432165666665555432165435555444432165432444333321654321332222165432162111165432165LRU，M=5，缺頁中斷率為11/17=64.7%6543215436543216566666543211116543555543215436543244432154365432133215436543216215

37、436543216513、一個請求分頁虛擬存儲管理系統(tǒng)中，一個程序運行的頁面走向是：1、2、3、4、2、1、5、6、2、1、2、3、7、6、3、2、1、2、3、6.分別用FIFO、OPT和LRU算法，對分配給程序3、4個頁框的情況下，分別求出缺頁次數(shù)和缺頁中斷率。答：以3、4個頁框為例頁面數(shù)分別為3的FIFO12342156212376321236123441562113766211361233415622137762213122341566213376621缺缺缺缺缺缺缺缺缺缺缺缺缺缺缺缺缺頁次數(shù)16缺頁率為16/20頁面數(shù)分別為4的FIFO1234215621237632123612344

38、456211376621133123334562213776221112223456621337662211123455621137766缺缺缺缺缺缺缺缺缺缺缺缺缺缺缺頁次數(shù)14缺頁率為14/20頁面數(shù)分別為3的OPT12342156212376321236111111111113333333362222222222277722222344456666666661111缺缺缺缺缺缺缺缺缺缺缺缺頁次數(shù)11缺頁率為11/20頁面數(shù)分別為4的OPT12342156212376321236111111111111777711112222222222222222222333333333333333333

39、44456666666666666缺缺缺缺缺缺缺缺缺頁次數(shù)8缺頁率為8/20頁面數(shù)分別為3的LRU12342156212376321236123421562123763212361234215621237632123123421566123763312缺缺缺缺缺缺缺缺缺缺缺缺缺缺缺缺頁次數(shù)15缺頁率為15/20頁面數(shù)分別為4的LRU1234215621237632123612342156212376321236123421562123763212312342156612376331211342155612276661缺缺缺缺缺缺缺缺缺缺缺頁次數(shù)10缺頁率為10/2014、存儲管理中試分析大頁面

40、與小頁面各自的優(yōu)缺點（1） 如果頁面較小，虛擬空間的頁面數(shù)就增加，頁表也隨之?dāng)U大。占用的空間多，但可減少內(nèi)部碎片。（2） 如果頁面較大，可以減少頁表所耗費的存儲空間，有利于提高I/O的效率，但內(nèi)部碎片浪費多。15、什么叫抖動?產(chǎn)生抖動的直接原因是什么?發(fā)生缺頁中斷時，如果需要淘汰主存中的頁，到底選擇哪一頁淘汰呢？可以采用不同的策略：最優(yōu)頁面置換策略、先進先出置換策略、最近最少使用置換策略。不恰當(dāng)?shù)闹脫Q策略可能導(dǎo)致剛剛被換出的頁又要被訪問，就必須將它再次調(diào)入，而使系統(tǒng)忙于頻繁的這樣的頁面調(diào)入調(diào)出，大大降低作業(yè)的運行效率，這稱為“抖動”或“顛簸”。16、簡述五種可變分區(qū)分配算法。（1）最先適應(yīng)分配

41、算法 （2）下次適應(yīng)分配算法（3) 最優(yōu)適應(yīng)分配算法 （4）最壞適應(yīng)分配算法（5) 快速適應(yīng)分配算法 第五章 設(shè)備管理1、敘述設(shè)備管理的基本功能？答：（1）外圍設(shè)備中斷處理 （2）緩沖區(qū)管理 （3）外圍設(shè)備的分配與回收 （4）外圍設(shè)備驅(qū)動調(diào)度 （5）虛擬設(shè)備及其實現(xiàn) 2、I/O軟件的層次及其功能層次設(shè)備無關(guān)軟件設(shè)備驅(qū)動程序中斷處理程序硬件用戶進程I/O應(yīng)答 I/O功能執(zhí)行I/O操作命名；保護；阻塞；緩沖；分配置設(shè)備寄存器；檢查狀態(tài)當(dāng)I/O結(jié)束時，喚醒驅(qū)動程序進行I/O調(diào)用；格式化I/O；假脫機I/O請求3、設(shè)備管理的目標(biāo)設(shè)備管理要達(dá)到提供統(tǒng)一界面、方便使用、發(fā)揮系統(tǒng)并行性，提高I/O設(shè)備使用效

42、率等目標(biāo)。4、I/O控制方式：程序查詢、中斷、DMA、通道等四種。2、DMA的定義直接主存存取是指數(shù)據(jù)在主存與I/O設(shè)備的直接成塊傳送,不需要CPU的任何干涉。5、設(shè)備無關(guān)性：又稱設(shè)備獨立性，通常用戶不指定特定的設(shè)備，而指定邏輯設(shè)備，使得用戶作業(yè)和物理設(shè)備獨立開來，再通過其它途徑建立邏輯設(shè)備和物理設(shè)備之間的對應(yīng)關(guān)系4、緩沖技術(shù)定義、目的和常用的有哪些 （1）緩沖技術(shù)實現(xiàn)的基本思想：當(dāng)一個進程執(zhí)行寫操作輸出數(shù)據(jù)時，先向系統(tǒng)申請一個輸出緩沖區(qū)，然后，將數(shù)據(jù)高速送到緩沖區(qū)。若為順序?qū)懻埱螅瑒t不斷把數(shù)據(jù)填到緩沖區(qū)，直到它被裝滿為止。此后，進程可以繼續(xù)它的計算，同時，系統(tǒng)將緩沖區(qū)內(nèi)容寫到I/O設(shè)備上。當(dāng)一個進程執(zhí)行讀操作輸入數(shù)據(jù)時，先向系統(tǒng)申請一個輸入緩沖區(qū)，系統(tǒng)將一個物理記錄的內(nèi)容讀到緩沖區(qū)中，然后，根據(jù)進程要求，把當(dāng)前需要的邏輯記錄從緩沖區(qū)中選出并傳送給進程。（2）引入緩沖技術(shù)的目的：為了改善中央處理器與外