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)用戶進程后便完成啟動階段的高級調(diào)度任務(wù)，已經(jīng)為進程做好運行前的準(zhǔn)備工作，等待進程調(diào)度挑選進程運行，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程數(shù)目，并根據(jù)進程的當(dāng)前狀態(tài)來決定輔助存儲器和主存中的進程的對象。低級調(diào)度：又稱進程調(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列中的哪個

2、進程內(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：主存中的實際存儲單元稱為物理地址（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：計算機操作系統(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，具體是指進程的并行性（多處理機的情況下，多個進程同時運行）和并發(fā)性（單處理機的情況下，多個進程在同一時間間隔運行的）。 并行性是指硬件的并行性，兩個或多個事件在同一時刻發(fā)生。 并發(fā)性是指進程的并發(fā)性，兩個或多個事件在同一時間段內(nèi)發(fā)生。4.解釋可再入

3、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程序同時調(diào)用的程序，是純代碼，在執(zhí)行過程中不被修改。 可再用程序?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.解釋進程的競爭關(guān)系和協(xié)作關(guān)系答：競爭關(guān)系：系統(tǒng)中的多個進程之間彼此無關(guān)，它們并不知道其它進程的存在，并且也不接受其它進程執(zhí)行的影響。 協(xié)作關(guān)系：某些進程為完成同一任務(wù)需要分工協(xié)作，由于合作的每一個進程都是獨立地以不可預(yù)知的速度推進，這就需要相互協(xié)作的進程在某些協(xié)調(diào)點上協(xié)調(diào)各自的工作。當(dāng)合作進程中的一個到達(dá)協(xié)調(diào)點后，在尚未得到其伙伴進程發(fā)來的消息或信號之前應(yīng)阻塞自己，知道其它合作進程發(fā)來協(xié)調(diào)信號或

4、消息后方被喚醒并繼續(xù)執(zhí)行。這種協(xié)作進程之間相互等待對方消息或信號的協(xié)調(diào)關(guān)系稱為進程同步。了用戶程序?qū)嶋H運行的物理地址空間。6. 移動技術(shù)：當(dāng)在為分配區(qū)表中找不到足夠大的空閑區(qū)來裝入新進程時，可采用移動技術(shù)把已在主存中的進程分區(qū)連接在一起，使分散的空閑區(qū)匯集成片，這就是移動技術(shù)。 對換技術(shù)：如果當(dāng)前一個或多個駐留進程都處于阻塞態(tài)，此時選擇其中的一個進程，將其暫時移出主存，騰出空間給其他進程使用，同時把磁盤中的某個進程換入主存，讓其投入運行，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)和一個或多個覆蓋區(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)及先后關(guān)系分段并存放在磁盤上，運行時一次

5、調(diào)入覆蓋區(qū)。7. 什么是驅(qū)動調(diào)度？有哪些常用的驅(qū)動調(diào)度技術(shù)？答：驅(qū)動調(diào)度：作為操作系統(tǒng)的輔助存儲器，用來存放文件的磁盤時一類高速大容量旋轉(zhuǎn)存儲設(shè)備，在繁重的I/O負(fù)載下，同時會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)動調(diào)度，所使用的算法叫做驅(qū)動調(diào)度算法。常用的驅(qū)動調(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)關(guān)系，稱這種特性為“設(shè)備獨立性”。9.什么是流式文件、記錄式文件？答：流式文件是指文件

6、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立含意劃分的信息單位。10.解釋：FCB、文件目錄、文件目錄項、目錄文件答：FCB：文件控制塊 文件目錄：為了項用戶提供對文件的存取控制及保護功能，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：目錄項的格式按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)定義，全部由目錄項所構(gòu)成的文件稱為目錄文件。與普通文件不同的是，目錄文件用于不會空，它知識包含兩個目錄項：當(dāng)前目錄項和父目錄項。11. 臨界區(qū)并發(fā)進程中與共享變量

7、有關(guān)的程序段。臨界資源共享變量代表的資源。 臨界區(qū)管理的基本原則： （1）一次至多一個進程能夠在它的臨界區(qū)內(nèi)； （2）不能讓一個進程無限地留在它的臨界區(qū)內(nèi)； （3）不能強迫一個進程無限地等待進入它的臨界區(qū)。特別，進入臨界區(qū)的任一進程不能 妨礙正等待進入的其它進程的進展。12（1）作業(yè)周轉(zhuǎn)時間：從作業(yè)提交到作業(yè)完成的時間間隔。（2）作業(yè)帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間: 作業(yè)等待時間和運行時間之和（3）響應(yīng)時間：從交互式進程提交一個請求（命令）至得到響應(yīng)之間的時間間隔稱為響應(yīng)時間。（4）吞吐率：單位時間內(nèi)CPU處理作業(yè)的個數(shù)。13 多道程序設(shè)計：指允許多個作業(yè)（程序）同時進入計算機系統(tǒng)的主存并啟動交替計算的方法。多

8、道程序設(shè)計的特點：主存中有多個相互獨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)計都處于運行過程中，但尚未運行結(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。.銀行家算法基本思想：系統(tǒng)中的所有進程放入進程集合，在安全狀態(tài)下系統(tǒng)收到進程的資源請求后，先把資源試探性地分配給他它。.：是用一類物理設(shè)備模擬另一類物理設(shè)備的技術(shù)，是使獨占型設(shè)備變成共享設(shè)備的一種技術(shù)。.成組：成組操作先在系統(tǒng)輸出緩沖區(qū)內(nèi)進行，湊滿一塊后才將緩沖區(qū)內(nèi)的信息寫到存儲介質(zhì)上。分解：當(dāng)存儲介質(zhì)上的一個物理塊讀進系統(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：.操作系統(tǒng) 概念：管理系統(tǒng)資源、

9、控制程序執(zhí)行、改善人機界面、提供各種服務(wù)，并合理組織計算機工作流程和為用戶方便而有效地使用計算機提供良好運行環(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. 試比較實時操作系統(tǒng)和分時操作系統(tǒng)的不同點答：實時操作系統(tǒng)：以計算機為中心的生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)，系統(tǒng)能及時響應(yīng)外部事件的請求,在規(guī)定的時間內(nèi)完成對該事件的處理，并控制所有實時任務(wù)協(xié)調(diào)一致地運行。它必須保證實時性和高可靠性，對系統(tǒng)的效率則放在第二位。 分時操作系統(tǒng)：人一機交互 共享主機 便于用戶上機2. 試從資源管理的觀點出發(fā)，分析操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中的角色和作用答：從資源管理的觀點來

10、看，操作系統(tǒng)的任務(wù)是高效地管理整個計算機系統(tǒng)的硬軟件資源，對資源進行抽象研究，找出各類資源的共性和個性，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. 什么是進程？計算機操作系統(tǒng)中為什么要引入進程？答：進程是可并發(fā)執(zhí)行的程序在某個數(shù)據(jù)集合上的一次計算活動，也是操作系統(tǒng)進行資源分配和保護的基本單位。原因：一是為了刻畫系統(tǒng)的動態(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，

11、正確地描述程序的執(zhí)行狀態(tài)。.引入線程的動機：是為了減少程序并發(fā)執(zhí)行時所付出的時空開銷，使得并發(fā)粒度更細(xì)、并發(fā)性更好。4. 進程最基本的狀態(tài)有哪些？哪些事件可能引起不同狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換？答：進程最基本的狀態(tài)有三種： 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)：又稱為態(tài)或睡眠態(tài)，指進程不具備運行條件，正在等待某個事件的完成。 進程狀態(tài)轉(zhuǎn)換的具體原因： 運行態(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

12、。 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。5. 系統(tǒng)調(diào)用與函數(shù)調(diào)用區(qū)別：.調(diào)用形式和實現(xiàn)方式不同.被調(diào)用的代碼位置不同.提供方式不同6. 試述進程的互斥和同步兩個概念之間的異同答：進程的互斥是解決進程間競爭關(guān)系（間接制約關(guān)系）的手段。進程互斥是指若干個進程要使用同一資源時，任何時刻最多允許一個進程去使用，其它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。 進程的同步是解決進程間協(xié)作關(guān)系（直接制約關(guān)系）的手段。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。一個進程的執(zhí)行依賴于另一個協(xié)作進程的消息或信號，當(dāng)一個進程沒有得到來自于另一個進程的消息或信號時則需等待，直

13、到消息或信號到達(dá)才被喚醒。7. 從信號量和P、V操作的定義可以獲得哪些推論？答：推論1：若信號量s,value為正值，此值等于再分鎖進程之前對信號量s可施行的P操作數(shù)，亦即s所代表的實際可用的物理資源數(shù)。 推論2：若信號量s，value為負(fù)值，其絕對值等于登記排列在s信號量隊列之中等待的進程個數(shù)，即恰好等于對信號量s實施P操作而被封鎖并進入信號量s等待隊列的進程數(shù)。 推論3：P操作通常意味著請求一個資源，V操作意味著釋放一個資源，在一定條件下，P操作代表掛起進程的操作，而V操作代表喚醒被掛起進程的操作。8. 列舉死鎖的各種防止策略答：（1）破壞第一個條件，使得資源可同時訪問而不是互斥使用；（2

14、）破壞第三個條件，采用剝奪式調(diào)度方法，當(dāng)進程在申請資源未獲準(zhǔn)許的情況下，如主動釋放資源（一種剝奪式），然后才去等待；（3）破壞第二個或者第四個條件，采用層次分配策略，資源被分為多個層次；當(dāng)進程得到某一層的一個資源后，它只能再申請較高層次的資源；當(dāng)進程要釋放某個層次的一個資源時，必須先釋放較高層次的資源；當(dāng)進程得到某一層的一個資源后，它想申請該層的另一個資源時，必須釋放該層中的已占資源。9.什么是虛擬存儲器？列舉采用虛擬存儲技術(shù)的必要性和可能性答：虛擬存儲器是指在具有層次結(jié)構(gòu)存儲器的計算機系統(tǒng)中，具有請求調(diào)入和交換功能，為用戶提供一個比實際物理內(nèi)存容量大得多的可尋址的一種存儲器系統(tǒng)，它能從邏輯上

15、對內(nèi)存容量進行擴充。 采用虛擬存儲器的必要性：傳統(tǒng)存儲管理方式要求將作業(yè)全部裝入內(nèi)存之后才能運行，這一特征導(dǎo)致大作業(yè)和多個作業(yè)要求運行時系統(tǒng)無法滿足；另外，傳統(tǒng)存儲管理方式具有駐留性，即作業(yè)裝入內(nèi)存直到運行結(jié)束，便一直駐留在內(nèi)存中。盡管進程在運行中會因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，而只需要將那些當(dāng)前要運行的部分頁或段先裝入內(nèi)存即可運行，其余部分可以仍然留在外存。10 試述請求分頁虛擬存儲管理的實現(xiàn)原理答：請求分頁虛擬存儲管理是將

16、進程信息的副本存放在輔助存儲器中，當(dāng)它被調(diào)度投入運行時，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，進程執(zhí)行過程中訪問到不在主存的頁面時，再把所需信息動態(tài)地裝入。.試比較分頁式存儲管理和分段式存儲管理段式頁式分段由用戶設(shè)計劃分，每段對應(yīng)一個相應(yīng)的的程序模塊，有完整的邏輯意義分頁用戶看不見，由操作系統(tǒng)為內(nèi)存管理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享，執(zhí)行時按需動態(tài)鏈接裝入。頁一般不能共享段長不等，可動態(tài)增長，有利于新數(shù)據(jù)增長。頁面大小相同，位置不能動態(tài)增長。二維地址空間：段名、段中地址；段號、段內(nèi)單元號一維地址空間管理形式上象頁式，但概念不同往往需要多次缺頁中斷才能把所

17、需信息完整地調(diào)入內(nèi)存實現(xiàn)頁（段）的共享是指某些作業(yè)的邏輯頁號（段號）對應(yīng)同一物理頁號（內(nèi)存中該段的起始地址）。頁（段）的保護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)生保護中斷。12.為什么要引進緩沖技術(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設(shè)備的并行性。 其基本思想：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)，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

18、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，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。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行分級？為使系統(tǒng)能及時的響應(yīng)和處理所發(fā)生的緊迫中斷，同時又不至于發(fā)生中斷信號丟失，計算機發(fā)展早起在設(shè)計中斷系統(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，暫時中止現(xiàn)行程序在上的運行，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斷點或調(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)需要順序做件事：發(fā)現(xiàn)中斷源保護現(xiàn)場轉(zhuǎn)向中斷異常事件的處理程序恢復(fù)現(xiàn)場強迫性中斷事件的分類：機器故障中斷程序性中斷外部中斷輸入輸出中斷11. 優(yōu)先級是指按照中