《操作系統(tǒng)》復(fù)習(xí)資料

1、1、什么是操作系統(tǒng)？計(jì)算機(jī)配置操作系統(tǒng)的主要目標(biāo)是什么？.操作系統(tǒng)是：控制和管理計(jì)算機(jī)硬件和軟件資源，合理地組織計(jì)算機(jī)工作流程以及方便用 戶使用計(jì)算機(jī)的一個(gè)大型程序；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配置操作系統(tǒng)的主要目標(biāo)是：方便用戶使用、擴(kuò)充機(jī)器功能、管理各類資源、提高系統(tǒng)效率、構(gòu)筑開放環(huán)境2、什么是多道程序設(shè)計(jì)？多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)有什么特點(diǎn)？.多道程序設(shè)計(jì)是指：允許多個(gè)作業(yè)（程序）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)技術(shù)的特點(diǎn)：主存中多個(gè)相互獨(dú)立的程序均處于開始與結(jié)束之間，從宏觀上看是并行的， 多道程序都處于運(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。

2、（能改善CPU的利用率、提高主存和設(shè)備的使用效率、充分發(fā)揮系統(tǒng)的并行性。）3、現(xiàn)代操作系統(tǒng)具有哪些基本功能？請(qǐng)簡單敘述之?，F(xiàn)代操作系統(tǒng)基本功能： 1）處理器管理：包括進(jìn)程控制和管理， 進(jìn)程同步；2）存儲(chǔ)管理：主要任務(wù)是管理主存資源； 3）設(shè)備管理：主要任務(wù)是管理各種外部設(shè)備；4）文件管理；5）網(wǎng)絡(luò)與通信管理；6）用戶接口；4、闡述操作系統(tǒng)是建立在計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)上的虛擬計(jì)算機(jī)系統(tǒng)答：操作系統(tǒng)將物理計(jì)算機(jī)的功能加以擴(kuò)展，使之成為接口好、功能強(qiáng)、效率高、易使用的 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，而這只是概念和邏輯上的，不是真實(shí)的、物理上的，稱為虛擬機(jī)，每個(gè)應(yīng)用程 序運(yùn)行在自己的虛擬機(jī)上。 操作系統(tǒng)通過共享硬件資源的方式

3、來實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)抽象，所利用的資源管理技術(shù)有資源復(fù)用、資源虛化、資源抽象、組合使用抽象和虛化技術(shù)。操作系統(tǒng)的主要特性：并發(fā)性、共享性、異步性5、什么是PSW?其主要作用是什么？PSW即（program status word）程序狀態(tài)字，是用來指示處理器狀態(tài)，控制指令的執(zhí)行順序， 并且保留和指示與運(yùn)行程序有關(guān)的各種信息，主要作用是實(shí)現(xiàn)程序狀態(tài)的保護(hù)和恢復(fù) 6.硬中斷和軟中斷（中斷、異步中斷、信號(hào)中斷、軟件中斷含義 ） 答：硬中斷分為外中斷和內(nèi)中斷，分別指來自處理器之外和內(nèi)部的中斷信號(hào)；外中斷又分為中斷、異步中斷。軟中斷是指信號(hào)中斷和軟件中斷。關(guān)于硬中斷與軟中斷處理的延遲問題： 一般來說，CPU在接

4、受和響應(yīng)硬中斷之后會(huì)立即調(diào)用中斷處理程序或異常處理程序；對(duì)于 所接受的信號(hào)或軟件中斷，由于處理器此時(shí)未必占有處理器運(yùn)行或內(nèi)核正在執(zhí)行敏感性操 作，通常會(huì)有一定的時(shí)延 。7、什么是進(jìn)程？操作系統(tǒng)為什么要引入進(jìn)程？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)的基本單位。 引進(jìn)程序進(jìn)程的目的：1）刻畫系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性，發(fā)揮系統(tǒng)的并發(fā)性；2）解決共享性，正確地描述的執(zhí)行狀態(tài)； 8試述衡量處理器調(diào)度算法優(yōu)劣的主要標(biāo)準(zhǔn)？選擇調(diào)度算法的基本原則是方t算機(jī)系統(tǒng)的性能要高1）資源利用率、2）吞吐率、3）公平性、4）響應(yīng)時(shí)間、5）周轉(zhuǎn)時(shí)間；9、處理器調(diào)度分為哪幾種類型？試述各

5、類調(diào)度的主要任務(wù)答：1）高級(jí)調(diào)度：在多道處理操作系統(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， 為其分配所需資源，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(jí)調(diào)度任務(wù)；2）中級(jí)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(duì)換；3）低級(jí)調(diào)度：根據(jù)某種原則決定就緒隊(duì)列中的哪個(gè)進(jìn)程或內(nèi)核級(jí)線程獲得處理器，并將處 理器出讓給它使用。10、試述作業(yè)、作業(yè)步、作業(yè)流的概念作業(yè)是用戶提交給操作系統(tǒng)的一個(gè)獨(dú)立任務(wù)；作業(yè)步：每個(gè)作業(yè)必須經(jīng)過若干相對(duì)獨(dú)立且相互關(guān)聯(lián)的順序加工步驟才能得到結(jié)果，其中每個(gè)加工步驟稱為作業(yè)步；若干批處理

6、作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)并依次存放在磁盤上，在系統(tǒng)的控制下逐個(gè)取出執(zhí)行便形成作業(yè)流；11、解釋并行性和并發(fā)性并行性：是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具有可以同時(shí)進(jìn)行運(yùn)算或操作的特性，在同一時(shí)間完成兩種或兩種以上工作。它包括同時(shí)性與并發(fā)性兩種含義，在多道程序環(huán)境下，并行性使多個(gè)程序同一時(shí)刻可在不同CPU上同時(shí)執(zhí)行。并發(fā)性：指兩個(gè)或兩個(gè)以上的活動(dòng)或事件在同一時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生；進(jìn)程的執(zhí)行可以在時(shí)間上有所重疊，在單處理器系統(tǒng)中可并發(fā)執(zhí)行，在多處理器系統(tǒng)中可并行執(zhí)行；12進(jìn)程的互斥和同步之間白異同（參第二版69）互斥：是指某一資源同時(shí)只允許一個(gè)訪問者對(duì)其進(jìn)行訪問，具有唯一性和排它性。但互斥無法限制訪問者對(duì)資源的訪問順序，即訪問是無序的

7、。同步：指為完成共同任務(wù)的并發(fā)進(jìn)程，基于某個(gè)條件來協(xié)調(diào)其活動(dòng)，因需要在某些位置上排定執(zhí)行的先后次序而等待，傳遞信號(hào)或消息所產(chǎn)生的協(xié)作制約關(guān)系；13、試比較管程與進(jìn)程的不同點(diǎn)1）管程所定義的是公用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而進(jìn)程定義的是私有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；2）管程把同步變量上的同步操作集中起來統(tǒng)一管理，而臨界區(qū)卻分散在每個(gè)進(jìn)程中3）管程是為進(jìn)程共享資源的互斥而建立的，而進(jìn)程是為占有系統(tǒng)資源和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)并發(fā)性引 入的4）管程被欲使用共享資源的所有進(jìn)程所調(diào)用，管程和調(diào)用它的進(jìn)程不能并行工作；而進(jìn)程 間能夠并行工作，并發(fā)性使其固有特性。5）管程可作為語言或操作系統(tǒng)成分，不必創(chuàng)建或撤銷；而進(jìn)程有生命周期，由創(chuàng)建而產(chǎn)生 至撤銷便

8、消亡。14產(chǎn)生死鎖的必要條件：互斥條件、占有和等待條件、不剝奪條件、循環(huán)等待條件；15防止死鎖的方法： 破壞互斥條件一一共享使用法、破壞占有和等待條件一一預(yù)先靜態(tài)分配法、破壞不剝奪條件一一剝奪調(diào)度法、破壞循環(huán)等待條件一一有序資源使用法16.存儲(chǔ)管理的基本功能：分配和去配、抽象和映射、隔離和共享、存儲(chǔ)擴(kuò)充；17實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)器的基本原理（不是很確定）1）程序中只有少量分支和過程調(diào)用，大都是順序執(zhí)行的指令2）程序往往含有若干循環(huán)結(jié)構(gòu)，由少量代碼組成，而被多次執(zhí)行3）過程調(diào)用的深度限制在小范圍內(nèi)，因而指令引用通常被局限在少量過程中4）許多計(jì)算涉及數(shù)組、記錄之類的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，對(duì)他們的連續(xù)引用是對(duì)位置相鄰的

9、數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行操作5）程序中某些部分彼此互斥，不是每次都用到綜上所述，虛擬存儲(chǔ)器是基于局部性原理的一種假想的二非物理存在的存儲(chǔ)器* 一、實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)器要解決的辦法(1)利用表格為用戶構(gòu)造一個(gè)虛空間，作為實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)管理的機(jī)構(gòu)；(2)提供一個(gè)大容量的高速外存來存放進(jìn)入虛空間的實(shí)際信息，這是實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)器的物質(zhì)基礎(chǔ)；(3)把主存作為用戶虛空間中的程序和數(shù)據(jù)得以運(yùn)行的緩沖區(qū)。(4)程序運(yùn)行時(shí)主要由硬件的動(dòng)態(tài)重定位機(jī)制將虛擬地址轉(zhuǎn)換成物理地址。二、虛空間容量的限制(1)指令中的地址長度的限制，因?yàn)檫M(jìn)程訪問的虛地址應(yīng)限制在指令地址長度所能表示的范圍內(nèi)。(2)外存儲(chǔ)器容量大小的限制，用戶的虛空間不能超過外存的

10、作業(yè)存放空間。18設(shè)備管理的基本功能答：設(shè)備中斷處理、緩沖區(qū)管理、設(shè)備分配和去配、設(shè)備驅(qū)動(dòng)調(diào)度、虛擬設(shè)備及其實(shí)現(xiàn)；其主要任務(wù)是控制設(shè)備和 CPU之間的I/O操作。19.常用的緩沖技術(shù)：1)單緩沖最簡單的緩沖技術(shù)，每當(dāng)進(jìn)程發(fā)出I/O請(qǐng)求時(shí)操作系統(tǒng)在主存儲(chǔ)器的系統(tǒng)區(qū)開設(shè)一個(gè)緩沖區(qū)。2)雙緩沖 輸入數(shù)據(jù)時(shí)，首先從設(shè)備讀出數(shù)據(jù)填充緩沖區(qū)1,把數(shù)據(jù)傳送到用戶區(qū)，應(yīng)用進(jìn)程便可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工和計(jì)算，與此同時(shí)，從設(shè)備讀出數(shù)據(jù)填充緩沖區(qū)2,當(dāng)緩沖區(qū)1為空時(shí)，再次從設(shè)備緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)到緩沖區(qū)1,系統(tǒng)又可把緩沖區(qū)2的數(shù)據(jù)傳到用戶區(qū)。兩個(gè)緩沖區(qū)交替使用，提高并行性。3)多緩沖操作系統(tǒng)從主存區(qū)域中分配一組緩沖區(qū)，每個(gè)區(qū)

11、域都有一個(gè)鏈接指針指向下一個(gè)緩沖區(qū)，最后一個(gè)指針指向第一個(gè)緩沖區(qū)組成循環(huán)緩沖。多緩沖的緩沖區(qū)是系統(tǒng)的公共資源，可供進(jìn)程共享。20文件系統(tǒng)面向用戶的主要功能(面向用戶和面向系統(tǒng))答：文件的按名存取、文件目錄的建立和維護(hù)、文件存儲(chǔ)空間的分配和管理、提供文件的存 取方法和文件存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)文件的共享、保護(hù)和保密、提供一組易用的文件操作和命令、 提供與設(shè)備管理交互的統(tǒng)一接口 ；21文件的各種物理組織方式的主要優(yōu)缺點(diǎn)1)順序文件：優(yōu)點(diǎn)：順序存取記錄時(shí)速度較快，批處理文件、系統(tǒng)文件用得很多。缺點(diǎn)：建立文件之間需要預(yù)先確定文件長度，以便分配存儲(chǔ)空間； 修改、插入和添加文件記錄有一定的難度；對(duì)于變長記錄的處理

12、很困難；對(duì)磁盤作連續(xù)分配，會(huì)造成空閑塊的浪費(fèi)； 2)連接文件：優(yōu)點(diǎn)：能克服順序結(jié)構(gòu)不適宜增、刪、改的缺點(diǎn)，又能高效地執(zhí)行順序存??； 缺點(diǎn)：連接結(jié)構(gòu)必須將連接字與數(shù)據(jù)信息混合存放，這樣會(huì)破壞數(shù)據(jù)塊的完整性；存取信息必須通過緩沖區(qū)，獲得連接字后，才能找到下一個(gè)物理塊的地址，僅適宜于順序存儲(chǔ)。3)直接文件：優(yōu)點(diǎn)：對(duì)實(shí)時(shí)處理文件、目錄文件、存儲(chǔ)管理的頁表查找等十分有效；缺點(diǎn)： 需要解決“沖突”問題。4)索引文件：優(yōu)點(diǎn)：具備連接文件的優(yōu)點(diǎn)外，記錄可以散列存儲(chǔ)，具有直接讀寫任意記錄 的能力，便于信息的增、刪、改；缺點(diǎn)：索引表的空間開銷和查找時(shí)間開銷大，大型文件的 索引表的信息量甚至可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過文件記錄本身

13、的信息量；22目前廣泛采用文件目錄結(jié)構(gòu)是？其優(yōu)點(diǎn)是答：目前廣泛采用的文件目錄結(jié)構(gòu)是樹型目錄結(jié)構(gòu)，其具有檢索效率高、允許重名、便于實(shí)現(xiàn)文件共享等一系列優(yōu)點(diǎn)；23為什么說操作系統(tǒng)安全是整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全的基礎(chǔ)？答：影響計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全因素很多，首先操作系統(tǒng)是一個(gè)并發(fā)系統(tǒng)，支持多用戶共享一套計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的資源，有資源共享就需要資源保護(hù)，涉及多種安全性問題。 其中資源信息系統(tǒng)的安全模式涉及網(wǎng)絡(luò)通信安全、軟件系統(tǒng)安全性等，軟件系統(tǒng)中最重要的是操作系統(tǒng)，由于它所處的特殊地位，計(jì)算機(jī)安全問題大都由操作系統(tǒng)來保證，所以說操作系統(tǒng)安全是整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全的基礎(chǔ)24試述授權(quán)機(jī)制的功能和作用？答：授權(quán)機(jī)制的主要功能是授

14、權(quán)和訪問控制，其任務(wù)分別是：1）授權(quán)：確定給予哪些主體訪問哪些客體的權(quán)力；2）確定訪問權(quán)限：通常有讀寫執(zhí)行、刪除、追加等方式；3）實(shí)施存取權(quán)限；25何謂安全標(biāo)簽？其組成？答：安全標(biāo)簽基于多級(jí)安全策略，系統(tǒng)的訪問控制機(jī)制，對(duì)系統(tǒng)的主體和客體分別賦予與其 身份相對(duì)應(yīng)的安全屬性的外在表示。 由安全類別一一有等級(jí)的分類，和范疇一一無等級(jí)概念兩部分組成；26在單道批處理系統(tǒng)中，下列三個(gè)作業(yè)采用先來先服務(wù)調(diào)度算法和最高響應(yīng)比優(yōu)先算法進(jìn) 行調(diào)度，哪一種算法性能較好？請(qǐng)完成下表：作業(yè)提交時(shí) 間運(yùn)行時(shí)間開始時(shí) 間完成時(shí)間周轉(zhuǎn)時(shí)間帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間110: 002: 00210: 101: 00310: 250: 25

15、作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間 T=作業(yè)平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間 W=FIFO :先來先服務(wù)調(diào)度算法作業(yè)提交時(shí) 間運(yùn)行時(shí)間開始時(shí) 間完成時(shí)間周轉(zhuǎn)時(shí)間帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間12310: 0010: 1010: 2521000002510: 000000000013: 2522: 503120/120170/60180/25作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間 T=2.61作業(yè)平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間W=3.68HRRF :最高響應(yīng)比優(yōu)先算法作業(yè)提交時(shí) 間運(yùn)行時(shí)間開始時(shí) 間完成時(shí)間周轉(zhuǎn)時(shí)間帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間12310: 0010: 1010: 2521000002510: 0012: 2512: 00002512: 2523: 153120/120195/60120/25作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間 T=2.41作業(yè)平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間W=3.02可見HRRF 比FIFO 要好8.在道數(shù)不受限制的多道程序系統(tǒng)中，作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)的后備隊(duì)列時(shí)，立即進(jìn)行調(diào)度，現(xiàn)有4個(gè)作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)，有關(guān)信息列舉如下，作業(yè)調(diào)度和進(jìn)程調(diào)度均采用高優(yōu)先級(jí)算法（規(guī)定數(shù)值越大則優(yōu)先級(jí)越高）作業(yè)名進(jìn)入后備隊(duì) 列的時(shí)間執(zhí)行時(shí)間/min優(yōu)先數(shù)Job18:00601Job28:30502Job38:40304Job48:50103填充下表作業(yè)名進(jìn)入后備隊(duì) 列的時(shí)間執(zhí)行時(shí)間/min開始執(zhí) 行