操作系統(tǒng)簡答題1

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第一章引言

1．計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由哪些部分組成？

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是按用戶的要求接收和存儲(chǔ)信息、自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并輸出結(jié)果信息的系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件（子）系統(tǒng)和軟件（子）系統(tǒng)組成。硬件系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)賴以工作的實(shí)體；軟件系統(tǒng)保證計(jì)算機(jī)系統(tǒng)按用戶指定的要求協(xié)調(diào)地工作。硬件系統(tǒng)主要由中央處理器（CPU）、主存儲(chǔ)器、輔助存儲(chǔ)器（磁帶、磁盤等）以及各種輸入輸出設(shè)備（鍵盤、顯示器、打印機(jī)等）組成；軟件系統(tǒng)由各種程序和數(shù)據(jù)組成。2．名詞解釋：操作系統(tǒng)。

操作系統(tǒng)，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一種系統(tǒng)軟件，由它統(tǒng)一管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的資源和控制程序的執(zhí)行。操作系統(tǒng)既是一種資源管理程序，又是一種其他程序執(zhí)行的控制程序，其目的是提供一個(gè)供其他程序執(zhí)行的良好環(huán)境。3．操作系統(tǒng)管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的哪些資源？

操作系統(tǒng)管理的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源包括兩大類：硬件資源和軟件資源。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件資源主要包括中央處理器（CPU）、主存儲(chǔ)器、輔助存儲(chǔ)器（磁帶、磁盤等）以及各種輸入輸出設(shè)備（鍵盤、顯示器、打印機(jī)等）；軟件資源包括各種程序和數(shù)據(jù)。

4．操作系統(tǒng)怎樣為用戶提供良好的運(yùn)行環(huán)境？

操作系統(tǒng)是一種系統(tǒng)程序，其目的是提供一個(gè)供其他程序執(zhí)行的良好環(huán)境。

首先操作系統(tǒng)要使得計(jì)算機(jī)系統(tǒng)使用便利：操作系統(tǒng)為用戶提供便利的使用接口，用戶按需要輸入命令或從提供的“菜單〞中選擇命令，操作系統(tǒng)按命令去控制程序的執(zhí)行；用戶也可以請求操作系統(tǒng)的功能模塊為其服務(wù)，而不必了解硬件的特性。其次操作系統(tǒng)要使得計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能高效地工作：操作系統(tǒng)擴(kuò)展硬件的功能，使硬件的功能發(fā)揮的更好；操作系統(tǒng)使用戶合理共享資源，防止各用戶間的相互干擾；操作系統(tǒng)以文件形式管理軟件資源，保證信息的安全和快速存取。5．操作系統(tǒng)怎樣提高系統(tǒng)的效率？操作系統(tǒng)是一種系統(tǒng)程序，其目的是提供一個(gè)供其他程序執(zhí)行的良好環(huán)境。配置操作系統(tǒng)可以使得計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能高效地工作：操作系統(tǒng)擴(kuò)展硬件的功能，使硬件的功能發(fā)揮的更好；操作系統(tǒng)使用戶合理共享資源，防止各用戶間的相互干擾；操作系統(tǒng)以文件形式管理軟件資源，保證信息的安全和快速存取。6．操作系統(tǒng)是怎樣形成的？

早期的計(jì)算機(jī)體積巨大、速度低、設(shè)備少、編制的程序也比較簡單，計(jì)算機(jī)上不配置操作系統(tǒng)，程序員直接使用機(jī)器指令設(shè)計(jì)程序，程序的裝入、調(diào)試以及運(yùn)行都是通過控制臺(tái)上的開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。用戶獨(dú)占整機(jī)，人機(jī)矛盾突出。

隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，硬件增加了讀卡機(jī)、行式打印機(jī)和磁帶機(jī)，產(chǎn)生了原始匯編系統(tǒng)，程序按匯編格式書寫比用機(jī)器指令簡單，程序的裝入、執(zhí)行可以借助特制的卡片通過讀卡機(jī)裝入計(jì)算機(jī)。這種工作方式比早期的工作方式前進(jìn)了一步。

20世紀(jì)50年代末60年代初，計(jì)算機(jī)發(fā)展進(jìn)入其次代，速度有了很大提高，存儲(chǔ)容量大幅度增長，先后出現(xiàn)了FORTRAN、ALGOL、COLBOL設(shè)計(jì)語言及相應(yīng)編譯程序，編寫程序更加簡單，于是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上配置了管理程序，使得計(jì)算機(jī)操作便利靈活、安全可靠，這種管理程序可以看作是初級的操作系統(tǒng)。

計(jì)算機(jī)進(jìn)入第三代后，硬件有了很大發(fā)展，計(jì)算機(jī)應(yīng)用也日益廣泛，管理程序進(jìn)一步發(fā)展形成SPOOL，進(jìn)而出現(xiàn)批處理操作系統(tǒng)。

7．批處理操作系統(tǒng)是怎樣實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)操作自動(dòng)化的？

用戶把準(zhǔn)備好的一批作業(yè)信息，包括程序、數(shù)據(jù)、作業(yè)控制說明書通過相應(yīng)的輸入設(shè)備傳送到大容量的磁盤上等待處理。操作系統(tǒng)中的作業(yè)調(diào)度程序依照某種原則從磁盤上選擇若干作業(yè)裝入主存儲(chǔ)器，主存儲(chǔ)器中的這些作業(yè)可以占用中央處理機(jī)運(yùn)行。當(dāng)某個(gè)作業(yè)執(zhí)行終止時(shí)，啟動(dòng)打印機(jī)，輸出計(jì)算結(jié)果。然后又可從磁盤上選擇作業(yè)裝入主存儲(chǔ)器，讓其運(yùn)行。這樣，在作業(yè)控制說明書的控制下，無需人為干預(yù)，批處理操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)操作的自動(dòng)化。8．分時(shí)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是什么？

分時(shí)操作系統(tǒng)支持多道程序同時(shí)執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互對話，主要具有以下特點(diǎn)：同時(shí)性，允大量個(gè)終端用戶同時(shí)使用一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

獨(dú)立性，用戶在各自的終端上請求系統(tǒng)服務(wù)，彼此獨(dú)立，互不干擾。

及時(shí)性，分時(shí)系統(tǒng)對用戶的請求能在較短的時(shí)間內(nèi)給出應(yīng)答，使用戶覺得系統(tǒng)即時(shí)響應(yīng)了他的請求而感到滿意。

交互性，采用人—機(jī)對話的方式工作，用戶在終端上可以直接輸入、調(diào)試和運(yùn)行自己的程序，能及時(shí)修改程序中的錯(cuò)誤且直接獲得結(jié)果。

9．什么是“前臺(tái)〞作業(yè)、“后臺(tái)〞作業(yè)？為什么對“前臺(tái)〞作業(yè)要及時(shí)響應(yīng)？

批處理操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制無需人為干預(yù)，分時(shí)操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互對話，這兩種操作系統(tǒng)具有各自的優(yōu)點(diǎn)。為了充分發(fā)揮批處理系統(tǒng)和分時(shí)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，在一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上配置的操作系統(tǒng)往往既具有批處理能力，又提供分時(shí)交互的能力。這樣，用戶可以先在分時(shí)系統(tǒng)的控制下，以交互式輸入、調(diào)試和修改自己的程序；然后，可以把調(diào)試好的程序轉(zhuǎn)交給批處理系統(tǒng)自動(dòng)控制其執(zhí)行而產(chǎn)生結(jié)果。這些由分時(shí)系統(tǒng)控制的作業(yè)稱為“前臺(tái)〞作業(yè)，而那些由批處理系統(tǒng)控制的作業(yè)稱為“后臺(tái)〞作業(yè)。在這樣的系統(tǒng)中，對前臺(tái)作業(yè)應(yīng)當(dāng)及時(shí)響應(yīng)，使用戶滿意；對后臺(tái)作業(yè)可以按一定的原則進(jìn)行組合，以提高系統(tǒng)的效率。

10、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的主要特征是什么？

實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是較少有人為干預(yù)的監(jiān)視和控制系統(tǒng)。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)具有以下特征：及時(shí)響應(yīng)、快速處理，實(shí)時(shí)系統(tǒng)的時(shí)間要求是強(qiáng)制性嚴(yán)格規(guī)定的，僅當(dāng)在限定的時(shí)間內(nèi)返回一個(gè)正確結(jié)果時(shí)，才能認(rèn)為系統(tǒng)的功能是正確的；高可靠性和安全性，不強(qiáng)求系統(tǒng)資源的利用率。

11、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)都是配置在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的操作系統(tǒng)，它們之間有什么本質(zhì)上的不同？

個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的資源和功能相對有限，為了滿足較大規(guī)模的應(yīng)用，可以把若干個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，通信方式和資源管理方法，可以配置網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)或分布式操作系統(tǒng)。

網(wǎng)絡(luò)中的各臺(tái)計(jì)算機(jī)沒有主次之分；網(wǎng)絡(luò)中任意兩臺(tái)計(jì)算機(jī)可以通過通信交換信息；網(wǎng)絡(luò)中的資源供各用戶共享。

分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程是由多臺(tái)計(jì)算機(jī)組成的一種特別的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，分布式操作系統(tǒng)能使系統(tǒng)中若干臺(tái)計(jì)算機(jī)相互協(xié)作完成一個(gè)共同任務(wù)，使一個(gè)程序分布在幾臺(tái)計(jì)算機(jī)上并行執(zhí)行，相互協(xié)作得到結(jié)果。12、從資源管理的角度來看，操作系統(tǒng)的基本功能可以分為哪些部分？

從資源管理的角度來看，操作系統(tǒng)的基本功能可以分為五在部分：處理器管理、存儲(chǔ)管理、文件管理、設(shè)備管理和作業(yè)管理。其次章節(jié)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1．計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中既有操作系統(tǒng)程序，又有用戶程序，在什么狀況下操作系統(tǒng)程序才能占用中央處理器？一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，特別是采用多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，不僅有操作系統(tǒng)和其他的系統(tǒng)軟件，而且還有若干應(yīng)用程序。這些程序只有占用中央處理器執(zhí)行時(shí)才能履行自己的職責(zé)。而中央處理器在任何時(shí)刻最多只能被一個(gè)程序占用。

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的引導(dǎo)程序進(jìn)行系統(tǒng)初始化后，把操作系統(tǒng)的核心程序裝入主存儲(chǔ)器。假使沒有用戶請求操作系統(tǒng)服務(wù)，操作系統(tǒng)就處于等待狀態(tài)。當(dāng)某個(gè)事件出現(xiàn)，操作系統(tǒng)的服務(wù)程序就要處理它（讓用戶程序執(zhí)行），處理終止后，又等待下一個(gè)事件的發(fā)生。

中斷是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要部分，中央處理器每執(zhí)行完一條指令后，均由中斷裝置判別是否事件發(fā)生。若無事件發(fā)生，中央處理器繼續(xù)執(zhí)行指令；若有事件發(fā)生，中斷裝置中斷原來占用中央處理器的程序執(zhí)行，而讓操作系統(tǒng)的處理事件服務(wù)程序占用中央處理器，對出現(xiàn)的事件進(jìn)行處理，待操作系統(tǒng)對事件處理完成后，再讓原來的程序繼續(xù)占用中央處理器執(zhí)行。2．闡述硬件的中斷裝置的作用。

中斷是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要部分，每個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都有自己的中斷機(jī)制，中斷機(jī)制包括硬件的中斷裝置和操作系統(tǒng)的中斷處理服務(wù)程序。中央處理器每執(zhí)行完一條指令后，均由中斷裝置判別是否有事件發(fā)生。若無事件發(fā)生，中央處理器繼續(xù)執(zhí)行指令；若有事件發(fā)生，中斷裝置中斷原來占用中央處理器的程序執(zhí)行，而讓操作系統(tǒng)的處理事件服務(wù)程序占用中央處理器對出現(xiàn)的事件進(jìn)行處理，待操作系統(tǒng)對事件處理完成后，再讓原來的程序繼續(xù)占用中央處理器執(zhí)行。

中斷裝置在發(fā)現(xiàn)中斷事件后，首先把被中斷程序的斷點(diǎn)等保存起來，然后讓操作系統(tǒng)的處理程序占用處理器。利用硬件的中斷裝置使得操作系統(tǒng)可以控制各個(gè)程序的執(zhí)行，為用戶提供各種服務(wù)。3．操作系統(tǒng)怎樣讓多個(gè)用戶程序同時(shí)執(zhí)行？一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，特別是采用多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，不僅有操作系統(tǒng)和其他的系統(tǒng)軟件，而且還有若干應(yīng)用程序。這些程序只有占用中央處理器執(zhí)行時(shí)才能履行自己的職責(zé)。而中央處理器在任何時(shí)刻最多只能被一個(gè)程序占用。

中斷裝置在判別到有某個(gè)事件發(fā)生時(shí)，就會(huì)觸發(fā)一個(gè)中斷讓操作系統(tǒng)去占用處理器。操作系統(tǒng)對事件處理終止后，又主動(dòng)讓出處理器，并根據(jù)對事件處理狀況從那些具備占用處理器條件的程序中選擇一個(gè)，讓它占用處理器，直到系統(tǒng)再一次發(fā)生事件而被中斷。操作系統(tǒng)總是依照預(yù)定的策略去選擇可占用處理器的程序，系統(tǒng)中若干程序可以交替地占用處理器，形成多個(gè)程序同時(shí)執(zhí)行的狀態(tài)。

利用硬件的中斷裝置使得操作系統(tǒng)可以控制各個(gè)程序的執(zhí)行，為用戶提供各種服務(wù)。4．為什么要把“啟動(dòng)I/O〞等指令定義為特權(quán)指令？

一個(gè)程序可以在其他程序等待外圍設(shè)備傳送信息時(shí)占用處理器執(zhí)行，在執(zhí)行中假使它也使用啟動(dòng)者指令去啟動(dòng)一臺(tái)正在工作的外圍設(shè)備，那么就會(huì)造成沖突。為了保護(hù)輸入輸出的完整性，硬件把“啟動(dòng)I/O〞等一類可能影響系統(tǒng)安全的指令定義為特權(quán)指令。特權(quán)指令只允許操作系統(tǒng)程序使用，用戶程序不能使用特權(quán)指令。外圍設(shè)備的啟動(dòng)工作由操作系統(tǒng)系統(tǒng)統(tǒng)一管理，這樣不僅可以安全地使用外圍設(shè)備，正確地傳送信息，而且可以減少用戶為啟動(dòng)外圍設(shè)備而必需了解外圍設(shè)備特性及組織啟動(dòng)等工作，大大便利了用戶。

5．怎樣限制用戶程序使用特權(quán)指令？

為了保證正確的操作，應(yīng)當(dāng)限制用戶程序使用特權(quán)指令，為此，中央處理器設(shè)置了兩種工作狀態(tài)：管態(tài)和目態(tài)。當(dāng)中央處理器處于管態(tài)時(shí)可執(zhí)行包括特權(quán)指令在內(nèi)的一切機(jī)器指令；當(dāng)中央處理器處于目態(tài)時(shí)不允許執(zhí)行特權(quán)指令。操作系統(tǒng)程序占用中央處理器時(shí)，中央處理器工作在管態(tài)；而用戶程序占用中央處理器時(shí)，中央處理器工作在目態(tài)。假使中央處理器在目態(tài)下取到了特權(quán)指令，中央處理器就拒絕執(zhí)行該指令，并產(chǎn)生“非法操作〞事件經(jīng)中斷裝置和操作系統(tǒng)通知用戶修改。6．操作系統(tǒng)與硬件是如何協(xié)同來實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)保護(hù)的？

主存儲(chǔ)器往往同時(shí)裝入了操作系統(tǒng)程序和若干用戶程序，為了保證正確操作，必需對主存儲(chǔ)器區(qū)域進(jìn)行存儲(chǔ)保護(hù)。存儲(chǔ)保護(hù)隨著主存儲(chǔ)器管理方式的不同，實(shí)現(xiàn)保護(hù)的方法也有所不同，一般是操作系統(tǒng)與硬件協(xié)同來實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)保護(hù)。

在連續(xù)分派的存儲(chǔ)系統(tǒng)中，硬件設(shè)置兩個(gè)寄放器：基址寄放器、限長寄放器，用來限定用戶程序執(zhí)行時(shí)可以訪問的主存空間范圍。程序執(zhí)行時(shí)，系統(tǒng)對每一個(gè)訪問主存的地址進(jìn)行核對：“基址寄放器值≤訪問地址≤基址寄放器值+限長寄放器值〞成立，則允許訪問；否則，不允許訪問。這樣就保護(hù)了該區(qū)域以外的存儲(chǔ)信息不受到破壞，一旦程序執(zhí)行中出錯(cuò)也不會(huì)涉及其他程序。

7．為什么要研究操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)？

操作系統(tǒng)是一種程序量大且接口繁雜的系統(tǒng)軟件。設(shè)計(jì)一個(gè)操作系統(tǒng)要投入大量的人力和花費(fèi)較長的時(shí)間。因而，如何保證操作系統(tǒng)能正確、高效地工作至關(guān)重要。由于程序的結(jié)構(gòu)是影響程序質(zhì)量的內(nèi)在因素，因此，有必要對操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。

8．應(yīng)從哪方面考慮操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)？

操作系統(tǒng)是一種程序量大且接口繁雜的系統(tǒng)軟件。設(shè)計(jì)一個(gè)操作系統(tǒng)要投入大量的人力和花費(fèi)較長的時(shí)間。因而，如何保證操作系統(tǒng)能正確、高效地工作至關(guān)重要。由于程序的結(jié)構(gòu)是影響程序質(zhì)量的內(nèi)在因素，因此，有必要對操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。

操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)追求以下目標(biāo)：

正確性：一個(gè)結(jié)構(gòu)良好的操作系統(tǒng)不僅能保證正確性而且易于驗(yàn)證其正確性。

高效性：核心程序是影響計(jì)算機(jī)系統(tǒng)效率的關(guān)鍵所在，應(yīng)遵循少而精的原則，使處理既有效又靈活?？删S護(hù)性：操作系統(tǒng)要簡單維護(hù)。

可移植性：在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，盡量減少與硬件直接有關(guān)的程序量并將其獨(dú)立封裝。

9．名詞解釋：特權(quán)指令、移植性

特權(quán)指令：硬件把“啟動(dòng)I/O〞等一類可能影響系統(tǒng)安全的指令定義為特權(quán)指令。特權(quán)指令只允許操作系統(tǒng)程序使用，用戶程序不能使用特權(quán)指令，以使外圍設(shè)備的啟動(dòng)工作由操作系統(tǒng)統(tǒng)一管理，保證操作的安全性和正確性。移植性：所謂移植性是指能否便利地把操作系統(tǒng)移植到一個(gè)新的硬件環(huán)境中。10．操作系統(tǒng)采用層次結(jié)構(gòu)有什么優(yōu)點(diǎn)？

操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法有：無序模塊法、內(nèi)核擴(kuò)展法、層次結(jié)構(gòu)法和管程設(shè)計(jì)法等。各種設(shè)計(jì)方法總的目標(biāo)都要保證操作系統(tǒng)工作的可靠性。層次結(jié)構(gòu)法的最大特點(diǎn)是把整體總是局部化，采用層次結(jié)構(gòu)不僅結(jié)構(gòu)明了，而且便于調(diào)試，有利于功能的增加，刪減和修改。層次結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)是有利于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試，正確性簡單得到保證，也提高了可維護(hù)性和可移植性。

11．用戶怎樣使用操作系統(tǒng)提供的接口？

用戶是通過操作系統(tǒng)來使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的，操作系統(tǒng)為用戶提供兩種類型的使用接口：操作員接口：用戶可以用作業(yè)控制語言寫出控制作業(yè)執(zhí)行步驟的“作業(yè)控制說明書〞，也可以從鍵盤上輸入操作控制命令或從“命令菜單〞中選擇命令指出作業(yè)的執(zhí)行步驟。

程序員接口：操作系統(tǒng)提供了大量不同功能的子程序——系統(tǒng)功能調(diào)用，用戶可以在程序中調(diào)用這些子程序。12．操作系統(tǒng)為什么要提供“系統(tǒng)調(diào)用〞？在用戶編寫的源程序一級，用戶使用程序設(shè)計(jì)語言描述算題任務(wù)的規(guī)律要求，有一些要求的實(shí)現(xiàn)只有通過操作系統(tǒng)的功能程序才能完成。操作系統(tǒng)編制了大量不同功能的子程序，用戶程序在執(zhí)行中可以調(diào)用這些子程序。由操作系統(tǒng)提供的這些了程序稱為“系統(tǒng)功能調(diào)用〞程序，簡稱“系統(tǒng)調(diào)用〞。系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)提供給用戶程序的服務(wù)接口第三章處理器管理

1．什么是多道程序設(shè)計(jì)？

讓多個(gè)計(jì)算問題同時(shí)裝入一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主存儲(chǔ)器并行執(zhí)行，這種設(shè)計(jì)技術(shù)稱“多道程序設(shè)計(jì)〞，這種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)稱“多道程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)〞或簡稱“多道系統(tǒng)〞。

2．為什么說計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用了多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)后，能提高整個(gè)系統(tǒng)的效率？

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用了多道程序設(shè)計(jì)的技術(shù)后，能提高整個(gè)系統(tǒng)的效率，具體表現(xiàn)為：⑴提高了處理器的利用率；⑵充分利用外圍設(shè)備資源：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配置多種外圍設(shè)備，采用多道程序并行工作時(shí)，可以將使用不同設(shè)備的程序搭配在一起同時(shí)裝入主存儲(chǔ)器，使得系統(tǒng)中各外圍設(shè)備經(jīng)常處于繁忙狀態(tài)，系統(tǒng)資源被充分利用。⑶發(fā)揮了處理器與外圍設(shè)備以及外圍設(shè)備之間的并行工作能力；從總體上說，采用多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)后，可以有效地提高系統(tǒng)中資源的利用率，增加單位時(shí)間內(nèi)的算題量，從而提高了吞吐量。

3．采用多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)時(shí)應(yīng)注意哪些問題？

采用多道程序設(shè)計(jì)能改變系統(tǒng)資源的使用狀況，提高系統(tǒng)效率。但是應(yīng)注意以下兩個(gè)問題：⑴可能延長程序的執(zhí)行時(shí)間；⑵并行工作道數(shù)與系統(tǒng)效率不成正比。從表面上看，增加并行工作道數(shù)就可提高系統(tǒng)效率，但實(shí)際上并行工作道數(shù)與系統(tǒng)效率是不成正比的，由于并行的道數(shù)要根據(jù)系統(tǒng)配置的資源和用戶對資源的要求而定：①主存儲(chǔ)器的大小限制了可同時(shí)裝入的程序數(shù)量；②外圍設(shè)備的數(shù)量也是一個(gè)制約條件；③多個(gè)程序同時(shí)要求使用同一資源的狀況也會(huì)經(jīng)常發(fā)生。總之，多道程序設(shè)計(jì)能提高系統(tǒng)資源的使用效率增加單位時(shí)間的算題量；但是對每個(gè)計(jì)算問題來說，從算題開始到全部完成所需要的時(shí)間可能延長，另外在確定并行工作道數(shù)時(shí)應(yīng)綜合系統(tǒng)的資源配置和用戶對資源的要求。4．為什么說在多道程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)中并行工作道數(shù)與系統(tǒng)效率不成正比？

從表面上看，增加并行工作道數(shù)就可提高系統(tǒng)效率，但實(shí)際上并行工作道數(shù)與系統(tǒng)效率是不成正比的，由于并行的道數(shù)要根據(jù)系統(tǒng)配置的資源和用戶對資源的要求而定：①主存儲(chǔ)器的大小限制了可同時(shí)裝入的程序數(shù)量；②外圍設(shè)備的數(shù)量也是一個(gè)制約條件；③多個(gè)程序同時(shí)要求使用同一資源的狀況也會(huì)經(jīng)常發(fā)生。因此我們希望在主存中的多道程序在使用資源時(shí)不發(fā)生沖突，這就要求操作系統(tǒng)選擇程序裝入主存時(shí)進(jìn)行合理搭配?？傊嗟莱绦蛟O(shè)計(jì)能提高系統(tǒng)資源的使用效率增加單位時(shí)間的算題量；但是對每個(gè)計(jì)算問題來說，從算題開始到全部完成所需要的時(shí)間可能延長，另外在確定并行工作道數(shù)時(shí)應(yīng)綜合系統(tǒng)的資源配置和用戶對資源的要求。5．操作系統(tǒng)為什么要引入“進(jìn)程〞？

程序是具有特定功能的一組指令或語句的集合，它指出了處理器執(zhí)行操作的步驟。在多道程序設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，一個(gè)程序的執(zhí)行將會(huì)受到另一個(gè)程序的約束，程序的執(zhí)行實(shí)際上是“走走停停〞的。為了能正確反映程序執(zhí)行的活動(dòng)規(guī)律和狀態(tài)變化，從變化的角度動(dòng)態(tài)研究程序的執(zhí)行，引入進(jìn)程的概念。

進(jìn)程是指一個(gè)程序在一個(gè)數(shù)據(jù)集合上的一次執(zhí)行。程序是靜止的，進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的，進(jìn)程包括程序和程序處理的對象，進(jìn)程能夠得到程序處理的結(jié)果。6．可再入程序有什么特性？

可再入程序是指一個(gè)能夠被多個(gè)用戶同時(shí)調(diào)用的程序。首先可再入程序必需是純代碼的，在執(zhí)行中自身不變；

其次一個(gè)可再入程序要求調(diào)用者提供工作區(qū)，以保證程序以同樣的方式為客戶服務(wù)。

編譯程序和操作系統(tǒng)程序?qū)こ６际恰翱稍偃毹暢绦?，能同時(shí)被不同用戶調(diào)用而構(gòu)成不同的進(jìn)程。7．進(jìn)程有哪些基本狀態(tài)？它們是如何變化的？進(jìn)程具有以下三個(gè)基本狀態(tài)：等待態(tài)：等待某個(gè)事件的完成。

就緒態(tài)：等待系統(tǒng)分派處理器以便運(yùn)行；運(yùn)行態(tài)：占有處理器正在運(yùn)行。

進(jìn)程在執(zhí)行過程中狀態(tài)不斷發(fā)生變化，每個(gè)進(jìn)程在執(zhí)行過程中的任一時(shí)刻總是處于上述三個(gè)基本狀態(tài)之一。進(jìn)程狀態(tài)的轉(zhuǎn)換關(guān)系如圖：

8．什么是并發(fā)執(zhí)行？

在一個(gè)單處理器的系統(tǒng)中，多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)允許若干個(gè)進(jìn)程同時(shí)執(zhí)行。即一個(gè)進(jìn)程的工作完成之前，另一個(gè)進(jìn)程可以開始工作。這些同時(shí)執(zhí)行的進(jìn)程是輪番占用處理器的，把它們稱為是并發(fā)執(zhí)行的。進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行時(shí)，進(jìn)程的運(yùn)行可能隨時(shí)被打斷，進(jìn)程執(zhí)行完一條指令后在執(zhí)行下一條指令前讓出了處理器，執(zhí)行若干指令后，才能獲得處理器執(zhí)行后繼的指令。9．進(jìn)程控制塊具有哪些作用？

進(jìn)程控制塊即：ProcessControlBlock，簡稱PCB，是操作系統(tǒng)為進(jìn)程分派的用于標(biāo)識(shí)進(jìn)程，記錄各進(jìn)程執(zhí)行狀況的。進(jìn)程控制塊的作用有：

①記錄進(jìn)程的有關(guān)信息，以便操作系統(tǒng)的進(jìn)程調(diào)度程序?qū)M(jìn)程進(jìn)行調(diào)度。這些信息包括標(biāo)識(shí)信息、說明信息、現(xiàn)場信息和管理信息等；②標(biāo)識(shí)進(jìn)程的存在，進(jìn)程控制塊是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)識(shí)。10．什么是進(jìn)程隊(duì)列？具有什么作用？

在多道程序設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，往往會(huì)同時(shí)創(chuàng)立大量進(jìn)程，這些進(jìn)程處于不同的狀態(tài)。為了便于管理，經(jīng)常把處于一致狀態(tài)的進(jìn)程鏈接在一起，成為“進(jìn)程隊(duì)列〞。

就緒隊(duì)列：若干個(gè)等待運(yùn)行的進(jìn)程——就緒進(jìn)程按一定的次序鏈接起來的隊(duì)列；等待隊(duì)列：等待資源或等待某些事件的進(jìn)程組成的隊(duì)列，有時(shí)可以把等待隊(duì)列按等待按等待的原因分成若干個(gè)相應(yīng)的等待隊(duì)列。

進(jìn)程隊(duì)列是操作系統(tǒng)管理進(jìn)程的一種數(shù)據(jù)組織。11．進(jìn)程能否訪問或修改自己的進(jìn)程控制塊的內(nèi)容？

進(jìn)程控制塊是系統(tǒng)為程序建立的用于標(biāo)識(shí)進(jìn)程，記錄各進(jìn)程執(zhí)行狀況的。進(jìn)程本身不能訪問或修改自己的進(jìn)程控制塊的內(nèi)容，但父進(jìn)程可以訪問或修改其子孫進(jìn)程的進(jìn)程控制塊內(nèi)容，以便對它的子孫進(jìn)程進(jìn)行必要的管理和控制。12．名詞解釋：

中斷：一個(gè)進(jìn)程占有處理器運(yùn)行時(shí)，由于自身或外界的原因使運(yùn)行被打斷，讓操作系統(tǒng)處理所出現(xiàn)的事件，到適當(dāng)?shù)臅r(shí)候再讓被打斷的進(jìn)程繼續(xù)運(yùn)行，這個(gè)過程稱為“中斷〞。中斷源：引起中斷的事件。

中斷處理程序：對出現(xiàn)的事件進(jìn)行處理的程序。

中斷響應(yīng)：處理器每執(zhí)行完一條指令后，硬件的中斷裝置馬上檢查有無中斷事件發(fā)生，若有中斷事件發(fā)生，則暫?，F(xiàn)行進(jìn)程的執(zhí)行，而讓操作系統(tǒng)的中斷處理程序占用處理器，這一過程稱為“中斷響應(yīng)〞。13．處理器為什么要區(qū)分“目態(tài)〞和“管態(tài)〞兩種操作模式？硬件提供的指令系統(tǒng)中有一部分不允許用戶程序直接使用，這些不允許用戶程序使用的指令稱特權(quán)指令，特權(quán)指令只允許操作系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度、控制或啟動(dòng)外圍設(shè)備的程序使用。為了避免錯(cuò)誤地使用特權(quán)指令，處理器分為兩種操作模式：目態(tài)——只能執(zhí)行特權(quán)指令以外的指令、管態(tài)——可執(zhí)行指令系統(tǒng)中的一切指令。

若程序處于“目態(tài)〞操作模式，一旦出現(xiàn)特權(quán)指令，處理器就能識(shí)別出程序非法使用指令，形成程序性中斷事件，中止程序的執(zhí)行。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中往往把用戶程序置于目態(tài)下運(yùn)行，以保證計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的安全可靠。14．中斷裝置發(fā)現(xiàn)中斷事件后應(yīng)做哪些事？

硬件的中斷裝置發(fā)現(xiàn)了中斷事件后，由操作系統(tǒng)的中斷處理程序?qū)χ袛嗍录M(jìn)行處理。中斷處理程序的主要工作包括：⑴護(hù)被中斷進(jìn)程的現(xiàn)場信息，以便保存被中斷進(jìn)程再次運(yùn)行時(shí)能繼承中斷前的狀況繼續(xù)運(yùn)行；⑵分析中斷原因；⑶處理發(fā)生的中斷事件?？傊袛嗵幚沓绦蛟谧隽吮Ｗo(hù)現(xiàn)場和分析中斷原因后，一般只作一些簡單處理，在多數(shù)狀況下把具體的處理要交給其他程序模塊去做。

15．中斷屏蔽的作用是什么？

中斷優(yōu)先級只是規(guī)定了中斷裝置響應(yīng)同時(shí)出現(xiàn)的中斷的次序，當(dāng)中斷裝置響應(yīng)了某個(gè)中斷后處理程序在進(jìn)行處理時(shí)，中斷裝置也可能去響應(yīng)另一個(gè)中斷事件。因此會(huì)出現(xiàn)優(yōu)先級低的中斷事件的處理打斷優(yōu)先級高的中斷事件的處理，使得中斷事件的處理順序與響應(yīng)順序不一致，而且會(huì)形成多重嵌套處理，使多現(xiàn)場保護(hù)、程序返回等工作變得繁雜。中斷屏蔽技術(shù)就是為了解決上述問題而提出的在一個(gè)中斷處理沒有終止之前不響應(yīng)其他中斷事件，或者只響應(yīng)比當(dāng)前級別高的中斷事件。于是，當(dāng)中斷裝置檢查到有中斷事件后，便去查看PSW中中斷屏蔽標(biāo)志，假使沒有屏蔽就響應(yīng)當(dāng)中斷；否則，暫時(shí)不響應(yīng)當(dāng)中斷，待屏蔽標(biāo)志，消除后再響應(yīng)。16．為什么不能屏蔽自愿性中斷？

自愿性中斷事件是正在運(yùn)行程序所期待的中斷事件，它是正在運(yùn)行程序暈了請求調(diào)用操作系統(tǒng)的某個(gè)功能服務(wù)而執(zhí)行一條“訪管指令〞所引起的中斷。當(dāng)處理器執(zhí)行到訪管指令時(shí)就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)自愿中斷，自愿中斷的是確定的。自愿中斷不同于強(qiáng)迫性中斷，強(qiáng)迫性中斷不是正在運(yùn)行程序所期待的，是由于外部的請求或意外而被迫打斷正在運(yùn)行進(jìn)程的，系統(tǒng)必需響應(yīng)這些中斷。

自愿中斷既然是確定中斷，是用戶程序訪問系統(tǒng)功能的手段，所以，自行中斷是不能屏蔽的。17．哪些中斷事件一定引起進(jìn)程狀態(tài)的變化？哪些中斷事件可能引起進(jìn)程狀態(tài)的變化？有不引起進(jìn)程狀態(tài)變化的中斷事件嗎進(jìn)程在執(zhí)行過程中狀態(tài)是不斷發(fā)生變化的，每個(gè)進(jìn)程在執(zhí)行過程中的任一時(shí)刻總是處于三個(gè)基本狀態(tài)之一：等待態(tài)、就緒態(tài)、運(yùn)行態(tài)。

進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換與出現(xiàn)的中斷事件有關(guān)：正在運(yùn)行的進(jìn)程由于出現(xiàn)故障——中斷，就變成等待狀態(tài)；故障排除后系統(tǒng)將使相應(yīng)等待進(jìn)程終止等待變成就緒狀態(tài)；正在運(yùn)行的進(jìn)程由于出現(xiàn)了更高優(yōu)先級的進(jìn)程，被迫讓出處理器成為就緒狀態(tài)。18．當(dāng)進(jìn)程調(diào)度選中一個(gè)進(jìn)程后，怎樣才能讓它占用處理器？

進(jìn)程調(diào)度的職責(zé)是按選定的進(jìn)程調(diào)度算法從就緒隊(duì)列中選擇一個(gè)進(jìn)程，讓他占用處理器。要讓選中的進(jìn)程占用處理器，調(diào)度程序要進(jìn)行如下處理：把選中進(jìn)程的進(jìn)程控制塊中有關(guān)的現(xiàn)場信息送入處理器相應(yīng)的寄放器中，處理器就按該進(jìn)程的要求工

作，達(dá)到了進(jìn)程占用處理器的目的。

19．在分級調(diào)度算法中，為什么對不同就緒隊(duì)列中的進(jìn)程規(guī)定使用不同長度的時(shí)間片？

在分級調(diào)度算法中，對不同就緒隊(duì)列中的進(jìn)程規(guī)定使用不同長度的時(shí)間片。一般說來，第一級就緒隊(duì)列的時(shí)間片短一些，以后各級就緒隊(duì)列的時(shí)間片逐級延長，最終一級就緒隊(duì)列的時(shí)間片最長。這是由于：⑴運(yùn)行時(shí)間短的進(jìn)程只需要經(jīng)過前面幾級隊(duì)列就能得到結(jié)果，且他們被優(yōu)先調(diào)度，有利于提高系統(tǒng)的吞吐量；⑵對運(yùn)行時(shí)間長的進(jìn)程在進(jìn)入了低級就緒隊(duì)列后可以得到較長的時(shí)間片，以減少調(diào)度次數(shù)來保證系統(tǒng)效率；⑶對經(jīng)常使用外圍設(shè)備的進(jìn)程來說，每次等待外圍設(shè)備傳輸終止后總是排入第一級就緒隊(duì)列被優(yōu)先調(diào)度，有利于處理器與外圍設(shè)備以及外圍設(shè)備之間的并行運(yùn)行，從而提高系統(tǒng)資源的使用效率。因此，在分級調(diào)度算法中，對不同就緒隊(duì)列中的進(jìn)程規(guī)定使用不同長度的時(shí)間片。20．選擇進(jìn)程調(diào)度算法的準(zhǔn)則是什么？

由于各種調(diào)度算法都有自己的特性因此，很難評價(jià)哪種算法是最好的。一般說來，選擇算法時(shí)可以考慮如下一些原則：⑴處理器利用率；⑵吞吐量；⑶等待時(shí)間；⑷響應(yīng)時(shí)間；在選擇調(diào)度算法前，應(yīng)考慮好采用的準(zhǔn)則，當(dāng)確定準(zhǔn)則后，通過各種算法的評估，從中選擇出最適合的算法。第四章存儲(chǔ)管理

1．存儲(chǔ)管理具有哪些功能？

一個(gè)好的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不僅要有一個(gè)足夠容量的、存取速度快的、穩(wěn)定可靠的主存儲(chǔ)器，而且要能合理有效地使用主存空間。主存儲(chǔ)器的空間分成系統(tǒng)區(qū)和用戶區(qū)兩部分，存儲(chǔ)管理是對主存空間的用戶區(qū)進(jìn)行管理，其目的是盡可能地便利用戶和提高主存空間的利用率。具體地說，存儲(chǔ)管理的功能如下：①主存空間的分派和去配，采用一定的策略分派適當(dāng)?shù)闹鞔鎱^(qū)域給要求運(yùn)行的作業(yè)使用，當(dāng)主存中的作業(yè)撤離或主動(dòng)歸還主存空間時(shí)，則收回它所占用的全部或部分的主存空間；②實(shí)現(xiàn)地址轉(zhuǎn)換，即將用戶程序的規(guī)律地址轉(zhuǎn)換為主存儲(chǔ)器的絕對地址；③主存空間的共享和保護(hù)，即允大量道程序通過某種途徑共享某主存空間，同時(shí)，為了避免各作業(yè)相互干擾和保護(hù)各區(qū)域內(nèi)的信息不被破壞，必需實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)保護(hù)；④主存空間的擴(kuò)展，存儲(chǔ)管理利用磁盤等輔助存儲(chǔ)器作為主存儲(chǔ)器的后援，使大型程序能夠在較小的主存空間中順利地運(yùn)行起來。

2．名詞解釋：去配：當(dāng)主存中作業(yè)撤離或主動(dòng)歸還主存空間時(shí)，則收回它所占用的全部或部分的主存空間，收回存儲(chǔ)器的工作成為“去配〞。

規(guī)律地址：用戶程序中使用的從“0〞地址開始的連續(xù)地址稱為“規(guī)律地址〞，由規(guī)律地址對應(yīng)的存儲(chǔ)空間稱為“規(guī)律地址空間〞。

絕對地址：主存儲(chǔ)器以字節(jié)為編址單位，每個(gè)字節(jié)都有一個(gè)地址與其對應(yīng)；這些主存空間的地址編號稱為主存儲(chǔ)器的“絕對地址。

重定位：由于程序的規(guī)律地址和主存儲(chǔ)器的絕對地址不一致，為了保證作業(yè)的正確執(zhí)行，必需根據(jù)分派給作業(yè)的主存區(qū)域?qū)ψ鳂I(yè)中指令和數(shù)據(jù)的規(guī)律地址進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成絕對地址，這種把規(guī)律地址轉(zhuǎn)換成絕對地址的工作稱為“重定位“。靜態(tài)重定位：地址轉(zhuǎn)換工作在作業(yè)裝入系統(tǒng)開始執(zhí)行前集中完成的重定位方式稱為“靜態(tài)重定位“

動(dòng)態(tài)重定位：地址轉(zhuǎn)換工作不是在作業(yè)裝入時(shí)進(jìn)行，而是在作業(yè)執(zhí)行過程中，每當(dāng)執(zhí)行一條指令時(shí)由硬件地址轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)將指令中的規(guī)