學(xué)位操作系統(tǒng)題

在單處理機(jī)環(huán)境下，進(jìn)程間有哪幾種通信方式，是如何實(shí)現(xiàn)的？D:作業(yè)調(diào)度：從一批后備作業(yè)中選擇一個或幾個作業(yè)，給它們分配資源，建立進(jìn)程，掛入就緒隊(duì)列。執(zhí)行完后，回收資源。進(jìn)程調(diào)度：從就緒進(jìn)程隊(duì)列中根據(jù)某個策略選取一個進(jìn)程，使之占用CPU。交換調(diào)度：按照給定的原則和策略，將外存交換區(qū)中的進(jìn)程調(diào)入內(nèi)存，把內(nèi)存中的非執(zhí)行進(jìn)程交換到外存交換區(qū)中。設(shè)備管理中的數(shù)據(jù)傳送控制方式有哪幾種？分別簡述如何實(shí)現(xiàn)的。D:程序直接控制：由用戶進(jìn)程來直接控制內(nèi)存或CPU和外設(shè)間的信息傳送。中斷方式：進(jìn)程通過CPU發(fā)出指令啟動外設(shè)，該進(jìn)程阻塞。當(dāng)輸入完成時，I/O控制器通過中斷請求線向CPU發(fā)出中斷信號，CPU進(jìn)行中斷處理。DMA方式：在外設(shè)和內(nèi)存之間開辟直接的數(shù)據(jù)交換通路。通道控制方式：CPU發(fā)出啟動指令，指出通道相應(yīng)的操作和I/O設(shè)備，該指令就可啟動通道并使該通道從內(nèi)存中調(diào)出相應(yīng)的通道指令執(zhí)行。簡述進(jìn)程的幾種狀態(tài)和引起狀態(tài)轉(zhuǎn)換的典型原因，以及相關(guān)的操作原語。D:進(jìn)程的基本狀態(tài)有：新、就緒，阻塞，執(zhí)行、掛起和終止六種。新到就緒：交換，創(chuàng)建原語就緒到執(zhí)行：進(jìn)程調(diào)度執(zhí)行到阻塞：I/O請求，阻塞原語阻塞到就緒：I/O完成，喚醒原語執(zhí)行到就緒：時間片完阻塞到掛起：掛起原語掛起到就緒：喚醒原語執(zhí)行到終止：進(jìn)程執(zhí)行完畢什么是段式存儲管理？它從邏輯地址到物理地址是怎么變換的？D:把程序按內(nèi)容或構(gòu)成關(guān)系分成段，每段有自己的名字。一個用戶作業(yè)或進(jìn)程包含的段對應(yīng)于一個二維虛擬儲存器。以段為單位分配內(nèi)存，然后通過地址映射機(jī)構(gòu)把邏輯地址轉(zhuǎn)換成物理地址。只將那些經(jīng)常訪問的段駐留內(nèi)存，其他的段放在外存，待需要時自動調(diào)入。地址變換過程：由虛地址中的段號為索引，查段表。找出該段在內(nèi)存的起始地址，并將其和段內(nèi)地址相加，從而得到物理地址。什么是請求頁式管理？能滿足用戶哪些需要？D:請求頁式管理的基本原理是將邏輯地址空間分成大小相同的頁，將存儲地址空間分塊，頁和塊的大小相等，通過頁表進(jìn)行管理。頁式系統(tǒng)的邏輯地址分為頁號和頁內(nèi)位移量。頁表包括頁號和塊號數(shù)據(jù)項(xiàng)，它們一一對應(yīng)。根據(jù)邏輯空間的頁號，查找頁表對應(yīng)項(xiàng)找到對應(yīng)的塊號，塊號乘以塊長，加上位移量就形成存儲空間的物理地址。每個作業(yè)的邏輯地址空間是連續(xù)的，重定位到內(nèi)存空間后就不一定連續(xù)了。此外，頁表中還包括特征位（指示該頁面是否在內(nèi)存中）、外存地址、修改位（該頁的內(nèi)容在內(nèi)存中是否修改過）等。頁式存儲管理在動態(tài)地址轉(zhuǎn)換過程中需要確定某一頁是否已經(jīng)調(diào)入主存。若調(diào)入主存，則可直接將虛地址轉(zhuǎn)換為實(shí)地址，如果該頁未調(diào)入主存，則產(chǎn)生缺頁中斷，以頁式存儲管理將不常用的頁面調(diào)出內(nèi)存，使內(nèi)存的利用率高；虛擬的容量大，用戶不必?fù)?dān)心內(nèi)存不夠；不要求作業(yè)連續(xù)存放，有效地解決了“碎片”問題。6.在段頁式虛擬存儲系統(tǒng)中，不同進(jìn)程之間是如何實(shí)現(xiàn)程序共享的？D:在系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置有系統(tǒng)段表，用戶段表指向系統(tǒng)段表，系統(tǒng)段表內(nèi)有當(dāng)前共享的用戶數(shù)。當(dāng)用戶進(jìn)程調(diào)入一個程序段之前，先查找系統(tǒng)段表，如果所需段存在，則將共享用戶數(shù)加一，在將此段登記在用戶進(jìn)程段表中。當(dāng)進(jìn)程退出時，共享計(jì)數(shù)減一，最后一個用戶刪除共享代碼段。7.試比較內(nèi)存管理和外存管理的異同點(diǎn).D:主要任務(wù)：內(nèi)存管理的主要任務(wù)是為多道程序的運(yùn)行，提供良好的環(huán)境；而外存管理的主要任務(wù)則是為文件提供存儲空間?；竟δ埽簝?nèi)存管理的基本功能包含了內(nèi)存空間的分配、回收、內(nèi)存保護(hù)、對換、內(nèi)存擴(kuò)充等方面；而對外存管理的基本功能則只是對外存空間的分配和回收。分配方式：它們都可采用連續(xù)分配或離散分配方式，且都以離散分配方式為主。分配算法或機(jī)制：對于連續(xù)分配方式，內(nèi)存與外存管理中的分配和回收算法類似，主要有首次適應(yīng)算法、循環(huán)首次適應(yīng)算法等；在離散分配方式中，兩者采用的機(jī)制不同，內(nèi)存管理主要是利用頁（段）表；而在外存管理中，則主要利用文件分配表FAT。8.SPOOLing的含義是什么？試述SPOOLing系統(tǒng)的特點(diǎn)、功能以及控制過程。D:SPOOLing是SimultaneousPeripheralOperationOn-Line（即外部設(shè)備聯(lián)機(jī)并行操作）的縮寫，它是關(guān)于慢速字符設(shè)備如何與計(jì)算機(jī)主機(jī)交換信息的一種技術(shù)，通常稱為“假脫機(jī)技術(shù)”。SPOOLing技術(shù)是在通道技術(shù)和多道程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，它由主機(jī)和相應(yīng)的通道共同承擔(dān)作業(yè)的輸入輸出工作，利用磁盤作為后援存儲器，實(shí)現(xiàn)外圍設(shè)備同時聯(lián)機(jī)操作。SPOOLing系統(tǒng)由專門負(fù)責(zé)I/O的常駐內(nèi)存的進(jìn)程以及輸入井、輸出井組成；它將獨(dú)占設(shè)備改造為共享設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了虛擬設(shè)備功能。9.在生產(chǎn)者一消費(fèi)者問題中，能否將生產(chǎn)者進(jìn)程的wait（empty）和wait（mutex）語句互換，為什么？D:不能。因?yàn)檫@樣可能導(dǎo)致系統(tǒng)死鎖。當(dāng)系統(tǒng)中沒有空緩沖時，生產(chǎn)者進(jìn)程的wait（mutex）操作獲取了緩沖隊(duì)列的控制權(quán)，而wait（empty）導(dǎo)致生產(chǎn)者進(jìn)程阻塞，這時消費(fèi)者進(jìn)程也無法執(zhí)行?！鍪裁词强毂?？它在地址轉(zhuǎn)換中起什么作用？D:快表是一個高速、具有并行查詢能力的聯(lián)想存儲器，用于存放正運(yùn)行的進(jìn)程的當(dāng)前頁號和塊號，或者段號和段起始地址。（2分）加入快表后，在地址轉(zhuǎn)換時，首先在快表中查找，若找到就直接進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換；未找到，則在主存頁表繼續(xù)查找，并把查到的頁號和塊號放入聯(lián)想存儲器中?？毂淼拿新屎芨?，有效地提高了地址轉(zhuǎn)換的速度。（3分）裝入所需的頁。.什么是設(shè)備獨(dú)立性，它是如何實(shí)現(xiàn)的？D:設(shè)備獨(dú)立性即應(yīng)用程序獨(dú)立于使用的物理設(shè)備，在應(yīng)用程序中使用邏輯設(shè)備名稱來請求使用某類設(shè)備。系統(tǒng)在執(zhí)行時，是使用物理設(shè)備名稱。要實(shí)現(xiàn)設(shè)備獨(dú)立性必須由設(shè)備獨(dú)立性軟件完成，包括執(zhí)行所有設(shè)備的公有操作軟件提供統(tǒng)一的接口，其中邏輯設(shè)備到物理設(shè)備的映射是由邏輯設(shè)備表LUT完成的。.文件的物理結(jié)構(gòu)有哪幾類，那種結(jié)構(gòu)能支持大型文件？D:文件的物理結(jié)構(gòu)有：順序文件、鏈接文件和索引文件，其中索引文件能支持大型文件。試說明和比較幾種文件共享的方法D:繞彎路法：連訪法：利用基本文件目錄實(shí)現(xiàn)文件共享，基于索引節(jié)點(diǎn)的共享方法，利用符號鏈實(shí)現(xiàn)文件共享：處理機(jī)調(diào)度分為哪三級？各自的主要任務(wù)是什么？D:作業(yè)調(diào)度：從一批后備作業(yè)中選擇一個或幾個作業(yè)，給它們分配資源，建立進(jìn)程，掛入就緒隊(duì)列。執(zhí)行完后，回收資源。進(jìn)程調(diào)度：從就緒進(jìn)程隊(duì)列中根據(jù)某個策略選取一個進(jìn)程，使之占用CPU。交換調(diào)度：按照給定的原則和策略，將外存交換區(qū)中的進(jìn)程調(diào)入內(nèi)存，把內(nèi)存中的非執(zhí)行進(jìn)程交換到外存交換區(qū)中。16.什么是高級調(diào)度、中級調(diào)度和低級調(diào)度？D:作業(yè)調(diào)度：從一批后備作業(yè)中選擇一個或幾個作業(yè)，給它們分配資源，建立進(jìn)程，掛入就緒隊(duì)列。執(zhí)行完后，回收資源。進(jìn)程調(diào)度：從就緒進(jìn)程隊(duì)列中根據(jù)某個策略選取一個進(jìn)程，使之占用CPU。交換調(diào)度：按照給定的原則和策略，將外存交換區(qū)中的進(jìn)程調(diào)入內(nèi)存，把內(nèi)存中的非執(zhí)行進(jìn)程交換到外存交換區(qū)中。18.目前操作系統(tǒng)采用的目錄結(jié)構(gòu)是什么？它具有什么優(yōu)點(diǎn)？D:為了給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。目前操作系統(tǒng)采用的目錄結(jié)構(gòu)是樹型目錄結(jié)構(gòu)，它的優(yōu)點(diǎn)有：有效地提高對目錄的檢索速度；允許文件重名；便于實(shí)現(xiàn)文件共享19.什么是死鎖？產(chǎn)生死鎖的四個必要條件是什么？D:死鎖：當(dāng)某進(jìn)程提出資源申請后，使得系統(tǒng)中一些進(jìn)程處于無休止的阻塞狀態(tài)，在無外力作用下，永遠(yuǎn)不能再繼續(xù)前進(jìn)。產(chǎn)生死鎖的必要條件：互斥條件：某段時間內(nèi)某資源只能由一個進(jìn)程使用。不剝奪條件：資源在未使用完前，不能被剝奪，由使用進(jìn)程釋放。部分分配（請求和保持）：進(jìn)程因請求資源而阻塞時，對已分配給它的資源保持不放。環(huán)路條件：發(fā)生死鎖時，有向圖必構(gòu)成一環(huán)路。什么是內(nèi)存分頁存儲管理？它有什么特點(diǎn)？D:分頁存儲管理是將各進(jìn)程的地址空間分成大小相等的頁，把內(nèi)存的存儲空間也優(yōu)點(diǎn)：有效解決存儲器的零頭問題，能在更高的程度上進(jìn)行多道程序設(shè)計(jì)，從而相應(yīng)提高了存儲器和CPU的利用率。缺點(diǎn)：采用動態(tài)地址變換為增加計(jì)算機(jī)成本和降低CPU的速度。表格占內(nèi)存空間，費(fèi)時來管理表格。存在頁內(nèi)碎片。作業(yè)動態(tài)的地址空間受內(nèi)存容量限制。說明進(jìn)程的結(jié)構(gòu)、特征和基本狀態(tài)。D:結(jié)構(gòu)：PCB（進(jìn)程控制塊）+程序+數(shù)據(jù)集合。特征：動態(tài)性、并發(fā)性、獨(dú)立性、制約性、結(jié)構(gòu)性?；緺顟B(tài)：就緒態(tài)、執(zhí)行態(tài)、等待態(tài)。.頁式和段式內(nèi)存管理有什么區(qū)別？怎樣才能實(shí)現(xiàn)共享和保護(hù)？D:段式與頁式存儲管理的比較如下表所示。分段由用戶設(shè)計(jì)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（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(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。.在哲學(xué)家算法中，是否能防止或解除死鎖？為什么？答：銀行家算法部分防止和解除死鎖，因?yàn)樗荒芨鶕?jù)安全狀態(tài)防止部分死鎖，沒有防止和解除所有死鎖的能力。.在原語執(zhí)行期間，是否可以響應(yīng)中斷？為什么？答：原語執(zhí)行期間可以響應(yīng)中斷，只是不能進(jìn)行進(jìn)程切換。分成與頁大小相同的片，稱為物理塊。在分配存儲空間時，以塊為單位來分配。.不同用戶的不同任務(wù)之間的進(jìn)程是有臨界區(qū)？為什么？請舉例說明。答：完全可能有臨界區(qū)，如打印程序是可以由不同用戶的不同進(jìn)程使用，但是只能有一個進(jìn)程在某一時刻進(jìn)入。.文件目錄有何作用？答：實(shí)現(xiàn)文件目錄到物理地址的轉(zhuǎn)換。28.什么是文件的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)？文件的邏輯結(jié)構(gòu)：從用戶角度看到的文件的全貌，也就是它的記錄結(jié)構(gòu)，包括流式文件、順序文件、索引文件和索引順序文件。文件的物理結(jié)構(gòu)：文件在外存上的存儲組織形式，包括連續(xù)文件、串聯(lián)文件和索引文件。.請說明系統(tǒng)利用緩沖池進(jìn)行輸入操作的過程。收容輸入：數(shù)據(jù)從設(shè)備輸入到緩沖池hin=get-buf(emq)；數(shù)據(jù)裝入hin中；put-buf(inq,hin):；提取輸入：數(shù)據(jù)從緩沖池輸入到內(nèi)存sin=get-buf(inq)；數(shù)據(jù)從sin中提走；put-buf(emq,sin)；.什么是虛擬存儲器，它有什么特點(diǎn)？答：虛擬存儲器是一種存儲管理技術(shù)，用以完成用小的內(nèi)存實(shí)現(xiàn)在大的虛空間中程序的運(yùn)行工作。它是由操作系統(tǒng)提供的一個假想的特大存儲器。但是虛擬存儲器的容量并不是無限的，它由計(jì)算機(jī)的地址結(jié)構(gòu)長度