操作系统核心资料
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计算题：<不一定是这两个题目，但题型肯定）
1、作业调度算法(P155 应用题T8>
2、FIFO LRU OPT 页面算法
问答题：<考五个，以下仅供参考）
1、操作系统的定义，目标，功能，主要特征<考一点）
答：定义：管理系统资源、控制程序运行、改善人机界面、提供各种服务，并合理组织计算机工作流程和为用户方便而有效地使用计算机提供良好运行环境的最基本的系统软件。b5E2RGbCAP 目标：方便用户使用、扩充机器功能、管理各类资源、提高系统效率、构筑开放环境、
功能：1、处理器管理2、存储管理3、设备管理4、文件管理
5、网络与通信管理
6、用户接口。
特征：并发性、共享性、异步性
2、死锁产生的条件 答：1）、互斥条件：系统中存在临界资源，进程应互斥地使用这些资源 2）、占有和等待条件：进程在请求资源得不到满足而等待时，不释放已占有的资源。 3）、不剥夺条件：已被占用的资源只能由属主释放，不允许被其他进程剥夺。 4）循环等待条件：存在循环等待链，其中每个进程都在链中等待下一个进程所有持有的资源，造成这组进程处于永远等待状态。p1EanqFDPw 前三个是死锁存在的必要条件，但不是充分条件，第4个条件是前3个条件同时存时所产生的结果，帮条件并不完全独立。 但是，单独考虑每个条件是有用的，只要能破坏4个必要条件之一，就可以防止死锁。DXDiTa9E3d 3、进程状态转化 答： 完成 1、运行态-等待态：运行进程等待使用某种资源或某事件发生， 如有等待设备传输数据或人工干预。 2、等待态-就绪态：所需资源得到满足或某事件已经完成，如设 备传输数据结束或人工干预完成。 3、运行态—就绪态：运行时间片到时或出现更高优先级的进程 时，当前进程被迫让出处理器。 4、就绪态-运行态：当CPU空闲时，调度程序选中一个就绪进程 执行 4、文件存取方法 答：顺序、直接、索引 5、PV信息量物理意义 三） 4、在操作系统中，P操作和V操作各自的动作是如何定义的？ P操作顺序执行下述两个动作： ①信号量的值减1，即S=S-1； ②如果S≥0，则该进程继续执行； 如果S＜0，则把该进程的状态置为阻塞态，把相应的PCB连入该信号量队列的末尾，并放弃处理机，进行等待<直至其它进程在S上执行V操作，把它释放出来为止）。RTCrpUDGiT V操作顺序执行下述两个动作： ①S值加1，即S=S+1； ②如果S＞0，则该进程继续运行； 如果S≤0，则释放信号量队列上的第一个PCB<即信号量指针项所指向的PCB）所对应的进程<把阻塞态改为就绪态），执行V 操作的进程继续运行。5PCzVD7HxA 6、进程的属性？ 答：结构性、共享性、动态性、独立性、制约性、并发性。 7、中断的过程？ 填空题 1、进程的交互 2、文件的逻辑结构分为两种基本形式：流式文件，记录式文件 3、强迫性中断的分类(P69> 4、操作系统的三个基本类型 申明： 所有资料为本人收集整理，仅限个人学习使用，勿做商业用途。 操作系统的基本特征 1.并发：同一段时间内多个程序执行(注意区别并发和并行，前者是同一时刻的多个事 件，后者是统一时间段内的多个事件) 2.共享：系统中的资源可以被内存中多个并发执行的进线程共同使用 3.虚拟：通过时分复用（如分时系统）以及空分复用（如虚拟内存）技术实现把一个 物理实体虚拟为多个 4.异步：系统中的进程是以走走停停的方式执行的，且以一种不可预知的速度推进操作系统的主要功能 1.处理机管理：处理机分配都是以进程为单位，所以处理机管理也被看做是进程管理。 包括进程控制，进程同步，进程通信和进程调度 2.存储器管理（或者内存管理）：内存分配，内存保护，地址映射，内存扩充 3.设备管理：管理所有外围设备，包括完成用户的IO请求；为用户进程分配IO设备； 提高IO设备利用率；提高IO速度；方便IO的使用 4.文件管理：管理用户文件和系统文件，方便使用同时保证安全性。包括：磁盘存储 空间管理，目录管理，文件读写管理以及文件共享和保护 5.提供用户接口：程序接口（如API）和用户接口（如GUI） 进程和线程的区别 进程：进程是进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位（具有动态、并发、独立、异步的特性，以及就绪、执行、阻塞3种状态；也有5状态或者7状态；资源拥有单位的属性）；引入进程是为了使多个程序可以并发的执行，以提高系统的资源利用率和吞吐量。 线程：是比进程更小的可独立运行的基本单位，可以看做是轻量级的进程（具有轻型实体，独立调度分派单位，可并发执行，共享进程资源等属性）；引入目的是为了减少程序在并发执行过程中的开销，使OS的并发效率更高。 两者的对比： 1. 调度方面：在引入线程的OS中，线程是独立的调度和分派单位，而进程作为资源的拥有单位(相当于把未引入线程的传统OS中的进程的两个属性分开了)。由于线程不拥有资源，因此可以显著的提高并发度以及减少切换开销。 2. 并发性：引入了线程的OS中，进程间可以并发，而且一个进程内部的多个线程之间也是可以并发的，这就使OS具有更好的并发性，有效的提高了系统资 操作系统自学考试复习资料 一、单项选择题 （）1.操作系统是一种： A.系统软件 B.系统硬件 C.应用软件 D.支援软件 （）2.下列操作系统中，交互性最强的是： A.批处理操作系统 B.实时操作系统 C.分时操作系统 D.网络操作系统 （）3.UNIX操作系统属于交互式操作系统。 A.批处理操作系统 B.实时操作系统 C.分时操作系统 D.分布式操作系统 （）4.操作系统通过管理进程。 A. 作业控制块 B. 进程控制块 C.文件控制块 D.设备控制块 （）5.把用户作业的相对地址转换成绝对地址的工作称为： A.地址逻辑话 B.地址重定位 C.地址绝对化 D.地址相对化 （）6.固定分区存储管理中，每个连续分区的大小是： A.相同的 B.不相同的 C.可以变化的 D.预先固定划分，可以相同，也可以不同 （）7.存储分配算法中，采用“总是把程序装入主存中最大的空闲区域”的算法是： A.最优适应算法 B. 最坏适应算法 C.最先适应算法 D. 最后适应算法 （）8.存储在相联存储器中的部分页表称为： A. 相联页表 B. 页表 C. 段表 D.快表 （）9.按保护级别，文件可以分为： A.系统文件和用户文件 B.只读文件、读写文件、执行文件 C.输入和输出文件 D.临时文件、永久文件、档案文件 （）10.文件采用二级目录结构，可以： A.节省空间 B.实现文件保护 C.缩短存储时间 D.解决不同用户之间的文件名的冲突 （）11.文件的逻辑结构类型包括流式文件和： A.纪录式文件 B.顺序文件 C. 链接文件 D.索引文件 （）12.以下哪种不是常用的磁盘存储空间管理方法： A.位示图法 B.先进先出法 C. 空闲块表法 D. 空闲块链法 （）13.操作系统为每个文件开辟一个存储区，存放该文件的有关信息，这就是： A.进程控制块 B.作业控制块 C.文件控制块 D.设备控制块 （）14.利用SPOOLing技术可以提高的利用率。 A.内存 B. 辅存 C. 共享设备 D.独享设备 （）15.一般，缓冲区位于： A.内存 B.辅存 C.寄存器 D.设备控制器 （）16. 计算机系统结构由硬件系统和组成。 A. 软件系统 B. 输入设备 C.输出设备 D.CPU （）17.处理机调度分为作业调度和调度两级。 A. 进程 B. 设备 C. 磁盘 D.文件 （）18. 地址重定位包括静态重定位和两种方式。 A. 动态重定位 B.地址绑定 C.地址映射 D.动态绑定 （）19. 单用户连续存储管理中，内存中最多可以存放运行用户作业的个数为： A.0 B. 1 C. 2 D.3 （）20.用来指出相对地址中页号和主存中块号的对应关系的是： A.快表 B. 页表 C.慢表 D.段表 （）21. 下面哪种不是文件在磁盘的组织方式： A.串联结构 B. 顺序结构 C. 链接结构 D.索引结构 （）22. 参与死锁的进程至少个。 A.2 B.3 C. 4 D.5 （）23. 磁盘存储空间的每一块的位置应由参数、磁盘号和扇区号确定。 A. 柱面号 B.磁头号 C. 盘面号 D.块号 （）24. 进程从就绪状态进入运行状态的原因可能是： A. 被选中占有处理机 B. 等待某一事件 C. 等待的事件已发生 D. 时间片用完 （）25. 文件系统采用多级目录结构后，对于不同用户的文件，其文件名： 第一章： 1. 什么是操作系统？OS的基本特性是？主要功能是什么 OS是控制和管理计算机硬件和软件资源，合理组织计算机工作原理以及方程用户的功能的集合。特性是：具有并发，共享，虚拟，异步的功能，其中最基本的是并发和共享。主要功能：处理机管理，存储器管理，设备管理，文件管理，提供用户接口。 2. 操作系统的目标是什么？作用是什么？ 目标是：有效性、方便性、可扩充性、开放性 作用是：提供用户和计算机硬件之间的接口，提供对计算机系统资源的管理，提供扩充机器 3. 什么是单道批处理系统？什么是多道批处理系统？ 系统对作业的处理是成批的进行的，且在内存中始终保持一道作业称此系统为单道批处理系统。 用户所提交的作业都先存放在外存上并排成一个队列，然后，由作业调度程序按一定的算法从后备队列中选择若干个调入作业内存，使他们共享CPU和系统中的各种资源。 4 ?多道批处理系统的优缺点各是什么？ 优点：资源利用率高，系统吞吐量大。缺点：平均周转时间长，无交互能力。 引入多道程序技术的前提条件之一是系统具有终端功能，只有有中断功能才能并发。 5. 什么是分时系统？特征是什么？ 分时系统是指，在一台主机上连接了多个带有显示器和键盘的终端，同时允许多个用户通过自己的终端，以交互的方式使用计算机，共享主机中的资源。 特征：多路性、独立性、及时性、交互性 *有交互性的一般是分时操作系用，成批处理无交互性是批处理操作系统，用于实时控制或实时信息服务的是实时操作系统，对于分布式操作系统与网络操作系统，如计算机之间无主次之分就是分布式操作系统，因为网络一般有客户-服务器之分。 6. 什么是实时操作系统？ 实时系统：系统能及时响应外部事件的请求，在规定的时间内处理完。按照截止时间可以分为1硬实时任务（必须在截止时间内完成）2软实时任务（不太严格要求截止时间） 7用户与操作系统的接口有哪三种？ 分为两大类：分别是用户接口、程序接口。 用户接口又分为：联机用户接口、脱机用户接口、图形用户接口。 8. 理解并发和并行？并行（同一时刻）并发（同一时间间隔） 9. 操作系统的结构设计 1 ?无结构操作系统，又称为整体系统结构，结构混乱难以一节，调试困难，难以维护 2?模块化os结构，将os按功能划分为一定独立性和大小的模块。是os容易设计，维护, 增强os的可适应性，加速开发工程 3?分层式os结构，分层次实现，每层都仅使用它的底层所提供的功能 4. 微内核os结构，所有非基本部分从内核中移走，将它们当做系统程序或用户程序来实现，剩下的部分是实现os核心功能的小内核，便于扩张操作系统，拥有很好的可移植性。 第二章： 1 ?什么叫程序？程序顺序执行时的特点是什么？ 程序：为实现特殊目标或解决问题而用计算机语言编写的命令序列的集合特点：顺序性、封闭性、可再现性 2. 什么是前趋图？（要求会画前趋图）P35图2-2 前趋图是一个有向无循环图，记为DAG ,用于描述进程之间执行的前后关系。 3?程序并发执行时的特征是什么？ 特征：间断性、失去封闭性、不可再现性 操作系统概论模拟试题一 一．单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题2分，共20分) 1. 在多道程序环境下，操作系统分配资源的基本单位是( ) A.进程 B.线程 C.程序 D.作业 2. 在段页式系统中（无快表），为获得一条指令或数据，必须( )访问内存。 A. 1次 B. 2次 C. 3次 D. 4次 3. 最有利于提高系统吞吐量的作业调度算法是( )。 A. 先进先出算法 B. 优先级调度算法 C. 时间片轮转算法 D. 短作业优先调度算法 4. 对于Ｐ，Ｖ操作，下列说法正确的是（） A. 执行一次P操作，可以理解为唤醒一个进程 B. 执行一次Ｖ操作，可以理解为唤醒一个进程． C. 执行一次Ｐ操作，可以理解为释放一个资源． D. 执行一次Ｖ操作，可以理解为挂起一个进程． 5. 有关并发进程相互之间的关系，正确的说法是( ) A.肯定是无关的 B.肯定是有交往的 C.可能是无关的，也可能是有交往的 D.一定要互斥执行 6. 单用户连续存储管理中地址重定位的硬件执行机构是（） A．界限寄存器B．基址寄存器 C．不需要的D．下限寄存器 7. 指定扇区旋转到磁头位置所需的时间称为（）时间。 A．寻找B．延迟 C．传送D．旋转 8. 多道程序环境下，操作系统分配资源以（）为基本单位。 A.程序 B.指令 C.进程 D.作业 9. 操作系统是一种系统软件，它的职能是（） A.只管理软件 B.只管理硬件 C.既不管理硬件，也不管理软件 D.既管理硬件，也管理软件 10. 采用多道程序设计能（） A．增加平均周转时间B．发挥且提高并行工作能力 C．缩短每道程序执行时间D．降低对处理器调度的要求 二．填空题(将正确的答案填入下列空格，每格1分，共10分) 1. 计算机系统包括（硬件）和（软件）两大部分 2. 进程最基本的三态为（运行）、（就绪）、（等待） - 1、操作系统的主要功能 操作系统是一管理电脑硬件与软件资源的程序，同时也是计算机系统的内核与基石。操作系统是一个庞大的管理控制程序，大致包括5个方面的管理功能：进程与处理机管理、作业管理、存储管理、设备管理、文件管理。 2、中断的概念 CPU 暂时停下现行程序的执行，转向为临时发生的事件进行处理，处理完后，再返回执行原程序。中断是一种在发生了一个外部的事件时调用相应的处理程序(或称服务程序)的过程。中断服务程序与中断时CPU正在运行的程序是相互独立的，相互不传递数据。 3、进程从等待态进入就绪态的原因 输入、输出事件完成 4、能扩充主存容量的分配是什么 虚拟储存器，自动覆盖和交换技术 5、通道在输入输出操作完成出错时形成什么 中断请求，I/O中断 6、段页式存储管理的是什么地址格式 离散分配方式二维地址 7、用户程序的逻辑地址可以是不连续储存的格式是什么 段页 8、硬件采用中断和通道技术使得CPU会怎样 CPU与外设能并行工作、提高效率和处理速度 9、创建完成进程后，进程为什么状态 就绪态 10、能使高地址空间成为大的空闲区的分配算法是什么 首次适应法 11、虚拟储存器地址空间大小是什么 由计算机系统的地址结构和外存结构决定的 12、分页储存管理中页面是越小越好吗 不是 13、多中断硬件支持是什么操作系统必须存在的 基于时间片调度的多任务操作系统 14、死锁指的是什么 指的是系统中存在一组进程，他们中每一个进程都占用了某种资源而又在等待着其中另一进程所占用的资源而无限期的僵持下去的局面。 15、引导操作系统进入内存的程序一般放在计算机的什么地方 固件 16、多道功能操作系统是什么操作系统 多用户操作系统 17、进程的并发是什么 在多道程序设计系统中，作为单个作业可以同时执行，而每一个作业又需要有多个进程的协作来完成。因此，系统会同时存在着许多进程，在单处理器的情况下，这些进程轮流的占用处理器，即一个进程的工作没有全部完成之前，另一个进程就开始工作，我们说这些可同时执行的进程具有并发性，并且把可同时执行的进程称为“并发进程”。18、分段储存与分页储存的区别 操作系统 学习指导书 操作系统课程组 信息工程学院计算机系 第1章操作系统引论 知识点总结 1、什么是操作系统 操作系统：是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源、有效地组织多道程序运行的系统软件（或程序集合），是用户与计算机之间的接口。 1) OS是什么：是系统软件（一整套程序组成，如UNIX由上千个模块组成） 2) 管什么：控制和管理系统资源（记录和调度） 2、操作系统的主要功能 操作系统的功能：存储器管理、处理机管理、设备管理、文件管理和用户接口管理。 1) 存储器管理：内存分配，地址映射，内存保护和内存扩充 2) 处理机管理：作业和进程调度，进程控制和进程通信 3) 设备管理：缓冲区管理，设备分配，设备驱动和设备无关性 4) 文件管理：文件存储空间的管理，文件操作的一般管理，目录管理，文件的读写管理和存取控制 5) 用户接口：命令界面/图形界面和系统调用接口 3、操作系统的地位 操作系统是裸机之上的第一层软件，是建立其他所有软件的基础。它是整个系统的控制管理中心，既管硬件，又管软件，它为其它软件提供运行环境。 4、操作系统的基本特征 操作系统基本特征：并发，共享和异步性。 1) 并发：并发性是指两个或多个活动在同一给定的时间间隔中进行。 2) 共享：共享是指计算机系统中的资源被多个任务所共用。 3) 异步性：每个程序什么时候执行，向前推进速度快慢，是由执行的现场所决定。但同一程序在相同的初始数据下，无论何时运行都应获得同样的结果。 5、操作系统的主要类型 多道批处理系统、分时系统、实时系统、个人机系统、网络系统和分布式系统 1) 多道批处理系统 (1) 批处理系统的特点：多道、成批 (2) 批处理系统的优点：资源利用率高、系统吞吐量大 (3) 批处理系统的缺点：等待时间长、没有交互能力 2) 分时系统 (1) 分时：指若干并发程序对CPU时间的共享。它是通过系统软件实现的。共享的时间单位称为时间片。 (2) 分时系统的特征： 同时性：若干用户可同时上机使用计算机系统 交互性：用户能方便地与系统进行人--机对话 独立性：系统中各用户可以彼此独立地操作，互不干扰或破坏 及时性：用户能在很短时间内得到系统的响应 (3) 优点主要是： 响应快，界面友好 多用户，便于普及 便于资源共享 3) 实时系统 (1) 实时系统：响应时间很快，可以在毫秒甚至微秒级立即处理 (2) 典型应用形式：过程控制系统、信息查询系统、事务处理系统 (3) 与分时系统的主要区别： 4) 个人机系统 (1) 单用户操作系统 单用户操作系统特征： 个人使用：整个系统由一个人操纵，使用方便。 界面友好：人机交互的方式，图形界面。 1.OS的主要功能 操作系统的基本功能：处理机管理、存储管理、设备管理、信息管理（文件系统管理）、用户接口。 2.OS有哪三种类型？各有什么特点？ 操作系统一般可分为三种基本类型，即批处理系统、分时系统和实时系统。 批处理操作系统的特点是：多道和成批处理。 分时系统具有多路性、交互性、“独占”性和及时性的特征。 实时系统特点：及时响应和高可靠性 3.OS的基本特征是什么？ 并发性、共享性、虚拟技术、异步性 4.OS一般为用户提供了哪三种接口？各有什么特点？ 1.联机命令接口 提供一组命令供用户直接或间接操作。根据作业的方式不同，命令接口又分为联机命令接口和脱机命令接口。 2.程序接口 程序接口由一组系统调用命令组成，提供一组系统调用命令供用户程序使用。3.图形界面接口 通过图标窗口菜单对话框及其他元素,和文字组合,在桌面上形成一个直观易懂使用方便的计算机操作环境. 5.OS主要有那些类型的体系结构？ 单体结构、层次结构、微内核结构与客户机-服务器模型、虚拟机结构 6.多道程序设计的主要特点是什么？ 多道程序设计技术是指在内存同时放若干道程序，使它们在系统中并发执行，共享系统中的各种资源。当一道程序暂停执行时，CPU立即转去执行另一道程序。 [特点]：多道、宏观上并行（不同的作业分别在CPU和外设上执行）、微观上串行（在单CPU上交叉运行）。 7.OS在计算机系统中处于什么地位？ 操作系统在计算机系统中占有特殊重要的位置，所有其他软件都建立在操作系统基础上，并得到其支持和服务；操作系统是支撑各种应用软件的平添。用户利用操作系统提供的命令和服务操纵和使用计算机。可见，操作系统实际上是一个计算机系统硬件、软件资源的总指挥部。操作系统的性能决定了计算机系统的安全性和可靠性。 8.解释一下术语：进程、进程控制块、进程映像、线程、进程的互斥和同步、临界区和临 界资源、竞争条件、原语、信号量、管程、死锁、饥饿 进程：进程是程序在一个数据集合上的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立的基本单位。 进程控制块(Procedure Control Block)：使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序（含 1计算机操作系统复习要点2 操作系统的基本特征 ?并发：同一段时间内多个程序执行(注意区别并发和并行，前者是同一时刻的多个事件，后者是统一时间段内的多个事件) ?共享：系统中的资源可以被内存中多个并发执行的进线程共同使用 ?虚拟：通过时分复用（如分时系统）以及空分复用（如虚拟内存）技术实现把一个物理实体虚拟为多个 ?异步：系统中的进程是以走走停停的方式执行的，且以一种不可预知的速度推进 操作系统的主要功能 ?处理机管理：处理机分配都是以进程为单位，所以处理机管理也被看做是进程管理。包括进程控制，进程同步，进程通信和进程调度 ?存储器管理（或者内存管理）：内存分配，内存保护，地址映射，内存扩充 ?设备管理：管理所有外围设备，包括完成用户的IO请求；为用户进程分配IO设备；提高IO设备利用率；提高IO速度；方便IO的使用 ?文件管理：管理用户文件和系统文件，方便使用同时保证安全性。包括：磁盘存储空间管理，目录管理，文件读写管理以及文件共享和保护 提供用户接口：程序接口（如API）和用户接口（如GUI） 进程和线程的区别 进程：进程是进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位（具有动态、并发、独立、异步的特性，以及就绪、执行、阻塞3种状态；也有5状态或者7状态；资源拥有单位的属性）；引入进程是为了使多个程序可以并发的执行，以提高系统的资源利用率和吞吐量。 线程：是比进程更小的可独立运行的基本单位，可以看做是轻量级的进程（具有轻型实体，独立调度分派单位，可并发执行，共享进程资源等属性）；引入目的是为了减少程序在并发执行过程中的开销，使OS的并发效率更高。 两者的对比： 1. 调度方面：在引入线程的OS中，线程是独立的调度和分派单位，而进程作为资源的拥有单位(相当于把未引入线程的传统OS中的进程的两个属性分开了)。由于线程不拥有资源，因此可以显著的提高并发度以及减少切换开销。 2. 并发性：引入了线程的OS中，进程间可以并发，而且一个进程内部的多个线程之间也是可以并发的，这就使OS具有更好的并发性，有效的提高了系统资源利用率和吞吐量。 3. 拥有资源：无论OS是否支持线程，进程都是基本的资源拥有单位，线程只拥有很少的基本的资源，但是线程可以访问所隶属的进程的资源（进程的代码段，数据段和所拥有的系统资源如fd） 4. 系统开销：创建或者撤销进程的时候，系统要为之创建或回收PCB，系统资源等，切换时也需要保存和恢复CPU环境。而线程的切换只需要保存和恢复少量的寄存器，不涉及存储器管理方面的工作，所以开销较小。此外，统一进程中的多个线程由于共享地址空间，所以通信同步等都比较方便。 进程的几种状态 主要是3中基本状态，5状态和7状态可以直接看书 1. 就绪状态：进程获得了除了CPU之外的所有的必要资源，只要获得CPU就可以立即执行，此时的进程处于就绪态 2. 执行状态：进程已经获得CPU，正在运行，在多处理其系统中，会有多个进程同时处于运行状态 3. 阻塞状态：处于执行状态的进程由于发生某些事件而暂时无法继续执行，放弃处理机而处于暂停状态，此时进程就处于阻塞（执行受到阻塞）状态 就绪->执行：调度进程为其分配了处理机 执行->就绪：时间片用完 执行->阻塞：申请临界资源而未被满足，如IO请求或者申请缓存 阻塞->就绪：请求得到满足，如IO完成 进程同步 多进程虽然提高了系统资源利用率和吞吐量，但是由于进程的异步性可能造成系统的混乱。进程同步的任务就是对多个相关进程在执行顺序上进行协调，使并发执行的多个进程之间可以有效的共享资源和相互合作，保证程序执行的可再现性 同步机制需要遵循的原则： 一、单项选择题 1．所谓（）是指将一个以上的作业放入主存，并且同时处于运行状态，这些作业共享处理机的时间和外围设备等其它资源。 A. 多重处理 B.多道程序设计 C. 实时处理 D. 共同执行 2．下列进程调度算法中，可能引起进程长时间得不到运行的算法是( )。 A. 时间片轮转法 B. 不可抢占式静态优先级算法 C. 可抢占式静态优先级算法 D. 不可抢占式动态优先级算法 3．信箱通信是一种( )的通信方式。 A. 直接通信 B. 间接通信 C. 低级通信 D. 信号量 4．既要考虑作业等待时间，又要考虑作业执行时间的调度算法是( )。 A. 响应比高者优先 B. 短作业优先 C. 优先级调度 D. 先来先服务 5. 操作系统的职能是管理软硬件资源、合理地组织计算机工作流程和（）。 A．为用户提供良好的工作环境和接口 B．对用户的命令做出快速响应 C．作为服务机构向其他站点提供优质服务 D．防止有人以非法手段进入系统 6. 设计实时操作系统时，首先应考虑系统的（）。 A．可靠性和灵活性B．实时性和可靠性 C．优良性和分配性 D．灵活性和分配性 7. 进程有三种基本状态，下面关于进程状态变化的说法正确的是（）。 A．进程一旦形成，首先进入的是运行状态 B．若运行的进程因时间片用完而让出处理机，则该进程将转入就绪状态 C．在分时系统中，一个正在运行的进程时间片到，该进程将转入就绪状态 D．因进程执行中存在不确定性，一个进程可能同时处于某几种状态中 8. 临界区是指并发进程中访问临界资源的（）段。 A. 管理信息 B. 信息存储 C. 数据 D. 程序 9. 有n个进程需要访问同一类资源，假定每个进程需要3个资源，系统至少要提供（）个资源才能保证不会死锁。 A．3n B．2n C．2n+1 D．3n-1 10. 设与某资源相关联的信号量初值为3，当前值为1，若M表示该资源的可用个数，N表 操作系统结构设计 操作系统是一种大型、复杂的并发系统，为了研制操作系统，首先必须研究它的结构，力求设计出结构良好的程序。操作系统的结构设计 有两层含义：一是研究操作系统的整体结构，由程序的构成成分组成操作系统程序的构造过程和方法；二是研究操作系统程序的局部结构，包括数据结构和控制结构。采用不同的构件和构造方法可组成不同结构的操作系统。本节将在讨论操作系统构件之后，全面介绍各种操作系统的构造方法。 1.2.1 操作系统的组件 通常把组成操作系统程序的基本单位称作操作系统的构件。剖析现代操作系统，构成操作系统的基本单位除内核之外，主要还有进程、线程、类程和管程。 1．内核现代操作系统中大都采用了进程的概念，为了解决系统的并发性、共享性和随机性，并使进程能协调地工作，单靠计算机硬件提供的功能是十分不够的。例如，进程调度工作目前就不能用硬件来实现；而进程自己调度自己也是困难的。所以，系统必须有一个软件部分能对硬件处理器及有关资源进行首次改造，以便给进程的执行提供良好运行环境，这个部分就是操作系统的内核。 由于操作系统设计的目标和环境不同，内核的大小和功能有很大差别。有些设计希望把内核做得尽量小仅具有极少的必需功能，称为微内 核（microkernel ），其他功能都在核外实现，通过微内核提供的消息传递机制完成其余功能模块间的联系；有些设计则希望内核具有较多的功能，虽然其内部也可划分成层次或模块，但运行时是一个大二进制映像，模块间的联系可通过函数或过程调用实现，称为单内核 （monolithickernel ）。操作系统的一个基本问题就是内核的功能设计。微内核结构是现代操作系统的特征之一，这种方法把内核和核外服务程序的开发分离，可为特定应用程序或运行环境要求定制服务程序，具有较好的可伸缩性，简化了实现，提供了灵活性，很适合分布式系统的构造。 一般而言，内核必须提供以下 3 个方面的功能。 （1）中断处理。中断处理是内核中最基本的功能，也是操作系统赖以活动的基础，为了缩短屏蔽中断的时间，增加系统内的并发性，通常它仅仅进行有限的、简短的处理，其余任务交给在内核之外的特殊用户态进程完成。当中断事件产生时，先由内核截获并转向中断处理例行程序进行原则处理，它分析中断事件的类型和性质，进行必要的状态修改，然后交给内核之外的进程去处理。例如，产生外围设备结束中断事件时，内核首先分析是否正常结束，如果是正常结束，那么，就应释放等待该外围传输的进程；否则启动相应设备管理进程进行出错或异常处理。又如当操作员请求从控制台输入命令时，内核将把这一任务转交给命令管理进程去处理，以接收和执行命令。 （2）短程调度。主要职能是分配处理器。当系统中发生了一个事件之后，可能一个进程要让出处理器，而另一个进程又要获得处理器。短程调度按照一定的策略管理处理器的转让，以及完成保护和恢复现场的工作。由于它是协调进程竞争处理器资源的程序，所以它不是进程而是内核中的一个程序。 （3）原语管理。原语是内核中实现某一功能的不可中断过程。为了协调进程完成通信、并发执行和共享资源，各种原语是必不可少的。通信原语为进程相互传递消息，同步原语能协调并发进程之间的种种制约关系。此外，还有其他原语，如启动外围设备工作的启动原语，若启动不成功则请求启动者应等待，显然，这个启动过程应该是完整的，否则在成为等待状态时，可能外围设备已经空闲。由于设备的操作与硬件密切相关，故通常设备驱动程序等功能都放在内核中完成。 内核是操作系统对裸机的首次改造，内核和裸机组成了一台虚拟机，进程就在这台虚拟机上运行，它比裸机的功能更强大，具有以下特性： （1）虚拟机没有中断，因而，进程的设计者不再需要有硬件中断的概念，用户进程执行中无须处理中断； （2）虚拟机为每个进程提供了一台虚拟处理器，每个进程就好像在各自的私有处理器上顺序地推进，实现了多个进程的并发执行； （3）虚拟机为进程提供了功能较强的指令系统，即它们能够使用机器非特权指令、系统调用和原语所组成的新的指令系统。 为了保证系统的有效性和灵活性，设计内核应遵循少而精的原则。如果内核功能过强，则一方面在修改系统时可能牵动内核；另一方面它占用的内存容量和执行时间都会增大，且屏蔽中断的时间过长也会影响系统效率。因而，设计内核时应注意：中断处理要简单；调度算法要有效；原语应灵活有力、数量适当。这样就可以做到下次修改系统时，尽量少改动内核，执行时中断屏蔽时间缩短。 2．进程管理 程序本身并不能做什么，只有在CPL执行它的指令时才能有所作为；因此，可以把进程看做是正在运行的程序。但是当我们进一步研究时，对进程的定义将更为普遍。例如：一个分时用户程序（如编译器）是一个进程，个人用户在PC上运行的字处理程序是一个进程，一个系统任务（如输出到打印机）也是一个进程，并可以提供允许进程创建与其并发执行的子进程的系统调用。 进程需要特定的资源（包括CPU寸间、内存、文件和I/O设备）来完成工作。这些资源或者在进程创建时分配给它，或者在其运行时分配。除了在进程创建时所获得的各种物理资源和逻辑资源以外，各种各样的初始化数据（或输入）也可能一同传送给进程。例如，考虑一个能够在终端的显示屏上显示一 练习 1 一、单项选择题 1． A 不是分时系统的基本特征 A.同时性 B.独立性 C.实时性 D.交互性 2.在单一处理机上执行程序，多道程序的执行是在B进行的。 A.同一时刻 B. 同一时间间隔内 C.某一固定时刻 D. 某一固定时间间隔内 3.为了描述进程的动态变化过程，采用了一个与进程相联系的 C ，系统根据它而感知进程的存在。 A.进程状态字 B. 进程优先数 C.进程控制块 D. 进程起始地址 4.经过 B ，目标程序可以不经过任何改动而装入物理内存单元 A.静态重定位 B.动态重定位 C.编译或汇编 D.存储扩充 5.若处理器有32位地址，则它的虚拟地址空间为 B 字节 A. 2GB B.4GB C.100KB D.640KB 6.在分段管理中， A 。 A.以段为单位分配，每段是一个连续存储区 B.段与段之间必定不连续 C.段与段之间必定连续 D.每段是等长的 7. C存储管理方式提供一维地址结构 A.固定分区 B.分段 C.分页 D.分段和段页式 8.作业在系统中存在与否的唯一标志是 C 。 A－1 共9 页 A.源程序 B.作业说明书 C.作业控制块 D.目的程序 9.文件系统为每个文件另建立一张指示逻辑记录和物理记录之间的对应 关系表，由此表和文件本身构成的文件是D。 A.连续文件 B.串连文件 C.索引文件 D.逻辑文件 10. 操作系统中采用缓冲技术的目的是为了增强系统 D 的能力。 A.串行操作 B. 控制操作 C.重执操作 D.并行操作 11．如果分时操作系统的时间片一定，那么 B 则响应时间越长。 A．用户数越少B．用户数越多C．内存越少D．内存越多 12. 解决“碎片”问题最好的存储管理方法是 A 。 A. 页式管理 B. 段式管理 C. 固定分区管理 D. 可变分区管理 13. 采用段式存储管理的系统中，若地址用24位表示，其中8位表示段号，则允许每段的最大长度是 B 。 A. 224 B. 216 C. 28 D. 232 14. 下列算法中用于磁盘移臂调度的是 C 。 A. 时间片轮转法 B. LRU算法 C. 电梯算法 D. 优先级高者优先算法 15. 进程从运行状态进入就绪状态的原因可能是 D 。 A. 被选中占有处理机 B. 等待某一事件 C. 等待的事件已发生 D. 时间片用完 16.在操作系统中，对信号量S的P原语操作定义中，使进程进入相应阻 塞队列等待的条件是 C 。 A. S>0 B. S=0 C. S<0 D. S=1 17．在一个单处理机系统中，若有６个用户进程，在非管态的某一时刻， 一、单项选择题 1．（）不是基本的操作系统。 A、批处理操作系统 B、分时操作系统 C、实时操作系统 D、网络操作系统 2．（）不是分时系统的基本特征： A、同时性 B、独立性 C、实时性 D、交互性 3．处理器执行的指令被分成两类，其中有一类称为特权指令，它只允许（）使用。 A、操作员 B、联机用户 C、操作系统 D、目标程序 4．当用户程序执行访管指令时，中断装置将使中央处理器（）工作。 A、维持在目态 B、从目态转换到管态 C、维持在管态 D、从管态转换到目态 5．进程所请求的一次打印输出结束后，将使进程状态从（） A、运行态变为就绪态 B、运行态变为等待态 C、就绪态变为运行态 D、等待态变为就绪态 6．采用动态重定位方式装入的作业，在执行中允许（）将其移动。 A、用户有条件地 B、用户无条件地 C、操作系统有条件地 D、操作系统无条件地 7．分页式存储管理中，地址转换工作是由（）完成的。 A、硬件 B、地址转换程序 C、用户程序 D、装入程序 8．如果允许不同用户的文件可以具有相同的文件名，通常采用（）来保证按名存取的安全。 A、重名翻译机构 B、建立索引表 C、建立指针 D、多级目录结构 9．对记录式文件，操作系统为用户存取文件信息的最小单位是（）。 A、字符 B、数据项 C、记录 D、文件 10．为了提高设备分配的灵活性，用户申请设备时应指定（）号。 A、设备类相对 B、设备类绝对 C、相对 D、绝对 11． 12．作业调度是从输入井中处于（）状态的作业中选取作业调入主存运行。 A、运行 B、收容 C、输入 D、就绪 13．一作业进入内存后，则所属该作业的进程初始时处于（）状态。 A、运行 B、等待 C、就绪 D、收容 14．共享变量是指（）访问的变量。 A、只能被系统进程 B、只能被多个进程互斥 C、只能被用户进程 D、可被多个进程 15．临界区是指并发进程中访问共享变量的（）段。 A、管理信息 B、信息存储 C、数据 D、程序 16．若系统中有五台绘图仪，有多个进程均需要使用两台，规定每个进程一次仅允许申请一台，则至多允许（）个进程参于竞争，而不会发生死锁。 A、5 B、2 C、3 D、4 17．产生系统死锁的原因可能是由于（）。 A、进程释放资源 B、一个进程进入死循环 C、多个进程竞争，资源出现了循环等待 D、多个进程竞争共享型设备 1操作系统的基本特征有哪些？ 答：操作系统的基本特征： （1）并发。并发是指两个或多个活动在同一给定的时间间隔中进行。（2）共享。共享是指计算机系统中的资源被多个任务所共用。 （3）异步性。在多道程序环境下，各个程序的执行过程有“走走停停”的性质。每一道程序既要完成自己的事情，又要与其他程序共享系统中 的资源。这样，它什么时候得以执行、在执行过程中是否被其他事情 打断（如I/O中断）、向前推进的速度是快还是慢等，都是不可预知的， 由程序执行时的现场所决定。另外，同一程序在相同的初始数据下， 无论何时运行，都应获得同样的结果。这是操作系统所具有的异步性。2操作系统的主要功能有哪些？ 答:操作系统的主要功能包括:存储管理,进程和处理机管理,文件管理,设备管理以及用户接口管理。 3、操作系统一般为用户提供了哪三种界面？它们各有什么特点？ 答： 4、操作系统主要有哪三种基本类型？它们各有什么特点？ 5、操作系统主要有哪些类型的体系结构？UNIX系统和Linux系统各采用哪些结构？ 答：一般说来，操作系统有四种结构：整体结构、层次结构、虚拟机结构、客户机-服务器结构。Linux系统采用的是整体结构。UNIX系统采用的是层次结构。 6、Linux系统有什么特点？ 7、使用虚拟机有哪些优势和不足？ 8、现代计算机系统由什么组成的？ 9、在操作系统中，为什么要引入进程的概念？它与程序的区别和联系分别是什么？ 10、操作系统在计算机系统中处于什么位置？ 11、进程的基本状态有哪几种？ 答：进程的基本状态有三种，分别为运行态、就绪态、阻塞态。 12、你熟悉哪些操作系统？想一想你在使用计算机过程中，操作系统如何提供服务？ 答：我们最熟悉的一般为Windows操作系统，它是由微软（Microsoft）公司推出的一个功能强大的图形界面操作系统。常用的操作系统还有Linux，UNIX 操作系统。 我们在使用计算机时，首先接触的是用户界面，我们可以通过键盘上输入命令，在桌面上点击鼠标完成操作，这时系统就知道执行相应的功能。 13、PCB的作用是什么？它是怎样描述进程的动态性质的？ 答：进程控制块PCB是进程组成中最关键的部分。每个进程有唯一的进程控制块；操作系统根据PCB对进程实施控制和管理，进程的动态、并发等特征是利用PCB表现出来的；PCB是进程存在的唯一标志。 PCB中有表明进程状态的信息：该进程的状态是运行态、就绪态还是阻塞态，利用状态信息来描述进程的动态性质。 14、PCB表的组织方式主要有哪几种？分别简要说明。 答：PCB表的组织方式主要有：线性方式、链接方式和索引方式。 线性方式是把所有进程的PCB都放在一个表中。 链接方式按照进程的不同状态把它们分别放在不同的队列中。 索引方式是利用索引表记载相应状态进程的PCB地址。 15、进程和线程的区别是什么？ 答：（1）动态性。程序是静态、被动的概念，本身可以作为一种软件资源长期保存；而进程是程序的一次执行过程，是动态、主动的概念，有一定的生命周期，会动态地产生和消亡。 （2）并发性。传统的进程是一个独立运行的单位，能与其他进程并发执行。进程是作为资源申请和调度单位存在的；而通常的程序是不能作为一个独立运行的单位并发执行的。 （3）非对应性。程序和进程无一一对应关系。一个程序可被多个进程共用；一个进程在其活动中又可以顺序地执行若干个程序。 （4）异步性。各个进程在并发执行过程中会产生相互制约关系，造成各自前进速度的不可预测性。而程序本身是静态的，不存在这种异步特征。 1.2操作系统结构设计 操作系统是一种大型、复杂的并发系统，为了研制操作系统，首先必须研究它的结构，力求设计出结构良好的程序。操作系统的结构设计有两层含义：一是研究操作系统的整体结构，由程序的构成成分组成操作系统程序的构造过程和方法；二是研究操作系统程序的局部结构，包括数据结构和控制结构。采用不同的构件和构造方法可组成不同结构的操作系统。本节将在讨论操作系统构件之后，全面介绍各种操作系统的构造方法。 操作系统的组件 通常把组成操作系统程序的基本单位称作操作系统的构件。剖析现代操作系统，构成操作系统的基本单位除内核之外，主要还有进程、线程、类程和管程。 1．内核 现代操作系统中xx采用了进程的概念，为了解决系统的并发性、共享性和随机性，并使进程能协调地工作，单靠计算机硬件提供的功能是十分不够的。例如，进程调度工作目前就不能用硬件来实现；而进程自己调度自己也是困难的。所以，系统必须有一个软件部分能对硬件处理器及有关资源进行首次改造，以便给进程的执行提供良好运行环境，这个部分就是操作系统的内核。 由于操作系统设计的目标和环境不同，内核的大小和功能有很大差别。有些设计希望把内核做得尽量小仅具有极少的必需功能，称为微内核（microkernel），其他功能都在核外实现，通过微内核提供 的消息传递机制完成其余功能模块间的联系；有些设计则希望内核具有较多的功能，虽然其内部也可划分成层次或模块，但运行时是一个大二进制映像，模块间的联系可通过函数或过程调用实现，称为单内核（monolithic kernel）。操作系统的一个基本问题就是内核的功能设计。微内核结构是现代操作系统的特征之一，这种方法把内核和核外服务程序的开发分离，可为特定应用程序或运行环境要求定制服务程序，具有较好的可伸缩性，简化了实现，提供了灵活性，很适合分布式系统的构造。 一般而言，内核必须提供以下3个方面的功能。 （1）xx处理。xx处理是内核中最基本的功能，也是操作系统赖以活动的基础，为了缩短屏蔽xx的时间，增加系统内的并发性，通常它仅仅进行有限的、简短的处理，其余任务交给在内核之外的特殊用户态进程完成。当xx事件产生时，先由内核截获并转向xx处理例行程序进行原则处理，它分析xx事件的类型和性质，进行必要的状态修改，然后交给内核之外的进程去处理。例如，产生外围设备结束xx事件时，内核首先分析是否正常结束，如果是正常结束，那么，就应释放等待该外围传输的进程；否则启动相应设备管理进程进行出错或异常处理。又如当操作员请求从控制台输入命令时，内核将把这一任务转交给命令管理进程去处理，以接收和执行命令。 （2）短程调度。主要职能是分配处理器。当系统中发生了一个事件之后，可能一个进程要让出处理器，而另一个进程又要获得处理器。短程调度按照一定的策略管理处理器的转让，以及完成保护和恢 一、选择题 1 BCBCA 6 C BAAA 二、判断题TFTFT 三、填空题 1外部设备联机并行操作 2安全性和简明性 3内存、缺页 4作业 5执行和完成 6段、系统 7多用户、多任务 8就绪、执行 9虚拟 四、简答题 1．什么是系统调用？ 答：系统调用是用户在程序中能以“函数调用”形式调用的、由操作系统提供的子功能的集合。每一个子功能称作一条系统调用命令。它是操作系统对外的接口，是用户级程序取得操作系统服务的唯一途径。 2．什么是临界资源？ 一次仅允许一个进程使用的资源。 3．什么是抖动（或称颠簸）？ 页面抖动是系统中频繁进行页面置换的现象。即如果一个进程没有一定数量的内存 块，它很快就发生缺页。此时，它必须淘汰某页。由于所有这些页面都正在使用，所以刚被淘汰出去的页很快又被访问，因而要把它重新调入。可是调入不久又再被 淘汰出去，这样再访问，再调入，如此反复，使得整个系统的页面替换非常频繁，以致大部分机器时间都用在来回进行的页面调度上，只有一小部分时间用于进程的 实际运算方面。 4.影响缺页中断率的因素有哪些？ 影响缺页中断率的因素有四个： ①分配给作业的主存块数多则缺页率低，反之缺页中断率就高。 ②页面大，缺页中断率低；页面小缺页中断率高。 ③程序编制方法。以数组运算为例，如果每一行元素存放在一页中，则按行处理各 元素缺页中断率低；反之，按列处理各元素，则缺页中断率高。 ④页面调度算法对缺页中断率影响很大，但不可能找到一种最佳算法。 五、应用题（每题10分，共20分） 1.在一个采用页式虚拟存储管理的系统中，有一用户作业，它依次要访问的字地址序列是：115，228，120，88，446，102，321，432，260，167，若该作业的第0页已经装入主存，现分配给该作业的主存共300字，页的大小为100字，请回答下列问题： （1）按FIFO调度算法将产生多少次缺页中断，依次淘汰的页号为多少，缺页中断率为多少。（2）按LRU调度算法将产生多少次缺页中断，依次淘汰的页号为多少，缺页中断率为多少。答： 页面走向为：1，2，1，0，4，1，3，4，2，1 （1）按FIFO调度算法将产生5次缺页中断；依次淘汰的页号为：0，1，2；缺页中断率为：5/10=50% (3’) 1 2 1 0 4 1 3 4 2 1 0 0 0 0 0 4 4 4 4 4 4 1 1 1 1 1 1 3 3 3 3 2 2 2 2 2 2 2 2 1 ×××××(2’) （2）按LRU调度算法将产生6次缺页中断；依次淘汰的页号为：2，0，1，3；缺页中断率为：6/10=60% (3’) 1 2 1 0 4 1 3 4 2 1 0 0 0 0 0 0 0 3 3 3 3 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 4 4 4 4 4 1 ××××××(2’) 2.有一个具有如下作业流的批处理处理系统，作业调度采用短作业优先，进程调度采用基于优先数的抢先式调度算法。下表给出的是作业序列和相应进程的优先数，优先数越小优先级越高。 作业名到达时间估计运行时间/min 优先数 1 8:00 40 4 2 8:20 30 2 3 8:30 50 3 4 8:50 20 5 (1)列出所有作业进入内存时间及完成时间 (2)计算作业的平均周转时间和平均带权周转时间 解答： (1)作业进入内存时间与结束时间如下所示：(`4’=1’*4) 作业名进入内存时间结束时间 1 8:00 9:10 2 8:20 8:50 3 9:10 10:00 4 8:50 10:20 (2)各作业的周转时间为：(`4’=1’*4) 作业A：9:10 – 8:00 = 70 min 作业B：8:50 – 8:20 = 30 min 作业C：10:00 – 8:30 = 90 min操作系统1
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