操作系统期末考试复习资料

一、什么叫操作系统？其功能有哪些？

操作系统是人与计算机进行通信的一个接口，是对计算机硬件资源和软件资源进行控制和管理的程序的集合，是对计算机硬件系统功能的扩充，是其它软件建立和运行的基础。

功能：

处理机管理：操作系统能合理有效的管理、调度中央处理器，使其发挥最大的功能。

存储管理：主要是对内存的管理，他根据用户程序的要求分配内存区域，保证各用户的程序和数据互不干扰。

设备管理：对外部设备的管理。

文件管理：操作系统具有对文件按名存取的功能，为用户的使用提供了便利。文件管理支持对文件的共享，保密和保护等问题。

提供用户接口：为处理器管理做准备的，包括对作业的组织、调度和运行控制。

二、现代操作系统的主要特征

①并发性并行性是指两个或多个事件在同一时刻发生，而并发性是指两个或多

个事件在同一时间间隔内发生

②共享性所谓共享是指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程（线程）

共同使用.

③虚拟性所谓虚拟是指通过某项技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应

物

④异步性操作系统允许多个并发进程共享资源，使得每个进程的运行过程受到

其他进程制约，使进程的执行不是一气呵成，而是以停停走走的方式运行

三、什么叫进程？进程的特征

进程的定义：

为了使参与并发执行的每个程序都能独立地运行在操作系统中必须为之配置一个专门的数据结构称为进程控制块（PCB）。系统利用PCB来描述进程的基本情况和活动过程，进而控制和管理进程。这样，由程序段、相关的数据段和PCB三部分便构成了进程实体，简称进程。

进程的特征：

动态性:进程是程序在数据集合上的一次执行过程，具有生命周期，由创建而产生，由调度而运行，由结束而消亡，是一个动态推进、不断变化的过程。而程序则不然，程序是文件，静态而持久地存在。

并发性：这是指多个进程实体同存在于内存中，且能在一段时间内同时运行。并发性是进程的重要特征，同时也成为OS的重要特征。引入进程的目的也正是为了使其进程实体能和其他进程实体并发执行；而程序（没有建立PCB）是不能并发执行的。

独立性：在传统的OS中，独立性是指进程实体书一个能独立运行、独立分配资

源和独立接受调度的基本单位。凡未建立PCB的程序都不能作为一个独立的单位参与运行。

异步性：这是指进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进，或说进程实体按一部方式运行。

四、什么是进程控制块？进程控制块的作用？

定义：为了使参与并发执行的每个程序都能独立地运行在操作系统中必须为之配置一个专门的数据结构称为进程控制块（PCB）是记录操作系统所需的，用于描述进程当前的情况以及管理进程运行的全部消息记录型数据结构。

作用：

使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序（含数据）成为一个能独立运行的基本单位，一个能与其它进程并发执行的进程。作为独立运行基本单位的标志，能实现间断性运行方式，提供进程管理所需要的信息，提供进程调度所需要的信息，实现与其他进程的同步与通信。

五、什么是死锁？产生死锁的原因和必要条件是什么？

定义：在多道程序系统中，当一组进程中的每个进程均无限期地等待被改组进程中的另一进程所占有且永远不会释放的资源，此时的系统处于死锁状态，简称死锁。

死锁产生的原因：（a）系统提供的资源有限；（b）进程推进顺序不当。

产生死锁的必要条件：互斥条件、不可剥夺条件、请求和保持条件、循环等待条件。

六、储存管理的功能、实存管理与虚存管理的主要区别。储存管理的功能：

1，将逻辑地址映射为物理主存地址

2，在多用户之间分配物理主存

3，对各用户区的信息提供保护措施

4，扩充逻辑主存区

区别：

实存管理是一次性的作业必须一次性的全部装入内存后方能开始运行驻留性的指作业装入内存后整个作业都一直驻留在内存中，虚存管理是多次性的，对换性的虚拟性的。

七、什么叫块表？块表在地址转换中起什么作用？

定义：为了提高地址变换速度,可在地址变换机构中增设一个具有并行查寻能力的特殊高速缓冲寄存器，或称为“快表”

作用：可直接从快表中读出该页所对应的物理块号，并送到物理地址寄存器中，加快地址映射速度。

八、DMA的特点

1、允许不同速度的硬件装置来沟通，而不需要依于CPU 的大量中断负载.

2、DMA 传输将一个内存区从一个装置复制到另外一个，CPU 初始化这个传输动作，传输动作本身是由DMA控制器来实行和完成。

九、I/O控制方式有哪些？分别怎么突现的？

A.使用轮询的可编程I/O方式

实现:在处理机向控制器发出一条I/O指令，启动输入设备输入数据时，要同时把状态寄存器中的忙/闲标志busy置为1，然后便不断地循环测试busy;

B.使用中断的可编程I/O方式

实现:当某进程要启动某个I/O设备工作时，便由CPU向相应设备控制器发出一条I/O指令，然后立即返回继续执行原来的任务。

C.直接存储器访问方式

实现:1.数据传输的基本单位是数据块，即在CPU与I/O设备之间，每次传输至少一个数据块。

2.所传输的数据是从设备直接送入内存的，或者相反。

3.仅在传送一个或多个数据块的开始和结束时，才需CPU干预，整块数据的传送是在控制器的控制下完成的。

十、虚拟存储器基于什么原理？使用虚拟存储的好处有哪

些？

原理：基于局部性原理

好处:a.多次性；b.对换性；c.虚拟性

十一、什么叫中断？处理中断的过程是什么？

中断是指CPU对I/O设备发来的中断信号的一种响应。

处理中断的过程:

a.测定是否有未响应的中断信号.

b.保护被中断进程的CPU环境.

c.转入相应的设备处理程序。

d.中断处理。

f.恢复CPU的现场并退出中断。

十二、程序与进程的主要区别？进程与线程有什么区别与联系？

程序与进程的主要区别：

1）程序是永存的；进程是暂时的，是程序在数据集上的一次执行，有创建有撤销，存在是暂时的；

2）程序是静态的观念，进程是动态的观念；

3）进程具有并发性，而程序没有；

4）进程是竞争计算机资源的基本单位，程序不是；

5）进程和程序不是一一对应的：一个程序可对应多个进程即多个进程可执行同一程序，一个进程可以执行一个或几个程序。

进程与线程的区别和联系:

1.进程有自己独立的地址空间;而线程共享进程的地址空间；

2.一个程序至少有一个进程,一个进程至少有一个线程；

3.线程是处理器调度的基本单位,但进程不是；

4.二者均可并发执行.

十三、逻辑地址转换成物理地址

【例2】若在一分页存储管理系统中，某作业的页表如下所示。已知页面大小为

1024字节，试将逻辑地址1011，2148，4000，5012转化为相应的物理地址。

页号块号

1

2

3

2

3

1

6

分析页式存储管理的地址结构是一维的，即逻辑地址（或物理地址）只用一个数值即可表示。若给定逻辑地址A，页面的大小为L，则页号p和页内地址d可按照下式求得：

p=int [A/L]d=A mod L

其中，int是取整函数（取数值的整数部分），mod是取余函数（取数值的余数部分）。

下图显示了页式管理系统的地址转换机构。

页表的作用是实现从页号到物理块号的地址映射。以逻辑地址的页号检索页表，

得到该页的物理块号；同时将页内地址d直接送入物理地址寄存器的块内地址字段中。这样物理块号和块内地址拼接成了实际访问内存的地址，从而完成了从逻辑地址到物理地址的转换。

所以物理地址的计算公式为：

物理地址＝块的大小（即页的大小L）′块号f＋页内地址d

解本题中，为了描述方便，设页号为p，页内位移为d，则：

（1）对于逻辑地址1011，p＝int（1011/1024）＝0，d＝1011 mod 1024＝1011。查页表第0页在第2块，所以物理地址为1024′2＋1011＝3059。

（2）对于逻辑地址2148，p＝int（2148/1024）＝2，d＝2148 mod 1024＝100。查页表第2页在第1块，所以物理地址为1024＋100＝1124。

（3）对于逻辑地址4000，p＝int（4000/1024）＝3，d＝4000 mod 1024＝928。查页表第3页在第6块，所以物理地址为1024′6＋928＝7072。

（4）对于逻辑地址5012，p＝int（5012/1024）＝4，d＝5012 mod 1024＝916。因页号超过页表长度，该逻辑地址非法。

【例3】某虚拟存储器的用户编程空间共32个页面，每页为1KB，内存为16KB。假定某时刻一用户页表中已调入内存的页面的页号和物理块号的对照表如下：