计算机操作系统.docx

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计算机操作系统

1.描述计算机操作系统及作用

操作系统（英语：

OperatingSystem，简称OS）是管理和控制计算机硬件与软件资源的计算机程序，是直接运行在“裸机”上的最基本的系统软件，任何其他软件都必须在操作系统的支持下才能运行；管理计算机系统的全部软、硬件资源，合理组织计算机的工作流程，以达到充分发挥计算机资源的效率，为用户提供使用计算机的友好界面

2．描述计算机操作系统发展历史

人工操作方式

多道程序设计技术

分时、实时系统

通用操作系统

微机操作系统

网络操作系统

分布式操作系统

3.描述计算机操作系统的基本功能

处理机管理和作业管理、存储管理、设备管理、文件管理。

4.写出一款常用操作系统并简述其主要特点

Liunx

模块化程度高、安全性及可靠性好、完全兼容unix.（开源）

Windows

不开源、用户界面友好、多任务

（PS:

两者任选其一）

5.简述多道程序系统运行机理

在多道程序设计环境下，内存允许有多个程序存在，他们轮流使用着CPU，当一道程序因某种原因而暂停执行时，CPU立刻转去执行下一程序。

6.比较通用操作系统与嵌入式系统

嵌入式系统是“控制、监视或者辅助装置、机器和设备运行的装置，嵌入式系统是与应用紧密结合的，具有很强专用性；操作系统的功能包括管理计算机系统的硬件、软件及数据资源；控制程序运行；为其它应用软件提供支持等，使计算机系统所有资源最大限度地发挥作用，为用户提供方便的、有效的、友善的服务界面。

7.解释linux命令

Echo在显示器上显示一段文字，一般起到一个提示的作用。

Date用来显示或设定系统的日期与时间

Clear用来清除终端屏幕

Passwd修改使用者口令（密码）

Ls–l显示文件和目录的详细资料 

Cat/proc/cpuinfo 显示CPUinfo的信息 

Cal62014显示2014年六月份日历

Reboot重启

Cd/home进入'/home'目录

Mkdirdir1创建一个叫做'dir1'的目录

cpfile1file2采用交互方式将文件file1复制成文件file2

ifconfigeth0显示一个以太网卡的配置 

chmod777文件最高权限 

pwd显示工作路径

8.试述linux目录主要作用

/bin存放着使用者最经常使用的命令

/lib存放着系统最基本的动态链接共享库，其作用类似于Windows里的.dll文件。

几乎所有的应用程序都须要用到这些共享库。

/dev所有Linux的外部设备

/etc用来存放系统管理所需要的配置文件和子目录

/root系统管理员（也叫超级用户）的主目录。

用于存放root用户相关文档。

/mnt让用户临时挂载别的文件系统.默认挂载光驱和软驱的目录。

/proc虚拟目录，是系统内存的映射，可直接访问这个目录来获取系统信息。

/tmp用来存放一些临时文件

/usr最庞大的目录，要用到的应用程序和文件几乎都存放在这个目录下

/opt主机额外安装软件所摆放的目录。

默认是空的。

9.写出多道程序设计系统的特点

执行的并发性、相互的制约性、状态的多变性。

10.简述进程的含义

指一个程序在给定数据集合上的一次执行过程，是系统进行资源分配和运行调度的独立单位。

11.简述进程的特征

结构性、动态性、独立性、并发性、异步性。

12.给出进程五种状态模型及状态可能的变迁。

状态：

创建、运行、就绪、阻塞和撤销。

变迁：

创建—就绪、就绪—运行、运行—就绪、运行—阻塞、阻塞—就绪、运行—终止。

13.给出进程七种状态模型及状态可能的变迁。

状态：

创建、运行、就绪、阻塞、撤销、就绪/挂起、阻塞/挂起。

变迁：

阻塞—阻塞/挂起、阻塞/挂起—就绪/挂起、就绪/挂起—就绪、就绪—就绪/挂起、创建—就绪/挂起及创建—就绪、阻塞/挂起—阻塞、运行—就绪/挂起。

（PS:

状态模型见书P19、21。

本答案仅仅是状态）

14.简述进程控制块及其基本组成内容

进程控制块（PCB）是系统为了管理进程设置的一个专门的数据结构。

系统用它来记录进程的外部特征，描述进程的运动变化过程；进程控制块包含四方面信息：

标识信息、说明信息、现场信息、管理信息。

15.简述进程调度算法以及常用调度算法

先来先服务、时间片轮转、优先数、多级队列调度算法；

静态优先级算法、动态优先级算法、时间片轮转算法。

16.简述先来先服务调度算法

如果早就绪的进程排在就绪队列的前面，迟就绪的进程排在就绪队列的后面，那么先来先服务总是把当前处于就绪队列之首的那个进程调度到运行状态。

17.简述时间片轮转调度算法

为就绪队列分配每个进程分配个称为“时间片”的时间段，使用完一个时间片后让给另一个进程使用，它自己返回绪队列末尾

18.简述“原语”的含义

是由若干个不可分割的机器指令构成的完成某种特定功能的一段程序。

19.简述管态、目态作用

当CPU处于目态时，不允许执行特权指令；当CPU处于管态时，可执行包括特权指令在内的一切机器指令

20.系统调用的作用

应用程序具有更好的兼容性、、具有多任务处理的功能、安全性提高、方便系统操作及修改。

21.系统调用与过程调用的区别

1.运行的状态不同。

在程序中的过程一般或者都是用户程序，或者都是系统程序，即都是运行在同一个系统状态的（用户态或系统态）。

2.进入的方式不同。

一般的过程调用可以直接由调用过程转向被调用的过程。

而执行系统调用时，由于调用过程与被调用过程是处于不同的状态，因而不允许由调用过程直接转向被调用过程，通常是通过访问管中断（即软中断）进入，先进入操作系统，经分析后，才能转向相应的命令处理程序。

3.返回方式的不同。

4.代码层次不同。

一般过程调用中的被调用程序是用户级程序，而系统调用是操作系统中的代码程序，是系统级程序。

22.试述作业和作业步

作业是用户要求计算机系统所做的一个计算机问题或者事务处理的完整过程；作业步是完成作业经过的加工步骤。

23.作业调度和进程调度有什么不同？

进程调度是真正让某个就绪状态的进程到处理机上运行，而作业调度只是使作业具有了竞争处理机的机会。

进程调度：

是按照某种调度算法从就绪状态的进程中选择一个进程到处理机上运行。

负责进程调度功能的内核程序称为进程调度程序。

作业调度：

是按某种调度算法从后备作业队列中选择作业装入内存运行；另外当该作业执行完毕后，还负责回收系统资源。

完成作业调度功能的程序称为作业调度程序。

24.写出存储管理的功能

内存分配与回收、存储保护和共享、地址定位、存储扩充。

25.简述绝对地址和相对地址

把主存空间的地址编号称为主存储器的绝对地址，与绝对地址对应的主存空间称为物理地址空间，相对地址是指相对于某个基准量（通常用零作为基准量）编址时所使用的地址。

26.简述地址重定位方式

在操作系统中，重定位方式把用户指令中相对地址变为所在绝对地址空间的绝对地址过程。

（把逻辑地址转变为内存的管理地址过程）

27.简述对换技术的基本思想

在多道系统中，系统把内存中暂时不能运行的某部分作业写入外存交换区，腾出空间，把外存交换区中具备运行条件的指定作业调入内存。

28.简述可变分区管理基本思想

在作业要求装入内存储器时，如果当时内存储器中有足够的存储空间满足该作业要求，就划分出一个与作业相对地址空间同样大小的分区，并分配给它。

29.简述地址动态重定位方法

在程序运行过程中要访问数据时再进行逻辑地址与物理地址的变换，就是在程序执行期间每次访问内存之前进行重定位

30.比较地址静态重定位和动态重定位

静态地址重定位：

即在程序装入内存的过程中完成，是指在程序开始运行前，程序中的各个地址有关的项均已完成重定位，地址变换通常是在装入时一次完成的，以后不再改变，故成为静态重定位。

优点：

无需硬件支持

缺点：

1）程序重定位之后就不能在内存中搬动了；2）要求程序的存储空间是连续的，不能把程序放在若干个不连续的区域中。

动态地址重定位：

不是在程序执行之前而是在程序执行过程中进行地址重定位。

更确切的说，是在每次访问内存单元前才进行地址变换。

动态重定位可使装配模块不加任何修改而装入内存，但是它需要硬件一定位寄存器的支持。

优点：

1）目标模块装入内存时无需任何修改，因而装入之后再搬迁也不会影响其正确执行，这对于存储器紧缩、解决碎片问题是极其有利的；2）一个程序由若干个相对独立的目标模块组成时，每个目标模块各装入一个存储区域，这些存储区域可以不是顺序相邻的，只要各个模块有自己对应的定位寄存器就行。

缺点：

需要硬件支持。

区别：

　　①静态重定位是在作业装入的时候一次完成，动态重定位是在作业执行时再实现的。

　　②静态重定位是软件支持的，动态重定位是硬件和软件合作实现的。

　　③静态重定位不能实现主存的移动，而动态重定位可以。

　　④动态重定位还可能提供虚拟存储空间。

31.简述固定分区管理

固定式分区是在处理作业之前存储器就已经被划分成若干个分区，每个分区的大小可以相同，也可以不同。

但是，一旦划分好分区后，主存储器中的分区的个数就固定了，且每个分区的大小固定不变，每个分区只允许一个作业运行。

32.比较外部碎片和内部碎片

内部碎片就是已经被分配出去（能明确指出属于哪个进程）却不能被利用的内存空间；外部碎片指的是还没有被分配出去（不属于任何进程），但由于太小了无法分配给申请内存空间的新进程的内存空闲区域。

33.简述空闲分区分配算法

最先适应、最佳适应、最坏适应算法。

34.简述可变分区管理存储管理特点

 可变分区存储管理的优点

算法简单、实现容易、内存额外开销小、存储保护措施简单

支持多道程序设计、整个系统的工作效率提高（与固定分区相比）

可变分区存储管理的缺点

存在外部碎片、造成内存资源浪费、合并外部碎片需要花费大量时间

若用户作业的相对地址空间比用户区大，该作业无法运行（大作业无法在小内存上运行）

35.简述分页式存储管理的基本思想

分页存储管理是将固定分区方法与动态重定位技术结合在一起提出的一种存储管理方案，它需要硬件的支持，采用分页存储器允许把一个作业存放到若干不相邻的分区中，既可免去移动信息的工作，又可尽量减少主存的碎片。

1.等分内存

把整个内存划分成大小相等的许多分区，每个分区称为”块“（具有固定分区的管理思想）

分页式存储管理中，“块”是存储分配的单位

2.等分逻辑空间

用户作业仍然相对于“0”进行编址，形成一个连续的相对地址空间

操作系统按照内存块的尺寸对用户作业的逻辑空间进行划分

用户程序相对地址空间的每一个分区称为“页”，页号编号从0开始

用户相对地址空间中的每一个相对地址，都可以用（页号，页内偏移）来表示，（页号，页内偏移）与相对地址是一一对应的

为了加快一维地址到二维地址的转换速度，一般页的大小采用2n

3.建立页表

需要解决：

作业装入不连续的存储块能正常运行的问题（比如，作业A装入第0、5、8块内存块）

页表：

系统为了知道一个作业的某一页存放在内存中的哪一块中，建立的页、块对应关系表

一维逻辑地址转换为二维逻辑地址（页号，页内偏移）的方法：

页号=相对地址/块尺寸

页内偏移=相对地址%块尺寸

二维逻辑地址（页号，页内偏移）转换为物理地址的方法：

查页表，找到该页的物理块号

用页内偏移拼出物理地址（物理块号，页内偏移）

用户程序原封不动的进入各个内存块

指令中的相对地址重定位工作是在指令执行时执行

4.硬件支持

分页存储管理的实现需要硬件支持

硬件需要提供页表起始地址寄存器（Pb）和页表长度寄存器（Pl）

页表起始地址寄存器保存了正在运行进程页表的首地址

页表长度寄存器保存了正在运行进程页表的长度

36.简述段表及地址变换步骤

从CPU给出的相对地址数【段号s，段内位移d】中提取段号s，如果s大于段表长度，表示该地址越界出错；否则以此段号为索引查段表，得出该段在内存的基址；

用相对地址中的段内位移d与该段段长比较，如果大于段长，则表示该段地址出错，否则由段的基址和段内位移d拼装出所需物理地址，从而实现对内存的访问。

37.简述段表及地址变换过程

重新调度时，把调度到的作业的段表起始地址及长度放入段表基址寄存器中，从而达到映射不同作业的目的。

38.试述请求分页式存储管理的基本思想

在进程开始运行之前，仅装入当前要执行的部分页面即可运行；在执行过程中，可使用请求调入中断动态装入要访问但又不在内存的页面；当内存空间已满，而又需要装入新的页面时，者根据置换功能适当调出某个页面，以便腾出空间而装入新的页面。

为实现请求分页，需要一定的硬件支持，包括：

页表机制、缺页中断机构、地址变换机构。

39.比较分页式和分段式存储管理

分页和分段有许多相似之处,比如两者都不要求作业连续存放.但在概念上两者完全不同,主要表现在以下几个方面:

（1）页是信息的物理单位,分页是为了实现非连续分配,以便解决内存碎片问题,或者说分页是由于系统管理的需要.段是信息的逻辑单位,它含有一组意义相对完整的信息,分段的目的是为了更好地实现共享,满足用户的需要.

（2）页的大小固定,由系统确定,将逻辑地址划分为页号和页内地址是由机器硬件实现的.而段的长度却不固定,决定于用户所编写的程序,通常由编译程序在对源程序进行编译时根据信息的性质来划分.

（3）分页的作业地址空间是一维的.分段的地址空间是二维的.

40.简述页面淘汰算法

先进先出（FIFO）、最近最久未用（LRU）、最近最少用（LFU）、最优页面淘汰算法（OPT）。