操作系统复习题.docx
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操作系统复习题
OS复习题
1、处理机管理有哪些主要功能？
其主要任务是什么？
答：
处理机管理的主要功能是：
进程管理、进程同步、进程通信和处理机调度。
进程控制的主要任务是为作业创建进程，撤销已结束的进程，以及控制进程在运行过程中的状态转换。
---进程同步的主要任务是对诸进程的运行进行调节。
---进程通信的任务是实现在相互合作进程之间的信息交换。
---调度分为作业调度和进程调度.作业调度的基本任务是从后备队列中按照一定的算法，选择出若干个作业，为它们分配必要的资源；而进程调度的任务是从进程的就绪队列中，按照一定的算法选出一新进程，把处理机分配给它，并为它设置运行现场，是进程投入运行。
2、PCB提供了进程管理所需要的哪些信息？
答：
通用寄存器、指令计数器、程序状态字、用户栈指针。
3、试说明DMA的工作流程？
答：
当CPU 要从磁盘读入一数据块时，便向磁盘控制器发送一条读命令。
该命令被送到其中的命令寄存器（CR）中。
同时，还须发送本次要将数据读入的内存起始目标地址，该地址被送入内存地址寄存器（MAR）中；本次要读数据的字（节）数则送入数据计数器（DC）中，还须将磁盘中的源地址直接送至DMA 控制器的I/O 控制逻辑上，然后启动DMA 控制器进行数据传送，以后CPU 便可去处理其它任务。
此后，整个数据传送过程便由DMA控制器进行控制。
当DMA 控制器已从磁盘中读入一个字（节）的数据送入数据寄存器（DR）后，再挪用一个存储器周期，将该字（节）传送到MAR 所指示的内存单元中。
按着便对MAR 内容加1，将DC 内容减1.若减1 后，DC 内容不为0，表示传送未完，便继续传送下一个字（节）；否则，由DMA 控制器发出中断请求。
4、磁盘访问时间有哪几个组成部分？
答：
①寻道时间，启动磁臂的时间s与磁头移动n条磁道所花费的时间之和。
②旋转延迟时间，是指定扇区移动到磁头下面所经历的时间。
③传输时间，指把数据从磁盘读出或向磁盘写入数据所经历的时间。
5、试写出相应的程序来描述下面的前趋图（有向边上的T0-T9是相应的信号量）
答：
VarT0,T1,T2,T3,T4,T5,T6,T7,T8,T9:
semaphore:
=0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;
Begin
Parbegin
BeginS1;Signal（T1）;Signal（T2）;end;
BeginWait（T1）;S2;Signal（T3）;Signal（T4）;end;
BeginWait（T2）;S3;Signal（T7）;Signal（T8）;end;
BeginWait（T5）;Wait（T6）;Wait（T7）;S6;Signal（T9）;end;
BeginWait（T8）;S7;Signal（T0）;end;
BeginWait（T9）;Wait（T0）;S8;end;
Parend;
End
6、试写出相应的程序来描述下面的前趋图（有向边上的a-j是相应的信号量）
答：
Vara,b,c,d,e,f,g,h,i,j:
semaphore:
=0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;
Begin
Parbegin
BeginS1;Signal（a）;Signal（b）;end;
BeginWait（a）;S2;Signal（c）;Signal（d）;end;
BeginWait（c）;S4;Signal（g）;end;
BeginWait（d）;S5;Signal（h）;end;
BeginWait（b）;S3;Signal（e）;Signal（f）;end;
BeginWait（e）;S6;Signal（i）;end;
BeginWait（f）;S7;Signal（j）;end;
BeginWait（g）;Wait（h）;Wait（i）;Wait（j）;S8;end;
Parend;
End
7、假定某页式存储管理系统中，主存为128KB，分成了32块，块号为0，1，2，3，4····，31，某作业有5块，被分别装在主存的3，8，4，6，9块中，有一逻辑地址为[3，70]，试求出相应的物理地址（其中方括号中的第一个元素为页号，第二个元素为页内地址，按十进制经计算），并画图说明地址变换过程。
答：
128KB/32=4KB;6*4KB+70=24646
8、假定某页式存储管理系统中，主存为128KB，分成了64块，块号为0，1，2，3，4····，63，某作业有5块，被分别装在主存的3，8，4，6，9块中，有一逻辑地址为[2，70]，试求出相应的物理地址（其中方括号中的第一个元素为页号，第二个元素为页内地址，按十进制经计算），并画图说明地址变换过程。
答：
128KB/64=2KB;8*2KB+70=16454
9、公平调度算法如何做到调度的公平性？
答：
在公平分享调度算法中，调度的公平性主要是针对用户而言，使所有用户能获得相同的处理机时间，或所要求的时间比例。
10、引入挂起状态的原因是什么？
它有哪些性质？
答：
原因；1）终端用户的需求2）父进程请求3）负荷调节的需要4）操作系统的需要。
性质;主动放弃CPU调度，引起挂起状态后，进程转换图中增加活塞阻塞、静止阻塞、活动就绪、静止就绪四个状态，并增加活动阻塞和静止阻塞、活动就绪和静止就绪之间的相互转换。
11、同步机制应遵循哪些基本原则？
为什么？
答：
①空闲让进.当无进程处于临界区时，表明临界资源处于空闲状态，允许一个请求进入临界区的进程立即进入临界区，以有效利用临界资源。
②忙则等待.当已有进程处于临界区时，表面临界资源正在被访问，因而其他试图进入临界区的进程必须等待，以保证对临界资源的互斥访问。
③有限等待.对要求访问临界资源的进程，应保证在有限时间内能进入自己的临界区，以免陷入“死等”状态。
④让权等待.当进程不能进入自己的临界区时，应立即释放处理机，以免进程陷入“忙等”状态。
12、抢占调度方式的原则是什么？
答：
①优先权原则：
指允许优先级高的新到进程抢占当前进程的处理机，即当有新进程到达时，如果它的优先级比正在执行进程的优先级高，则调度程序将剥夺当前进程的运行，将处理机分配给新到的优先权高的进程。
②短进程优先原则：
指允许新到的短进程可以抢占当前长进程的处理机，即当新到达的进程比正在执行的进程（尚须运行的时间）明显短时，将处理机分配给新到的短进程。
③时间片原则：
即各进程按时间片轮转运行时，当正在执行的进程的一个时间片用完后，便停止该进程的执行而重新进行调度。
13、什么是静态优先权？
什么是动态优先权？
答：
静态优先权是指在创建进程时确定且在进程的整个运行期间保持不变的优先权。
动态优先权是指在创建进程时赋予的优先权，可以随进程推进或随其等待时间增加而改变的优先权，可以获得更好的调度性能。
14、什么是运行时动态链接？
有什么优点？
答：
动态链接所调用的函数代码并没有被拷贝到应用程序的可执行文件中去，而是仅仅在其中加入了所调用函数的描述信息（往往是一些重定位信息）。
仅当应用程序被装入内存开始运行时，在Windows的管理下，才在应用程序与相应的DLL之间建立链接关系。
当要执行所调用DLL中的函数时，根据链接产生的重定位信息，Windows才转去执行DLL中相应的函数代码。
优点；1.动态链接可执行文件比功能相同的静态链接可执行文件的体积小。
它能够节省磁盘空间和虚拟内存，因为函数库只有在需要时才被映射到进程中2.所有动态链接到某个特定函数库的可执行文件在运行时共享该函数库的一个单独拷贝。
15、画图说明分页系统的地址变换机构。
答：
16、请表述银行家算法的基本思想。
答：
银行家算法是一种最有代表性的避免死锁的算法。
在避免死锁方法中允许进程动态地申请资源，但系统在进行资源分配之前，应先计算此次分配资源的安全性，若分配不会导致系统进入不安全状态，则分配，否则等待。
17、什么是系统安全状态？
答：
是指系统能按某种顺序如（称序列为安全序列），来为每个进程分配其所需资源，直到最大需求，使每个进程都可顺序完成。
若系统不存在这样一个安全序列，则称系统处于不安全状态。
18、何谓死锁？
产生死锁的原因是什么？
产生死锁的必要条件有哪些？
答：
死锁是指多个进程因竞争资源而造成的一种僵局，若无外力作用，这些进程都将永远不能再向前推进；
产生死锁的原因有：
一是竞争资源，二是进程推进顺序非法；
必要条件是:
互斥条件，请求和保持条件，不剥夺条件和环路等待条件。
19、操作系统的作用可表现在哪几个方面？
答：
进程管理内存管理磁盘管理和文件系统还有IO管理等。
20、是什么原因使OS具有异步性特征？
答：
对于内存中的每个进程，在何时能获得处理机运行，何时又因提出某种资源请求而暂停，以及进程以怎样的速度向前推进，每道程序总共需要多少时间才能完成等等，都是不可预知的。
由于各用户程序性能的不同，比如，有的侧重于计算而较少需要I/O；而有的程序其计算少而I/O多，这样，很可能是先进入内存的作业后完成，而后进入内存的作业先完成。
或者说，进程是以人们不可预知的速度向前推进的，此即进程的异步性。
21、程序的装入有几种方式？
他们分别适用于何种场合？
答：
A.首先由编译程序将用户源代码编译成若干目标模块，再由链接程序将编译后形成的目标模块和所需的-库函数链接在一起，组成一个装入模块，再由装入程序将装入模块装入内存。
B.装入模块的方式有：
绝对装入方式，可重定位方式和动态运行时装入方式。
C.绝对装入方式适用于单道程序环境下。
D.可重定位方式适用于多道程序环境下。
E.动态运行时装入方式也适用于多道程序环境下。
22、所谓进程对换技术？
答：
对换（Swapping）技术：
磁盘上设置开辟一个足够大的区域，为对换区。
当内存中的进程要扩大内存空间，而当前的内存空间又不能满足时，则可把内存中的某些进程暂换出到对换区中，在适当的时候又可以把它们换进内存。
因而，对换区可作为内存的逻辑扩充，用对换技术解决进程之间的内存竞争。
23、试说明改进型Clock置换算法的基本原理。
答：
改良后的Clock算法
考虑到如果某一调入内存的页没有被修改过，则不必将它拷回到磁盘。
于是在改进的Clock增加了一个M位，M=0表示该页未被修改过。
这样我们选择页面换出时，既要最近未访问过的页面，又要未被修改过的页面。
其执行过程分一下三步：
第一步：
从开始位置循环扫描队列，寻找A=0、M=O的第一类面，找到立即置换。
另外，第一次扫描期间不改变访问位A。
第二步：
如果第一步失败，则开始第二轮扫描，寻找A=0且M=1的第二类页面，找到后立即置换，并将所有扫描过的A都置0。
第三步：
如果第二步也失败，则返回指针开始位置，然后重复第一步，必要时再重复第二步，此时必能找到淘汰页。
24、请表述分页存储管理方式与分段存储管理方式的主要区别。
答：
1、页是信息的物理单位，分页是为实现离散分配方式，以消减内存的外零头，提高内存的利用率；或者说，分页仅仅是由于系统管理的需要，而不是用户的需要。
段是信息的逻辑单位，它含有一组其意义相对完整的信息。
分段的目的是为了能更好的满足用户的需要。
2、页的大小固定且由系统确定，把逻辑地址划分为页号和页内地址两部分，是由机器硬件实现的，因而一个系统只能有一种大小的页面。
段的长度却不固定，决定于用户所编写的程序，通常由编辑程序在对源程序进行编辑时，根据信息的性质来划分。
3、分页的作业地址空间是维一的，即单一的线性空间，程序员只须利用一个记忆符，即可表示一地址。
25、影响页面换入换出效率的因素有哪些？
答：
①页面大小。
②进程所分配的物理块的数目。
③页面置换算法的选择。
④程序固有特性。
26、什么是程序运行时的时间局限性与空间局限性。
答：
1.时间局限性。
如果程序中某条指令被执行，则不久以后该条指令可能再次再次执行；如果某数据被访问过，则不久后数据可能被再次访问。
产生时间局限性的典型原因是在程序中存在着大量的循环操作。
2.空间局限性。
一旦程序访问了某个存储单元，在不久以后。
其附近的存储单元也将被访问，即程序在一段时间内发所访问的地址可能集中在一定范围内。
其典型的情况便是程序的顺序访问。
27、试说明设备存储器的组成。
答：
设备控制器的组成由设置控制器与处理机的接口；设备控制器与设备的I/O 逻辑。
28、设备驱动程序具有的特点是什么？
答：
（1）驱动程序主要是指在请求I/O的进程与设备控制器之间的一个通信和转换程序。
（2）驱动程序与设备控制器和I/O设备的硬件特性紧密相关，因而对不同类型的设备应配置不同的驱动程序。
（3）驱动程序与I/O设备所采用的I/O控制方式紧密相关。
（4）由于驱动程序与硬件紧密相关，因而其中的一部分必须用汇编语言书写。
29、如何实现设备的独立性？
答：
1、对独立设备的分配与回收；2、将逻辑设备名映射为物理设备名，进一步可以找到相应物理设备的驱动程序；3、对设备进行保护，禁止用户直接访问设备；4、缓冲管理，即对字符设备和块设备的缓冲区进行有效的管理，以提高I/O 的效率；5、差错控制，由于在I/O 操作中的绝大多数错误都与设备无关，故主要由设备驱动程序处理，而设备独立性软件只处理那些设备驱动程序无法处理的错误；6、提供独立于设备的逻辑块，不同类型的设备信息交换单位是不同的，读取和传输速率也各不相同，即使同一类型的设备，其信息交换单位大小也是有差异的，如不同磁盘由于扇区大小的不同，可能造成数据块大小的不一致，因此设备独立性软件应负责隐藏这些差异，对逻辑设备使用并向高层软件提供大小统一的逻辑数据块。
30、可采用哪几种方式将磁盘高速缓存的数据传送给请求者进程？
答：
①数据交付，直接将高速缓存中的数据，传送到请求者进程的内存工作区。
②指针交付，只将高速缓存中某区域的指针，交付给请求者进程。
31、请求分页系统产生“抖动”的原因是什么？
答：
在计算机操作系统的抖动，又叫颠簸。
如果分配给进程的存储块数量小于进程所需要的最小值，进程的运行将很频繁地产生缺页中断，这种频率非常高的页面置换现象称为抖动。
在请求分页存储管理中，可能出现这种情况，即对刚被替换出去的页，立即又要被访问。
需要将它调入，因无空闲内存又要替换另一页，而后者又是即将被访问的页，于是造成了系统需花费大量的时间忙于进行这种频繁的页面交换，致使系统的实际效率很低，严重导致系统瘫痪，这种现象称为抖动现象。
32、考虑下面的访问串：
1，2，3，4，2，1，5，6，2，1，2，3，7，6，3，2，1，3，6
假定有4个页块，应用LRU页面置换算法，计算会出现多少次缺页中断？
注意：
所给定的页块初始均为空。
因此，首次访问一页时就会发生缺页中断。
答：
根据下表可知，应用LRU页面置换算法共需发生10次缺页中断。
1
2
3
4
2
1
5
6
2
1
2
3
7
6
3
2
1
3
6
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
2
2
2
2
2
2
7
7
1
3
3
5
5
3
3
3
3
4
4
6
6
6
6
6
33、考虑下面的访问串：
1，6，3，4，2，1，5，6，2，5，2，3，7，6，3，2，1，3，6
假定有5个页块，应用LRU页面置换算法，计算会出现多少次缺页中断？
注意：
所给定的页块初始均为空。
因此，首次访问一页时就会发生缺页中断。
答：
根据下表可知，应用LRU页面置换算法共需发生12次缺页中断。
1
6
3
4
2
1
5
6
2
5
2
3
7
6
3
2
1
3
6
1
1
1
1
2
2
2
2
2
2
2
2
6
6
6
6
1
1
1
3
3
3
3
3
3
3
3
5
5
5
5
6
6
4
4
4
4
6
6
7
7
1
34、设备中断处理程序的主要工作有哪些？
答：
1、唤醒被阻塞的驱动进程。
2、保护被中断进程的CPU环境。
3、转入相应的设备处理程序。
4、中断处理。
5、恢复被中断进程的现场。
35、试说明SPOOLing系统的组成。
答：
1、输入井和输出井：
这是在磁盘上开辟的两个大存储空间。
2、输入缓冲区和输出缓冲区：
为了缓和CPU和磁盘之间速度不匹配的矛盾，在内存中要开辟两个缓冲区，输入缓冲区和输出缓冲区。
3、输入进程SPi 和输出进程SP0：
这里利用两个进程来模拟脱机I/O 时的外围控制机。
36、试说明文件系统模型中的三个层次内容。
答：
①对象及其属性：
1）文件；2）目录；3）磁盘存储空间
②对对象进行操纵和管理的软件集合：
实现了文件存储空间管理、文件目录管理、文件的逻辑地址向物理地址的转换、文件的读和写管理以及文件的共享和保护等功能。
③提供给用户的接口：
有命令接口、程序接口以及图形用户接口三类，用户可通过他们来使用文件系统。
37、请描述进程的三种基本状态及其转换。
答：
1、进程三种基本状态。
就绪（Ready）状态：
当进程已分配到除CPU以外的所有必要的资源，只要获得处理机便可立即执行，这时的进程状态称为就绪状态。
执行（Running）状态：
当进程已获得处理机，其程序正在处理机上执行，此时的进程状态称为执行状态。
阻塞（Blocked）状态：
正在执行的进程，由于等待某个事件发生而无法执行时，便放弃处理机而处于阻塞状态。
引起进程阻塞的事件可有多种，例如，等待I/O完成、申请缓冲区不能满足、等待信件（信号）等。
2、进程三种状态间的转换
一个进程在运行期间，不断地从一种状态转换到另一种状态，它可以多次处于就绪状态和执行状态，也可以多次处于阻塞状态。
（1）就绪→执行：
处于就绪状态的进程，当进程调度程序为之分配了处理机后，该进程便由就绪状态转变成执行状态。
（2）执行→就绪：
处于执行状态的进程在其执行过程中，因分配给它的一个时间片已用完而不得不让出处理机，于是进程从执行状态转变成就绪状态。
（3）执行→阻塞：
正在执行的进程因等待某种事件发生而无法继续执行时，便从执行状态变成阻塞状态。
（4）阻塞→就绪：
处于阻塞状态的进程，若其等待的事件已经发生，于是进程由阻塞状态转变为就绪状态。
38、在计算机系统中操作系统处于什么地位？
答：
计算机操作系统是方便用户、管理和控制计算机软硬件资源的系统软件（或程序集合）。
操作系统在计算机系统中处于承上启下的地位。
作为最贴近硬件的第一层软件，操作系统是硬件的扩充。
操作系统虽属于系统软件，却又不同于其他的系统软件，其他系统软件都受操作系统的管理和控制，得到操作系统的支持和服务。
操作系统还为用户和计算机提供接口，具有友好方便的用户界面。
39、下表给出作业1，2，3的提交时间和运行时间，采用先来先服务调度算法和短作业优先调度算法，试问作业调度次序和平均周转时间各为多少？
（时间单位：
小时，以十进制进行计算。
）
作业号
提交时间
运行时间
1
2
3
0.0
0.4
1.0
8.0
4.0
1.0
答：
①采用先来先服务调度算法
作业号
提交时间
运行时间
开始时间
完成时间
周转时间
1
0.0
8.0
0.0
8.0
8.0
2
0.4
4.0
8.0
12.0
11.6
3
1.0
1.0
12.0
13.0
12.0
平均周转时间T=（8.0+11.6+12.0）/3=10.53小时
②采用短作业优先调度算法
作业号
提交时间
运行时间
开始时间
完成时间
周转时间
1
0.0
8.0
0.0
8.0
8.0
3
1.0
1.0
8.0
9.0
8.0
2
0.4
4.0
9.0
13.0
12.6
平均周转时间T=（8.0+8.0+12.6）/3=9.53小时
40、进程进入临界区的调度原则是什么？
答：
①如果有若干进程要求进入空闲的临界区，一次仅允许一个进程进入。
②任何时候，处于临界区内的进程不可多于一个。
如已有进程进入自己的临界区，则其它所有试图进入临界区的进程必须等待。
41、是否所有的共享资源都是临界区资源？
为什么？
答：
如果一个资源在一段时间内只能为一个进程使用，那么它就是临界资源，如果一个资源在一段时间内内为多个进程分时使用（并发），那么它就是共享资源。
共享资源对应的是共享设备，即共享设备就是一个时刻只能为一个进程使用，一段时间却能为多个进程并发使用的设备，比如磁盘，从资源类型角度讲它就是共享资源。
临界资源对应的是独占设备，独占设备是那种一段时间只能为一个进程使用，一直要到该设备被释放才允许其他进程使用，比如打印机，对应资源就是临界资源。
42、为什么要引入缓冲技术？
答：
1、缓和CPU和I/O设备间速度不匹配的矛盾。
2、减少对CPU的中断次数。
3、提高CPU和I/O设备之间的并行性。
43、推动操作系统发展的主要动力是什么？
答：
1.不断提高计算机资源利用率2.方便用户3.器件的不断更新替换4.计算机体系结构的不断发展。
44、试述系统调用与一般的过程调用的区别。
答：
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。
45、假设一个磁盘有200个磁道，编号从0~199，当前磁头正在143道上服务，并且刚刚完成了125道上的请求，如果寻道请求队列的顺序是：
86，147，91，177，94，150，102，175，130
问：
为完成上述请求，下列算法各自磁头移动的总量是多少？
（要求写出过程）
①FCFS②SSTF ③电梯法
答：
①FCFS：
125→143—86—147—91—177—94—150—102—
175—130。
满足这些请求所需要的总磁头移动量为：
（143-86）+（147-86）+（147-91）+（177-91）+（177-94）+（150-94）+（150-102）+（175-102）+（175-130）
=57+61+65+86+83+56+48+27+55=529
②SSTF：
125→143—147—150—130—102—94—91—86—75—177。
满足这些请求所需要的总磁头移动量为：
（147-143）+（150-14
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