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操作系统题资料
操作系统
前三章
1、现代操作系统的特征是：
并发性、共享性、虚拟技术、异步性。
2、进程与进程控制块（PCB）是一一对应关系。
3、引入临街资源后，程序段被分为进入区、临界区、退步区、剩余区四个区域。
4、处理机的调度层次包括高级调度、中级调度和低级调度，其中，调度频率最低的是高级调度，必不可少的一种调度是低级调度，为了提高内存利用率的一种调度是中级调度。
5、产生死锁的原因是资源竞争和进程间推进顺序非法，其中引发死锁的最根本原因是资源不足。
6、刚刚创建的进程会由创建态转变为就绪态，得到处理机的调度转变为执行状态，执行中的进程如果申请资源不到，将会转变为阻塞状态，得到资源，再次转变为就绪状态，正在执行输入输出操作的进程将处于终止状态。
7、如果并发执行的五个进程都需要使用临界资源R，并且每个进程对资源R的需求量都是3，那么现在资源R至少有11个时不管怎么调度，一定不会出现死锁。
若初始时资源R有9个，每个并发进程对资源的需求量为3，则最多有4个进程并发执行一定不会出现死锁。
8、为某种临界资源设置信号量S，若S的初始值为5，当前值为3，则当前处于阻塞状态的进程有2个，系统可供分配的的该资源的个数是3个。
9、两个或两个以上的事件在同一时间间隔内发生叫并发性；两个或两个以上的事件在同一时刻发生叫并行性；所以现代操作系统的特征是并发性。
10、简述操作系统的功能：
答：
处理机管理功能：
处理机管理应具有进程控制、进程同步、进程通信和调度等功能。
存储器管理功能：
存储器管理应具有内存分配、内存保护、地址映射和内存扩充等功能。
设备管理功能：
设备管理应具备缓冲管理、设备分配、设备处理等功能。
文件管理功能：
文件管理应具有文件存储空间的管理、目录管理、文件的读写管理和保护等功能。
11、简述PCB的作用与组成。
答：
进程控制块（PCB）是进程实体的一部分，是操作系统中最重要的记录型数据结构。
作用：
是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序或数据，成为一个能独立运行的基本单位，一个能与其他进程并发执行的进程。
组成部分：
进程标识符（能够唯一的表示一个进程）、处理机状态、进程调度信息、进程控制信息。
12、简述进程的定义与特性。
答：
定义：
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。
特性：
动态性、并发性、独立性、异步性。
13、简述进程与程序的区别。
答：
进程是动态的，程序是静态的；
一个进程可以执行多个程序；
一个程序可被多个进程执行；
程序可以长期保存，进程只能存在于一段时间。
14、简述产生死锁的四个必要条件。
答：
互斥条件、请求和保持条件、不可抢占条件、循环等待条件。
15、简述进程同步应该遵循的四个原则。
答：
空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待。
16、简述死锁的定义与产生死锁的原因。
答：
定义：
如果一组进程中的每一个进程都在等待仅由该组进程中的其它进程才能引发的事件，那么该组进程是死锁的。
死锁原因：
系统资源不足；进程运行推进的顺序不合适；资源分配不当等。
17、简述处理死锁的方法。
答：
预防死锁、避免死锁、检测死锁、解除死锁。
18、用信号量机制给出读者写者问题的解决方案。
答:
书P66。
19、用信号量机制实现不会出现死锁的哲学家进餐问题。
答：
书P63。
20、在单CPU条件下有下列要执行的作业，作业到来的时间是按作业编号顺序进行的（即后面作业依次比前一个作业迟到一个时间单位）。
（1）用一个执行时间图描述在下列算法时各自执行这些作业的情况：
RR（时间片=1）和非抢占式优先级。
作业
到达时间
运行时间
优先级
A
0
3
3
B
1
1
1
C
2
2
3
D
3
1
4
E
4
5
2
（2）对于上述每种算法，各个作业的周转时间是多少？
平均周转时间是多少？
（3）对于上述每种算法，各个作业的带权周转时间和平均带权周转时间各是多少？
答：
RR（时间片=1）
做业情况
时间片
进程名
A
B
C
D
E
平均
到达时间
0
1
2
3
4
服务时间
3
1
2
1
5
RR
q=1
完成时间
9
2
7
4
12
周转时间
9\6
1\1
5\5
3\1
8\6
5.2\4.8
带权周转时间
3\2
1\1
2.5\1.67
3\1
1.6\1.2
2.22\1.374
PS：
红色为网上答案，感觉不对
非抢占式优先级
进程名
A
B
C
D
E
平均
到达时间
0
1
2
3
4
服务时间
3
1
2
1
5
优先级
3
1
3
4
2
重排序
A
D
C
E
B
完成时间
3
4
6
11
12
周转时间
3
1
4
7
11
5.2
带权周转时间
1
1
2
1.4
11
3.28
四、五章
1.内存管理包括内存分配、内存保护、地址映射和内存扩充四个子功能。
2.动态分区分配算法中，首次适应算法是按照由低址到高址来组织空闲区的，最佳适应算法是按照空闲区容量由小到大的顺序来组织空闲区的，而最坏适应算法则是按照产生碎片几率最小来组织空闲区的。
这三种算法效率最高的是最坏适应算法。
3.无论是使用拼接（或紧凑）技术还是使用对换技术，都要求作业的装入应该采用动态运行时装入方式。
4.对于各种内存分配方式所造成的空间浪费，通常称为碎片，其中固定分区分配方式容易产生外部碎片，动态分区分配方式容易产生外部碎片，基本分页分配管理方式产生的是页内碎片，基本分段分配方式产生的是内部碎片。
5.基本分页存储管理方式为每一个进程设置一张页表，基本分段存储管理方式为每一个进程设置一张段表，而段页式则为每一个进程设置一张段表和若干张页表，其中页表个数取决于段数。
6.虚拟内存实现的理论基础是程序运行时的局部性原理，具体是指离散式内存分配管理方式。
7.对于UNIX系统而言，在请求分页实现时，第一次调入的页面从文件区调入，之后再调入该页面时则一定是从对换区调入的。
8.可重定位分区分配算法比动态分区分配算法多使用了一个紧凑或拼接技术，将小的离散的空闲空间合并成一个大的连续的空闲空间，再进行分配。
9.按照设备的共享属性，可以把设备分为独占设备、共享设备和虚拟设备三种，其中，虚拟设备是利用虚拟技术，将一台物理存在的独占设备虚拟成多台逻辑存在的设备，从而将一台独占设备转变成一台共享设备。
10.设备控制器中传递的三种信号是数据信号、控制信号和状态信号。
11.磁盘的访问时间是由寻道时间、旋转延迟时间和传输时间三部分构成的。
12.UNIX系统使用的缓冲技术是缓冲池技术，该技术将所有的缓冲区分成了三个缓冲队列，分别是空缓冲队列、输入队列和输出队列，以及四种工作缓冲区——用于收容输入数据的工作缓冲区、用于提取输入数据的工作缓冲区、用于收容输出数据的工作缓冲区和用于提取输出数据的工作缓冲区。
13.SPOOLING技术中，硬盘开辟的空间成为输入井和输出井。
14.设备分配时，依次访问的数据结构是系统设备表、设备控制表、控制器控制表和通道控制表。
15.调入页面的时机中，预先调入策略事实上使用的是提前读技术，目的是提高磁盘访问速度。
16.设备独立性中，将逻辑设备转变为物理设备使用到的数据结构是LUT逻辑控制表。
17.简述分页和分段的区别。
（1）从功能上看，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，满足了系统的需要，但未满足用户的需要；段是信息的逻辑单位，它包含有一组其意义相对完整的信息，目的是为了更好地满足用户的需求。
（2）页的大小固定且由系统决定，而段的长度不固定，决定于用户所编写的程序。
（3）分页的作业地址空间是一维的而分段的作业地址空间是二维的。
18.什么是虚拟内存，虚拟内存有什么特点？
答：
虚拟内存是指具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量加以扩充的一种存储器系统。
特征：
多次性（是指一个作业被分成多次调入内存运行）、对换性（是指允许作业在运行过程中进行换入换出）、虚拟性（能够从逻辑上扩充内存容量）、离散型（采用离散分配方式）。
19.简述缺页中断机制与一般中断的不同之处。
答：
在指令执行期间产生和处理中断信号；
一条指令在执行期间，可能产生多次缺页中断。
20.什么是抖动？
引发抖动的原因是什么？
答：
抖动：
系统大量的时间不是用在进程的正常执行，而是用在页面的换入换出上，从而使得系统的效率急剧下降，这种现象称之为“抖动”。
引发抖动的原因：
给进程分配的物理块数过少；页面置换算法不合理。
21.引入通道的目的是什么？
为什么说通道是一种特殊的处理机？
答：
引入通道的目的：
使一些原来由CPU处理的I\O任务转由通道来承担，从而把CPU从繁杂的I\O任务中解脱出来。
I\O通道与一般的处理机不同之处：
一是其指令类型单一，这是由于通道硬件比较简单，其所能执行的命令主要局限于I\O操作相关的指令；
二是通道没有自己的内存，通道所执行的通道程序是放在主机的内存中，换言之，是通道与CPU共享内存。
22.简述DMA的工作原理。
答：
DMA即直接内存访问模式，简单来说，总线控制权在CPU“手上”，外设无权直接访问内存，需要CPU参与，但DMA控制器从CPU那“偷出”几个时钟来控制总线，让外设可以直接访问内存，这样外设的读写就不需要CPU参与，降低了CPU的占用率。
23.简述通道I\O方式的工作原理。
答：
通道是一个微型的CPU，当然，它还是要受ＣＰＵ的控制的；当ＣＰＵ执行到程序中需要外设工作的指令时时，CPU向通道发送一条指令，然后，ＣＰＵ就不用管了，剩下的就都交给通道了，相当于CPU要执行的I/O程序被通道执行了，CPU对外设的控制，变成的更简单了；一个通道可以控制多个I/O控制器来控制多个外设，通道可以实现多个I/O设备并行输入，因为通道是采用执行通道程序的方式控制相应的外设的。
24.引入缓冲管理的目的是什么？
答：
缓和CPU与I\O设备间速度不匹配的矛盾；
减少CPU的中断频率，放宽对CPU中断响应时间的限制。
25.以打印机为例说明SPOOLING系统如何实现。
答：
利用SPOOLING技术，将作为独占设备的打印机改造为一台可供多个用户共享的设备；当用户请求打印时，SPOOLING系统只做两件事：
（1）由输出进程在输出井中为之申请一个空闲磁盘区，并将要打印的数据送入其中；
（2）输出进程再为用户进程申请一张空白的用户请求打印表，并将用户的打印要求填入其中，再将该表挂到请求打印队列上。
（3）若还有进程要求打印输出，系统仍可接受该请求，并提供上述操作。
（4）若打印机空闲，输出进程将从打印队列的队首取出一张请求打印表，进行打印；打印完后，查看队列中是否还有打印请求，若有，重复上述操作指导队列为空；输出进程进入阻塞状态。
当下次有打印请求时，输出进程被唤醒。
26.什么是设备的独立性？
设备独立性有什么好处？
答：
设备独立性的基本含义是：
应用程序独立于具体使用的物理设备。
好处：
（1）设备分配时的灵活性；
（2）易于实现I\O重定向。
27.某虚拟存储器的用户空间共有32个页面，每页1KB，主存16KB。
假定某时刻系统为用户的第0、1、2、3页分别分配的物理块号为5、10、4、7，试将虚拟地址1289、0A5C和293C变换为物理地址。
答：
28.假定系统为某进程分配了3个物理块，进程运行时的页面走向为7，0，2，1，0，4，0，3，2，4，0，3，2，1，2，1，0，7，0，1，开始时3个物理块均为空，给出采用最佳置换算法时页面置换情况，并计算出该算法的缺页率？
（1）最佳置换淘汰算法（OPT）
（2）先进先出淘汰算法（FIFO）
（3）最近最久未使用淘汰算法（LRU）
答：
28.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125道的请求。
如果磁盘访问请求的顺序为：
86、147、91、177、94、150、102、175、130请计算，按照FCFS、SSTF、SCAN和CSCAN调度算法来完成上述请求，磁头移动的总量是多少？
答：
磁头125→143
FCFS（先来先服务）
SSTF（最短寻道时间优先）
被访问的下一个磁道号
移动距离
（磁道数）
被访问的下一个磁道号
移动距离
（磁道数）
86
39
130
5
147
61
147
17
91
56
150
3
177
86
175
15
94
83
177
2
150
56
102
75
102
48
94
8
175
73
91
3
130
45
86
5
磁头移动总量
SCAN（扫描算法）
CSCAN（循环扫描算法）
被访问的下一个磁道号
移动距离
（磁道数）
被访问的下一个磁道号
移动距离
（磁道数）
147
4
147
4
150
3
150
3
175
25
175
25
177
2
177
2
130
47
86
91
102
28
91
5
94
8
94
3
91
3
102
8
86
5
130
28
磁头移动总量
六、七章
1按照逻辑结构把文件分为有结构文件（或记录式文件）和无结构文件（或流式文件）两种。
2站在用户的角度看到的文件的结构称为文件的逻辑结构，站在系统存储的角度看到的文件的称为文件的物理结构。
3目录结构引入目的是实现按名存取。
4UNIX中是把设备作为设备文件来进行管理和使用的。
5事物具有的四个特性是原子性、一致性、隔离性和持续性。
6系统调用中的参数传递方式有陷入指令自带方式、直接将参数送入指定的寄存器中和参数表方式。
7文件和目录项之间是一一对应的关系，目录项的构成有两种方式，即文件控制块作为目录项，索引结点作为目录项。
8FCB与文件是一一对应的关系，索引结点和文件是一对多的关系。
9试说明系统调用和一般过程调用的不同之处。
答：
（1）运行在不同的系统状态；
（2）状态的转换通过软中断进入；（3）返回问题；（4）嵌套调用。
10简述UNIX系统中引入索引结点的好处。
答：
（1）减少了调入内存的数据量；
（2）加快了文件的查找、访问速度。
11简述UNIX中文件共享的两种方式。
答：
（1）基于索引结点的共享方式；
（2）采用符号链实现文件共享。
12简述系统调用的执行过程。
答：
首先，将处理机状态由用户态转为系统态；其次，分析系统调用类型，转入相应的系统调用处理子程序；最后，在系统调用处理子程序执行完后，应恢复被中断的或设置新进程的CPU现场，然后返回到中断进程或新进程，继续往下执行。
13简述命令解释程序的功能。
答
（1）等待用户输入；
（2）接收并识别命令；（3）执行相应的命令处理程序。
14已知路径名/usr/joe/src,画出目录查找过程的示意图（图中如需要使用目录/文件结点号和盘块号，请根据需要自拟）。
答：
15存放在某磁盘上的文件系统采用混合索引分配方式，其中FCB由4个地址项构成，前两个地址项是直接寻址方式，第三个地址项是一次间接寻址方式，第四个地址项是二次间接寻址。
若每个盘块的大小为1KB，盘块号用4个字节描述。
那么：
（1）源文件系统允许文件的最大长度是多少？
（2）将文件的字节偏移量500、5000和500000转换为物理块号和块内偏移。
答：
16成组链接法相关问题：
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