操作系统概念复习

1、1、什么是操作系统？简述操作系统的类型？答：操作系统是系统软件中最基本的部分，是能有效的组织和管理计算机系统中硬件和软件资源， 合理的组织计算机工作流程，控制子程序的执行，并向用户提供服务功能，使用户能够方便灵活、有效使用计算机，并使整个计算系统能高效运行的一组程序模块集合。操作系统按系统作业特点可分为：批处理操作系统，分时操作系统，实时操作系统，网络操作系统和分布式操作系统。2、操作系统的功能：答：操作系统的主要功能包括：处理机和进程管理（进程和作业调度，进程控制和通信）设备和接口管理（设备分配和设备处理，命令接口、程序接口）、文件管理（存储空间的管理，文件读写管理） 、存储管理（内存分配地

2、址映射）。、操作系统的作用？答：操作系统提供了程序执行的环境， 它的主要职能是管理和控制计算机系统的硬件和软件资源，合理组织计算机的工作流程，为用户提供一个良好的工作环境和友好接口。操作系统提供的服务都有哪些？答：程序执行、I/O 操作、文件系统处理、通信、错误检测、资源分配、用户管理、保护。操作系统有哪些结构？各自的优缺点。答：简单结构（利用最小空间提供最多的功能，但是没有很好地区分接口和功能层次， 使得系统很不安全） ，层次化设计（优点是构造和调试的简单化，缺点有难于对每层进行详细定义，而且效率较低） ，微内核（优点是有利于操作系统的扩展，缺点是整个操作系统的功能降低）。虚拟机的优点：答：

3、首先，虚拟机通过完全的保护系统资源，所以虚拟机提供了一个健壮的安全保护层。其次，虚拟机允许在不干扰正常系统的前提下，进行系统开发。虚拟存储器有哪些特征？答：虚拟扩充、离散分布、部分装入、多次对换。进程的概念及组成:答：进程是指在计算机系统中一个能独立运行并进行资源分配的基本单位，它的组成有机器指令、数据、栈等，并能够独立运行的活动实体。多个进程可以并发执行和交换信息。一个进程在执行时需要一定的资源，如cpu、 I/o 和存储空间。进程组成：（ 1）进程标识符，它是对应进程的唯一标识符（ 2）处理机状态：包括处理机的各种寄存器内容信息；（ 3）进程调度状态：包括进程的执行状态，调度优先权等。（

4、4）进程控制信息进程控制块（ PCB）作用：答：进程控制块是进程组成中最关键部分。每一个进程有唯一的是进程控制块对进程进行控制和管理。进程的动态、并发等特性是利用PCB 与之对应。操作系统PCB 表现出来的。PCB是进程存在的唯一标识。什么是临界区和临界区资源？答：临界区是指不允许多个并发进程交叉执行，一次只能有一个进程进入的一段程序代码。临界区是由于不同并发进程共享数据或数据变量而引起的。 这些需要互斥访问的资源称为临界区资源。是否所有的共享资源都是临界资源?为什么？答：不是。 因为临界资源是指多个进程共享的资源，在某一时刻只有一个进程可以使用。而系统中许多共享资源如硬盘就允许多个进程同时使

5、用。进程互斥的含义：答：如果某个进程PI 在临界区内执行，那么此时不允许其他进程进入临界区执行。信号量的含义：答：信号量是一种同步工具。信号量值s 是一个整型数。除初始化以外，对它的访问只能通过两个标准原子操作wait 和 signal。最初，这两个操作又称P 操作和 V 操作。P、V 原语含义？在 wait （）和 signal（）操作中，对信号量值的修改必须不可分的执行。即当一个进程修改信号量是，不能有其他进程同时修改这一信号量。另外，对于 wait （ s），对 s 的整型值测试也必须不被中断的执行。进程间通信方式有哪些？答：共享内存方式；消息传递方式（命名，同步，缓冲）；死锁的定义：在

6、多道程序环境下， 多个进程竞争资源， 某个进程申请资源， 如果这个资源不可用，那么这个进程就会陷入等待状态， 如果该资源被其他等待进程占有， 那么进程很可能再也不能改其状态。这种情况称为死锁。死锁产生的必要条件：答：互斥（这些资源是非共享状态，某一时刻，只有一个进程可以使用该资源）占有并等待（所有进程处于等待其他进程释放资源的状态）非抢占（某资源被一个进程占有后，其他进程必须等到该进程被释放，才能申请使用）循环等待（ p1 等 p2 释放资源， p2 等待 p3 释放资源 而 pn 等待 p1 释放资源）死锁的排除方法：答：静态分配法，顺序分配法，撤销一个进程线程的概念及引入的原因：答：线程有

7、时也被称为轻量级线程，它是一个基本的 CPU 执行单元。它是由线程 ID，程序寄存器，堆栈组成。 它与同属一个进程的其他线程共享代码段、数据段，以及其他操作系统资源。引入线程的好处：提高了响应速度，资源共享，经济实惠，提高了多处理机体系结构的利用率，使 OS具有更好的并发性。多线程模型及其分类：答：多对一模型，优点：效率比较高，缺点：如果一个线程阻塞系统调用的话，整个进程将被阻塞；一对一模型，优点：具有很高的并行性。缺点：是每创建一个线程就要对应创建一个内核，大大增加了系统负荷。多对多模型，优点：既具有很高的并行性，又不会出现前面两种模型的问题。缺点：线程的创建数量有限制。进程和程序的区别：（

8、 1）进程是程序在状态机上的一次执行过程， 是一个动态概念。 而程序不具有任何执行性，是一个静态概念。（ 2）进程是一个状态变化过程，有生命周期的，表现在它创建而产生，因调度而执行，饮得不到资源而暂停，因撤销而消亡，而程序是永久的，可以长久保存。（ 3）进程与程序组成不同，进程是有程序、数据和进程控制块组成。而程序是代码的有序集合。（ 4）进程与程序不是一一对应的。通过多次运行，同一个程序可能与多个进程对应。同样的，同一个进程也可以与多个程序对应。地址变换两种方式：答：静态重定位和动态重定位（很灵活，不必在一段连续内存内，但需要硬件，算法复杂）内存保护方法：内存保护是通过与每个帧相连的保护位

9、(位于页表内 )实现的，该位有效表明相关的页在进程的逻辑地址空间内，合法页。无效表明相关页不在进程的逻辑地址空间内。文件系统概念：答：操作系统中用于管理文件的软件和数据称为文件系统。文件的访问方法及各自优缺点：答：顺序存取（管理简单，存取较慢）直接存取（存取快捷，但管理和维护较复杂）按键存取（实质上是直接存取）文件目录结构：答：单级目录结构，双层目录结构，树状目录结构文件层次结构为什么要引入spooling 系统？可以带来什么好处？答：对于慢速设备， 一般都是独占设备， 当一个进程使用该设备进行大容量数据交换时，其他进程就需要很长的等待时间，因此要引入 spooling 系统，把独占设备改造为

10、共享设备。引入 spool 系统之后，提高 IO 的响应速度，将独占设备改造为共享设备，实现了设备的虚拟化，增加了系统的并行性，减少了用户等待时间。比较 DMA 和中断的不同？答：中断： 每当设备控制器的数据缓冲寄存器满时，就要发出中断请求，由处理机完成数据转移的请求。DMA ：cpu 每发出一条指令，可以读或写一个连续的数据块，仅产生一个中断信号；当需要一次读写多个离散的数据块时，则需cpu 分别发送IO 指令并进行多次中断处理，数据的转移由DMA 控制器通过窃取总线周期的方式完成。通道： cpu 只需向 IO 通道发送一条IO 指令，并把要执行程序的首地址及要访问的IO 设备发给通道，通道就会接管。什么是文件保护？文件保护有哪些机制？答：文件保护是指文件免遭文件主或其他用户由于错误操作造成的破坏。常用的文件保护机制有：命名、口令、存取控制和加密。Spooling 系统的主要功能是什么？答：将独占设备改造为共享设备，实现虚拟设备功能。设备驱动程序是什么？为什么要用设备驱动程序，用户进程怎样使用驱动程序？答：设备驱动进程和设备控制器间的通信程序。设备驱动程序是控制设备动作的核心模块，如打开、关闭、读、写。它直接与硬件密切相关，处理进程发出的I/O 请求。文件存储的逻辑结构、物理组织和存