《操作系统》复习资料

1、1、什么是操作系统？计算机配置操作系统的主要目标是什么？.操作系统是：控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地组织计算机工作流程以及方便用 户使用计算机的一个大型程序；计算机系统配置操作系统的主要目标是：方便用户使用、扩充机器功能、管理各类资源、提高系统效率、构筑开放环境2、什么是多道程序设计？多道程序设计技术有什么特点？.多道程序设计是指：允许多个作业（程序）同时进入计算机系统的主存并启动交替计算的 方法；多道程序设计技术的特点：主存中多个相互独立的程序均处于开始与结束之间，从宏观上看是并行的， 多道程序都处于运行过程中，但尚未运行结束；从微观上看是串行的，各道程序轮流占用CPU以交替地执行。

2、（能改善CPU的利用率、提高主存和设备的使用效率、充分发挥系统的并行性。）3、现代操作系统具有哪些基本功能？请简单叙述之。现代操作系统基本功能： 1）处理器管理：包括进程控制和管理， 进程同步；2）存储管理：主要任务是管理主存资源； 3）设备管理：主要任务是管理各种外部设备；4）文件管理；5）网络与通信管理；6）用户接口；4、阐述操作系统是建立在计算机硬件平台上的虚拟计算机系统答：操作系统将物理计算机的功能加以扩展，使之成为接口好、功能强、效率高、易使用的 计算机系统，而这只是概念和逻辑上的，不是真实的、物理上的，称为虚拟机，每个应用程 序运行在自己的虚拟机上。 操作系统通过共享硬件资源的方式

3、来实现虚拟机抽象，所利用的资源管理技术有资源复用、资源虚化、资源抽象、组合使用抽象和虚化技术。操作系统的主要特性：并发性、共享性、异步性5、什么是PSW?其主要作用是什么？PSW即（program status word）程序状态字，是用来指示处理器状态，控制指令的执行顺序， 并且保留和指示与运行程序有关的各种信息，主要作用是实现程序状态的保护和恢复 6.硬中断和软中断（中断、异步中断、信号中断、软件中断含义 ） 答：硬中断分为外中断和内中断，分别指来自处理器之外和内部的中断信号；外中断又分为中断、异步中断。软中断是指信号中断和软件中断。关于硬中断与软中断处理的延迟问题： 一般来说，CPU在接

4、受和响应硬中断之后会立即调用中断处理程序或异常处理程序；对于 所接受的信号或软件中断，由于处理器此时未必占有处理器运行或内核正在执行敏感性操 作，通常会有一定的时延 。7、什么是进程？操作系统为什么要引入进程？进程是：可并发执行的程序在某个数据集合上的一次计算活动，也是操作系统进行资源分配和保护的基本单位。 引进程序进程的目的：1）刻画系统的动态性，发挥系统的并发性；2）解决共享性，正确地描述的执行状态； 8试述衡量处理器调度算法优劣的主要标准？选择调度算法的基本原则是方t算机系统的性能要高1）资源利用率、2）吞吐率、3）公平性、4）响应时间、5）周转时间；9、处理器调度分为哪几种类型？试述各

5、类调度的主要任务答：1）高级调度：在多道处理操作系统中，从输入系统的一批作业中按照预定的调度策略 挑选若干作业进入主存， 为其分配所需资源，并创建作业的相应用户进程后便完成启动阶段 的高级调度任务；2）中级调度：根据主存资源决定主存中所能容纳的进程数目，并根据进程的当前状态来决定辅助存储器和主存中的进程的对换；3）低级调度：根据某种原则决定就绪队列中的哪个进程或内核级线程获得处理器，并将处 理器出让给它使用。10、试述作业、作业步、作业流的概念作业是用户提交给操作系统的一个独立任务；作业步：每个作业必须经过若干相对独立且相互关联的顺序加工步骤才能得到结果，其中每个加工步骤称为作业步；若干批处理

6、作业进入系统并依次存放在磁盘上，在系统的控制下逐个取出执行便形成作业流；11、解释并行性和并发性并行性：是指计算机系统具有可以同时进行运算或操作的特性，在同一时间完成两种或两种以上工作。它包括同时性与并发性两种含义，在多道程序环境下，并行性使多个程序同一时刻可在不同CPU上同时执行。并发性：指两个或两个以上的活动或事件在同一时间间隔内发生；进程的执行可以在时间上有所重叠，在单处理器系统中可并发执行，在多处理器系统中可并行执行；12进程的互斥和同步之间白异同（参第二版69）互斥：是指某一资源同时只允许一个访问者对其进行访问，具有唯一性和排它性。但互斥无法限制访问者对资源的访问顺序，即访问是无序的

7、。同步：指为完成共同任务的并发进程，基于某个条件来协调其活动，因需要在某些位置上排定执行的先后次序而等待，传递信号或消息所产生的协作制约关系；13、试比较管程与进程的不同点1）管程所定义的是公用数据结构，而进程定义的是私有数据结构；2）管程把同步变量上的同步操作集中起来统一管理，而临界区却分散在每个进程中3）管程是为进程共享资源的互斥而建立的，而进程是为占有系统资源和实现系统并发性引 入的4）管程被欲使用共享资源的所有进程所调用，管程和调用它的进程不能并行工作；而进程 间能够并行工作，并发性使其固有特性。5）管程可作为语言或操作系统成分，不必创建或撤销；而进程有生命周期，由创建而产生 至撤销便

8、消亡。14产生死锁的必要条件：互斥条件、占有和等待条件、不剥夺条件、循环等待条件；15防止死锁的方法： 破坏互斥条件一一共享使用法、破坏占有和等待条件一一预先静态分配法、破坏不剥夺条件一一剥夺调度法、破坏循环等待条件一一有序资源使用法16.存储管理的基本功能：分配和去配、抽象和映射、隔离和共享、存储扩充；17实现虚拟存储器的基本原理（不是很确定）1）程序中只有少量分支和过程调用，大都是顺序执行的指令2）程序往往含有若干循环结构，由少量代码组成，而被多次执行3）过程调用的深度限制在小范围内，因而指令引用通常被局限在少量过程中4）许多计算涉及数组、记录之类的数据结构，对他们的连续引用是对位置相邻的

9、数据项进行操作5）程序中某些部分彼此互斥，不是每次都用到综上所述，虚拟存储器是基于局部性原理的一种假想的二非物理存在的存储器* 一、实现虚拟存储器要解决的办法(1)利用表格为用户构造一个虚空间，作为实现虚拟存储管理的机构；(2)提供一个大容量的高速外存来存放进入虚空间的实际信息，这是实现虚拟存储器的物质基础；(3)把主存作为用户虚空间中的程序和数据得以运行的缓冲区。(4)程序运行时主要由硬件的动态重定位机制将虚拟地址转换成物理地址。二、虚空间容量的限制(1)指令中的地址长度的限制，因为进程访问的虚地址应限制在指令地址长度所能表示的范围内。(2)外存储器容量大小的限制，用户的虚空间不能超过外存的

10、作业存放空间。18设备管理的基本功能答：设备中断处理、缓冲区管理、设备分配和去配、设备驱动调度、虚拟设备及其实现；其主要任务是控制设备和 CPU之间的I/O操作。19.常用的缓冲技术：1)单缓冲最简单的缓冲技术，每当进程发出I/O请求时操作系统在主存储器的系统区开设一个缓冲区。2)双缓冲 输入数据时，首先从设备读出数据填充缓冲区1,把数据传送到用户区，应用进程便可对数据进行加工和计算，与此同时，从设备读出数据填充缓冲区2,当缓冲区1为空时，再次从设备缓冲区读取数据到缓冲区1,系统又可把缓冲区2的数据传到用户区。两个缓冲区交替使用，提高并行性。3)多缓冲操作系统从主存区域中分配一组缓冲区，每个区

11、域都有一个链接指针指向下一个缓冲区，最后一个指针指向第一个缓冲区组成循环缓冲。多缓冲的缓冲区是系统的公共资源，可供进程共享。20文件系统面向用户的主要功能(面向用户和面向系统)答：文件的按名存取、文件目录的建立和维护、文件存储空间的分配和管理、提供文件的存 取方法和文件存储结构、实现文件的共享、保护和保密、提供一组易用的文件操作和命令、 提供与设备管理交互的统一接口 ；21文件的各种物理组织方式的主要优缺点1)顺序文件：优点：顺序存取记录时速度较快，批处理文件、系统文件用得很多。缺点：建立文件之间需要预先确定文件长度，以便分配存储空间； 修改、插入和添加文件记录有一定的难度；对于变长记录的处理

12、很困难；对磁盘作连续分配，会造成空闲块的浪费； 2)连接文件：优点：能克服顺序结构不适宜增、删、改的缺点，又能高效地执行顺序存取； 缺点：连接结构必须将连接字与数据信息混合存放，这样会破坏数据块的完整性；存取信息必须通过缓冲区，获得连接字后，才能找到下一个物理块的地址，仅适宜于顺序存储。3)直接文件：优点：对实时处理文件、目录文件、存储管理的页表查找等十分有效；缺点： 需要解决“冲突”问题。4)索引文件：优点：具备连接文件的优点外，记录可以散列存储，具有直接读写任意记录 的能力，便于信息的增、删、改；缺点：索引表的空间开销和查找时间开销大，大型文件的 索引表的信息量甚至可能远远超过文件记录本身

13、的信息量；22目前广泛采用文件目录结构是？其优点是答：目前广泛采用的文件目录结构是树型目录结构，其具有检索效率高、允许重名、便于实现文件共享等一系列优点；23为什么说操作系统安全是整个计算机系统安全的基础？答：影响计算机系统安全因素很多，首先操作系统是一个并发系统，支持多用户共享一套计算机系统的资源，有资源共享就需要资源保护，涉及多种安全性问题。 其中资源信息系统的安全模式涉及网络通信安全、软件系统安全性等，软件系统中最重要的是操作系统，由于它所处的特殊地位，计算机安全问题大都由操作系统来保证，所以说操作系统安全是整个计算机系统安全的基础24试述授权机制的功能和作用？答：授权机制的主要功能是授

14、权和访问控制，其任务分别是：1）授权：确定给予哪些主体访问哪些客体的权力；2）确定访问权限：通常有读写执行、删除、追加等方式；3）实施存取权限；25何谓安全标签？其组成？答：安全标签基于多级安全策略，系统的访问控制机制，对系统的主体和客体分别赋予与其 身份相对应的安全属性的外在表示。 由安全类别一一有等级的分类，和范畴一一无等级概念两部分组成；26在单道批处理系统中，下列三个作业采用先来先服务调度算法和最高响应比优先算法进 行调度，哪一种算法性能较好？请完成下表：作业提交时 间运行时间开始时 间完成时间周转时间带权周转时间110: 002: 00210: 101: 00310: 250: 25

15、作业平均周转时间 T=作业平均带权周转时间 W=FIFO :先来先服务调度算法作业提交时 间运行时间开始时 间完成时间周转时间带权周转时间12310: 0010: 1010: 2521000002510: 000000000013: 2522: 503120/120170/60180/25作业平均周转时间 T=2.61作业平均带权周转时间W=3.68HRRF :最高响应比优先算法作业提交时 间运行时间开始时 间完成时间周转时间带权周转时间12310: 0010: 1010: 2521000002510: 0012: 2512: 00002512: 2523: 153120/120195/60120/25作业平均周转时间 T=2.41作业平均带权周转时间W=3.02可见HRRF 比FIFO 要好8.在道数不受限制的多道程序系统中，作业进入系统的后备队列时，立即进行调度，现有4个作业进入系统，有关信息列举如下，作业调度和进程调度均采用高优先级算法（规定数值越大则优先级越高）作业名进入后备队 列的时间执行时间/min优先数Job18:00601Job28:30502Job38:40304Job48:50103填充下表作业名进入后备队 列的时间执行时间/min开始执 行