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1、操作系统复习1. OS有哪几大特征？其最基本的特征是什么？ 并发性、共享性、虚拟性和异步性；最基本的特征是并发性。 2.OS三种基本类型：批处理、分时、实时OS 3.并发：两个或多个事件在同一时间间隔内发生；并行：两个或多个事件在同一时刻发生 4. 特权指令：只能由OS使用的指令；非特权指令：OS和用户都可以使用的指令；访管指令：实现从目态到管态的切换； 管态：运行系统程序时系统所处的状态；目态：运行用户程序时系统所处的状态 5.系统调用和过程调用的区别：运行在不同的系统状态 调用方式不同返回方式不同 6.进程是具有独立功能程序在某个数据集合上的一次执行过程。进程和程序的关系:进程是动态的，程
2、序是静态的进程是暂时的，程序是永久的进程和程序的组成不同进程和程序密切相关 7.进程的基本状态有哪些？这些状态之间是如何转换的？进程的基本状态有：就绪，阻塞，执行三种。就绪到执行：进程调度；执行到就绪：时间片完；执行到阻塞：I/O请求或等待事件发生；阻塞到就绪：I/O完成或事件已发生。 8.原语是由若干条机器指令构成的一段程序，用以完成特定功能，这段程序在执行期间不可分割。即原语的执行不能被中断，原语操作具有原子性。 9.临界区管理四原则：空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待。 原因：为实现进程互斥进入自己的临界区。 10.同步与互斥的关系：区别：互斥：联系松散，取用资源随机，有则用；同步：
3、联系紧密，按序执行，有资源也不一定可用联系：都是进程之间的相互制约关系，互斥是特殊的同步，可将二者统称为进程同步。 11.信号量的物理含义：S0，S的值表示可用资源数量。S=0，S的值表示无资源可用。S0，表示无资源可用，且|S|表示在阻塞队列中等待的进程数量。 12. 三级调度：作业调度用于决定把外存中处于后备队列中的哪些作业调入内存，并为它们创建进程，分配资源，然后将新创建进程插入就绪队列(作业的四个状态：提交、后备、运行、完成）；交换调度负责将内存中暂时不具备运行条件的进程换到外存交换区存放，但内存空闲时，又将外存中具备运行条件的进程重新换入内存；进程调度决定将处理机分配给就绪进程队列的
4、哪个进程。 13.死锁：当某进程提出资源申请后，使得系统中一些进程处于无休止的阻塞状态，在无外力作用下，永远不能再继续前进。产生死锁的必要条件：互斥条件：某段时间内某资源只能由一个进程使用。不剥夺条件：资源在未使用完前，不能被剥夺，由使用进程释放。请求和保持：进程因请求资源而阻塞时，对已分配给它的资源保持不放。环路条件：发生死锁时，有向图必构成一环路。 14.死锁的预防：摒弃互斥条件：无法实现摒弃请求和保持条件：采用资源的静态分配法摒弃不剥夺条件：请求的资源得不到满足时，释放已得到的资源摒弃环路等待条件：有序资源分配法 15.逻辑地址与物理地址：在具有地址变换机构的计算机中，允许程序中编排的地
5、址和信息实际存放在内存中的地址有所不同。逻辑地址是指用户程序经编译后，每个目标模块以0为基地址进行的顺序编址。逻辑地址又称相对地址。物理地址是指内存中各物理存储单元的地址从统一的基地址进行的顺序编址。物理地址又称绝对地址，它是数据在内存中的实际存储地址。16.重定位: 逻辑地址到物理地址的转换过程。为什么要引入动态重定位？在程序执行过程中，每当访问指令或数据时，将要访问的程序或数据的逻辑地址转换成物理地址，引入了动态重定位；具体实现方法是在系统中增加一个重定位寄存器，用来装入程序在内存中的起始地址，程序执行时，真正访问的内存地址是相对地址与重定位寄存器中的地址相加之和，从而实现动态重定位。 1
6、7.动态分区分配算法：首次适应算法又称最先适应算法，空闲分区按地址递增的次序排列。特点：优先分配内存低地址部分循环首次适应算法从上次分配后的下一个空闲分区开始分配，若到最后一块分区还未找到，再从头开始找特点：存储空间利用比较均衡最佳适应算法按空闲分区大小递增的次序排列，内存分配时从小分区开始找，可将与作业大小最接近的分区分给作业。特点：会留下一些很难利用的小空闲分区最坏适应算法与最佳适应算法相反，该算法每次按空闲分区大小递减的次序排列，即分配时从最大的分区开始分特点：大分区被划分，使得大作业可能装不下。 18.什么是快表？它在地址转换中起什么作用？快表是一个高速、具有并行查询能力的联想存储器，
7、用于存放正运行的进程的当前页号和块号，或者段号和段起始地址。加入快表后,在地址转换时，首先在快表中查找，若找到就直接进行地址转换；未找到，则在主存页表继续查找，并把查到的页号和块号放入联想存储器中。快表的命中率很高，有效地提高了地址转换的速度。 19. 页式存储与段式存储的区别主要在于哪些方面？页大小固定，段大小不固定分页的地址空间是一维的，分段是二维的分页为了方便管理，分段为了满足用户需要分页对用户透明，分段是用户可见的。 20.什么是段式存储管理？它从逻辑地址到物理地址是怎么变换的？把程序按内容或构成关系分成段，每段有自己的名字。一个用户作业或进程包含的段对应于一个二维虚拟储存器。以段为单
8、位分配内存，然后通过地址映射机构把逻辑地址转换成物理地址。只将那些经常访问的段驻留内存，其他的段放在外存，待需要时自动调入。地址变换过程：由虚地址中的段号为索引，查段表。找出该段在内存的起始地址，并将其和段内地址相加，从而得到物理地址。 20.局部性原理：程序执行过程中的一个较短时期，指令地址和操作数地址分别局限于一定区域。总结：重复引用同一变量的程序有良好的时间局部性步长越小，空间局部性越好循环有良好的时间和空间局部性，循环体越小，循环迭代次数越多，局部性越好。 21.页面置换算法：最佳置换算法和先进先出置换算法；最近最久未使用算法 22.I/O控制方式：程序方式：由用户进程来直接控制内存或
9、CPU和外设间的信息传送 缺：cpu与外设串行工作，设备间无法并行工作中断方式：进程通过CPU发出指令启动外设，该进程阻塞。当输入完成时，I/O控制器通过中断请求线向CPU发出中断信号，CPU进行中断处理 优：cpu与设备可以并行工作 缺：中断的系统开销较大DMA在外设和内存之间开辟直接的数据交换通路。通道方式：CPU发出启动指令，指出通道相应的操作和I/O 设备，该指令就可启动通道并使该通道从内存中调出相应的通道指令执行。 23.设备独立性：也称设备无关性，是指应用程序独立于具体使用的物理设备，应用程序中使用逻辑设备名，系统执行时，使用物理设备名。要实现设备独立性必须由设备独立性软件完成，包
10、括执行所有设备的公有操作软件提供统一的接口，其中逻辑设备到物理设备的映射是由逻辑设备表LUT完成的。 24.SPOOLing的含义：SPOOLing是Simultaneous Peripheral Operation On-Line 的缩写，它是关于慢速字符设备如何与计算机主机交换信息的一种技术，通常称为“假脱机技术”。技术原理SPOOLing技术是在通道技术和多道程序设计基础上产生的，它由主机和相应的通道共同承担作业的输入输出工作，利用磁盘作为后援存储器，实现外围设备同时联机操作。SPOOLing系统由专门负责I/O的常驻内存的进程以及输入井、输出井组成；它将独占设备改造为共享设备，实现了虚
11、拟设备功能。组成：输入井和输出井、输入缓冲区和输出缓冲区、输入进程 SPi 和输出进程 SPo 三部分25.文件是用“名”标识的逻辑上具有关联关系的一组信息的集合。文件系统:OS中负责管理、存储文件的软件机构。 26. 文件的逻辑结构：从用户角度看到的文件的全貌，也就是它的记录结构，包括流式文件、顺序文件、索引文件和索引顺序文件。文件的物理结构：文件在外存上的存储组织形式，包括连续文件、串联文件和索引文件。 27.文件系统的模型可分为三层，试说明其每一层所包含的基本内容。 第一层：对象及其属性说明； 第二层：对对象操纵和管理的软件集合 第三层：文件系统接口。 28.什么是文件目录？文件目录中包
12、含哪些信息？ 一个文件的文件名和对该文件实施控制管理的说明信息称为该文件的说明信息，又称为该文件的目录。文件目录中包含文件名、与文件名相对应的文件内部标识以及文件信息在文件存储设备上的始址等信息。另外还可能包含关于文件逻辑结构、物理结构、存取控制和管理等信息。 29.目录项：构成目录的项目目录：文件控制块的有序集合；目录文件：将文件的目录以文件形式存放在外存 索引结点：采用把文件名与文件描述信息分开的办法，亦即，使文件描述信息单独形成一个称为索引结点的数据结构。作用：目录中的文件名与文件描述信息分开，用索引节点记录文件描述信息。使用索引结点能减少磁盘访问次数，提高检索速度。 30.操作系统的三
13、个作用，四个特征，五个功能？ 作用：OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口，OS作为计算机系统资源的管理者 OS实现了对计算机资源的抽象。特征：并发，共享 虚拟 异步 。功能：处理器管理、 存储器管理、 设备管理、 文件管理、 作业管理 31、简述程序和进程的区别？ 1)进程是动态的，程序是静态的：程序是有序代码的集合；进程是程序的执行。 2)进程是暂时的，程序是永久的：进程是一个状态变化的过程，程序可长久保存。 3)进程与程序的组成不同：进程的组成包括程序、数据和进程控制块。 4)进程与程序的对应关系：通过多次执行，一个程序可对应多个进程；通过调用关系，一个进程可包括多个程序。 32、并发并
14、行区别 并发和并行的区别就是一个处理器同时处理多个任务和多个处理器或者是多核的处理器同时处理多个不同的任务。 前者是逻辑上的同时发生，而后者是物理上的同时发生 并发性(concurrency)，又称共行性，是指能处理多个同时性活动的能力，并发事件之间不一定要同一时刻发生。 并行(parallelism)是指同时发生的两个并发事件，具有并发的含义，而并发则不一定并行。 操作系统的基本功能有哪些？它们各自包括哪方面的内容？ 1、处理机管理功能 进程控制，进程同步，进程通信，调度 2、存储器管理功能 内存分配、内存保护、地址映射、内存扩充 3、设备管理功能 缓冲管理、设备分配、设备处理 4、文件管理
15、功能 文件储存空间的管理、目录管理、文件的读写管理和保护 5、用户接口 命令接口、程序接口、图形接口 49.设某文件系统采用混合索引结构，索引结点中有7个地址项，其中4个地址项为直接地址索引，2个地址项是一级间接地址索引，1个地址项是二级间接地址索引，每个地址项大小为4字节，若磁盘索引块和磁盘数据块大小均为1K字节，则可表示的单个文件的最大长度是多少？ 解：每个地址项大小为4字节，索引块和盘块大小为1K字节，则每个索引块中的项目数=1024B/4B=256个，4个地址项为直接地址索引，对应的文件大小为4*1KB=4KB。2个地址是以及间接地址索引，对应的文件大小是2*256*1024B=512
16、KB，一个地址项是二级间接地址索引，对应的文件大小为1*256*256*1024B=65536KB。索引单个文件的最大长度=4KB+512KB+65536KB=66052KB。 50.在UNIX系统中，每个i节点中分别含有10个直接地址的索引和一、二、三级间接索引。若每个盘块放128个盘块地址，则一个1MB的文件分别占用多少间接盘块？设每个盘块有512B。 解：10个直接块容量=10*512B/1024=5KB 一级间接容量=128*512/1024=64KB 二级间接容量=128*128*512/1024=8192KB 三级间接容量=128*128*128*512/1024=1048576K
17、B 1MB=1024KB，1024KB-5KB-64KB=955KB，955KB*1024B/512B=1910块，1M文件分别占10个直接块，128个一级间接块，1910个二级间接块。 在实现文件系统时，为了加快文件目录的检索速度，可利用“FCB分解法”。假设目录文件存放在磁盘上，每个盘块512B。FCB占64B，其中文件名占8B，通常将FCB分解为符号目录项和基本目录项两部分，其中符号目录项大小为10B： 基本目录项大小为多少字节？ 假设某一目录文件共有254个FCB，试分别给出采用分解法之前和之后，对该目录文件分别的平均访问磁盘次数： 一般地，若目录文件分解前占用N个盘块，分解后符号目录
18、文件占用M个盘块，请给出访问磁盘次数减少的条件： 64-8=56B (2) 分解前：FCB占用块数：254*64/512=32块，平均访问磁盘次数：/2=16.5 分解后：FCB占用块数：254*10/512=5块，平均访问磁盘次数：/2=3 (3) (1+N)/2NM+2 假定有一个盘组，共100个柱面，每柱面8个磁道，每个磁道分为8个扇区，现采用位示图的方法管理磁盘空间，请回答： 该盘组共被划分为多少个物理块？ 若从位示图中查找到第50个字的第16位对应的位是“0”，那么其对应的空闲块应在哪个柱面上？应对应哪个扇区？应由哪个磁头来完成信息的传送？ 该盘组共有物理记录 8*8*100=640
19、0。 若采用字长为32位的字来组成位示图，则共需640032=200个字。 位示图中第 50个字的第 16位对应的存储块号为：50*3216=1616，故它在盘组上的位置为： 柱面号=块号柱面上块数=161664=25 磁头号=盘面上扇区数 =8=168=2, 扇区号=mod 盘面上扇区数 =mod 816 mod 80 磁盘扇区大小为512，每个磁道有80个扇区， 磁盘转速360rpm。处理机使用中断方式从磁盘读取数据，每个字节产生一次中断，如果处理中断需要2.5ms，试问： 处理机花费在处理I/O上的时间占整个磁盘访问时间的百分比是多少？ 若采用DMA方式，每读完一个扇区产生一次中断，处理机花费在处理I/O上的时间占整个磁盘访问时间的百分比又是多少？ (1)(512 * 25)/(1000/2*6 + 100/80*6) + 512*2.5 = 94% (2)2.5/(1000/2*6 + 100/6*80 + 2.5) = 2.8%
