操作系统考试文档格式.docx
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等待某事件的发生(如请求磁盘或键盘等执行I/O操作、等待同步信号、等待消息等)。
阻塞就绪:
等待的事件已经发生(如I/O完成,消息已到达)
运行就绪:
在可剥夺调度方式中,更高优先级的进程到达;
在时间片轮转调度方式中,进程运行的时间片到。
当前正在执行的进程由于时间片用完而暂停执行时,该进程应转变为就绪状态;
若因发生某种事件而不能继续执行时,应转为阻塞状态;
若应终端用户的请求而暂停执行时,它应转为静止就绪状态
图2-5
图2-6
图2-7
6.(进程控制块)PCB的作用?
为什么说PCB是进程存在的唯一标志?
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。
它的作用是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序(含数据),成为一个能独立运行的基本单位,一个能和其它进程并发执行的进程。
在进程的整个生命周期中,系统总是通过其PCB对进程进行控制,系统是根据进程的PCB而不是任何别的什么而感知到该进程的存在的,所以说,PCB是进程存在的唯一标志。
进程的互斥是指在逻辑上本来完全独立的若干进程,由于竞争同一个资源而产生的相互制约关系。
进程的同步是进程间共同完成一项任务时直接发生相互作用的关系,也就是说,这些具有伙伴关系的进程在执行时间次序上必须遵循确定的规律。
进程控制一般由OS的内核中的原语来实现的。
原语:
阻塞、唤醒挂起、激活。
进程同步两种形式的制约条件:
1.间接相互制约关系2.直接相互制约关系.
临界资源:
是指每次仅允许一个进程访问的资源.生产者-消费者问题.
临界区:
把在每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区.
同步机制遵循规则:
1.空闲让进2.忙则等待3.有限等待4.让权等待
进程通信类型:
1.共享储存器系统{
(1)基于共享数据结构的通信方式
(2)基于共享存储区的通信方式}2.消息传递系统3.管道通信.
引入进程带来的好处:
提高资源利用率,增加系统吞吐量。
7.信号量机制及其应用。
P操作顺序执行下述两个动作:
①信号量的值减1,即S=S-1;
②如果S≥0,则该进程继续执行;
如果S<0,则把该进程的状态置为阻塞态,把相应的PCB连入该信号量队列的末尾,并放弃处理机,进行等待(直至其它进程在S上执行V操作,把它释放出来为止)。
V操作顺序执行下述两个动作:
①S值加1,即S=S+1;
②如果S>0,则该进程继续运行;
如果S≤0,则释放信号量队列上的第一个PCB(即信号量指针项所指向的PCB)所对应的进程(把阻塞态改为就绪态),执行V操作的进程继续运行。
信号量的应用:
1)利用信号量实现前趋关系,2)利用信号量实现互斥。
8.管程的定义及特性
管程是由一组局部变量对局部变量进行操作的过程以及对局部变量进行初始化的语句序列构成的一个软件模块,它可用来实现进程同步。
特性:
模块化,抽象数据类型,信息掩蔽。
9.为什么要在OS中引入线程?
在OS中引入进程的目的,是为了使多个程序能并发执行,以提高资源利用率和系统吞吐量。
在OS中再引入线程,则是为了减少程序在并发执行时所付出的时空开销,使OS具有更好的并发性。
10.试从调度性,并发性,拥有资源及系统开销方面对进程和线程进行比较.
调度性:
在传统的操作系统中,拥有资源的基本单位和独立调度、分派的基本单位都是进程,在引入线程的OS中,则把线程作为调度和分派的基本单位,而把进程作为资源拥有的基本单位;
并发性:
在引入线程的OS中,不仅进程之间可以并发执行,而且在一个进程中的多个线程之间,亦可并发执行,因而使OS具有更好的并发性;
拥有资源:
无论是传统的操作系统,还是引入了线程的操作系统,进程始终是拥有资源的一个基本单位,而线程除了拥有一点在运行时必不可少的资源外,本身基本不拥有系统资源,但它可以访问其隶属进程的资源;
开销:
由于创建或撤销进程时,系统都要为之分配和回收资源,如内存空间等,进程切换时所要保存和设置的现场信息也要明显地多于线程,因此,操作系统在创建、撤消和切换进程时所付出的开销将显著地大于线程。
11.试从动态性,并发性和独立性上比较进程和程序?
a.动态性是进程最基本的特性,可表现为由创建而产生,由调度而执行因得不到资源而暂停执行,以及由撤销而消亡,因而进程由一定的生命期;
而程序只是一组有序指令的集合,是静态实体。
b.并发性是进程的重要特征,同时也是OS的重要特征。
引入进程的目的正是为了使其程序能和其它建立了进程的程序并发执行,而程序本身是不能并发执行的c.独立性是指进程实体是一个能独立运行的基本单位,同时也是系统中独立获得资源和独立调度的基本单位。
而对于未建立任何进程的程序,都不能作为一个独立的单位来运行。
12、试说明进程在三个基本状态之间转换的典型原因.
a.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变为执行状态。
b.当前进程因发生某事件而无法执行,如访问已被占用的临界资源,就会使进程由执行状态转变为阻塞状态。
c.当前进程因时间片用完而被暂停执行,该进程便由执行状态转变为就绪状态。
13.高级调度与低级调度的主要任务是什么?
为嘛要引入中级调度?
带概念
高级调度的主要任务:
用于决定把外存上处于后备队列中的哪些作业调入内存,并为它们创建进程,分配必要的资源,然后,再将新创建的进程插入就绪队列上,准备执行。
低级调度的主要任务:
用于决定就绪队列中的哪个进程应获得处理机,然后再由分派程序执行将处理机分配给该进程的具体操作。
低级调度功能:
1)保存当前进程的处理机现场信息,2)按某种算法选择投入执行的新进程,3)恢复新进程的现场,从而将处理机分配给新进程。
引入中级调度的主要目的:
是为了提高系统资源的利用率和系统吞吐量。
14.调度算法;
实时调度算法;
产生死锁的原因和条件;
掌握死锁的预防和避免方法;
掌握银行家算法、死锁的检测及恢复。
1先来先服务算法(FCFS)2短作业(进程)优先(SJF/SPF)3高优先权优先(HPF)4高响应比优先调度算法(HRRN)5时间片轮转法(RR)6多级反馈队列调度算法(FB);
实时调度算法:
最早截止时间优先(EDF)算法,最低松弛度优先(LLF)算法。
产生死锁的原因:
1.竞争资源2.进程间推进顺序非法;
产生死锁必要条件:
1.互斥条件2.请求和保持条件3.不剥夺条件4.环路等待条件。
预防死锁方法:
1.摒弃请求和保持条件2.摒弃不剥夺条件3.摒弃环路等待条件处理方法:
1.预防死锁2.避免死锁3.检测死锁4.解除死锁。
预防死锁方法最容易实现,但由于所施加的限制条件过于严格,会导致系统资源利用率和系统吞吐量降低;
检测和解除死锁方法可是系统获得较好的资源利用率和系统吞吐量。
避免死锁方法:
利用银行家算法。
(不安全状态比一定导致系统进入死锁状态)
15.为什么要引入动态重定位?
如何实现?
a.程序在运行过程中经常要在内存中移动位置,为了保证这些被移动了的程序还能正常执行,必须对程序和数据的地址加以修改,即重定位。
引入重定位的目的就是为了满足程序的这种需要。
b.要在不影响指令执行速度的同时实现地址变换,必须有硬件地址变换机构的支持,即须在系统中增设一个重定位寄存器,用它来存放程序在内存中的起始地址。
程序在执行时,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而形成的。
16.可采用哪几种方式将程序装入内存?
它们分别适用于何种场合?
将程序装入内存可采用的方式有:
绝对装入方式、重定位装入方式、动态运行时装入方式;
绝对装入方式适用于单道程序环境中,重定位装入方式和动态运行时装入方式适用于多道程序环境中。
在进行程序链接时,应完成哪些工作?
1)对相对地址进行修改2)变换外部调用符号.
17.连续分配方式有:
单一连续分配,固定分区分配,动态分区分配,可重定位分区分配。
固定分区分配:
可以使多道程序共存于内存中,但内存中程序的道数仍将受到分区个数的限制;
当用户程序与分配到的分区大小不符时,将造成分区内存储空间的浪费,这些浪费掉的存储空间被称为内部碎片;
用户程序的大小也将受到分区大小的严格限制。
通过移动内存中作业位置,以把原来多个分散的小分区拼接成一个大分区方法称为拼接或紧凑。
可重定位分区分配方式就是在动态分区分配方式的基础上增加紧凑功能。
18.为实现分页存储管理,需要哪些硬件支持?
分页和分段有何区别?
需要有页表机制、地址变换机构的硬件支持。
分页和分段都采用离散分配的方式,且都要通过地址映射机构来实现地址变换,这是它们的共同点;
对于它们的不同点有三,第一,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,即满足系统管理的需要,而不是用户的需要;
而段是信息的逻辑单位,它含有一组其意义相对完整的信息,目的是为了能更好地满足用户的需要;
第二页的大小固定且由系统确定,而段的长度却不固定,决定于用户所编写的程序;
第三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。
基本分页存储管理方式:
1.页面与页表2.地址变换机构3.两级和多级页表。
19.虚拟存储器:
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;
虚拟存储器就是要提供一个空间像磁盘那样大、速度像缓存那样快的主存储系统。
特征:
离散性,多次性,对换性,虚拟性;
最本质特征:
离散性;
最重要特征:
虚拟性
页面置换算法:
1.最佳置换算法和先进先出置换算法2.最近最久未使用(LRU)置换算法3.Clock置换算法4.其他置换算法(最少使用置换算法,页面缓冲算法PBA).实现虚拟存储器需要哪些硬件支持:
对于为实现请求分页存储管理方式的系统,除了需要一台具有一定容量的内存及外存的计算机外,还需要有页表机制,缺页中断机构以及地址变换机构;
对于为实现请求分段存储管理方式的系统,除了需要一台具有一定容量的内存及外存的计算机外,还需要有段表机制,缺段中断机构以及地址变换机构;
20.通道、缓冲、设备独立性的概念
I/O通道是一个独立与主机CPU的、专门用来管理I/O的特殊处理机。
引入缓冲技术的主要原因:
1.缓和CPU和I/O设备间速度不匹配的矛盾;
2.减少对CPU中断频率,放宽对CPU中断响应时间的限制3.提高CPU和I/O设备间的并行性。
设置缓冲区的原则是:
如果数据到达率与离去率相差很大,则可采用单缓冲方式;
如果信息的输入和输出速率相同(或相差不大)时,则可用双缓冲区;
对于阵发性的输入、输出,可以设立多个缓冲区。
设备的独立性:
指应用程序独立于具体使用的物理设备。
引入设备独立性可提高设备分配的灵活性和设备的利用率,使I/O重定向更易于实现。
21.如何解决因通道不足而产生的瓶颈问题?
解决因通道不足而产生的瓶颈问题的最有效方法是增加设备到主机间的通路而不是增加通道。
换言之,就是把一个设备连接到多个控制器上,而一个控制器又连接到多个通道上。
这种多通路方式不仅可以解决该瓶颈问题,而且能够提高系统的可靠性,也即不会因为个别通道或控制器的故障而使设备与存储器之间无法建立通路进行数据传输。
22.有哪几种I/O控制方式?
各适用于何种场合?
I/O控制方式:
程序I/O方式、中断驱动I/O控制方式、DMAI/O控制方式、I/O通道控制方式。
程序I/O方式适用于早期的计算机系统中,并且是无中断的计算机系统;
中断驱动I/O控制方式是普遍用于现代的计算机系统中;
DMAI/O控制方式适用于I/O设备为块设备时在和主机进行数据交换的一种I/O控制方式;
当I/O设备和主机进行数据交换是一组数据块时通常采用I/O通道控制方式,但此时要求系统必须配置相应的通道及通道控制器。
23、试说明I/O控制发展的主要推动因素是什么?
促使I/O控制不断发展的几个主要因素如下:
a.尽量减少CPU对I/O控制的干预,把CPU从繁杂的I/O控制中解脱出来,以便更多地去完成数据处理任务。
b.缓和CPU的高速性和设备的低速性之间速度不匹配的矛盾,以提高CPU的利用率和系统的吞吐量。
c.提高CPU和I/O设备操作的并行程度,使CPU和I/O设备都处于忙碌状态,从而提高整个系统的资源利用率和系统吞吐量。
24.什么是虚拟设备?
其实现所依赖的关键技术有哪些?
虚拟设备是指通过虚拟技术,可将一台独占设备变换成若干台逻辑设备,供若干个用户(进程)同时使用。
由于多台逻辑设备实际上并不存在,而只是给用户的一种感觉,因此被称为虚拟设备。
其实现所依赖的关键技术是SPOOLing技术。
25.SPOOLing技术:
即假脱机操作,是指在多道程序的环境下,利用多道程序中的一道或两道程序来模拟外围控制机,从而在联机的条件下实现脱机I/O的功能。
SPOOLing系统由磁盘上的输入井和输出井,内存中的输入缓冲区和输出缓冲区以及输入进程和输出进程构成。
26.磁盘调度:
当有多个进程要求访问磁盘时,系统根据某种算法决定先为哪个请求服务的过程;
磁盘调度目的:
(使磁盘平均寻到时间最少)1.先来先服务(FCFS)2.最短寻到时间优先(SSTF)3.扫描(SCAN)算法4.循环扫描(CSCAN)算法5.NStepSCAN和FSCAN调度算法.
27.引入缓冲区的主要原因:
1)缓和CPU与I/O设备速度不匹配的矛盾,2)减少对CPU的中断频率,3)提高CPU与I/O设备之间的并行性。
28.何谓数据项、记录和文件?
数据项是最低级的数据组织形式,可分为基本数据项和组合数据项。
基本数据项是用于描述一个对象某种属性的字符集,是数据组织中可以命名的最小逻辑数据单位,即原子数据,又称为数据元素或字段。
组合数据项则由若干个基本数据项构成。
记录是一组相关数据项的集合,用于描述一个对象某方面的属性。
文件是指有创建者所定义的、具有文件名的一组相关信息的集合提。
28.文件逻辑结构的类型;
外存分配方法;
目录管理;
存储空间的管理。
文件的逻辑结构是指从用户的观点出发所观察到的文件组织形式,它独立于物理特性。
文件物理结构有:
顺序结构、链接结构、索引结构、Hash结构、索引顺序结构。
从逻辑结构的的角度考虑可将文件分成有结构文件和无结构文件两大类。
常用外存分配方法有:
连续分配、链接分配、索引分配、混合索引分配方式。
链接分配方式属于离散分配方式,它可分为隐式链接和显示链接两种方式。
隐式链接:
将一个文件离散地存放在外存上,并将下一个物理块的地址登记在分配给它的前一个物理块中,从而使得存放同一个文件的所有物理块按信息的逻辑顺序形成一个链。
文件的首个物理块的地址同样登记在他的目录项中。
显示链接:
将一个文件离散地存放在外存上,并将链接各个物理块的指针显式地登记在一张分配表FAT中,FAT在整个文件卷中仅设置一张,其每个表项的序号为对应的物理块号,而表项中的内容则是分配给文件的下一个物理块的指针。
文件控制块:
为了能对系统中大量文件施以有效的管理,它通常包含:
基本信息、存取控制信息、使用信息。
外存空间管理管理方法:
空闲表法、空闲链表法、位示图法、成组链接法。
29.什么是索引文件?
为什么要引入多级索引?
目前广泛采用的目录结构是树型目录结构。
它具有以下优点:
⑴能有效提高对目录的检索速度;
⑵允许文件重名;
⑶便于实现文件共享。
30.文件共享方式:
1)基于索引节点的共享方式,2)利用符号链实现文件共享。
文件系统的数据一致性是影响文件系统可用性的有一重要问题,保证数据一致性的软件手段:
1)事务,2)盘块号的一致性检查,3)链接计数的一致性检查。
31.在链接式文件中常采用哪几种连接方式?
为什么?
在链接式文件中常采用显式链接方法和隐式连接方式(2分),由于这种链接方式是把用于链接文件各个物理块的指针,显式地存放在内存的一张链表中,而对于查找记录的过程也是在内存中进行的,因此相对于隐式链接方式,在检索记录时能有效地调高检索速度,并能大大减少访问磁盘的次数,节省系统开销。
1.操作系统是一种(系统软件)。
2.并发性是指若干事件在(同一时间间隔内)发生。
3.系统调用的目的是(请求系统服务)。
4.进程和程序的本质区别(动态和静态特征)。
5.一个进程被唤醒意味着(进程状态变为就绪)。
6.一段时间内,只允许一个进程访问的资源称为(临界资源)。
7.处于后备状态的作业存放在(外存)中。
8.作业在系统中存在与否的唯一标志是(作业控制块)
9.为了对紧急进程或重要进程进行调度,调度算法应采用(优先级法)。
10.存储管理的目的是(方便用户和提高内存利用率)
11.在操作系统中,作业处于(执行)时,已处于进程的管理之下。
12.分区分配内存管理方式的主要保护措施是(界地址保护)。
13.虚拟存储技术是(补充相对地址空间的技术)。
14.缓冲技术用于(提高主机和设备交换信息的速度)。
15.本地用户通过键盘登录系统时,首先获得键盘输入信息的程序是(中断处理程序)。
16.在操作系统中,用户在使用I/O设备时,通常采用(逻辑设备名)。
17.SPOOLing技术利用于(虚拟设备概念)。
18.如果文件系统中有两个文件重名,不应采用(单级目录结构)。
19.设置当前工作目录的主要目的是(加快文件的检索速度)。
20、操作系统是一组(资源管理程序)。
21、现代操作系统的基本特征是(程序的并发执行)、资源共享和操作的异步性。
22、引入多道程序的目的在于(充分利用CPU,减少CPU等待时间)。
23、(DOS)没有多道程序设计的特点。
24、下列操作系统中,为分时系统的是(UNIX)。
25、在分时系统中,时间片一定,(用户数越多),响应时间越长。
26、批处理系统的主要缺点是(失去了交互性)。
27、实时操作系统追求的目标是(快速响应)。
28、CPU状态分为系统态和用户态,从用户态转换到系统态的唯一途径是(系统调用)。
29、系统调用是由操作系统提供的内部调用,它(只能通过用户程序间接使用)。
30、UNIX操作系统是采用(层次结构)实现结构设计的。
31、顺序程序和并发程序的执行相比,(并发程序执行总体上执行时间快)。
32、在单一处理机上,将执行时间有重叠的几个程序称为(.并发程序)。
33、进程和程序的本质区别是(动态和静态特征)。
34、各进程向前推进的速度是不可预知,体现出“走走停停”的特征,称为进程的(异步性)。
35、在单处理机系统中,处于运行状态的进程(只有一个)。
36、已经获得除(CPU)以外的所有运行所需资源的进程处于就绪状态。
37、一个进程被唤醒意味着(进程状态变为就绪)。
38、进程从运行状态变为阻塞状态的原因是(输入或输出事件发生)。
39、为了描述进程的动态变化过程,采用了一个与进程相联系的(进程控制块),根据它而感知进程的存在。
40、进程间的基本关系为(同步与互斥)。
41、两个进程合作完成一个任务,在并发执行中,一个进程要等待其合作伙伴发来信息,或建立某个条件后再向前执行,这种关系是进程间的(同步)关系。
42、在操作系统中,对信号量S的P原语操作定义中,使进程进入相应阻塞队列等待的条件是(S<
0)。
43、信号量S的初值为8,在S上执行了10次P操作,6次V操作后,S的值为(4)。
18、在进程通信中,使用信箱方式交换信息的是(高级通信)。
44、用户在一次计算过程中,或者一次事物处理中,要求计算机完成所做的工作的集合,这是指(作业)。
45、处于后备状态的作业存放在(外存)中。
46、在操作系统中,作业处于(执行)时,已处于进程的管理之下。
47、在操作系统中,JCB是指(作业控制块)。
48、按照作业到达的先后次序调度作业,排队等待时间最长的作业被优先调度,这是指(先来先服务法)调度算法。
49、为了对紧急进程或重要进程进行调度,调度算法应采用(优先级法)。
50、操作系统中,(处理机管理)负责对进程进行调度。
51、外存(如磁盘)上存放的程序和数据(必须在CPU访问之前移入内存)。
52、当程序经过编译或者汇编以后,形成了一种由机器指令组成的集合,被称为(目标程序)。
53、可由CPU调用执行的程序所对应的地址空间为(物理地址空间)。
54、经过(动态重定位),目标程序可以不经过任何改动而装入物理内存单元。
55、若处理器有32位地址,则它的虚拟地址空间为(4GB)字节。
56、分区管理要求对每一个作业都分配(地址连续)的内存单元。
57、(对换技术)是指将作业不需要或暂时不需要的部分移到外存,让出内存空间以调入其他所需数据。
58、虚拟存储技术与(分区管理)不能配合使用。
59、以下存储管理技术中,支持虚拟存储器的技术是(请求分页技术)。
60、在请求页式存储管理中,若所需页面不在内存中,则会引起(缺页中断)。
61、在分段管理中,(以段为单位分配,每段是一个连续存储区)。
62、(分页)存储管理方式提供一维地址结构。
63、分段管理提供
(2)维的地址结构。
64、段页式存储管理汲取了页式管理和段式管理的长处,其实现原理结合了页式和段式管理的基本思想,即(用分段方法来分配和管理用户地址空间,用分页方法来管理物理存储空间)。
65、段页式管理每取一次数据,要访问(3)次内存。
66、碎片现象的存在使得(内存空间利用率降低)。
67、下列(段页式管理)存储管理方式能使存储碎片尽可能少,而且使内存利用率较高。
68、在请求分页系中,LRU算法是指(近期最长时间以来没被访问的页先淘汰)。
69、操作系统是通过(按名存取)来对文件进行编排、增删、维护和检索。
70、(从用户观点看)的文件组织形式称为文件的逻辑组织。
71、数据库文件的逻辑结构形式是(记录式文件)。
72、存放在磁盘上的文件(既可随机访问,又可顺序访问)。
73、文件的存储方法依赖于(文件的物理结构,存放文件的存储设备的特性)。
74、在文件系统中,文件的不同物理结构有不同的优缺点。
在下列文件的物理组织结构中,不具有直接读写文件任意一个记录的能力的结构是(串连文件)。
75、文件系统为每个文件另建立一张指示逻辑记录和物理记录之间的对应关系表,由此表和文件本身构成的文件是(索引文件)。
76、在以下文件物理存储组织形式中,(连续文件)常用于存放大型的系统文件
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