《计算机操作系统》期末复习 - 图文

《计算机操作系统》

复习要点

第一章 操作系统概述

1、操作系统的定义及特征

答：OS定义：操作系统是控制和管理计算机硬件和软件资源、合理地组织和管理计算机的工作流程以方便用户使用的程序的集合。

OS特征：并发，共享，虚拟，异步性。

操作系统最重要的两个目标是有效性和方便性

2、操作系统分类：批处理、分时、实时；三种系统的特点； 联机批处理到脱机批处理的解决方法Spooling

批处理系统的主要优点是解决了作业间的自动转换问题，提高了CPU的利用率，所以系统吞吐量大，资源利用率高 主要缺点就是交互性差，一旦作业提交，其中间过程就很难控制。 实时操作系统其主要特征是实时性和可靠性。

分时操作系统具有以下特性：（1）多路性（同时） （2）独立性（3）及时性（4）交互性。 Q:批处理系统的主要缺点是：（清华大学1996年试题） A．CPU利用率低。 B．不能并发执行。 C．缺少交互性。 D．以上都不是。 【解答】选择C。

Q:1.多道运行的特征之一就是宏观并行，它的含义是（ ）（2000年，华中科技大学） 2.多道程序设计的特点是多道、（ ）和（ ）（2000年西安电子科技大学） 答案：1.计算机内存中同时存放几道相互独立的程序 2.宏观上并行，微观上串行

Q：填空题：批处理系统主要解决（ ）问题，分时系统主要解决（ ）问题（华中科技大学2002） 答案：吞吐量 交互性 Q：填空题：实时信息处理是实时应用的一种，例如（ ）和（ ）是实时处理的例子（华中科技大学2000） 答案：飞机订票系统 图书资料查询系统

Q:选择题：（ B ）不是设计实时操作系统主要要追求的目标： A安全可靠 B资源利用率 C及时响应 D快速处理

Q:选择题：实时操作系统必须在（ ）内处理完来自外部的事件。 A.一个机器周期 B.被控对象规定时间 C.周转时间 D.时间片 答案：B

3、理解并发与并行

并行性：多个事件在同一时刻同时发生

并发性：宏观上在同一时间段内同时运行，微观上交替执行 单处理机系统：宏观上并发，微观上交替执行。 多处理机系统：微观有并行。

Q：在单处理器中，可并行的是 （ 2-3-4 ） Ⅰ.进程和进程 Ⅱ.处理器与设备 Ⅲ.处理器与通道 Ⅳ.设备与设备

Q：在程序中在试图读取某个磁盘上的第100个逻辑块，使用操作系统提供的（ A ）接口 A. 系统调用 B.图形用户接口 C. 原语 D.键盘命令

Q:在用户程序中要将一个字符送到显示器上显示，应使用操作系统提供的 _ _ 接口。 A 系统调用 B 键盘命令 C 原语

D 子程序调用

（2000年，华中科技大学） 答案A

4、特权指令与非特权指令

特权指令：只有在管态才能执行的指令。(影响系统状态)开关中断，置程序状态字，停机， IO，??. 非特权指令：在算态和目态下均可执行的指令。取数，四则运算，?? 5、处理机状态及状态转换（目态、管态） 处理机状态： 系统态：(管态，核态) 用户态：(目态，常态) 状态转换： 管态 →目态(置程序状态字) 目态 → 管态(中断，trap) Q:操作系统程序都是在核心态下才能运行。（大连理工大学2000年试题）【分析】错。操作系统提供的服务，一部分必须在核心态下才能运行，如进程调度、目录服务等。还有一些功能，如DOS下的外部命令，则可以由用户调用，运行在用户态下。

Q：下列选项中，会导致用户进程从用户态切换到内核态的操作是（1-3 ） Ⅰ.整数除以零 Ⅱ.sin()函数调用 Ⅲ. read()系统调用

Q：下列选项中，不可能在用户态发生的事件是（ ） 答案：C A.系统调用 B.外部中断 C.进程切换 D.缺页

第二章 进程管理

1、进程的概念：

答：进程是程序的一次执行，该进程可与其它进程并发执行；它是一个动态的实体，在传统的操作系统设计中，进程既是资源的基本分配单元，也是基本的执行单元。 2、进程的结构、三种基本状态及状态之间的转换和转换条件

答：进程的组成：PCB（进程存在的唯一标志），程序+数据段=实体，工作区。

Q：如果系统中有N个进程，运行的进程最多几个，最少几个；就绪进程最多几个最少几个；等待进程最多几个，

最少几个？

[解答]：在单处理机系统中，处于运行状态的进程最多为1个，最少为0个； 处于就绪进程最多为N-1个，最少为0个； 处于阻塞的进程最多为N个，最少为0个。

Q：一个进程释放了一台打印机，它可能会改变（ ）的状态。

A.自身进程 B.输入/输出进程C.另一个等待打印机的进程 D.所有等待打印机的进程答案：C

Q：一个进程的基本状态可以从其他两种基本状态转变过去，这个基本的状态一定是（ ）。答案：C A.执行状态 B.阻塞状态C.就绪状态 D.完成状态 3、进程与程序的联系与差别

（1）程序是静态的，进程是动态的。程序是有序代码的集合；进程是程序的一次执行。

（2）进程是暂时的，程序的永久的。进程是一个变化的过程，有生命周期，暂时存在，程序没有生命周期，可长久保存。

（3）进程还是操作系统资源分配和保护的基本单位，程序没有此功能。

（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。（5）进程与程序的结构不同。

4、进程的并发执行使进程失去顺序性，可能产生与时间有关的错误。 5、共享变量、临界区、临界资源的概念

临界区：在每个进程中，访问临界资源的那段程序能够从概念上分离出来，称为临界区或临界段。 它就是进程中对公共变量(或存储区)进行审查与修改的程序段，称为相对于该公共变量的临界区。

临界资源（独占资源）：在一段时间内只允许一个进程访问的资源（如打印机等硬件；栈、变量、表格等） 6、进程互斥的概念

7、重点：信号量机制——定义整形变量如S表示信号量，S的初值、S>0表示有S个资源可用、S<0则| S |表示S等待队列中的进程个数、S=0表示无资源可用的含义。 P(S)、V(S)操作的含义。 P(S) S:=S-1 ; V(S) S:=S+1; 若S≥0,则调用P(S)的进程继续运行； 若S>0,则调用V(S)的进程继续执行； 若S<0,则调用P(S)的进程阻塞，插入S的阻塞队列。 若S≤0,从等待S的阻塞队列中唤醒第一个进程，然后调 用V(S)的进程继续运行。 P(S)： //S为信号量 { S = S - 1; if (S < 0) { 调用进程被阻塞， 进入S的等待队列； } } 使用信号量机制实现进程互斥、同步问题。P(S) 表示申请一个资源、V(S) 表示释放一个资源。P.V操作必须成对出现，有一个P操作就一定有一个V操作。当为互斥操作时，它们同处于同一进程；当为同步操作时，则不在同一进程中出现。

苹果桔子问题：桌上有一个盘子，最多可以容纳两个水果，每次只能放入/取出一个水果；爸爸专向盘子中放苹果(apple)，妈妈专向盘子中放桔子(orange)，两个儿子专等吃盘子中的桔子，两个女儿专等吃盘子里的苹果。请用P，V操作来实现爸爸、妈妈儿子、女儿之间的同步和互斥。（南京大学2004年） father() { while(手中还有苹果) {P(empty); P(mutex)； 向盘中放苹果?； V(mutex)； V(apple); } } mother() { while(手中还有桔子) { P(empty); P(mutex)； 向盘中放桔子?； V(mutex)； V(orange); } } soni()//i=1，2 { while(盘中还有苹果) { P(apple); P(mutex)； 从盘中拿苹果?； V(mutex)； V(empty); } } daugheri() //i=1，2 { while(盘中还有桔子) { P(orange); P(mutex)； 从盘中拿桔子?； V(mutex)； V(empty); } } V(S)： //S为信号量 { S = S + 1; if (S <= 0) { 从S的等待队列中唤醒一个进程 使其进入就绪状态； } } 8、生产者-消费者问题

第三章处理机调度与死锁

1、重点：处理机调度算法（必须有完整的计算过程，只有结果无过程不能给满分） （1）、先到先服务算法（FIFO） （2）、短作业优先算法（SJF）

给定一作业，假定它们同时到达，并且在一台处理机上按单道方式执行，则短作业优先调度算法平均周转时间为最短。

（3）、高响应比优先调度算法

（4）、最高优先数算法（5）、循环轮转/时间片轮转算法(RR)

Q：设有4个作业同时到达，每个作业的执行时间均为2个小时，它们在一台处理机上按单道方式执行，则平均周转时间为（ ）

A 1小时， B 5小时 C 2.5小时 D 8小时

答案B（平均作业周转时间=（2+（2+2）+ （2+2+2））+ （2+2+2+2））/4=5小时

Q：某系统采用短作业优先的调度策略，现有作业序列：作业1（提交时间：8:00,运行时间1.50），作业2（提交时间：8:30,运行时间0.80）作业3（提交时间：9:00,运行时间0.10），作业4（提交时间：9:30,运行时间0.30），单位：小时，以十进制计。其平均带权周转时间为：（ ） A 4.65 B 3.00 C 5.52 D 12.23 答案B

Q：填空题：在作业调度算法中，（ 短作业优先（SJF））调度算法的调度性能要好些。

Q:有一个具有两道作业的批处理系统，作业调度采用短作业优先的调度算法，进程调度采用以优先数为基础的抢占式调度算法。在下表所示的作业序列，作业优先数即为进程优先数，优先数越小优先级越高。 （1）列出所有作业进入内存时间及结束时间。 （2）计算平均周转时间。 作到达运行优先 业时间 时间 数 名 A B C D 10:00 40 10:20 30 10:30 50 10:50 20 5 3 4 6 2、死锁的概念：组进程中的每一个进程，均无限期地等待此组进程中某个其他进程占有的，因而永远无法得到的资源，这种现象称为进程死锁。

3、死锁四个必要条件：资源独占、保持申请、不可剥夺、循环等待

4、死锁四种处理方法：死锁预防、死锁避免、死锁检测（检测工具：资源分配图）、死锁恢复 5、死锁预防的两种方法：预先分配策略（保持申请）、有序分配策略（循环等待）

6、死锁避免：进程提出资源请求，系统在分配之前进行安全性检测，若使进程进入不安全状态，则拒绝分配。 重点：银行家算法（必须有完整的计算过程，只有结果无过程不能给满分）课本P113

银行家算法的实质就是要设法保证系统动态分配资源后仍然保持安全状态，从而避免死锁的发生 6、死锁恢复（解除）四种方式：重新启动、终止进程、剥夺资源、进程回退 产生死锁的原因:进程间推进顺序非法和竞争资源 Q:（1）出现下列的情况可能导致死锁的是( )。

A．进程释放资源 B．一个进程进入死循环C．多个进程竞争资源出现了循环等待 D．多个进程竞争使用共享型的设备 答案：C Q：（2）在操作系统中，死锁出现是指( )。 A．计算机系统发生重大故障 B．资源个数远远小于进程数

C．若干进程因竞争资源而无限等待其他进程释放已占有的资源 D．进程同时申请的资源数超过资源总数 答案：C

Q:（3）一次分配所有资源的方法可以预防死锁的发生，它破坏的死锁四个必要条件中的( )。 A．互斥 B．占有并请求 C．非剥夺 D．循环等待 答案：B

Q：（4）死锁预防是保证系统不进入死锁状态的静态策略，其解决办法是破坏产生死锁的四个必要条件之一。下列方法中破坏了“循环等待”条件的是( )。答案：D

A．银行家算法 B．一次性分配策略 C．剥夺资源法 D．资源有序分配策略 Q：（5.）死锁的四个必要条件中，无法破坏的是( )。答案：B

A．环路等待资源 B．互斥使用资源 C．占有且等待资源D．非抢夺式分配 判断题

当由于为进程分配资源使系统处于不安全状态时，系统一定会导致死锁。（）答案：错 Q：死锁的避免是根据（ ）采取措施实现的。 A. 配置足够的系统资源 B. 使进程的推进顺序合理

C. 破坏死锁的4个必要条件之一 D. 防止系统进入不安全状态 答案：D

Q:3个进程共享4个同类资源，这些资源的分配和释放只能一次一个。已知每个进程最多占据2个资源，则该系统 A.有某些资源可能永远得不到该类资源 B.必然有死锁

C.进程请求该类资源立刻能得到 D.必然无死锁 答案：D

Q:某计算机系统中有8台打印机，由K个进程竞争使用，每个进程最多需要3台打印机。该系统可能会发生死锁的 K的最小值是( )。

A．2 B．3 C．4 D．5答案：C

Q：某系统中共有11台磁带机，X个进程共享此磁带机设备，每个进程最多请求使用3台，则系统必然不会死锁的最大X值是( )。

A．4 B．5 C．6 D．7答案：B Q：选择：银行家算法是一种 ( B)算法. A死锁解除 B死锁避免 C死锁预防 D死锁检测

判断题：银行家算法是用来预防死锁的.( 错)

第四章内存管理

1、静态重定位——在装入一个作业时，把作业中的指令地址全部转换为绝对地址（地址转换工作是在作业执行前集中一次完成的）在作业执行过程中就无须再进行地址转换工作。

2、动态重定位——动态地址重地位是在程序执行过程中，在CPU访问内存之前,将要访问的程序或数据地址转换成内存地址。动态重定位依靠硬件地址变换机构完成。

3、分区分配策略——最先适应算法、最佳适应算法、最坏适应算法。 首次适应算法(first-fit)

分配方法：将所有的空闲分区按照地址递增的顺序排列，按照分区的先后次序，从头开始查找，符合要求的第一个分区就是要找的分区。 最佳适应算法(best-fit)

分配方法：将所有的空闲分区按照其容量递增的顺序排列，当要求分配一个空白分区时，由小到大进行查找，找到最合适的分配。

最坏适应算法(worst-fit)

分配方法：与最佳适应算法相反，将所有的空白分区按容量递减的顺序排列，最前面的最大的空闲分区就是找到的分区。

4、分页式存储管理方式：作业（逻辑地址）分页、内存（物理地址）分块，一页大小等于一块。页表由系统设置，常驻内存，用页表实现从页号到物理块号的地址映射。 重点：分页式存储管理地址映射过程。

将逻辑地址转换为（页号，页内地址）两部分，然后根据页号查页表，将实际的物理块号和页内地址拼接成实际的物理地址。

5、分段式存储管理方式：用户作业（逻辑地址）分段。系统要为每一个作业建立一张段表。段表中的每一个表目对应着作业地址空间的一个程序段。

6、段页式存储管理的基本思想：用分段方法来分配和管理虚存，分页方法来分配和管理实存，在段页式管理系统中，每一段不再占有连续的实存空间，而被划分成若干个页面。 给逻辑地址计算物理地址！~

例： 有一程序装入内存的首地址是500，末地址是1400，访问内存的逻辑地址是500、345、1000。 下界寄存器：500

上界寄存器：1400

逻辑地址＋装入内存的首地＝ 物理地址

1、500＋500 ＝ 1000 500 ≤ 1000 ＜ 1400√ 2、345＋500 ＝ 845 500 ≤ 845 ＜ 1400√

3、1000＋500 ＝ 1500 500 ≤ 1500 ＜ 1400×

例：有一程序装入内存的首地址是500，末地址是1400，访问内存的逻辑地址是500、345、1000。 限长寄存器：900=1400-500

1、 0 ≤ 500 ＜ 900√ 2、 0 ≤ 345 ＜ 900√ 3、 0 ≤ 1000 ＜ 900× 区别： 1、寄存器的设置不同； 2、判别式中用的判别条件不同 上下界寄存器保护法用的是物理地址 基址、限长寄存器保护法用的是程序的逻辑地址 例题：某系统采用基址、限长寄存器防护方法显现存储保护，在这些方法中判断是否越界的判别式是：C A 0≤被访问的物理地址<基址寄存器的内容 B 0≤被访问的物理地址≤基址寄存器的内容 C 0≤被访问的逻辑地址<限长寄存器的内容 D 0≤被访问的逻辑地址≤限长寄存器的内容

选择题：____存储扩充方式,能够实际增加存储单元。 A)覆盖技术B)交换技术 C)物理扩充 D)虚拟存储技术 答案 C

例1：已知某分页系统，主存容量为64k，页面大小为1k，对一个4页大的作业，第0、1、2、3页被分配到内存的2、4、6、7块中。

求：将十进制的逻辑地址1023、2500、4500转换成物理地址。 解: (1) 1023/1K，得到页号为0，页内地址1023。

又 对应的物理块号为2，故物理地址为2*1k+1023=3071 (2) 2500/1K，得到页号为2，页内地址452。

又 对应的物理块号为6，故物理地址为6*1k+452=6596 (3) 4500/1K，得到页号为4，页内地址404。 因为页号不小于页表长度，故产生越界中断。

第五章虚拟存储

虚拟存储系统——基于程序运行的局部性原理，借助于外存空间，从而允许一个进程在其运行过程中部分地装入内存的技术。

重点:最佳置换算法OPT算法：将来再也不用或最长时间不用的页面 、先进先出页面置换算法FIFO算法：简单

、最近最久未用页面置换算法LRU算法：长时间没有访问的页面 （必须有完整的计算过程，只有结果无过程不能给满分）

例题：在一个请求页式存储系统中，一个程序的页面走向为4，3，2，1，4，3，5，4，3，2,1，5，并采用LRU页面置换算法。假设分配给该程序的存储块数M分别为3和4时，求出在访问过程中发生的缺页次数和缺率。(10分) 答：M=3 缺页次数=10 缺率=10/12=5/6 M=4 缺页次数=8 缺率=8/12=2/3

2、有一个程序要把100*100数组置初值“0”，现假定有两个主存块可用来存放数组信息，主存块的大小为可存放200个数组元素，数组中的元素按行编址。两个主存块的初始状态都为空，若程序编制如下： （1）Var A: array[1..100] of array[1..100] of integer;10000/2=5000次 for j:=1 to 100 do for I:=1 to 100 do A[I,j]:=0

(2) Var A: array[1..100] of array[1..100] of integer;100/4=25次 for I:=1 to 100 do for j:=1 to 100 do A[I,j]:=0

第六章设备管理

1、通道、缓冲、设备独立性？的概念

通道又称为I/O处理机，具有自己的指令系统，常常把I/O处理机的指令称通道命令。

缓冲：两个设备传输速度不匹配时，实现平滑传输过程的手段。缓冲技术是用来匹配CPU与设备之间速度差异和负荷的不均匀。

2、I/O控制方式：循环测试I/O方式(轮询方式)，中断处理，直接内存存取DMA；

3、Spooling系统：SPOOLing系统是对脱机输入、输出工作的模拟，必须有高速随机外存的支持，通常是磁盘。 4、磁盘调度算法：FCFS、SSTF、SCAN、C-SCAN、LOOK、C-Look算法，计算磁头引臂移动距离。

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