操作系统总复习简答题

1、设计现代OS的主要目标就是什么？方便性、有效性、可扩充性、开放性

2、何谓脱机I/O与联机I/O？

答:脱机输入方式就是指在一台外围机(即一台专门用来管理输入/输出的、功能较简单的计算机)的控制下,预先将程序与数据从低速输入设备输入到磁带,当CPU需要这些程序与数据时,再从磁带告诉的读入内存。类似的,脱机输出方式就是指当CPU需要输出时,先告诉的将数据写入磁带,然后在一台外围机的控制下,然后低速输出设备进行输出。相反,在主机的直接控制下进行的输入/输出方式被称为联机输入/输出方式。

优点:减少了CPU的空闲时间;提高I/O速度。 3、实现分时系统的关键问题就是什么？应如何解决？ 答:关键问题:及时接收、及时处理

及时接收:在系统中设臵多路卡,使主机能同时接收用户从各个终端上输入的数据;为每个终端配臵缓冲区,暂存用户键入的命令或数据。

及时处理:作业直接进入内存;采用轮转运行方式,不允许一个作业长期占用处理机

5、就是什么原因使操作系统具有异步性特征？

答:进程就是以人们不可预知的速度向前推进。内存中的每个进程何时获得处理机运行;进何时因提出某种资源请求而暂停;进程以怎样的速度向前推进;每道程序总共需要多少时间完成,等等。在多道程序环境下,允许多个进程并发执行,但由于竞争资源等因素的限制,使进程的执行不就是“一气呵成,而就是以“走走停停”的方式运行。

只要运行环境相同,作业经过多次运行,都会获得完全相同的结果。 6、何谓微内核技术？在微内核中通常提供了哪些功能？ 答:在微内核OS中就是将进程管理、存储器管理以及I/O管理的功能一分为二,属于机制的很小一部分放入微内核中,另外绝大部分放在微内核外的各种服务器中来实现。

功能:进程(线程)管理、低级存储器管理、中断与陷入处理。 第2章作业

2、程序并发执行时为什么会失去封闭性与可再现性？

答:程序并发执行时,多个程序共享系统中的各种资源,因而这些资源的状态由多个程序改变,致使程序运行失去了封闭性,也会导致其失去可再现性。

3、试说明PCB的作用,为什么说PCB就是进程存在的唯一标志？ 答:PCB 就是进程实体的一部分,就是操作系统中最重要的记录型数据结构。作用就是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序,成为一个能独立运行的基本单位,成为能与其它进程并发执行的进程。OS就是根据PCB对并发执行的进程进行控制与管理的。OS根据进程的PCB感知到该进程的存在。所以说PCB就是进程存在的唯一标志

4、同步机构应遵循哪些基本准则？答空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待

5、何谓“忙等”？它有什么缺点？答:“忙等”:不让权等待,即进程因为某事件的发生而无法继续执行时,它仍占CPU,并不执行循环测试指令来等待该事件的完成。

缺点:没有做到“让权等待”,降低了CPU的使用效率。 6、试从物理概念上说明记录型信号量wait与signal。

wait(S):当S、value>0 时,表示目前系统中这类资源还有可用的。执行一次wait 操作,意味着进程请求一个单位的该类资源,使系统中可供分配的该类资源减少一个,因此描述为S、value:=S、value-1;当S、value<0时,表示该类资源已分配完毕,进程应调用block原语自我阻塞,放弃处理机,并插入到信号量链表S、L中。

signal(S):执行一次signal操作,意味着释放一个单位的可用资源,使系统中可供分配的该类资源数增加一个,故执行S、value:=S、value+1 操作。若加1 后S、value≤0,则表示在该信号量链表中,仍有等待该资源的进程被阻塞,因此应调用wakeup 原语,将S、L链表中的第一个等

待进程唤醒。

8、我们为某临界资源设置一把锁W,当W=1时表示关锁;当W=0时表示锁已经打开,试写出

开锁与关锁原语,并利用它们去实现互斥。

、我们为某临界资源设置一把锁W,当W=1时表示关锁;当W=0时表示锁已经打开,试写出开锁与关锁原语,并利用它们去实现互斥。

答:开锁语句: unlock(w);w=0;

关锁语句:lock(w); if(w==1) do no_op;w=1; 互斥: var w: semaphore:=0; Begin Repeat

Lock(w); critical section Unlock(w); remainder section Until false; end;

9、试说明管程由哪几部分组成,为什么要引入条件变量？ 答:管程由四部分组成:①管程的名称;②局部于管程内部的共享数据结构说明;③对该数据结构进行操作的一组过程;④对局部于管程内部的共享数据设臵初始值的语句;

当一个进程调用了管程,在管程中时被阻塞或挂起,直到阻塞或挂起的原因解除,而在此期间,如果该进程不释放管程,则其它进程无法进入管程,被迫长时间地等待。为了解决这个问题,引入了条件变量condition。

第三章

7、何谓死锁？产生死锁的原因与必要条件就是什么？10” 答:如果一组进程中的每一个进程都在等待仅由该组进程中的其她进程才能引发的事件,那么该组进程就是死锁的。

原因:竞争不可抢占性资源,竞争可消耗资源,进程推进顺序不当。 必要条件:互斥条件,请求与保持条件,不可抢占条件与循环等待条件。 9、不安全状态就是否必然导致系统进入死锁状态？举例说明。10” 不安全状态不一定导致进入死锁,因为,安全性检查中的向量Max就是进程前提供的,而在实际运行过程中一进程需要的最大资源量可能小于Max,如一进程对应的程序中有一段进行错误处理的代码其中需要n个a种资源,若该进程在运行过程中没有碰到相应的错误,而不需要调

用该段错误处理代码,则它实际上将完全不会请求这n个a种资源。

14、在解决死锁问题的几个方法中,哪种方法最易于实现？哪种方法能使资源利用率最高？答:解决/处理死锁的方法有预防死锁、避免死锁、检测与解除死锁

预防死锁方法最容易实现,但所施加的限制条件过于严格,导致系统资源利用率降低避免死锁可使系统获得较好的资源利用率。

第4-5章作业

1、“整体对换从逻辑上也扩充了内存,因此也实现了虚拟存储器的功能”这种说法就是否正确？请说明理由。

答:上述说明法就是错误的。整体对换将内存中暂时不用的某个程序及其数据换出至外存,腾出足够的内存空间以装入在外存中的、具备运行条件的进程所对应的程序与数据。虚拟存储器就是指仅把作业的一部分装入内存便可运行作业的存储器系统,就是指具有请求调入功能与置换功能,能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种存储器系统,它的实现必须建立在离散分配的基础上。虽然整体对换与虚拟存储器均能从逻辑上扩充内存空间,但整体对换不具备离散性。实际上,在具有整体对换功能的系统中,进程的大小仍受到实际内存容量的限制。

2、什么叫静态重定位,什么叫动态重定位,它们分别与何种装入方式相对应？

答:把作业装入内存中随即进行地址变换的方式称为静态重定位,在作业执行期间,当访问到指令或数据时才进行地址变换的方式称为动态重定位。它们分别与可重定位、动态运行时装入方式相对应。

3、虚拟存储器有哪些特征？其中最本质的特征就是什么？ 答:虚拟存储器具有离散性、多次性、对换性与虚拟性的特征。其中最本质的特征就是离散性,在此基础上又形成了多次性与对换性,所表现出来的最重要的特征就是虚拟性。

第6章习题

1、有哪几种I/O控制方式？哪种I/O控制方式适用于字符设备？哪种I/O控制方式适用于块设备？

答:有四种:①使用轮询的可编程I/O方式;②使用中断的可编程I/O

方式;③直接存储器访问(DMA) 方式;④I/O通道控制方式。其中使用中断的可编程I/O方式适用于字符设备,直接存储器访问(DMA) 方式适用于块设备。

2、在设备管理中,为什么要引入缓冲区？

答:在设备管理中,引入缓冲区的主要原因有以下四点:1)缓与CPU与I/O设备速度不匹配的矛盾;2)减少对CPU的中断频率,放宽对CPU中断响应时间的限制;3)解决数据粒度不匹配的问题;4)提高CPU与I/O设备之间的并行性。

3、什么就是设备的独立性？引入设备的独立性有什么优点？如何实现设备的独立性？答:设备的独立性就是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与设备的利用率,使I/O重定向更易于实现。为实现设备的独立性引入了逻辑设备与物理设备的概念,在应用程序中使用的就是逻辑名,而系统中还配备了一张将逻辑设备名转换为物理设备名的数据结构逻辑设备表(LUT),从而实现了应用程序所使用的设备与具体的设备无关的设备独立性。

4、什么就是SPOOLing技术,它由哪几部分组成？

答:SPOOLing也称为假脱机技术,就是指在多道程序的环境下,利用多道程序中的一道或两道来模拟外围控制机,从而在联机的条件下实现同时外围操作的技术。它由输入/输出井、输入/输出缓冲区、输入/输出进程与井管理程序四部分组成。

5、什么就是SCAN算法,它就是为了解决什么问题而引入的？ 答:SCAN算法就是一种磁盘调度算法,它选择在磁头当前移动方向上,与当前磁头所在磁道距离最近的,要求访问的磁道进行访问,直至在当前移动方向上再无需要访问的磁道时,才反转磁臂移动方向,并执行与前面相同的调度策略。SCAN算法的引入就是为了避免出现进程“饥饿”现象。

6、为什么引入NStepSCAN算法,它就是如何解决上述问题的？ 答:在SSTF、SCAN、CSCAN几种磁盘调度算法中,都可能出现“磁臂粘着”现象,即有一个进程或几个进程对某一磁道有较高的访问频率,从而导致磁臂停留在某处不动,垄断了整个磁盘设备。NStepScan

算法将磁盘请求队列分成若干个长度为N的子队列,磁盘调度按FCFS 算法依次处理这些子队列。而每处理一个子队列时又就是按照SCAN算法。当处理某子队列时,又有新的磁盘I/O请求,便将新请求进程放入其她队列中,从而避免了粘臂现象。

第7-8章习题

1、在文件系统中,目录的功能就是什么？对目录管理的主要要求就是什么？

答:在文件系统中,具有将文件名转换为该文件在外存的物理位置的功能。对目录管理的主要要求就是:1)能够实现“按名存取”;2)提高对目录的检索速度;3)能够实现文件共享;4)允许文件重名。

2、什么就是文件的逻辑结构？什么就是文件的物理结构？ 答:文件的逻辑结构就是从用户的观点出发,所观察到的文件组织形式,就是用户可以直接处理的数据及其结构,它独立于物理特性,又称文件组织。文件的物理结构又称为文件的存储结构,就是指文件在外存上的存储组织形式,与存储介质的存储性能有关。

3、文件的逻辑结构有哪几种类型？常用的外存组织方式哪几种,分别对应于哪种文件物理结

构？

答:文件的逻辑结构有顺序文件、索引文件与索引顺序文件三种类型。常用的外存组织方式有:连续组织方式(对应的文件物理结构就是顺序式的文件结构)、链接组织方式(对应的文件物理结构索引式的文件结构)、索引组织方式(对应的文件物理结构就是索引式的文件结构,但在现代OS中,则可对应于多种类型的组织形式)。

4、什么就是磁盘容错技术？SFT-1与SFT-2分别用于防止何种类型的错误？分别举一个

SFT-1与SFT-2的例子。

答:磁盘容错技术就是指通过增加冗余的磁盘驱动器、磁盘控制器等,来提高磁盘系统的可靠性。SFT-1就是低级磁盘容错技术,主要用于防止磁盘表面发生缺陷所引起的数据丢失,如双份目录与双份文件分配表、热修复重定向与写后读校验。SFT-2就是中级磁盘容错技术,主要

用于防止磁盘驱动器与磁盘控制器故障所引起的系统不正常工作,如磁盘镜像、磁盘双工。