操作系統(tǒng)終極版

1、一、填空1計算機由 硬件 系統(tǒng)和 軟件 系統(tǒng)兩個部分組成，它們構成了一個完整的計算機系統(tǒng)。2按功能劃分，軟件可分為 系統(tǒng) 軟件和 應用 軟件兩種。3操作系統(tǒng)是在 裸機 上加載的第一層軟件，是對計算機硬件系統(tǒng)功能的 首次 擴充。4操作系統(tǒng)的基本功能是 處理機（包含作業(yè)） 管理、 存儲 管理、 設備 管理和 文件 管理。5在分時和批處理系統(tǒng)結合的操作系統(tǒng)中引入“前臺”和“后臺”作業(yè)的概念，其目的是 改善系統(tǒng)功能，提高處理能力 。6分時系統(tǒng)的主要特征為 多路性 、 交互性 、 獨立性 和 及時性 。7實時系統(tǒng)與分時以及批處理系統(tǒng)的主要區(qū)別是 高及時性 和 高可靠性 。8若一個操作系統(tǒng)具有很強的交互性

2、，可同時供多個用戶使用，則是 分時 操作系統(tǒng)。9如果一個操作系統(tǒng)在用戶提交作業(yè)后，不提供交互能力，只追求計算機資源的利用率、大吞吐量和作業(yè)流程的自動化，則屬于 批處理 操作系統(tǒng)。10采用多道程序設計技術，能充分發(fā)揮 CPU 和 外部設備 并行工作的能力。一、填空1進程在執(zhí)行過程中有3種基本狀態(tài)，它們是 運行 態(tài)、 就緒 態(tài)和 阻塞 態(tài)。2系統(tǒng)中一個進程由 程序 、 數據集合 和 進程控制塊（PCB） 三部分組成。3在多道程序設計系統(tǒng)中，進程是一個 動 態(tài)概念，程序是一個 靜 態(tài)概念。4在一個單CPU系統(tǒng)中，若有5個用戶進程。假設當前系統(tǒng)為用戶態(tài)，則處于就緒狀態(tài)的用戶進程最多有 4 個，最少有

3、0 個。注意，題目里給出的是假設當前系統(tǒng)為用戶態(tài)，這表明現在有一個進程處于運行狀態(tài)，因此最多有4個進程處于就緒態(tài)。也可能除一個在運行外，其他4個都處于阻塞。這時，處于就緒的進程一個也沒有。5總的來說，進程調度有兩種方式，即 不可剝奪 方式和 剝奪 方式。6進程調度程序具體負責 中央處理機（CPU）的分配。7為了使系統(tǒng)的各種資源得到均衡使用，進行作業(yè)調度時，應該注意 CPU忙碌 作業(yè)和 I/O忙碌 作業(yè)的搭配。8所謂系統(tǒng)調用，就是用戶程序要調用 操作系統(tǒng) 提供的一些子功能。9作業(yè)被系統(tǒng)接納后到運行完畢，一般還需要經歷 后備 、 運行 和 完成 三個階段。10假定一個系統(tǒng)中的所有作業(yè)同時到達，那么

4、使作業(yè)平均周轉時間為最小的作業(yè)調度算法是 短作業(yè)優(yōu)先 調度算法。一、填空1將作業(yè)相對地址空間的相對地址轉換成內存中的絕對地址的過程稱為 地址重定位 。2使用覆蓋與對換技術的主要目的是 提高內存的利用率 。3存儲管理中，對存儲空間的浪費是以 內部碎片 和 外部碎片 兩種形式表現出來的。4地址重定位可分為 靜態(tài)重定位 和 動態(tài)重定位 兩種。5在可變分區(qū)存儲管理中采用最佳適應算法時，最好按 尺寸 法來組織空閑分區(qū)鏈表。6在分頁式存儲管理的頁表里，主要應該包含 頁號 和 塊號 兩個信息。7靜態(tài)重定位在程序 裝入 時進行，動態(tài)重定位在程序 執(zhí)行 時進行。8在分頁式存儲管理中，如果頁面置換算法選擇不當，則

5、會使系統(tǒng)出現 抖動 現象。9在請求分頁式存儲管理中采用先進先出（FIFO）頁面淘汰算法時，增加分配給作業(yè)的塊數時， 缺頁中斷 的次數有可能會增加。10在請求分頁式存儲管理中，頁面淘汰是由于 缺頁 引起的。一、填空1磁帶、磁盤這樣的存儲設備都是以 塊 為單位與內存進行信息交換的。2根據用戶作業(yè)發(fā)出的磁盤I/O請求的柱面位置，來決定請求執(zhí)行順序的調度，被稱為 移臂 調度。3DMA控制器在獲得總線控制權的情況下能直接與 內存儲器 進行數據交換，無需CPU介入。4在DMA方式下，設備與內存儲器之間進行的是 成批 數據傳輸。5通道程序是由 通道 執(zhí)行的。6通道是一個獨立與CPU的、專門用來管理 輸入/輸

6、出操作 的處理機。7緩沖的實現有兩種方法：一種是采用專門硬件寄存器的硬件緩沖，一種是在內存儲器里開辟一個區(qū)域，作為專用的I/O緩沖區(qū)，稱為 軟件緩沖 。8設備管理中使用的數據結構有系統(tǒng)設備表（SDT）和 設備控制塊（DCB） 。9基于設備的分配特性，可以把系統(tǒng)中的設備分為獨享、共享和 虛擬 三種類型。10引起中斷發(fā)生的事件稱為 中斷源 。一、填空1一個文件的文件名是在 創(chuàng)建該文件 時給出的。2所謂“文件系統(tǒng)”，由與文件管理有關的 那部分軟件 、被管理的文件以及管理所需要的數據結構三部分組成。3 塊 是輔助存儲器與內存之間進行信息傳輸的單位。4在用位示圖管理磁盤存儲空間時，位示圖的尺寸由磁盤的

7、總塊數 決定。5采用空閑區(qū)表法管理磁盤存儲空間，類似于存儲管理中采用 可變分區(qū)存儲管理 方法管理內存儲器。6操作系統(tǒng)是通過 文件控制塊（FCB）感知一個文件的存在的。7按用戶對文件的存取權限將用戶分成若干組，規(guī)定每一組用戶對文件的訪問權限。這樣，所有用戶組存取權限的集合稱為該文件的 存取控制表 。8根據在輔存上的不同存儲方式，文件可以有順序、 鏈接和索引三種不同的物理結構。9如果把文件視為有序的字符集合，在其內部不再對信息進行組織劃分，那么這種文件的邏輯結構被稱為“ 流式文件 ”。10如果用戶把文件信息劃分成一個個記錄，存取時以記錄為單位進行，那么這種文件的邏輯結構稱為“ 記錄式文件 ”。一、

8、填空1信號量的物理意義是當信號量值大于零時表示 可分配資源的個數 ；當信號量值小于零時，其絕對值為 等待使用該資源的進程的個數 。2所謂臨界區(qū)是指進程程序中 需要互斥執(zhí)行的程序段 。3用P、V操作管理臨界區(qū)時，一個進程在進入臨界區(qū)前應對信號量執(zhí)行 P 操作，退出臨界區(qū)時應對信號量執(zhí)行 V 操作。4有m個進程共享一個臨界資源。若使用信號量機制實現對臨界資源的互斥訪問，則該信號量取值最大為 1 ，最小為 （m1）。注意，無論有多少個進程，只要它們需要互斥訪問同一個臨界資源，那么管理該臨界資源的信號量初值就是1。當有一個進程進入臨界區(qū)時，信號量的值就變?yōu)?。隨后再想進入的進程只能等待。最多的情況是讓

9、一個進程進入后，其余（m1）個進程都在等待進入。于是這時信號量取到最小值：（m1）。5對信號量S的P操作原語中，使進程進入相應信號量隊列等待的條件是VsFD就可以保證使用成組鏈接法占用的存儲空間少于位示圖。2假定磁帶的存儲密度為每英寸800個字符，每個邏輯記錄長為160個字符，記錄間隙為0.6英寸。現在有1000個邏輯記錄需要存儲到磁帶上。分別回答：（1）不采用記錄成組技術，這時磁帶存儲空間的利用率是多少？（2）采用以5個邏輯記錄為一組的成組技術進行存放，這時磁帶存儲空間的利用率是多少？（3）若希望磁帶存儲空間的利用率大于50%，應該多少個邏輯記錄為一組？解：（1）如果不采用記錄成組技術，存放

10、一個邏輯記錄，就要有一個記錄間隙。因為磁帶的存儲密度為每英寸800個字符，每個邏輯記錄長為160個字符。所以一個邏輯記錄占用的磁帶長度是： 160/800=0.2（英寸）一個記錄間隙所需要的磁帶長度為0.6英寸。所以，磁帶存儲空間的利用率是： 0.2/（0.2+0.6）=0.25=25%（2）采用以5個邏輯記錄為一組的成組技術進行存放，表示存放5個邏輯記錄后，有一個記錄間隙。5個邏輯記錄占用的磁帶長度是： 0.25=1（英寸）這時一個記錄間隙所需要的磁帶長度仍為0.6英寸。所以，這時磁帶存儲空間的利用率是： 1/（1+0.6）=0.625=62.5%（3）若希望磁帶存儲空間的利用率大于50%，

11、假定應該x個邏輯記錄為一組。這就是說，存放x個邏輯記錄后，有一個記錄間隙。x個邏輯記錄占用的磁帶長度是：0.2x（英寸）；這時一個記錄間隙所需要的磁帶長度仍為0.6英寸。所以，磁帶存儲空間的利用率是： x/（x+0.6）=0.5解這個一元一次方程式，x=3。也就是說，當把3個以上的邏輯記錄組成一組時，磁帶存儲空間的利用率將大于50%。3假定有一個名為MYFILE的文件，共有10個邏輯記錄，每個邏輯記錄長為250個字節(jié)。磁盤塊尺寸為512字節(jié)，磁盤地址需要2個字節(jié)表示。把MYFILE采用鏈接結構存儲在磁盤上。（1）畫出該文件在磁盤上的鏈接結構圖（磁盤塊號自定）。（2）現在用戶要讀文件上包含第14

12、25個字符的邏輯記錄。給出完成這一請求的主要工作步驟。解：（1）由于每個邏輯記錄長為250個字節(jié)，磁盤塊尺寸為512字節(jié)。所以，每個磁盤塊里可以存放兩個邏輯記錄，余下的字節(jié)用于存放指針，文件總共需要5塊。假定系統(tǒng)分配給該文件的磁盤塊號是：25、33、10、56、4。于是，該文件在磁盤上的鏈接結構圖如圖5-4所示。圖5-4 計算題3的圖示（2）首先要知道包含第1425字節(jié)的邏輯記錄應該放在鏈接結構的第幾塊。因為一個邏輯記錄是250個字節(jié)，2個邏輯記錄放在一個磁盤塊里。所以 1425/（2502）=2（“/”表示整除運算）即包含第1425字節(jié)的邏輯記錄應該放在鏈接結構的第3塊（注意，由于是用整除，

13、所以第1塊應該是0）。其次，文件系統(tǒng)沿著指針，把第3塊（也就是塊號為56的塊）讀入內存緩沖區(qū)中。最后，由 1425%（2502）=425（“%”表示求余運算）且 25014252502所以把緩沖區(qū)里的第2個記錄讀到用戶指定的內存區(qū)里。7什么是NTFS文件系統(tǒng)中的VCN和LCN？答：在NTFS文件系統(tǒng)中，簇是文件存儲的分配單位。系統(tǒng)按照簇的尺寸來劃分文件的虛擬空間，這樣形成的順序號，稱為虛擬簇號，即VCN；把整個卷中所有的簇從頭到尾進行順序編號，稱為邏輯簇號，即LCN。1設計現代OS的主要目標是什么？答：（1）有效性 （2）方便性 （3）可擴充性 （4）開放性2OS的作用可表現在哪幾個方面？答：

14、（1）OS作為用戶與計算機硬件系統(tǒng)之間的接口（2）OS作為計算機系統(tǒng)資源的管理者（3）OS實現了對計算機資源的抽象3為什么說OS實現了對計算機資源的抽象？答：OS首先在裸機上覆蓋一層I/O設備管理軟件，實現了對計算機硬件操作的第一層次抽象；在第一層軟件上再覆蓋文件管理軟件，實現了對硬件資源操作的第二層次抽象。OS 通過在計算機硬件上安裝多層系統(tǒng)軟件，增強了系統(tǒng)功能，隱藏了對硬件操作的細節(jié)，由它們共同實現了對計算機資源的抽象。13OS有哪幾大特征？其最基本的特征是什么？答：并發(fā)性、共享性、虛擬性和異步性四個基本特征；最基本的特征是并發(fā)性。14處理機管理有哪些主要功能？它們的主要任務是什么？答：處

15、理機管理的主要功能是：進程管理、進程同步、進程通信和處理機調度；進程管理：為作業(yè)創(chuàng)建進程，撤銷已結束進程，控制進程在運行過程中的狀態(tài)轉換。進程同步：為多個進程（含線程）的運行_進行協(xié)調。通信：用來實現在相互合作的進程之間的信息交換。處理機調度：（1）作業(yè)調度。從后備隊里按照一定的算法，選出若干個作業(yè)，為他們分配運行所需的資源（首選是分配內存）。（2）進程調度：從進程的就緒隊列中，按照一定算法選出一個進程，把處理機分配給它，并設置運行現場，使進程投入執(zhí)行。15內存管理有哪些主要功能?他們的主要任務是什么？答：內存管理的主要功能有：內存分配、內存保護、地址映射和內存擴充。內存分配：為每道程序分配內

16、存。內存保護：確保每道用戶程序都只在自己的內存空間運行，彼此互不干擾。地址映射：將地址空間的邏輯地址轉換為內存空間與對應的物理地址。內存擴充：用于實現請求調用功能，置換功能等。21試描述什么是微內核OS。答：1）足夠小的內核 2）基于客戶/服務器模式3）應用機制與策略分離原理 4）采用面向對象技術。22在基于微內核結構的OS中，應用了哪些新技術？答：在基于微內核結構的OS 中，采用面向對象的程序設汁技術。23何謂微內核技術？在微內核中通常提供了哪些功能？答：把操作系統(tǒng)中更多的成分和功能放到更高的層次（即用戶模式）中去運行，而留下一個盡量小的內核，用它來完成操作系統(tǒng)最基本的核心功能，稱這種技術為

17、微內核技術。在微內核中通常提供了進程（線程）管理、低級存儲器管理、中斷和陷入處理等功能。4程序并發(fā)執(zhí)行時為什么會失去封閉性和可再現性？答：程序并發(fā)執(zhí)行時，多個程序共享系統(tǒng)中的各種資源，因而這些資源的狀態(tài)由多個程序改變，致使程序運行失去了封閉性，也會導致其失去可再現性。7試說明PCB 的作用，為什么說PCB 是進程存在的惟一標志？答：PCB 是進程實體的一部分，是操作系統(tǒng)中最重要的記錄型數據結構。作用是使一個在多道程序環(huán)境下不能獨立運行的程序，成為一個能獨立運行的基本單位，成為能與其它進程并發(fā)執(zhí)行的進程。OS是根據PCB對并發(fā)執(zhí)行的進程進行控制和管理的。13在創(chuàng)建一個進程時所要完成的主要工作是什

18、么？答：（1）OS 發(fā)現請求創(chuàng)建新進程事件后，調用進程創(chuàng)建原語Creat()；（2）申請空白PCB；（3）為新進程分配資源；（4）初始化進程控制塊；（5）將新進程插入就緒隊列.11在時間片輪轉法中，應如何確定時間片的大?。看穑簳r間片應略大于一次典型的交互需要的時間。一般應考慮三個因素：系統(tǒng)對相應時間的要求、就緒隊列中進程的數目和系統(tǒng)的處理能力。15按照調度方式可將實時調度算法分為哪幾種？答：可分為非搶占式和搶占式兩種算法。而非搶占式算法又分為非搶占式輪轉和優(yōu)先調度算法；搶占式調度算法又分為基于時鐘中斷的搶占式優(yōu)先權和立即搶占式優(yōu)先權調度算法。18何謂死鎖？產生死鎖的原因和必要條件是什么？答：死

19、鎖是指多個進程在運行過程中因爭奪資源而造成的一種僵局，當進程處于這種僵持狀態(tài)時，若無外力作用，它們都將無法再向前推進。產生死鎖的原因為競爭資源和進程間推進順序非法。其必要條件是：互斥條件、請求和保持條件、不剝奪條件、環(huán)路等待條件。22銀行家算法中出現以下資源分配，試問（1）該狀態(tài)是否安全？（2）若進程P2提出請求Request(1,2,2,2)后，系統(tǒng)能否將資源分配給它？試問： （1）該狀態(tài)是否安全？（2）若進程P2提出請求Request（1,2,2,2）后，系統(tǒng)能否將資源分配給它？(參考答案有錯)答： （1）安全，因為存在安全序列P0,P3,P4,P1,P2（2）系統(tǒng)能分配資源，分析如下。

20、Request(1,2,2,2) =Need2(2,3,5,6); Request(1,2,2,2) =Available2(1,3,5,4)改成Available2(1,6,2,2)；系統(tǒng)先假定可為P2分配資源，并修改Available2，Allocation2和Need2向量,由此形成的資源變化情況如下圖所示： 再利用安全性算法檢查此時系統(tǒng)是否安全。如下圖由此進行的安全性檢查得知，可以找到一個安全序列P2,P0,P1,P3,P4。6為什么要引入動態(tài)重定位？如何實現？答：在程序執(zhí)行過程中，每當訪問指令或數據時，將要訪問的程序或數據的邏輯地址轉換成物理地址，引入了動態(tài)重定位；具體實現方法是在系

21、統(tǒng)中增加一個重定位寄存器，用來裝入程序在內存中的起始地址,程序執(zhí)行時，真正訪問的內存地址是相對地址與重定位寄存器中的地址相加之和，從而實現動態(tài)重定位。17分段和分頁存儲管理有何區(qū)別？答：（1）頁是信息的物理單位，分頁是為了實現離散分配方式，以消減內存的外部零頭，提高內存利用率。段則是信息的邏輯單位，它含有一組相對完整的信息。（2）頁的大小固定且由系統(tǒng)決定，由系統(tǒng)把邏輯地址劃分為頁號和頁內地址兩部分，是由機械硬件實現的,因而在系統(tǒng)中只能有一種大小的的頁面;而段的長度卻不固定,決定于用戶所編寫的程序,通常由編譯程序在對原程序進行編譯時,根據信息的性質來劃分。什么是頁表？頁表的作用是什么？（3）分頁

22、的作業(yè)地址空間是一維的,而分段作業(yè)地址空間則是二維的。頁表指出邏輯地址中的頁號與所占主存塊號的對應關系。作用：頁式存儲管理在用動態(tài)重定位方式裝入作業(yè)時，要利用頁表做地址轉換工作。26在一個請求分頁系統(tǒng)中，采用LRU 頁面置換算法時，假如一個作業(yè)的頁面走向為4 , 3 , 2 ,1 , 4 , 3 , 5 , 4 ,3 , 2 , 1 ,5，當分配給該作業(yè)的物理塊數M分別為3和4時，試計算訪問過程中所發(fā)生的缺頁次數和缺頁率 ? 比較所得結果?(參考答案有錯)答：當分配給該作業(yè)的物理塊數M為3時，缺頁9次，缺頁率: 9/12=3/4；當分配給該作業(yè)的物理塊數M為4時，缺頁10次，缺頁率: 10/1

23、2=5/6.21實現虛擬存儲器需要哪幾個關鍵技術？答：（1）在分頁請求系統(tǒng)中是在分頁的基礎上，增加了請求調頁功能和頁面置換功能所形成的頁式虛擬存儲系統(tǒng)。允許只裝入少數頁面的程序（及數據），便啟動運行。（2）在請求分段系統(tǒng)中是在分段系統(tǒng)的基礎上，增加了請求調段及分段置換功能后形成的段式虛擬存儲系統(tǒng)。允許只裝入少數段（而非所有段）的用戶程序和數據，即可啟動運行。7有哪幾種I/O控制方式？各適用于何種場合？答：共有四種I/O 控制方式。(1) 程序I/O方式 (2)中斷驅動I/O 控制方式 (3)直接存儲器訪問（DMA）I/O 控制方式 (4)I/O 通道控制方式8. 試試簡I/O系統(tǒng)的基本功能。答

24、：設備驅動程序的主要功能包括：（1）將接收到的抽象要求轉為具體要求；（2）檢查用戶I/O請求合法性，了解I/O 設備狀態(tài)，傳遞有關參數，設置設備工作方式；（3）發(fā)出I/O 命令，啟動分配到的I/O設備，完成指定I/O 操作；（4）及時響應由控制器或通道發(fā)來的中斷請求，根據中斷類型調用相應中斷處理程序處理；（5）對于有通道的計算機，驅動程序還應該根據用戶 I/O 請求自動構成通道程序。17對目錄管理的主要要求是什么？答：實現按名存取、提高檢索目錄的速度、文件共享、允許文件重名。4何謂文件的邏輯結構？何謂文件的物理結構？答：邏輯文件是物理文件中存儲的數據的一種視圖方式，不包含具體數據，僅包含物理文件中數據的索引。物理文件又稱文件存儲結構，是指文件在外存上的存儲組織形式12假定一個文件系統(tǒng)的組織方式與MS-DOS相似，在FAT中可有64K個指針，磁盤的盤塊大小為512B，試問該文件系統(tǒng)能否指引一個512MB的磁盤？解：512MB/512B=1M 個盤塊，而每個盤塊都應有一個指針來指示，所以應該有1M個