操作系統(tǒng)作業(yè)

1、操作系統(tǒng)作業(yè)第一章：操作系統(tǒng)引論1. 什么是操作系統(tǒng)可以從哪些角度闡述操作系統(tǒng)的作用答：操作系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)中的一個系統(tǒng)軟件，是能有效地組織和管理計算機系統(tǒng)中的硬件和軟件資源，合理地組織計算機工作流程，控制程序的執(zhí)行，并向用戶提供各種服務功能，使得用戶能夠靈活、方便、有效地使用計算機，并使整個計算機系統(tǒng)能高效地運行的一組程序模塊的集合。作用：控制管理計算機的全部硬軟件資源，合理組織計算機內部各部件協(xié)調工作，為用戶提供操作和編輯界面的程序集合。2. 簡要敘述批處理操作系統(tǒng)、分時操作系統(tǒng)和實時操作系統(tǒng)的概念及特點。答：批處理系統(tǒng)是指，把一批作業(yè)以脫機方式輸入到磁帶上，并在系統(tǒng)中配上監(jiān)督程序，在它的

2、控制下按照一定的順序自動執(zhí)行，直至這批作業(yè)處理完畢，這就是批量處理系統(tǒng)。批處理操作系統(tǒng)特點：（1）自動性 （2）順序性 （3）單道性 分時操作系統(tǒng)是指，在一臺主機上連接了多個帶有顯示器和鍵盤的終端，同時允許多個用通過自己的終端，以交互方式使用計算機，共享主機中資源。 分時操作系統(tǒng)特點：（1）多路性 （2）獨立性 （3）及時性 （4）互交性 實時操作系統(tǒng)是指，系統(tǒng)能及時響應外部事件的請求，在規(guī)定時間內完成對該事件的處理，并控制所有實時任務協(xié)調一致地運行的系統(tǒng)。 實時操作系統(tǒng)的特點：（1）多路性 （

3、2）獨立性 （3）及時性 （4）互交性 （5）可靠性3.操作系統(tǒng)需要管理哪些資源？它的基本功能是什么答：硬件資源：CPU，打印機等，軟件資源：數(shù)據(jù)，程序等4.操作系統(tǒng)對外提供了哪些接口？答：（1） 操作系統(tǒng)的命令接口 通過在用戶和操作系統(tǒng)之間提供高級通信來控制程序運行，用戶通過輸入設備發(fā)出一系列命令告訴操作系統(tǒng)執(zhí)行所需功能，它包括了鍵盤操作命令和作業(yè)控制命令，稱為作業(yè)一級的用戶接口。命令接口的兩種最普遍和主要的方式是直接命令方式（命令行）和間接命令方式（命令文件）。（2） 操作系統(tǒng)的程序接口 它是用戶程序和操作系統(tǒng)之間的接口，用戶程序通過它們使用系統(tǒng)資源及系統(tǒng)服務

4、，這種接口方式通常采用若干系統(tǒng)調用組成。系統(tǒng)調用是操作系統(tǒng)對外提供的一批系統(tǒng)子功能，是一類特殊的過程調用，由機器指令完成。（3） 操作系統(tǒng)的交互界面 它直接支持界面和程序界面，提供一個易用性的操作平臺，使用戶非常方便地尋找和使用各種命令、執(zhí)行各類程序，完成各種操作。例：菜單驅動、視窗操作環(huán)境等交互界面要求是友好的，設計時應考慮簡化命令、用戶響應（提示、求助）和系統(tǒng)后援（命令重呼、確認）等問題第二章：進程管理1PCB有什么作用PCB中主要包括什么信息為什么說PCB是進程存在的唯一標志答: 操作系統(tǒng)管理的進程是多種多樣的，要對這些進程實施有效的管理，必須對進程進行抽象。為了便于系統(tǒng)控制和描述進程的

5、活動，在操作系統(tǒng)核心為進程定義了一個進程控制塊PCB。PCB用于描述進程的基本情況以及進程運行和變化的過程，它與進程一一對應。當系統(tǒng)創(chuàng)建進程時，為進程分配一個PCB；在進程運行過程中，系統(tǒng)通過PCB對進程實施管理和控制；進程結束時，系統(tǒng)將收回PCB。PCB中的內容主要包括調度信息和現(xiàn)場信息兩大部分。調度信息包括進程名、進程號、優(yōu)先級、當前狀態(tài)、資源信息、程序和數(shù)據(jù)的位置信息、隸屬關系和各種隊列指針信息等?，F(xiàn)場信息主要包括程序狀態(tài)字、時鐘寄存器和界限寄存器等描述進程運行情況的信息。在進程的整個生命周期中，系統(tǒng)總是通過其PCB 對進程進行控制，系統(tǒng)是根據(jù)進程的PCB 而不是任何別的什么而感知到該進

6、程的存在的，所以說，PCB 是進程存在的唯一標志.2請畫出完整的進程狀態(tài)轉換圖并說出在什么情況下進程會出生何種狀態(tài)轉換。答：進程狀態(tài)轉換圖如下： 3進程在運行時存在那兩種制約關系？并舉例說明。答：1、間接相互制約；2、直接制約關系；4用信號量(signal和wait操作)實現(xiàn)下圖所示前趨關系：5試比較進程間低級和高級通信工具。當前有哪幾種進程間高級通信工具？答：用戶用低級通信工具實現(xiàn)進程通信很不方便，因為其效率低，通信對用戶不透明，所有的操作都必須由程序員來實現(xiàn)，而高級通信工具則可彌補這些缺陷，用戶可直接利用操作系統(tǒng)所提供的一組通信命令，高效地傳送大量的數(shù)據(jù)。第三章：處理機調度與死鎖1 什么是

7、處理機高級、中級和低級調度各級調度的主要任務是什么答：高級調度：又稱為作業(yè)調度、長程調度，用于決定把外存上處于后備隊列中的哪些作業(yè)調入內存，并為它們創(chuàng)建進程、分配必要的資源，排在就緒隊列上。中級調度：平衡負載調度，中程調度。低級調度：進程調度、短程調度。高級調度的主要任務：用于決定把外存上處于后備隊列中的哪些作業(yè)調入內存，并為它們創(chuàng)建進程，分配必要的資源，然后，再將新創(chuàng)建的進程插入就緒隊列上，準備執(zhí)行。中級調度的主要任務：根據(jù)存儲資源量和進程的當前狀態(tài)來決定輔存和主存中進程的對換。低級調度的主要任務：用于決定就緒隊列中的哪個進程應獲得處理機，然后再由分派程序執(zhí)行將處理機分配給該進程的具體操作。

8、2 什么是死鎖產生死鎖的原因和必要條件是什么答：死鎖：多個進程在運行過程中因爭奪資源而陷入僵局。產生死鎖的原因：1）競爭資源，2）進程間推進順序非法。產生死鎖的必要條件：1）互斥條件（資源獨占）；2）請求和保持條件（占資源A，要資源B） ；3）不剝奪條件（未使用完的資源不能被剝奪）；4）環(huán)路等待條件（資源占用形成環(huán)鏈）。3.下列A、B、C、D四個進程在FCFS和SJF調度方式下的平均周轉時間和調度先后順序。答：平均周轉時間 =（1+1+100+2+1+3+100）/4=52調度先后順序為：ACBD進程名到達時間服務時間A01B1100C21D31004.銀行家算法中，若出現(xiàn)下述資源分配情況：P

9、rocessAllocationNeedAvilableP0003200121622P110001750P213542356P303320652P400140656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？答：不安全，不會分配。第四章：存儲器管理1 簡述存儲器層次結構分幾層，每層存放什么數(shù)據(jù)，作用是什么？答：分五層層0：CPU內寄存器組：由編譯器完成分配，傳送速度按處 理機速度層1：高速緩存（cache）：可幾個層次，MMU控制層2：主存儲器：基本存儲器，MMU與操作系統(tǒng)管理，存取策略層3：外存儲器（硬盤）：聯(lián)機存儲器（I/

10、O處理）層4：后援存儲器（光盤、磁帶機）：海量，聯(lián)機存儲器（I/O處理）2.分區(qū)存儲管理中常用哪些分配策略？比較它們的優(yōu)缺點。答：1、固定分區(qū)存儲管理 其基本思想是將內存劃分成若干固定大小的分區(qū)，每個分區(qū)中最多只能裝入一個作業(yè)。當作業(yè)申請內存時，系統(tǒng)按一定的算法為其選擇一個適當?shù)姆謪^(qū)，并裝入內存運行。由于分區(qū)大小是事先固定的，因而可容納作業(yè)的大小受到限制，而且當用戶作業(yè)的地址空間小于分區(qū)的存儲空間時，造成存儲空間浪費。2、可變分區(qū)存儲管理可變分區(qū)存儲管理不是預先將內存劃分分區(qū)，而是在作業(yè)裝入內存時建立分區(qū)，使分區(qū)的大小正好與作業(yè)要求的存儲空間相等。這種處理方式使內存分配有較大的靈活性，也提高了

11、內存利用率。但是隨著對內存不斷地分配、釋放操作會引起存儲碎片的產生。3.虛擬存儲器有那些特征其中最本質的特征是什么答：虛擬存儲器有以下特征：離散性。所謂離散性是指在內存分配時采用離散分配方式，這是其它幾個特征的基礎。保證作業(yè)分次調入內存而不浪費內存資源。多次性。所謂多次性是指將一個作業(yè)分次調入內存運行，而把當前要運行的內部分程序和數(shù)據(jù)先調入內存運行，其它等待。對換性。所謂對換性是指允許在作業(yè)的運行過程中換進、換出。即當前要運行的程序調入內存（換進），暫不運行的調至外存的對換區(qū)（換出）。虛擬性。虛擬性是指能夠從邏輯上擴充內存容量，使用戶所看到的內存容量遠大于實際內存容量。其中離散性是虛擬存儲器最

12、本質的特征。4.圖示并解釋請求分頁式存儲管理地址轉換過程。答：頁 號 頁內地址塊 號 塊內地址頁號 塊號物理地址邏輯地址m' n n-1 0m n n-1 05.一個作業(yè)按依訪問如下頁面7、0、1、2、0、3、0、4、2、3、0、3、2、1、2、0、1、7、0、1，若分配給該作業(yè)的物理塊數(shù)M為3，計算在Optical、FIFO和LRU置換算法下的缺頁中斷次數(shù)和缺頁率。答：在Optical缺頁中斷次數(shù)為：15缺頁率為： 75 在FIFO缺頁中斷次數(shù)為：18缺頁率為：90 在LRU缺頁中斷次數(shù)為：16缺頁率為：80 第五章：設備管理1 計算機系統(tǒng)中I

13、/O設備有哪些分類方式？答：I/O設備怎樣分類從資源分配角度來看，I/O設備可分為哪幾類設備可以從多方面對I/O設備進行分類：i. 按使用特性分類，可以劃分為：1. 存儲設備，如磁盤、磁帶、光盤等。2. 輸入/輸出設備，如打印機、鍵盤、顯示器、音聲輸入/輸出設備等等。3. 終端設備，包括通用終端、專用終端和虛終端。4. 脫機設備。ii. 按所屬關系分類，可劃分為：1. 系統(tǒng)設備，指在操作系統(tǒng)生成時已經等機載系統(tǒng)中的標準設備，如打印機、磁盤等，時鐘也是一系統(tǒng)設備。2. 用戶設備，指在系統(tǒng)生成時未登記在系統(tǒng)中的非標準設備。iii. 按資源分配分類，可劃分為：1. 獨占設備，通常分配給某個進程，在該

14、進程釋放之前，其他進程不能使用。如打印機和紙帶讀入機。2. 共享設備，允許若干個進程同時使用。如磁盤機3. 虛擬設備，通過假脫機技術把原來的獨占設備改造成若干進程所共享的設備，以提高設備的利用率。iv. 按傳輸數(shù)據(jù)數(shù)量分類，可劃分為：1. 字符設備，如打印機、終端、鍵盤等低速設備2. 塊設備，如磁盤、磁帶等高速外存儲器2 簡要敘述四種I/O控制方式的工作過程。答：I/O控制方式：1）程序直接控制方式：CPU指揮控制器啟動設備工作后，反復測試設備的忙閑標志位（I/O部件狀態(tài)寄存器中某一位），決定內存和外設之間是否繼續(xù)交換一個字節(jié)。2）中斷控制方式：CPU向外設發(fā)出命令后，轉去做其他工作。當數(shù)據(jù)到

15、達控制器的數(shù)據(jù)寄存器后，控制器發(fā)中斷信號，要求CPU服務。CPU執(zhí)行下一步數(shù)據(jù)傳輸。3）DMA方式：允許DMA控制器“接管”總線的控制權，直接控制外設與內存的數(shù)據(jù)交換。4）通道方式：把對一個數(shù)據(jù)塊的讀(或寫)為單位的干預，減少為對一組數(shù)據(jù)塊的讀(或寫)及有關的控制和管理為單位的干預。 同時，又可實現(xiàn)CPU、通道和I/O設備三者的并行操作。3 什么是設備獨立性如何實現(xiàn)設備獨立性答：設備獨立性是指操作系統(tǒng)把所有外部設備統(tǒng)一當作成文件來看待，只要安裝它們的驅動程序，任何用戶都可以象使用文件一樣，操縱、使用這些設備，而不必知道它們的具體存在形式為了實現(xiàn)設備的獨立性，應引入邏輯設備和物理設備兩個概念。在

16、應用程序中，使用邏輯設備名稱來請求使用某類設備；而系統(tǒng)執(zhí)行時，是使用物理設備名稱。鑒于驅動程序是一個與硬件（或設備）緊密相關的軟件，必須在驅動程序之上設置一層軟件，稱為設備獨立性軟件，以執(zhí)行所有設備的公有操作、完成邏輯設備名到物理設備名的轉換（為此應設置一張邏輯設備表）并向用戶層（或文件層）軟件提供統(tǒng)一接口，從而實現(xiàn)設備的獨立性。4.目前常用的磁盤調度算法有哪些每種算法優(yōu)先考慮的問題是什么答：目前常用的磁盤調度算法有3種，包括FCFS、SSTF和SCAN。它們優(yōu)先考慮的問題分別如下：FCFS，即先來先服務，優(yōu)先考慮請求的先后次序。SSTF，即最短尋道優(yōu)先，優(yōu)先考慮尋道時間短的請求。SCAN，即

17、掃描算法，主要從尋道較短且無“饑餓”現(xiàn)象兩方面考慮。目前該算法又發(fā)展了多個修正版本，電梯調度算法就是其中之一。第六章：文件管理1 什么是文件的邏輯結構和物理結構按照這兩種結構文件可以分為哪些類別各有什么特點答：文件的邏輯結構：從用戶觀點出發(fā)所觀察到的文件組成形式，是用戶可以直接處理的數(shù)據(jù)及其結構，獨立于文件的物理特性，又稱文件組織。文件的物理結構： 又稱為文件的存儲結構， 是指文件在外存上的存儲組織形式。文件的邏輯結構可分為有結構文件和無結構文件。有結構文件是指由一個以上的記錄構成的文件，又稱為記錄式文件。根據(jù)記錄的長度又可分為定長和不定長兩類。定長記錄：指文件中所有記錄的長度都是相同的。變長

18、記錄：指文件中各記錄的長度不相同。根據(jù)組織方式不同又分為順序文件、索引文件、索引順序文件和無結構文件2 外存分配有哪些方式？答：外存分配方式有：連續(xù)分配方式、鏈接分配方式和索引分配方式3 什么是目錄什么是目錄文件文件控制塊中包含什么信息項答：1）目錄：是文件的索引。2）文件目錄是一種數(shù)據(jù)結構，用于表示系統(tǒng)中的文件及其物理地址，供檢索時使用3）文件控制塊中包含：基本信息、存儲控制信息和使用信息。4 常用的文件存儲空間管理方法有哪些？答：常用的方法有空閑表法和空閑鏈表法第八章：網絡操作系統(tǒng)1.簡述OSI七層模型分別是哪七層，每層有什么功能？答:（1）物理層 物理層所處理的數(shù)據(jù)單位是比特(bit)，

19、物理層向上為數(shù)據(jù)鏈路層提供物理鏈路，實現(xiàn)透明的比特流(bit stream)傳輸服務，物理層向下與物理媒體相連，要確定連接物理媒體的網絡接口的機械、電氣、功能和過程方面的特性。（2）數(shù)據(jù)鏈路層 數(shù)據(jù)鏈路層負責在單個鏈路上的結點間傳送以幀(frame)為PDU的數(shù)據(jù)，在不太可靠的物理鏈路上實現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能包括：建立、維持和釋放數(shù)據(jù)鏈路的連接，鏈路的訪問控制，流量控制和差錯控制。（3）網絡層 網絡層傳送的PDU稱為分組或包(packet)，在物理網絡間傳送分組，負責將源端主機的報文通過中間轉發(fā)結點傳送到目的端。網絡層是通信子網的最高層，為主機提供虛電路和數(shù)據(jù)報兩種方式的服務

20、。網絡層主要負責分組轉發(fā)和路由選擇，根據(jù)路由表把分組逐跳地由源站傳送到目的站，并能適應網絡的負載及拓撲結構的變化，動態(tài)地更新路由表。（4）傳輸層 傳輸層傳輸?shù)腜DU稱為報文(message)，傳輸層為源結點和目的結點的用戶進程之間提供端到端的可靠的傳輸服務。端到端的傳輸指的是源結點和目的結點的兩個傳輸層實體之間，不涉及路由器等中間結點。為了保證可靠的傳輸服務，傳輸層具備以下一些功能：面向連接、流量控制與擁塞控制、差錯控制相網絡服務質量的選擇等。（5）會話層 會話層在傳輸層服務的基礎上增加控制會話的機制，建立、組織和協(xié)調應用進程之間的交互過程。會話層提供的會話服務種類包括雙工、半雙工和單工方式。會話管理的一種方式是令牌管理，只有令牌持有者才能執(zhí)行某種操作。會話層提供會話的同步控制，當出現(xiàn)故障時，會話活動在故障點之前的同步點進行重復，而不必從頭開始。（6）表示層 表示層定義用戶或應用程序之間交換數(shù)據(jù)的格式，提供數(shù)據(jù)表示之間的轉換服務，保證傳輸?shù)男畔⒌竭_目的端后意義不變。（7）應用層 應用層直接面向用戶應用，為用戶提供對各種網絡資源的方便的訪問服務。 IP網絡體系結構分幾層每層作用是什么答：TCP/IP網絡體系結構分4層應用層：應用程序間溝通的層，如簡單電子郵件