《操作系統(tǒng)》期末復(fù)習(xí)

《操作系統(tǒng)》期末復(fù)習(xí)【題型】一、 填空題(每空1分，共10分)二、 單選題(每題2分，共20分)三、 簡(jiǎn)答題(每題5分，共20分)四、 計(jì)算題(每題10分，共30分)五、 綜合分析題(每題10分，共20分)【知識(shí)點(diǎn)】操作系統(tǒng)為用戶提供哪3種類型的使用接口。答：它們是命令方式和系統(tǒng)調(diào)用和圖形用戶界面主存儲(chǔ)器與外圍設(shè)備之間的4種數(shù)據(jù)傳送控制方式。答：直接控制方式，中斷方式，DMA方式，通道控制方式進(jìn)程實(shí)體由哪3部分構(gòu)成。答：程序段數(shù)據(jù)段

進(jìn)程控制塊文件系統(tǒng)采用一級(jí)索引和二級(jí)索引時(shí)，所能夠支持的單個(gè)最大文件長(zhǎng)度的計(jì)算。進(jìn)程的3種基本狀態(tài)及其變換規(guī)則。答：一個(gè)進(jìn)程在運(yùn)行期間，不斷地從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一種狀態(tài)，它可以多次處于就緒狀態(tài)和執(zhí)行狀態(tài)，也可以多次處于阻塞狀態(tài)。

(1)就緒－>執(zhí)行

就緒狀態(tài)是指進(jìn)程獲得了調(diào)度程序?yàn)橹峙涞某薈PU時(shí)間之外的其他必要資源，只要CPU時(shí)間一到位就可執(zhí)行了。

處于就緒狀態(tài)的進(jìn)程，當(dāng)進(jìn)程調(diào)度程序?yàn)橹峙淞颂幚頇C(jī)后，該進(jìn)程便由就緒狀態(tài)轉(zhuǎn)變成執(zhí)行狀態(tài)。

(2)執(zhí)行－>就緒

處于執(zhí)行狀態(tài)的進(jìn)程在其執(zhí)行過(guò)程中，因分配給它的一個(gè)時(shí)間片已用完而不得不讓出處理機(jī)，于是進(jìn)程從執(zhí)行狀態(tài)轉(zhuǎn)變成就緒狀態(tài)。

(3)執(zhí)行－>阻塞

正在執(zhí)行的進(jìn)程因等待某種事件發(fā)生而無(wú)法繼續(xù)執(zhí)行時(shí)，便從執(zhí)行狀態(tài)變成阻塞狀態(tài)。

(4)阻塞－>就緒

處于阻塞狀態(tài)的進(jìn)程，若其等待的事件已經(jīng)發(fā)生，于是進(jìn)程由阻塞狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫途w狀態(tài)。設(shè)備獨(dú)立性的定義。答：在實(shí)現(xiàn)了設(shè)備獨(dú)立性的功能后，可帶來(lái)以下兩方面的好處。1)設(shè)備分配時(shí)的靈活性2)易于實(shí)現(xiàn)I/O重定向3)X窗口系統(tǒng)是個(gè)分布的，網(wǎng)絡(luò)透明的，獨(dú)立于設(shè)備的多任務(wù)窗口和圖形系統(tǒng)，它采用顧客/服務(wù)員模式，把畫窗工作分面二部分，從而取得了設(shè)備獨(dú)立性，它提供了在網(wǎng)絡(luò)上傳送圖形信息的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，X窗口系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)圖形工作站和高檔PC機(jī)理想的窗口系統(tǒng)。內(nèi)存連續(xù)分配算法的思想及優(yōu)缺點(diǎn)：首次適應(yīng)算法、循環(huán)首次適應(yīng)算法、最佳適應(yīng)算法、最差適應(yīng)算法。多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)及目的。答：多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)是指在內(nèi)存同時(shí)放若干道程序，使它們?cè)谙到y(tǒng)中并發(fā)執(zhí)行，共享系統(tǒng)中的各種資源。當(dāng)一道程序暫停執(zhí)行時(shí)，CPU立即轉(zhuǎn)去執(zhí)行另一道程序A.增加用戶數(shù)目B.提高交互性C.提高設(shè)備利用率D.提高系統(tǒng)安

引入多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)的根本目的是為了提高CPU的利用率，充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)系統(tǒng)部件的并行性，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都采用了多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)。批處理系統(tǒng)、分時(shí)系統(tǒng)、實(shí)時(shí)系統(tǒng)的特征及各自使用的主要調(diào)度算法。

批處理(BatchProcessing)操作系統(tǒng)的工作方式是：用戶將作業(yè)交給系統(tǒng)操作員，系統(tǒng)操作員將許多用戶的作業(yè)組成一批作業(yè)，之后輸入到計(jì)算機(jī)中，在系統(tǒng)中形成一個(gè)自動(dòng)轉(zhuǎn)接的連續(xù)的作業(yè)流，然后啟動(dòng)操作系統(tǒng)，系統(tǒng)自動(dòng)、依次執(zhí)行每個(gè)作業(yè)。最后由操作員將作業(yè)結(jié)果交給用戶。

批處理操作系統(tǒng)的特點(diǎn)是：多道和成批處理。

2．分時(shí)操作系統(tǒng)

分時(shí)(TimeSharing)操作系統(tǒng)的工作方式是：一臺(tái)主機(jī)連接了若干個(gè)終端，每個(gè)終端有一個(gè)用戶在使用。用戶交互式地向系統(tǒng)提出命令請(qǐng)求，系統(tǒng)接受每個(gè)用戶的命令，采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)方式處理服務(wù)請(qǐng)求，并通過(guò)交互方式在終端上向用戶顯示結(jié)果。用戶根據(jù)上步結(jié)果發(fā)出下道命。分時(shí)操作系統(tǒng)將CPU的時(shí)間劃分成若干個(gè)片段，稱為時(shí)間片。操作系統(tǒng)以時(shí)間片為單位，輪流為每個(gè)終端用戶服務(wù)。每個(gè)用戶輪流使用一個(gè)時(shí)間片而使每個(gè)用戶并不感到有別的用戶存在。分時(shí)系統(tǒng)具有多路性、交互性、“獨(dú)占”性和及時(shí)性的特征。多路性指，伺時(shí)有多個(gè)用戶使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)，宏觀上看是多個(gè)人同時(shí)使用一個(gè)CPU，微觀上是多個(gè)人在不同時(shí)刻輪流使用CPU。交互性是指，用戶根據(jù)系統(tǒng)響應(yīng)結(jié)果進(jìn)一步提出新請(qǐng)求(用戶直接干預(yù)每一步)?！蔼?dú)占”性是指，用戶感覺不到計(jì)算機(jī)為其他人服務(wù)，就像整個(gè)系統(tǒng)為他所獨(dú)占。及時(shí)性指，系統(tǒng)對(duì)用戶提出的請(qǐng)求及時(shí)響應(yīng)。它支持位于不同終端的多個(gè)用戶同時(shí)使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)，彼此獨(dú)立互不干擾，用戶感到好像一臺(tái)計(jì)算機(jī)全為他所用。

常見的通用操作系統(tǒng)是分時(shí)系統(tǒng)與批處理系統(tǒng)的結(jié)合。其原則是：分時(shí)優(yōu)先，批處理在后?！扒芭_(tái)”響應(yīng)需頻繁交互的作業(yè)，如終端的要求；“后臺(tái)”處理時(shí)間性要求不強(qiáng)的作業(yè)。

3．實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)

實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RealTimeOperatingSystem，RTOS)是指使計(jì)算機(jī)能及時(shí)響應(yīng)外部事件的請(qǐng)求在規(guī)定的嚴(yán)格時(shí)間內(nèi)完成對(duì)該事件的處理，并控制所有實(shí)時(shí)設(shè)備和實(shí)時(shí)任務(wù)協(xié)調(diào)一致地工作的操作系統(tǒng)。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)要追求的目標(biāo)是：對(duì)外部請(qǐng)求在嚴(yán)格時(shí)間范圍內(nèi)做出反應(yīng)，有高可靠性和完整性。其主要特點(diǎn)是資源的分配和調(diào)度首先要考慮實(shí)時(shí)性然后才是效率。此外，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)應(yīng)有較強(qiáng)的容錯(cuò)能力。

批處理系統(tǒng)常用調(diào)度算法：

①、先來(lái)先服務(wù)：FCFS

②、最短作業(yè)優(yōu)先

③、最短剩余時(shí)間優(yōu)先

④、響應(yīng)比最高者優(yōu)先

分時(shí)系統(tǒng)調(diào)度算法：

①、輪轉(zhuǎn)調(diào)度

②、優(yōu)先級(jí)調(diào)度

③、多級(jí)隊(duì)列調(diào)度

④、彩票調(diào)度

實(shí)時(shí)系統(tǒng)調(diào)度算法：

①、單比率調(diào)度

②、限期調(diào)度

③、最少裕度法操作系統(tǒng)的5大主要功能。答：1、處理機(jī)管理：主要控制和管理CPU的工作。

2、存儲(chǔ)管理：主要進(jìn)行內(nèi)存的分配和管理

3、設(shè)備管理：主要管理基本的輸入輸出設(shè)備

4、文件管理：負(fù)責(zé)對(duì)計(jì)算機(jī)文件的組織、存儲(chǔ)、操作和保護(hù)等。

5、進(jìn)程管理：也稱為作業(yè)管理，是指對(duì)計(jì)算機(jī)所進(jìn)行的操作進(jìn)行管理。并行與并發(fā)的概念。答：在操作系統(tǒng)中，是指一個(gè)時(shí)間段中有幾個(gè)程序都處于已啟動(dòng)運(yùn)行到運(yùn)行完畢之間，且這幾個(gè)程序都是在同一個(gè)處理機(jī)上運(yùn)行，但任一個(gè)時(shí)刻點(diǎn)上只有一個(gè)程序在處理機(jī)上運(yùn)行。

在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，允許多個(gè)用戶同時(shí)訪問(wèn)和更改共享數(shù)據(jù)的進(jìn)程。SQL

Server

使用鎖定以允許多個(gè)用戶同時(shí)訪問(wèn)和更改共享數(shù)據(jù)而彼此之間不發(fā)生沖突。

操作系統(tǒng)并發(fā)程序執(zhí)行的特點(diǎn):

并發(fā)環(huán)境下，由于程序的封閉性被打破，出現(xiàn)了新的特點(diǎn)：

①程序與計(jì)算不再一一對(duì)應(yīng)，一個(gè)程序副本可以有多個(gè)計(jì)算

②并發(fā)程序之間有相互制約關(guān)系，直接制約體現(xiàn)為一個(gè)程序需要另一個(gè)程序的計(jì)算結(jié)果，間接制約體現(xiàn)為多個(gè)程序競(jìng)爭(zhēng)某一資源，如處理機(jī)、緩沖區(qū)等。

③并發(fā)程序在執(zhí)行中是走走停停，斷續(xù)推進(jìn)的

并發(fā)和并行的區(qū)別和聯(lián)系

并發(fā)和并行是即相似又有區(qū)別的兩個(gè)概念，并行是指兩個(gè)或者多個(gè)事件在同一時(shí)刻發(fā)生；而并發(fā)是指兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生。在多道程序環(huán)境下，并發(fā)性是指在一段時(shí)間內(nèi)宏觀上有多個(gè)程序在同時(shí)運(yùn)行，但在單處理機(jī)系統(tǒng)中，每一時(shí)刻卻僅能有一道程序執(zhí)行，故微觀上這些程序只能是分時(shí)地交替執(zhí)行。倘若在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中有多個(gè)處理機(jī)，則這些可以并發(fā)執(zhí)行的程序便可被分配到多個(gè)處理機(jī)上，實(shí)現(xiàn)并行執(zhí)行，即利用每個(gè)處理機(jī)來(lái)處理一個(gè)可并發(fā)執(zhí)行的程序，這樣，多個(gè)程序便可以同時(shí)執(zhí)行12. 文件目錄各種組織結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：?jiǎn)渭?jí)目錄、兩級(jí)目錄、多級(jí)目錄。13. 多任務(wù)操作系統(tǒng)中，為了防止死鎖發(fā)生，保證系統(tǒng)安全，系統(tǒng)資源總量、進(jìn)程數(shù)量、各進(jìn)程所需資源量的計(jì)算關(guān)系。14. 位示圖這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)及相關(guān)計(jì)算。15. 根據(jù)磁盤存儲(chǔ)原理計(jì)算磁盤存儲(chǔ)容量。16. 單緩沖及雙緩沖技術(shù)要點(diǎn)，CUP計(jì)算和I/O系統(tǒng)輸入操作并行時(shí)，處理時(shí)間的計(jì)算。17. 銀行家算法判斷當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)的安全性。18. 文件目錄的作用。答：目錄是計(jì)算機(jī)組織文件的（樹形）結(jié)構(gòu)。文件是根據(jù)目錄分類存放的。

1、歸檔和分類。

計(jì)算機(jī)文件的目錄是為了方便用戶和計(jì)算機(jī)檢索。

比如身份證上的籍貫，包含了：省，市，縣，鄉(xiāng)鎮(zhèn)，村/街道，這些都是一級(jí)一級(jí)的目錄。

2、區(qū)分同名文件

可能一臺(tái)計(jì)算機(jī)上有多個(gè)文件名為A.txt的文件，但他們存放的目錄不一樣，所以他們?cè)谠撚?jì)算機(jī)上都是惟一的。

這和身份證上的人名類似，可能叫王小虎的人很多，但加上籍貫（目錄）后，他可能就是惟一的。19. 文件目錄項(xiàng)通常包含哪些內(nèi)容。答：linux:權(quán)限、用戶、群組，文件（夾）大小、日期、時(shí)間、文件（夾）名

win:文件（夾）名、大小、類型、修改日期20. 常見的五種系統(tǒng)調(diào)用類型。21. 文件的2種邏輯結(jié)構(gòu)及3種組織方式（物理存儲(chǔ)形式）。答：1文件的邏輯組織

文件的邏輯組織通常分為兩種形式,即有結(jié)構(gòu)文件和無(wú)結(jié)構(gòu)文件.

1）有結(jié)構(gòu)文件

又稱作記錄式文件,它在邏輯上可被看成一組連續(xù)記錄的集合,即文件是由若干個(gè)相關(guān)的記錄組成.每個(gè)記錄是一組相關(guān)的數(shù)據(jù)集合,用于描述一個(gè)對(duì)象某個(gè)方面的屬性.

記錄式文件按其記錄的長(zhǎng)度是否相同又可分為：定長(zhǎng)記錄文件和變長(zhǎng)記錄文件兩種.

（1）定長(zhǎng)記錄文件：指文件中所有記錄的長(zhǎng)度都相同.文件的長(zhǎng)度可用記錄的數(shù)目來(lái)表示.定長(zhǎng)記錄處理方便,開銷小,被廣泛用于數(shù)據(jù)處理中.

（2）變長(zhǎng)記錄文件：指文件中各記錄的長(zhǎng)度不相同.在處理之前每個(gè)記錄的長(zhǎng)度是已知的.

2）無(wú)結(jié)構(gòu)文件

無(wú)結(jié)構(gòu)文件是指文件內(nèi)部不再劃分記錄,它是由一組相關(guān)信息組成的有序字符流,即流式文件,其長(zhǎng)度直接按字節(jié)計(jì)算.如大量的源程序、可執(zhí)行程序、庫(kù)函數(shù)等采用的文件形式是無(wú)結(jié)構(gòu)文件形式.在UNIX系統(tǒng)中,所有的普通文件都被看做是流式文件,系統(tǒng)不對(duì)文件進(jìn)行格式處理.

2文件的物理組織

幾種基本的文件物理存儲(chǔ)組織形式：

1）連續(xù)文件

連續(xù)文件（又稱做順序文件）是基于磁帶設(shè)備的最簡(jiǎn)單的物理文件結(jié)構(gòu),它是把一個(gè)邏輯上連續(xù)的文件信息存放在連續(xù)編號(hào)的物理塊（或物理記錄）中.

連續(xù)文件的優(yōu)點(diǎn)是在順序存取時(shí)速度較快,常用于存放系統(tǒng)文件,如操作系統(tǒng)文件、編譯程序文件和其它由系統(tǒng)提供的實(shí)用程序文件,因?yàn)檫@類文件往往被從頭至尾依次存取.

但連續(xù)文件也存在如下缺點(diǎn)：

（1）要求建立文件時(shí)就確定它的長(zhǎng)度,依此來(lái)分配相應(yīng)的存儲(chǔ)空間,這往往很難實(shí)現(xiàn).

（2）不便于文件的動(dòng)態(tài)擴(kuò)充.

（3）可能出現(xiàn)外部碎片,就是在存儲(chǔ)介質(zhì)上存在很多空閑塊,但它們都不連續(xù),無(wú)法被連續(xù)的文件使用,從而造成浪費(fèi).

2）串連文件

為克服連續(xù)文件的缺點(diǎn),可把一個(gè)邏輯上連續(xù)的文件分散存放在不同的物理塊中,這些物理塊不要求連續(xù),也不必規(guī)則排列.為了使系統(tǒng)能找到下一個(gè)邏輯塊所在的物理塊,可在各物理塊中設(shè)立一個(gè)指針（稱為連接字）,它指示該文件的下一個(gè)物理塊.

串連文件克服了連續(xù)文件的缺點(diǎn),但它又帶來(lái)新的問(wèn)題：

（1）一般僅適于對(duì)信息的順序訪問(wèn),而不利于對(duì)文件的隨機(jī)存取.

（2）每個(gè)物理塊上增加一個(gè)連接字,為信息管理添加了一些麻煩.

3）FAT文件

串連文件的缺點(diǎn)可通過(guò)把連接字放在一個(gè)內(nèi)存表格中的方式加以克服.這種在內(nèi)存中的表格就稱為文件分配表（FAT,FileAllocationTable）.

由于連接字保存在FAT表項(xiàng)中,因此整個(gè)盤塊都可以用來(lái)存放數(shù)據(jù).另外,也更容易實(shí)現(xiàn)隨機(jī)存取了.與串連文件相似,在文件目錄中要添加一個(gè)整數(shù),標(biāo)明該文件的起始盤塊號(hào).

這種方法的主要缺點(diǎn)是整個(gè)FAT必須在系統(tǒng)工作期間始終駐留在內(nèi)存中,從而占用了較多內(nèi)存空間.當(dāng)然,可以把這個(gè)表移到分頁(yè)內(nèi)存中,采用調(diào)頁(yè)方式進(jìn)行管理.但是,仍然要占用大量的虛存空間和盤空間,同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生額外缺頁(yè)問(wèn)題.

4）索引文件

索引文件是實(shí)現(xiàn)非連續(xù)分配的另一種方案：系統(tǒng)為每個(gè)文件建立一個(gè)索引表.其中的表項(xiàng)指出存放該文件的各個(gè)物理塊號(hào),而整個(gè)索引表由文件說(shuō)明項(xiàng)指出.

這種結(jié)構(gòu)除了具備串連文件的優(yōu)點(diǎn)之外,還克服了它的缺點(diǎn).它可以方便地進(jìn)行隨機(jī)存取.但是這種組織形式需要增加索引表帶來(lái)的空間開銷.如果這些表格僅放在盤上,那么在存取文件時(shí)首先得取出索引表,然后才能查表、得到物理塊號(hào).這樣就至少增加了一次訪盤操作,從而降低了存取文件的速度,加重了I/O負(fù)擔(dān).一種改進(jìn)辦法是同時(shí)把索引表部分或全部地放人內(nèi)存.這是以內(nèi)存空間為代價(jià)來(lái)?yè)Q取存取速度的改善.

5）多重索引文件

為了用戶使用方便,系統(tǒng)一般不應(yīng)限制文件的大小.如果文件很大,那么不僅存放文件信息需要大量盤塊,而且相應(yīng)的索引表也必然很大.在這種情況下把索引表整個(gè)放在內(nèi)存是不合適的,為此引出多重索引結(jié)構(gòu)（又稱多級(jí)索引結(jié)構(gòu)）.在這種結(jié)構(gòu)中采用了間接索引方式,即由最初索引項(xiàng)中得到某一盤塊號(hào),該塊中存放的信息是另一組盤塊號(hào)；而后者每一塊中又可存放下一組盤塊號(hào)（或者是文件本身信息）,這樣間接幾級(jí)（通常為1~3級(jí)）,最末尾的盤塊中存放的信息一定是文件內(nèi)容.例如,UNIX文件系統(tǒng)就采用了多重索引的方式.

這種方法具有一般索引文件的優(yōu)點(diǎn),