操作系統(tǒng)簡答題

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1．什么是設備的獨立性？它有什么好處？應用程序獨立于具體使用的物理設備

1)設備分派時的靈活性2)易于實現(xiàn)I/O重定向

2．解釋死鎖的含義，操作系統(tǒng)從哪幾方面解決死鎖的問題。

是計算機系統(tǒng)中多道程序并發(fā)執(zhí)行時，兩個或兩個以上的進程由于競爭資源而造成的一種相互等待的現(xiàn)象（僵局），如無外力作用，這些進程將永遠不能再向前推進

(1)預防死鎖。(2)避免死鎖。(3)檢測死鎖。(4)解除死鎖。

3．采用PV操作作為同步機構時，假定與某共享變量相關的信號量S的值

可在[-1，1]之間，問S的初值是哪個值？當S=-1,S=0,S=1時它們各自的含義是什么？

S的初值是1.

S＝－l，表示有一個進程在等待進入臨界區(qū)執(zhí)行。

S＝0，表示已有一個進程在臨界區(qū)執(zhí)行，這時若有進程想進入臨界區(qū)則必需等待。S＝l，表示無進程在臨界區(qū)執(zhí)行，若有進程想進入臨界區(qū)則可以馬上進入。

4.實現(xiàn)虛擬設備的硬件條件是什么?操作系統(tǒng)應設計哪些功能程序?輸入井、輸出井輸入緩沖區(qū)、輸出緩沖區(qū)輸入進程、輸出進程

5．進程調(diào)度中“可搶占〞和“非搶占〞兩種方式，哪一種系統(tǒng)的開銷更大？為什么？可搶占式會引起系統(tǒng)的開銷更大。

可搶占式調(diào)度是嚴格保證任何時刻，讓具有最高優(yōu)先數(shù)（權）的進程占有處理機運行，因此增加了處理機調(diào)度的時機，引起為退出處理機的進程保存現(xiàn)場，為占有處理機的進程恢復現(xiàn)場等時間（和空間）開銷增大。

6.試說明資源的靜態(tài)分派策略能防止死鎖的原因。

資源靜態(tài)分派策略要求每個進程在開始執(zhí)行前申請所需的全部資源，僅在系統(tǒng)為之分派了所需的全部資源后，該進程才開始執(zhí)行。這樣，進程在執(zhí)行過程中不再申請資源，從而破壞了死鎖的四個必要條件之一“占有并等待條件〞，從而防止死鎖的發(fā)生。

7.一個比較完善的文件系統(tǒng)應當具有哪些功能？1）文件存儲空間的管理2）目錄管理

3）文件的讀寫管理4）文件的安全管理5）提供用戶接口

8.一個作業(yè)要占有處理器必需經(jīng)過兩級級調(diào)度，寫出這兩級調(diào)度且指出它們的關系？

（1）作業(yè)調(diào)度是宏觀調(diào)度，它決定了哪一個作業(yè)能進入主存。進程調(diào)度是微觀調(diào)度，它決定各作業(yè)中的哪一個進程占有中央處理機。（或）作業(yè)調(diào)度是高級調(diào)度，它位于操作系統(tǒng)的作業(yè)管理層次。進程調(diào)度是低級調(diào)度，它位于操作系統(tǒng)分層結(jié)構的最內(nèi)層。

（2）作業(yè)調(diào)度是選符合條件的收容態(tài)作業(yè)裝入內(nèi)存。進程調(diào)度是從就緒態(tài)進程中選一個占用處理機。

9.I/O控制可用那幾種方式實現(xiàn)？各有何優(yōu)缺點？（1）程序I/O方式

優(yōu)點：提高了I/O設備與CPU的并行程度

缺點：由于CPU的高速性和I/O設備的低速性，導致CPU大部分時間都處于等待I/O設備，造成對CPU的

極大浪費

（2）中斷驅(qū)動I/O控制方式

優(yōu)點：CPU可以與設備并行的工作，比起程序I/O方式來，中端驅(qū)動方式成百倍的提高CPU的利用率缺點：沒傳送一個字節(jié)便請求一次中斷，故CPU仍需花費大量時間處理頻繁的中斷

（3）直接存儲器訪問DMAI/O控制方式

優(yōu)點：僅在傳送一個數(shù)據(jù)塊的開始和終止時才需要CPU干預，較之中斷驅(qū)動I/O控制方式提高了CPU利用

率

缺點：一次傳送多個數(shù)據(jù)塊時，仍需要CPU發(fā)出多條指令進行中斷處理

（4）I/O通道控制方式

優(yōu)點：把以一個數(shù)據(jù)塊的讀寫為單位的干預，減少為一組數(shù)據(jù)塊為單位的干預，實現(xiàn)了CPU，通道，I/O通

道三者并行操作，提高了系統(tǒng)資源利用率缺點：CPU要花時間干預I/O讀寫

10．什么是系統(tǒng)調(diào)用？它與一般的過程調(diào)用有何區(qū)別？

所謂系統(tǒng)調(diào)用，就是用戶在程序中調(diào)用操作系統(tǒng)所提供的一些子功能。

系統(tǒng)調(diào)用與一般過程調(diào)用不同，其主要區(qū)別是：1.運行的狀態(tài)不同。2.進入的方式不同。3.代碼層次不同。

11.什么叫通道？通道的作用是什么？

I/O通道是一種特別的處理機。它具有執(zhí)行I/O指令的能力，并通過執(zhí)行通道(I/O)程序來控制I/O操作。但I/O通道又與一般的處理機不同，主要表現(xiàn)在以下兩個方面：

一是其指令類型單一，這是由于通道硬件比較簡單，其所能執(zhí)行的命令，主要局限于與I/O操作有關的指令；再就是通道沒有自己的內(nèi)存，通道所執(zhí)行的通道程序是放在主機的內(nèi)存中的，換言之，是通道與CPU共享內(nèi)存。通道程序解決了I／O操作的獨立性和各部件工作的并行性，采用通道技術后，能實現(xiàn)CPU與通道的并行操作。

12.操作系統(tǒng)為什么要引入進程？進程與程序的關系是怎樣的？

現(xiàn)代計算機系統(tǒng)中程序并發(fā)執(zhí)行和資源共享的需要，使得系統(tǒng)的工作狀況變得十分繁雜，而程序作為機器指令集合，這一靜態(tài)概念已經(jīng)不能如實反映程序并發(fā)執(zhí)行過程的動態(tài)性，因此，引入進程的概念來描述程序的動態(tài)執(zhí)行過程。這對于我們理解、描述和設計操作系統(tǒng)具有重要意義。

1)程序只是一組指令的有序集合，它本身沒有任何運行的含義，它只是一個靜態(tài)的實體。而進程則不同，它是程序在某個數(shù)據(jù)集上的執(zhí)行。進程是一個動態(tài)的實體，它有自己的生命周期。它因創(chuàng)立而產(chǎn)生，因調(diào)度而運行，因等待資源或事件而被處于等待狀態(tài)，因完成任務而被撤消。反映了一個程序在一定的數(shù)據(jù)集上運行的全部動態(tài)過程。

2)進程和程序并不是一一對應的，一個程序執(zhí)行在不同的數(shù)據(jù)集上就成為不同的進程，可以用進程控制塊來唯一地標識每個進程。而這一點正是程序無法做到的，由于程序沒有和數(shù)據(jù)產(chǎn)生直接的聯(lián)系，既使是執(zhí)行不同的數(shù)據(jù)的程序，他們的指令的集合仍舊是一樣的，所以無法唯一地標識出這些運行于不同數(shù)據(jù)集上的程序。一般來說，一個進程確定有一個與之對應的程序，而且只有一個。

3)進程還具有并發(fā)性和交往性，這也與程序的封閉性不同。

13．簡述引起死鎖的四個必要條件。(1)互斥條件

(2)請求和保持條件(3)不剝奪條件(4)環(huán)路等待條件

14．什么是動態(tài)鏈接？

答：指用戶程序中的各程序段，不是在程序開始運行前就鏈接好，而是在程序裝入或運行過程中，當發(fā)現(xiàn)要調(diào)用的程序段未鏈接時，才進行鏈接。

15.在操作系統(tǒng)中，何為虛擬存儲器、虛擬設備、虛擬處理機？

虛擬存儲器：通過虛擬存儲器技術，將一臺機器的物理存儲器變?yōu)樘摂M存儲器，以便從規(guī)律上來擴展存儲

器的容量。

虛擬設備：將一臺物理I/O設備虛擬為多臺規(guī)律上的I/O設備，并允許每個用戶占用一臺規(guī)律上的I/O設

備，這樣便可使原來僅允許在一段時間內(nèi)由一個用戶訪問的設備(即臨界資源)，變?yōu)樵谝欢螘r間內(nèi)允大量個用戶同時訪問的共享設備。

虛擬處理機：利用多道程序設計技術，把一臺物理上的CPU虛擬為多臺規(guī)律上的CPU

16．試從物理概念上來說明記錄型信號量和wait與signal操作？

在記錄型信號量機制中，S.value的初值表示系統(tǒng)中某類資源的數(shù)目，因而又稱為資源信號量，對它的每次wait操作，意味著進程請求一個單位的該類資源，因此描述為S.value∶=S.value-1；當S.value＜0時，表示該類資源已分派完畢，因此進程應調(diào)用block原語，進行自我阻塞，放棄處理機，并插入到信號量鏈表S.L中?？梢?，該機制遵循了“讓權等待〞準則。此時S.value的絕對值表示在該信號量鏈表

中已阻塞進程的數(shù)目。對信號量的每次signal操作，表示執(zhí)行進程釋放一個單位資源，故S.value∶=S.value+1操作表示資源數(shù)目加1。若加1后仍是S.value≤0，則表示在該信號量鏈表中，仍有等待該資源的進程被阻塞，故還應調(diào)用wakeup原語，將S.L鏈表中的第一個等待進程喚醒。假使S.value的初值為1，表示只允許一個進程訪問臨界資源，此時的信號量轉(zhuǎn)化為互斥信號量。

17．什么叫進程同步和互斥？舉例說明。

答：進程同步是在幾個進程合作完成一項任務時，表達各進程相互聯(lián)系相互協(xié)調(diào)的關系。例如：A、B兩個進程合作通過緩存區(qū)輸出數(shù)據(jù)。把兩個以上進程不能同時訪問臨界區(qū)的工作規(guī)則稱為進程互斥。例如：兩個進程同時使用打印機

18.什么是緩沖？為什么要引入緩沖？

(1)緩和CPU與I/O設備間速度不匹配的矛盾。

(2)減少對CPU的中斷頻率，放寬對CPU中斷響應時間的限制。(3)提高CPU和I/O設備之間的并行性。

19．什么是抖動？產(chǎn)生抖動的原因是什么？

在請求分頁存儲管理中，從主存中剛剛移走某一頁面后，根據(jù)請求馬上又調(diào)進該頁，這種反復調(diào)進調(diào)出的現(xiàn)象，稱為系統(tǒng)顛簸，也叫系統(tǒng)抖動。原因是調(diào)度的算法不科學。

20.SPOOLING技術

在聯(lián)機的狀況下，同時實現(xiàn)