2014操作系統(tǒng)復習題

PAGEPAGE8第一部分操作系統(tǒng)概述基本題設計多道系統(tǒng)時，為實現(xiàn)對并發(fā)進程的控制和管理應解決哪些方面的問題？簡要說明之。有兩個程序，A程序按順序使用CPU10s，使用設備甲5s，使用CPU5s，使用設備乙10s，最后使用CPU10s。B程序按順序使用設備甲10s，使用CPU10s，使用設備乙5s，使用CPU5s，使用設備乙10s。在順序環(huán)境下先執(zhí)行程序A再執(zhí)行程序B，CPU的利用率各是多少？從資源管理的觀點來看，操作系統(tǒng)的管理對象是計算機系統(tǒng)的資源，操作系統(tǒng)則是管理系統(tǒng)資源的程序集合。⑴請問操作系統(tǒng)所管理的資源有哪些？⑵操作系統(tǒng)從哪幾個方面對資源進行管理？主要完成什么工作？什么是特權指令?計算機為什么要將指令系統(tǒng)區(qū)分為特權指令和非特權指令？怎樣限制用戶程序使用特權指令？操作系統(tǒng)為什么要設管理態(tài)和用戶態(tài)？如何判斷系統(tǒng)當前處于什么狀態(tài)(或者為CPU如何判斷當前可否執(zhí)行特權指令)?什么是程序狀態(tài)字(ＰＳＷ)？它的主要內容是什么？中斷的定義、中斷的分類、中斷源、中斷處理程序、中斷向量、中斷的優(yōu)先級、中斷的響應、中斷處理。區(qū)分強迫性中斷和自愿中斷。訪管指令是特權指令嗎？訪管中斷是做什么用的?系統(tǒng)調用的目的是什么？如何實現(xiàn)與操作系統(tǒng)相關的系統(tǒng)調用以及與雙重模式（內核模式和用戶模式）操作相關的系統(tǒng)調用？說明中斷屏蔽的作用.操作系統(tǒng)為用戶提供了那幾種類型的接口？它們的主要功能是什么？它們的區(qū)別是什么?用戶怎樣使用操作系統(tǒng)提供的接口？試說明特權指令和系統(tǒng)調用之間的區(qū)別和聯(lián)系.現(xiàn)在有以下應用計算機的場合,請為其選擇適當類型的操作系統(tǒng):⑴航空航天、核聚變研究⑵國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)處理中心⑶學校學生上機學習編程⑷高爐爐溫控制⑸民航局訂票系統(tǒng)⑹發(fā)送電子郵件(在兩個地區(qū)之間)（M.I.T習題）說明以下各條指令是特權指令還是非特權指令,并說明理由:⑴啟動磁帶機（啟動I/O指令）⑵求π的n次冪⑶停止CPU⑷讀時鐘⑸設置時鐘⑹屏蔽一切中斷⑺修改指令地址寄存器的內容⑻訪管指令什么是操作系統(tǒng)的異步性（不確定性）什么原因使操作系統(tǒng)具有該特性？什么是多道程序設計？在多道分時環(huán)境下，有幾個用戶同時使用一個系統(tǒng)，這種情況可能導致各種安全問題，請列出兩個此類問題。試舉例說明單用戶單任務的操作系統(tǒng)、單用戶多任務與多用戶多任務的操作系統(tǒng)之間的區(qū)別。網絡操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)都是配置在計算機網絡上的操作系統(tǒng)，它們之間有什么本質上的不同？一個實時信息處理系統(tǒng)和一個分時系統(tǒng)從外表看來很相似，那么它們有什么本質的區(qū)別呢（分時系統(tǒng)和實時系統(tǒng)的區(qū)別是什么）？硬件具備哪些條件后,操作系統(tǒng)才可能提供多道程序設計的功能?什么是“前臺”作業(yè)、“后臺”作業(yè)？為什么對“前臺”作業(yè)要及時響應？CPU響應中斷時,為什么要交換程序狀態(tài)字?怎樣進行?強迫中斷是指哪些中斷？多重中斷是什么？計算機系統(tǒng)中既有操作系統(tǒng)程序，又有用戶程序，在什么情況下操作系統(tǒng)才能占用中央處理器？為什么要把“啟動I/O”等指令定義為特權指令？操作系統(tǒng)常常采用時間換取空間或空間換取時間的技術.試問,你能舉出兩個例子嗎?操作系統(tǒng)的主要特征是什么?簡述為什么會具有這樣的特征。書P33——1.3,1.5,1.7,1.8，1.9,1.11,1.12,1.14,1.15,1.16,1.17,1.18名詞解釋：分時、實時、作業(yè)、程序、多道程序設計、多任務、多用戶、聯(lián)機I/O、脫機I/O、虛擬、共享、作業(yè)、用戶、目態(tài)、管態(tài)、特權指令、可再入程序（純過程）、系統(tǒng)調用（trap指令）、并行、并發(fā)、同步、異步、虛擬機、虛擬處理機、多重處理、

第二部分進程基本題什么叫進程？為什么要引入進程的概念?在單處理器的計算機系統(tǒng)中,采用多道程序設計技術后,處于運行狀態(tài)的作業(yè)可以有幾個?處于運行狀態(tài)的進程有幾個？為什么?一個單CPU的操作系統(tǒng)共有N個進程（N>1），不考慮進程狀態(tài)過渡時的情況，也不考慮空轉進程，請⑴給出運行進程的個數(shù)⑵給出就緒進程的個數(shù)⑶給出等待進程的個數(shù)進程的基本特征是什么？請敘述進程與程序的關系和差別？進程有哪幾種基本狀態(tài)（7種）?操作系統(tǒng)最少應為進程設置幾個狀態(tài)？為什么？請畫出各狀態(tài)之間的狀態(tài)變化圖并說明狀態(tài)轉換的典型原因？分時系統(tǒng)中的進程可能出現(xiàn)如下圖①——④的狀態(tài)變化，請把產生每一種狀態(tài)變化的具體原因填表在圖后的表中④④②③①②運行……就緒進程隊列等I/O傳輸隊列變化變化原因①②③④什么是ＰＣＢ？包含哪些主要內容？其作用是什么(為什么說PCB是進程存在的唯一標志)？下列哪些情況是對的:⑴進程由自己創(chuàng)建 ⑷進程由于自己解除掛起⑵進程由于自己阻塞 ⑸進程由于自己喚醒⑶進程由于自己掛起 ⑹進程由自己撤消什么是CPU的“忙等待”？為消除“忙等待”須引入什么辦法？會帶來什么好處？（M.I.T習題）用進程狀態(tài)變遷圖，我們可以說明有關處理機管理的大量內容，⑴什么“事件”引起每次顯著的狀態(tài)變遷？運行就緒阻塞4運行就緒阻塞4321⑶在什么情況下，如果有的話，將發(fā)生下述因果變遷:21;32;41⑷在什么情況下，如果有的話，下述變遷不會立即引起其它變遷發(fā)生？ a)1; b)2; c)3; d)4什么是原語？原語與非內核程序在執(zhí)行上有什么不同?為什么要引入掛起狀態(tài)？進程的掛起與阻塞有什么異同？并發(fā)進程間的制約有哪兩種?引起制約的原因是什么?請說明下列活動是屬于哪種制約關系？⑴若干同學去圖書館借書；⑵兩隊進行籃球賽；⑶流水線生產中的各道工序；⑷商品生產和社會消費。我們說程序的并發(fā)執(zhí)行將導致最終失去封閉性.這話對所有的程序都成立嗎?試舉例說明.什么叫與時間有關的錯誤?與時間有關的錯誤表現(xiàn)在哪些方面?請舉例說明之.請解釋忙等待與阻塞等待的區(qū)別。操作系統(tǒng)的內核是什么?什么是進程間的互斥？什么是進程間的同步？這兩個概念有何區(qū)別?什么叫臨界資源？什么叫臨界段（區(qū)）？對臨界區(qū)的管理應符合哪些原則?下面是兩個并發(fā)執(zhí)行的進程,它們能正確運行嗎?若不能正確運行,請舉例說明,并改正之(X是定義的公共變量).Cobeginvarx:integer;procedureP1 procedureP2vary,z:integer; vart,u:integer;begin beginx:=1; x:=0;y:=0; t:=0;ifx>=1theny:=y+1; ifx<1thent:=t+2;z:=y u:=tend; end;coend;因修路使A地到B地的多路并行車道變?yōu)閱诬嚨?請問在此問題中,什么是臨界資源?什么是臨界段?什么是信號量?它有什么物理意義？應如何設置初值?請說明信號量的數(shù)據(jù)結構。設有n個進程共享一互斥段,對于如下兩種情況:⑴每次只允許一個進程進入互斥段;⑵最多允許m個進程(m<n)同時進入互斥段;所采用的信號量初值是否相同?信號量值的變化范圍如何?什么是P、V操作？P、V操作原語是如何定義的？它們的物理意義什么？進程其它的幾種同步與互斥工具如LOCK與LOCK,SEND與RECEIVE可能代替P與V嗎？在什么場合下可以,在什么場合下不可以?P1P1P2P3P4P5P6現(xiàn)有六個進程P1,P2,…,P6,它們有如下圖的并發(fā)關系,試用P、V操作實現(xiàn)這些進程間的同步.有一個閱覽室，讀者進入時必須先在一張登記表上進行登記信息，。該表為每一座位列出一個表目，包括座號、姓名。讀者離開時要撤消登記信息。閱覽室有100個座位，試問：⑴應該設置幾個進程？編制幾段程序？進程和程序之間的對應關系如何？⑵試用P、V操作描述這些進程間的同步算法。設有三個進程A,B,C,其中A和B構成一對生產者和消費者,共享一個由n個緩沖塊組成的緩沖池;B和C也構成一對生產者和消費者,共享另一個由m個緩沖塊組成的緩沖池.用P、V操作描述它們之間的同步關系.有一只鐵籠子，每次只放一只動物。獵手向籠子中放入老虎，農夫向籠子中放入豬，動物園等待取籠子中的老虎，飯店等待取籠子中的豬，試用P、V操作來寫出同步它們的算法。有4個進程A、B、C、D，它們共享一個文件F。系統(tǒng)允許多個進程同時讀，但不允許進程A和B同時讀，也不允許進程C和D同時讀?，F(xiàn)要求用PV操作來管理這4個進程的并發(fā)執(zhí)行。請寫出滿足這一要求的進程控制流程。在一個盒子里，混裝了數(shù)量相等的黑白棋子，現(xiàn)在用自動分揀系統(tǒng)把黑子、白子分開。設分揀系統(tǒng)有二個進程P1和P2，其中P1揀白子，P2揀黑子。規(guī)定每個進程每次揀一子；當一個進程在揀時，不允許另一個進程去揀；當一個進程揀了一子時，必須讓另一個進程去揀。試寫出兩進程P1和P2能并發(fā)正確執(zhí)行的控制流程。某寺廟，有小、老和尚若干。有一水缸，由小和尚提水入缸供老和尚飲用。水缸可容10桶水。水取自一口井中，水井徑窄，每次只能容一個桶取水。水桶總數(shù)為3個。對水缸也規(guī)定每次入、取水僅為1桶，且不可同時進行。試設置合適的信號量，用P（wait）/V(signal)操作描述將小和尚、老和尚視為進程，取水、入水的算法。獨木橋問題。某條河上只有一座獨木橋，以便行人過河?，F(xiàn)在河的兩邊都有人要過橋，按照下面的規(guī)則過橋，為了保證過橋安全，請用P、V操作分別實現(xiàn)正確的管理。過橋的規(guī)則是：同一方向的可連續(xù)過橋，某方向有人過橋時另一方向的人要等待。假定在某一地區(qū)有海底隧道，隧道內很窄，上行下行只各只有一條車道?，F(xiàn)在在上行道上發(fā)生交通事故引起堵塞，只能允許一個方向的車輛通過。為使雙向車輛都有機會通過隧道，現(xiàn)規(guī)定當同一方向每通過20輛車時，就交替改變一次方向（以允許對方的車輛使用此單行道通過隧道）。希望過隧道的車輛排隊在隧道口外等待。試用P、V操作寫出雙方車輛到達隧道口、通過隧道并從另一方離開隧道口的同步算法。進程之間有哪幾種通信方式？各種通信方式的特點如何？分別適用于哪些場合？什么是消息緩沖通訊?SEND和RECEIVE原語是什么?如何用P,V低級原語去構造它們?試分析其信號量取值范圍的意義.什么是線程？試說明進程與線程的關系與區(qū)別。為什么線程間的模式切換比進程間的模式切換系統(tǒng)開銷??？一個進程中的多個線程有以下兩個優(yōu)點：⑴在一個已有進程中創(chuàng)建一個新線程比創(chuàng)建一個新進程所需的工作量少；⑵在同一個進程中的線程間的通信比較簡單。請問，同一個進程中的兩個線程間的模式切換與不同進程中的兩個線程間的模式切換相比，所需的工作量是否要少？試列舉出引起進程調度的因素。進程調度的時機有哪幾種?處理機調度一般分成幾個別級?請說明每級的含義。分時系統(tǒng)中有作業(yè)調度的概念嗎?如果沒有,為什么?在一個多道程序系統(tǒng)中，一個作業(yè)從提交給系統(tǒng)到運行結束退出系統(tǒng)，通常要經歷哪幾個階段和哪些狀態(tài)？由哪些程序來負責這些狀態(tài)之間的轉換？什么是JCB?JCB的主要內容是什么？由誰建立?在何時建立和撤消?什么是響應時間？什么是周轉時間？影響響應時間的因素是哪些？作業(yè)在其存在過程中分為哪4種狀態(tài)？作業(yè)調度與進程調度之間有什么差別？二者間如何協(xié)調工作？在確定調度方式和調度算法時，常用的評價標準有哪些？UNIX和Linux系統(tǒng)中進程調度的方法各是什么？請在下面空格中,填入"靜態(tài)優(yōu)先級"或"動態(tài)優(yōu)先級",并說明理由:⑴()比()易于實現(xiàn);⑵()比()運行開銷小;⑶()比()更能反映進程運行環(huán)境的變化;⑷()比()更需慎重地確定初始優(yōu)先級.簡述剝奪調度方式與非剝奪調度方式之間的區(qū)別，解釋為什么在分時系統(tǒng)中不可能使用嚴格的非剝奪調度方式，并回答在剝奪調度方式中，剝奪的原則有哪些？判別下列各結論的真假性,并說明你的理由:⑴若系統(tǒng)限定一個進程在CPU上一次只能執(zhí)行一個時間片,則系統(tǒng)采用的是剝奪式調度;⑵若只當一個進程執(zhí)行完了它的當前CPU周期（即進程申請的CPU時間）后,系統(tǒng)才重新調度,則系統(tǒng)采用的是非剝奪式調度;⑶若現(xiàn)行進程需要等待某個事件時,系統(tǒng)將立即把CPU轉交給其它進程,則系統(tǒng)采用的是剝奪式調度⑷實時系統(tǒng)通常采用剝奪式調度;⑸在剝奪式系統(tǒng)中,進程的周轉時間較之在非剝奪式系統(tǒng)中可預見.有一兩道的批處理操作系統(tǒng)，作業(yè)調度采用短作業(yè)優(yōu)先的調度算法，進程調度采用基于優(yōu)先數(shù)的搶占式調度算法，其中優(yōu)先數(shù)數(shù)值越小優(yōu)先級越高。有如下作業(yè)序列：作業(yè)進入時間估計運行時間（分鐘數(shù)）優(yōu)先數(shù)JOB110：00405JOB210：20303JOB310：30504JOB410：50206⑴列出所有作業(yè)進入內存時間及運行結束時間⑵計算作業(yè)平均周轉時間和帶權平均周轉時間表大多數(shù)時間片輪轉調度程序使用一個固定大小的時間片，請給出選擇小時間片的理由。然后，再給出選擇大時間片的理由？（什么場合使用小時間片？什么場合使用大時間片？）什么是死鎖？舉例說明軟件或硬件資源引起死鎖情況。死鎖和“饑餓”之間的主要差別是什么？產生死鎖的原因和必要條件是什么？有哪幾種處理技術？異步前進的諸進程會因申請與釋放資源順序安排不當，或是進程使用同步工具時，P/V操作安排不當，造成死鎖發(fā)生。試各舉一例，并分析在什么情況下發(fā)生之。說明資源的搶奪式分配策略防止死鎖的方法。請說明描述在生產者和消費者過程中，為什么P操作的順序顛倒會發(fā)生死鎖？而V操作的順序顛倒會發(fā)生類似問題嗎？設有打印機、輸入機和進程A,B.考慮下面資源請求、釋放情況:A1:請求打印機B1:請求輸入機進程AA2:請求輸入機進程BB2:請求打印機A3:釋放打印機B3:釋放打印機A4:釋放輸入機B4:釋放輸入機如果請求和釋放操作按下面幾種不同的序列出現(xiàn):⑴A1,A2,A3,A4,B1,B2,B3,B4⑵B1,B2,B3,B4,A1,A2,A3,A4⑶A1,A2,B1,A3,A4,B2,B3,B4⑷A1,B1,A2,B2,A3,B3,A4,B4試問:哪種序列將導致死鎖?如果三個進程共享四個同類資源，且每個進程至多需要兩個資源，那么這三個進程是否會陷入死鎖？為什么？（M.I.T習題）下圖表示一個帶閘門的運河，其上有兩架吊橋。吊橋座落在一條公路上，為使該公路避開一塊沼澤地而令其橫跨運河兩次。運河和公路的交通都是單方向的。運河上的基本運輸由駁船擔負。在一般駁船接近吊橋A時就拉汽笛警告，若橋上無車輛，吊橋就吊起，直到駁船尾部通過此橋為止。對吊橋B也按同樣次序處理。一艘典型駁船的長度為200米，漢它在河上航行時是不會產生死鎖？若會，其理由是什么？如何能克服一個可能的死鎖？請