操做系统2015（四川大学软件学院）

1.操做系统是计算机系统的一种系统软件，它统一管理计算机系统的资源和控制程序的运行。
2.OS几大特征(1)并发(Concurrence),共享(Sharing),虚拟(Virtual),异步性(Asynchronism). (2) 当中最基本特征是并发和共享. 
3.设计现代OS的目标是方便性，有效性。可扩充性和开放性. 
4.批处理操做系统？用户准备好要运行的程序、数据和控制做业运行的说明书。由操做员输入到计算机系统中等待处理。

操做系统选择做业并按做业说明书的要求本身主动控制做业的运行。

採用这样的批量化处理做业的操做系统称为批处理操做系统。

5.对特权指令的使用有什么限制？
仅仅赞成操做系统使用特权指令，用户程序不能使用特权指令。
6.为何说批处理多道系统能极大地提升计算机系统的工做效率？
① 多道做业并行工做，下降了处理器的空暇时间。

② 做业调度可以合理选择装入主存储器中的做业，充分利用计算机系统的资源。
③ 做业运行过程当中再也不訪问低速设备，而直接訪问快速的磁盘设备，缩短运行时间。

④ 做业成批输入，下降了从操做到做业的交接时间。

7.操做系统为用户提供哪些接口？
操做系统为用户提供两种类型的使用接口：
一是操做员级的。它为用户提供控制做业运行的途径。
二是程序猿级的，它为用户程序提供服务功能。

8.微内核操做系统的描写叙述及长处？ 
答：描写叙述：足够小的内核、基于客户/server模式、应用“机制与策略”分离原理、採用面向对象技术。 
长处：提升了系统的可扩展性、加强了系统的可靠性、可移植性、提供了对分布式系统的支持和融入了面向对象技术。  
9.操做系统的用户接口有：命令接口、程序接口、图形接口 
10.操做系统的分类:串行处理，简单批处理，多道批处理，分时系统11.什么是多道 多道处理的优势多道就是指在内存空间容纳的下操做系统和多个用户程序时（>2），那么当一个做业需要等待I/O时。处理器可以切换到还有一个可能不需要等待I/O的做业。这样的处理称为multiprogramming.
提升处理器的利用效率，平均资源利用率。吞吐量和响应时间也获得了改善
12.什么是程序控制块 由操做系统建立和管理，能够存放与一个进程有关的标识符。状态，优先级。PC。上下文数据等一系列信息的数据结构，是操做系统是能支持多进程的关键工具
13.进程与程序的差异 ①程序是静态的，进程是动态的; 
②进程更能真实地描写叙述并发,而程序不能; 
③进程具备建立其它进程的功能。而程序没有 
④进程仅仅是一次运行过程，有生命周期；而程序可做为软件资源长期保存，是相对长久的; 
⑤进程是系统分配调度的独立单位，能与其它进程并发运行; 
14.原语是由若干条指令组成的。用于完毕必定功能的一个过程，与通常过程的差异在于：它们是―原子操做‖，它是一个不可切割的基本单位，在运行过程当中不一样意中断。
15.进程相互排斥：由于各进程要求共享资源。而有些资源需要相互排斥使用，所以各进程间竞争使用这些资源，进程的这样的关系为进程的相互排斥。 
进程同步：在并发运行过程当中，合做完毕同一个任务的多个进程，在运行速度
或某些时序点上必须相互协调的合做。这样的制约性关系叫做进程同步。

16.引发建立进程的事件以及建立过程？ 事件：(1)用户登陆。(2)做业调度；(3)提供服务。(4)应用请求(本身建立进程)。 过程：(1)申请空白PCB；(2)为新进程分配资源；(3)初始化进程控制块；(4)将新进程插入就绪队列。  
17.引发进程终止事件？ (1)正常结束； (2)异常结束(越界错误、保护错、非法指令、特权指令错、执行超时、等待超时、算术运算错和I/O故障)。 
(3)外界干预（操做员或操做系统干预、父进程请求和父进程终止）。

 
18.什么是线程？多线程技术具备哪些优越性？
线程是进程中可独立运行的子任务。一个进程可以有一个或多个线程，每个线程都有一个唯一的标识符。线程与进程有不少类似之处，每每把线程又称为“轻型进程”，线程与进程的根本差异是把进程做为资源分配单位。而线程是调度和运行单位。
多线程技术具备多个方面的优越性：
① 建立速度快、系统开销小：建立线程不需要另行分配资源；
② 通讯简洁、信息传送速度快：线程间的通讯在统一地址空间进程，不需要额外的通讯机制。
③ 并行性高：线程能独立运行，能充分利用和发挥处理器与外围设备并行工做的能力。
19．对进程的描写叙述特征？ 
(1)结构特性(程序段、数据段和PCB)；(2)动态性；(3)并发性。(4)独立性；(5)异步性。进程是进程实体的执行过程，是系统的进行资源分配和调度的一个独立单位。

  
20.引入挂起(suspend)状态的缘由？ 
(1)终端用户的请求(2)父进程请求(3)负荷调节的需要(4)操做系统的需要。
21.试比較进程调度与做业调度的不一样点。
① 做业调度是宏观调度，它决定了哪个做业能进入主存。进程调度是微观调度，它决定各做业中的哪个进程占有中央处理器。
② 做业调度是选符合条件的收容态做业装入主存。进程调度是从就绪态进程中选一个占用处理器。
22.ULT与KLT的优缺点ULT，用户级线程 进程内线程的建立或终止，内核都是不知道的。内核是以进程为调度单位的，并且制定地为一个进程指定状态
长处：线程切换不需要内核态特权。可以有本身的调度算法，而不涉及改变操做系统的基本调度算法。缺点：一个应用程序中的一个线程堵塞，其他线程也会堵塞。

内核尽管把一个处理器分给一个进程，其实是仅仅处理了一个线程
KLT，有关线程的管理的所有工做都是由内核完毕的，应用程序部分没有线程库等线程管理的代码，调度也是内核基于线程完毕的。长处：可以把一个进程的多个线程调度到多个处理器里一个线程被堵塞，处理器可以调度到还有一个线程。缺点：切换需要内核状态的改变
23．并发:在操做系统中。一个时间段中有几个程序都处于已启动执行到执行完成之间，且这几个程序都是在同一个处理机执行，但任一时刻仅仅有一个程序在处理机上执行
24.竞争条件:多个线程或者进程在对一个共享数据进行读写时，结果依赖于它们运行的相对时间的情形
25.信号量:用于进程间传递信息的一个整数值
26.相互排斥当一个进程在临界区訪问共享资料是，其它进程不能进入该临界区訪问不论什么共享资源
27.临界区是一段代码。在这段代码中进程将訪问共享资源
28.同步是指两个或两个以上随时间变化的量在变化过程当中保持必定的相对关系
29.死锁两个或者两个以上的进程，当中每个资源都在等待其它进程做业某件事而不能继续运行的情形
30.活锁 两个或者两个以上的进程为了响应其它进程中的变化而不断地改变本身的状态（不放弃CPU，尝试-失败-尝试）但不作实用的工做的情形
活锁的实体是在不断的改变状态， 而处于死锁的实体表现为等待
两个线程发生了某些条件的碰撞后又一次运行，那么假设再次尝试后依旧发生了碰撞，长此下去
31.信号量的分类 二元信号量：仅仅取0值和1值的信号量
计数信号量：就是可以取很是多数值的信号量，整数，负数都可以。非二元信号量 
强信号量 ：被堵塞最久的进程最早从队列释放 
弱信号量 ：没有规定进程从队列中移出的顺序的信号量 
32.饥饿是指一个可运行的进程虽然能够继续运行，但被调度程序无限期地忽视，而不能被调度运行
33.简述解决死锁问题的三种方法。
① 死锁的防止。系统按预约的策略为进程分配资源，这些分配策略能使死锁的四个必要条件之中的一个不成立。从而使系统不产生死锁。
②死锁的避免。

系统动态地測试资源分配状况，仅当能确保系统安全时才给进程分配资源。
③死锁的检測。

对资源的申请和分配不加限制，仅仅要有剩余的资源就呆把资源分配给申请者，操做系统要定时推断系统是否出现了死锁，当有死锁发生时设法解除死锁。
④解除死锁
34.预防死锁的方法 
a.摒弃"请求和保持"条件 b.摒弃"不剥夺"条件 c.摒弃"环路等待"条件  
35.死锁的三个必要条件：相互排斥。一次仅仅有一个进程可以使用一个资源
占有且等待，当一个进程等待其余资源时，继续占有当前已经分配的资源
不可抢占，不能强行占有进程已占有的资源
36.死锁的四个充分条件：相互排斥条件：一个资源每次仅仅能被一个进程使用。
请求与保持条件：一个进程因请求资源而堵塞时，对已得到的资源保持不放。

不剥夺条件:进程已得到的资源。在末使用完以前。不能强行剥夺。
循环等待条件:若干进程之间造成一种头尾相接的循环等待资源关系。

37.可重用资源是指一次仅仅能供一个进程安全地使用，而且不会由于使用而耗尽。可消耗资源是指可以被建立（生产）和销毁（消耗）的资源
38.内存管理的需求固定分区：内部碎片。动态分区：外部碎片。简单分页：每个进程被划分红不少大小与页框相等的页，装入一个进程需要把进程包括的所有页都装入。不必定连续，无外部有内部碎片；简单分段：段长度不必定。外部碎片
虚拟内存分页：除了不需要装入所有页，其他与简单分页同样
虚拟内存分段：除了不需要装入所有段，其他与简单分段同样
重定位：就是把程序的逻辑地址转换成物理地址的过程
39.内部碎片与外部碎片差异
内部碎片：由于固定长度切割区域，因此当一个程序导入固定大小的区域里时。假设程序大小小于切割区域，就会有剩余空间，形成内部碎片
外部碎片：因为程序不断地被加载和置换，使得内存空间被分配成不少不连续的区块，剩下的空间因为地址不连续没法加载进程运行。形成外部碎片
外部碎片指尚未被分配出去的空间。由于过小了没法分配给申请新空间的新进程。这些碎片不属于不论什么进程，而内部碎片是处于区域内部之间的。占有这个页面的进程并不使用它。但是系统却没法使用直到进程释放了它。
40.物理地址和逻辑地址的差异 把用户程序中使用的地址称为逻辑地址，而物理地址是指在存储器里以字节为单位存储信息。为了正确地存放或取得信息，每个字节单元给惟一一个存储器地址。
41.什么是压缩Compaction是客服外部碎片的，操做系统会不时地移动进程，使得进程占用的空间连续，并且使得所有空暇空间连成一片。
42.几种置换策略：OPT：最佳。选择下次訪问距离当前时间最长的页 LRU：近期最少使用，上次使用距离当前最远的页FIFO。

Clock：时钟算法就是每一个页框一个使用位，选择使用位为0的位置更替。循环缓冲区
43.TLB 转换检測缓冲区，用于改进虚拟地址到物理地址的转译速度
缺页 就是表示訪问的页不在内存中。需要调用操做系统，由操做系统负责装入所需要的页
44.长程调度，中程调度，短程调度：长程调度室决定哪个程序可以进入系统中处理。从外存调入内存。就是赞成一个做业或者程序变成进程。若这个建立的进程一開始属于就绪态，等待短程调度。若一開始处于堵塞状态则等待中程调度。
中程调度是交换功能的一部分。Swapping就是在近处中所有进程处于堵塞态，os就可以把当中一个进程处于挂起态，并转移到磁盘中，这是换出操做；换入操做就是调入内存一个曾经挂起的状态的进程。

短程调度是精确地决定下一次运行哪个进程
45.高级调度与低级调度的差异 高级调度又称为做业调度，调度对象是做业，做业调度每每发生于一个（批）做业执行完成，退出系统。而需要又一次调入一个（批）做业进入内存时，故做业调度的周期长；低级调度又称为进程调度。调度物件为进程（或内核级线程）。进程调度的执行频率最高。是最主要的一种调度，多道批处理、分时、实时三类OS中必须配置这样的调度。

46.抢占与非抢占 非抢占就是在指一旦程序处于执行的状态，它就不断地执行直到终止或者因为等待I/O等某些请求被堵塞；抢占就是指当前程序可能被操做系统中断并转移到就绪态。
47.几种短程调度FCFS，非抢占，先来先服务轮转。抢占。time slicing。基于FCFS。SPN，非抢占，最短进程优先。下一次选择处理时间最短的。

SRT，抢占，最短剩余时间，老是直接选择剩余时间最短的。HRRN。非抢占。最短响应比优先有问题反馈，抢占，在一个时间段里每个进程的优先级。运行一次就减小一级。进程刚開始进入内存时优先级最高。
48.I/O buffer单缓冲区：当进程发出I/O请求时，操做系统给该操做分配了一个位于内存中的系统部分的缓冲区，输入的数据被放到缓冲区中，当传送数据完毕时进程在把这块数据移到用户空间里，而后立刻请求还有一块缓冲区。
双缓冲区和循环缓冲
缓冲的做用：提升操做系统效率和单个进程的性能
49.磁盘调度策略RSS，随机调度FIFO，公平SSTF，最短服务时间优先。利用率高队列小SCAN。先向着固定一方扫描而后回到原点转向C-SCAN，先向着固定一方扫描而后返回到相反方向的最初点
50.寻道时间：磁头臂定位到磁道所需要的时间。旋转延迟：磁头到达指定扇区位置的时间。

存取时间：达到读或写位置所需要的时间。传输时间：传输数据所需要的时间。

T=寻道时间+1/2r+b/rN r是旋转速度 N是磁道的字节数
51.文件是指由建立者所定义的、具备文件名称的一组相关信息的集合。 按文件的逻辑结构可分为有结构构文件和无结构文件。
52.文件组织的五种方式：堆：每条记录由一串数据组成，按到达的顺序被收集，没有结构，查找文件经过穷举模式，顺序文件：所有记录一样的长度。格式固定。依照关键域的顺序组织。直接或散列文件：每一条继续都需要一个关键域，直接文件是基于keyword的散列
53.FAT，文件分配表 File Allocation Table
54.独占设备採用哪一种分配方式？独占设备一般採用静态分配方式。

即在一个做业运行前，将做业要使用的这类设备分配给做业。在做业运行期间均归该做业占用。直到做业运行结束才归还。
55.分段和分页的主要差异
a.分页和分段都採用离散分配的方式。且都要经过地址映射机构来实现地址变换，这是它们的共同点。 
b.对于它们的不一样点有三，第一，从功能上看。页是信息的物理单位，分页是为实现离散分配方式。以消减内存的外零头。提升内存的利用率，即知足系统管理的需要，而不是用户的需要；而段是信息的逻辑单位，它含有一组其意义相对完整的信息。目的是为了能更好地知足用户的需要。 
c.页的大小固定且由系统肯定。而段的长度却不固定。决定于用户所编写的程序； 
d.分页的做业地址空间是一维的，而分段的做业地址空间是二维的.
56.DMA方式与中断控制方式的差异： 一样点是都是以块为单位进行传输。

差异是： 
1）CPU处理中断的时间： 中断控制方式：是在数据缓冲寄存器满以后要求CPU进行中断处理DMA方式：是在所要求转送的数据块全部传送结束时要求CPU进行中
断处理。这就大大下降了CPU进行中断处理的次数。 
2）数据传送的完毕者： 中断控制方式：是在中断处理时由CPU控制完毕的DMA方式：是DMA控制器完毕的。
57.I/O中断处理过程？ (1)唤醒被堵塞的驱动（程序）进程；(2)保护被中断进程的CPU环境；(3)转入对应的设备处理程序；(4)中断处理。(5)恢复被中断进程的现场。

58.设备驱动程序的特色？(1)驱动程序主要是指在请求I/O的进程和设备控制器之间的一个通讯和转换过程。(2)驱动程序与设备控制器和I/O设备的硬件特性紧密相关；(3)驱动程序与I/O设备所採用的I/O控制方式紧密相关。(4)由于驱动程序和硬件紧密相关，于是当中的一部分必须用汇编语言书写；(5)驱动程序应赞成可重写。

 
59.设备驱动器的处理过程？ 
(1)将抽象要求转化为详细要求；(2)检查I/O请求的合法性；(3)读出和检查设备的状态；(4)转送必要的參数。(5)工做方式的设置。(6)启动I/O设备。