操作系统刷题（二）

1、多道程序设计是利用了CPU和通道并行工作来提高系统的效率

2.虚拟存储管理系统的基础是程序的局部性理论，这个理论的基本含义是指程序执行时往往会不均匀地访问主存储器的单元。

3.引入缓冲的主要原因包括：缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾；根据对CPU的中断频率，放宽对中断时间的限制；提高CPU和I/O设备之间的并行性。所以采用缓冲技术，可减少对CPU的中断次数，从而提高系统效率

4.当一个进程处于这样的状态（ 等待操作系统分配时间片）时，称其为阻塞状态

5.

硬盘接口是硬盘与主机系统间的连接部件，作用是在硬盘缓存和主机内存之间传输数据；

分为：
1).IDE 电子集成驱动器，将硬盘控制器与盘体集成在一起的硬盘驱动器，普通PC的标准接口，现已被淘汰；

2)、SCSI 小型计算机系统接口，广泛应用于 小型机 上的高速数据传输技术。SCSI接口具有应用范围广、多任务、 带宽 大、CPU占用率低，以及热插拔 等优点，但较高的价格使得它很难如IDE硬盘般普及，因此SCSI硬盘主要应用于中、高端 服务器 和高档工作站中。

3)、SATA 串口硬盘，是未来PC机硬盘的趋势， 串行接口 还具有结构简单、支持热插拔的优点。

6.动态重定位:即在程序运行过程中要访问数据时再进行逻辑地址与物理地址的变换（即在逐条指令执行时完成地址映射。

静态重定位:在装入一个作业时，把作业中的指令地址和数据地址全部转换成绝对地址

7.原语： 由若干个机器指令构成的完成某种特定功能的一段程序，具有不可分割性·即原语的执行必须是连续的，在执行过程中不允许被中断。

8.早期的OS主要追求的是提高CPU、I/O设备和存储器设备等的使用效率，增加系统的吞吐量。

9.批处理系统，又名批处理操作系统。 批处理 是指用户将一批作业提交给操作系统后就不再干预，由操作系统控制它们自动运行。这种采用 批量处理 作业技术的操作系统称为批处理操作系统。批处理操作系统分为单道批处理系统和 多道批处理系统 。批处理操作系统不具有交互性，它是为了提高CPU的利用率而提出的一种操作系统。

10.在页式存储管理中，块内位移量等于页内位移量是因为页和块的大小相等。

11.采用可重定位分区分配方式，解决了碎片问题。可重定位分区分配方式也是属于连续分配方式的，只是它在内存碎片很多而导致的程序不能放入内存时，进行“紧凑”。可能会移动原来的数据，进行重定位，所以不能使用户程序占用若干不连续的内存空间。

12.分页和分段的区别：
相同：都采用离散分配方式，且都是通过地址映射机构实现地址变换
不同：页是信息的物理单位，段则是信息的逻辑单位；页的大小固定，由系统决定，段的长度不固定；分页的用户程序地址是一维的，分段地址空间是二维的

页面大小是由系统决定的，大小通常是2的幂，512B~8KB，程序的最后一页填不满产生不可利用的页内碎片。 段大小是由用户(程序员)决定的，通常在对源程序编译时，根据程序员的程序结构划分

13. 首先介绍下动态重定位装入方式：

其运行环境：多道程序环境；

程序在运行过程中在内存的位置可能变动，装入程序把装入模块装入内存后，并不立即把装入模块中的相对地址转换为绝对地址，而是把这种地址转换推迟到程序真正执行时才进行。说白了，动态重定位装入方式，是在程序执行时由CPU硬件进行地址重定位。

特点：程序在内存中可以浮动，不要求整个应用程序占用连续控件；为使地址转换不影响指令的执行速度，需要一个重定位寄存器的支持。

可重定位装入方式：

运行环境：多道程序环境

程序目标模块的起始地址通常是从0开始的，程序中的其他地址也都是相对于起始地址计算的；根据内存的当前情况，将装入模块装入到内幕才能的适当位子；地址变换通常是装入时一次完成的，以后不再改变，所以是静态重定位。

特点：无需硬件支持；程序不能在内存中移动；要求程序的存储空间是连续的，不能把程序放在若干不连续区域

绝对装入方式：

环境：使用单批道程序环境

绝对装入需要实现知道程序驻留在内存的位置，程序按照装入模块中的地址，将程序和数据装入内存。所以程序中的逻辑地址与实际地址完全相同，当操作系统吧程序装入内存时，不需要对程序和数据进行地址修改；

特点：是CPU执行目标代码块，由于内存大小的限制，能装入内存冰法执行的进程数大大减少。

14.最佳适应算法：空闲分区按容量递增形成分区链，找到第一个能满足要求的空闲分区。

15.

• UNIX操作系统（尤尼斯），是一个强大的多用户、多任务 操作系统 ，支持多种 处理器架构 ，按照操作系统的分类，属于 分时操作系统
• UNIX系统是一个多用户，多任务的分时操作系统。
• UNIX的系统结构可分为三部分：操作系统内核（是UNIX系统核心管理和控制中心，在系统启动或常驻内存），系统调用（供程序开发者开发应用程序时调用系统组件，包括进程管理，文件管理，设备状态等），应用程序（包括各种开发工具，编译器，网络通讯处理程序等，所有应用程序都在Shell的管理和控制下为用户服务）。
• UNIX系统大部分是由C语言编写的，这使得系统易读，易修改，易移植。
• UNIX提供了丰富的，精心挑选的系统调用，整个系统的实现十分紧凑，简洁。
• UNIX提供了功能强大的可编程的Shell语言（外壳语言）作为用户界面具有简洁，高效的特点。
• UNIX系统采用树状目录结构，具有良好的安全性，保密性和可维护性。
• UNIX系统采用进程对换（Swapping）的内存管理机制和请求调页的存储方式，实现了虚拟内存管理，大大提高了内存的使用效率。
• UNIX系统提供多种通信机制，如：管道通信，软中断通信，消息通信，共享存储器通信，信号灯通信。

16.产生死锁的四个必要条件： 
（1） 互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用。 
（2） 请求与保持条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。 
（3） 不剥夺条件:进程已获得的资源，在使用完之前，不能强行剥夺。 
（4） 循环等待条件:若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。

17.

操作系统的发展与分类

1、手工操作阶段，其实就是没有操作系统的阶段，所有工作都需要人工干预。随着计算机硬件的发展，人机矛盾（速度和资源利用）越来越大，必须寻求新的解决办法。

手工操作阶段有两个突出的缺点：

用户独占全机。不会出现因资源已被其他用户占用而等待的现象，但资源利用率低。

CPU等待手工操作，CPU的利用不充分。

2、批处理阶段，操作系统开始出现，分为单道批处理系统和多道批处理系统。为了解决人机矛盾及CPU和I/O设备之间速度不匹配的矛盾而出现的。

2.1、单道批处理系统：系统对作业的处理是成批进行的，但内存中始终保持一道作业。

特征有：自动性。在顺利的情况下，在磁带上的一批作业能自动地逐个依次运行，而无需人工干预；顺序性。磁带上的各道作业是顺序地进入内存，各道作业的完成顺序与它们进入内存的顺序，在正常情况下应完全相同，亦即先调入内存的作业先完成；单道性。内存中仅有一道程序运行，即监督程序每次从磁带上只调入一道程序进入内存运行，当该程序完成或发生异常情况时，才换入其后继程序进入内存运行。

问题：在于每次主机内存中仅存放一道作业，每当它运行期间（注意这里是“运行时”，并不是“完成后”）发出输入/输出请求后，高速的CPU便处于等待低速的I/O完成状态。为了进一步提高资源的利用率和系统的吞吐量，引入了多道程序技术。

2.2、多道批处理系统：允许多个程序同时进入内存并运行。即同时把多个程序放入内存，并允许它们交替在CPU中运行，它们共享系统中的各种硬、软件资源。当一道程序因I/O请求而暂停运行时，CPU便立即转去运行另一道程序。它没有用某些机制提高某一技术方面的瓶颈问题，而是让系统的各个组成部分都尽量去“忙”，花费很少时间去切换任务，达到了系统各部件之间的并行工作，使其整体在单位时间内的效率翻倍。

特征有：多道：计算机内存中同时存放多道相互独立的程序；宏观上并行：同时进入系统的多道程序都处于运行过程中，即它们先后开始了各自的运行，但都未运行完毕；微观上串行：内存中的多道程序轮流占有CPU，交替执行。

缺点是用户响应的时间较长。不提供人机交互能力，用户既不能了解自己程序的运行情况，也不能控制计算机。

问题有：如何分配处理器；多道程序的内存分配问题；I/O设备如何分配；如何组织和存放大量的程序和数据，以便于用户使用和保证其安全性与一致性。

3、分时操作系统：在操作系统中釆用分时技术就形成了分时系统。所谓分时技术就是把处理器的运行时间分成很短的时间片，按时间片轮流把处理器分配给各联机作业使用。若某个作业在分配给它的时间片内不能完成其计算，则该作业暂时停止运行，把处理器让给其他作业使用，等待下一轮再继续运行。由于计算机速度很快，作业运行轮转得很快，给每个用户的感觉好像是自己独占一台计算机。分时操作系统是多个用户通过终端同时共享一台主机，这些终端连接在主机上，用户可以同时与主机进行交互操作而互不干扰。所以，实现分时系统最关键的问题是如何使用户能与自己的作业进行交互，即当用户在自己的终端上键入命令时，系统应能及时接收并及时处理该命令，再将结果返回用户，所以也可以认为具有实时性。分时系统也是支持多道程序设计的系统，但它不同于多道批处理系统。多道批处理是实现作业自动控制而无需人工干预的系统，而分时系统是实现人机交互的系统。

特征有：同时性。也称多路性，指允许多个终端用户同时使用一台计算机，即一台计算机与若干台终端相连接，终端上的这些用户可以同时或基本同时使用计算机；交互性。用户能够方便地与系统进行人-机对话；独立性。系统中多个用户可以彼此独立地进行操作，互不干扰，单个用户感觉不到别人也在使用这台计算机，好像只有自己单独使用这台计算机一样；及时性。用户请求能在很短时间内获得响应。分时系统釆用时间片轮转方式使一台计算机同时为多个终端服务，使用户能够对系统的及时响应感到满意。

问题有：虽然分时操作系统比较好地解决了人机交互问题，但是在一些应用场合，需要系统能对外部的信息在规定的时间（比时间片的时间还短）内作出处理（比如飞机订票系统或导弹制导系统)。因此，实时系统应运而生。

4、实时操作系统：为了能在某个时间限制内完成某些紧急任务而不需时间片排队，诞生了实时操作系统。这里的时间限制可以分为两种情况：如果某个动作必须绝对地在规定的时刻（或规定的时间范围）发生，则称为硬实时系统。例如，飞行器的飞行自动控制系统，这类系统必须提供绝对保证，让某个特定的动作在规定的时间内完成。如果能够接受偶尔违反时间规定，并且不会引起任何永久性的损害，则称为软实时系统，如飞机订票系统、银行管理系统。在实时操作系统的控制下，计算机系统接收到外部信号后及时进行处理，并且要在严格的时限内处理完接收的事件。实时橾作系统的主要特点是及时性和可靠性。

18.进程调度可采用抢占和非抢占两种方式，其中抢占的主要原则有： 时间片原则、短作业优先原则、最高优先权优先原则

19.引入通道和中断技术的目的是控制设备完成 内存 和 外设 之间的信息传输，提高 I/O 设备与 CPU 并行工作的能力。

20.