操作系统专项习题记录-牛客网

1 通道能够完成（）之间数据的传输。            

内存与外设

2 系统的主要功能有（）。                                

处理机管理、存储器管理、设备管理、文件系统 （1、处理机管理功能进程控制，进程同步，进程通信，调度2、存储器管理功能内存分配、内存保护、地址映射、内存扩充3、设备管理功能缓冲管理、设备分配、设备处理4、文件管理功能文件储存空间的管理、目录管理、文件的读写管理和保护5、用户接口命令接口、程序接口、图形接口）

3 单处理机计算机系统中，（）是并行操作的。        

处理机操作和通道操作是并行的

4（）对多用户分时系统最重要。                                交互性

5 （）对多道批处理系统最重要。                    运行效率

6 分布式系统和网络系统的主要区别是（）。共享性

7 现代操作系统的两个基本特征是（）和资源共享。    程序的并发执行

8 多道程序系统的运行必须要依赖（）硬件机构的支持。通道 中断

9 下列的哪些特性是为多道操作系统特意准备的？（）特权指令 跳转指令

10 Unix操作系统允许用户在（）上使用系统调用。汇编语言

11 从用户的观点出发，操作系统是用户和计算机之间的接口有( )、( )、( )三种。    

命令接口,程序接口,图形接口

12 操作系统中采用( )后，提高了CPU和外部设备的利用率。    

多道程序设计技术

13 操作系统的特征是( )、( )、( )和( )。    

并发性,共享性,虚拟性,异步性

14 一般计算机的启动过程？  

一般计算机的启动过程是：（1）由ROM程序对硬件进行检测。（2）由ROM中的启动程序将磁盘上的引导块读入内存。（3）由引导块将OS的内核调入内存。（4）执行OS内核程序，对OS自身进行初始化。（5）加载外核处理程序，给出提示，等待用户操作。

15 什么是处理机现场信息？  

处理机现场信息是处理机在任意时刻的状态信息集合，主要包括处理机程序状态寄存器的值、程序计数器和各个寄存器的值。

16 什么是原语？它与广义指令有什么区别？ 

原语是由若干条机器指令构成的用以完成特定功能的一段程序，而这段程序在系统态下执行，且在执行期间是不可分割的。它与广义指令的区别主要体现在两个方面：（1）原语的执行是不可分割的，而广义指令所包含的程序段是允许被中断的，不要求具有不可分割性。（2）广义指令的功能可以在用户态下实现，而原语只能在系统态下执行。

17 设备可以按照何种方式分类，每种分类方式又包括哪些？  

设备管理是指计算机系统中除了CPU和内存以外的所有输入、输出设备的管理。1、按设备的工作特性分类（1）存储设备；（2）输入输出设备2、按设备上数据组织方式分类（1）块设备；（2）字符设备3、按资源分配的角度分类（1）独占设备；（2）共享设备；（3）虚拟设备

18 Unix操作系统的进程控制块中常驻内存的是()。 proc结构和核心栈

19 为使进程由活动就绪变为静止就绪，应利用()原语？    Suspend

20 一个进程是()。 PCB结构与程序和数据的组合

21 访问临界资源应遵循的准则是：空闲让进、( )、有限等待、( )。 忙则等待,让权等待

22 一个批处理型作业，从进入系统并驻留在外存的后备队列开始，直至作业运行完毕，一般要进行以下三级调度：( )、( )和( )。

高级调度,中级调度,低级调度

23 程序并发执行与顺序执行相比产生了一些新特征，分别是：( )、( )和( )。 

间断性,失去封闭性,不可再现性

24 进程的基本特征是：( )、( )、( )、( )和( )。 

动态性,并发性,独立性,异步性,结构特征

25 进程控制快的初始化工作包括：( )、( )、( )。 

初始化标识符信息,初始化处理机状态信息,初始化处理机控制信息

26 进程通信的类型有( )、( )、( )。 

共享存储器,消息传递,管道

27 进程和线程的关系是什么？  

线程可定义为进程内的一个执行单位，或者定义为进程内的一个可调度实体。 在具有多线程机制的操作系统中，处理机调度的基本单位不是进程而是线程。一个进程可以有多个线程，而且至少有一个可执行线程。进程和线程的关系是：

(1)线程是进程的一个组成部分。

(2)进程的多个线程都在进程的地址空间活动。

(3)资源是分给进程的，而不是分给线程的，线程在执行中需要资源时，系统从进程的资源分配额中扣除并分配给它。

(4)处理机调度的基本单位是线程，线程之间竞争处理机，真正在处理机上运行的是线程。

(5)线程在执行过程中，需要同步。

28 简述引进线程的好处。  

引进线程的好处为：

(1)以线程作为系统调度的基本单位，减少了系统的时空开销。以进程为系统调度的基本单位的系统中，进程的切换是很频繁的。在切换中由于要保留当时的运行环境，还要设置新选中的进程的运行环境，这既花费了处理机的时间，又增加了主存的空间，从而也限制了系统进程的数量和进程的切换速度。

(2)引进线程提高了系统的并行能力。线程作为进程内的一个可执行实体，减少了并行粒度。线程作为调度的基本单位而不是资源分配的基本单位，调度更为容易，而且采用线程提高系统的并行能力比采用进程更为有效。

(3)同一进程的线程共享进程的用户地址空间，所以同一进程的线程间的通信更容易实现。

29 引起进程调度的主要因素有：

（1）一个进程运行完毕。

（2）一个正在运行的进程被阻塞。

（3）在抢占式调度中，一个高优先级的进程被创建。

（4）在抢占式调度中，一个高优先级进程由阻塞唤醒。

（5）在轮转式调度中，正垢进程运行完一个时间片。

30 选择进程调度算法的准则是什么？ 

由于各种调度算法都有自己的特性，因此，很难评价哪种算法是最好的。一般说来，选择算法时可以考虑如下一些原则：① 处理器利用率；② 吞吐量；③ 等待时间；④ 响应时间。在选择调度算法前，应考虑好采用的准则，当确定准则后，通过对各种算法的评估，从中选择出最合适的算法。

31 常用的作业调度算法有哪些？

① 先来先服务算法

② 计算时间短的作业优先算法

③ 响应比最高者优先算法

④ 优先数调度算法

⑤ 均衡调度算法

32 在批处理系统、分时系统和实时系统中，各采用哪几个进程（作业）调度算法？

（1）批处理系统中的作业调度算法有：先来先服务算法（FCFS）、短作业优先算法（SJF）、优先级调度算法（HPF）和高响应比优先算法（RF）。批处理系统的进程调度算法有：先进先出算法（FIFO）、短进程优先算法（SPF）、优先级调度算法（HPF）和高响应比优先算法（RF）。

（2）分时系统中只设有进程调度（不设作业调度），其进程调度算法只有轮转法（RR）一种。

（3）实时系统中只设有进程（不设作业调度），其进程调度算法调度有：轮转法、优先级调度算法。前者适用于时间要求不严格的实时系统；后者用于时间要求严格的实时系统。后者又可细分为：非抢占式优先级调度、抢占式优先级调度、基于时钟中断的抢占式优先级调度。

注意，一个纯粹的实时系统是针对特定应用领域设计的专用系统。作业提交的数量不会超过系统规定的多道程序的道数，因而可全部进入内存。若将实时系统与批处理系统结合的话，就可以让作业量超过多道程序道数，使优先级低的作业呆在外存的后备队列上。

33 死锁的避免、预防、检测和解除方法分别是。死锁的避免 银行家算法   死锁的预防 资源静态分配   死锁的检测 资源分配图简化法   死锁的消除 剥夺资源法

34 产生死锁的四个必要条件是：( )、不剥夺条件、( )、环路等待条件。互斥条件,请求与保持条件

35 简述解互斥问题的软、硬件方法的异同。 

软件方法是通过互斥地进入同类临界区来解互斥问题的，而硬件方法是设计相应的机器指令和机器指令执行的不可中断性来解互斥问题的。

36 预防死锁方法是破坏产生死锁的必要条件? 

（1）摈弃请求和保持条件。采用静态分配方案，一次性地分配给进程所请求的全部资源。进程运行过程中不可再请求新资源。

（2）摈弃不剥夺条件。采用动态分配方案，进程运行中可以请求新资源。若进程请求资源不能满足时，就应使其释放已占有的资源。

（3）摈弃环路等待条件。采用动态分配方案，要求进程请求资源时，按资源序号递增（或递减）顺序提出。

（4）摈弃不可剥夺条件。利用Spooling系统将独享设备改造成共享设备。

37 把作业地址空间中使用的逻辑地址变成内存中物理地址称为（）。 重定位  把逻辑地址转换程物理地址称为（）。地址映射

38 在内存分配的"最佳适应法"中，空闲块是按（）。 块的大小从小到大排序

39 用空白链记录内存空白块的主要缺点是（）。 链指针占用了大量的空间

40 虚存的可行性基础是（）。 程序执行的局部性

41 实现虚存最主要的技术是（）。 部分对换

42 采用（）不会产生内部碎片。 分段式存储管理

43 下面哪种内存管理方法有利于程序的动态链接？（） 分段存储管理

44 如果一个程序为多个程序所共享，那么该程序的代码在执行的过程中不能被修改，即程序应该是（）。 可重入码   重入代码(Reentry code)也叫纯代码(Pure code)是一种允许多个进程同时访问的代码。为了使各进程所执行的代码完全相同，故不允许任何进程对其进行修改。程序在运行过程中可以被打断，并由开始处再次执行，并且在合理的范围内（多次重入，而不造成堆栈溢出等其他问题），程序可以在被打断处继续执行，且执行结果不受影响。

45 就虚存回答以下问题： （1）虚存的应用背景是什么？ （2）虚存的可行性是什么？ （3）实现虚存的主要技术是什么？ （4）虚存可以有多大？ 

（1）虚存的应用背景是用小内存运行大程序。这里的"大程序"是指比整个内存用户空间还要大的程序，它可以是一道程序，也可以是多道程序之和。

（2）虚存的可行基础是程序运行的局部性原理。

（3）实现虚存的主要技术是部分装入、部分对换、局部覆盖、动态重定位。

（4）从原理上讲，虚存空间就是CPU逻辑地址所给出的空间。例如，逻辑地址是25位，则虚存空间就是225＝32MB；但实际的虚拟存储器的容量还要受辅存和内存空间之和的限制，实际的虚存容量不能超过这两个物理空间之和。

46 存储管理方法中，（）用户可采用覆盖技术。段页式存储管理

47 在分区存储管理中，下面的（）最有可能使得高地址空间变成为大的空闲区。

首次适应法：每次分配时，总是顺序查找未分配表，找到第一个能满足长度要求的空闲区为止。分割这个找到的未分配区，一部分分配给作业，另一部分仍为空闲区。这种分配算法可能将大的空间分割成小区，造成较多的主存“碎片”。作为改进，可把空闲区按地址从小到大排列在未分配表 中，于是为作业分配主存空间时，尽量利用了低地址部分的区域，而可使高地址部分保持一个大的空闲区 ，有利于大作业的装入。但是，这给收回分区带来一些麻烦，每次收回一个分区后，必须搜索未分配区表来确定它在表格中的位置且要移动表格中的登记 。

48 在下列有关请求分页管理的叙述中，正确的是（）。

在请求分页系统中，只要求将当前需要的一部分页面装入内存，便可以启动作业运行。在作业执行过程中，当所要访问的页面不在内存时，再通过调页功能将其调入，同时还可以通过置换功能将暂时不用的页面换出到外存上，以便腾出内存空间。

    为了实现请求分页，系统必须提供一定的硬件支持。除了需要一定容量的内存及外存的计算机系统，还需要有页表机制、缺页中断机构和地址变换机构。请求分页系统的页表机制不同于基本分页系统，请求分页系统在一个作业运行之前不要求全部一次性调入内存，因此在作业的运行过程中，必然会出现要访问的页面不在内存的情况，如何发现和处理这种情况是请求分页系统必须解决的两个基本问题。为此，在请求页表项中增加了四个字段：

增加的四个字段说明如下：
状态位P：用于指示该页是否已调入内存，供程序访问时参考。
访问字段A：用于记录本页在一段时间内被访问的次数，或记录本页最近己有多长时间未被访问，供置换算法换出页面时参考。
修改位M：标识该页在调入内存后是否被修改过。
外存地址：用于指出该页在外存上的地址，通常是物理块号，供调入该页时参考。

    在请求分页系统中，每当所要访问的页面不在内存时，便产生一个缺页中断，请求操作系统将所缺的页调入内存。此时应将缺页的进程阻塞（调页完成唤醒)，如果内存中有空闲块，则分配一个块，将要调入的页装入该块，并修改页表中相应页表项，若此时内存中没有空闲块，则要淘汰某页（若被淘汰页在内存期间被修改过，则要将其写回外存)。

49 在请求分页管理中，已修改过的页面再次装入时应来自（）。磁盘对换区

50 系统"抖动"现象的发生是由（）引起的？置换算法选择不当

51 在请求分页存储管理的系统中，若采用FIFO页面淘汰算法，则当进程分配到的页面数增加时，缺页中断的次数（）。可能增加也可能减少，belady现象，说明他有增有减

52 由连续分配方式发展为分页存储管理方式的主要动力是（）。 提高内存利用率

53 虚拟存储器管理系统的基础是( )。 程序的局部性原理

54 请求分段式虚拟存储系统必须至少具有三种支持机构：( )、缺段中断机构和( )。 段表,段地址变换机构

55 ( )是指由于一个作业装入到与其地址空间不一致的存储空间所引起的对有关地址部分的调整过程。 重定位

56 在动态分区算法中，( )倾向与优先利用内存中的低地址部分的空闲分区，从而保留了高地址部分的大空闲分区。 首次适应算法

57 最佳适应算法 最佳适应算法--的空白区是按大小递增顺利连在一起。
58 什么时候不能使用覆盖的而只能使用交换的方法？ 

不能使用覆盖的而只能使用交换的方法的时候是：当需要覆盖的内容在以前程序的执行过程中修改过，并且在以后的执行中仍然需要，这时就必须采用交换的方式

59 覆盖技术的基本思想是什么？ 

覆盖技术的基本思想是，若一个大的程序是由多个相对独立的程序模块组成，且有些模块是相互排斥的，即执行甲就不会执行乙，则在这种情况下，就没有必要将该程序的所有模块装入内存，而是将那些二者（或多者）执行时取其一的模块处理成"覆盖"，让它们共享内存的一个"覆盖区"。这样就可以大大节省内存空间，达到用小内存运行大程序的目的。

60 影响缺页中断率有哪几个主要因素？ 

影响缺页中断率的因素有四个：

① 分配给作业的主存块数多则缺页率低，反之缺页中断率就高。

② 页面大，缺页中断率低；页面小缺页中断率高。

③ 程序编制方法。以数组运算为例，如果每一行元素存放在一页中，则按行处理各元素缺页中断率低；反之，按列处理各元素，则缺页中断率高。

④ 页面调度算法对缺页中断率影响很大，但不可能找到一种最佳算法。

61 在虚存中，页面在内存与外存中频繁地调试，系统效率急剧下降，称为颠簸。试说明产生颠簸的原因。通过什么方式可以防止颠簸的发生？ 

颠簸是由缺页率高而引起的。系统规定缺页率的上界和下界。当运行进程缺页率高于上界时，表明所分给它的物理页面数过少，应当增加；反之，当运行进行缺页率低于下界时，表明所分给它的物理页面数过多，可以减少。这样，根据缺页率反馈可动态调整物理页面的分配，以防止颠簸的发生。

62 对于一个使用快表的页式虚存，设快表的命中率为70%，内存的存取周期为1ns；缺页处理时，若内存有可用空间或被置换的页面在内存未被修改过，则处理一个缺页中断需8000ns，否则需20000ns。假定被置换的页面60%是属于后一种情况，为了保证有效存取时间不超过2ns，问可接受的最大缺页率是多少？ 

设可接受的最大缺页率位p，则有

1ns×0.7+2ns×(1-0.7-p)+0.4p×8000ns+0.6p×20000ns=2ns

即 0.7+0.6-2p+3200p+12000p=215198p=0.7P=0.000046

63 FIFO/LRU/LFU/OPT的区别：

在FIFO Cache设计中，核心原则就是：如果一个数据最先进入缓存中，则应该最早淘汰掉。也就是说，当缓存满的时候，应当把最先进入缓存的数据给淘汰掉。

LFU（Least Frequently Used）最近最少使用算法。它是基于“如果一个数据在最近一段时间内使用次数很少，那么在将来一段时间内被使用的可能性也很小”的思路。

LRU(Least Recently Used)算法的设计原则是：如果一个数据在最近一段时间没有被访问到，那么在将来它被访问的可能性也很小。也就是说，当限定的空间已存满数据时，应当把最久没有被访问到的数据淘汰。

OPT:这是一种理想情况下的页面置换算法，但实际上是不可能实现的。该算法的基本思想是：发生缺页时，有些页面在内存中，其中有一页将很快被访问（也包含紧接着的下一条指令的那页），而其他页面则可能要到10、100或者1000条指令后才会被访问，每个页面都可以用在该页面首次被访问前所要执行的指令数进行标记。最佳页面置换算法只是简单地规定：标记最大的页应该被置换。这个算法唯一的一个问题就是它无法实现。当缺页发生时，操作系统无法知道各个页面下一次是在什么时候被访问。虽然这个算法不可能实现，但是最佳页面置换算法可以用于对可实现算法的性能进行衡量比较。

64 文件的存储方法依赖于（）。

文件的物理结构 存放文件的存储设备的特性

65 文件的物理结构指文件在外存物理存储介质上的结构，它可分为连续分配、( )和( )三种形式 

链接分配,索引分配

常见的文件物理结构有以下几种：

1、顺序结构又称连续结构。这是一种最简单的物理结构，它把逻辑上连续的文件信息依次存放在连续编号的物理块中。只要知道文件在存储设备上的起始地址（首块号）和文件长度（总块数），就能很快地进行存取。这种结构的优点是访问速度快，缺点是文件长度增加困难。

2、链接结构这种结构将逻辑上连续的文件分散存放在若干不连续的物理块中，每个物理块设有一个指针，指向其后续的物理块。只要指明文件第一个块号，就可以按链指针检索整个文件。这种结构的优点是文件长度容易动态变化，其缺点是不适合随机访问。

3、索引结构采用这种结构，逻辑上连续的文件存放在若干不连续的物理块中，系统为每个文件建立一张索引表，索引表记录了文件信息所在的逻辑块号和与之对应的物理块号。索引表也以文件的形式存放在磁盘上。给出索引表的地址，就可以查找与文件逻辑块号对应的物理块号。如果索引表过大，可以采用多级索引结构。这种结构的优点是访问速度快，文件长度可以动态变化。缺点是存储开销大，因为每个文件有一个索引表，而索引表亦由物理块存储，故需要额外的外存空间。另外，当文件被打开时，索引表需要读入内存，否则访问速度会降低一半，故又需要占用额外的内存空间。

4、Hash结构又称杂凑结构或散列结构。这种结构只适用于定长记录文件和按记录随机查找的访问方式。Hash结构的思想是通过计算来确定一个记录在存储设备上的存储位置，依次先后存入的两个记录在物理设备上不一定相邻。按Hash结构组织文件的两个关键问题是：定义一个杂凑函数；解决冲突；

5、索引顺序结构索引表每一项在磁盘上按顺序连续存放在物理块中。

66 什么是文件目录、目录文件与当前目录？ 

文件控制块的有序集合构成文件目录，每个目录项即是一个文件控制块。为了实现文件目录的管理，通常将文件目录以文件的形式保存在外存空间，这个文件就被称为目录文件。目录文件是长度固定的记录式文件。系统为用户提供一个目前正在使用的工作目录，称为当前目录。

67 在下面的I/O控制方式中，需要CPU干预最少的方式是（）。I/O通道控制方式

68 利用通道实现了（）之间数据的快速传输。 CPU和外设

69 通道是一种特殊的处理机，具有（）能力。 执行I/O指令集。

70 使用SPOOLing系统的目的是为了提高（）的使用效率。 I/O设备 除此之外

71 引入缓冲的原因（）。缓冲CPU和I/O设备间速度不匹配的矛盾/减少对CPU的中断频率，放宽对蓄洪大响应时间的限制/提高CPU和I/O设备之间的并行性

72 在假脱机I/O技术中，涉及到的设备如下（）。 共享设备 独占设备 虚拟设备

73 设备与内存之间的数据传输控制方式有程序直接控制方式、中断控制方式、( )、( )。 直接存储器访问方式（DMA),通道方式

I/O控制方式共有四种：

（1）程序I/O方式，又称作"忙-等"方式。该方式执行一个循环程序，反复查询外设状态，如果外设"忙碌"则循环查询直到查得外设状态为"闲置"时止。该方式适用于机内没有中断机构得场合。

（2）中断控制I/O方式。该方式在进行I/O时，CPU向设备控制器发出I/O命令后便转其他任务得处理，外设操作由设备控制器控制，CPU于外设并行工作。当外设完成I/O后向CPU发中断信号，CPU只需花费很少的时间进行I/O的善后处理，此前无须进行干预。该方式适用于低速设备I/O，并可配合DMA和通道方式实现I/O。

（3）DMA（直接内存访问）方式。该方式适用于高速外设I/O，一次可以在外设与内存之间传输一个或多个数据快，传输完毕后才需CPU干预。

（4）通道方式。该方式中系统预先要将I/O的过程实现为一段通道程序，置于内存的特定位置，而后启动通道。由通道负责执行通道程序对外设进行I/O控制，CPU转其他程序运行。I/O完成后通道向CPU发中断信号，CPU花很少时间作善后处理。

74 试说明DMA的工作流程。 

DMA的工作流程如下：

（1）CPU需要访问外存时便发送。一条访问命令给DMA的命令寄存器CR、一个内存地址码给DMA的内存地址寄存器MAR、本次要传送的字节数给DMA的数据计数器DC、外存地址给DMA的I/O控制逻辑。

（2）CPU启动DMA控制器后转向其他处理。

（3）DMA控制器负责控制数据在内存与外设之间传送。每传送一个字节就需挪用一个内存周期，按MAR从内存读出或写入内存一个字节，修改MAR和计算器DC。

（4）当DC修改为0时，表示传送结束，由DMA向CPU发出中断请求。

75 简述设备驱动程序通常要完成哪些工作？

 （1）将抽象要求转化为具体要求

（2）检查I/O请求的合法性

（3）读出和检查设备的状态

（4）传送必要的参数

（5）工作方式的设置

（6）启动I/O设备

76 简述通道及通道控制结构。

 通道是一个用来控制外部设备工作的硬件机构，相当于一个功能简单的处理机。在一般大型计算机系统中，主机对外部设备的控制可以分成三个层次来实现，即通道、控制器和设备。一旦CPU发出启动通道的指令，通道就可以独立于CPU工作。通道控制控制器工作，控制器用来控制设备的电路部分。这样，一个通道可以连接多个控制器，而一个控制器又可以连接若干台同类型的外部设备。最终，设备在控制器控制下执行操作。