操作系統(tǒng)概念題.docx

概念題（10分，5道）n 實時操作系統(tǒng)n 分布式操作系統(tǒng)n 嵌入式操作系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)n 原語n 進程，線程n 死鎖與資源n 虛擬存儲n 地址映射n 內(nèi)存交換、顛簸（抖動）n 文件和目錄n 系統(tǒng)態(tài)和用戶態(tài)n 系統(tǒng)調(diào)用n 分布式系統(tǒng)n 物理轉(zhuǎn)儲和邏輯轉(zhuǎn)儲n 邏輯地址、物理地址和地址映射n 內(nèi)存緊縮n 臨界區(qū)和臨界資源位數(shù)=CPU的尋址空間？操作系統(tǒng)發(fā)展史：無操作系統(tǒng)-單道批處理系統(tǒng)-多道批處理系統(tǒng)-分時系統(tǒng)一、 概念題： 實時操作系統(tǒng)指操作系統(tǒng)能及時(或即時)響應外部事件的請求，和實施任務(wù)相結(jié)合能在規(guī)定的時間內(nèi)完成對該事件的處理，并控制所有實時任務(wù)協(xié)調(diào)一致地運行。主要特點：專用性強，種類多，用途各異，人工干預少。基本特征是事件驅(qū)動設(shè)計。 分布式操作系統(tǒng)分布式系統(tǒng)：通過通信網(wǎng)絡(luò)將物理上分布的具有自治功能的計算機系統(tǒng)互連起來，實現(xiàn)信息交換和資源共享，協(xié)作完成任務(wù)。處理和控制的分散（相對于集中式系統(tǒng)）是其的主要特點。分布式系統(tǒng)是以計算機網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的，它的基本特征是處理上的分布，即功能和任務(wù)的分布。分布式操作系統(tǒng)的所有系統(tǒng)任務(wù)可在系統(tǒng)中任何處理機上運行，自動實現(xiàn)全系統(tǒng)范圍內(nèi)的任務(wù)分配并自動調(diào)度各處理機的工作負載。特點：系統(tǒng)狀態(tài)的不精確性；控制機構(gòu)的復雜性；通信開銷引起性能的下降。 嵌入式操作系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)：“用于控制、監(jiān)視或者輔助操作機器和設(shè)備的裝置”。(IEEE)它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶的應用程序等四個部分組成,軟硬件可裁剪。嵌入式操作系統(tǒng)：運行在嵌入式智能芯片環(huán)境中，對整個智能芯片以及它所操作、控制的各種部件裝置等等資源進行統(tǒng)一協(xié)調(diào)、調(diào)度、指揮和控制的系統(tǒng)軟件。 原語是由若干條機器指令構(gòu)成的用于完成特定功能的一段程序。 進程 線程進程是具有獨立功能的程序關(guān)于某個數(shù)據(jù)集合上的一次運行活動，是系統(tǒng)進行資源分配和調(diào)度的獨立單位。線程是進程的一個實體，是CPU調(diào)度的基本單位。線程自己基本上不擁有系統(tǒng)資源，只留有幾個寄存器，但它可以與同屬同一個進程的其他線程共享進程所擁有的全部資源。線程又被稱為輕權(quán)進程（Light weight process：LWP）。 死鎖 資源死鎖：如果在一個進程集合中的每個進程都在等待只能由該集合中的其他一個進程才能引發(fā)的事件，則稱這一組進程或系統(tǒng)此時發(fā)生了死鎖。一組進程中，每個進程都在無限等待被該組進程中另一個進程所占有的永遠不會釋放的資源，這種現(xiàn)象稱系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)，簡稱死鎖。處于死鎖狀態(tài)的進程就稱為死鎖進程.資源（Resource）：需要排他性使用的對象可搶占式資源（Preemptable）：可以從擁有它的進程中搶占而不會產(chǎn)生任何副作用。不可搶占式資源（Nonpreemptable）：在不引起相關(guān)的計算失敗前提下，無法把它從占有的進程處搶過來。l 虛擬存儲基本原理：在程序裝入時，不必將其全部讀入到內(nèi)存，而只需將當前需要執(zhí)行的部分頁或段讀入到內(nèi)存，就可讓程序開始執(zhí)行。在程序執(zhí)行過程中，如果需執(zhí)行的指令或訪問的數(shù)據(jù)尚未在內(nèi)存（稱為缺頁或缺段），則由處理器通知操作系統(tǒng)將相應的頁或段調(diào)入到內(nèi)存，然后繼續(xù)執(zhí)行程序。另一方面，操作系統(tǒng)將內(nèi)存中暫時不使用的頁或段調(diào)出保存在外存上，從而騰出空間存放將要裝入的程序以及將要調(diào)入的頁或段。只需程序的一部分在內(nèi)存就可執(zhí)行。虛擬存儲器的基本思想是把作業(yè)地址空間和實際主存的存儲空間，視為兩個不同的概念。一個計算機系統(tǒng)采用一定技術(shù)為程序員提供了一個足夠大的地址空間，而完全不必考慮實際主存的大小。根據(jù)地址空間結(jié)構(gòu)不同， 虛擬存儲器有單段式虛存和多段式虛存兩種形式。l 邏輯地址、物理地址、地址映射邏輯地址（相對地址，虛地址）：用戶的程序經(jīng)過匯編或編譯后形成目標代碼，目標代碼通常采用相對地址的形式。其首地址為0，其余指令中的地址都相對于首地址來編址。不能用邏輯地址在內(nèi)存中讀取信息。物理地址（絕對地址，實地址）：內(nèi)存中存儲單元的地址。物理地址可直接尋址。地址映射：將用戶程序中的邏輯地址轉(zhuǎn)換為運行時由機器直接尋址的物理地址。當程序裝入內(nèi)存時,操作系統(tǒng)要為該程序分配一個合適的內(nèi)存空間，由于程序的邏輯地址與分配到內(nèi)存物理地址不一致,而CPU執(zhí)行指令時，是按物理地址進行的，所以要進行地址轉(zhuǎn)換。內(nèi)存交換、顛簸【抖動】交換(swapping)：引入：多個程序并發(fā)執(zhí)行，可以將暫時不能執(zhí)行的程序送到外存中，從而獲得空閑內(nèi)存空間來裝入新程序，或讀入保存在外存中而目前到達就緒狀態(tài)的進程。交換單位為整個進程的地址空間。原理：暫停執(zhí)行內(nèi)存中的進程，將整個進程的地址空間保存到外存的交換區(qū)中，而將外存中由阻塞變?yōu)榫途w的進程的地址空間讀入到內(nèi)存中，并將該進程送到就緒隊列。顛簸（抖動）:在虛存中，頁面在內(nèi)存與外存之間頻繁調(diào)度，以至于調(diào)度頁面所需時間比進程實際運行的時間還多，此時系統(tǒng)效率急劇下降，甚至導致系統(tǒng)崩潰。原因：頁面淘汰算法不合理或分配給進程的物理頁面數(shù)太少l 文件和目錄文件是指具有符號名的數(shù)據(jù)信息的集合。目錄：文件系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)的一個非終結(jié)節(jié)點，一個目錄通常包含有許多目錄項，每個目錄項可以是一個文件或目錄（文件控制塊或目錄的有序集合）l 系統(tǒng)態(tài)和用戶態(tài) 在計算機系統(tǒng)中存在兩類不同的程序：一類是用戶程序，一類是系統(tǒng)程序。而且用戶程序必需在系統(tǒng)程序的控制和管理下運行。 我們把用戶工作的狀態(tài)稱為算態(tài)或用戶態(tài)或目態(tài)；將系統(tǒng)程序工作的狀態(tài)稱為管態(tài)或系統(tǒng)態(tài)。 引發(fā)管態(tài)的指令：有關(guān)對外設(shè)使用的指令，有關(guān)訪問程序狀態(tài)的指令， 存取特殊寄存器指令。 l 系統(tǒng)調(diào)用指系統(tǒng)為用戶程序調(diào)用操作系統(tǒng)核心中實現(xiàn)系統(tǒng)功能的過程（子程序）是用戶在程序中調(diào)用操作系統(tǒng)所提供的一些子功能，是特殊的過程調(diào)用，由特殊的機器指令實現(xiàn)這個指令，還將系統(tǒng)轉(zhuǎn)入管態(tài)。是操作系統(tǒng)提供給編程人員的唯一接口，利用系統(tǒng)調(diào)用，動態(tài)請求和釋放系統(tǒng)資源，完成與硬件相關(guān)的工作以及控制程序的執(zhí)行等。在系統(tǒng)中為控制系統(tǒng)調(diào)用服務(wù)的機構(gòu)稱為陷入（trap）處理機構(gòu)，與此相對應訪管指令也稱為陷入指令 。實際上系統(tǒng)調(diào)用語句本身是硬件提供的（機器指令），但其所調(diào)用的功能是操作系統(tǒng)提供的。l 分布式系統(tǒng)分布式系統(tǒng)和多計算機有些相似，但耦合度更加松散。 “一個分布式系統(tǒng)是若干個獨立的計算機的集合，但是對該系統(tǒng)的用戶來說，感覺該系統(tǒng)就像一臺計算機一樣?！?硬件：每臺計算機都是獨立自主的計算機 軟件：用戶感覺在獨占系統(tǒng)l 物理轉(zhuǎn)儲和邏輯轉(zhuǎn)儲物理轉(zhuǎn)儲：從磁盤的第0塊開始，將全部磁盤塊按順序輸出到存儲設(shè)備上，直到最后一塊復制完畢。邏輯轉(zhuǎn)儲：從一個或幾個指定的目