計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)重點(diǎn)題型答案

1、計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)復(fù)習(xí)資料1. 操作系統(tǒng)的定義操作系統(tǒng)(Operating System，簡(jiǎn)稱OS)是管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的全部硬件資源包括軟件資源及數(shù)據(jù)資源；控制程序運(yùn)行；改善人機(jī)界面；為其它應(yīng)用軟件提供支持等，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所有資源最大限度地發(fā)揮作用，為用戶提供方便的、有效的、友善的服務(wù)界面。操作系統(tǒng)通常是最靠近硬件的一層系統(tǒng)軟件，它把硬件裸機(jī)改造成為功能完善的一臺(tái)虛擬機(jī)，使得計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的使用和管理更加方便，計(jì)算機(jī)資源的利用效率更高，上層的應(yīng)用程序可以獲得比硬件提供的功能更多的支持。操作系統(tǒng)是一個(gè)龐大的管理控制程序，大致包括5個(gè)方面的管理功能:進(jìn)程與處理機(jī)管理、作業(yè)管理、存儲(chǔ)管理、設(shè)備管理、文件管理。

2、2. 操作系統(tǒng)的作用1） OS作為用戶與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之間的接口2） OS作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的管理者3） OS實(shí)現(xiàn)了對(duì)計(jì)算機(jī)資源的抽象3. 操作系統(tǒng)的基本特征1） 并發(fā)2） 共享3） 虛擬4） 異步4. 分時(shí)系統(tǒng)的概念把計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)資源（尤其是CPU時(shí)間）進(jìn)行時(shí)間上的分割，每個(gè)時(shí)間段稱為一個(gè)時(shí)間片，每個(gè)用戶依次輪流使用時(shí)間片，實(shí)現(xiàn)多個(gè)用戶分享同一臺(tái)主機(jī)的操作系統(tǒng)。5. 分時(shí)系統(tǒng)要解決的關(guān)鍵問(wèn)題（2個(gè)）1） 及時(shí)接收2） 及時(shí)處理6. 并發(fā)性的概念并發(fā)性是指兩個(gè)或多個(gè)事件在同一事件間隔內(nèi)發(fā)生。在多道程序環(huán)境下，并發(fā)性是指在一段時(shí)間內(nèi)宏觀上有多個(gè)程序在同時(shí)運(yùn)行，但在單處理機(jī)系統(tǒng)中，每一時(shí)刻卻僅能有

3、一道程序執(zhí)行，故微觀上這些程序只能是分時(shí)的交替執(zhí)行。7. 程序順序執(zhí)行的特征和并發(fā)執(zhí)行的特征順序執(zhí)行的特點(diǎn): 順序性 封閉性 可再現(xiàn)性程序并發(fā)執(zhí)行的特點(diǎn)：1）、間斷性（失去程序的封閉性）2）、不可再現(xiàn)性 任何并發(fā)執(zhí)行都是不可再現(xiàn)3）、進(jìn)程互斥（程序并發(fā)執(zhí)行可以相互制約）8. 進(jìn)程的定義進(jìn)程是指在系統(tǒng)中能獨(dú)立運(yùn)行并作為資源分配的基本單位。為了使參與并發(fā)執(zhí)行的每個(gè)程序（含數(shù)據(jù)）都能獨(dú)立的運(yùn)行，在操作系統(tǒng)中必須為之配置一個(gè)專門的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，稱為進(jìn)程控制塊（PCB）。系統(tǒng)利用PCB來(lái)描述進(jìn)程的基本情況和活動(dòng)過(guò)程，進(jìn)而控制和管理進(jìn)程。9. 進(jìn)程的組成部分進(jìn)程是由一組機(jī)器指令，數(shù)據(jù)和堆棧組成的，是一個(gè)能獨(dú)立

4、運(yùn)行的活動(dòng)實(shí)體。由程序段，相關(guān)的數(shù)據(jù)段和PCB三部分便構(gòu)成了進(jìn)程實(shí)體（又稱進(jìn)程映像）。10. 進(jìn)程的狀態(tài)（狀態(tài)之間的變化）就緒狀態(tài)、執(zhí)行狀態(tài)、阻塞狀態(tài)。處于就緒狀態(tài)的進(jìn)程，在調(diào)度程序?yàn)橹峙淞颂幚頇C(jī)之后，該進(jìn)程便可以執(zhí)行，相應(yīng)的，他就由就緒狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閳?zhí)行狀態(tài)。正在執(zhí)行的進(jìn)程，如果因?yàn)榉峙浣o它的時(shí)間片已經(jīng)用完而被暫停執(zhí)行時(shí)，該進(jìn)程便由執(zhí)行狀態(tài)又回到就緒狀態(tài)；如果因?yàn)榘l(fā)生某事件而使進(jìn)程的執(zhí)行受阻（如進(jìn)程請(qǐng)求訪問(wèn)臨界資源，而該資源正在被其它進(jìn)程訪問(wèn)），使之無(wú)法繼續(xù)執(zhí)行，該進(jìn)程將有執(zhí)行狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樽枞麪顟B(tài)。處于阻塞狀態(tài)的進(jìn)程，在獲得了資源后，轉(zhuǎn)變?yōu)榫途w狀態(tài)。11. 進(jìn)程同步的概念進(jìn)程同步是是并發(fā)執(zhí)行的諸

5、進(jìn)程之間能有效地相互合作，從而使程序的執(zhí)行具有可再現(xiàn)性，簡(jiǎn)單的說(shuō)來(lái)就是：多個(gè)相關(guān)進(jìn)程在執(zhí)行次序上的協(xié)調(diào)。12. PV原語(yǔ)的作用PV原語(yǔ)通過(guò)操作信號(hào)量來(lái)處理進(jìn)程間的同步與互斥的問(wèn)題。其核心就是一段不可分割不可中斷的程序。13. 處理死鎖的四種方法（有何不同）1） 預(yù)防死鎖。這是一種簡(jiǎn)單和直觀的事先預(yù)防方法。該方法是通過(guò)設(shè)置某些限制條件，去破壞產(chǎn)生死鎖的四個(gè)必要條件（互斥條件，請(qǐng)求和保持條件，不可搶占條件，循環(huán)等待條件）中的一個(gè)或幾個(gè)來(lái)預(yù)防產(chǎn)生死鎖。預(yù)防死鎖是一種較易實(shí)現(xiàn)的方法，已被廣泛使用、2） 避免死鎖。同樣是屬于事先預(yù)防策略，但它并不是事先采取各種限制措施，去破壞產(chǎn)生死鎖的四個(gè)必要條件，而是

6、在資源的動(dòng)態(tài)分配過(guò)程中，用某種方法防止系統(tǒng)進(jìn)入不安全狀態(tài)，從而可以避免發(fā)生死鎖。3） 檢測(cè)死鎖。這種方法無(wú)須事先采取任何限制性措施，允許進(jìn)程在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生死鎖。但可通過(guò)檢測(cè)機(jī)構(gòu)及時(shí)地檢測(cè)出死鎖的發(fā)生，然后采取適當(dāng)?shù)拇胧?，把進(jìn)程從死鎖中解脫出來(lái)。4） 解除死鎖。當(dāng)檢測(cè)到系統(tǒng)中已發(fā)生死鎖時(shí)，就采取相應(yīng)措施，將進(jìn)程從死鎖狀態(tài)中解脫出來(lái)。常用的方法是撤銷一些進(jìn)程，回收它們的資源，將它們分配給已處于阻塞狀態(tài)的進(jìn)程，使其能繼續(xù)運(yùn)行。上述的四種方法，從1）到4）對(duì)死鎖的防范程度逐漸減弱，但對(duì)應(yīng)的是資源利用率的提高，以及進(jìn)程因資源因素而阻塞的頻度下降（即并發(fā)程度提高）。14. 解除死鎖的方法常采用解除死鎖的

7、兩種方法是：1） 搶占資源。從一個(gè)或多個(gè)進(jìn)程中搶占足夠數(shù)量的資源，分配給死鎖進(jìn)程，以解除死鎖狀態(tài)。2） 終止（或撤銷）進(jìn)程。終止（或撤銷）系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)死鎖進(jìn)程，直至打破循環(huán)環(huán)路，使系統(tǒng)從死鎖狀態(tài)解脫出來(lái)。15. 死鎖產(chǎn)生的必要條件1） 互斥條件2） 請(qǐng)求和保持條件3） 不可搶占條件4） 循環(huán)等待條件16. 死鎖的概念如果一組進(jìn)程中的每一個(gè)進(jìn)程都在等待僅由該組進(jìn)程中的其它進(jìn)程才能引發(fā)的事件，那么該組進(jìn)程是死鎖的。17. 銀行家算法銀行家算法是一種最有代表性的避免死鎖的算法。要解釋銀行家算法，必須先解釋操作系統(tǒng)安全狀態(tài)和不安全狀態(tài)。安全狀態(tài)：如果存在一個(gè)由系統(tǒng)中所有進(jìn)程構(gòu)成的安全序列P1，P

8、n，則系統(tǒng)處于安全狀態(tài)。安全狀態(tài)一定是沒(méi)有死鎖發(fā)生。不安全狀態(tài):不存在一個(gè)安全序列。不安全狀態(tài)不一定導(dǎo)致死鎖。安全序列一個(gè)進(jìn)程序列P1，Pn是安全的，如果對(duì)于每一個(gè)進(jìn)程Pi(1in），它以后尚需要的資源量不超過(guò)系統(tǒng)當(dāng)前剩余資源量與所有進(jìn)程Pj (j 1）在等待表演。只要鋼絲上無(wú)人時(shí)便允許一名演員從鋼絲的一端走到另一端?，F(xiàn)要求兩端的演員交替地走鋼絲，且從A端的一名演員先開(kāi)始。請(qǐng)問(wèn)，把一名演員看作一個(gè)進(jìn)程時(shí)，怎樣用WAIT,SIGNAL操作來(lái)進(jìn)行控制？請(qǐng)寫出能進(jìn)行正確管理的程序。2. 有閱覽室，讀者進(jìn)入時(shí)必須先在一張登記表中進(jìn)行登記，該表為每一座位列一表目，包括座號(hào)和讀者姓名，讀者離開(kāi)時(shí)要消掉登記

9、信息，閱覽室中共有100個(gè)座位，試問(wèn)：試用信號(hào)量和wait，signal原語(yǔ)寫出這些進(jìn)程間的同步算法。3. 請(qǐng)用信號(hào)量解決以下的“過(guò)獨(dú)木橋”問(wèn)題：同一方向的行人可連續(xù)過(guò)橋，當(dāng)某一方向有人過(guò)橋時(shí)，另一方向的行人必須等待；當(dāng)某一方向無(wú)人過(guò)橋時(shí)，另一方向的行人可以過(guò)橋。4. 假定系統(tǒng)有三個(gè)并發(fā)進(jìn)程read, move和print共享緩沖器B1和B2。進(jìn)程read負(fù)責(zé)從輸入設(shè)備上讀信息，每讀出一個(gè)記錄后把它存放到緩沖器B1中。進(jìn)程move從緩沖器B1中取出一記錄，加工后存入緩沖器B2。進(jìn)程print將B2中的記錄取出打印輸出。緩沖器B1和B2每次只能存放一個(gè)記錄。要求三個(gè)進(jìn)程協(xié)調(diào)完成任務(wù)，使打印出來(lái)的

10、與讀入的記錄的個(gè)數(shù)，次序完全一樣。請(qǐng)用WAIT()和SIGNAL()原語(yǔ)操作，寫出它們的并發(fā)程序。1、某虛擬存儲(chǔ)器的用戶編程空間共32個(gè)頁(yè)面，每頁(yè)為1KB，內(nèi)存為16KB。假定某時(shí)刻一用戶頁(yè)表中已調(diào)入內(nèi)存的頁(yè)面的頁(yè)號(hào)和物理塊號(hào)的對(duì)照表如下：頁(yè)號(hào) 物理塊號(hào)0 51 102 43 7則邏輯地址0A5C（H）所對(duì)應(yīng)的物理地址是什么？解：程序空間的大小為32KB，因此邏輯地址的有效位數(shù)是15位。內(nèi)存儲(chǔ)空間的大小是16KB，因此物理地址至少需要14位。當(dāng)頁(yè)面為1KB時(shí)，虛地址0A5C表示頁(yè)號(hào)為00010，頁(yè)內(nèi)地址是.該頁(yè)在內(nèi)存的第4塊，即塊號(hào)為0100，因此0A5C的物理地址是100，即123CH。2、

11、某段表內(nèi)容如下：段號(hào) 段首地址 段長(zhǎng)度0 120K 40K1 760K 30K2 480K 20K3 370K 20K一邏輯地址為（2，154）的實(shí)際物理地址為多少？答：邏輯地址（2,154）表示段號(hào)為2，即段手地址為480K，154為單元號(hào)，則實(shí)際物理地址為480K+154。3、考慮下述頁(yè)面走向：1，2，3，4，2，1，5，6，2，1，2，3，7，6，3，2，1，2，3，6當(dāng)內(nèi)存塊數(shù)量分別為3時(shí)，試問(wèn)FIFO、LRU、OPT這三種置換算法的缺頁(yè)次數(shù)各是多少？答：缺頁(yè)定義為所有內(nèi)存塊最初都是空的，所以第一次用到的頁(yè)面都產(chǎn)生一次缺頁(yè)。當(dāng)內(nèi)存塊數(shù)量為3時(shí)：發(fā)生缺頁(yè)中斷的次數(shù)為16。在FIFO算法中

12、，先進(jìn)入內(nèi)存的頁(yè)面被先換出。當(dāng)頁(yè)6要調(diào)入時(shí)，內(nèi)存的狀態(tài)為4、1、5，考查頁(yè)6之前調(diào)入的頁(yè)面，分別為5、1、2、4，可見(jiàn)4為最先進(jìn)入內(nèi)存的，本次應(yīng)換出，然后把頁(yè)6調(diào)入內(nèi)存。發(fā)生缺頁(yè)中斷的次數(shù)為15。在LRU算法中，最近最少使用的頁(yè)面被先換出。當(dāng)頁(yè)6要調(diào)入時(shí)，內(nèi)存的狀態(tài)為5、2、1，考查頁(yè)6之前調(diào)入的頁(yè)面，分別為5、1、2，可見(jiàn)2為最近一段時(shí)間內(nèi)使用最少的，本次應(yīng)換出，然后把頁(yè)6調(diào)入內(nèi)存。發(fā)生缺頁(yè)中斷的次數(shù)為11。在OPT算法中，在最遠(yuǎn)的將來(lái)才被訪問(wèn)的頁(yè)面被先換出。當(dāng)頁(yè)6要調(diào)入時(shí)，內(nèi)存的狀態(tài)為1、2、5，考查頁(yè)6后面要調(diào)入的頁(yè)面，分別為2、1、2、，可見(jiàn)5為最近一段時(shí)間內(nèi)使用最少的，本次應(yīng)換出，然

13、后把頁(yè)6調(diào)入內(nèi)存。OPT算法因?yàn)橐篮竺嬲?qǐng)求的頁(yè)框，因此我覺(jué)得這個(gè)算法有個(gè)小小的bug,如果在某個(gè)請(qǐng)求中，若在該請(qǐng)求的頁(yè)框之后的頁(yè)框序列中至少存在一個(gè)和當(dāng)前內(nèi)存塊中不匹配的頁(yè)框，則按照內(nèi)存塊的順序（從上往下）替換沒(méi)有出現(xiàn)的頁(yè)框。比如上面那個(gè)OPT例子。對(duì)于最后一個(gè)頁(yè)框請(qǐng)求，因?yàn)?未命中，且6之后沒(méi)有請(qǐng)求的序列，因此應(yīng)該替換3，所以替換后的序列為6 ， 2 ，1 。4. 假設(shè)一個(gè)磁盤有200個(gè)磁道，編號(hào)從O199。當(dāng)前磁頭正在143道上服務(wù)，并且剛剛完成了125道的請(qǐng)求。如果尋道請(qǐng)求隊(duì)列的順序是： 86，147，9l，177，94，150，102，175，130 問(wèn)：為完成上述請(qǐng)求，使用最短尋

14、道時(shí)間優(yōu)先磁盤調(diào)度算法SSTF時(shí)，磁頭移動(dòng)的總量是多少?(要求寫出分析過(guò)程)(147-143)+(150-147)+(150-130)+(130-102)+(102-94)+(94-91)+(91-86)=1625. 銀行家算法(操作系統(tǒng)）在銀行家算法中，某T0時(shí)刻的資源分配情況如下：（有三類資源A、B、C，五個(gè)進(jìn)程P0、P1、P2、P3、P4）Max Allocation Need AvailableA B C A B C A B C A B CP0 7 5 3 0 1 0 7 4 3 3 3 2P1 3 2 2 2 0 0 1 2 2 P2 9 0 2 3 0 2 6 0 0 P3 2 2 2 2 1 1 0 1 1 P4 4 3 3 0 0 2 4 3 1試問(wèn)：1.該狀態(tài)是否安全？2.在T0時(shí)刻，P1發(fā)出請(qǐng)求Request(1，1，2)，系統(tǒng)能否滿足？為什么？答案：1、這是安全狀態(tài)：P1的需求小于可用資源數(shù)，先滿足P1的請(qǐng)求，然后回收P1資源：可用資源變?yōu)?（3,3,2）（2,0,0）（5,3,2）；這時(shí)P3