操作系统复习题

原创

看，未来 2022-03-30 17:15:41 ©著作权

文章标签 操作系统 linux 柱面系统调用数据 文章分类 代码人生

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终于熬到了最后一科，有点不知道该复习什么了。。。

感觉都会，又感觉都不会，烦，想想好几天没写博客了，轮番考试搞得我也不知道该写什么。

再水一篇吧。

操作系统复习题_数据

今天是痛苦的，明天会更痛苦，然而后天是美好的，但是很多人死在了明天晚上。 – 那谁，我也不知道

文章目录

什么是操作系统？操作系统追求的主要目标是什么？
操作系统分成哪几类？
从资源管理观点看，操作系统具有哪些功能？
什么是多道程序系统？其主要特点是什么？
简述操作系统的特征
为了支持操作系统，现代处理机一般都提供哪两种工作状态，以隔离操作系统和普通程序？两种状态各有什么特点？
什么是分级的存储体系结构？它主要解决了什么问题？
内存通常有哪两种类型？它们各自的特点是什么？用在哪里？
什么是进程？它与程序有哪些异同点？
进程有哪几种基本状态？试举出使进程状态发生变化的事件并描绘它的状态转换图。
什么是线程？进程和线程的主要区别是什么？
应用题
什么叫临界资源？什么叫临界区？对临界区的应用使用应符合哪些规则？
当进程对信号量S执行wait、signal操作时，S的值发生变化，当S>0、S=0和S<0时，其物理含义是什么？
什么是死锁？死锁产生的四个必要条件是什么？
可变分区常用的分区算法有哪几种？它们各自的特点是什么？
什么是覆盖？什么是交换？覆盖和交换的区别是什么？
简述段和页的区别
什么叫虚拟存储器？
应用题
什么是文件的逻辑结构？常用的逻辑结构有哪几种？有何特点？
文件操作有哪几个？它们的功能是什么？
文件的保护和保密措施有哪些？
应用题
I/O控制方式有哪几种？
引入缓冲的主要原因是什么？
什么是设备独立性？为什么要实现设备独立性？
设备分配算法有哪些？
操作系统提供了哪些便于用户使用计算机的接口？
什么是系统调用？系统调用与一般过程调用的区别是什么？

什么是操作系统？操作系统追求的主要目标是什么？

操作系统是计算机系统中的一个系统软件，是能有效地组织和管理计算机系统中的硬件和软件资源，合理地组织计算机工作流程，控制程序的执行，并向用户提供各种服务功能，使得用户能够灵活、方便、有效地使用计算机，并使整个计算机系统能高效地运行的一组程序模块的集合。操作系统追求的主要目标包括四个方面，分别是：方便性、有效性、可扩充性、开放性。

操作系统分成哪几类？

单道批处理系统、多道批处理系统、分时系统、实时系统、微机操作统、多处理机操作系统、网络操作系统和分布式操作系统。

从资源管理观点看，操作系统具有哪些功能？

1.处理机管理的功能。
2.存储器管理的功能。
3.文件管理的功能。
4设备管理的功能。
5.用户接口。

什么是多道程序系统？其主要特点是什么？

多道程序设计是在计算机内存中同时存放几道相互独立的程序，使它们在管理程序控制之下，相互穿插的运行。两个或两个以上程序在计算机系统中同处于开始或结束之间的状态。这就称为多道程序技术运行的特征：多道、宏观上并行、微观上串行。所谓多道程序设计指的是允许多个程序同时进入一个计算机系统的主存储器并启动进行计算的方法。

简述操作系统的特征

并发、共享、虚拟、异步性。

为了支持操作系统，现代处理机一般都提供哪两种工作状态，以隔离操作系统和普通程序？两种状态各有什么特点？

管态和目态。管态一般指操作系统管理程序运行的状态，具有较高的特权级别，能运行一切指令；目态一般指用户程序运行时的状态，具有较低的特权级别，只能运行非特权指令。

什么是分级的存储体系结构？它主要解决了什么问题？

分级的存储体系结构依次是：寄存器，高速缓存，主存储器，硬盘存储器、磁带机和光盘存储器。

当沿着层次下降时，每比特的价格将下降，容量将增大，速度将变慢而处理器的访问频率也将下降。从整个系统来看，在计算机系统中的存储设备是由寄存器，高速缓存，主存储器，硬盘存储器、磁带机和光盘存储器等设备构成的，较小、较贵而快速的存储设备有较大、较便宜而慢速的存储设备作后盾，它们通过访问频率的控制来提高存储系统的效能。

内存通常有哪两种类型？它们各自的特点是什么？用在哪里？

1、随机存取存储器RAM，它即可读也可写。

2、只读存储内器ROM，只能被读取容而不能被写入。

所谓读写型存储器，是指可以把数据存入其中任一地址单元，并且可在以后的任何时候把数据读出来，或者重新存入别的数据的一种存储器，这种类型存储器常被称为随机访问存储器（RAM：Random Access Memory）。RAM主要用作存放随机存取的程序和数据。

只读型的存储器是指只能从其中读取数据，但不能随意地用普通的方法向其中写入数据（向其中写入数据只能用特殊方法进行），这种类型的存储器常被称为只读存储器（ROM：Read-Only Memory）。作为其变型，还有PROM和EPROM。PROM是一种可编程的只读存储器，它可由用户使用特殊的PROM写入器向其中写入数据，EPROM可用特殊的紫外线光照射此芯片，以“擦去”其中的信息体，使之恢复原来的状态，然后使用特殊EPROM写入器写入数据。

反正这一大段我是没听说过。。

什么是进程？它与程序有哪些异同点？

进程是具有独立功能的、可并发执行的程序在一个数据集合上的运行过程，是系统进行资源分配和调度的独立单位。或者说，进程是进程实体的运行过程。

1、进程是程序的一次执行，它是一个动态的概念，程序是完成某个特定功能的指令的有序序列，它是—个静态的概念。

2、一个进程可以执行一个或几个程序，同一程序也可能由多个进程同时执行

3、进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位；程序则不是。

4、程序可以作为一种软件资源长期保存，而进程是程序的一次执行过程，它是临时的，有生命期的。表现在它由创建而产生，完成任务后被撤消。

5、进程是具有结构的。

进程有哪几种基本状态？试举出使进程状态发生变化的事件并描绘它的状态转换图。

就绪状态：当进程已分配到除CPU以外的所有必要的资源后，只要能再获得处理机便可立即执行，这时的状态称为就绪状态。

执行状态：指进程已获得处理机，其程序正在执行。

阻塞状态：进程因发生某种事件（如I/O请求、申请缓冲空间等）而暂停执行时的状态，亦即进程的执行受到阻塞，故称这种状态为阻塞状态。

就绪→执行：处于就绪状态的进程，当进程调度程序为之分配了处理机后，该进程便由就绪状态转变成执行状态。

执行→就绪：处于执行状态的进程在其执行过程中，因分配给它的一个时间片已用完而不得不让出处理机，于是进程从执行状态转变成就绪状态。

执行→阻塞：正在执行的进程因等待某种事件发生而无法继续执行时，便从执行状态变成阻塞状态。

阻塞→就绪：处于阻塞状态的进程，若其等待的事件已经发生，于是进程由阻塞状态转变为就绪状态。

操作系统复习题_柱面_02

什么是线程？进程和线程的主要区别是什么？

线程是进程的一个实体，是进程的一条执行路径。主要区别是：进程是操作系统资源分配的基本单位，而线程是任务调度和执行的基本单位。

应用题

1、有5个批处理作业A、B、C、D、E在时刻0以A、B、C、D、E的顺序到达。它们的估计运行时间分别为10、6、2、4、8分钟，优先数（由外部设定）分别为3、5、2、1、4，设优先数越大优先级越高。对于下列每种调度算法，计算其平均周转时间，可忽略进程切换的开销。

（1）FIFO；

（2）最短作业优先；

（3）优先级调度；

（4）时间片轮转法（时间片为2分钟）；

对（1）到（3），假设任一时刻只有一个作业运行，直到结束。对（4），假设系统具有多道处理能力，每个作业均获得公平的CPU时间。

解（1）采用FIFO的调度算法，各作业在系统中的执行情况如下：

作业执行次序   执行时间   优先数    等待时间    周转时间
    A           10       3        0          10
    B            6       5       10          16
    C            2       2       16          18
    D            4       1       18          22
    E            8       4       22          30

平均周转时间T=（10+16+18+22+30）/5=19.2分钟。

（2）采用最短作业优先的调度算法，各作业在系统中的执行情况如下：

作业执行次序  执行时间   优先数    等待时间    周转时间      
    C           2       2         0          2
    D           4       1         2          6
    B           6       5         6         12
    E           8       4        12         20
    A           10      3        20         30

平均周转时间T=（2+6+12+20+30）/5=14分钟。

（3）采用优先级调度算法，各作业在系统中的执行情况如下：

作业执行次序  执行时间   优先数   等待时间   周转时间
    B         6     5     0        6
      E         8     4     6       14
      A        10       3    14       24
      C         2     2    24       26
      D         4     1    26       30

平均周转时间T=（6+14+24+26+30）/5=20分钟。

（4）采用时间片轮转算法，各作业的执行情况为：（A，B，C，D，E），（A，B，D，E），（A，B，E），（A，E），（A）。五个进程的周转时间分别为：30、22、6、16、28分钟，平均周转时间T=（30+22+6+16+28）/5=20.4分钟。

什么叫临界资源？什么叫临界区？对临界区的应用使用应符合哪些规则？

临界资源是指每次仅允许一个进程访问的资源。

临界区是指每个进程中访问临界资源的那段代码。

临界区的使用规则：①空闲让进②忙则等待③有限等待④让权等待。

当进程对信号量S执行wait、signal操作时，S的值发生变化，当S>0、S=0和S<0时，其物理含义是什么？

S>0时，S表示可使用的资源数或表示可使用资源的进程数；

S=0时，S表示无资源可供使用或表示不允许进程再进入临界区；

S<0时，S表示等待使用资源的进程个数或表示等待进入临界区的进程个数。

什么是死锁？死锁产生的四个必要条件是什么？

死锁是指两个或两个以上的进程在执行过程中，由于竞争资源或者由于彼此通信而造成的一种阻塞的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁，这些永远在互相等待的进程称为死锁进程。

死锁产生的四个必要条件是：

（1）互斥条件
    进程要求对所分配的资源进行排它性控制，即在一段时间内某资源仅为一进程所占有。
（2）请求和保持条件
    当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，在未使用完之前，不能被剥夺，只能在使用完时由自己释放。
（4）环路等待条件
    在发生死锁时，必然存在一个进程——资源的环形链。

可变分区常用的分区算法有哪几种？它们各自的特点是什么？

1、首次适应算法 
    要求空闲分区链以地址递增的次序链接，==在进行内存分配时，从链首开始顺序查找==，直至找到一个能满足其大小要求的空闲分区为止 
2、循环首次适应算法 
   在为程序分配内存空间时，不再每次从链首开始查找，而是==从上次找到的空闲分区的下一个空闲分区开始查找==。直至找到第一个能满足要求的空闲分区 
3、最佳适应算法 
    ==把既能满足要求、又是最小的空闲分区分配给程序== 
4、最差适应算法
    每次为程序分配内存时，==总是找到一个满足程序长度要求的最大空闲分区进行分配==

什么是覆盖？什么是交换？覆盖和交换的区别是什么？

覆盖：将程序划分为若干个功能上相对独立的程序段，按照程序的逻辑结构让那些不会同时执行的程序段共享同一块内存区的内存扩充技术。

交换：先将内存某部分的程序或数据写入外存交换区，再从外存交换区中调入指定的程序或数据到内存中来，并让其执行的一种内存扩充技术。

覆盖、交换区别为：结构不同、进行不同、程序段不同。

简述段和页的区别

分页和分段有许多相似之处，但是在概念上两者完全不通，主要表现在：

①页是信息的物理单位，分页是为了系统管理内存的方便而进行的，故对用户而言，分页是不可见的，是透明的；

段是信息的逻辑单位，分段是作业逻辑上的要求，对用户而言，分段是可见的。

②页的大小是固定的，由系统决定；

段的大小是不固定的，由用户作业本身决定。

③从用户角度看，分页的地址空间是一维的，而段的地址空间是二维的。

什么叫虚拟存储器？

虚拟存储器是指具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量加以扩充的一种存储器系统。

应用题

2、某虚拟存储区的用户空间共40个页面，每页1KB，内存16K。假定某时刻系统为用户的第0、3、7、8页分别分配的物理块号为5、12、8、17，求逻辑地址0E5CH、2F1CH分别对应的物理地址。

解：0E5CH =3676=3×1K+025CH，所以该地址的页号是3，页内偏移地址为025C H，对应的物理块号是12，转化为物理地址为
12×1K+025CH =12892 = 325CH。
2F1CH=11×1K+031CH，页号是11，该页未装入内存，故产生缺页中断

3、在一请求分页系统中，某作业的页面走向为：1、2、3、6、4、7、3、2、1、4、7、5、6、5、2、1，分配给该作业的物理块数为4，假定开始时先把前4页装入内存。分别采用先进先出页面置换算法和最近最久未使用页面置换算法，写出依次产生缺页中断后应淘汰的页号和最后留驻内存的页号以及缺页中断次数。

解：（1）采用先进先出页面置换算法：
            依次淘汰的页号为：1，2，3，6，4，7
            最后留驻内存的页号为：2，1，5，6
            缺页中断次数为6。
    （2）采用最近最久未使用页面置换算法：
            依次淘汰的页号为：1，2，6，4，7，3，2，1，4，7
            最后留驻内存的页号为：6，5，2，1
            缺页中断次数为10。

什么是文件的逻辑结构？常用的逻辑结构有哪几种？有何特点？

用户按自己对信息的使用要求组织文件，由于这种文件是独立于物理环境而构造的，所以，把用户概念中的文件称为文件的逻辑结构，或称逻辑文件。这是从用户观点出发，所观察到的文件组织形式，是用户可以直接处理的数据及其结构。

文件的逻辑结构一般可分为2大类：一是有结构文件，它是由一个以上的记录构成的文件，故又称为记录式文件，二是无结构文件，它是指由字符流构成的文件，故又称为流式文件。

文件操作有哪几个？它们的功能是什么？

1、文件的新增；可以增加新的文件。
2、文件的删除；把不使用的文件直接删除了。
3、文件的复制；把文件复制一份或者多份副本。
4、文件的粘贴；可以把文件粘贴到指定的文件或者文件夹中。
5、文件的修改：文件的修改或者是文件的编辑，可以修改文件中的内容。
6、其他：根据不同的行业和不同的用途文件的操作还有很多操作方法，例如：文件的档案管理、文件的分类管理等等。

文件的保护和保密措施有哪些？

目前实现安全措施的办法有，制定用户的访问权限、口令、密码等。

1、隐蔽文件和目录

按照这种方法，系统和用户将要保护的文件目录隐蔽起来，在显示文件目录信息时由于不知道文件名而无法使用。

2、口令

口令有两种方式，一是文件口令，一是用户口令。对前者，系统要求文件的建立者为他需要保密的文件设置一个口令，这样任何用户在使用文件时，都应该核对口令，只有口令相符才能使用，否则拒绝用户访问，对后者，当用户利用计算机终端使用计算机时，首先核对用户的口令，只有口令一致，才能使用计算机，在多用户操作系统中，基本上都会为每一个用户设置各自的目录和口令，这样只有拥有口令的用户才能进入相应的目录。

3、使用密码

对于高度机密的文件，可采用加密码的措施。文件加密码是把文件中所有字符代码，按某种变换规则重新编码。文件的输入读出都经过编码程序和解码程序处理。

4、制定访问权限

（1）存取控制矩阵

（2）存取控制表和用户权限表

应用题

4、一个磁盘组有199个柱面，每个柱面上有16个磁道，每个盘面被划分成8个扇区。现有一个含有12800个逻辑记录的文件，逻辑记录的大小与扇区大小一致，该文件以顺序结构的形式被存放到磁盘上。柱面、磁道、扇区的编号均从“0”开始，逻辑记录的编号也从“0”开始。文件信息从0柱面、0磁道、0扇区开始存放。试问：

（1）第65柱面的第9磁道的第3扇区存放了该文件的第几个逻辑记录？

（2）该文件的第7832个逻辑记录应存放在哪个柱面的第几磁道的第几号扇区？

解：（1）由于逻辑记录的大小与扇区大小一致，所以第65柱面的第9磁道的第3扇区存放了该文件的第3+8×（9+65×16）=8395号逻辑记录。                                                           
   （2）每个柱面上有8×16=128个磁盘块，M=[7832/128]=61；N=8925％128=24；故第7832个逻辑记录应存放在第61柱面的第[24/8]=3磁道的第24％8=0扇区。

5、假设磁盘共有150个柱面，编号为0~149。刚刚处理访问了78号柱面的请求，当前存取臀正在80号柱面上服务。现有若干请求者要访问的柱面号分别为：50、92、120、30、60、100、130。按下列三种算法调度时，实际服务的次序是什么？存取臀移动总量为多少？（1）先来先服务；（2）最短查找时间优先；（3）电梯调度算法。

解：（1）先来先服务算法：
    次序是80→50→92→120→30→60→100→130。
    存取臀移动总量为：290。
   （2）最短查找时间优先：
    次序是80→92→100→120→130→60→50→30。
    存取臀移动总量为：150。
   （3）电梯调度算法：
    次序是80→92→100→120→130→60→50→30。
    存取臀移动总量为：150。

6、文件系统采用混合索引方式。设存放文件物理地址的地方共有13个地址项，其中10项登记直接地址，这10项中所存放的是存放该文件的盘块的盘块号；一级索引地址2项；二级索引地址1项。若块长2KB，每个块号长2字节，求允许的文件最大长度为多少？

解：最大长度为10×2K+2×1K×2K+1K×1K×2K。

I/O控制方式有哪几种？

I/O控制方式的发展经历了4个阶段：程序查询方式，l/O中断方式，DMA方式和I/O通道方式。

引入缓冲的主要原因是什么？

①缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾。
②减少对CPU的中断频率，放宽对中断响应时间的限制。
③提高CPU和I/O设备的并行性。

什么是设备独立性？为什么要实现设备独立性？

设备独立性：应用程序独立于具体使用的物理设备。

这种独立性不仅能提高用户程序的可适应性，使程序不局限于某具体的物理设备，而且易于实现输入、输出的重定向。即在I/O操作中所使用的设备可方便地重新指定，而无须改变原有程序。

设备分配算法有哪些？

①先来先服务算法。当有多个进程申请－个设备时，该算法根据进程申请设备的先后次序，将这些进程排列成一个设备请求队列，设备分配程序总是把设备首先分配给队首进程。
②优先权高者优先算法。这种算法中，系统首先把设备分配给优先权高的进程，使高优先权的进程能够尽快完成，对于同优先权的进程，系统按照先来先服务的方法分配设备。