PAGE2PAGE5計算機操作系統(tǒng)重點知識匯總第一章操作系統(tǒng)引論1．設計現(xiàn)代OS的主要目標是什么？（掌握）答：（1）有效性（2）方便性（3）可擴充性（4）開放性2．OS的作用可表現(xiàn)在哪幾個方面？（掌握）答：（1）OS作為用戶與計算機硬件系統(tǒng)之間的接口（2）OS作為計算機系統(tǒng)資源的管理者（3）OS實現(xiàn)了對計算機資源的抽象6．試說明推動分時系統(tǒng)形成和發(fā)展的主要動力是什么？（掌握）答：推動分時系統(tǒng)形成和發(fā)展的主要動力是更好地滿足用戶的需要。主要表現(xiàn)在：CPU的分時使用縮短了作業(yè)的平均周轉時間；人機交互能力使用戶能直接控制自己的作業(yè)；主機的共享使多用戶能同時使用同一臺計算機，獨立地處理自己的作業(yè)。7．實現(xiàn)分時系統(tǒng)的關鍵問題是什么？應如何解決？（了解）答：關鍵問題是當用戶在自己的終端上鍵入命令時，系統(tǒng)應能及時接收并及時處理該命令，在用戶能接受的時延內將結果返回給用戶。解決方法：針對及時接收問題，可以在系統(tǒng)中設置多路卡，使主機能同時接收用戶從各個終端上輸入的數(shù)據；為每個終端配置緩沖區(qū)，暫存用戶鍵入的命令或數(shù)據。針對及時處理問題，應使所有的用戶作業(yè)都直接進入內存，并且為每個作業(yè)分配一個時間片，允許作業(yè)只在自己的時間片內運行，這樣在不長的時間內，能使每個作業(yè)都運行一次。8．為什么要引入實時OS？（掌握）答：實時操作系統(tǒng)是指系統(tǒng)能及時響應外部事件的請求，在規(guī)定的時間內完成對該事件的處理，并控制所有實時任務協(xié)調一致地運行。引入實時OS是為了滿足應用的需求，更好地滿足實時控制領域和實時信息處理領域的需要。13．OS有哪幾大特征？其最基本的特征是什么？（掌握）答：并發(fā)性、共享性、虛擬性和異步性四個基本特征；最基本的特征是并發(fā)性。21．試描述什么是微內核OS。（了解）答：1）足夠小的內核2）基于客戶/服務器模式3）應用機制與策略分離原理4）采用面向對象技術。22．在基亍微內核結構的OS中，應用了哪些新技術？（掌握）答：在基于微內核結構的OS中，采用面向對象的程序設汁技術。進程管理2.畫出下面四條語句的前趨圖:S1=a：=x+y;S2=b：=z+1;S3=c：=a–b；S4=w：=c+1;（了解）答：其前趨圖為：6．試從勱態(tài)性，并収性和獨立性上比較迚程和程序?（掌握）答：(1)動態(tài)性是進程最基本的特性，表現(xiàn)為由創(chuàng)建而產生，由調度而執(zhí)行，因得不到資源而暫停執(zhí)行，由撤銷而消亡。進程有一定的生命期，而程序只是一組有序的指令集合，是靜態(tài)實體。(2)并發(fā)性是進程的重要特征，同時也是OS的重要特征。引入進程的目的正是為了使其程序能和其它進程的程序并發(fā)執(zhí)行，而程序是不能并發(fā)執(zhí)行的。(3)獨立性是指進程實體是一個能獨立運行的基本單位，也是系統(tǒng)中獨立獲得資源和獨立調度的基本單位。對于未建立任何進程的程序，不能作為獨立單位參加運行。7．試說明PCB的作用，為什么說PCB是迚程存在的惟一標志？（掌握）答：PCB是進程實體的一部分，是操作系統(tǒng)中最重要的記錄型數(shù)據結構。作用是使一個在多道程序環(huán)境下不能獨立運行的程序，成為一個能獨立運行的基對執(zhí)行結果有何影響？（掌握）答：如果缺少signal(full)，那么表明從第一個生產者進程開始就沒有改變信號量full值，即使緩沖池產品已滿，但full值還是0，這樣消費者進程執(zhí)行wait(full)時認為緩沖池是空而取不到產品，消費者進程一直處于等待狀態(tài)。如果缺少signal(empty)，在生產者進程向n個緩沖區(qū)投滿產品后消費者進程才開始從中取產品，這時empty=0，full=n，那么每當消費者進程取走一個產品empty值并不改變，直到緩沖池取空了，empty值也是0，即使目前緩沖池有n個空緩沖區(qū)，生產者進程要想再往緩沖池中投放產品也會因為申請不到空緩沖區(qū)被阻塞。24．在生產消費者問題中，如果將兩個wait操作即wait(full)和wait(mutex)互換位置，或者將signal(mutex)與signal（full）互換位置，結果如何？（掌握）答：將wait(full)和wait(mutex)互換位置后，可能引起死鎖?？紤]系統(tǒng)中緩沖區(qū)全滿時，若一生產者進程先執(zhí)行了wait(mutex)操作并獲得成功，則當再執(zhí)行wait(empty)操作時，它將因失敗而進入阻塞狀態(tài)，它期待消費者進程執(zhí)行signal(empty)來喚醒自己，在此之前，它不可能執(zhí)行signal(mutex)操作，從而使試圖通過執(zhí)行wait(mutex)操作而進入自己的臨界區(qū)的其他生產者和所有消費者進程全部進入阻塞狀態(tài)，這樣容易引起系統(tǒng)死鎖。若signal(mutex)和signal(full)互換位置后只是影響進程對臨界資源的釋放次序，而不會引起系統(tǒng)死鎖，因此可以互換位置。26．試修改下面生產者－消費者問題解法中的錯誤:（掌握）答：producer:beginrepeat…produceraniteminnextp;wait(mutex);wait(full);/*應為wait(empty),而且還應該在wait(mutex)的前面*/buffer(in):=nextp;/*緩沖池數(shù)組游標應前移:in:=(in+1)modn;*/signal(mutex);/*signal(full);*/untilfalse;endconsumer:beginrepeatwait(mutex);wait(empty);/*應為wait(full),而且還應該在wait(mutex)的前面*/nextc:=buffer(out);out:=out+1;/*考慮循環(huán)，應改為:out:=(out+1)modn;*/signal(mutex);/*signal(empty);*/consumeriteminnextc;untilfalse;end27．試利用記錄型信號量寫出一個不會出現(xiàn)死鎖的哲學家進餐問題的算法.（了解）答：Varchopstick:array[0,…,4]ofsemaphore;所有信號量均被初始化為1，第i位哲學家的活動可描述為：RepeatWait(chopstick[i]);Wait(.chopstick[(i+1)mod5]);…Ea.t;…Signal(chopstick[i]);Signal(chopstick[(i+1)mod5])Ea.t;…Think;Untilfalse28．在測量控制系統(tǒng)中的數(shù)據采集任務，把所采集的數(shù)據送一單緩沖區(qū)；計算任務從該單緩沖中取出數(shù)據進行計算.試寫出利用信號量機制實現(xiàn)兩者共享單緩沖的同步算法。（了解）答：a.Varmutex,empty,full:semaphore:=1,1,0;gather:beginrepeat……gatherdatainnextp;wait(empty);wait(mutex);buffer:=nextp;signal(mutex);signal(full);untilfalse;endcompute:beginrepeat……wait(full);wait(mutex);nextc:=buffer;signal(mutex);signal(empty);computedatainnextc;untilfalse;endb.Varempty,full:semaphore:=1,0;gather:37．試說明線程具有哪些屬性？（了解）答：（1)輕型實體（2）獨立調度和分派的基本單位（3）可并發(fā)執(zhí)行（4）共享進程資源。38.試從調度性，并發(fā)性，擁有資源及系統(tǒng)開銷方面對進程和線程進行比較。（掌握）答：（1）調度性。線程在OS中作為調度和分派的基本單位，進程只作為資源擁有的基本單位。（2）并發(fā)性。進程可以并發(fā)執(zhí)行，一個進程的多個線程也可并發(fā)執(zhí)行。（3）擁有資源。進程始終是擁有資源的基本單位，線程只擁有運行時必不可少的資源，本身基本不擁有系統(tǒng)資源，但可以訪問隸屬進程的資源。（4）系統(tǒng)開銷。操作系統(tǒng)在創(chuàng)建、撤消和切換進程時付出的開銷顯著大于線程。處理機調度與死鎖1．高級調度與低級調度的主要任務是什么？為什么要引入中級調度？（掌握）答：高級調度的主要任務是根據某種算法，把外存上處于后備隊列中的那些作業(yè)調入內存。低級調度是保存處理機的現(xiàn)場信息，按某種算法先取進程，再把處理器分配給進程。引入中級調度的主要目的是為了提高內存利用率和系統(tǒng)吞吐量。使那些暫時不能運行的進程不再占用內存資源，將它們調至外存等待，把進程狀態(tài)改為就緒駐外存狀態(tài)或掛起狀態(tài)。10．試比較FCFS和SPF兩種進程調度算法。（掌握）答：相同點：兩種調度算法都可以用于作業(yè)調度和進程調度。不同點：FCFS調度算法每次都從后備隊列中選擇一個或多個最先進入該隊列的作業(yè)，將它們調入內存、分配資源、創(chuàng)建進程、插入到就緒隊列。該算法有利于長作業(yè)/進程，不利于短作業(yè)/進程。SPF算法每次調度都從后備隊列中選擇一個或若干個估計運行時間最短的作業(yè)，調入內存中運行。該算法有利于短作業(yè)/進程，不利于長作業(yè)/進程。18．何謂死鎖？產生死鎖的原因和必要條件是什么？（掌握）答：死鎖是指多個進程在運行過程中因爭奪資源而造成的一種僵局，當進程處于這種僵持狀態(tài)時，若無外力作用，它們都將無法再向前推進。產生死鎖的原因為競爭資源和進程間推進順序非法。其必要條件是：互斥條件、請求和保持條件、不剝奪條件、環(huán)路等待條件。19．在解決死鎖問題的幾個方法中，哪種方法最易于實現(xiàn)？哪種方法使資源利用率最高？（如何對待死鎖?）(了解)答：解決死鎖的四種方法即預防、避免、檢測和解除死鎖中，預防死鎖最容易實現(xiàn)；避免死鎖使資源的利用率最高。20．請詳細說明可通過哪些途徑預防死鎖。(了解)答：（1）擯棄“請求和保持”條件，就是如果系統(tǒng)有足夠資源，便一次性把進程需要的所有資源分配給它；（2）擯棄“不剝奪”條件，就是已經擁有資源的進程，當它提出新資源請求而不能立即滿足時，必須釋放它已保持的所有資源，待以后需要時再重新申請；（3）擯棄“環(huán)路等待”條件，就是將所有資源按類型排序標號，所有進程對資源的請求必須嚴格按序號遞增的次序提出。21．在銀行家算法的例子中，如果P0發(fā)出請求向量由Request(0,2,0)改為Request(0,1,0)，問系統(tǒng)可否將資源分配給它？(此答案有點問題，需重新考慮)(了解)答：（1）可以。銀行家算法各種資源數(shù)量分別為10、5、7，在T0時刻的資源分配如圖所示：綜上所述系統(tǒng)可以將資源分配給它。22．銀行家算法中出現(xiàn)以下資源分配，試問（1）該狀態(tài)是否安全？（2）若進程P2提出Request(1,2,2,2)后，系統(tǒng)能否將資源分配給它？（掌握）⑴該狀態(tài)是安全的，因為存資源情況進程WorkNeedAllocationWork+AllocationFinishP0P3P4P1P2162216541986199102991000120652065617502356003203320