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操作系统期末复习1

时间:2017-08-29

名词解释: 1. 进程互斥: 两个或两个以上的进程由于 不能同时使用同一临界资源, 只能一个 进程使用完,另一个才能使用,这种现 象称为进程互斥。 2. 页表: 每一个作业的虚页号到内存的页 架号之间的映射关系的表。 3. 文件目录:为了实现对文件的“按名访 问” ,记录文件基本信息的数据结构, 主要有“文件名、类型、属性、日期时 间、长度、物理地址”等进行组织所形 成的表,称为目录表或文件目录。 4. DMA:不需要 CPU 参与,而在专门硬件 控制电路控制之下进行的外设与存储 器间直接数据传送的方式, 称为直接存 储器存储 DMA. 5. 进程同步: 相互合作的几个进程需要在 某些确定点上协调他们工作, 一个进程 到达这些点后, 另一个进程已完成某些 操作, 否则就不得不停下来等待这些操 作的结束,这就是进程间的同步。 6. 段表: 每个进程都有一张逻辑空间与内 存空间映射的段表, 其中每一个段表项 对应进程的一个段, 段表记录该段在内 存中的起始地址和段长度。 7. 文件保护:是防止文件被破坏 8. 通道:通道又称为 I/O 处理机,它能完 成主存与外设支架你的信息传输, 并与 中央处理器并行操作。 9. 线程:CPU 调度的单位 10. 地址重定位: 当装入程序将可执行代码 装入内存时, 程序的逻辑地址与程序在 内存的物理地址一般是不相同的, 必须 通过地址转换将逻辑地址转换成内存 地址,这个过程称为地址重定位。 11. FAT: FAT 是文件配置表, 是一种由微软 发明并拥有部分专利的文件系统,供 MS-DOS 使用,也是所有非 NT 核心的微 软窗口使用的文件系统 12. 中断:CPU 控制器执行指令时,突然接 受到更加紧急的任务, 则 CPU 暂停当前 任务转去执行紧急任务的过程。 问答题:

1.什么是进程?程序和进程有什么联系和 区别? 进程:多道程序并发执行的一个动态过程。 联系: 程序是进程的一部分, 是进程的实体; 区别: 进程是程序的一次执行, 是种动态的; 而程序是一组有序的指令,是静态的。 一个进程可以执行一个或多个程序, 同一程 序可能被多个进程同时执行。 程序可作为软件资源长期保留, 而进程是程 序的一次执行过程,是暂时的。 进程有并发性,可以其他进程并发运行,同 时也是系统进行资源分配和调度的一个独 立单位。 1. 试写出“生产者/消费者”算法,并作 必要文字说明。 设置两个私用信号量和一个公用信号量 ①公用信号量 S,初值为 1,表示没有进程 进入临界区,它用于实现进程互斥; ②私 用信号量 S0, 用于表示产品数目, 初值为 0; ③私有信号量 Sn,用于表示可用缓冲区数, 初值为 n。 算法:

begin B:array[0. . n-1] of integer; P,R:integer; S ,Sn, S0:semaphore; P:=R:=0; S:=1; Sn:=n; S0:=0; cobegin process producer i(i=1,2….,m) begin L1: produce a product;

P(Sn); P(S); B[P]:=product; P:=(P+1)mod n; V(S0); V(S); go to L1; end; process consumer j(j=1,2,…,k); begin L2:P(S0); P (S); take a product from B[R]; R:=(R+1) mod n; V(Sn); V(S); consume go to 12; end; coend; end; 2. 有哪几种存储管理技术可以实现虚拟 存储器,简要说明其工作原理。 1.请求分页存储管理: (1) 页框:物 理地址分成大小相等的许多区, 每个区 称为一块; (2)址分成大小相等的区, 区的大小与块的大小相等, 每个称一个 页面。 (3) 逻辑地址形式:与此对应, 分页存储器的逻辑地址由两部分组成, 页号和单元号。 (4)页表和地址转换: 采用的办法是动态重定位技术, 让程序 的指令执行时作地址变换。 2.分段存储管理: 一个用户作业的程 序按其逻辑结构可划分为若干段, 这些 段中的每一段都是完整的。 在分段存储 管理系统中, 可以用类似于分页管理用 过的地址变换机构, 实现分段管理的地 址变换。这里使用的是段变换表 SMT, 它把作业地址空间变换为物理存储空 间, 作用地址空间的段与主存中的段大 小相等, 地址变换是在作业执行过程中 由硬件自动完成的。 3.段页式存储管理: 是基本分段存储管

理方式和基本分页存储管理方式原理 的结合,即先将用户程序分成若干个 段,再把每个段分成若干个页,并为每 一个段赋予一个段名。 3. 为什么说通道技术是现代操作系统的 主要硬件支持, 简要说明通道的工作原 理。 (1)采用通道技术解决了 I/O 操作的 独立性和各部件工作的并行性,把 CPU 从繁琐的输入输出操作中解放出来, 能 实现 CPU 与通道的并行操作, 而且通道 与通道间也能实现并行操作, 各通道上 的外设也能实现并行操作, 从而大大提 高计算机系统的效率。 (2)工作原理 (采 用通道技术后,I/O 操作过程为) :CPU 在执行用户程序时如果遇到 I/O 请求, 则它用 I/O 指令启动指令通道上选址 的设备,一旦启动成功,通道开始控制 设备进行操作。当设备 I/O 操作完成 后,由通道发出 I/O,结束中断,CPU 停止当前工作,转向中断处理程序。 4. 进程有哪几种基本的调度状态?这些 调度状态又根据什么条件如何进行转 换? (1) 运行状态。 (2) 就绪状态。 (3) 阻塞状态。

进程的各种调度状态,可以根据一 定的条件而发生变化。处于运行状 态的进程可能因某种事件的发生而 变成阻塞状态。 相应事件发生之后, 该进程可以从阻塞状态变成就绪状 态。当系统的进程调度程序把处理 机分配给某一就绪状态的进程时, 它就从就绪状态进入运行状态。

5. 试写出“哲学家就餐”算法,并作必要 文字说明 begin S1,S2,S3,S4,S5:semaphore; S1:=S2:=S3:=S4:=S5:=1 Cobrgin process Pi(i=1,2,3,4) begin Li:thinking; hungry; P(Si); pickup ri; P(Si+1); pickup ri+1; eating; putdown ri; putdown ri+1; V(Si); V(Si+1); go to Li end; process P5 begin L5:thinking; hungry; P(S1); pickup r1; P(S5); pickup r5; eating; putdown r1; putdown r5; V(S1); V(S5); go to L5 end; coend; end 6. 试述请求页式存储管理技术的工作原 理,分析其主要优缺点,可以采用什么 技术方法来改进其主要缺点。 工作原理:请求分页即:基本分页+请 求调页+页面置换 优点:可以离散存储程序,降低磁片数 量; 提供虚拟存储器, 提高主存利用率, 有利于多道运行。 缺点:必须有硬件支持;有些系统会产 生抖动现象; 程序最后一页任然存在未

被利用空间。 7. 什么是文件?什么是文件系统?文件 系统有哪些主要功能? 文件:外存上的赋名信息集。 文件系统: OS 与管理文件有关的软件, 被管 理的软件及相关的数据结构。 功能: (实现按名访问) (1) 文件的结构及有关存取方法 (2) 文件的目录机构和有关处理 (3) 文件存储空间的管理 (4) 文件的共享和存取控制 (5) 文件操作和使用 8. 试述现代操作系统的主要特征。 (1)并发性:并发指的是在操作系统中存 在着许多同时的或并行的活动。例如,在多 道程序设计的环境下, 各个程序同时在处理 机上交替、穿插地执行。 (2)共享性:系统中存在的各种并发活动, 要求共享系统的硬、软件资源。 (3)虚拟性:虚拟指的是讲一个物理实体 映射为若干个逻辑实体。前者是客观存在 的,后者是虚构的。 (4)不确定性:1.程序执行结果不确定, 程序执行结果不能再现。2. 多道程序设计 环境下,程序按异步方式运行。 9. 试述操作系统与用户的接口并举例说 明。 概念: 为了方面用户对计算机系统的使 用和编程, 操作系统向用户提供了用户 与操作系统的接口,简称为用户接口。 操作系统提供了两类接口: 一类是程序 级接口, 即系统调用或称操作系统应用 程序接口;另一类是作业控制级接口, 即键盘控制命令与作业控制命令。 作 业控制级接口(即命令程序) :分为脱 机用户接口和联机用户接口。 脱机用户 接口由一组作业控制命令或称作业控 制语言组成。 联机接口由一组操作系统 命令组成, 用于联机作业的控制。 例如, 系统管理、环境设置、权限管理、文件 管理等。

10. 存储管理的主要研究课题是什么? (1) :存储分配问题:重点是研究存储共享 和各种分配算法。 (2) :地址再定位问题:研究各种地址变换 机构,以及静态和动态再定位方法。 (3) :存储保护问题:研究保护各类程序, 数据区的方法。 (4) :存储扩充问题:主要研究虚拟存储问 题及其各种调度算法. 11. 桌上有一只盘子, 每次只能放入一个水 果。爸爸专向盘中放苹果,妈妈专向盘 中放桔子,一个女儿专吃盘中苹果,一 个儿子专吃盘中的桔子。试用 P、V 操 作写出他们能同步的程序。 int empty=1; int orange=0; int apple=0; 爸爸进程() { P(empty); 将水果放入盘中; 若放入的是桔子 则 V(orange); 否则,V(apple); } 儿子进程() {P(orange); 从盘中取走桔子; V(empty); 吃桔子;} 女儿进程() {P(apple); 从盘中取走苹果; V(empty); 吃苹果;} 应用题: 1. Windows 操作系统采用了什么存储管 理技术?请简要说明其工作原理。 (1) 请求分页 (2)二级页表(3)三次 访存:意味着时间*3,性能降低 1/3 (4) 快表技术:(硬件加速)是专用预留给页 表 (5)Cache:公用 (6)FIFO(7)预置 页面 2. Windows 操作系统支持的文件系统具 体有哪几种?请结合相关数据结构简 要说明在硬盘上创建一个文件的过程。

(1)数据结构:FDT (2)文件目录表 (3)FAT 文件分配表 过程: (1) 、在创建一个文件时,可以 通知 WindowsNT,哪些用户可以读该文 件,哪些用户可以修改该文件; ( 2) 、 指定谁可以列出一个目录的内容和谁 可以在该目录下增加文件。 即使用户知道文 件的路径,仍可以禁止访问目录中的文件, 只有 NTFS 分区中的文件才有这种称为任意 访问控制的能力。 ( 3) 、 NTFS 的第二个优点是它具有先进的容 错能力。NTFS 使用一种称为事务 (transaction)登录的技术跟踪对磁盘的修 改, ( 4) 、 NTFS 可以在几秒钟内恢复错误而不是 HPFS 的几分钟或几小时(取决于 HPFS 分区 的大小) 。 ( 5) 、 NTFS 的第三个优点是其文件不易受到 病毒和系统崩溃的侵袭, 这种抗干扰直接源 于 WindowsNT 操作系统的高度安全性能。 ( 6) 、在 FAT 和 NTFS 两种文件系统在一个 磁盘中并存时,由于 NTFS 文件系统只能被 WindowsNT 识别,一般的病毒还是很难在 NTFS 文件系统中找到生存空间。 ( 7) 、对于大分区,NTFS 比 FAT 和 HPFS 效 率都高,FAT 和 HPFS 比 NTFS 需要更多的空 间来存储文件系统用于管理硬盘上文件和 目录的信息。 ( 8) 、由于 NTFS 文件系统支持长文件名, 人们给文件命名时现也不需受 8.3 命名规则 限制, 从而可以给文件起一个反映其意义的 文件名。 ( 9) 、 NTFS 支持向下兼容, 甚至可以从新的 长文件名中产生老式的短文件名。 当文件写 入可移动媒体 (如软盘) 时, 它自动采用 FAT 文件名 FAT 文件系统。 (10) 、 实际上 NTFS 的主要弱点是它只能被 WindowsNT 所识别。 NTFS 文件系统可以存取 FAT 文件系统和 HPFS 文件系统的文件, 但其 文件却不能被 FAT 文件系统和 HPFS 文件系 统所存取,兼容性不是特别好。但从网络安 全性的角度来说,这种限制也是一种优点, 它可以保证如果其他操作系统没有 Windows 的安全控制,其用户就不能对 NTFS 分区中

的文件进行访问。 (11) 、如果引导驱动器(也就是 C 驱动器) 使用 NTFS 文件系统,就不能使用 Flexboot 选项,因为 DOS 系统只能从 C 驱动器引导, 但不能从 NTFS 驱动器引导。 相对 WindowsNT 来说,它的引导分区可以是 FAT、NTFS 和 HPFS。最后它还存在一个问题,那就是即使 使用 WindowsNT 驱动程序, 许多备份实用程 序在操作 NTFS 分区时仍有问题。 3. Windows 操作系统为用户提供了哪些 接口?请简要解释并举例说明。API (1) 、 程序级接口: WindowsAPI 提供验证方 式,应用编程接口(API)用于调用;API 分为:Win32API 和 Win64API (2) 、作业级接口:图形界面、GUI、字符 界面 (3) 、操作命令接口:又叫做操作接口或作 业接口, 它是用户在操作系统界面上以命令 方式来操作和控制计算机的手段。 在一般情况下, 一个完整的操作系统在启动 后就会提供一个供用户对计算机进行操作 的界面。例如:DOS 操作系统会在显示器上 显示一个字符操作界面;Windows 操作系统 会显示一个图形界面。这样,用户就可以输 入命令的方式来使用操作系统的某种功能。 API 又叫做编程接口,从使用的方式来看, 它是在应用程序中以函数调用的方式来享 用系统服务的。 在比较完善的操作系统中, 还提供了一些诸 如汇编、编译、编辑等通用的系统软件供用 户使用。 这些程序虽然像应用程序一样是用 来完成特定任务的程序, 但由于这种特定任 务具有某种程度的通用性 (例如 C 编译器) , 所以它们还是属于系统软件范畴。 为了与应 用程序在名称上区分开来, 就把它们叫做实 用程序。 根据处理器执行操作系统提供的程序功能 模块在操作系统中所处的层次, 操作系统的 运行状态还可分为两种:核心态和用户态。 处于核心态的程序模块可使用处理器的特 权指令, 而非核心态的模块不可使用处理器 的特权指令。因此,非核心态的模块在调用 核心态模块时要使用一个叫做系统调用的 特殊接口。

4. Windows 操作系统支持的文件系统具 体有哪几种?请结合相关数据结构简 要说明在硬盘上删除一个文件的过程。 (1) 数据结构: FDT (2) 文件目录表 (3) FAT 文件分配表 过程:第一种:不进回收站,那个才彻底消 失, 就是在第二, 其实都可以用数据恢复 找 回,然后清空回收站,覆盖掉之前存储文件 的地方:按 del 键删除或者 右单击删除! 第二种:按 del 键删除或者 右单击删除! 第三种:如果想彻底删掉、三种办法的基础 上,再存放东西到原来的位置,删掉后在 MS-DOS 下删除一个或改变一个由长文件名 转换而来的文件名, 将丢失其长文件名占用 的用于保存长文件名的名字字符目录项和 保存长文件名的类型信息目录项, 这些目录 项如果不做特殊处理的话,在一般 MS-DOS 下将永久无法使用。 第四种:一些现有 的基于 DOS 的磁盘管理实用程序 (如磁盘碎 片消除工具、 磁盘位编辑器和一些磁盘备份 软件)处理 FAT 表项时,可能会破坏 FAT 表 的长文件名项, 但相应的 8.3 文件名不受影 响。因此,我们应该尽可能使用 Windows95 提供的磁盘管理实用程序来执行文件备份、 恢复等操作,以保留长文件名。 第五种: 在 MS-DOS 和 Windows3.x 中运行的 某些应用程序,由于它不能识别长文件名, 使用这些应用程序打开带有长文件名的文 件后再存储,长文件名将丢失。或者将一个 带有长文件名的文件拷贝到不支持长文件 名的系统中,则长文件名也将丢失。


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