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1、“计算机操作系统原理”期末考试试卷结构1、 名词解释：共5小题，共计25分；简答题：共5小题，共计40分；综合题：共3小题，共计35分。计算机操作系统复习提要1、 操作系统的基本概念 操作系统的目标：1. 方便性 2. 有效性 3. 可扩充性 4. 开放性 操作系统的定义：操作系统（operating system，简称OS）是计算机系统中的一个系统软件，它是这样一些程序模块的集合它们管理和控制计算机系统中的软件和硬件资源，合理地组织计算机工作流程，以便有效地利用这些资源为用户提供一个功能强大、使用方便和可扩展的工作环境，从而在计算机与其用户之间起到接口的作用。 操作系统的基本特性:并发。异步
2、。共享。虚拟 操作系统的主要功能 ：1处理机管理功能2存储器管理功能 3设备管理功能4文件管理功能 2、 分时系统和实时系统的基本特征。 分时系统的特征: 多路性。 独立性。 及时性。 交互性。 实时系统与分时系统特征的比较 :多路性。独立性。 及时性。 交互性。 可靠性3、 多道程序设计定义： 用户所提交的作业都先存放在外存上并排成一个队列，称为“后备队列”；然后，由作业调度程序按一定的算法从后备队列中选择若干个作业调入内存，使它们共享CPU和系统中的各种资源。在内存中放多道程序,使它们在管理程序的控制下相互穿插地运行。优点：提高CPU的利用率；可提高内存和I/O设备利用率；增加系统吞吐量4
3、、 单道和多道批处理系统的概念和特征，以及它们的优缺点。单道批处理系统定义：把一批作业以脱机方式输入到磁带上，并在系统中配上监督程序(Monitor)，在它的控制下使这批作业能一个接一个地连续处理，直至磁带(盘)上的所有作业全部完成，系统对作业的处理都是成批地进行的，且在内存中始终只保持一道作业。多道批处理系统定义：由多道程序设计技术组成的系统。单道批处理系统是最早出现的一种os，它具有自动性，顺序性和单道性的特点；多批道处理系统则具有调度性，无序性和多道性的特点； 单道批处理系统是在解决仁济矛盾及CPU和I/0设备之间速度不匹配的矛盾中形成的，旨在提高系统资源利用率和系统吞吐量，但是仍然不能
4、很好的利用系统资源；多道批处理系统是对单道批处理系统的改进，其主要优点是资源利用率高，系统吞吐量大；缺点是平均周转时间长，无交互能力。5、 响应时间和周转时间响应时间：是从用户通过键盘提交一个请求开始，直至系统首次产生响应为止的时间，或者说，直到屏幕上显示出结果为止的一段时间间隔。它包括三部分时间：从键盘输入的请求信息传送到处理机的时间，处理机对请求信息进行处理的时间，以及将所形成的响应信息回送到终端显示器的时间。周转时间：是指从作业被提交给系统开始，到作业完成为止的这段时间间隔(称为作业周转时间)。它包括四部分时间：作业在外存后备队列上等待(作业)调度的时间，进程在就绪队列上等待进程调度的时
5、间，进程在CPU上执行的时间，以及进程等待I/O操作完成的时间。6、 临界资源和临界区把在一段时间内只允许一个进程访问的资源称为临界资源或独占资源。把在每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区(critical section)7、 并发与并行并行性是指两个或多个事件在同一时刻发生；而并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。 并行：同一时刻两个事物均处于活动状态； 并发：宏观上存在并行特征，微观上存在顺序性，同一时刻，只有一个事物处于活动状态8、 局部性原理的基本概念，及其主要应用程序在执行时将呈现出局部性规律，即在一较短时间内，程序的执行仅限于某个部分；相应地，它所访问的存储空间也局
6、限于某个区域。它提出了下述几个论点：（1）程序在执行时，除了少部分的转移和过程调用指令外，在大多数情况下仍是顺序执行的。该论点也在后来许多学者们对高级程序设计语言规律的研究中被证实。（2）过程调用将会使程序的执行有一部分内存区域转至另一部分区域，。但经研究表明，在大多数情况下，过程调用的深度都不超过5。这就是说，程序将会在一段时间内，都局限在这些过程的范围内运行。（4）程序中还包括许多对数据结构的处理，如对数组进行操作，它们都往往都局限于小的范围内。基于局部性原理，一个作业在运行之前，没有必要全部装入内存，而仅将那些当前要运行的那部分页面或段，先装入内存便可启动运行，其余部分暂时留在磁盘上。9
7、、 程序顺序执行与并发执行的基本特征程序顺序执行1、定义：程序在执行时，必须按照某个先后顺序执行，仅当前一操作执行完后，才能执行其后继操作。2、顺序执行的特征（1）顺序性：处理机的操作，严格按照程序所规定的顺序进行，即只有前一操作结束后，才能执行其后继操作。（2）封闭性：程序在运行时 ，独占全机资源，因而机内个资源的状态，只有本程序才能改变执行结果不受外界的影响。（3）可再现性：只要程序执行时的环境和初始条件相同。当程序重复多次执行，不论它是从头到尾不停地执行，还是“停停走走”地执行，都将获得相同的结果。程序并发执行例如：输入进程、计算进程、打印进程可以并发执行，前趋图如图2-3：1、并发执行
8、的特征（1）间断性：程序在并发执行时，由于它们共享资源或为完成同一任务而相互合作，致使在并发程序之间形成了相互制约的关系，具有“执行-暂停执行-再执行”的特征。（2）失去并发性：程序在并发执行时，系统中的资源状态将由多个程序来改变，使程序的运行失去了封闭性。（3）不可再现性：程序在并发执行时，由于失去了封闭性，其计算结果已与并发程序的执行速度有关，程序经过多次执行后，虽然执行的环境和初始条件相同，但得到的结果却大不相同。10、 进程的基本概念进程的定义1、定义：可并发执行的程序对某个数据集在处理机上的执行过程。或者进程是进程实体的执行过程。2、组成：由程序段、数据段和进程控制块（PCB）组成。
9、11、 进程的基本特征1、动态性（最基本特征）进程是执行的程序，动态性表现在：它由创建而产生，由调度而执行，由撤消而消亡。它有一定的生命期。2、并发性多个进程实体，同存于内存中，能在一段时间内同时运行，它是进程的重要特征。也是OS的特征。3、独立性进程实体是一个能独立运行的基本单位，同时也是系统中能独立获得资源和独立调度的基本单位。4、异步性指进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进，即进程按异步方式运行。5、结构特征进程实体由程序段、数据段和pcb构成，这三部分可称为“进程映像“。12、 进程与程序的主要区别程序是指令的有序集合，其本身没有任何运行的含义，是一个静态的概念。而进程是程序在处理
10、机上的一次执行过程，它是一个动态的概念；程序可以作为一种软件资料长期存在，而进程是有一定生命期的。程序是永久的，进程是暂时的；进程更能真实地描述并发，而程序不能；进程是由程序和数据、进程控制块三部分组成的；进程具有创建其他进程的功能，而程序没有同一程序同时运行于若干个数据集合上，它将属于若干个不同的进程。也就是说同一程序可以对应多个进程13、 进程控制块的基本作用和重要意义进程控制块的作用PCB：用于描述进程情况及控制进程运行所需的全部信息。，使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序，成为一个能独立运行的基本单位。一个能与其他进程并发执行的进程。或者说，OS是根据PCB来对并发执行的进程进行控
11、制和管理的。系统根据进程PCB而不任何别的什么而感知到进程的存在，所以说，PCB是进程存在的唯一标志。14、 P、V操作和信号量的基本概念两个基本的操作，wait(s)和singal(s),也称为P、V操作。（2）wait操作的描述wait(s): While s0时， s表示可用资源数，执行一次wait操作，意味着分配一个单位的该类资源给执行wait操作的进程，因此，描述为s:=s-1；当s=0时，表示没有资源可供分配，因此，请求资源的进程被阻塞在相应的信号量的阻塞队列中，此时，s的绝对值等于在该信号量上等待的进程数。（4）singal操作的描述signal(s) ：s:=s+1;(5)si
12、gnal操作的物理意义执行一次v操作，意味着释放一个单位的可用资源，故信号量s执行s:=s+1操作。若s=0，表示信号量s的阻塞队列中有因请求该资源而被阻塞的进程，因此应把阻塞队列中的一个进程唤醒，使之转入就绪队列。15、 死锁的基本概念所谓 死锁（Deadlock）,是指多个进程因竞争资源而造成的一种僵局（Deadly-Embrace）,若无外力作用，这些进程都将永远不能再向前推进。16、 死锁产生的原因，以及死锁的必备条件死锁的原因可归结为两点：（1）竞争资源。当系统中供多个进程所共享的资源，不足以同时满足它们的需要时，引起它们对资源的竞争而产生死锁。（2）进程推进顺序非法。进程在运行过程
13、中，请求和解放资源的顺序不当，导致了进程死锁。产生死锁的必要条件综上所述可以看出，在同时具备下列四个必要条件时，就会产生死锁。1、互斥条件2、请求和保持条件3、不剥夺条件4、环路等待条件17、 预防死锁的基本方法和原理通过设置某些限制条件，去破坏产生 死锁的四个必要条件中的一个或几个条件，来防止发生死锁。18、 低级调度、中级调度、高级调度的基本概念和主要方法高级调度（High level Scheduling）（或作业/长程/接纳调度）（1）定义把外存上处于后备队列中的那些作业调入内存，并为它们创建进程、分配必要的资源，然后，再将新创建的进程排在就绪队列上，准备执行。在批处理系统中，是先驻留
14、在外存上的，因此需要有作业调度，以将它们分批装入内存。在分时系统中，为了能及时响应，用户通过键盘输入的命令或数据等，都是直接送入内存，因而无需配置作业调度。（2）决定作业调度的两个因素接纳多少个作业作业调度每次要接纳多少个作业进入内存，取决于多道程序度（Degree of Multiprogramming）,即允许有多少个作业同时在内存中运行。当同时运行的作业太多时，可能会影响到系统的服务质量，如使周转时间太长 。但是，如果内存中同时运行的作业太少时，又会导致系统资源利用率和系统吐量太低，因此，多道程序度的确定应根据系统的规模和运行速度等，然后再做适当折衷。接纳哪些作业应将哪些作业从外存调入内
15、存，将取决于所采用的调度算法。最简单的是先来先服务调度算法，它是将最早进入外存的作业最先调入内存；较常用的一种是短作业优先调度算法，即将外存上最短的作业最先调入内存；此外，还有基于作业优先权的调度算法、响应比高者优先的调度算法等。2、低级调度（Low Level Scheduling）低级调度通常又称为进程调度、短程调度（Short-Term Scheduling）在三种类型的OS中都必须配置这级调度。进程调度可采取下述两种方法：(1)非抢占方式（Non-Preemptive Mode）采取调度方式时，一旦处理机分配某进程后，便让该进程一直执行，直至该进程完成或发生某事件而被阻塞时，才再把处理机分配给其它进程，决不允许某进程抢占已经分配出去的处理机。这种调度方式的优点是实现简单、系统开销小，适用大于多数的批处理系统环境。但它难于满足紧急任务的要求。(2)抢占方式（Preemptive Mode）这种调度方式，允许调度程序根据某种原则，去停止某个正在执行的进程，将已分配给该进程的处理机，重新分陪另一进程。抢占的原则有：时间片原则各进程按时间片运行，当一个时间片用完后，便停止该进程的执
