计算机操作系统复习要点

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1、操作系统复习要点操作系统：是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地组织计算工作流程，以及方便用户使用的程序集合。1 操作系统目的 /目标执行用户程序并使用户问题更易解决。使计算机系统更易于使用（方便性） 。以一种效率的方式使用资源（有效性）. 采用模块化结构 ,易于增、删、改（可扩充性） 。要求统一开放的环境，能通过网络集成化并正确、有效地协同工作，实现应用程序的移植（开放性）2 操作系统的作用Os 作为用户与计算机硬件系统之间的接口。OS 作为计算机系统资源的管理者。OS 用作扩充机器3 操作系统的基本特征并发(concurrence) 共享(sharing) 虚拟(virtual) 异

2、步性 (asynchronism) 4 并发(concurrence) 并发：指在计算机系统中同时存在着多道运行的程序（进程）宏观上：多道程序同时在执行微观上：任何时刻只有一道程序在执行，即微观上多道程序在CPU 上轮流（交替）执行（单机）并行(parallel)： 与并发相似，指多道程序在同一时刻执行，但需多个硬件支持。注：1、程序的并发执行能有效改善系统资源的利用率，但使系统复杂化，因此操作系统必须对并发活动进行控制和管理。5 批处理操作系统优缺点优点：作业流程自动化 ; 效率高；吞吐量高缺点：无交互手段；调试程序困难实现方法单道分时、前台和后台及多道分时6 分时系统的特征?人机交互性好

3、?共享主机（多路性、同时性） ?用户独立性?* 及时性实时操作系统：指系统能及时（或即时）响应外部事件的请求，并控制所有实时任务协调一致地运行。实时操作系统的应用领域有实时要求（有严格确定的时间限制）的领域（过程控制及事务处理）实时系统分类：（1）实时控制系统（2）实时信息处理系统实时操作系统的主要特征：实时性和可靠性；多路性、独立性、交互性7 三种基本的操作系统批处理操作系统、分时操作系统和实时操作系统通用操作系统如果一个操作系统兼有批处理、分时和实时系统三者或二者的功能，则称该操作系统为通过操作系统。8 并行系统：多于一个 CPU 的多处理机系统。并行系统的优点增大吞吐量：能在更短的时间内

4、完成更多的工作。经济：共享许多设备（内存，总线等）提高可靠性：当一个CPU 出故障时，会将部分工作分给其它CPU，从而不会使整个系统停机，只是降低了速度而已。1、 操作系统的三个主要目的是什么？1、要点：（1） 、 ?方便性（用户的观点） ：提供一个用户与计算机硬件之间的接口，使计算机系统更容易使用。（良好、一致的用户界面）（2） 、有效性（系统管理人员的观点）：为了对计算机的硬件、软件资源进行有效的管理和分配，使计算机资源得到有效利用。（3） 、可扩充性（开放的观点）：合理地组织计算机系统的工作流程，从而改善系统性能，提高工作效率。 （是硬件功能的首次扩充）2、 简述 DOS、WINDOWS

5、及 UNIX 操作系统的特点？DOS：是一个单用户单任务的操作系统，曾广泛应用于IBM PC 及其兼容机上，它的特点：（1）良好 的兼容性（ 2）较好的开放性（3）使用方便（ 4）功能丰富WINDOWS ：是一个单用户多任务的操作系统，是20 世纪 90 年代初计算机操作系统技术进步的重 要标志， 也是 DOS 的换代产品， 其特点： （1） 图形化的工作环境和用户界面，（2） 多任务操作环境（3） 有效地利用内存（4）支持多媒体及多种字体UNIX ：是一个多用户多任务的分时操作系统，它已成为目前应用最广泛的操作系统，其特点：（1） 内核和核外程序的有机结合（2）移植性强（3）是一个多任务任务

6、系统（4）良好的用户界面。1、 假设有一台计算机，它有1M 内存，操作系统占有用200K，每个用户进程也占用200K，用户进程等待 I/O 的时间为80%，若增加1M 内存，则CPU 的利用率将提高多少？解： 1M 内存的情况 ：1）支持用户进程数： （1024K-200K ）/200K=4.12 所以 4 个用户进程。2）CPU 利用率：先求 CPU 空闲（ 4 个用户均处于等待I/O 状态）概率P=（80%）4，然后再求CPU 利用率 1-P 1-P =1-（80%）4 = 1-0.84=59% 增加 1M 内存的情况 ：1）支持用户进程数： （2*1024K-200K ）/200K=9.

7、24 所以 9 个用户进程。2）CPU 利用率：先求 CPU 空闲（ 9 个用户均处于等待I/O 状态）概率P（80%）9，然后再求CPU 利用率 1-P 1-P =1-（80%）9 = 1 -0.89=87% 增加 1M 内存， CPU 的利用率将提高：87% / 59%= 147% 147% - 100%=47% 所以若增加1M 内存，则CPU 的利用率将提高47%。2、 有两个程序， A 程序按顺序使用CPU10S，使用设备甲5S，使用 CPU5S，使用设备乙10S，最后使用 CPU10S。B 程序按顺序使用设备甲10S，CPU10S，使用设备乙5S，使用 CPU5S，使用设备乙 10S

8、。在顺序环境下先执行A 程序再执行B 程序， CPU 的利用率是多少？解： 程序 A：执行时间10+5+5+10+10=40S 使用 CPU 时间： 10+5+10=25S 程序 B：执行时间10+10+5+5+10=40S 使用 CPU 时间： 10+5=15S 程序 AB 总执行时间：40+40=80S 使用 CPU 的时间为：25+15=40S CPU 的利用率：40S/80S=50% 3、 设某计算机系统有一台输入机、一台打印机。现有两道程序同时投入运行，且程序A 先开始运行，程序B 后运行。程序A 的运行轨迹为：计算50MS，打印信息100MS，再计算50MS，打印信息 100MS，

9、结束。程序B 的运行轨迹为计算50MS，输入数据80MS，再计算100MS。试说明：（1） 两道程序运行时，CPU 有无空闲等待？若有，在哪段时间内等待？为什么会空闲等待？（2） 程序 A、B 运行时有无等待现象？若有，在什么时候会发生等待现象？87%-59%=28% 28%/59%=47% 解：0ms 50 100 150 180 200 300ms 程序 A：计算打印计算打印程序 B：计算输入计算(1) 存在 CPU 空闲（在程序A 运行后 100ms-150ms 之间，程序A 正打印，程序B 正输入）(2) 程序 A 运行后无等待现象，程序B 运行后有等待现象（在A 开始 180ms-2

10、00ms 之间；或程序 B 在运行后 130ms-150ms 之间）4、 假设就绪队列中有10 个进程，系统将时间片设为200ms,CPU 进行进程切换要花费用10ms，试问系统开销所占的比率约为多少？解： 10 个进程以时间片轮转的方式使用CPU。系统总时间（200ms+10ms）系统开销所占的比率：10/（200+10）= 4.8% 5、 考虑 5 个进程 P1，P2，P3，P4，P5，见表，规定进程的优先数越小，优先级越高，试描述在采用下述调度算法时各个进程运行过程，并计算采用每种算法时进程平均周转时间。假设忽略进程的调度时间。1）先来先服务调度算法；2）时间片轮转调度算法（时间片为1m

11、s） ；3）非剥夺式优先级调度算法； 4）剥夺式优先级调度算法。进程创建时刻ms 运行时间ms 优先数P10 3 3 P22 6 5 P34 4 1 P46 5 2 P58 2 4 解：画出各调度算法的甘特图列表算出各算法的平均周转时间：1） 8.60 2)10.80 3) 8.60 4)7.80 一、解析题1、在生产者和消费者问题中，如果对调生产者（消费者）进程中的两个P 操作和 V操作，可能发生什么情况？。2、在测量控制系统中， 数据采集任务把采集的数据送入一单缓冲区 ，计算任务从该单缓冲区中取出数据进行计算， 试写出利用信号量机制实现两者共享单缓冲区的同步算法。（本题实际上是一个 生产者

12、 /消费者 问题，将生产者 /消费者问题抽象出来，以另外一种形式描述是一种常见的试题形式）Int Se=1; /*信号量 SE 用于表示缓冲区有无空位置存放新的信息。*/ Int SF=0; /*信号量 SF用于表示缓冲区中有无可供计算的信息。*/ Main() get(); compute(); 3、* 在视频通信系统中，由进程PA 采集一帧图像信息并存入环形缓冲区buffer，进程 PB 从 buffer 中取一帧数据进行处理，假设buffer 的大小为 n，试用 P、V 操作实现 PA 和 PB。 （类似生产者 -消费者）INT BUFFER-SIZE=N ；INT SF=0；/*BUF

13、FER中是否有可取的信息*/ INT SE=N；/* BUFFER 中是否有空位置以存放信息 */ MAIN （） GET（）COMPUTE （） get() : while(采集工作未完成) 采集一个数据；P（SE） ；将数据送入缓冲区；V（SF） ；: compute() : while( 计算工作未完成) P（ SF） ；从缓冲区取出数据；V（SE） ； : compute() : while( 计算工作未完成) P（SF） ；从缓冲区取出数据；V（SE） ； : 4、5、6、7、8、9、10、11、12、桌上有一空盘，允许存放一只水果， 爸爸可向盘中放苹果， 也可向盘中放桔子，儿子专等

14、吃盘中的桔子， 女儿专等吃盘中的苹果。 规定当盘空时一次只能放一只水果供吃者取出，请用P、V 原语实现爸爸、儿子、女儿三个并发进程的同步。INT SE=1；/* 盘中是否为空*/ INT S0=0；/*盘中是否有可取的桔子*/ INT SA=0；/*盘中是否有可取的苹果*/ MAIN （） COBEGIN FATHER（） ；SON（） ；DAUGHTER （） ；COEND 13、14、15、get() : while( 采集工作未完成) 采集一个数据；P（SE） ；将数据送入缓冲区；V（SF） ；: FATHER（）: P（SE） ；放水果；IF（水果为桔子）V（SO） ；ELSE V（S

15、A） ； : 16、17、18、图给出了四个进程合作完成某一任务的前趋图，试说明这四个进程间的同步关系，并用 P、V 操作描述它。 int b2=0: /*表示进程S2 是否可以开始执行*/ int b3=0: /*表示进程S3是否可以开始执行*/ int b4=0: /*表示进程S4是否可以开始执行*/ Main() s1(); s2(); s3() s4() 19、20、s2() P(b2); : V(b4); s1() : V(b2); V(b3); : s4() P(b4); /*因在 S2及 S3完成时均对b4 做了 V 操作，故需两个P 操作。 */ P(b4); : s3() P

16、(b3); : V(b4); S1 S2 S3 S4 SON（）: P（SO） ；取走桔子；V（SE） ；吃桔子 DAUGHTER （）: P（SA） ；取走苹果；V（SE） ；吃苹果 21、读者/写者问题。有一数据区为多个进程所共享，假设一些进程只能对该数据区完成读操作 （读者） ，而另一些进程只能对其完成写操作（写者） ，读者和写者要遵守以下的约束：（1） 允许多个读者同时从数据区中读数据；（2） 当有读者正在读数据时，不允许写者写数据；（3） 任何时候只允许一个写者向数据区中写数据；（4） 若有写者正在写数据区，不允许读者读数据。试用 P、V 操作实现读者 /写者问题解：INT MUTEX-COUNT；/*读进程之间互斥访问变量COUNT*/ INT MUTEX-RW ；/*读进程与写进程，写进程与写进程之间互斥访问DATA 区*/ INT COUNT=0 ；/*读进程数目 */ MAIN （） COBEGIN READ （） ；WRITE （） ；COEN