操作系统重点

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1、问答题1. 对于分时系统，怎样理解“从宏观上看，多个用户同时工作，共享系统的资源；从微观 上看，各终端程序是轮流运行一个时间片”？答：在分时系统中，系统把CPU时间划分成许多时间片，每个终端用户可以使用由一 个时间片规定的CPU时间，多个用户终端就轮流地使用CPU。这样的效果是每个终端都开 始了自己的工作，得到了及时的响应。也就是说，“从宏观上看，多个用户同时工作，共享 系统的资源”。但实际上，CPU在每一时刻只为一个终端服务，即“从微观上看，各终端程 序是轮流运行一个时间片”。2. 什么是“原语”、“特权指令”、“系统调用命令”和“访管指令”？它们之间有无一定的 联系？答：特权指令和访管指令

2、都是CPU指令系统中的指令，只是前者是一些只能在管态下 执行的指令，后者是一条只能在目态下执行的指令。原语和系统调用命令都是操作系统中 的功能程序，只是前者执行时不能被其他程序所打断，后者没有这个要求。操作系统中有 些系统调用命令是以原语的形式出现的，例如创建进程就是一条原语式的系统调用命令。 但并不是所有系统调用命令都是原语。因为如果那样的话，整个系统的并发性就不可能得 到充分地发挥。*3.试述创建进程原语的主要功能。答：创建进程原语的主要功能有以下三项。(1) 为新建进程申请一个PCB。(2) 将创建者(即父进程)提供的新建进程的信息填入PCB中。(3) 将新建进程设置为就绪状态，并按照所

3、采用的调度算法，把PCB排入就绪队列中。4. 处于阻塞状态的一个进程，它所等待的事件发生时，就把它的状态由阻塞改变为就绪， 让它到就绪队列里排队，为什么不直接将它投入运行呢？答：只要是涉及管理，就应该有管理的规则，没有规则就不成方圆。如果处于阻塞状态 的一个进程，在它所等待的事件发生时就径直将它投入运行(也就是把CPU从当前运行进 程的手中抢夺过来)，那么系统就无法控制对CPU这种资源的管理和使用，进而也就失去了 设置操作系统的作用。所以，阻塞状态的进程在它所等待的事件发生时，必须先进入就绪队 列，然后再去考虑它使用CPU的问题。5. 系统中的各种进程队列都是由进程的PCB链接而成的。当一个进

4、程的状态从阻塞变为就 绪状态时，它的PCB从哪个队列移到哪个队列？它所对应的程序也要跟着移来移去吗？为 什么？答：当一个进程的状态从阻塞变为就绪时，它的PCB就从原先在的阻塞队列移到就 绪队列里。在把进程的PCB从这个队列移到另一个队列时，只是移动进程的PCB，进程 所对应的程序是不动的。这是因为在进程的PCB里，总是记录有它的程序的断点信息。 知道了断点的信息，就能够知道程序当前应该从哪里开始往下执行了。这正是保护现场 所起的作用。6. 什么是内部碎片？什么是外部碎片？各种存储管理中都可能产生何种碎片？答：所谓“内部碎片”，是指系统已经分配给用户使用、用户自己没有用到的那部分存 储空间；所谓

5、“外部碎片”，是指系统无法把它分配出去供用户使用的那部分存储空间。对 于教材而言，单一连续区存储管理、固定分区存储管理、分页式存储管理和请求页式存储管 理都会出现内部碎片。只是前两种存储管理造成的内部碎片比较大，浪费较为严重；后两种 页式存储管理，平均来说每个作业都会出现半页的内部碎片。教材中，只有可变分区存储管 理会产生外部碎片。7.叙述静态重定位与动态重定位的区别。答：静态重定位是一种通过软件来完成的地址重定位技术。它在程序装入内存时，完成 对程序指令中地址的调整。因此，程序经过静态重定位以后，在内存中就不能移动了。如果 要移动，就必须重新进行地址重定位。动态重定位是一种通过硬件支持完成的

6、地址重定位技术。作业程序被原封不动地装入内 存。只有到执行某条指令时，硬件地址转换机构才对它里面的地址进行转换。正因为如此， 实行动态重定位的系统，作业程序可以在内存里移动。也就是说，作业程序在内存中是可浮 动的。8. 个虚拟地址结构用24个二进制位表示。其中12个二进制位表示页面尺寸。试问这种 虚拟地址空间总共多少页？每页的尺寸是多少？答：如下图所示，由于虚拟地址中是用12个二进制位表示页面尺寸(即页内位移)，所 以虚拟地址空间中表示页号的也是12个二进制位。这样，这种虚拟地址空间总共有：212 = 4096 (页) 每页的尺寸是：212 = 4096 = 4K (字节)9. 试述缺页中断与

7、页面淘汰之间的关系。答：在请求页式存储管理中，当根据虚拟地址查页表而发现所要访问的页不在内存时， 就会产生缺页中断。系统响应中断后，就由操作系统到辅存把所需要的页读入内存。这时， 内存可能有空闲的块，也可能没有。只有当内存中没有空闲块时，才会出现将内存现有页面 淘汰出去的问题，即要进行页面淘汰。所以，缺页中断和页面淘汰之间的关系是：页面淘汰 一定是由缺页中断所引起；但缺页中断则不一定引起页面淘汰。10. 做一个综述，说明从单一连续区存储管理到固定分区存储管理，到可变分区存储管理， 到分页式存储管理和分段式存储管理，再到请求分页式存储管理，每一种存储管理的出现， 都是在原有基础上的发展和提咼。答

8、：教材共介绍了 6种存储管理策略，它们 适用于不同的场合，如图所示。图中，在单一连 续分区存储管理与固定分区存储管理之间画了一 条线，表明位于线以上的存储管理策略只适用于 单道程序设计，位于以下存储管理策略都适用于 多道程序设计；在可变分区存储管理与分页式、 分段式存储管理之间画了一条线，表明位于线以 上的存储管理策略都要求为进入内存的作业分配 一个连续的存储区，以下的存储管理策略打破了单一连续分区存储管理 固定分区存储管理可变分区存储管理 分页式、分段式存储管理请求分页式存储管理单道多道连续不连续全部部分各种存储管理策略的适用场合连续性的要求；在分页式、分段式存储管理与请求页式存储管理之间画

9、了一条线，表明位于 线以上的存储管理策略都要求使作业程序全部进入内存，而以下的存储管理策略打破了全部 的要求，只要部分装入内存就可以了。可见，每一种新存储管理策略的出现，都是在原有存储管理基础上的一次发展和提高。 它们从简单到复杂，从不完善到逐渐完善。*11.利用伙伴系统分配一个1MB的内存区域，存储请求和释放的序列为：请求A(70KB)、 请求B(35KB)、请求C(80KB)、释放A、请求D(60KB)、释放B、释放D、释放C。画出类 似于图3-20的图。答：结果如下图所示。1MBA(128KB)128KB256KB512KBA(128KB)B(64KB)64KB512KBA( 128KB

10、)B(64KB)64KBC(128KB)128KB512KB128KBB(64KB)64KBC(128KB)128KB512KB128KBB(64KB)D(64KB)C(128KB)128KB512KB128KB64KBD(64KB)C(128KB)128KB512KB256KBC(128KB)128KB512KB1MB啊融启:A请求70KB：B请求35KB：C请求80KB：A释放70KB：D请求60KB：B释放35KB：D释放60KB：C释放80KB：12. 启动磁盘执行一次输入/输出操作要花费哪几部分时间？哪个时间对磁盘的调度最有影 响？答：执行一次磁盘的输入/输出操作需要花费的时间包括三

11、部分：（1）查找时间；（2）等 待时间；（3）传输时间。在这些时间中，传输时间是设备固有的特性，无法用改变软件的办 法将它改进。因此，要提高磁盘的使用效率，只能在减少查找时间和等待时间上想办法，它 们都与I/O在磁盘上的分布位置有关。由于磁臂的移动是靠控制电路驱动步进电机来实现， 它的运动速度相对于磁盘轴的旋转来讲较缓慢。因此，查找时间对磁盘调度的影响更为主要。13. 何为DMA?通道与DMA有何区别？答：所谓“DMA”，是指“直接存储器存取”的数据传输方式，其最大特点是能使I/O 设备直接和内存储器进行成批数据的快速传输。适用于一些高速的I/O设备，如磁带、磁盘 等。通道方式与DMA方式之间

12、的区别如下。（1）在DMA方式下，数据传输的方向、传输长度和地址等仍然需要由CPU来控制。 但在通道方式下，所需的CPU干预大大减少。（2）在DMA方式下，每台设备要有一个DMA控制器。当设备增加时，多个DMA控 制器的使用，显然不很经济；但在通道方式下，一个通道可以控制多台设备，这不仅节省了 费用，而且减轻了 CPU在输入/输出中的负担。（3）在DMA方式下传输数据时，是采用“窃取”总线控制权的办法来工作的。因此， CPU与设备之间并没有实现真正的并行工作；在通道方式下，CPU把I/O任务交给通道后， 它就与通道就真正并行工作。14. 试述SPOOL系统中的3个组成软件模块各自的作用。答：S

13、POOLING系统中的3个软件模块是预输入程序、缓输出程序和井管理程序。它 们各自的作用如下。（1）预输入程序预先把作业的全部信息输入到磁盘的输入井中存放，以便在需要作业信 息以及作业运行过程中需要数据时，可以直接从输入井里得到，而无需与输入机交往，避免 了等待使用输入机的情况发生。（2）缓输出程序总是查看“输出井”中是否有等待输出的作业信息。如果有，就启动输 出设备（如打印机）进行输出。因此，由于作业的输出是针对输出井进行的，所以不会出现 作业因为等待输出而阻塞的现象。（3）井管理程序分为“井管理读程序”和“井管理写程序”当作业请求输入设备工作 时，操作系统就调用井管理读程序，把让输入设备工

14、作的任务，转换成从输入井中读取所需 要的信息；当作业请求打印输出时，操作系统就调用井管理写程序，把让输出设备工作的任 务，转换成为往输出井里输出。15. 为了能够使CPU与设备控制器中的各个寄存器进行通信，I/O系统常采用哪样的两种方法来实现?答：为使CPU与设备控制器中的各个寄存器进行通信，I/O系统常采用“单独的I/O空 间”和“内存映射I/O”两种方法来实现。在“单独的I/O空间”方法里，设备控制器的每 个寄存器都有一个I/O端口号，它们单独组成一个地址空间。这样，计算机系统除了内存空 间外，还有一个I/O端口地址空间。CPU将用不同的指令，完成对内存空间和I/O端口地址 空间的访问。在

15、“内存映射I/O”方法里，设备控制器里的每个寄存器没有了特定的设备（端 口）地址，而是唯一地与一个内存地址相关联，这些地址不会分配作他用。CPU将通过相 同的指令，实现对整个内存空间的访问。也就是说，采用内存映射7O,可以减少CPU中指 令类型的数目。16. 为什么位示图法适用于分页式存储管理和对磁盘存储空间的管理？如果在存储管理中采 用可变分区存储管理方案，也能采用位示图法来管理空闲区吗？为什么？答：无论是分页式存储管理还是磁盘存储空间的管理，它们面对的管理对象一一存储块 （内存块或磁盘块）的数量，在系统的运行过程中是固定不变的。因此，可以很方便地用相 同数量的二进制位来对应管理它们。但如果在存储管理中采用可变分区存储管理方案，那么 在系统运行时，分区的数目是变化的。因此，也就无法用位示图法来管理这些分区的使用情 况。17 .一个文件的绝对路径名和相对路径名有何不同？答：在树型目录结构中，用户要访问一个文件，必须使用文件的路径名来标识文件。从 根目录出发、一直到所要访问的文件，将所经过的目录名字用分隔符连接起来，所形成的字 符