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1、.第一章 绪论1. 操作系统的基本功能答：操作系统的职能是治理和掌握运算机系统中的全部硬、软件资源,合理地组织运算机工作流程,并为用户供应一个良好的工作环境和友好的接口；操作系统的基本功能包括：处理机治理、储备治理、设备治理、信息治理（文件系统治理）和用户接口等；2. 讨论操作系统的几种不同观点答：（ 1）作为运算机系统资源的治理者： 处理机治理：安排和掌握处理机；储备器治理：安排及回收内存； I/O设备治理： I/O安排与操作； 文件治理：文件存取、共享和爱护；（ 2）作为扩充机器： 把掩盖了软件的机器称为扩充机或虚拟机； 分层扩充的特点；其次章 操作系统用户界面1. 操作系统为用户供应哪两
2、种接口答：操作系统为用户供应两个接口,一个是系统为用户供应的各种命令接口,用户利用这些操作命令来组织和掌握作业的执行或治理运算机系统；另一个接口是系统调用,编程人员使用系统调用来恳求操作系统供应服务,例如申请和释放外设等类资源、掌握程序的执行速度等；2. 什么是系统调用答：系统调用是操作系统供应应编程人员的唯独接口；编程人员利用系统调用,在源程序一级动态恳求和释放系统资源,调用系统中已有的系统功能来完成那些与机器硬件部分相关的工作以及掌握程序的执行速度等；因此,系统调用像一个黑箱子那样,对用户屏蔽了操作系统的详细动作而只供应有关的功能；3. 系统调用与库函数的区分答：（ 1）函数库供应的函数通
3、常不需要操作系统的服务,函数在用户空间内执行,除非函数涉及到I/O 操作；系统调用是要求操作系统为用户供应进程,供应某种服务,通常是涉及系统的硬件资源和一些敏锐的软件资源等；（ 2） 函数库调用是语言或应用程序的一部分,而系统调用是操作系统的一部分；系统调用时在操作系统内核发觉一个“ trap ”或中断后进行的（其中系统调用是软中断）；（ 3）库函数是在系统调用上的一层包装,运行在用户态；第三章 进程治理1. 进程掌握块包含哪些信息答：（ 1）描述信息： 进程名或进程标识名； 用户名或用户标识名； 家庭关系；（ 2）掌握信息： 进程当先状态； 进程优先级； 程序开头地址； 各种计时信息； 通信
4、信息；（ 3）资源治理信息： 占用内存大小及其治理用数据结构指针； 对换或掩盖用的有关信息； 共享程序段大小及起始地址； 输入输出设备的设备号,所要传送的数据长度、缓冲区地址、缓冲区长度及所用设备的有关数据结构指针； 指向文件系统结构的指针及有关标识；（ 4） CPU现场爱护结构：储备退出执行时的进程现场数据；2. 进程的五态模型及转换答：五个基本状态：初始状态、就绪状态、执行状态、等待（堵塞）状态、终止状态；训练资料3. 进程掌握的原语与流程图答：把系统态下执行的某些具有特定功能的程序段称为原语；原语可分为两类：一类是机器指令级的,其特点是执行期间不答应中断,像原子一样,在操作系统它是一个不
5、行分割的基本单位；另一类是功能级的,其特点是作为原语的程序段不答应并发执行；流程图如图；4. 进程堵塞与挂起（唤醒）的区分？ 内存就绪与外存就绪的区分？5. 用户模式,系统模式答：大多数处理器至少支持两种执行模式,某些指令只能在特权模式下运行,包括读取或转变诸如程序状态字之类掌握寄存器的指令、原式I/O 指令和与内存治理相关的指令；另外,有部分内存区域仅在特权模式下可以被拜访到；特权模式可成为系统模式或系统态、掌握模式或内核模式；非特权模式通常称为用户模式或用户态,这是由于用户程序通常在该模式下运行；6. 进程创建方式有哪两种？进程何时会被撤销答：进程创建方式有以下两种： （ 1）有系统程序模
6、块统一创建； （ 2）由父进程创建；以下三种情形导致进程被撤销： （ 1）该进程已完成所要求的功能而正常终止；（ 2）由于某种错误导致非正常中止；（ 3）祖先进程要求撤销某个子进程；7. 用信号量解决生产者 - 消费者问题； 信号量的其它应用答：把并发进程的同步和互斥问题一般化,可以得到一个抽象的一般模型, ,即生产者 - 消费者问题； 运算机系统中, 每个进程都申请使用和释放各种不同类型的资源；把系统中使用某种一类资源的进程成为该资源的消费者,而把释放同类资源的进程称为该资源的生产者；生产者 - 消费者问题是一个同步问题；它们之间满意如下条件：消费者想接收数据时,有界缓冲区中至少有一个单元满
7、； 生产者想发送数据时,有界缓冲区至少有一个单元空；由于有界缓冲区是临界资源,因此,各生产者进程和消费者进程之间必需互斥执行；设公用信号量 mutex 保证生产者进程和消费者进程之间的互斥,设信号量avail为生产者进程的私用信号量, 信号量 full为消费者进程的私用信号量；信号量avail表示有界缓冲区中的空单元数,初值为n；信号量 full表示有界缓冲区中的非空单元数,初值为0；信号量 mutex 表示可用有界缓冲区的个数,初值为1；从而有：Depositdata: beginPavail Pmutex送数据入缓冲区某单元Vfull VmutexEnd Rcmovcdata:BeginP
8、full Pmutex取缓冲区中某单元数据Vavail VmutexEnd由于一个过程中包含多个公用、私用信号量,P、V 原语的操作次序要特别当心；由于V 原语是释放资源的,所以可以以任意次序显现；但P 原语就不行,假如次序纷乱,将会造成进程之间的死锁；8. 说明出名管道（ FIFO）,（无名）管道（ pipe ）,及两者的区分答：管道是指能够连接一个写进程和一个读进程的并答应它们以生产者- 消费者方式进行通信的一个共享文件,又称为 pipe 文件；无名管道是一个暂时文件,是利用系统调用pipe （）建立起来的无名文件,没有路径名,只有调用pipe 的进程及其子孙进程才能识别此文件描述符而利用
9、改文件（管道）进行通信；出名管道是利用mknod 系统调用建立的, 是可以在文件系统中长期存在的,既有路径名的文件,其他进程可以知道其存在,并利用该路径名来拜访该文件；9. 多进程架构,多线程应用实例答：（1）多进程的案例： Nginx 主流的工作模式是多进程模式； 几乎全部的 web sever 服务器服务都有多进程； Chrome 浏览器是多进程方式； Redis ,多进程单线程； （ 2）多线程的案例： 桌面软件,响应用户输入的是一个线程,后台程序处理是另外的线程；Memcached10. 用户级线程,系统级线程,及二者区分答：线程的两个基本类型是：用户级线程和系统级线程（核心级线程）；
10、用户级线程的治理过程全部由用户程序完成,操作系统内核只对进程进行治理；核心级线程由操作系统内核进行治理；操作系统内核给应用程序供应相应的系统调用和应用程序接口API,以使用户程序可以创建、执行、撤销进程；用户级线程有较高的敏捷性和高效率,但并发才能较差；核心级线程有较好的并行才能,一个进程内的线程堵塞不会影响该进程内的其他线程,但线程治理的开销过大,缺乏敏捷性；11. 进程和程序的区分答：（ 1）进程是一个动态概念,而程序是一个静态概念,程序是指令的有序集合,无执行含义,进程就强调执行的.过程；（ 2）进程具有并行特点（独立性,异步性）,程序就没有； （ 3）不同的进程可以包含同一个程序,同一
11、程序在执行中也可以产生多个进程；12. 什么是互斥？什么是同步？答：进程间的互斥是指：一组并发进程中的一个或多个程序段,因共享某一公有资源而导致它们必需以一个不许交叉执行的单位执行,即不答应两个以上的共享该资源的并发进程同时进入临界区；进程间的同步是指：异步环境下的一组并发进程因直接制约相互发送消息而进行相互合作、相互等待,各进程按肯定的速度执行的过程；13. 互斥有哪几种可能的实现方法答： 对临界区加锁实现互斥； 用信号量实现并发进程互斥； 用 P,V 原语实现进程互斥14. 分析加锁法的原理和存在的问题答：当某个进程进入临界区之后,他将锁上临界区,直到它退出临界区时为止；并发进程在申请进入
12、临界区时,第一测试该临界区是否是上锁的；假如非临界区已被锁住,就该进程要等到临界区开锁之后才有可能获得临界区；设临界区的类名为 S；为了保证每一次临界区中只能有一个程序段被执行,又设锁定位keyS ；keyS 标识该锁定位属于类名为 S 临界区；加锁后的临界区程序描述如下；LockkeyS UnlockkeyS设 keyS=1时表示类名为S 的临界区可用, keyS=0时表示类名为 S 的临界区不行用；就UnlockkeyS只用一条语句即可实现；keyS 1不过, 由于 LockkeyS必需满意 keyS=0时,不答应任何进程进入临界区,而 keyS=1时仅答应一个进程进入临界区的估量,因而实
13、现起来较为困难；15. 线程的概念,进程与线程的区分答：传统操作系统中只答应线程中有一个执行引擎,而现代操作系统中,进程可以包含多个执行引擎；每个执行引擎称为线程；线程是进程的一部分,有时被称为轻权进程或轻量级进程,和线程一样是CPU调度的一个单位；线程与进程的区分可归纳为以下4 点：（ 1）地址空间和其它资源（如打开文件）：进程间相互独立,同一进程的各线程间共享；某进程内的线程在其它进程不行见；（ 2）通信：进程间通信IPC,线程间可以直接读写进程数据段（如全局变量）来进行通信需要进程同步和互斥手段的帮助,以保证数据的一样性；（ 3）调度和切换：线程上下文切换比进程上下文切换要快得多；（ 4
14、）在多线程 OS中,进程不是一个可执行的实体；第四章 处理机调度1. 最短作业优先法（ SJF）的原理,存在的问题及改进方法答：（ 1）定义：对优先执行时间短的作业（进程）优先安排处理机；通常后来的短作业不抢 先正在执行的作业； （ 2）缺点：对长作业特别不利,可能长时间得不到执行；未能依据作业 的紧迫程度来划分执行的优先级；难以精确估 计作业（进程）的执行时间,从而影响调度性能；（ 3）改进方法：最高响应比优先法（HRN）是对 FCFS方式和 SJF 方式的一种综合平稳；HRN 调度策略同时考虑每个作业的等待时间长短和估量需要的执行时间长短,从中选出响应比最高的作业投入执行；训练资料.2.
15、什么是分级调度答：一般来说,处理机调度可以分为4 级；（ 1）作业调度；又称宏观调度或高级调度；（2）交换调度；又称中级调度；（ 3）进程调度；又称微观调度或低级调度；（ 4）线程调度；调度关系如图4.13. 进程调度的功能答：（ 1）记录系统中全部进程的执行情形；（ 2）挑选占有处理机的进程；（ 3）进行进程上下文切换；4. 常见的进程调度算法答：（ 1）先来先服务（ FCFS）调度算法；（ 2）轮转法；（ 3）多级反馈轮转法； （4）优先级法；（ 5）最短作业优先法；（ 6）最高响应比优先法；第五章 储备治理1. 虚存的概念答：将进程中的目标代码、数据等虚拟地址组成的虚拟空间称为虚拟储备器
16、；虚拟储备器不考虑物理储备器的大小和信息存放的实际位置,只规定每个进程中相互关联信息的相对位置；每个进程都有自己的虚拟储备器,且虚拟储备器的容量是由运算机的地址结构和寻址方式确定的；2. 页式治理、段式治理、段页式治理中的地址变换过程答：如图分别是页式治理、段式治理、段页式治理中的地址变换过程3. 有快表时的平均存取时间运算例：有一页式系统,其页表存放在主存中：（ 1）假如对主存一次存取需要1.5 s,实现一次页面拜访的存取时间是多少？（ 2）假如系统加有快表,平均命中率为85%,当页表项在快表中时,查找时间忽视为0,问此时的平均存取时间是多少？答：如页表存放在主存中,就要实现一次页面拜访需两
17、次拜访主存：一次是拜访页表,确定所存取页面的物理地址（称为定位） ；其次次才依据该地址存取页面数据；页表在主存的存取拜访时间=1.5 2=3（ s）训练资料增加快表后的存取拜访时间=0.85 1.5+ （ 1-0.85 ）21.5=1.725 （ s）4. 局部性原理答：局部性原理是指CPU拜访储备器时,无论是存取指令仍是存取数据,所拜访的储备单元都趋于集合在一个较小的连续区域中；5. 页式治理、段式治理、段页式治理的实现原理及对比分析答：（1）页式治理：将各进程的虚拟空间划分成如干个长度相等的页page ,页式治理把内存空间按页的大小划分成片或者页面（ page frame ）,然后把页式虚
18、拟地址与内存地址建立一一对应页表,并用相应的硬件地址变换机构,来解决离散地址变换问题；页式治理采纳恳求调页或预调页技术实现了内外存储备器的统一治理；（ 2）段式治理：把程序按内容或过程（函数）关系分成段,每段有自己的名字；一个用户作业或进程所包含的段对应一个二维线形虚拟空间,也就是一个二维虚拟储备器；段式治理程序以段为单位安排内存,然后通过地址影射机构把段式虚拟地址转换为实际内存物 理 地 址 ； 程 序 通 过 分 段segmentation划分为多个模 块,如代码段、数据段、共享段；其优点是：可以分别编写和编译；可以针对不同类型的段实行不同的爱护；可以按段为单位来进行共享,包括通过动态链接
19、进行代码共享；（ 3）段页式治理：如右图（ 4）对比分析：方法功能页式段式段页式静态动态适用环境多道多道虚拟空间一维二维重定位方式动态安排方式静态或动态页为单位非连续动态安排段为单位非连续动态安排页为单位非连续释放执行完毕释放剔除与执行完后释放爱护内存扩充掩盖与交换技术越界爱护与掌握权爱护外存、内存统一治理的虚存共享较难便利硬件支持地址变换机构,中断机构段氏地址变换机,爱护与中断,动态连接结构爱护机构6. 储备治理的主要功能答： 虚拟储备器； 地址变换； 内外存数据传输的掌握； 内存的安排与回收； 内存信息的共享与爱护7. 常用的内存信息爱护方法答：常用的内存信息爱护方法有： 硬件法：上下界爱
20、护法； 软件法：爱护键法； 软硬件结合法：界限寄存器与 CPU的用户态或核心态工作方式相结合的爱护方式；8. 动态分区治理的常用内存算法有几种？比较它们各自的优缺点答：动态分区式治理的常用内存安排算法有最先适应法（FF）、正确适应法（ BF）和最坏适应法（ WF）；优缺点比较： 从搜寻速度上看最先适应法正确,正确适应法和最坏适应法都要求把不同大小的闲暇区按大小进行排队； 从回收过程来看,最先适应法也是正确,由于正确适应法和最坏适应法都必需重新调整闲暇区的位置； 正确适应法找到的闲暇区是正确的,但是会造成内存碎片较多,影响了内存利用率,而最坏适应法的内存碎片最少,但是对内存的恳求较多的进程有可能
21、安排失败；第八章 文件系统1. 文件的物理结构有哪几种及其工作原理答：（ 1）连续文件； （ 2）串联文件； （ 3）索引文件；2. 串联文件结构的优缺点分析答：（ 1）优点： 提高了磁盘空间利用率,不需要为每个文件预留物理块； 有利于文件插入和删除； 有利于文件动态扩充； （ 2） 缺点： 存取速度慢,不适于随机存取； 当物理块间的链接指针出错时数据丢失； 更多的寻道次数和寻道时间； 链接指针占用肯定空间,降低了空间利用率；3. 常用的文件储备设备的治理方法及优缺点分析答：方法：闲暇文件目录,位示图,闲暇块链；优缺点：（ 1）闲暇文件目录治理方法实现简洁,适于连续文件结构的文件储备区的安排与
22、回收；但是由于回收时不进行合并,所以使用该方法简洁产生大量的小闲暇区；（ 2）位示图法在查找闲暇块时无须启动,但要占用空间；（ 3）闲暇物理块链法简洁,但因多次启动I/O 效率较低；4. 文件目录的概念答：一个运算机系统中有成千上万个文件,为了便于对文件进行存取和治理,运算机系统建立文件的索引,即文件名和文件物理位置之间的映射关系,这种文件的索引称为文件目录；5. 单级目录、二级目录、多级目录的比较.6. 文件系统的层次模型答：依次为： 用户接口； 符号文件系统层； 基本文件系统层；存取掌握验证层； 规律文件系统层； 物理文件系统层； 文件储备设备安排模块和设备策略模块； 启动输入输出层；第九
23、章 设备治理1.外设与内存之间的常用数据传送掌握方式,各自的适用范畴及优缺点答：（1）程序直接掌握方式：其特点是掌握简洁,所需硬件支持少；其缺点是 CPU和外部设备只能串行工作, CPU的利用率低； 不能实现设备之间的并行工作；只适用于那些 CPU 执行速度较慢,而且外部设备较少的系统；（ 2）中断掌握方式：其优点是所需硬件支持较少,与程序直接掌握方式相比, 使 CPU的利用率大大提高并且能支持多道程序和设备的并行操作；其缺点是消耗的 CPU处理时间较多； 随着外部 I/O 设备的增多和速度的提高, 可能会造成 CPU无法响应中断训练资料.和显现数据丢失现象；（ 3） DMA方式：其优点是I/
24、O速度较快,大大削减了CPU进行中断处理的次数；排除了因并行操作设备过多时CPU来不及处理或因速度不匹配而造成数据丢失等现象；其缺点是所需硬件较多；多个DMA掌握器的同时使用会引起内存地址的冲突并使得掌握过程进一步复杂化；（ 4）通道方式：其优点是I/O速度快,进一步减轻了CPU的工作负担和增加了运算机系统的并行工作才能；其缺点是掌握较复杂,所需的硬件最复杂；总结来说,编程掌握方式和中断掌握方式都只适用于简洁的、外设很少的运算机系统,由于编程掌握方式耗费大量的 CPU时间,并无法检测与发觉设备或其他硬件产生的错误,而且设备和CPU设备和设备之间只能串行工作；中断掌握方式虽然在某种程度上解决了上述问题,但由于中断次数多,因而CPU仍需要花较多的时间处理中断,而且能够并行操作的设备台数也受到了中断处理时间的限制,中断次数增多会导致数据丢失；DMA方式和通道方式较好地解决了上述问题；这两种方式采纳了外设和内存直接交换数据的方式；只有在一段数据传送终止时,这两种方式才发生中断信号,要求CPU做善后处理,从而减轻了CPU的工作负担； DMA方式与通道掌握方式的区分是：DMA方式要求 CPU执行设备驱动程序来启动设备,给出存放数据的内存起始地址以及操作方式和传送字节长度等；而通道方式就是在 CPU发出 I/O 启动之后,由通道指令来完成这些工作；训练资料