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1、操作系统期末考试复习指导上海电大整理仅供参考第一局部 考核说明一、命题原那么、选择题选择一个正确答案的代码填入括号中，每题分，共分、判断题正确的划，错误的划，每题分，共分、简答题每题分，共分、应用题每题分，共分二、考试方式：采用一纸开卷考试，笔试。答题时限：笔试考试时间为分钟。第二局部 复习重点第1章 操作系统概述一、复习要点：考核学生对操作系统的定义、主要功能、主要类型、操作系统的特征以及分时概念等内容的学习情况。 【掌握】. 操作系统的概念操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源、有效地组织多道程序运行的系统软件或程序集合，是用户及计算机之间的接口。记忆要点：操作系统是什么是系统
2、软件；操作系统管什么控制和管理计算机系统内各种资源；操作系统有何用扩大硬件功能，方便用户使用。. 操作系统的主要功能操作系统的五大主要功能：存储管理、进程和处理机管理、文件管理、设备管理、用户接口管理。【理解】1. 操作系统的特征：并发、共享和异步性。并发性是指两个或多个任务在同一给定的时间间隔中进展。资源共享是指多个任务共享计算机系统中的资源异步性表达了多道程序环境下，程序执行时“走走停停的性质，更反响出操作执行现场的不可预知性。理解模拟：并发“大家都前进了； 共享“一件东西大家用； 异步性“你走我停，“走走停停。2. 操作系统的主要类型操作系统的主要类型有：多道批处理系统、分时系统、实时系
3、统、网络操作系统、个人机操作系统、分布式系统和嵌入式操作系统。批处理操作系统的主要特征可归纳为两点：“多道和“成批。“多道是指内存中同时存在有多个正在处理的作业，并且外存上还存放有大量的尚待处理的后备作业。“成批是指作业成批地进入系统，成批地处理，成批地离开系统；作业及作业之间的过渡由操作系统控制，不需用户的干预。批处理系统的主要优点是系统吞吐量大，资源利用率高；缺点是用户作业的等待时间长，用户及系统没有交互能力。吞吐量：在一段给定的时间内，计算机所能完成的总工作量。系统是著名的分时系统。3. 分时概念：主要是指假设干并发程序对时间的共享。【了解】1. 操作系统的形成；2. 分时和实时操作系统
4、的特点，见教材页；分时系统及实时系统的主要区别如下：关于交互性。分时系统中各个终端用户及系统之间具有较强的交互性，而实时系统一般是专为某一领域使用的，对此要求不强。关于可靠性。及分时系统相比，实时系统更加注重其稳定性和可靠性。关于响应时间。分时系统对响应时间的要求是以终端用户能承受的时间为依据的；而实时系统对响应时间一般有严格的要求，即能对外部请求做出及时的响应和处理。3. 操作系统在计算机系统中的地位：是裸机之上的第一层软件，是建立其他所有软件的根底。4. 操作系统构造设计：整体构造、层次构造、虚拟机构造和客户机效劳器构造。5. 操作系统为用户提供的三种用户接口：图形用户接口、命令行接口和程
5、序接口。系统调用是操作系统内核及用户程序、应用程序之间的接口。在系统，系统调用以函数的形式出现。二、练习题：一辅导例题：讲解请参考教学辅导【例】什么是操作系统？答案 操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源、有效地组织多道程序运行的系统软件或程序集合，是用户及计算机之间的接口。【例】在计算机系统中，操作系统是。 处于裸机之上的第一层软件处于硬件之下的底层软件处于应用软件之上的系统软件处于系统软件之上的用户软件答案 【例】现代操作系统的根本特征是、资源共享和异步性。多道程序设计中断处理实现分时及实时处理程序的并发执行答案 【例】以下不属于操作系统具备的主要功能的是。内存管理文档编辑中断
6、处理调度答案 【例】 操作系统是计算机系统的核心软件。按功能特征的不同，可把操作系统分为、网络操作系统和分布式操作系统根本类型。其中的主要目标是提高系统的吞吐率和效率，而是一旦有处理请求和要求处理的数据时，就应该立即处理该数据并将结果及时送回。单用户系统批处理系统分时系统微机操作系统实时系统答案 【例】把下面左右两列词用线连起来，形成最恰当的搭配。层次构造客户机效劳器构造 整体构造 虚拟机构造答案 ，。二补充练习：选择题选择一个正确答案的代码填入括号中. 一个完整的计算机系统是由组成的。硬件软件 硬件和软件用户程序. 在计算机系统中，控制和管理各种资源、有效地组织多道程序运行的系统软件称作。文
7、件系统操作系统网络管理系统数据库管理系统. 按照所起的作用和需要的运行环境，操作系统属于。用户软件应用软件支撑软件系统软件. 操作系统的根本职能是。提供功能强大的网络管理工具提供用户界面，方便用户使用提供方便的可视化编辑程序控制和管理系统内各种资源，有效地组织多道程序的运行. 为用户分配主存空间，保护主存中的程序和数据不被破坏，提高主存空间的利用率。这属于。处理器管理存储管理文件管理作业管理. 操作系统对缓冲区的管理属于的功能。处理机管理设备管理 文件管理存储器管理. 操作系统内核及用户程序、应用程序之间的接口是。命令图形界面系统调用语言函数. 为了使系统中所有的用户都能得到及时的响应，该操作
8、系统应该是。多道批处理系统分时系统实时系统网络系统. 在实时系统中，一旦有处理请求和要求处理的数据时，就应该立即处理该数据并将结果及时送回。下面属于实时系统的是。计算机激光照排系统办公自动化系统计算机辅助设计系统航空订票系统.下面不属于分时系统特征的是。为多用户设计需要中断机构及时钟系统的支持方便用户及计算机的交互可靠性比实时系统要求高. 以下著名的操作系统中，属于多用户、分时系统的是。系统 系统 系统系统判断题正确的划，错误的划。. 操作系统是用户及计算机之间的接口。 . 操作系统是系统软件中的一种，在进展系统安装时可以先安装其它软件，然后再装操作系统。 . 操作系统是整个计算机系统的控制管
9、理中心，它对其它软件具有支配权利。因而，操作系统建立在其它软件之上。. 在系统上，系统调用以函数的形式出现。 . 虽然分时系统也要求系统可靠，但实时系统对可靠性的要求更高。. 操作系统是采用微内核方法实现构造设计的。三、简答题请同学们解答参考教材页的课后习题。三简答题：必须掌握：. 什么是操作系统？操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源、有效地组织多道程序运行的系统软件或程序集合，是用户及计算机之间的接口。. 操作系统的主要功能是什么？操作系统的五大主要功能：存储管理、进程和处理机管理、文件管理、设备管理、用户接口管理。使用虚拟机有什么优势和缺乏？采用虚拟机的优点主要有：在一台机器
10、上可同时运行多个操作系统，方便用户使用。系统平安，有效地保护了系统资源。为软件的研制、开发和调试提供了良好的环境。组建虚拟网络，可以创造出多个理想的工作环境。缺点是：对硬件的要求比拟高，主要是、硬盘和内存。本身非常复杂，另外，执行任务时的速度会受到一些影响。其他：、操作系统一般为用户提供了哪三种界面？各有什么特点？操作系统一般为用户提供的三种界面是：图形用户接口、命令行接口和程序接口。图形用户接口：用户利用鼠标、窗口、菜单、图标等图形界面工具，可以直观、方便、有效地使用系统效劳和各种应用程序及实用工具。命令行接口：在提示符之后用户从键盘上输入命令，命令解释程序接收并解释这些命令，然后把它们传递
11、给操作系统内部的程序，执行相应的功能。程序接口：也称系统调用接口。系统调用是操作系统内核及用户程序、应用程序之间的接口。在系统中，系统调用以函数的形式出现。、操作系统主要有哪三种根本类型？各有什么特点？操作系统主要有以下三种根本类型：多道批处理系统、分时系统和实时系统。多道批处理系统的特点是多道和成批。分时系统的特点是同时性、交互性、独立性和及时性。实时系统一般为具有特殊用途的专用系统，其特点是交互能力较弱、响应时间更严格、对可靠性要求更高。、操作系统主要有哪些类型的体系构造？、系统各采用哪种构造？一般说来，操作系统有如下四种构造：整体构造，层次构造，虚拟机构造和客户机效劳器构造。系统采用的是
12、层次构造，系统采用的是整体构造。第2章 进程管理一、复习重点：考核学生对进程定义、进程的状态及其转换、进程的组成、竞争条件和临界区、进程的同步及互斥、信号量和、操作及其一般应用、死锁的概念和产生死锁的必要条件等内容学习情况。【掌握】1. 进程的定义：进程是程序在并发环境中的执行过程。进程及程序的主要区别。进程最根本的属性是动态性和并发性。2. 进程的状态及其转换进程的种根本状态是：运行态、就绪态和阻塞态。掌握教材页的进程状态及其转换图。3. 进程的同步及互斥的概念。可以简单理解为：同步是协作，互斥是竞争。4. 信号量和、操作及其一般应用。运用信号量机制和、操作，解决并发进程一般的互斥和同步问题
13、。解决此类问题的一般方式： 根据问题给出的条件，确定进程有几个或几类； 确定进程间的制约关系是互斥，还是同步； 各相关进程间通过什么信号量实现彼此的制约，标明信号量的含义和初值； 用、操作写出相应的代码段； 验证代码的正确性：设以不同的次序运行各进程，是否能保证问题的圆满解决。切忌按固定顺序执行各进程。【理解】1. 多道程序设计概念及其优点。2. 进程的一般组成，应深入理解进程控制块的作用。每个进程有惟一的进程控制块。3. 进程管理的根本命令：、。4. 理解进程临界资源和临界区的概念，进程进入临界区的调度原那么。信号量概念，、操作执行的动作。5. 死锁的概念；死锁的个必要条件：互斥条件、不可抢
14、占条件、占有且申请条件、循环等待条件。【了解】1. 进程构造，见教材页图。2. 进程间的种高级通信：共享内存、管道文件和消息传递。二、练习题：一辅导例题：讲解请参考教学辅导【例】判断题：并发是并行的不同表述，其原理一样。 答案 。【例】在操作系统中引入“进程概念的主要目的是 。改善用户编程环境 提高程序的运行速度描述程序动态执行过程的性质 使程序及计算过程一一对应答案 【例】以下进程状态的转换中，不正确的选项是 。就绪阻塞 运行就绪 就绪运行 阻塞就绪答案 【例】进程控制块是描述进程状态和特性的数据构造，一个进程 。可以有多个进程控制块 可以和其他进程共用一个进程控制块可以没有进程控制块 只能
15、有唯一的进程控制块答案 【例】在执行操作时，当信号量的值 ，应释放一个等待该信号量的进程。 小于 大于 小于等于 大于等于答案 分析 ，操作能够实现对临界区的管理要求。它由操作原语和操作原语组成原语是不可中断的过程，对信号量进展操作，具体定义如下： ：将信号量的值减，即-； 如果，那么该进程继续执行；否那么该进程置为阻塞状态，排入阻塞队列。 ：将信号量的值加，即； 如果，那么该进程继续执行；否那么释放队列中第一个等待信号量的进程。 信号量的数据构造为一个值和一个指针，指针指向等待该信号量的下一个进程。信号量的值及相应资源的使用情况有关。当它的值大于时，表示当前可用资源的数量；当它的值小于时，其
16、绝对值表示等待使用该资源的进程个数。注意，信号量的值仅能由，操作来改变。一般来说，信号量时，表示可用资源的数量。执行一次操作意味着请求分配一个单位资源，因此的值减；当 24. 信号量的初值为，在上执行了次操作，次操作后，的值为 。 25. 假设、操作的信号量初值为，当前值为 -，那么表示有 个等待进程。 26. 在进程通信中，使用信箱方式交换信息的是 。低级进程通信 高级进程通信 共享内存方式 管道文件方式27. 系统出现死锁的原因是 。计算机系统发生了重大故障有多个封锁的进程同时存在假设干进程因竞争资源而无休止地循环等待着，而且都不释放已占有的资源 资源数大大少于进程数，或进程同时申请的资源
17、数大大超过资源总数28. 两个进程争夺同一个资源 。一定死锁 不一定死锁 不会死锁 以上说法都不对二、判断题正确的划，错误的划。1. 简单地说，进程是程序的执行过程。因而，进程和程序是一一对应的。 2. 进程和程序是两个截然不同的概念。 3. 程序在运行时需要很多系统资源，如内存、文件、设备等，因此操作系统以程序为单位分配系统资源。 4. 进程控制块是专为用户进程设置的私有数据构造，每个进程仅有一个。 5. 进程执行的相对速度不能由进程自己来控制。 6. 进程之间的互斥，主要源于进程之间的资源竞争，从而实现多个相关进程在执行次序上的协调。 7. 信号量机制是一种有效的实现进程同步及互斥的工具。
18、信号量只能由、操作来改变。 8. 操作是对信号量执行加操作，意味着释放一个单位资源，如果加后信号量的值小于等于零，那么从等待队列中唤醒一个进程，现进程变为阻塞状态，否那么现进程继续进展。 9. 利用信号量的，操作，进程之间可以交换大量信息。 10. 系统产生死锁的根本原因是资源有限且操作不当。因此，当系统提供的资源少于并发进程的需求时，系统就产生死锁。 参考答案：一、 二、，是正确的。. 。进程和程序不是一一对应的。. 。操作系统以进程为单位分配系统资源。. 。进程控制块是为系统中各个进程设置的私有数据构造。. 。这里把进程的同步和互斥混在一起说了。. 。不管信号量的值如何，现进程都继续执行。
19、. 。，操作只能交换少量的信息，属于低级进程通信。. 。仅有系统提供的资源少于并发进程的需求这一个条件时，系统不一定产生死锁。三、简答题：必须掌握：1、 在操作系统中为什么要引入进程概念？它及程序的区别和联系是什么？在操作系统中，由于多道程序并发执行时共享系统资源，共同决定这些资源的状态，因此系统中各程序在执行过程中就出现了相互制约的新关系，程序的执行出现“走走停停的新状态。这些都是在程序的动态过程中发生的。用程序这个静态概念已不能如实反映程序并发执行过程中的这些特征。为此，人们引入“进程这一概念来描述程序动态执行过程的性质。 进程及程序的主要区别是： 进程是动态的；程序是静态的。 进程有独立
20、性，能并发执行；程序不能并发执行。 二者无一一对应关系。 进程异步运行，会相互制约；程序不具备此特征。但进程及程序又有密切的联系：进程不能脱离具体程序而虚设，程序规定了相应进程所要完成的动作。2、 进程的根本状态有哪几种？通常在操作系统中，进程至少要有三种根本状态。这三种根本状态是：运行态、就绪态和阻塞态或等待态。3、 进程进入临界区的调度原那么是什么？ 一个进程进入临界区的调度原那么是： 如果有假设干进程要求进入空闲的临界区，一次仅允许一个进程进入。 任何时候，处于临界区内的进程不可多于一个。如已有进程进入自己的临界区，那么其它所有试图进入临界区的进程必须等待。 进入临界区的进程要在有限时间
21、内退出，以便其它进程能及时进入自己的临界区。 如果进程不能进入自己的临界区，那么应让出，防止进程出现“忙等现象。、简述信号量的定义和作用。、操作原语是如何定义的？信号量一般是由两个成员组成的数据构造，其中一个成员是整型变量，表示该信号量的值，它是及相应资源的使用情况有关的；另一个是指向的指针。当多个进程都等待同一信号量时，它们就排成一个队列，由信号量的指针项指出该队列的头。信号量通常可以简单反映出相应资源的使用情况，它及、操作原语一起使用可实现进程的同步和互斥。 、操作原语的定义： ()：顺序执行下述两个动作：信号量的值减，即；如果，那么该进程继续执行；如果，那么把该进程的状态置为阻塞态，把相
22、应的连入该信号量队列的末尾，并放弃处理机，进展等待直至其它进程在上执行操作，把它释放出来为止。 ()：顺序执行下述两个动作：值加，即；如果，那么该进程继续运行； 如果，那么释放信号量队列上的第一个即信号量指针项所指向的所对应的进程把阻塞态改为就绪态，执行操作的进程继续运行。、是否所有的共享资源都是临界资源？为什么？不是所有的共享资源都是临界资源。因为临界资源是一次仅允许一个进程使用的资源，而系统中有很多资源可以让多个进程同时使用，例如硬盘、正文段等。、发生死锁的四个必要条件是什么？发生死锁的四个必要条件是：互斥条件，不可抢占条件，占有且申请条件，循环等待条件。图 进程状态转换图、用如下图的进程
23、状态转换图能够说明有关处理机管理的大量内容。试答复： 什么事件引起每次显著的状态变迁？ 下述状态变迁因果关系能否发生？为什么？ 就绪运行：空闲，就绪态进程被调度程序选中。运行就绪：正在运行的进程用完了本次分配给它的时间片。运行阻塞：运行态进程因某种条件未满足而放弃对的占用，如等待读文件。阻塞就绪：阻塞态进程所等待的事件发生了，例如读数据的操作完成。 下述状态变迁：可以。运行进程用完了本次分配给它的时间片，让出，从就绪队列中选一个进程投入运行。：不可以。任何时候一个进程只能处于一种状态，它既然由运行态变为阻塞态，就不能再变为就绪态。：可以。某一阻塞态进程等待的事件出现了，而且此时就绪队列为空，该
24、进程进入就绪队列后马上又被调度运行。其他：、的作用是什么？它是怎样描述进程的动态性质的？进程控制块是进程组成中最关键的局部。每个进程有唯一的进程控制块；操作系统根据对进程实施控制和管理，进程的动态、并发等特征是利用表现出来的；是进程存在的唯一标志。中有说明进程状态的信息：该进程的状态是运行态、就绪态还是阻塞态，利用状态信息来描述进程的动态性质。、表的组织方式主要有哪几种？分别简要说明。表的组织方式主要有：线性方式、链接方式和索引方式。 线性方式是把所有进程的都放在一个表中。 链接方式按照进程的不同状态把它们分别放在不同的队列中。索引方式是利用索引表记载相应状态进程的地址。四、应用题：、系统中只
25、有一台打印机，有三个用户的程序在执行过程中都要使用打印机输出计算结果。设每个用户程序对应一个进程。问：这三个进程间有什么样的制约关系？试用、操作写出这些进程使用打印机的算法。因为打印机是一种临界资源，所以这三个进程只能互斥使用这台打印机，即一个用户的计算结果打印完之后，另一个用户再打印。 设三个进程分别为、和。 设一个互斥信号量，其初值为。 进程 进程 进程 () () () 使用打印机 使用打印机 使用打印机 () () () 、判断以下同步问题的算法是否正确？假设有错，请指出错误原因并予以改正。 设，两个进程共用一个缓冲区，向写入信息，从读出信息，算法框图如下图。 设，为两个并发进程，它们
26、共享一个临界资源。其运行临界区的算法框图如下图。 图 进程, 的算法框图 图 两个并发进程临界区的算法框图 这个算法不对。因为、两个进程共用一个缓冲区，如果先运行，且信息数量足够多，那么缓冲区中的信息就会发生后面的冲掉前面的，造成信息丧失，就不能从中读出完整的信息。改正：、两进程要同步使用缓冲区。为此，设立两个信号量：表示缓冲区为空，初值为；表示缓冲区为满，初值为。 算法框图如下图。 这个算法不对。因为、两个进程是并发的，它们共享一个临界资源，所以二者应互斥地使用该临界资源，在进入临界区时不存在先后的时序关系，而是哪个进程先到一步就先进入自己的临界区。改正：、两个进程应互斥地进入临界区。为此，
27、设立一个信号量：互斥信号量，其初值为。 算法框图如下图。 进程 进程 进程 进程 () () () () 向写入信息 从中读出信息 临界区代码 临界区代码 () () () () 图 图 、设有无穷多个信息，输入进程把信息逐个写入缓冲区，输出进程逐个从缓冲区中取出信息。针对下述两种情况： 缓冲区是环形的，最多可容纳个信息； 缓冲区是无穷大的。试分别答复以下问题： 输入、输出两组进程读写缓冲区需要什么条件？ 用、操作写出输入、输出两组进程的同步算法，并给出信号量含义及初值。 针对容量为的环形缓冲区，输入、输出两组进程读写缓冲区需要的条件为： 输入进程和输出进程需同步执行，即输入进程写缓冲区后，输
28、出进程才可以读； 由于缓冲区容量有限，因此任一时刻所有输入进程存放信息的单元数不能超过缓冲区的总容量； 同理，所有输出进程取出信息的总量不能超过所有输入进程当前写入信息的总数。设缓冲区的编号为，和分别是输入进程和输出进程使用的指针，指向下面可用的缓冲区，初值都是。为使两类进程实行同步操作，应设置三个信号量：两个计数信号量和，一个互斥信号量。：表示放有信息的缓冲区数，其初值为。：表示可供使用的缓冲区数，其初值为。：互斥信号量，初值为，表示各进程互斥进入临界区，保证任何时候只有一个进程使用缓冲区。下面是解决这个问题的算法描述。输入进程： () (); (); 信息送往(); () ; *以为模* (); (); 输出进程： () (); ();从()中取出信息; () ; *以为模*();(); 当缓冲区是无穷大时，输入进程存放信息的单元数不再受缓冲区总容量的限制，因此，可以不设信号量。另外，算法中的() ; 和() ; 修改为；和；即可，其余的算法不变。输入进程： () (); 信息送往(); ; (); (); 输出进程： () (); ();从()中取出信息; ; (); 第3章 处理机调度一、复习重点：考核学生对作业状态、作业调度和进程