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1.设计现代OS的主要目标是什么?

(1) 有效性 （2）方便性（3）可扩充性（4）开放性

2.OS的作用可表现在哪几个方面？

（1）OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口

（2）OS作为计算机系统资源的管理者

（3）OS实现了对计算机资源的抽象

3.试说明推动多道批处理系统形成和发展的主要动力？

主要动力来源于四个方面的社会需求与技术发展

（1）不断提高计算机资源的利用率

（2）方便用户

（3）器件的不断更新换代

（4）计算机体系结构的不断发展

4.OS有哪几大特征？其最基本的特征是什么？

并发性（最基本）、共享性、虚拟性、异步性

5.处理机管理有哪些主要功能？它们的主要任务是什么？

主要功能：进程管理、进程同步、进程通信、处理机调度

进程管理：为作业创建进程，撤销已结束进程，控制进程在运行过程中的状态转换。

进程同步：为多个进程（含线程）的运行进行协调。

进程通信：用来实现在相互合作的进程之间的信息交换。

调度：（1）作业调度（2）进程调度

6.内存管理有哪些主要功能？它们的主要任务是什么？

主要功能：内存分配、内存保护、地址映射、内存扩充

内存分配：为每道程序分配内存。

内存保护：确保每道用户程序都只在自己的内存运行，彼此互不干扰。

地址映射：将地址空间的逻辑地址转换为内存空间与对应的物理地址。

内存扩充：用于实现请求调用功能，置换功能等。

7.设备管理有哪些主要功能？其主要任务是什么？

主要功能：缓冲管理、设备分配、设备处理、虚拟设备

主要任务：完成用户提出的I/O请求，为用户分配I/O设备；提高CPU和I/O设备的利用率；提高I/O速度；以及方便用户使用I/O设备。

8.文件管理有哪些主要功能？其主要任务是什么？

主要功能：文件存储空间的管理、目录管理、文件的读/写管理和保护

主要任务：管理用户文件和系统文件，方便用户使用，保证文件安全性。

9.试说明推动传统OS演变为现代OS的主要因素是什么？

（1）系统安全（2）网络的功能和服务（3）支持多媒体

10.试描述什么是微内核OS？

（1）足够小的内核（2）基于客户/服务器模式（3）应用机制与策略分离原理（4）采用面向对象技术

11.微内核 操作系统具有哪些优点？

（1）提高了系统的可扩展性（2）增强了系统的可靠性（3）可移植性（4）提供了对分布式系统的支持（5）融入了面向对象技术

12.在微内核OS中，为什么要采用客户/服务器模式？

C/S模式具有独特的优点（1）数据的分布处理和存储（2）便于集中管理（3）灵活性和可扩充性（4）易于改编应用软件

13.现代OS较传统OS又增加了哪些功能和特征？

（1）进程管理（2）低级存储器管理（3）中断和陷入处理

14.在基于微内核结构的OS中，应用了哪些新技术？

面向对象的程序设计技术。

15.什么是前趋图？为什么要引入前趋图？

前趋图是一个有向无循环图,记为DAG。用于描述进程之间执行的前后关系。

16.为什么程序并发执行会产生间断性特征？

程序在并发执行时，由于它们共享系统资源，为完成同一项任务需要相互合作，致使这些并发性执行的进程之间，形成了相互制约关系，从而使得进程在执行期间出现间断性。

17.程序并发执行时为什么会失去封闭性和可再现性？

程序并发执行时，多个程序共享系统中的各种资源，因而这些资源的状态由多个程序改变，致使程序运行失去了封闭性，也会导致其失去可再现性。

18.在操作系统中为什么要引入进程概念？它会产生什么样的影响？

为了使程序在多道程序环境下能并发执行，并对并发执行的程序加以控制和描述，在操作系统中引入了进程概念。

影响：使程序的并发执行得以实行。

PCB是进程实体的一部分，是操作系统中最重要的记录型数据结构，作用是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，成为能与其他进程并发执行的进程。OS是根据PCB对并发执行的进程进行控制和管理的。

20.PCB提供了进程管理和进程调度所需要的哪些信息？

进程管理：通用寄存器、指令计数器、程序状态字、用户栈指针

进程调度：进程状态、进程优先级、事件、其他信息

21.进程控制块的组织方式有哪几种?

线性方式、链接方式、索引方式

22.何谓操作系统内核？内核的主要功能是什么？

现在操作系统一般将OS划分为若干层次，在将OS的不同功能分别设置在不同的层次中，通常将一些与硬件紧密相关的模块（如中断处理程序等）、各种常用设备的驱动程序 以及运行频率较高的模块（时钟管理、进程调度和许多模块所公用的一些基本操作），都安排在紧靠硬件的软件层次中，将它们常驻内存，即同常被称为的OS内核。

支撑功能：中断处理、时钟管理、原语操作

资源管理功能：进程管理、存储器管理、设备管理

23.试说明进程在三个基本状态之间转换的典型原因。

（1）就绪状态 ——》执行状态：进程分配到CPU资源

（2）执行状态 ——》就绪状态：时间片用完

（3）执行状态 ——》阻塞状态：I/O请求

（4）阻塞状态 ——》就绪状态：I/O完成

24.为什么要引入挂起状态？该状态有哪些性质？

引入挂起状态处于五种不同的需要：终端用户需要，父进程需要，操作系统需要，对换需要和负荷调节需要。处于挂起状态的进程不能接收处理机调度。

25.在进行进程切换时，所要保存的处理机状态信息有哪些？

（1）进程当前暂存信息

（2）下一指令地址信息

（3）进程状态信息

（4）过程和系统调用参数及调用地址信息

26.试说明引起进程创建的主要事件

主要事件：用户登录、作业调度、提供服务、应用请求。

27.试说明引起进程被撤销的主要事件？

主要事件：正常结束、异常结束、外界干预

28.在创建一个进程时所要完成的主要工作是什么？

（1）OS发现请求创建新进程事件后，调用进程创建原语

（2）申请空白PCB

（3）为新进程分配资源

（4）初始化进程控制块

（5）将新进程插入就绪队列

29.试比较进程间的低级与高级通信工具。

用户用低级通信工具实现进程通信很不方便，效率低，通信对用户不透明，所有操作都必须由程序员来实现，而高级通信工具弥补了这些缺陷，用户直接利用操作系统提供的一组通信命令高效地传送大量的数据

30.当前有哪几种高级通信机制？

共享存储器、消息传递系统以及管道通信系统。

31.消息队列通信机制有哪几方面的功能？

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构成消息、发送消息、接收消息、互斥与同步

32.为什么要在OS中引入线程？

在操作系统中引入线程，则是为了减少程序在并发执行时所付出的时空开销，使OS具有更好的并发性，提高CUP的利用率。进程是分配资源的基本单位，而线程则是系统调度的基本单位。

33.试说明线程具有哪些属性？

轻型实体、独立调度和分派的基本单位、可并发执行、共享进程资源

34.为了在多线程OS中实现进程之间的同步与通信，通常提供了哪几种同步机制？

同步功能可以控制程序流并访问共享数据，从而并发执行多个线程。

共有四种同步模型：互斥锁、读写锁、条件变量和信号

高级调度的主要任务是根据某种算法，把外存上处于后备队列中的那些作业调入内存。

低级调度是保存处理机的现场信息，按某种算法先取进程，在把处理器分配给进程。

引入中级调度的主要目的是为了提高内存利用率和系统吞吐量。使那些暂时不能运行的进程不再占用内存资源，将它们调至外存等待，把进程状态改为就绪驻外状态或挂起状态。

36.何谓作业、作业步和作业流？

作业包含通常的程序和数据，还配有作业说明书，系统根据说明书对程序的运行进行控制。批处理系统中是以作业为基本单位从外存调入内存。

作业步是指每个作业运行期间都必须进过若干个相对独立相互关联的顺序加工的步骤。

作业流是指若干个作业进入系统后依次存放在外存上形成的输入作业流，在操作系统的控制下，逐个作业进程处理，于是形成了处理作业流。

37.试说明低级调度的主要功能？

（1）保存处理机的现场信息（2）按某种算法选取进程（3）把处理机分配给进程

38.在抢占调度方式中，抢占的原则是什么？

时间片原则、优先权原则、短作业优选权原则

39.在选择调度方式和调度算法时，应遵循的准则是什么？

（1）面向用户的准则：周转时间短、响应时间快、截止时间的保证、优先权准则

（2）面向系统的准则：系统吞吐量高、处理机利用率好、各类资源的平衡利用。

批处理系统的调度算法：短作业优先、优先权、高响应比优先、多级反馈队列调度算法。

分时系统的调度算法：时间片轮转法。

实时系统的调度算法：最早截止时间优先即EDF、最低松弛度优先即LLF算法。

41.是比较FCFS和SPF两种进程调度算法。

相同点：两种调度算法都可以用于作业调度和作业调度。

不同点：FCFS调度算法每次都从后备队列中选择一个或多个最先进入该队列的作业，将它们调入内存、分配资源、创建进程、插入到就绪队列。该算法有利于长作业/进程，不利于短作业/进程。SFP算法每次调度都从后背队列中选择一个或若干个估计运行时间最短的作业，调入内存中运行。该算法有利于短作业/进程，不利于长作业/进程。

时间片应略大于一次典型的交互需要的时间。一般应考虑三个因素：系统对相应时间的要求、就绪队列中进程的数目和系统的处理能力。

 43.何谓死锁？产生死锁的原因和必要条件是什么？

死锁是指多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局，当进程处于这种僵持状态时，若无外力作用，它们都将无法再向前推进。

产生死锁的原因为竞争资源和进程间推进顺序非法。其必要条件是：互斥条件、请求和保持条件、不剥夺条件、环路等待条件。

44.在解决死锁问题的几个方法中，哪种方法最易于实现？哪种方法使资源利用率最高？

解决死锁的四种方法即预防、避免、检测和 解除死锁中，预防死锁最最容易实现，避免死锁使资源的利用率最高。

45.请详细说明可通过哪些途径预防死锁？

（1）摒弃“请求和保持”条件：系统规定所有进程开始运行之前，都必须一次性地申请其在整个运行过程所需的全部资源，但在分配资源时只要有一种资源不能满足某进程的要求，即使其他所需的各资源都空闲，也不分配给该进程，而让该进程等待。

（2）摒弃“不剥夺”条件：系统规定，进程是逐个地捉出对资源的要求。当一个已经保持了某些资源的进程，再提出新的资源请求而不能立即得到满足时，必须释放它已经保持了的所有的资源，待以后需要时再重新申请。

（3）摒弃“环路等待”条件：系统将所有资源按类型进行线性排序，并赋予不同的序号，且所有进程对资源的请求必须按序号递增的次序提出，这样在所形成的资源分配图中，不可能再出现环路。因而摒弃了“环路等待”条件。

在多道环境下，一方面，在内存中的某些进程由于某事件尚未发生而被阻塞，但它却占用了大量的内存空间，甚至有时可能出现在内存中所有进程都被阻塞而迫使CPU停止下来等待的情况，另一方面，却又有着许多作业在外存上等待，因无内存而不能进入内存运行的情况。显然这就对系统资源是一种严重的浪费，且使系统吞吐量下降。为了解决这一问题，引入了对换（交换）技术。可以将整个进程换入换出，也可以将进程的一部分换入换出。

47.为实现对换，系统应具备哪几方面功能？

对换空间管理、进程换出、进程换入

48.在以进程为单位对换时，每次是否将整个进程换出？为什么？

不是，从结构上讲，进程是由程序段、数据段和进程控制块组成的，其中进程控制块总有部分或全部常驻内存，不被换出。程序段和数据段可能正被若干进程共享，此时它们也不能被换出。

49.基于离散分配时所用的基本单位不同，可将离散分配分为哪几种?

分页存储管理方式、分段存储管理方式、段页式存储管理方式

50.什么是页面？什么是物理块？页面的大小应如何确定？

页面：分页存储管理将进程的逻辑地址空间分成若干个页，并为各页加以编号。

物理块：把内存的物理地址空间分成若干个块，并为各块加以编号。

页面大小应选择适中且页面大小应该是2的幂，通常为1KB~8KB

51.什么是页表？页表的作用是什么？

页表是分页存储管理使用的数据结构。一个进程分为多少页，它的页表就有多少行。每一行记录进程的一页和它存放的物理块的页号、块号对应关系。页表用于进行地址交换。

52.分页和分段有何区别？

共同点：分页和分段都采用离散分配的方式，且都要通过地址映射机构来实现地址交换。

不同点：页是信息的物理单位，分页是为实现离散分配方式，以消减内存的外零头，提高内存的利用率。即满足系统管理的需要，而不是用户的需要。段是信息的逻辑单位，它含有一组其意义相对完整的信息，目的是为了能更好的满足用户的需要。

页的大小固定且由系统确定，段的长度不固定，决定于用户所编写的程序。

分页的作业地址空间是一维的。分段的作业地址空间是二维的。

影响文件安全性的主要因素有：

人为因素：人们有意或无意的行为，会使文件系统中的数据遭到破坏或丢失。

系统因素：由于系统的某部分出现异常情况，而造成数据的破坏或丢失。

自然因素：随着时间的推移，存放在磁盘上的数据会逐渐消失。

（1）通过存放控制机制，防止人为因素所造成的文件不安全性。

（2）采取系统容错技术，防止系统部分的故障所造成的文件不安全性。

（3）建立后备系统，防止由自然因素所造成的不安全性。

缓冲的引入：

（1）缓和CPU与 I/O设备间速度不匹配的矛盾。

（2）减少CPU的中断频率，放宽对CUP中断响应时间的限制。

（3）解决数据粒度不匹配的问题。

（4）提高CPU和I/O设备之间的并行性。

SPOOLing（假脱机）系统的特点：

（1）提高了I/O的速度

（2）将独占设备改进为共享设备。

（3）实现了虚拟设备功能

设备驱动程序的功能

（1）接收由与设备无关的软件发来的命令和参数，并将命令中的抽象要求转换为与设备相关的底层操作序列。

（2）检查用户I/O请求的合法性，了解I/O设备的工作状态，传递与I/O设备操作有关的参数，设置设备的工作方式。

（3）发出I/O命令，如果设备空闲，便立即启动I/O设备，完成指定的I/O操作。如果设备忙碌，则将请求者的请求块挂在设备队列上等待。

（4）及时响应由设备控制器发出的中断请求，根据其中断类型，调用相应的中断处理程序进行处理。

虚拟存储器：指具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量加以扩充的一种存储器系统。

对换：指把内存中暂时不能运行的进程或者暂时不用的程序和数据换出到外存上。