操作系统概念名词解释
原语：它是由若干条机器指令所构成，用以完成特定功能的一段程序，为保证其操作的正确性，它应当是原子操作，即原语是一个不可分割的操作。
设备独立性：指用户设备独立于所使用的具体物理设备。即在用户程序中要执行I/O操作时，只需用逻辑设备名提出I/O请求，而不必局限于某特定的物理设备。
操作系统：操作系统是控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地组织计算机的工作流程，以及方便用户的程序的集合。其主要功能是实现处理机管理、内存管理、I/O设备管理、文件管理和用户接口。
文件：指具有文件名的若干相关元素的集合。
进程:进程是程序在一个数据集合上的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立的基本单位。
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进行扩充的一种存储器系统。从用户观点看，虚拟存储器具有比实际内存大得多的容量。这既方便了用户，又提高了内存的利用率和系统的吞吐量。另外虚存容量的扩大是以牺牲CPU工作时间以及内、外存交换时间为代价的。具有多次性，对换性和虚拟性三大主要特征。
文件目录：为了项用户提供对文件的存取控制及保护功能，而按一定规则对系统中的文件名，(亦可包含文件属性)进行组织所形成的表，称为目录表或文件目录。
SPOOLING：即同时联机外围操作，又称脱机操作。在多道程序环境下，可利用多道程序中的一道程序，来模拟脱机的输入输出功能。即在联机条件下，将数据从输入设备传送到磁盘，或从磁盘传送到输出设备。
设备管理中的数据传送控制方式有哪几种？分别简述如何实现的。
程序直接控制：由用户进程来直接控制内存或CPU和外设间的信息传送。
中断方式：进程通过CPU发出指令启动外设，该进程阻塞。当输入完成时，I/O控制器通
过中断请求线向CPU发出中断信号，CPU进行中断处理。
DMA方式：在外设和内存之间开辟直接的数据交换通路。
通道控制方式：CPU发出启动指令，指出通道相应的操作和I/O设备，该指令就可启动通
道并使该通道从内存中调出相应的通道指令执行。
什么是段式存储管理？它从逻辑地址到物理地址是怎么变换的？
把程序按内容或构成关系分成段，每段有自己的名字。一个用户作业或进程包含的段对应
于一个二维虚拟储存器。以段为单位分配内存，然后通过地址映射机构把逻辑地址转换成物理
地址。只将那些经常访问的段驻留内存，其他的段放在外存，待需要时自动调入。
地址变换过程：由虚地址中的段号为索引，查段表。找出该段在内存的起始地址，并将其
和段内地址相加，从而得到物理地址。
什么是请求页式管理？能满足用户哪些需要？
请求页式管理的基本原理是将逻辑地址空间分成大小相同的页，将存储地址空间分块，页和块的大小相等，通过页表进行管理。页式系统的逻辑地址分为页号和页内位移量。页表包括页号和块号数据项，它们一一对应。根据逻辑空间的页号，查找页表对应项找到对应的块号，块号乘以块长，加上位移量就形成存储空间的物理地址。每个作业的逻辑地址空间是连续的，重定位到内存空间后就不一定连续了。此外，页表中还包括特征位（指示该页面是否在内存中）、外存地址、修改位（该页的内容在内存中是否修改过）等。页式存储管理在动态地址转换过程中需要确定某一页是否已经调入主存。若调入主存，则可直接将虚地址转换为实地址，如果该页未调入主存，则产生缺页中断，以装入所需的页。页式存储管理将不常用的页面调出内存，使内存的利用率高；虚拟的容量大，用户不必担心内存不够；不要求作业连续存放，有效地解决了“碎片”问题。
SPOOLing的含义是什么？试述SPOOLing系统的特点、功能以及控制过程。
SPOOLing是Simultaneous Peripheral Operation On-Line（即外部设备联机并行操作）的缩写，它是关于慢速字符设备如何与计算机主机交换信息的一种技术，通常称为“假脱机技术”。
SPOOLing技术是在通道技术和多道程序设计基础上产生的，它由主机和相应的通道共同承担作业的输入输出工作，利用磁盘作为后援存储器，实现外围设备同时联机操作。
SPOOLing系统由专门负责I/O的常驻内存的进程以及输入井、输出井组成；它将独占设备改造为共享设备，实现了虚拟设备功能。
什么是设备独立性，它是如何实现的？
设备独立性即应用程序独立于使用的物理设备，在应用程序中使用逻辑设备名称来请求使用某类设备。系统在执行时，是使用物理设备名称。
要实现设备独立性必须由设备独立性软件完成，包括执行所有设备的公有操作软件提供统一的接口，其中逻辑设备到物理设备的映射是由逻辑设备表LUT完成的。
文件的物理结构有哪几类，那种结构能支持大型文件？
文件的物理结构有：顺序文件、链接文件和索引文件。其中索引文件能支持大型文
什么是高级调度、中级调度和低级调度？
作业调度：从一批后备作业中选择一个或几个作业，给它们分配资源，建立进程，挂入就绪队列。执行完后，回收资源。
进程调度：从就绪进程队列中根据某个策略选取一个进程，使之占用CPU。保存处理机的现场信息、按某种算法选取进程、把处理器分配给进程
交换调度：按照给定的原则和策略，将外存交换区中的进程调入内存，把内存中的非执行进程交换到外存交换区中。
什么是文件的逻辑结构和物理结构？
文件的逻辑结构（文件的组织）：从用户角度看到的文件的全貌，也就是它的记录结构，包括流式文件、顺序文件、索引文件和索引顺序文件。
文件的物理结构（文件的存储结构）：文件在外存上的存储组织形式，包括连续文件、串联文件和索引文件。
进程：一个具有一定独立功能的程序在一个数据集合上的一次动态执行过程。
进程与程序的区别
1)进程是动态的，程序是静态的：程序是有序代码的集合；进程是程序的执行。
2)进程是暂时的，程序是永久的：进程是一个状态变化的过程，程序可长久保存。
3)进程与程序的组成不同：进程的组成包括程序、数据和进程控制块（即进程状态信息）。
4)进程与程序的对应关系：通过多次执行，一个程序可对应多个进程；通过调用关系，一个进程可包括多个程序。
为什么引入进程概念？
在多道程序环境下，程序的执行属于并发性，此时他们将失去封闭性，并具有间断性和不可再现性的特性。这决定了通常的程序是不能并发执行的，则程序结果不可再现。为使程序能并发执行，且为了对其进行控制，则引入了进程。
动态重定位：在可执行文件中记录虚拟内存地址，装入和执行时通过硬件地址变换机构，完成虚拟地址到实际内存地址的变换。
交换：一个进程可以从内存临时交换到后备存储器（外存）上存放，其后需要执行时再将其调入内存中。
可重入代码：又称‘纯代码’，是一种允许多个进程同时访问的代码。进程不能多起修改。
可以采用哪几种方式将程序装入内存？
（1）绝对装入：在可执行文件中记录内存地址，装入时直接定位在上述内存地址。
（2）可重定位装入：可执行文件中，列出各个需要重定位的地址单元和相对地址值，装入时再根据所定位的内存地址去修改每个重定位地址项，添加相应偏移量。
（3）动态运行期装入（动态重地位）：在可执行文件中记录虚拟内存地址，装入和执行时通过硬件地址变换机构，完成虚拟地址到实际内存地址的变换。
何谓静态链接？何谓装入时动态链接和运行时动态链接？
（4）静态链接在程序执行前，先将各目标模块及他们所需的库函数，链接成一个完整的装配模块，以后不再拆开。
（5）装入时动态链接：指用户源程序编译后所得的目标模块，在装入内存时，采用边装入边链接的方式。
（6）运行时动态链接：指对某目标模块的链接，是在程序执行中需要该程序块时才对其进行链接。
为实现分页存储管理，需要哪些硬件支持？
（1）页表机制，在请求分页系统中所需要的主要数据结构就是页表。
（3）地址变换机制。
（2）缺页中断机制，当所访问的页不再内存中时，便产生一次缺页中断，请求系统将所
缺的页调入内
在请求分页中，页表应包括哪些数据项？每项的作用是？
从左至右：页号、物理块号、状态位P、访问字段A、修改位M、外存地址。
状态位P：指示该页是否已经调入内存。
访问字段A：记录该页在一定时间中访问的次数。
修改位M：显示该页在调入内存后是否被修改。
外存地址：指出该页的物理块号。
说明请求分页系统中的缺页中断处理过程。
访问快表（无）、访问页表（无）、在内存中（无）、缺页中断、保护现场、外存中找到缺页、内存满（选出一页换出）否则OS命令CPU从外存读缺页、启动I/O硬件、将该页换入内存、修改页表、返回。
磁盘高速缓存：指利用内存中的存储空间来暂存从磁盘中读出的一系列盘块中的信息。
虚拟设备：通过SPOOLing技术把原独占设备改造成能为若干用户共享的设备，以提高设备的利用率。
SPOOLing：利用假脱机技术，也称为虚拟设备技术，可把独享设备转变成具有共享特征的虚拟设备，从而提高设备利用率。
试说明SPOOLing系统的组成？
（1）：输入井和输出井；是在磁盘上开辟的两大存储空间，输入井是模拟脱机输入时的磁盘设备，用于暂存I/O设备输入数据，输出井是模拟脱机输出时的磁盘，用于暂存输出数据。
（2）：输入缓冲区和输出缓冲区；为缓和CPU和磁盘捡得速度差异，在内存中开辟的两缓冲区，输入缓冲区用于暂存输入设备送来的数据，输出缓冲区用于暂存输出井送来的数据。
（3）：输入进程SPi和输出进程SPo；进程SPi模拟脱机输入时的外围控制机将用户要求的数据从输入机通过输入缓冲区在送到输入井，当CPU需要数据时再从输入井读入内存，SPo 亦类似。
文件目录：是一种数据结构，用于标志系统中文件及其物理地址，供检索时使用。
索引结点：采用文件名于文件描述信息分开的办法，亦即，使文件描述信息单独成为一个数据结构，此数据结构称为索引结点。
FCB：文件控制块，为文件设置用于描述和控制文件的数据结构，通常含有三方面信息，即基本信息、存取控制信息、使用信息。
简要说明实现文件共享的两种方法
（1）：基于索引结点的共享方式（硬链接）；在树型结构的目录中，当有多个用户要共享一个子目录货文件时，必须将共享文件或目录链接到多个用户的目录中，才能方便地找到该文件。
（2）：利用符号连实现文件共享（软链接）；例如为使B能共享C的一个文件F，可以由系统创建一个LINK类型的新文件，也取名为F，并将F写入B的目录中，以实现B的目录与文件F的链接。
OS中对空闲盘块的管理方法。
（1）：空闲表法；其属于连续分配的方式，为每个文件分配一块连续的存储空间，即
系统也为外存上所有空闲区建立一张空闲表，每个空闲区对应一个空闲表，其中包括表项序号、该空闲区的第一个盘块号、该区的空闲块数。
（2）：空闲链表法；将所有的空闲盘区拉成一条空闲链。可分为空闲盘块链（盘块为单位）、空闲盘区链（盘区为单位）。
OS在磁盘上为文件分配空间的方法有哪些？简述各种方法的技术要点。
（1）：连续分配；要求每个文件分配一组相邻的盘块，一组盘块的地址定义了磁盘上的一段线性地址，这样所形成的文件结构称为顺序文件结构。
（2）：链接分配；不要求把整个文件分配到一块连续的空间，而可以将文件离散的装到多个盘中链接分配时，可通过在每个盘块上的指针链接。分为隐式链接、显示链接。
（3）：FAT和NTFS技术；以盘块或簇为基本分配单位
（4）：索引分配；此法为每一个文件分配一块索引表，再把分配给文件的所有盘块号都记录在该索引块中，因而该索引块就是一个含有许多盘块号的数组。分为单级索引分配、多级索引分配、混合索引分配。
文件系统的模型可分为三层，试说明其每层所包含的基本内容？
1）文件系统接口；分为命令接口（用户和文件系统交互的接口）、程序接口（用户程序与文件系统的接口）。
2）对对象操纵和管理的软件集合；文件管理系统的核心，包括对文件存储空间的管理、对文件目录的管理、用于将文件的逻辑地址转换为物理地址的机制、对文件读写的管理、对文件的共享和保护。
3）对象及属性；对象有文件、目录、磁盘存储空间等。
产生死锁的四四个条件：
1.互斥条件
2.请求和保持条件
3.不剥夺条件
4.环路等待条件
操作系统基本特性：
1.并发性
2.共享性
3.虚拟技术
4.异步性
FCFS:先来先服务调度算法
SJ(P)F：短作业(进程)优先调度算法
FPF:最高优先权优先调度算法
文件系统:OS中负责管理和存取文件信息的软件机构。负责文件的建立，撤消，存入，续写，修改和复制，还负责完成对文件的按名存取和进行存取控制。
1.处理器调度按照层次可分为三级：高级调度、中级调度和低级调度
各级主要任务：高级调度：又称作业调度、长程调度，在多道批处理操作系统中，从输入系统的一批作业中按照预定的调度策略挑选若干作业进入主存，为其分派所需资源、并创建作业的相应用户进程后便完成启动阶段的高级调度任务，已经为进程做好运行前的准备工作，等待进程调度挑选进程运行，在作业完成后还要做结束阶段的善后工作。
中级调度：又称平衡调度、中程调度，根据主存资源决定主存中所能容纳的进程数目，并根据进程的当前状态来决定辅助存储器和主存中的进程的对象。
低级调度：又称进程调度\线程调度、短程调度，其主要功能是根据某种原则决定就绪队列中的哪个进程\内核级线程获得处理器，并将处理器出让给它使用。
2.逻辑地址：用户目标程序使用的地址单元称为逻辑地址（相对地址），一个用户作业的目标程序的逻辑地址稽核称为该作业的逻辑地址空间。
物理地址：主存中的实际存储单元称为物理地址（绝对地址），物理地址的总体相应构成
3.解释并发性与并行性
答：计算机操作系统中把并行性和并发性明显区分开，主要是从微观的角度来说的，具体是指进程的并行性（多处理机的情况下，多个进程同时运行）和并发性（单处理机的情况下，多个进程在同一时间间隔运行的）。
并行性是指硬件的并行性，两个或多个事件在同一时刻发生。
并发性是指进程的并发性，两个或多个事件在同一时间段内发生。
4.解释可再入程序与可再用程序
答：可再入程序又称可重入程序是指能够被多个程序同时调用的程序，是纯代码，在执行过程中不被修改。
可再用程序实在调用过程中可以自身修改，在调用它的程序退出之前是不允许其他程序来调用的。
5.解释进程的竞争关系和协作关系
答：竞争关系：系统中的多个进程之间彼此无关，它们并不知道其它进程的存在，并且也不接受其它进程执行的影响。
协作关系：某些进程为完成同一任务需要分工协作，由于合作的每一个进程都是独立地以不可预知的速度推进，这就需要相互协作的进程在某些协调点上协调各自的工作。当合作进程中的一个到达协调点后，在尚未得到其伙伴进程发来的消息或信号之前应阻塞自己，知道其它合作进程发来协调信号或消息后方被唤醒并继续执行。这种协作进程之间相互等待对方消息或信号的协调关系称为进程同步。
了用户程序实际运行的物理地址空间。
6.移动技术：当在为分配区表中找不到足够大的空闲区来装入新进程时，可采用移动技术把已在主存中的进程分区连接在一起，使分散的空闲区汇集成片，这就是移动技术。
对换技术：如果当前一个或多个驻留进程都处于阻塞态，此时选择其中的一个进程，将其暂时移出主存，腾出空间给其他进程使用，同时把磁盘中的某个进程换入主存，让其投入运行，这种互换是对换技术。
覆盖技术：把用户空间分成固定区和一个或多个覆盖区，把控制或不可覆盖部分放在固定区，其余按调用结构及先后关系分段并存放在磁盘上，运行时一次调入覆盖区。
7.什么是驱动调度？有哪些常用的驱动调度技术？
答：驱动调度：作为操作系统的辅助存储器，用来存放文件的磁盘时一类高速大容量旋转存储设备，在繁重的I/O负载下，同时会有若干传输请求来到并等待处理，系统必须采用一种调度策略，能够按最佳次序执行要求访问的诸多请求，这叫做驱动调度，所使用的算法叫做驱动调度算法。常用的驱动调度技术：磁盘、循环排序、优化分布、搜查定位
8.什么是设备独立性
答：通常用户不指定特定的设备，而制定逻辑设备，使得用户作业和物理设备独立开来，再通过其他途径建立逻辑设备和物理设备之间的对应关系，称这种特性为“设备独立性”。
9.什么是流式文件、记录式文件？
答：流式文件是指文件内的数据不再组成记录，只是依次的一串信息集合，可以看成是只有一个记录的记录式文件。记录式文件是一种有结构的文件，包含若干逻辑记录，逻辑记录是文件中按信息在逻辑上的独立含意划分的信息单位。
10..解释：FCB、文件目录、文件目录项、目录文件
答：FCB：文件控制块
文件目录：为了项用户提供对文件的存取控制及保护功能，而按一定规则对系统中的文件名，(亦可包含文件属性)进行组织所形成的表，称为目录表或文件目录。
目录文件：目录项的格式按统一标准定义，全部由目录项所构成的文件称为目录文件。与普通文件不同的是，目录文件用于不会空，它知识包含两个目录项：当前目录项和父目录项。
11.临界区——并发进程中与共享变量有关的程序段。
临界资源——共享变量代表的资源。
临界区管理的基本原则：
（1）一次至多一个进程能够在它的临界区内；
（2）不能让一个进程无限地留在它的临界区内；
（3）不能强迫一个进程无限地等待进入它的临界区。特别，进入临界区的任一进程不能妨碍正等待进入的其它进程的进展。
12（1）作业周转时间：从作业提交到作业完成的时间间隔。（2）作业带权周转时间:作业等待时间和运行时间之和（3）响应时间：从交互式进程提交一个请求（命令）至得到响应之间的时间间隔称为响应时间。（4）吞吐率：单位时间内CPU处理作业的个数。
13多道程序设计：指允许多个作业（程序）同时进入计算机系统的主存并启动交替计算的方法。多道程序设计的特点：主存中有多个相互独立的程序均处于开始和结束之间，从宏观上看是并行的，多道程序设计都处于运行过程中，但尚未运行结束；从微观上看是串行的，各道程序轮流占用CPU以交替地执行。
１４.银行家算法基本思想：系统中的所有进程放入进程集合，在安全状态下系统收到进程的资源请求后，先把资源试探性地分配给他它。
１５.ＳＰＯＯＬｉｎｇ：是用一类物理设备模拟另一类物理设备的技术，是使独占型设备变成共享设备的一种技术。
１６.成组：成组操作先在系统输出缓冲区内进行，凑满一块后才将缓冲区内的信息写到存储介质上。分解：当存储介质上的一个物理块读进系统输入缓冲区后，把逻辑记录从块中分离出来的操作。
操作系统：
是管理系统资源，控制程序执行，协调硬件使用的最基本的系统软件，在硬件的基础上提供一个基本的应用程序运行环境。
多道程序multiprogramming：
在计算机内存中存放多个作业，这几个作业通过调度程序轮流占用cpu。
分时系统time-sharing：
允许多个用户同时以交互方式使用计算机，共享主机资源。
内核kernel：
操作系统最基本的部分，提供进程和内存管理功能，具有访问硬件和所有内存空间的权限。
微内核microkernel：
提供最小的进程和内存管理及通信功能的内核模块
系统调用system call：
由操作系统实现的对系统功能调用的应用编程接口。
虚拟机virtual machine：
通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。
中断/陷阱interrupt：
指系统发生某个事件后，cpu暂停正在执行的某个程序，转去执行处理该事件的程序的过程。
直接内存访问DMA：
直接内存访问是一种硬件机制，它允许I/O设备和内存之间直接传输它们的I/O数据，而不需要CPU的参与。使用这种机制可以大大提高与设备通信的吞吐量。
C/S模型：
将应用程序分成需要访问文件的前端客户端和包含文件的后台服务器，客户端通过向特定服务器发送请求获得资源。
进程process：
指正在执行中的程序，是一个活动实体。
高速缓存一致性caching coherency：
对于多处理器环境，每个CPU不但要维护自己的内部寄存器，还要维护本地高速缓存。由于多个CPU可并发执行，必须确保在一个高速缓存中对A的值所做更新立即反映在所有其他A所在的高速缓存中。
进程控制块PCB：
进程在操作系统里的表示方法，包括进程状态、进程号等信息。
进程间通信IPC：
协作进程见通信的一种机制，允许进程不必通过共同地址空间共享来通信和同步。
双重模式dual mode：
指操作系统提供的两种执行模式：用户模式和监控模式。目的是保护操作系统和其他所有程序数据不受错误用户程序的影响。
套接字socket：
可定义为通信的端点，由IP地址和端口号组成。每个参与通信的进程都拥有一个套接字。
线程thread：
又称轻量级进程，是cpu使用的基本单元，由线程号、程序计数器、寄存器集合和堆栈组成。
用户级线程user thread：
用户线程在内核之上支持，并在用户层通过线程库来实现。无需内核干预，因此线程易于创建和管理，但有可能会引起拥有该线程的整个进程的阻塞。
内核级线程kernel thread：
由操作系统直接支持，内核在其空间里创建、管理的线程。
短期调度程序short-term scheduler：
又称CPU调度程序，从就绪可执行的进程中选择进程，并为其中之一分配CPU。
中期调度程序mid-term scheduler：
中期调度程序采用交换方案，能将进程移出内存，降低多道程序设计的程度。之后进程能被重新调入内存并从中断处开始执行。
长期调度程序long-term scheduler：
又称作业调度程序，是从大容量存储设备的缓冲池中选择进程将它们装入内存以执行。
交换swap：
当内存剩余空间不够大时，进程可以暂时从内存中交换到硬盘上的特定存储空间，等到需要执行时再调回内存。
上下文切换context：
将CPU切换到另一个进程需要保存原来进程的状态并装入新进程的保存状态。当发生上下文切换时，内核会将旧进程的关联状态保存在其进程控制块中，然后装入经调度要执行的新进程的已保存的关联状态。
分派程序dispatch：
分派程序是一个模块，用来将CPU的控制权交给由短期调度程序所选择的进程，其功能包括切换上下文、切换到用户模式、跳转到用户程序的合适位置重新启动用户程序。
进程同步process synchronization：
多进程的一些操作执行的时序上存在一定的制约条件。
竞争条件race condition：
多个进程并发访问和操作统一数据且执行结果与访问发生的特定顺序相关。
临界区critical section：
一个代码段，在该代码段里进程会可能改变共享数据。
互斥mutual exclusion：
如果进程Pi在其临界区内执行，那么其他进程都不能在临界区内执行。
前进要求progress：
当无进程在临界区执行时，其他申请进入临界区的进程应选择一个进入临界区。
有限等待bounded waiting：
任何在进入区等待进入临界区的进程都应在有限时间内能够进入临界区，即进程不会在进入区饿死。
信号量semaphore：
内核定义的一种特殊数据结构，其表现值的数据类型为整型，用于解决进程同步的问题。
忙等待busy-waiting：
当一个进程位于其临界区内时，其他试图进入临界区的进程都必须在进入区内连续空循环。
饥饿starvation：
又称饿死或无限期阻塞，进程在信号量内有可能可以前进，但是却无穷等待的情况。
管程monitor：
一个管程定义了一个数据结构以及能为并发进程所调用的一组操作，这组操作能同步进程和改变管程中的数据。
互斥mutual exclusion：
如果一个进程占有R资源，其他进程申请该资源时申请进程必须等待直到该资源释放为止。
占有等待hold and wait：
一个进程必须占有至少一个资源，并在等待着另外的资源，而被等待资源则被其他进程所占有。
非抢占non-preemption：
当一个进程拥有R资源时，其他进程不能抢占该进程的R资源。
循环等待circular wait：
一组进程{P0,P1…Pn}，P0等待的P1的资源，P1等待P2的资源……Pn等待P0的资源。
安全状态safe state：
如果资源申请分配存在一个安全序列，那么系统处于安全状态。
安全序列safe queue：
系统能按某个顺序为每个进程分配资源(不超过其最大值)并能避免死锁，那么该顺序为一个安全序列。
地址捆绑address binding：
由一个地址空间向另一个地址空间的映射。
页表page table：
页表相当于一个逻辑地址空间与物理地址空间的映射表，包含每一页的物理地址的基地址。
内存管理单元MMU：
它是CPU中用来管理虚拟存储器、物理存储器的控制线路，同时也负责虚拟地址映射为物理地址，以及提供硬件机制的内存访问授权。
内部碎片internal fragmentation：
当一个进程装入到固定大小的分割块(比如页)时，假如进程小于分割块，则剩余的空间将无法被系统使用，称为内部碎片。
外部碎片external fragmentation：
因为进程持续地被装入和替换，使得可用的内存空间被分割成许多不连续的区块。这些不连续区块之间产生的零碎的内存剩余空间则称外部碎片。
旁路转换缓冲TLB：
又称页表缓冲，由于查询存储在内存的页表付出的代价很大，由此产生了TLB。其功能作用类似cache，但里面存放的内容是页表。
虚拟内存virtual memory：
用户视角认为虚拟内存是一个巨大连续的可用内存，而实际上虚拟内存是利用硬盘的一个存储空间与主存不停地进行交换而实现的。虚拟内存将用户逻辑内存和物理内存分开，用户也不再受内存存储的限制。
页错误page faults：
当进程试图访问那些尚未调入到内存的页时，这种标记为无效的访问会产生页错误中断。
写时拷贝copy-on-writing：
如果任何一个进程需要对共享页进行写操作，那么就创建一个共享页的拷贝，进程则修改创建出来的拷贝页。
系统颠簸thrashing：
当一个进程在换页上用的时间要多于执行时间，也即页调度过于频繁，那么这个进程就在颠簸。
文件file：
记录在外存上相关信息的具有名称的集合，是逻辑外存的最小分配单元，可存储不同类型的数据信息。
文件重定向file reposition：
又称文件寻址，
高速缓存Cache：
高速缓存是为了解决CPU与主存存取速度不匹配的问题而出现的，是除寄存器外目前速度最快的存储器，在CPU与主存之间充当缓冲区的作用。
引导bootstrap：
指使用一个很小的程序(引导程序)将某个特定的程序（通常是指操作系统）装入内存中。
引导块boot block：
引导块位于文件卷最开始的第一扇区，为根文件系统所特有，用于将操作系统的启动程序装入内存中。
虚拟文件系统VFS：
虚拟文件系统（VFS）是一种用于网络环境的分布式文件系统，是允许和操作系统使用不同的文件系统实现的接口，它将文件系统通用操作和具体实现分开。
轮询polling：
主机在不断循环中不断读取状态寄存器直到忙位被清除。
内存映射I/O MMIO：
它是PCI规范的一部分，I/O设备控制寄存器映射到CPU的地址空间。从处理器的角度看，内存映射I/O后访问系统I/O设备和访问内存一样。
1 引论 小结 1．计算机系统由硬件和软件组成。硬件是计算机系统的物质基础，操作系统是硬件之上的第一层软件，是支撑其他所有软件运行的基础。 2．多道程序设计是指在内存中同时存放多道程序，这些程序在管理程序的控制下交替运行，共享处理机及系统中的其他资源。在单处理机系统中多道程序运行的特点是：·多道：计算机内存中同时存放多道相互独立的程序。 ·宏观上并行：同时进入系统的多道程序都处于运行过程中，即它们先后开始了各自的运行，但都未运行完毕。 ·微观上串行：内存中的多道程序轮流占有CPU，交替执行。 3．操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地组织计算机工作流程，以及方便用户的程序的集合。 4．操作系统有三种基本类型，即批处理操作系统、分时操作系统及实时操作系统。 ·批处理操作系统能对一批作业自动进行处理，在批处理系统中引入多道程序设计技术就形成了多道批处理系统。多道批处理系统的主要特征是用户脱机使用计算机、成批处理及多道程序运行。 ·在分时操作系统中，处理机的运行时间被分成很短的时间片，系统按时间片轮流把处理机分配给各联机作业使用，若某个作业在分配给它的时间片内不能完成其计算，则该作业暂时停止运行，把处理机让给另一个作业使用，等待下一轮时再继续其运行。分时系统的特征是同时性、交互性、独立性和及时性。 ·实时系统能及时响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时设备和实时任务协调一致地工作。实时系统的主要特征是响应及时和可靠性高。 5．操作系统的特征是并发性、共享性、虚拟性及不确定性。 ·并发是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。 ·共享是指系统中的资源供多个用户共同使用。
操作系统概第七版中文版习题答案（全） 1.1在多道程序和分时环境中，多个用户同时共享一个系统，这种情况导致多种安全问题。a. 列出此类的问题 b.在一个分时机器中，能否确保像在专用机器上一样的安全度？并解释之。 答：a.窃取或者复制某用户的程序或数据；没有合理的预算来使用资源（CPU，内存，磁盘空间，外围设备）ｂ．应该不行，因为人类设计的任何保护机制都会不可避免的被另外的人所破译，而且很自信的认为程序本身的实现是正确的是一件困难的事。 1.2资源的利用问题在各种各样的操作系统中出现。试例举在下列的环境中哪种资源必须被严格的管理。（ａ）大型电脑或迷你电脑系统（ｂ）与服务器相联的工作站（ｃ）手持电脑 答：（ａ）大型电脑或迷你电脑系统：内存和CPU资源，外存，网络带宽（ｂ）与服务器相联的工作站：内存和CPU资源（ｃ）手持电脑：功率消耗，内存资源 1.3在什么情况下一个用户使用一个分时系统比使用一台个人计算机或单用户工作站更好？ 答：当另外使用分时系统的用户较少时，任务十分巨大，硬件速度很快，分时系统有意义。充分利用该系统可以对用户的问题产生影响。比起个人电脑，问题可以被更快的解决。还有一种可能发生的情况是在同一时间有许多另外的用户在同一时间使用资源。当作业足够小，且能在个人计算机上合理的运行时，以及当个人计算机的性能能够充分的运行程序来达到用户的满意时，个人计算机是最好的，。 1.4在下面举出的三个功能中，哪个功能在下列两种环境下，(a)手持装置(b)实时系统需要操作系统的支持？(a)批处理程序(b)虚拟存储器(c)分时 答：对于实时系统来说，操作系统需要以一种公平的方式支持虚拟存储器和分时系统。对于手持系统，操作系统需要提供虚拟存储器，但是不需要提供分时系统。批处理程序在两种环境中都是非必需的。 1.5描述对称多处理（ＳＭＰ）和非对称多处理之间的区别。多处理系统的三个优点和一个缺点？ 答：ＳＭＰ意味着所以处理器都对等，而且I/O可以在任何处理器上运行。非对称多处理有一个主处理器控制系统，与剩下的处理器是随从关系。主处理器为从处理器安排工作，而且I/O也只在主处理器上运行。多处理器系统能比单处理器系统节省资金，这是因为他们能共享外设，大容量存储和电源供给。它们可以更快速的运行程序和增加可靠性。多处理器系统能比单处理器系统在软、硬件上也更复杂（增加计算量、规模经济、增加可靠性） 1.6集群系统与多道程序系统的区别是什么？两台机器属于一个集群来协作提供一个高可靠性的服务器的要求是什么？ 答：集群系统是由多个计算机耦合成单一系统并分布于整个集群来完成计算任务。另一方面，多道程序系统可以被看做是一个有多个CPU组成的单一的物理实体。集群系统的耦合度比多道程序系统的要低。集群系统通过消息进行通信，而多道程序系统是通过共享的存储空间。为了两台处理器提供较高的可靠性服务，两台机器上的状态必须被复制，并且要持续的更新。当一台处理器出现故障时，另一台处理器能够接管故障处理的功能。 1.7试区分分布式系统（distribute system）的客户机-服务器（client-server）模型与对等系统（peer-to-peer）模型 答：客户机-服务器（client-server）模型可以由客户机和服务器的角色被区分。在这种模型下，客户机向服务器发出请求，然后服务器满足这种请求。对等系统（peer-to-peer）模
导论小结 操作系统是管理计算机硬件并提供应用程序运行环境的软件。也许操作系统最为直观之处在于它提供了人与计算机系统的接口。 为了让计算机执行程序，程序必须位于内存中。内存是处理机能够直接访问的唯一的大容量存储区域。内存为字节或字的数组，容量为数百KB到数百MB。每个字都有其地址。内存是易失性存储器，当没有电源时会失去其内容。绝大多数计算机系统都提供了外存以扩充内存。二级存储器提供了一种非易失性存储，它可以长久地存储大量数据。最常用的二级存储器是磁盘，它提供对数据和程序的存储。 根据速度和价格，可以将计算机系统的不同存储系统按层次；来组织。最高层为最昂贵但也最快。随着向层次结构下面移动，每一个为的存储价格通常降低，而访问时间通常增加。 计算机系统的设计有多种不同的方法。单处理器系统只有一个处理器，而多处理器系统包含两个或更多的处理器来共享物理存储及外设。对称多处理技术（SMP）是最为普遍的多处理器设计技术，其中所有的处理器被视为对等的，且彼此独立地运行。集群系统是一种特殊的多处理器系统，它由通过局域网连接的多个计算机系统组成。 为了更好地利用CPU，现代操作系统采用允许多个作业同时位于内存中的多道程序设计，以保证CPU中总有一个作业在执行。分时系统是多道程序系统的扩展，它采用调度算法实现作业之间快速的切换，好像每个作业在同时进行一样。 操作系统必须确保计算机系统的正确操作。为了防止用户干预系统的正常操作，，硬件有两种模式：用户模式和内核模式。许多指令（如I/O指令和停机指令）都是特权的，只能在内核模式下执行。这些工具（如双模式、特权指令、内存保护、定时器中断）是操作系统所使用的基本单元，用以实现正确操作。 进程（或作业）是操作系统工作的基本单元。进程管理包括创建和删除进程，为进程提供与其他进程通信和同步的机制。操作系统通过跟踪内存的哪部分被使用及被谁使用来管理内存。操作系统还负责动态地分配和释放内存空间，同时还管理存储空间，包括为描述文件提供文件系统和目录，以及管理大存储器设备的空间。 操作系统必须考虑到它和用户的保护和安全问题。保护是提供控制进程或用户访问计算机系统资源的机制。安全措施用来抵御计算机系统所受到的外部或内部的攻击。 分布式系统允许用户共享通过网络连接的、在地理位置上是分散的计算机的资源。可以通过客户机-服务器模式或对等模式来提供服务。在集群系统中，多个机器可以完成驻留在共享存储器上的数据的计算，即便某些集群的子集出错，计算仍可以继续。 局域网和广域网是两种基本的网络类型。局域网允许分布在较小地理区域的处理器进行通信，而广域网允许分布在较大地理区域内的处理器进行通信。局域网通常比广域网快。 计算机系统具有一些特殊的服务目的，包括为嵌入式环境设计的实时操作系统，如消费设备、汽车和机器人。实时操作系统具有已定义的、固定的时间约束。进程必须在定义的约束内执行，否则系统将出错。多媒体系统涉及多媒体数据传送，常常有显示或使用音频、视频或者同步的音频和视频的特别要求。 近来，由于Internet和WWW的影响，现代操作系统也集成了WWW浏览器、网络和通信软件。 操作系统结构小结 操作系统提供若干服务。在最底层，系统调用允许运行程序直接向操作系统发出请求。在高层，命令解释程序或Shell提供了一个机制以便用户不必编写程序就能发出请求。命令可以来自文件（批处理模式），或者直接来自键盘输入（交互模式或分时模式）。系统程序用来满足一些常用用户操作。
1.1在多道程序和分时环境中，多个用户同时共享一个系统，返种情冴导致多种安全问题。a. 列出此类的问题b.在一个分时机器中，能否确保像在与用机器上一样的安全度？并解释乀。 Answer:a.窃叏戒者复制某用户癿程序戒数据；没有合理癿预算来使用资源（CPU，存，磁盘空闱，外围设备）ｂ．应该丌行，因为人类设计癿仸何保护机制都会丌可避兊癿被另外癿人所破译，而丏径自信癿认为程序本身癿实现是正确癿是一件困难癿亊。 1.2资源的利用问题在各种各样的操作系统中出现。试例丼在下列的环境中哪种资源必须被严栺的管理。（ａ）大型电脑戒迷你电脑系统（ｂ）不服务器相联的工作站（ｃ）手持电脑 Answer: （ａ）大型电脑戒迷你电脑系统：存呾CPU资源，外存，网络带宽（ｂ）不服务器相联癿工作站：存呾CPU资源（ｃ）手持电脑：功率消耗，存资源1.3在什举情冴下一个用户使用一个分时系统比使用一台个人计算机戒单用户工作站更好？ Answer:当另外使用分时系统癿用户较少时，仸务十分巨大，硬件速度径快，分时系统有意丿。充分利用该系统可以对用户癿问题产生影响。比起个人电脑，问题可以被更快癿解决。迓有一种可能収生癿情冴是在同一时闱有许多另外癿用户在同一时闱使用资源。当作业足够小，丏能在个人计算机上合理癿运行时，以及
当个人计算机癿性能能够充分癿运行程序来达到用户癿满意时，个人计算机是最好癿，。 1.4在下面丼出的三个功能中，哪个功能在下列两种环境下，(a)手持装置(b)实
时系统需要操作系统的支持？(a)批处理程序(b)虚拟存储器(c)分时Answer:对二实时系统来说，操作系统需要以一种公平癿方式支持虚拟存储器呾分时系统。对二手持系统，操作系统需要提供虚拟存储器，但是丌需要提供分时系统。批处理程序在两种环境中都是非必需癿。 1.5描述对称多处理（ＳＭＰ）和非对称多处理乀间的区别。多处理系统的三个优点和一个缺点？ Answer:ＳＭＰ意味着所以处理器都对等，而丏I/O可以在仸何处理器上运行。非对称多处理有一个主处理器控制系统，不剩下癿处理器是随从关系。主处理器为从处理器安排工作，而丏I/O也叧在主处理器上运行。多处理器系统能比单处理器系统节省资金，返是因为他们能共享外设，大容量存储呾电源供给。它们可以更快速癿运行程序呾增加可靠性。多处理器系统能比单处理器系统在软、硬件上也更复杂（增加计算量、觃模经济、增加可靠性） 1.6集群系统不多道程序系统的区别是什举？两台机器属二一个集群来协作提供一个高可靠性的服务器的要什举？ Answer:集群系统是由多个计算机耦合成单一系统幵分布二整个集群来完成计算仸务。另一方面，多道程序系统可以被看做是一个有多个CPU组成癿单一癿物理实体。集群系统癿耦合度比多道程序系统癿要低。集群系统通过消息迕行通信，而多道程序系统是通过共享癿存储空闱。为了两台处理器提供较高癿可靠性服务，两台机器上癿状态必项被复制，幵丏要持续癿更新。当一台处理器出现敀障时，另一台处理器能够接管敀障处理癿功能。
1.1 在多道程序和分时环境中，多个用户同时共享一个系统，这种情况导致多种安全问题。a. 列出此类的问题b.在一个分时机器中，能否确保像在专用机器上一样的安全度？并解释之。 Answer:a.窃取或者复制某用户的程序或数据；没有合理的预算来使用资源（CPU，内存，磁盘空间，外围设备）ｂ．应该不行，因为人类设计的任何保护机制都会不可避免的被另外的人所破译，而且很自信的认为程序本身的实现是正确的是一件困难的事。 1.2 资源的利用问题在各种各样的操作系统中出现。试例举在下列的环境中哪种资源必须被严格的管理。（ａ）大型电脑或迷你电脑系统（ｂ）与服务器相联的工作站（ｃ）手持电脑 Answer: （ａ）大型电脑或迷你电脑系统：内存和CPU 资源，外存，网络带宽（ｂ）与服务器相联的工作站：内存和CPU 资源（ｃ）手持电脑：功率消耗，内存资源 1.3 在什么情况下一个用户使用一个分时系统比使用一台个人计算机或单用户工作站更好？ Answer:当另外使用分时系统的用户较少时，任务十分巨大，硬件速度很快，分时系统有意义。充分利用该系统可以对用户的问题产生影响。比起个人电脑，问题可以被更快的解决。还有一种可能发生的情况是在同一时间有许多另外的用户在同一时间使用资源。当作业足够小，且能在个人计算机上合理的运行时，以及当个人计算机的性能能够充分的运行程序来达到用户的满意时，个人计算机是最好的，。 1.4 在下面举出的三个功能中，哪个功能在下列两种环境下，(a)手持装置(b)实时系统需要操作系统的支持？(a)批处理程序(b)虚拟存储器(c)分时 Answer:对于实时系统来说，操作系统需要以一种公平的方式支持虚拟存储器和分时系统。对于手持系统，操作系统需要提供虚拟存储器，但是不需要提供分时系统。批处理程序在两种环境中都是非必需的。 1.5 描述对称多处理（ＳＭＰ）和非对称多处理之间的区别。多处理系统的三个优点和一个缺点？ Answer:ＳＭＰ意味着所以处理器都对等，而且I/O 可以在任何处理器上运行。非对称多处理有一个主处理器控制系统，与剩下的处理器是随从关系。主处理器为从处理器安排工作，而且I/O 也只在主处理器上运行。多处理器系统能比单处理器系统节省资金，这是因为他们能共享外设，大容量存储和电源供给。它们可以更快速的运行程序和增加可靠性。多处理器系统能比单处理器系统在软、硬件上也更复杂（增加计算量、规模经济、增加可靠性） 1.6 集群系统与多道程序系统的区别是什么？两台机器属于一个集群来协作提供一个高可靠性的服务器的要求是什么？ Answer:集群系统是由多个计算机耦合成单一系统并分布于整个集群来完成计算任务。另一方面，多道程序系统可以被看做是一个有多个CPU 组成的单一的物理实体。集群系统的耦合度比多道程序系统的要低。集群系统通过消息进行通信，而多道程序系统是通过共享的存储空间。为了两台处理器提供较高的可靠性服务，两台机器上的状态必须被复制，并且要持续的更新。当一台处理器出现故障时，另一台处理器能够接管故障处理的功能。
·1.1在多道程序和分时环境中，多个用户同时共享一个系统，这种情况 导致多种安全问题。a. 列出此类的问题b.在一个分时机器中，能否确保像 在专用机器上一样的安全度？并解释之。 Answer:a.窃取或者复制某用户的程序或数据；没有合理的预算来使用资源（CPU，内存，磁盘空间，外围设备）ｂ．应该不行，因为人类设计的任何 保护机制都会不可避免的被另外的人所破译，而且很自信的认为程序本身的 实现是正确的是一件困难的事。 1.2资源的利用问题在各种各样的操作系统中出现。试例举在下列的环境中 哪种资源必须被严格的管理。（ａ）大型电脑或迷你电脑系统（ｂ）与服 务器相联的工作站（ｃ）手持电脑 Answer: （ａ）大型电脑或迷你电脑系统：内存和CPU资源，外存，网络带宽（ｂ）与服务器相联的工作站：内存和CPU资源（ｃ）手持电脑：功率消耗， 内存资源 1.3在什么情况下一个用户使用一个分时系统比使用一台个人计算机或单 用户工作站更好？ Answer:当另外使用分时系统的用户较少时，任务十分巨大，硬件速度很快， 分时系统有意义。充分利用该系统可以对用户的问题产生影响。比起个人电脑，问题可以被更快的解决。还有一种可能发生的情况是在同一时间有许多另外的用户在同一时间使用资源。当作业足够小，且能在个人计算机上合理的运行时，以及当个人计算机的性能能够充分的运行程序来达到用户的满意时，个人计算机 是最好的，。 1.4在下面举出的三个功能中，哪个功能在下列两种环境下，(a)手持装置 (b)实时系统需要操作系统的支持？(a)批处理程序(b)虚拟存储器(c)分时Answer:对于实时系统来说，操作系统需要以一种公平的方式支持虚拟存储器 和分时系统。对于手持系统，操作系统需要提供虚拟存储器，但是不需要提供分时系统。批处理程序在两种环境中都是非必需的。 1.5描述对称多处理（ＳＭＰ）和非对称多处理之间的区别。多处理系统的 三个优点和一个缺点？ Answer:ＳＭＰ意味着所以处理器都对等，而且I/O可以在任何处理器上运行。非对称多处理有一个主处理器控制系统，与剩下的处理器是随从关系。主处理器为从处理器安排工作，而且I/O也只在主处理器上运行。多处理器系统能比单处理器系统节省资金，这是因为他们能共享外设，大容量存储和电源供给。它们可以更快速的运行程序和增加可靠性。多处理器系统能比单处理器系统在软、硬件上也更复杂（增加计算量、规模经济、增加可靠性） 1.6集群系统与多道程序系统的区别是什么？两台机器属于一个集群来协 作提供一个高可靠性的服务器的要求是什么？ Answer:集群系统是由多个计算机耦合成单一系统并分布于整个集群来完成计 算任务。另一方面，多道程序系统可以被看做是一个有多个CPU组成的单一的 物理实体。集群系统的耦合度比多道程序系统的要低。集群系统通过消息进行通信，而多道程序系统是通过共享的存储空间。为了两台处理器提供较高的可靠性服务，两台机器上的状态必须被复制，并且要持续的更新。当一台处理器出现故障时，另一台处理器能够接管故障处理的功能。 1.7 试区分分布式系统（distribute system）的客户机-服务器（clientserver）模型与对等系统（peer-to-peer）模型
操作系统概论-02323（2017年张琼声版本） 第1章操作系统简介 1.1什么是操作系统 (1)操作系统概念： 操作系统是一种复杂的系统软件，是不同程序代码、数据结构、初始化文件的集合，可执行。 操作系统是提供计算机用户与计算机硬件之间的接口，并管理计算机软件和硬件资源，并且通过这个接口使应用程序的开发变得简单、高效。 接口是两个不同部分的交接面。接口分为硬件接口和软件接口，计算机的所有功能最终都是由硬件的操作来实现的，计算机屏蔽了对硬件操作的细节。 (2)操作系统完成的两个目标： 1)与硬件相互作用，为包含在所有硬件平台上的所有底层可编程部件提供服务； 2)为运行在计算机系统上的应用程序（即用户程序）提供执行环境。 现代计算机特点是支持多任务，一方面保证用户程序的顺利执行，另一方面使计算机系统资源得到高效的利用，保证计算机系统的高性能。 (3)操作系统的功能： 处理机管理、内存管理、设备管理、文件管理。 1.2操作系统的发展 1)无操作系统 2)单道批处理系统 3)多道程序系统（多道批处理系统、分时系统） 4)微机操作系统 5)实时操作系统 6)嵌入式操作系统 7)物联网操作系统 1.2.1无操作系统阶段： 电子管，无存储设备，第一台：1946年宾夕法尼亚大学的「埃尼阿克」 单道批处理系统： 晶体管，磁性存储设备，内存中有一道批处理作业，计算机资源被用户作业独占。 吞吐量是指单位时间内计算机系统处理的作业量
1.2.2单道批处理系统 特点：自动性、顺序性、单道性。 优点：减少了等待人工操作的时间 缺点：CPU资源不能得到有效的利用。 1.2.3多道程序系统 多道程序系统：集成电路芯片，出现了分时操作系统（多个终端）。 特点：多道性、无序性、调度性、复杂性。 优点：能够使CPU和内存IO资源得到充分利用，提高系统的吞吐量。 缺点：系统平均周转时间长，缺乏交互能力。 1.2.4微机操作系统： 第一台Intel公司顾问GaryKildall 编写的CP/M系统，是一台磁盘操作系统，用于Intel8080. 1.2.5操作系统特点 (1)分时系统： 特点：多路性、及时性、交互性、独立性。 优点：提供了人机交互，可以使用户通过不同终端分享主机。 缺点：不能及时接收及时处理用户命令。 (2)实时操作系统（用户实时控制和实时信息处理）： 实时操作系统：广泛应用于各种工业现场的自动控制、海底探测、智能机器人和航空航天等。 特点：多路性、独立性、及时性、交互性、可靠性。 在实时系统中，往往采取多级容错措施来保证系统安全和数据安全。 (3)操作系统产品： 1)主机操作系统（批处理、事务处理（银行支票处理或航班预订）、分时处理） 2)微机操作系统 3)服务器操作系统 4)嵌入式操作系统（物联网操作系统） 1.3操作系统的特征 现代操作系统都支持多任务，具有并发、共享、虚拟和异步性特征。 (1)并发: 指两个或多个事件在同一时间间隔内发生； (2)共享:指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用。 资源共享两种方式：互斥共享,同时共享； (3)虚拟:指通过某种技术把一个物理实体变成若干逻辑上的对应物；
7.1 假设有如图7.1所示的交通死锁。 a.证明这个例子中实际上包括了死锁的四个必要条件。 b.给出一个简单的规则用来在这个系统中避免死锁。 a.死锁的四个必要条件: (1)互斥；（2）占有并等待；（3）非抢占；（4）循环等待。 互斥的条件是只有一辆车占据道路上的一个空间位置。占有并等待表示一辆车占据道路上的位置并且等待前进。一辆车不能从道路上当前的位置移动开（就是非抢占）。最后就是循环等待，因为每个车正等待着随后的汽车向前发展。循环等待的条件也很容易从图形中观察到。 b.一个简单的避免这种的交通死锁的规则是，汽车不得进入一个十字路口如果明确地规定， 这样就不会产生相交。 7.2 考虑如下的死锁可能发生在哲学家进餐中，哲学家在同个时间获得筷子。讨论此种情况下死锁的四个必要条件的设置。讨论如何在消除其中任一条件来避免死锁的发生。 死锁是可能的，因为哲学家进餐问题是以以下的方式满足四个必要条件：1）相斥所需的筷子， 2 ）哲学家守住的筷子在手，而他们等待其他筷子， 3 ）没有非抢占的筷子，一个筷子分配给一个哲学家不能被强行拿走，4 ）有可能循环等待。死锁可避免克服的条件方式如下： 1 ）允许同时分享筷子， 2 ）有哲学家放弃第一双筷子如果他们无法获得其他筷子，3 ）允许筷子被强行拿走如果筷子已经被一位哲学家了占有了很长一段时间4 ）实施编号筷子，总是获得较低编号的筷子，之后才能获得较高的编号的筷子。 7.3 一种可能以防止死锁的解决办法是要有一个单一的，优先于任何其他资源的资源。例如，如果多个线程试图访问同步对象A?…E，那么就可能发生死锁。（这种同步对象可能包括互斥体，信号量，条件变量等），我们可以通过增加第六个对象来防止死锁。每当一个线程希望获得同步锁定给对象A???E，它必须首先获得对象F的锁.该解决方案被称为遏制：对象A???E的锁内载对象F的锁。对比此方案的循环等待和Section7.4.4的循环等待。 这很可能不是一个好的解决办法，因为它产生过大的范围。尽可能在狭隘的范围内定义死锁政策会更好。 7.4 对下列问题对比循环等待方法和死锁避免方法(例如银行家算法)： a.运行费用 b.系统的吞吐量 死锁避免方法往往会因为追踪当前资源分配的成本从来增加了运行费用。然而死锁避免方法比静态地防止死锁的形成方法允许更多地并发使用资源。从这个意义上说，死锁避免方案可以增加系统的吞吐量。 7.5 在一个真实的计算机系统中，可用的资源和进程命令对资源的要求都不会持续很久是一致的长期（几个月）。资源会损坏或被替换，新的进程会进入和离开系统，新的资源会被购买和添加到系统中。如果用银行家算法控制死锁，下面哪
操作系统期末考试试卷(B) 计算机科学系______级______科______班姓名__________学号__________ 题号一二三四总分 分数 ?、 填空(1%×30) ★该题答写在本卷纸上★ 1.操作系统的基本类型有1)____________________ 2)____________________ 3)____________________4)___________________5)___________________ _ 和6)分布式操作系统等。 2.常用的进程调度算法和作业调度算法有1)____________________ 2)___________________ 3)___________________ 4)____________________ 5)____________________ 和6)最高相应比优 先(HRN)算法等。 3.作业调度的目标主要有1)____________________ 2)____________________ 3)____________________4)___________________。 4.内存管理要解决的问题有1)_________________ 2)____________________ 3)____________________4)___________________5)___________________ 。 5.常用的内存管理方法有1)单一连续区管、2)___________________ 3)___________________ 和4)____________________等。 6.作业由1) 程序、2)__________________和3)__________________组成。 1
考研操作系统-操作系统概念与历史 (总分：246.00，做题时间：90分钟) 一、填空题(总题数：12，分数：12.00) 1.在操作系统中，不可中断执行的操作称为 1。 填空项1:__________________ （正确答案：原语操作） 原语操作的英文名称为Atomic Operation，有时也称为原子操作。原子在很长时间内被人类认为是不可分割的最小粒子，因此它引申的意思为不可分割或不可中断。原语操作是操作系统提供并发的基础。 2.UNIX操作系统在结构上分为两个部分： 1和 2。 填空项1:__________________ （正确答案：外壳(Shell)） 填空项1:__________________ （正确答案：内核(Kernel)） 操作系统的实体通常称为内核，它包括操作系统的所有功能构件，如进程管理、内存管理、文件系统等。这些功能构件并不能直接被一般用户使用。为了方便用户使用操作系统，操作系统设计者还为操作系统覆盖了一层外壳，用户通过外壳与操作系统打交道。这个壳可以看成是操作系统的用户界面。 3.特权指令能在 1下执行，而不能在 2下执行。 填空项1:__________________ （正确答案：内核态(Kernel Mode)、用户态(user Mode)） 顾名思义，特权指令具有特权，这个特权就是对计算机资源的访问权力。与此相对的是非特权指令，此种指令不能随意访问计算机的资源。操作系统为了实现特权和非特权指令而设计了内核态和用户态。凡是在内核态下执行的指令都是特权指令，在用户态下执行的指令都是非特权指令。 4.操作系统向用户提供了两类接口：一类是 1，另一类是 2。 填空项1:__________________ （正确答案：命令级接口(command Interface)、程序级接口(Programming Interface)） 对操作系统的使用有两种方式：直接向操作系统发出命令；编程序调用操作系统服务。前一种接口是所谓的命令接口，通过操作系统的壳实现；后一种接口是程序接口，通过操作系统调用(System call)和程序语言库函数实现。 5.分时系统中 1是衡量分时系统性能的一项重要指标。 填空项1:__________________ （正确答案：响应时间(Response Time)） 响应时间指的是在提交任务后，等待系统做出回应的时间。在分时系统下，多个用户分时共享同一个系统。每个用户在用完自己的分时时间段后需要等待别的用户用完它们的分时时间段，这个等待就是用户对系统的最直观感受，等待时间越长，用户感受越差。 6.操作系统的主要功能是 1和 2。 填空项1:__________________ （正确答案：管理(Management)） 填空项1:__________________ （正确答案：魔幻(Illusion)） 管理指的是管理计算机的软硬件资源，如CPU、内存、磁盘、各种表格和数据结构、软件原语等，以保证这些资源在不同用户或程序之间合理分配和使用。魔幻指的是将少变多，难变易，丑变美，如将单CPU通过进程模型虚拟成多个CPU，将有限内存通过虚存变为容量巨大的逻辑内存。 7.在现代操作系统中，资源分配的单位是 1，而处理机调度的单位是 2。 填空项1:__________________ （正确答案：进程(Process)） 填空项1:__________________ （正确答案：线程(Thread)） 在操作系统早期，调度单位和资源分配单位均是进程。随着操作系统的发展，线程作为进程中的一个指令执行序列而成为调度的单位。在线程模型下，进程并不运行，系统执行的是线程。 8.在操作系统中，一种用空间换取时间的资源转换技术是 1。 填空项1:__________________ （正确答案：缓冲技术(Buffering)） 通过提供缓冲区(Buffer)，可以让速度慢的设备与速度快的设备进行沟通与协作。 9.为实现CPU与外部设备的并行工作，系统引入了 1硬件机制。 填空项1:__________________ （正确答案：中断(Interrupt)） 在中断机制下，CPU在发出10命令后即继续执行别的任务。外部设备在完成10后便通过中断告诉CPU，CPU 通过响应中断来处理外部设备的中断请求。
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操作系统概念背诵 一、进程管理 1.进程管理的功能 ①进程控制 ②进程同步 ③进程通信 ④进程（线程）调度 2.程序顺序执行时的特征：顺序性、封闭性、可再现性。 3.程序并发执行时的特征：间断性、失去封闭性、不可再现性。 4.进程由程序段、数据段和进程控制块（PCB）组成。 5.进程的定义 ①进程是程序的一次执行。 ②进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时所发生的活动。 ③进程是进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。 ④进程是程序在一个数据集合上的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。 6.进程的基本特征：动态性、并发性、独立性、异步性、结构特征（程序＋数据＋PCB） 7.进程的状态 三态：就绪状态、运行状态、阻塞状态。 五态：活动就绪、静止就绪、活动阻塞、静止阻塞、运行。 8.进程控制块（PCB）的组成：进程标识符、处理机状态、进程调度信息、进程控制信息。 9.临界区：进程中访问临界资源的那段代码叫做临界区。 10.同步机制必须遵循的原则：空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待。 11.P,V操作的定义 P(S)：S=S?1； 若S≥0，则当前进程继续运行； 若S＜0，则将当前进程插入到S的等待队列中去。 V(S)：S=S+1； 若S＞0，则当前进程继续运行； 若S≤0，则从S的等待队列中移出一个进程放到就绪队列中去。 12.信号量的物理意义 S=?n时，表示有n个等待进入临界区的进程，当前已有进程在临界区中访问临界资源； S=0时，表示不允许任何进程进入临界区，当前已有进程在临界区中访问临界资源； S=n时，表示临界区是空闲的，该类资源的可用数目为n，可以有n个进程访问该类资源。 13.高级通信机制有：共享存储器系统、消息传递系统、管道通信系统。 14.线程的定义：线程是进程内的一个实体，是处理机调度的基本单位，是程序内部一个单一的顺序控 制流。 15.引入进程的目的：是为了使多个程序并发执行，提高资源利用率和系统吞吐量。 16.引入线程的目的：是为了减少程序并发执行时的时空开销，使操作系统具有更好的并发性。 17.进程的基本属性
1、1在多道程序与分时环境中,多个用户同时共享一个系统,返种情冴导致多种安全问题。a、列出此类的问题b、在一个分时机器中,能否确保像在与用机器上一样的安全度？并解释乀。 Answer:a、窃叏戒者复制某用户癿程序戒数据;没有合理癿预算来使用资源(CPU,内存,磁盘空闱,外围设备)ｂ.应该丌行,因为人类设计癿仸何保护机制都会丌可避兊癿被另外癿人所破译,而丏径自信癿认为程序本身癿实现就是正确癿就是一件困难癿亊。 1、2资源的利用问题在各种各样的操作系统中出现。试例丼在下列的环境中哪种资源必须被严栺的管理。(ａ)大型电脑戒迷您电脑系统(ｂ)不服务器相联的工作站(ｃ)手持电脑 Answer: (ａ)大型电脑戒迷您电脑系统:内存呾CPU资源,外存,网络带宽(ｂ)不服务器相联癿工作站:内存呾CPU资源(ｃ)手持电脑:功率消耗,内存资源 1、3在什举情冴下一个用户使用一个分时系统比使用一台个人计算机戒单用户工作站更好？ Answer:当另外使用分时系统癿用户较少时,仸务十分巨大,硬件速度径快,分时系统有意丿。充分利用该系统可以对用户癿问题产生影响。比起个人电脑,问题可以被更快癿解决。迓有一种可能収生癿情冴就是在同一时闱有许多另外癿用户在同一时闱使用资源。当作业足够小,丏能在个人计算机上合理癿运行时,以及当个人计算机癿性能能够充分癿运行程序来达到用户癿满意时,个人计算机就是最好癿,。 1、4在下面丼出的三个功能中,哪个功能在下列两种环境下,(a)手持装置(b)实
时系统需要操作系统的支持？(a)批处理程序(b)虚拟存储器(c)分时 Answer:对二实时系统来说,操作系统需要以一种公平癿方式支持虚拟存储器呾分时系统。对二手持系统,操作系统需要提供虚拟存储器,但就是丌需要提供分时系统。批处理程序在两种环境中都就是非必需癿。 1、5描述对称多处理(ＳＭＰ)与非对称多处理乀间的区别。多处理系统的三个优点与一个缺点？ Answer:ＳＭＰ意味着所以处理器都对等,而丏I/O可以在仸何处理器上运行。非对称多处理有一个主处理器控制系统,不剩下癿处理器就是随从关系。主处理器为从处理器安排工作,而丏I/O也叧在主处理器上运行。多处理器系统能比单处理器系统节省资金,返就是因为她们能共享外设,大容量存储呾电源供给。它们可以更快速癿运行程序呾增加可靠性。多处理器系统能比单处理器系统在软、硬件上也更复杂(增加计算量、觃模经济、增加可靠性) 1、6集群系统不多道程序系统的区别就是什举？两台机器属二一个集群来协作提供一个高可靠性的服务器的要求就是什举？ Answer:集群系统就是由多个计算机耦合成单一系统幵分布二整个集群来完成计算仸务。另一方面,多道程序系统可以被瞧做就是一个有多个CPU组成癿单一癿物理实体。集群系统癿耦合度比多道程序系统癿要低。集群系统通过消息迕行通信,而多道程序系统就是通过共享癿存储空闱。为了两台处理器提供较高癿可靠性服务,两台机器上癿状态必项被复制,幵丏要持续癿更新。当一台处理器出现敀障时,另一台处理器能够接管敀障处理癿功能。 1、7试区分分布式系统(distribute system)的客户机-服务器(client-server)模型不对等系统(peer-to-peer)模型
solutions to the exercises Chapter 1 1.1 In a multiprogramming and time-sharing environment, several users share the system simultaneously. This situation can result in various security problems. a. What are two such problems? b. Can we ensure the same degree of security in a time-shared machine as in a dedicated machine? Explain your answer. Answer: a. Stealing or copying one’s programs or data; using system resources (CPU, memory, disk space, peripherals) without proper accounting. b. Probably not, since any protection scheme devised by humans can inevitably be broken by a human, and the more complex the scheme, the more difficult it is to feel confident of its correct implementation. 1.2 The issue of resource utilization shows up in different forms in different types of operating systems. List what resources must be managed carefully in the following settings: a. Mainframe or minicomputer systems b. Workstations connected to servers c. Handheld computers Answer: a. Mainframes:memory and CPU resources, storage, network bandwidth. b. Workstations: memory and CPU resouces c. Handheld computers: power consumption, memory resources. 1.3 Under what circumstances would a user be better off using a timesharing system rather than a PC or single-user workstation? Answer: When there are few other users, the task is large, and the hardware is fast, time-sharingmakes sense. The full power of the system can be brought to bear on the user’s problem. The problemcan be solved faster than on a personal computer. Another case occurs when lots of other users need resources at the same time. A personal computer is best when the job is small enough to be executed reasonably on it and when performance is sufficient to execute the program to the user’s satisfaction. 1.4 Which of the functionalities listed below need to be supported by the operating system for the following two settings: (a) handheld devices and (b) real-time systems. a. Batch programming b. Virtual memory c. Time sharing Answer: For real-time systems, the operating system needs to support virtual memory