计算机操作系统
一、操作系统概述
一、考试大纲
（一）操作系统的概念、特征、功能和提供的服务
（二）操作系统的发展与分类
（三）操作系统的运行环境
二、知识点归纳
（一）操作系统的概念、特征、功能和提供的服务
1．操作系统的概念、目标和作用
一个完整的计算机系统由两大部分组成：计算机硬件和计算机软件。硬件是所有软件运行的物质基础；软件能充分发挥硬件潜能和扩充硬件功能，完成各种系统及应用任务，两者互相促进、相辅相成、缺一不可。计算机硬件是指计算机物理装置本身，由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成。计算机软件是指由计算机硬件执行以完成一定任务的程序及其数据。计算机软件包括系统软件和应用软件。系统软件包括操作系统、编译程序、连接装入程序、数据库管理系统等；应用软件是为各种应用目的而编制的程序。
在计算机上配置操作系统的目的有以下几点：
①方便用户使用。操作系统应该使计算机系统使用起来十分方便。
②有效性。OS能够有效管理好系统中的各种硬件软件资源，并通过合理地组织计算机的工作流程，进一步改善资源的利用率及提高系统的吞吐量。
③可扩充性。OS必须具有很好的可扩充性，应采用层次化结构，以便于增加新的功能层次和模块，并修改老的功能层次和模块。
④构筑开放环境。OS应该构筑出一个开放环境，主要是指：遵循有关国际标准；支持体系结构的可伸缩性和可扩展性；支持应用程序在不同平台上的可移植性和可互操作性。
操作系统主要由以下的作用：
①OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口：为了使用户能灵活、方便地使用计算机和操作系统，操作系统提供了一组友好的用户接口，包括：1）程序接口；2）命令接口；3）图形接口。
②OS作为计算机系统资源的管理者：资源包括两大类：硬件资源和软件资源。归纳起来资源分为四类：处理机、存储器、I/O设备以及信息（数据和程序），OS的主要功能是对这四类资源进行管理，即处理机管理、存储器管理、I/O设备管理、文件管理。（资源管理观点）
③OS用作扩充机器：在裸机上覆盖上OS后，便可获得一台功能显著增强、使用极为方便的多层扩充机器或多层虚机器。（虚拟机观点）
操作系统可定义为：操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地对各类作业进行调度，以及方便用户使用的程序的集合。
2．操作系统的特征
虽然不同的操作系统具有各自的特点，但它们都具有以下4个基本特征：
（1）并发性
并行性和并发性是既相似又有区别的两个概念，并发性是指两个或多个事件在同一时刻发生；并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。在多道程序环境下，并发性是指
宏观上在一段时间内有多道程序在同时运行，但在单处理机系统中，每—时刻仅能执行—道程序，故微观上这些程序是交替执行的。
（2）共享性
资源共享是指系统中的硬件和软件资源不再为某个程序所独占，而是供多个用户程序共同使用。
并发和共享是操作系统的两个最基本的特征，二者之间互为存在条件。一方面，资源的共享是以程序的并发执行为条件的，若系统不允许程序的并发执行，自然不存在资源共享问题；另一方面，若系统不能对资源共享实施有效的管理，也必将影响到程序的并发执行，甚至根本无法并发执行。
（3）虚拟性
在操作系统中，虚拟是指把一个物理上的实体变为若干个逻辑上的对应物，前者是实际存在的，后备是虚的，只是用户的一种感觉。
（4）异步性（不确定性）
在操作系统中，不确定性有两种含义：
①程序执行结果是不确定的，即对同一程序，使用相同的输入，在相同的环境下运行却可能获得完全不同的结果。亦即程序是不可再现的；
②多道程序环境下程序的执行是以异步方式进行的，换言之，每个程序何时执行，多个程序间的执行顺序以及完成每道程序所需要的时间都是不确定的，因而也是不可预知的。
3．操作系统的功能
操作系统的职能是负责系统中软硬件资源的管理，合理地组织计算机系统的工作流程，并为用户提供一个良好的工作环境和友好的使用界面。下面从5个方面来说明操作系统的基本功能。
（1）处理机管理。处理机管理的主要任务是对处理机的分配和运行实施有效的管理。在多道程序环境下，处理机的分配和运行是以进程为基本单位的，因此对处理机的管理可归结为对进程的管理。进程管理应实现下述主要功能：
①进程控制：负责进程的创建、撤消及状态转换。
②进程同步：对并发执行的进程进行协调。
③进程通信：负责完成进程间的信息交换。
④进程调度：按一定算法进行处理机分配。
（2）存储器管理。存储器管理的主要任务是对内行进行分配、保护和扩充。存储器管理应实现下述主要功能：
①内存分配：按一定的策略为每道程序分配内存。
②内存保护：保证各程序在自己的内存区域内运行而不相互干扰。
③地址映射：将地址空间的逻辑地址转换为内存空间与之对应的物理地址。
④内存扩充：为允许大型作业或多作业的运行，必须借助虚拟存储技术去获得增加内存的效果。
（3）设备管理：计算机外部设备的管理是操作系统中最庞杂、琐碎的部分。设备管理的主要任务是对计算机系统内的所有设备实施有效的管理。设备管理应具有下述功能：
①设备分配：根据一定的设备分配原则对设备进行分配。为了使设备与主机并行工作，还需采用缓冲技术和虚拟技术。
②设备传输控制：实现物理的输入输出操作，即启动设备、中断处现、结束处理等。
③设备独立性：即用户向系统申请的设备与实际操作的设备无关。
（4）文件管理。文件管理的主要任务是有效地支持文件的存储、检索和修改等操作，解决文件的共享、保密和保护问题。文件管理应实现下述功能：
①文件存储空间的管理：负责对文件存储空间进行管理，包括存储空间的分配与回收等功能。
②目录管理：目录是用来管理文件的数据结构，它能提供按名存取的功能。
③文件操作管理：实现文件的操作，负责完成数据的读写。
④文件保护：提供文件保护功能，防止文件遭到破坏。
（5）用户接口。为方便用户使用操作系统，操作系统提供了用户接口。操作系统通常提供如下几种类型的用户接口。
①命令接口：提供—组命令供用户直接或间接控制自己的作业。
②程序接口：提供一组系统调用供用户程序和其他系统程序调用。
③图形接口：图形用户接口采用了图形化的操作界面，用非常容易识别的各种图标将系统的各项功能、各种应用程序和文件直观、逼真地表示出来，用户可通过鼠标、菜单和对话框来完成各种应用程序和文件的操作。
4．操作系统提供的服务
操作系统为程序和用户提供了一系列的操作系统服务，这些服务可使程序员更容易地完成他的工作。
（1）操作系统的公共服务类型，主要有：程序执行、I/O操作、文件系统操作、通信和差错检测等。
（2）系统调用中的作用，系统调用的类型是根据操作系统所提供服务的功能决定的，系统调用可分为进程管理、设备管理、文件管理、信息维护以及通信等。
（二）操作系统的发展与分类
操作系统的主要发展过程如下：
1．无操作系统时的计算机系统
（１）手工操作阶段
早期的计算机系统上没有配置操作系统，计算机的操作由程序员采用手工操作直接控制和使用计算机硬件。程序员使用机器语言编程，并将事先准备好的程序和数据穿孔在纸带或卡片上，从纸带或卡片输入机将程序和数据输入计算机。然后，启动计算机运行，程序员可以通过控制台上的按钮、开关和氖灯来操纵和控制程序，运行完毕，取走计算的结果，才轮到下一个用户上机。这种手工操作方式具有用户独占计算机资源、资源利用率低及CPU等待人工操作的缺点。
随着CPU速度的大幅度提高，手工操作的慢速与CPU运算的高速之间出现了矛盾，这就是所谓的人机矛盾。另一方面，CPU与I/O设备之间速度不匹配的矛盾也日益突出。
（２）脱机输入/输出技术
为解决CPU与I/O设备之间速度不匹配的问题，将用户程序和数据在一台外围机（又称卫星机）的控制下，预先从低速输入设备输入到磁带上，当CPU需要这些程序和数据时，再直接从磁带机高速输入内存，从而大大加快程序的输入过程，减少CPU等待输入的时间，这就是脱机输入技术；类似地，当CPU需要输出时，无需直接把计算结果送至低速输出设备，而是高速地把结果送到磁带上，然后在外围机的控制下，把磁带上的计算结果由相应的输出设备输出，这就是脱机输出技术。
若输入/输出操作在主机控制下进行则称之为联机输入/输出。
2．单道批处理操作系统
批处理技术是指计算机系统对一批作业自动进行处理的一种技术。早期的计算机系统非常昂贵，为了能充分地利用它，应尽量让系统连续地运行，以减少空闲时间。为此通常把一批作业以脱机输入方式输入到磁带上，并在系统中配置监督程序（是一个常驻内存的程序，它管理作业的运行，负责装入和运行各种系统处理程序来完成作业的自动过渡），在它的控
制下，先把磁带上的第一个作业传送到内存，并把运行的控制权交给该作业，当该作业处理完后又把控制权交还给监督程序，由监督程序再把第二个作业装入内存。计算机系统按这种方式对磁带上的作业自动地、一个接一个地进行处理，直至把磁带上的所有作业全部处理完毕，由于系统对作业的处理是成批进行的、且在内存中始终只保持一道作业，故称为单道批处理系统。其主要特征是：①自动性；②顺序性；③单道性。
3．多道批处理技术
多道程序设计的基本概念：多道程序设计技术是将多个作业存放在内存中并允许它们交替执行，这些作业共享处理机时间和外围设备以及其他资源。当一道程序因某种原因（如I/O请求）而暂停执行时，CPU立即转去执行另一道程序。在操作系统中引入多道程序设计技术后，会使系统具有多道、宏观上并行、微观上串行的特点。
在单道批处理系统中，内存中仅有一道作业，使得系统中仍有较多的空闲资源，致使系统的性能较差，20世纪60年代引入多道程序设计技术后，形成了多道批处理技术，进一步提高了资源利用率和系统的吞吐量。
在多道批处理系统中，用户所提交的作业都先存放在外存并排成一个队列，该队列称为“后备队列”；然后，由作业调度程序按一定的算法从后备队列中选择若干个作业调入内存，使它们共享CPU和系统中的各种资源，以达到提高资源利用率和系统的吞吐量的目的。其主要特征是：①多道性；②无序性；③调度性。
4．分时操作系统
（1）分时系统的产生
如果说，推动多道批处理系统形成和发展的主要动力是提高资源利用率和系统吞吐率，那么，推动分时系统形成和发展的主要动力，则是用户的需要。体现在人-机交互、共享主机、便于用户上机等方面。
（2）分时系统的特征
分时系统与多道批处理系统相比，具有完全不同的特征：
①多路性。指一台计算机与若干台终端相连接，系统按分时原则为每个用户服务。宏观上，是多个用户同时工作，共享系统资源；微观上，则是每个用户作业轮流运行一个时间片。多路性亦即同时性，它提高了资源利用率，从而促进了计算机更广泛地应用。
②独立性。每个用户各占一个终端，彼此独立操作、互不干扰。
③及时性。用户的请求能在很短时间内获得响应。
④交互性。用户可通过终端与系统进行广泛的人机对话。其广泛性表现在：用户可以请求系统提供各方面的服务，如文件编辑、数据处理和资源共享等。
5．实时操作系统
（1）实时系统的引入
虽然多道批处理系统和分时系统已获得较为令人满意的资源利用率和响应时间，从而使计算机的应用范围日益扩大，但它们仍然不能满足以下两个领域的需要：
①实时控制：实时控制系统通常是指以计算机为中心的生产过程控制系统，又称为计算机控制系统。例如钢铁冶炼和钢板轧制的自动控制，化工、炼油生产过程的自动控制等。
②实时信息处理：在实时信息处理系统中，计算机能及时接收从远程终端发来的服务请求，根据用户提出的问题对信息进行检索和处理，并在很短时间内对用户做出正确回答，如机票订购系统，情报检索系统等。
（2）实时任务的类型
①按任务执行时是否呈现周期性来划分：分为周期性实时任务和非周期性实时任务。
②根据对截止时间的要求来划分：分为硬实时任务和软实时任务。
（3）实时系统与分时系统的比较
①多路性；②独立性：③及时性；④交互性；⑤可靠性
实时操作系统的主要特点是响应及时和可靠性高。系统必须保证对实时信息的分析和处理的速度要快，而且系统本身要安全可靠，因为在生产过程的实时控制、航空订票等实时事务系统，信息处理的延误或丢失往往会带来不堪设想的后果。
随着计算机硬件及其应用的不断发展，操作系统的类型也逐渐多样化，如何对这些操作系统进行分类取决于分类的方法，即所依据的标准。下面列出了三种分类方法。
（1）按用户数目分为单用户操作系统和多用户操作系统。其中，单用户操作系统又分为单任务操作系统和多任务操作系统。
（2）按硬件结构分为单CPU操作系统、多CPU操作系统、网络操作系统、分布式操作系统和多媒体操作系统。
（3）按使用环境分为批处理操作系统、分时操作系统和实时操作系统。这是最常用的一种分类方法。
批处理操作系统、分时操作系统和实时操作系统是三种基本的操作系统类型。如果一个操作系统兼有批处理、分时处理和实时处理系统三者或其中两者的功能，那就形成了通用操作系统。
（三）操作系统的运行环境
操作系统的运行环境主要包括计算机系统的硬件环境和由其它系统软件形成的软件环境，以及操作系统和使用它的人之间的关系。
硬件环境主要包括中央处理器（CPU）、存储系统、中断机制、I/O技术和时钟等方面。下面主要说明CPU状态和中断机制。
特权指令：只能由操作系统使用的指令。如：修改程序状态字、开关中断、置中断向量、启动设备执行I/O操作、设置硬件实时钟、停机等
非特权指令：特权指令之外的指令，这些指令的执行不影响其它用户以及系统状态.如算术运算指令、逻辑运算指令、取数存数指令、访管指令等
1．CPU状态—管态和目态
计算机系统中，操作系统程序作为用户程序的管理者和控制者，享有用户程序所不能享有的某些特权，为避免错误地使用特权指令，将CPU的运行状态分为管态和目态。由程序状态(PSW)寄存器内的标志触发器来进行标识。
管态又称为系统态或核心态，操作系统程序在管态下运行，能执行包括特权指令在内的所有指令。
目态又称为用户态或常态，外层用户程序在目态下运行，不可执行特权指令。若出现特权指令、CPU能识别出程序非法使用指令，形成一个程序性中断事件，中止程序的执行。
目态--管态
其转换的唯一途径是通过中断
管态--目态
可用设置PSW(修改程序状态字)可实现
2．中断机制
(1)中断的定义：所谓中断是指系统发生某一事件后，CPU暂停正在执行的程序转去执行处理该事件的程序过程，处理中断事件的程序称为中断处理程序，产生中断信号的那个部件称为中断源。硬件的中断机构与处理这些中断的程序统称为中断系统。
(2)中断的类型
不同的计算机系统．其产生中断的原因及其处理方式均不同，通常将系统内的所有中断分为若干类。
①根据中断信号的含义和功能分为以下五类；
机器故障中断：因机器发生错误(电源故障，内存读数错误等)而产生的中断，用以反映硬件故障，以便进入诊断程序。
I/O中断：由输入/输出设备引起的中断，用以反映通道或外部设备工作状态。
外中断：由各种外部事件引起的中断，用以反映外部的要求。如时钟的定时中断，控制台发控制信息等。
程序性中断：因程序中错误使用指令或数据引起的中断，用以反映程序执行过程中发生的例外情况。如定点溢出，除数为0，地址越界等。
访管中断：由于程序执行了“访管”指令（系统调用）而产生的中断，用于反映用户程序所请求操作系统为其完成某项工作。
②根据中断信号的来源分为两类；
中断，也称外中断，指来自CPU以外事件的中断，是与当前运行程序无关的暂停事件。对它的处理不必完全依赖当前程序的运行现场，具有较低的中断优先级，可被临时屏蔽。
异常，也称内中断或陷入，指源自CPU内部事件的中断，是与当前运行程序相关的暂停事件，对其处理要依赖于当前程序的运行现场，均具有较高的优先级，一旦出现应立即处理。
③根据是否是当前程序期望的分为两类：
强迫性中断：正在运行的程序所不期望的，由于某种硬件故障或外部请求引起的
?输入/输出(I/O)中断：主要来自外部设备通道
?程序性中断：运行程序中本身的中断
(如溢出,缺页中断,缺段中断,地址越界)
?时钟中断
?控制台中断
?硬件故障
自愿性中断（访管中断）：用户在程序中有意识安排的中断，是由于用户在编制程序时因为要求操作系统提供服务，有意使用“访管”指令（系统调用），使中断发生
?执行I/O，创建进程，分配内存
?信号量操作，发送/接收消息
3.中断优先级与中断向量
中断优先级指中断装置响应中断的次序，是由硬件设计时固定的规定级别高的中断优先响应。一般情况下，优先级的高低顺序为：机器故障中断，访管中断，程序性中断，外部中断，输入输出中断。
中断屏蔽即禁止中断出现或响应中断，可以改变中断响应的顺序。
三、经典例题解析
1．操作系统是对（）进行管理的软件。
A．软件B．硬件C．计算机资源D．应用程序
分析与解答
操作系统是一个系统软件，不但管理计算机系统的硬件资源，还管理软件资源，是整个计算机系统硬、软件资源的总指挥部。答案是C
2．批处理操作系统的目的是（）。
A．提高系统与用户的交互性能B．提高系统资源利用率
C．降低用户作业的周转时间D．减少用户作业的等待时间
分析与解答
批处理系统的主要优点是系统吞吐量大、资源利用率高，主要缺点是交互能力差、作
业周转时间长。答案是B
3．试对分时系统和实时系统进行比较。
分析与解答
我们可以从以下几个方面对这两种操作系统进行比较。
（1）从多路性看，实时信息处理系统与分时系统—样都能为多个用户服务。系统按分时原则为多个终端用户服务；而对实时控制系统，则表现为经常对多路现场信息进行采集以及对多个对象或多个执行机构进行控制。
（2）从独立性看，实时信息处理系统与分时系统—样，每个用户各占一个终端，彼此独立操作，互不干扰。因此用户感觉就像他一人独占计算机；而实时控制系统中信息的采集和对对象的控制都是彼此互不干扰的。
（3）从及时性看，实时信息系统对响应时间的要求与分时系统类似，都是以人们所能接受的等待时间来确定；而实时控制系统的响应时间则是以控制对象所能接受的延时来确定的。
（4）从交互性看，分时系统是一种通用性系统，主要用于运行终端用户程序，因此它具有较强的交互能力；而实时系统虽然也有交互能力，但其交互能力不及前者。
（5）从可靠性看，分时系统也要求系统可靠，相比之下，实时系统则要求系统高度可靠。
4．一个分层结构操作系统由裸机，用户，CPU调度和P、V操作，文件管理，作业管理，内存管理，设备管理，命令管理等部分组成。试按层次结构的原则从内到外将各部分重新排列。
分析与解答
采用分层结构方法可以将操作系统的各种功能分成不同的层次，即将整个操作系统看成是由若干层组成，每一层都提供一组功能，这些功能只依赖于该层以内的各层次，最内层部分是机器硬件本身提供的各种功能。操作系统的这种层次结构如图1.1所示，同机器硬件紧挨着的是操作系统内核，它是操作系统的最里一层。内核包括中断处理、设备驱动、处理机调度以及进程控制和通信等功能，其目的是提供一种进程可以存在和活动的环境。内核以外各层依次是存储管理层、I/O管理层、文件管理层和作业管理层。它们提供各种资源管理功能并为用户提供各种服务。命令管理是操作系统提供给用户的接口层，因而在操作系统的最外层。
从上述分析可知，按层次结构原则从内到外依次为：裸机，CPU调度和P、V操作，内存管理，设备管理，文件管理，作业管理，命令管理，用户。
5．操作系统具有哪些特征?它们之间有何关系?
分析与解答
操作系统的特征有并发、共享、虚拟和异步性（不确定性）。它们的关系如下：
（1）并发和共享是操作系统最基本的特征。为了提高计算机资源的利用率，操作系统必然要采用多道程序设计技术，使多个程序共享系统的资源，并发的执行。
（2）并发和共享互为存在的条件。一方面，资源的共享以程序（进程）的并发执行为条件，若系统不允许程序并发执行，自然不存在资源的共享问题；另一方面，若系统不能对资源共享实施有效管理，协调好各个进程对共享资源的访问，也必将影响到程序的并发执行，甚至根本无法并发执行。
（3）虚拟以并发和共享为前提条件。为了使并发进程能更方便、更有效地共享资源，操作系统经常采用多种虚拟技术来在逻辑上增加CPU和设备的数量以及存储器的容量，从而解决众多并发进程对有限系统资源的竞争问题。
（4）异步性（不确定性）是并发和共享的必然结果。操作系统允许多个并发进程共享资源、相互合作，使得每个进程的运行过程受到其他进程的制约，系统中的每个程序何时执行，多个程序间的执行顺序以及完成每道程序所需的时间是不确定的，因而也是不可预知的。
6.分时系统需要使用下面哪些成份:
①多道程序设计技术②作业说明书③终端命令解释程序④中断处理
⑤优先级调度⑥系统调用
分析与解答①③④⑥
7.系统调用和一般过程调用有何区别？
分析与解答：教材P262
8.你认为下列哪些指令在核心态下执行？
①屏蔽所有中断②读时钟日期③设置时钟④改变存储映像图
⑤存取某地址单元的内容⑥停机
分析与解答：
操作系统程序在核心态下运行，发生系统调用时都转入核心态运行，系统调用大致分为如下几类：（1）文件操作：打开/删除文件，读写文件，建立文件；（2）资源申请：申请/释放存储空间，申请/释放外围设备；（3）控制：正常/异常结束，返回断点/指定点；（4）信息维护：设置、获取日期时间、设置获取文件属性等。
所以应在核心态下执行的指令是①②③④⑥
9.如果有多个中断同时发生，系统将根据中断优先级响应优先级最高的中断请求，若要调整中断事件的响应次序，可以利用（）。
A. 中断向量
B. 中断嵌套
C.中断响应
D.中断屏蔽
分析与解答：
中断优先级指中断装置响应中断的次序，是由硬件设计时固定的规定级别高的中断优先响应。中断屏蔽即禁止中断出现或响应中断，可以改变中断响应的顺序。
所以应选D.
10.为什么说直到中断和通道技术出现，多道程序概念才变为有用？
分析与解答：
通道是一种专业I/O处理机，它一旦被启动就独立于CPU运行，故做到了输入输出与CPU并行工作，但早期CPU向通道发询问指令来了解通道工作是否完成，若未完成，则循环询问，无法做到CPU与I/O设备真正并行工作。
中断是在输入输出结束或硬件发生某种故障时，由相应硬件（即中断机构）向CPU发出信号，CPU立即停止手头的工作而转向处理中断请求，待处理完中断后再继续原来手头的工作。
CPU启动通道，通道工作结束时，通过中断机构向CPU发中断请求。
所以说，直到中断和通道技术出现，多道程序概念才变为有用。
四、题型练习
(一)单项选择题
1．操作系统的（）管理部分负责对进程进行调度。
A．主存储器B．运算器C．控制器D．处理机
2．从用户的观点看，操作系统是（）
A．用户与计算机之间的接口
B．控制和管理计算机资源的软件
C．合理地组织计算机工作流程的软件
D．由若干层次的程序按一定的结构组成的有机体
3．操作系统是一种（）。
A．通用软件B．系统软件C．应用软件D．软件包4．一般用户更喜欢使用的系统是（）。
A.手工操作
B.单道批处理
C.多道批处理
D.多用户分时系统
5．与计算机硬件关系最密切的软件是（）。
A.编译程序
B.数据库管理系统
C.游戏程序
D.OS
6．操作系统的基本类型主要有（）。
A.批处理系统、分时系统及多任务系统
B.实时系统、批处理系统及分时操作系统
C.单用户系统、多用户系统及批处理系统
D.实时系统、分时系统和多用户系统
7．多道批处理系统的硬件支持是20世纪60年代初发展起来的（）。
A.RISC技术
B.通道和中断机构
C.集成电路
D.高速内存
8．现代OS具有并发性和共享性，是（）的引入导致的。
A.单道程序
B. 磁盘
C. 对象
D.多道程序
9．（）不是设计实时操作系统主要的追求目标。
A．安全可靠B．资源利用率C．及时响应D．快速处理10．（）不是多道程序系统。
A.单用户单任务
B.多道批处理系统
C.单用户多任务
D.多用户分时系统
11．现代操作系统的两个基本特征是（）和资源共享性。
A.多道程序设计
B. 中断处理
C.程序的并发性
D. 实现分时与实时处理
12. 早期的OS主要追求的是（）。
A.系统的效率
B.用户的方便性
C.可移植
D.可扩充性
13.在单CPU系统中，多道程序运行除了“多道”的特点以外还有( )。
A.宏观上串行，微观上也串行
B.宏观上并行，微观上串行
C.宏观上并行，微观上也并行
D.宏观上串行，微观上并行
14. （）操作系统允许在一台主机上同时连接多台终端,多个用户可以通过自己的终
端同时交互地使用计算机.
A.网络
B.分布式
C.分时
D.实时
15. 没有了（）计算机系统就启动不起来。
A.编译器
B.DBMS
C.OS
D.浏览器
16．用户可以通过（）两种方式使用计算机。
A．命令方式和函数方式B．命令方式和系统调用方式
C．命令方式和文件管理方式D．设备管理方式和系统调用方式
17. 操作系统的主要功能有（）。
A.进程管理、存储器管理、设备管理、处理机管理
B.虚拟存储管理、处理机管理、进程调度、文件系统
C.处理机管理、存储器管理、设备管理、文件系统
D.进程管理、中断管理、设备管理、文件系统
18．下面关于操作系统的叙述中正确的是( )
A.批处理作业必须具有作业控制信息
B.分时系统不一定都有人机交互功能
C.从响应时间的角度看，实时系统与分时系统差不多
D.由于采用了分时技术，用户可以独占计算机资源
19. 单处理机计算机系统中，（）是并行操作的。
A.处理机的操作与通道的操作是并行的
B.程序与程序
C.主程序与子程序
D.用户程序与操作系统程序
20．（）是操作系统最重要的两个目标
A.可扩充性和开放性
B.方便性和开放性
C. 可扩充性和有效性
D. 方便性和有效性
21．处理机的所有指令可以在（）执行。
A.目态
B.浏览器中
C.任意的时间
D.系统态
22．（）功能不是操作系统直接完成的功能。
A.管理计算机硬盘
B.对程序进行编译
C.实现虚拟存储器
D.删除文件
23.要求在规定的时间内对外界的请求必须给予及时响应的OS是（）。
A.多用户分时系统
B.实时系统
C.批处理系统时间
D.网络操作系统
24．在指令系统中只能由操作系统使用的指令称为（）。
A.系统指令
B.设备指令
C.非特权指令
D.特权指令
25.（）对多用户分时系统最重要。
A.实时性
B.交互性
C.共享性
D.运行效率
26.（）对多道批处理系统最重要。
A.实时性
B.交互性
C.共享性
D.运行效率
27. ( )对实时系统最重要。
A.及时性
B.交互性
C.共享性
D.运行效率
28. 如果分时操作系统的时间片一定，那么（），则响应时间越长。
A.用户数越少
B.用户数越多
C.内存越小
D.内存越大
29. 下列选项中，操作系统提供的给应程序的接口是（）
A、系统调用
B、中断
C、库函数
D、原语
30. 在下面关于并发性的叙述中正确的是（）。
A.并发性是指若干事件在同一时刻发生
B.并发性是指若干事件在不同时刻发生
C.并发性是指若干事件在同一时间间隔内发生
D.并发性是指若干事件在不同时间间隔内发生
31. 下面对OS不正确的描述是（）。
A.OS是系统资源管理程序
B.OS是为用户提供服务的程序
C.OS是其它软件的支撑软件
D.OS是系统态程序的集合
32. OS的不确定性是指（）
A.程序的运行结果不确定
B.程序的运行次序不确定
C.程序多次运行的时间不确定
D. A、B和C
33. 下面哪一个不是程序在并发系统内执行的特点（）。
A.程序执行的间断性
B.相互通信的可能性
C.产生死锁的必然性
D.资源分配的动态性
34.在下列操作系统的各个功能组成部分中，（）不需要硬件的支持。
A．进程调度 B．时钟管理 C．地址映射 D．中断系统
35. 一般来说，为了实现多道程序设计，计算机最需要（）
A.更大的内存
B.更多的外设
C.更快的CPU
D.更先进的终端
36.用户程序在目态下使用系统调用引起的中断属于( )
A．硬件故障中断B．程序中断C．外部中断D．访管中断37.操作系统在计算机系统中介于( )之间。
A．CPU和用户之间B．CPU和程序员之间
C．计算机硬件和用户D．计算机硬件和软件之间
38.下列哪种管理是与系统的软件资源有关的（）
A.处理机管理
B.存储管理
C.设备管理
D.文件系统管理
39.推动分时系统形成和发展的主要动力是（）
A．提高资源利用率B．用户的需要
C．提高系统吞吐量D．提高CPU利用率
40．在计算机操作中，最外层的是（）。
A．硬件系统B．系统软件C．支援软件D．应用软件(二)综合应用题
1．采用多道程序设计的主要优点是什么?
2．操作系统是随着多道程序设计技术的出现逐步发展起来的，要保证多道程序的正确运行、在技术上要解决哪些基本问题?
3．实现多道程序系统的最主要硬件支持是什么？
4．叙述操作系统在计算机系统中的位置。
5．处理机为什么要区分管态和目态（系统态和用户态）？
6．网络操作系统与分布式操作系统的区别？
7. 多用户分时系统如何克服多道批处理系统的缺点？
8.AB两个程序，程序A按顺序使用CPU10s，使用设备甲10s，使用CPU5s，使用设备乙10s ,最后使用CPU10s。程序B按顺序使用设备甲10s，使用CPU10s，使用设备乙10s，使用CPU5s，使用设备乙10s，问：
（1）在顺序环境下先执行程序A再执行程序B，CPU的利用率是多少？
（2）在多道程序环境下，CPU的利用率是多少？
五、参考答案
(一)选择题
1.C
2.A
3.B
4.D
5.D
6.B
7.B
8.D
9.B 10.A 11.C 12.A
13.B 14.C 15.C 16.B 17.C 18.A 19.A 20.D 21.D 22.B 23.B 24.D
25.B 26.D 27.A 28.B 29.A 30.C 31.D 32.D 33.C 34.A 35.A 36.D
37.C 38.D 39.B 40.D
（二）综合应用题
1．答：在单道运行方式下，每当程序发出I/O请求时，CPU便处于等待I/O完成的状态，致使CPU空闲。多道程序设计考虑到作业的运行规律是交替使用CPU和I/O，故将多道程序同时保存于系统中，使各作业对CPU和I/O的使用在时间上重叠，提高了CPU和I/O 设备的利用率。
2．答：多道程序设计技术能有效提高系统的吞吐量和改善资源利用率。实现多道程序系统时，由于主存中总是同时存在几道作业，因而需要妥善解决下述几个问题：（1）处理机管理问题。应如何分配被多道程序共享的处理机，以使处理机既能满足各程序运行的需要又有较高的利用率；当把处理机分配给某程序后，应何时收回处理机。
（2）内存管理问题。如何为每道程序分配必要的内存空间，使它们各得其所又不致因相互重叠而丢失信息；应如何防止因某道程序出现异常情况而破坏其他程序。
（3）设备管理问题。系统中可能有多种类型的I/O设备供多道程序共享，应如何分配这些I/O设备；如何做到既方便用户对设备的使用。又能提高设备的利用率。
（4）文件管理问题。在现代计算机系统中，通常都存放着大量的程序和数据信息，应如何组织信息才能便于用户使用并能保证数据信息的安全性和一致性。
3．答：最主要硬件支持是中断系统和通道技术。
（1）很多进程的切换是由时钟中断引起的，尤其是分时系统。用户程序进行系统调用时通过软中断来实现，如TRAP。通道和外设的操作也要向操作系统发送中断。
（2）在多道程序系统中，当CPU要求在主存和外设间传输数据时，通过发出I/O指令命令通道工作，通道独立地在内存和外设间进行数据传输，I/O操作完成后，通道以中断方式通知CPU，从而实现了CPU计算与I/O操作的并行。
4．答：操作系统是运行在计算机硬件系统上的最基本的软件。它控制和管理着所有的系统硬件(CPU、主存、各种硬件部件和外部设备等)，也控制和管理着所有的软件(系统程序和用户进程等)，操作系统为计算机使用者提供了一种良好的操作环境，也为其他各种应用
系统提供了最基本的支撑环境。现代操作系统是一个复杂的软件系统．它与计算机硬件系统有着千丝万缕的联系，也与用户有着密不可分的关系，它在计算机系统中位于计算机硬件和计算机用户之间，如图1.2所示。紧挨着硬件的就是操作系统，它通过系统核心程序对计算机系统中的几类资源进行管理，如处理机、存储器、输入／输出设备、数据与文档资源、用户作业等，并向用户提供若干服务，通过这些服务将所有对硬件的复杂操作隐藏起来，为用户操供一个透明的操作环境。操作系统是最基本的系统软件。操作系统的外层是其他系统软件，用户可以直接通过系统软件层与计算机打交道，也可以建立各类应用软件和应用系统，通过它们来解决用户的问题。
由此可见，操作系统是介于计算机硬件和用户之间的一个接口。
图1.2 操作系统在计算机系统中的位置
5．答：区分管态和目态主要原因如下：
为了防止操作系统及关键数据受到用户程序有意或无意的破坏，通常将处理机的执行状态分成管态和目态（系统态和用户态）两种。处于目态执行的程序的操作要受到限制，不能去执行特权指令，访问操作系统区域和其他程序的区域，这就防止了用户程序对操作系统和其他用户程序的破坏。操作系统的内核通常是运行在管态（系统态）的，目态（用户态）的程序通过系统调用接受管态程序运行的服务。
目态下的进程能存取它们自己的指令与数据，但不能存取内核指令和数据或其他进程的指令和数据。然而，管态下的进程能够使用所有指令、资源，并具有改变CPU状态的能力。在目态下执行的进程没有执行特权指令的能力，在目态下执行特权指令会引起错误。
从目态转换为管态的惟一途径是中断；从管态到目态的转换通过修改程序状态字来实现。
6．答：在计算机网络中，可根据网络结构、通信方式和资源管理方法配置网络操作系统和分布式操作系统。在配置了网络操作系统的计算机网络中，各计算机没有主次之分；网络中任意两台计算机可以进行信息交换；网络OS中的用户使用自己的机器可以访问网络上别的机器的资源，通过网络将很多的机器连接起来，共享软硬件资源，但是整个系统对用户来说是分散的、不透明的。而分布式计算机是由多台计算机组成的一种特殊的计算机网络，分布式操作系统能使系统中的若干台计算机相互协作完成一个共同的任务，使一个程序分布在几台计算机上并行执行、互相协作得出最终的计算结果，但是整个系统对用户是透明的，用户面对整个OS就好像使用一个自己的机器一样。
7.答:尽管多道批处理系统已经大大地提高了计算机系统的资源利用率，但是它的致命缺点是缺少交互性。怎样才能使系统既具有交互性又不使资源的利用率降低？资源利用率与交互性是一对矛盾。如果一台计算机能够连接多个操作台（终端），允许多个用户同时在操作台上操作，每个操作台上的用户执行一个程序，就有多个程序进入系统，导致在计算机的内存中就装入了多个程序，形成多个程序的并发执行,通过并发程序的分时执行，确保每个用户的操作计算机终端就好像单独操作一台计算机一样。这样就避免了只有一个操作台时，
大量的计算机的时间被一个用户的大量浪费，同时又克服多道批处理系统非交互性的缺点。
8.答：（1）程序A 和程序B 顺序执行，程序A 执行完毕，程序B 才开始执行。两个程序共耗时90s ，其中占用CPU 的时间为40s ，因此顺序执行时CPU 的利用率为44.4%
（2）在多道程序环境下，两个程序并发执行，执行情况如图1.3所示，两个程序共耗时50s ，其中占用CPU 的时间为40s ，故此时CPU 的利用率为40/50=80%。
程序A 空闲 (5s)
程序B 空闲 (5s) 图1.3 多道环境下A 、B 执行示意图
二、进程管理
一、考试大纲
（一）进程与线程：
1．进程概念
2．进程的状态与转换
3．进程控制
4．进程组织
5．进程通信
共享存储系统；消息传递系统；管道通信
6．线程概念与多线程模型
（二）处理机调度
1．调度的基本概念
2．调度时机、切换与过程
3．调度的基本准则
4．调度方式
5．典型调度算法
先来先服务调度算法；短作业（短任务、短进程、短线程）优先调度算法；时间片轮转调度算法；优先级调度算法；高响应比优先调度算法；多级反馈队列调度算法。
(三)进程同步
1．进程同步的基本概念
2．实现临界区互斥的基本方法
软件实现方法；硬件实现方法
3．信号量
4．管程
5．经典同步问题
生产者—消费者问题；读者—写者问题；哲学家进餐问题。
（四）死锁
1．死锁的概念
2．死锁处理策略
3．死锁预防
4．死锁避免
系统安全状态；银行家算法
5．死锁的检测和解除
二、知识点归纳
（一）进程与线程
1．进程概念
（1）前趋图
前驱图是一个有向无循环图，图中的每个结点可以表示一条语句、一个程序段或进程，结点间的有向边表示两个之间存在偏序或前趋关系“→”：
→={(P i,P j)| (P i必须在P j开始执行之前完成}
若(P i,P j) ∈→，记为P i→P j，则称P i是P j的直接前趋，P j是P i的直接后继。若存在一个序列P i→P j→…→P k，则称P i是P k的前趋。在前趋图中，没有前趋的结点称为初始结点，没有后继的结点称为终止结点。
（2）程序的顺序执行
—个程序通常由若干个程序段所组成，它们必须按照某种先后次序来执行，仅当前一个操作执行完后，才能执行后继操作，这类计算过程就是程序的顺序执行过程。
程序顺序执行时有如下特征。
1）顺序性：处理机的操作严格按照程序所规定的顺序执行，即每一个操作必须在下一个操作开始之前结束。
2）封闭性：程序一旦开始运行，其执行结果不受外界因素影响，因为程序在运行时独占系统的各种资源，故这些资源的状态(除初始状态外)只有本程序才能改变。
3）可再现性：只要程序执行时的初始条件和执行环境相同，当程序重复执行时，都将获得相同的结果。
（3）程序的并发执行
程序的并发执行是指若干个程序(或程序段)同时在系统中运行，这些程序(或程序段)的执行在时间上是重叠的，即一个程序(或程序段)的执行尚未结束，另一个程序(或程序段)的执行已经开始。
程序并发执行时有如下特征。
1）间断性：“走走停停”，一个程序可能走到中途停下来，失去原有的时序关系；
2）失去封闭性：共享资源，受其他程序的控制逻辑的影响。如：一个程序写到存储器中的数据可能被另一个程序修改，失去原有的不变特征。
3）不可再现性：由于失去封闭性，外界环境在程序的两次执行期间发生变化，失去原有的可重复特征。
（4）进程的定义与特征
1）进程的定义
进程是具有独立功能的可并发执行的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独立单位。或者说，“进程”是进程实体的运行过程。
2）进程的特征
①动态性。进程是程序的一次执行过程，因此，动态性是进程最基本的特性。动态性还表现为：“它由创建而产生，由调度而执行，由得不到资源而暂停执行，以及由撤销而消亡。
②并发性。这是指多个进程实体同存于内存中，能在—段时间内同时运行。并发性是进程的重要特征。
③独立性。这是指进程实体是—个能独立运行的基本单位，同时也是系统中独立获得资源和独立调度的基本单位。
④异步性。这是指进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进。
⑤结构特征。从结构上看，进程实体是由程序段、数据段及进程控制块三部分组成，有人把这三部分统称为“进程映像”。
2．进程的状态与转换
（1）进程有三种基本状态：
1）就绪状态。当进程已分配到除CPU以外的所有必要资源，只要获得CPU，便可立即执行。
2）执行状态。进程已获得CPU，正在执行，单处理机系统中，只有一个进程处于执行状态。
3）阻塞状态。进程不具备运行的条件，如申请的资源（除CPU外）未满足，等待某个事件等。
（2）进程状态的转换
进程在运行期间不断地从一个状态转换到另一个状态，进程的各种调度状态依据一定的条件而发生变化，它可以多次处于就绪状态和执行状态，也可多次处于阻塞状态，但可能排在不同的阻塞队列。
进程的三种基本状态及其转换如图2.1所示。
图2.1 进程的三种基本状态及转换
（3）进程控制块
为了管理和控制进程的运行，操作系统为每个进程定义了—个数据结构——进程控制块(PCB)，用于记录进程的属性信息。系统根据PCB感知进程的存在，PCB是进程存在的惟一标志。当创建一个进程时，系统为该进程建立一个PCB；当进程执行时，系统通过PCB 了解进程的现行状态信息；当进程结束时，系统收回其PCB，该进程随之消亡。
一般来说，不同操作系统中的PCB所包含的内存多少会有些差异，但通常包括下面所列出的内容：
l）进程标识符：每个进程都有惟一的进程标识符，以区别于系统内部的其他进程。在进程创建时，由系统为进程分配惟—的进程标识号。
2）进程当前状态：说明进程的当前状态，以作为进程调度程序分配处理机的依据。
3）进程队列指针：用于记录PCB链表中下一个PCB的地址。为了查找方便，系统中的PCB可能组织成多个链表，如就绪队列、阻塞队列等。
4）程序开始地址：进程执行的开始地址。
5）进程优先级：反映进程要求CPU的紧迫程度。优先级高的进程可优先获得处理机。
6）CPU现场保护区：当进程因某种原因释放处理机时，CPU现场信息被保存在PCB 的该区域中，以便在进程重新获得处理机后能继续执行。
7）通信信息：记录进程在执行过程中与别的进程所发生的信息交换情况。
8）家族联系：有的系统允许进程创建子进程，从而形成一个进程家族树。在PCB中必须指明本进程与家族的关系，如它的子进程与父进程的标识。
9）占有资源清单：列出进程所需资源及当前已分配资源清单。
3．进程控制
进程控制的职责是对系统中的所有进程实施有效的管理，其功能包括进程的创建、进程的撤消、进程的阻塞与唤醒、进程的挂起与激活等。进程控制一般是由OS的内核来实现，OS提供一组原语来实现。
所谓原语是一种特殊的系统功能调用，原语是由若干条机器指令构成的，它可以完成一个特定的功能，其特点是原语执行时不可被中断，所以原语操作具有原子性。
（1）进程创建
进程创建是由创建原语实现的，当需要时，进程就可以建立一个新进程。被创建的进程称为子进程，建立进程的进程称为父进程，而子进程又可以根据需要创建自己的子进程，从而构成了进程图。
引起创建进程的典型事件有分时系统中的用户登录、批处理系统中的作业调度、系统提供服务、应用进程本身的应用请求等。
一旦操作系统发现了要求创建新进程的事件后，便调用进程创建原语creat()，按下述步骤创建一新进程。
①申请空白PCB；
②为新进程分配资源；
③初始化进程控制块；
④将新进程插入就绪队列。
（2）进程的终止
当进程完成任务或者遇到异常情况和外界干预需要结束时，应通过调用进程终止原语来终止进程。终止进程的实质是回收PCB。具体回收过程是：
①根据被终止进程的标识符从PCB集合中检索出该进程的PCB，从中读出该进程的状态。
②若被终止进程正处于执行状态，应立即终止该进程的执行并设置调度标志为真，用于指示该进程被终止后应重新进行调度，选择一新进程，把处理机分配给它。
③若该进程还有子孙进程，还应将其所有子孙进程予以终止，以防它们成为不可控的。
④将该进程所拥有的全部资源，或者归还其父进程或者归还给系统。
⑤将被终止进程的PCB从所在队列中移出，等待其他程序来搜集信息。
（3）进程阻塞与唤醒
当—个进程期待的某一事件尚未出现时，该进样调用阻塞原语block()将自己阻塞起来。阻塞原语的主要操作过程如下：在阻塞一个进程时，由于该进程正处于执行状态，故应中断处理机，保存该进程的CPU现场，停止运行该进程，然后将该进程插入到等待该事件的等待队列中，再从就绪队列中选择一个新的进程投入运行。
对处于阻塞状态的进程，当该进程期待的事件出现时，由发现者进程调用唤醒原语wakeup()将阻塞的进程唤醒，使其进入就绪状态。唤醒原语的主要操作如下：将被唤醒进程从相应的等待队列中移出，将状态改为就绪并插入相应的就绪队列。
（4）进程的挂起与激活
当出现引起进程挂起的事件时，系统利用挂起原语suspend()将指定进程或处于阻塞的进程挂起。挂起原语的执行：检查被挂起进程的状态，若处于活动就绪，则改为静止就绪，若处于活动阻塞，则改为静止阻塞，将该进程PCB复制到内存指定区域，若挂起的进程正在执行，则重新进行进程调度。
当发生激活进程的事件时，系统利用激活原语active()将指定进程激活。激活原语先将进程从外存调入内存，检查该进程的状态，若处于静止就绪，则改为活动就绪，若处于静止阻塞，则改为活动阻塞。若采用抢占调度策略，则新进程进入就绪队列时，检查是否要重新进行进程调度。
4．进程组织
在—个系统中，通常存在着许多进程，它们有的处于就绪状态，有的处于阻塞状态，而且阻塞的原因各不相同，为了调度和管理进程方便起见，需要将各进程的进程控制块用适当的方法组织起来。目前常用的组织方式有链接方式和索引方式两种。
（1）链接方式：链接方式是将具有同一状态的PCB，用其中的链接字链接成一个队列，多个状态对应多个不同的链表，如就绪链表、阻塞链表和空白链表等。对其中的就绪队列常按进程优先级的高低排列，把优先级高的进程的PCB排在队列前面。此外，可根据阻塞原因的不同而把处于阻塞状态的进程的PCB，排成等待I/O操作完成的队列和等待分配内存的队列等。如图2.2所示。
图2.2 链接方式
（2）索引方式：索引方式是系统根据所有进程的状态建立几张索引表，将同一状态的进程归入一个索引表，并把各索引表在内存的首地址记录在内存的一些专用单元中，再由索引指向相应的进程控制块，多个状态对应多个不同的索引表，如就绪索引表和阻塞索引表等。如图2.3所示。
5．进程通信
进程通信是指进程之间的信息交换。进程互斥与同步就是一种进程间的通信方式。由于进程互斥与同步交换的信息量较少且效率较低，因此称这两种进程通信方式为低级进程通信方式，相应地也将wait、signal原语（P、V原语）称为两条低级进程通信原语。
下面介绍的进程通信为高级进程通信方式。所谓高级进程通信方式是指进程之间以较高的效率传送大量数据。
（1）进程通信的类型
目前，高级进程通信方式可分为3大类：共享存储器系统、消息传递系统以及管道通信系统。
1）共享存储器系统
为了传输大量数据，在存储器中划出一块共享存储区，诸进程可通过对共享存储区进行读或写来实现通信。进程在通信前，应向系统申请建立一个共享存储区，并指定该共享存储区的关键字；若该共享存储区已经建立，则将该共享存储区的描述符返回给申请者。然后，申请者把获得的共享存储区附接到本进程的地址空间上；这样，进程便可以像读、写普通存储器一样读、写共享存储区。
2）消息传递系统
在消息传递系统中，进程间的数据交换以消息为单位，程序员直接利用系统提供的一组通信命令(原语)来实现通信。操作系统隐藏了通信的实现细节，大大简化了通信程序编制的复杂性，因而获得了广泛的应用。消息传递系统因其实现方式不同可分为以下几种。
①直接通信方式：发送进程直接把消息发送给接收进程，并将它挂在接收进程的消息缓冲队列上，接收进程从消息缓冲队列中取得消息。
②间接通信方式：发送进程把消息发送到某个中间实体中，接收进程从中取得消息。这种中间实体一般称为信箱，故这种通信方式也称为信箱通信方式。这种通信方式被广泛应用于计算机网络中，现在称为电子邮件系统。
3）管道通信
管道是用于连接读进程和写进程以实现它们之间通信的共享文件，向管道提供输入的发
送进程（即写进程）以字符流形式将大量的数据送入管道，而接收管道输出的接收进程(即读进程)可以从管道中接收数据。
（2）消息缓冲通信
消息缓冲通信是一种直接通传方式，即发送进程直接发送一个消息给接收进程。所谓消息是指一组信息，通常由消息头和消息正文组成。在通信时，发送进程采用发送原语向接收进程发送一个消息，而接收进程则采用接收原语接收来自发送进程的一个消息。发送原语的主要工作是申请分配一个消息缓冲区，然后将消息正文传送到该缓冲区中，并向缓冲区中填写消息头，再将该消息缓冲区挂到接收进程的消息链上。接收原语的主要工作是把消息链上的消息逐个读入到接收进程的接收区中并进行处理。
（3）信箱通信
信箱通信是一种间接通信方式。信箱是一种数据结构，其中存放信件。当一个进程(发送进程)要与另—个进程(接收进程)通信时，可由发送进程创建—个链接两进程的信箱，通信时发送进程只须把它的信件投入信箱，接收进程就可以在任何时候取走信件而不会丢失。
信箱逻辑上分成信箱头和信箱体两部分。信箱头中存放有关信箱的描述。信箱体由若干格子组成，每格存放一信件，格子的数目和大小在创建信箱时确定。信件的传递可以是单向的，也可以是双向的。
在单向信箱通信方式中，只要信箱中有空格，发送进程便可向信箱中投递信件，若所有格子都已装满，则发送进程或者等待，或者继续执行，待有空格子时再发送。类似地，只要格子中装有信件，接收进程便能取出一信件。若信箱为空，接收进程或者等待，或者继续执行。
在双向通信方式中，信箱中既有发送进程发出的信件，也有接收进程的回答信件。由于发送进程和接收进程均以各自独立的速度向前推进，当发送进程发送信件的速度超过接收进程的接收速度时，会产生上溢(信箱满)。反之，会产生下溢，即接收进程向空信箱索取信件。这就需要在两个进程之间进行同步控制，当信箱满时发送进程应等待，直至信箱有空格子时再发送；对接收进程，当信箱空时，它也应等待，直至信箱中有信件时再接收。
信箱通信方式中也使用原语操作，如创建信箱原语、撤消信箱原语、发送与接收原语等。另外，在许多时候，存在着多个发送进程和多个接收进程共享信箱的情况。
6．线程概念与多线程模型
(1)线程的基本概念
自从20世纪60年代提出进程的概念后，在操作系统中一直都是以进程作为独立运行的基本单位，在操作系统中引入进程的目的是为了使多个程序并发执行，以改善资源利用率及提高系统吞吐量；到80年代中期，人们提出了比进程更小的独立运行的基本单位——线程，在操作系统中引入线程，是为了减少程序并发执行时所付出的时空开销，进一步提高系统内程序并发执行的程度，提高系统吞吐量，使操作系统具有更好的并发性。
线程的定义有以下几种提法，这些提法可以相互补充。
（1）线程是进程内的一个执行单元。
（2）线程是进程内的一个可调度实体。
（3）线程是程序(或进程)中相对独立的—个控制流序列。
（4）线程是执行的上下文，其含义是执行的现场数据和其他调度所需的信息。
（5）线程是进程内一个相对独立的、可调度的执行单元。
线程是进程的一个实体，是被系统独立调度和分派的基本单位，线程自己基本上不拥有资源，只拥有—点在运行时必不可少的资源(如程序计数器、一组寄存器和栈)，但它可以与同属一个进程的其他线程共享进程拥有的全部资源。一个线程可以创建和撤销另一个线程；同一个进程中的多个线程之间可以并发执行。
《计算机操作系统》试题库 1. 单项选择题（共200个题目） 100236. 一般用户更喜欢使用的系统是（C ）。 A.手工操作 B.单道批处理 C.多道批处理 D.多用户分时系统 100237. 与计算机硬件关系最密切的软件是（D）. A.编译程序 B.数据库管理程序 C.游戏程序 D.OS 100238. 现代OS具有并发性和共享性，是由（D）的引入而导致的。 A.单道程序 B.磁盘 C.对象 D.多道程序100239. 早期的OS主要追求的是（A）。 A.系统的效率 B.用户的方便性 C.可移植 D.可扩充性 100240. （A ）不是多道程序系统。 A.单用户单任务 B.多道批处理系统 C.单用户多任务 D.多用户分时系统 100241. （B）是多道操作系统不可缺少的硬件支持。 A.打印机 B.中断机构 C.软盘 D.鼠标100242. 特权指令可以在（C ）中执行。 A.目态 B.浏览器中 C.任意的时间 D.进程调度中100243. 没有了（C ）计算机系统就启动不起来了。 A.编译器 B.DBMS C.OS D.浏览器100244. 通道能够完成（C ）之间数据的传输。c
A.CPU与外设 B.内存与外设 C.CPU与主存 D.外设与外设100245. 系统的主要功能有（c）。 A.进程管理、存储器管理、设备管理、处理机管理 B.虚拟存储管理、处理机管理、进程调度、文件系统 C.处理机管理、存储器管理、设备管理、文件系统 D.进程管理、中断管理、设备管理、文件系统 100246. 单处理机计算机系统中，（A ）是并行操作的。 A.处理机操作和通道操作是并行的 B.程序与程序 C.主程序与子程序 D.用户程序与操作系统程序 100247. 处理机的所有指令可以在（D ）中执行。 A.目态 B.浏览器中 C.任意时间 D.系统态 100248. （B ）功能不是操作系统直接完成的功能。 A.管理计算机硬盘 B.对程序进行编译 C.实现虚拟存储器 D.删除文件 100249. 要求在规定的时间内对外界的请求必须给予及时相应的OS是（B ）。 A.多用户分时系统 B.实时系统 C.批处理系统时间 D.网络操作系统 100250. 操作系统是对（C）进行管理的软件。 A.硬件 B.软件 C.计算机资源 D.应用程序 100251. （B）对多用户分时系统最重要。 A.实时性 B.交互性 C.共享性 D.运行效率
一、选择题 1．在进程的组成部分之中，进程在运行中不可修改的部分是______。 A．私用程序段B．共享程序段 C．数据段D．进程控制块 2．响应比高者优先作业调度算法是以计算时间和______来考虑的。 A．输入时间B．完成时间C．周转时间D．等待时间 3．在消息缓冲通信中，消息队列属于______资源。 A．临界B．共享C．永久D．可剥夺 4．进程间的同步是指进程间在逻辑上的相互______关系。 A．联接B．制约C．继续D．调用 5．最适合于分时系统的进程调度算法是______。 A．先来先服务（FCFS）B．最短作业优先（SSJF） C．优先数法D．轮转法（RR） 6．进程A和进程B通过共享缓冲区协作完成数据处理，进程A负责生产数据并放入缓冲区，进程B从缓冲区中读数据并输出。进程A和进程B之间的关系是______。 A．互斥关系B．同步关系C．互斥和同步D．无制约关系 7．在优先级调度中，______类进程可能被“饿死”，即长时间得不到调度。 A．短进程B．长进程C．低优先级进程D．大内存进程 8．进程从运行状态到阻塞状态可能是由于______。 A．进程调度程序的调度B．现运行进程的时间片耗尽 C．现运行进程执行了wait操作D．现运行进程执行了signal操作 9．银行家算法在解决死锁问题中是用于______的。 A．预防死锁B．避免死锁C．检测死锁D．解除死锁 10．______不是进程调度算法。 A．时间片轮转法B．先来先服务方法 C．响应比高者优先法D．均衡调度算法 11．下面关于线程的叙述中正确的是______。 A．线程包含CPU现场，可以独立执行程序B．每个线程有自己独立的地址空间C．线程之间的通信必须使用系统调用函数D．进程只能包含一个线程 12．并发进程之间______。 A．彼此无关B．必须同步C．必须互斥D．可能需要同步或互斥 13．当一个进程运行时，系统可能基于某种原则强行将其撤下，把处理器分配给其他进程，这种调度方式是______。 A．非剥夺方式B．剥夺方式C．中断方式D．查询方式 14．信号量S不能用于______操作。 A．signal B．wait C．赋初值D．运算表达式 15．______是一种只能进行wait操作和signal操作的特殊变量 A．调度B．进程C．同步D．信号量 16．分配给进程占用处理机的时间到而强迫进程P让出处理器，或有更高优先级的进程要运行，迫使正在运行的进程P让出处理器，则进程P状态变化的情况为______ A．运行态－>就绪态B．运行态－>等待态 C．就绪态－>运行态D．等待态－>就绪态 17．下面关于进程的叙述中正确的是______。
计算机操作系统概述习题集 1、学习“计算机操作系统”这门课，至少要记住操作系统的概念哪两大特征？ 2、选择题： （1）操作系统负责管理计算机系统的（），其中包括处理机、内存、外围设备和文件。 ①、程序；②、文件；③、资源；④、进程 （2）没有下列设备计算机无法工作（）： ①、硬盘；②、软盘；③、内存；④、打印机 3、（是非题）（）操作系统的“配置”或“生成”，是指可以任意按用户要求装配成各种应用核心。 4、述操作系统的五大管理功能。 5、什么是批处理系统？为什么要引入批处理系统？ 6、什么叫多道程序？试述多道程序涉及技术的基本思想及特征，为什么对作业进行多道批处理可以提高系统效率？ 7、何为分时系统？简述其特点。 8、分时系统和实时系统有何不同？ 9、多用户操作系统离开了多终端的硬件支持，能否安装和使用？ 10、多用户操作系统和网络操作系统有什么区别？ 11、UNIX或Linux操作系统的最大特点是什么？ 12、Linux操作系统的内核版本（X．X．XX）和发行版本(X．X)有什么区别？ 15、实现多道程序解决哪些问题？ 16、试比较硬盘共享的两种方式（虚拟软盘方式和文件服务方式），它们各适用于什么场合？ 17、分布式操作系统应具有哪些功能？ 作业管理习题集 1 、什么是作业、作业步和作业流？作业管理包括哪些内容？ 2 、 SPOOLing 的含义是什么？试述 SPOOLing 系统的特点和功能，以及控制过程。 3 、作业调度的功能是什么？作业调度算法应考虑的主要因素是什么？ 4 、有哪些基本的作业调度算法？在什么情况下调用作业调度程序。 6 、选择题（在括号内选择最确切的一项作为答案划一个钩，多划按错论）：
第5章死锁 1）选择题 （1）为多道程序提供的可共享资源不足时，可能出现死锁。但是，不适当的_C__ 也可能产生死锁。 A. 进程优先权 B. 资源的线性分配 C. 进程推进顺序 D. 分配队列优先权 （2）采用资源剥夺法可以解除死锁，还可以采用_B___ 方法解除死锁。 A. 执行并行操作 B. 撤消进程 C. 拒绝分配新资源 D. 修改信号量 （3）发生死锁的必要条件有四个，要防止死锁的发生，可以通过破坏这四个必要条件之一来实现，但破坏_A__ 条件是不太实际的。 A. 互斥 B. 不可抢占 C. 部分分配 D. 循环等待 （4）为多道程序提供的资源分配不当时，可能会出现死锁。除此之外，采用不适当的_ D _ 也可能产生死锁。 A. 进程调度算法 B. 进程优先级 C. 资源分配方法 D. 进程推进次序 （5）资源的有序分配策略可以破坏__D___ 条件。 A. 互斥使用资源 B. 占有且等待资源 C. 非抢夺资源 D. 循环等待资源 （6）在__C_ 的情况下，系统出现死锁。 A. 计算机系统发生了重大故障 B. 有多个封锁的进程同时存在 C. 若干进程因竞争资源而无休止地相互等待他方释放已占有的资源 D. 资源数大大小于进程数或进程同时申请的资源数大大超过资源总数 （7）银行家算法在解决死锁问题中是用于_B__ 的。 A. 预防死锁 B. 避免死锁 C. 检测死锁 D. 解除死锁 （8）某系统中有3个并发进程，都需要同类资源4个，试问该系统不会发生死锁的最少资源数是_C__ 。 A. 12 B. 11 C. 10 D. 9 （9）死锁与安全状态的关系是_A__ 。 A. 死锁状态一定是不安全状态 B. 安全状态有可能成为死锁状态 C. 不安全状态就是死锁状态 D. 死锁状态有可能是安全状态
计算机操作系统练习题库(含答案) 计算机操作系统练习题库一填空：1．操作系统为用户提供三种类型的使用接口，它们是命令方式和系统调用和图形用户界面。2．主存储器与外围设备之间的数据传送控制方式有程序直接控制、中断驱动方式、DMA方式和通道控制方式。3．在响应比最高者优先的作业调度算法中，当各个作业等待时间相同时，运行时间短的作业将得到优先调度；当各个作业要求运行的时间相同时，等待时间长的作业得到优先调度。4．当一个进程独占处理器顺序执行时，具有两个特性：封闭性和可再现性。5．程序经编译或汇编以后形成目标程序，其指令的顺序都是以零作为参考地址，这些地址称为逻辑地址。6．文件的逻辑结构分流式文件和记录式文件二种。7．进程程度、数据和PCB
组成。8．对信号量S的操作只能通过原语操作进行，对应每一个信号量设置了一个等待队列。9．操作系统是运行在计算机裸机系统上的最基本的系统软件。10．虚拟设备是指采用SPOOLING技术，将某个独享设备改进为供多个用户使用的的共享设备。11．文件系统中，用于文件的描述和控制并与文件一一对应的是文件控制块。12．段式管理中，以段为单位，每段分配一个连续区。于各段长度不同，所以这些存储区的大小不一，而且同一进程的各段之间不要求连续。13．逻辑设备表的主要功能是实现设备独立性。14在采用请求分页式存储管理的系统中，地址变换过程可能会因为缺页和越界等原因而产生中断。16. 段的共享是通过共享段表实现的。17．文件的物理结构分为顺序文件、索引文件和索引顺序文件。18．所谓设备控制器，是一块能控制一台或多台外围设备与CPU并行工作的硬件。19. UNIX
作业2 1.若1页大小为4KB，计算机地址总线为32位，则页号共有多少位？逻辑地址 空间最多包含多少页？逻辑地址60000在第几页？页内偏移是多少？若该页被装进物理块1280中，则物理地址是多少？ 解:所以页内偏移即页内地址占 12 位页号占 32-12=20 位逻辑地址空间最大页数为页 60000=(EA60)16=(1110 1010 0110 0000)2 其中低 12 二进制位为页内偏移，即(A60)16=2656。高 4 二进制位为页号，即(E)16=14。物理块号1280=(500)16 物理地址=(500A60)16=5245536. 2.假定当前磁头位于100号磁道，进程对磁道的请求序列依次为57，61，39， 20，88，161，139，38，175。当采用先来先服务和最短寻道时间优先算法时，总的移动的磁道数分别是多少？（请给出寻道次序和每步移动磁道数） 解：先来先服务最短寻道时间优先 43 +4+ 22+ 19+ 68+ 73+ 22+ 101 + 137 = 489 12 + 27 + 4 +18 + 1+ 18 + 119 + 22 + 14 = 235 。 3.设系统中有三种类型的资源（A，B，C）和五个进程（P1，P2，P3，P4，P5）， A资源的数量17，B资源的数量为5，C资源的数量为20。在T0时刻系统状态如下表所示。系统采用银行家算法来避免死锁。请回答下列问题： （1）T0时刻是否为安全状态？若是，请给出安全序列。 （2）若进程P4请求资源（2，0，1），能否实现资源分配？为什么？ （3）在（2）的基础上，若进程P1请求资源（0，2，0），能否实现资源分配？为什么？ 进程最大资源需求量已分配资源量系统剩余资源数量 A B C A B C A B C P1559212233 P2536402 P3******* P4425204
计算机操作系统常见考点 第1章计算机操作系统概述 简答题 1．叙述操作系统在计算机系统中的地位。（5分） 答：计算机操作系统是方便用户、管理和控制计算机软硬件资源的系统软件（或程序集合）。操作系统在计算机系统中处于承上启下的地位。 作为最贴近硬件的第一层软件，操作系统是硬件的扩充。操作系统虽属于系统软件，却又不同于其他的系统软件，其他系统软件都受操作系统的管理和控制，得到操作系统的支持和服务。操作系统还为用户和计算机提供接口，具有友好方便的用户界面。 2．试对分时操作系统和实时操作系统进行比较。（5分） 答：实时操作系统与分时操作系统系统相比，其区别表现在三个方面（1）分时系统的交互性较强，而实时系统一般是具有特殊用途的专用系统，交互能力较弱；（2）实时系统对响应时间一般有严格的要求，要求更及时，而分时系统对响应时间的要求是以人们能接受的等待时间为依据的；（3）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。3．简述DOS、Windows、UNIX/Linux操作系统各具有什么特点？（9分） 答：DOS主要是单用户单任务操作系统，是一种最简单的微机操作系统。主要类型有MS-DOS，PC-DOS，CCDOS等。 Windows操作系统的主要特点是：（1）图形用户界面；（2）多任务处理；（3）设备无关性。 UNIX操作系统的主要特点是：（1）可移植性好；（2）多用户，多任务；（3）分时系统；（4）系统安全。 第2章作业管理 、简答题 1．作业调度和进程调度有什么区别？（6分） 答：作业调度与进程调度之间的差别主要是：作业调度是宏观调度，它所选择的作业只是具有获得处理机的资格，但尚未占有处理机，不能立即在其上实际运行；而进程调度是微观调度，动态地把处理机实际地分配给所选择的进程，使之真正活动起来。另外，进程调度相当频繁，而作业调度执行的次数一般很少。 2．试述系统调用与一般过程调用的主要区别。（6分） 答：系统调用在本质上是一种过程调用，但它是一种特殊的过程调用，它与一般过程调用的主要区别如下： （1）运行状态不同。一般的过程调用，其调用和被调用过程都是用户程序，它们都运行在同一系统状态下；而系统调用的调用过程是用户程序，它运行在用户态，其被调用过程是系统过程，运行在核心态。 （2）进入方式不同。一般过程调用可以直接通过过程调用语句将控制转移到被调用过程；而执行系统调用时，由于调用和被调用过程处于不同系统状态，必须通过访管中断进入。综合题 1．设有4
计算机操作系统期末考试题及详细答案
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 2
2006―2007 学年度第二学期 一、单项选择题（每题1分，共20分） 1．操作系统的发展过程是( C ) A、原始操作系统，管理程序，操作系统 B、原始操作系统，操作系统，管理程序 C、管理程序，原始操作系统，操作系统 D、管理程序，操作系统，原始操作系统 2．用户程序中的输入、输出操作实际上是由( B )完成。 A、程序设计语言 B、操作系统 C、编译系统 D、标准库程序 3．进程调度的对象和任务分别是( C )。 A、作业，从就绪队列中按一定的调度策略选择一个进程占用CPU B、进程，从后备作业队列中按调度策略选择一个作业占用CPU C、进程，从就绪队列中按一定的调度策略选择一个进程占用CPU D、作业，从后备作业队列中调度策略选择一个作业占用CPU 4．支持程序浮动的地址转换机制是( A、动态重定位 ) A、动态重定位 B、段式地址转换 C、页式地址转换 D、静态重定位 5．在可变分区存储管理中，最优适应分配算法要求对空闲区表项按( C )进行排列。 A、地址从大到小 B、地址从小到大 C、尺寸从小到大 D、尺寸从大到小 6．设计批处理多道系统时，首先要考虑的是( 系统效率和吞吐量 )。 A、灵活性和可适应性 B、系统效率和吞吐量 C、交互性和响应时间 D、实时性和可靠性 7．当进程因时间片用完而让出处理机时，该进程应转变为( )状态。 A、等待 B、就绪 C、运行 D、完成 8．文件的保密是指防止文件被( )。 A、篡改 B、破坏 C、窃取 D、删除 9．若系统中有五个并发进程涉及某个相同的变量A，则变量A的相关临界区是由 ( )临界区构成。 A、2个 B、3个 C、4个 D、5个 10．按逻辑结构划分，文件主要有两类：（记录式文件）和流式文件。 A、记录式文件 B、网状文件 C、索引文件 D、流式文件 11．UNIX中的文件系统采用（、流式文件）。 A、网状文件 B、记录式文件 C、索引文件 D、流式文件 12．文件系统的主要目的是（）。 A、实现对文件的按名存取 B、实现虚拟存贮器 C、提高外围设备的输入输出速度 D、用于存贮系统文档 13．文件系统中用（）管理文件。 A、堆栈结构 B、指针 C、页表 D、目录 14．为了允许不同用户的文件具有相同的文件名，通常在文件系统中采用（）。 A、重名翻译 B、多级目录 C、约定 D、文件名 15．在多进程的并发系统中，肯定不会因竞争( )而产生死锁。 A、打印机 B、磁带机 C、CPU D、磁盘 16．一种既有利于短小作业又兼顾到长作业的作业调度算法是( )。 A、先来先服务 B、轮转 C、最高响应比优先 D、均衡调度 17．两个进程合作完成一个任务。在并发执行中，一个进程要等待其合作伙伴发来消息，或者建立某个条件后再向前执行，这种制约性合作关系被称为进程的 （）。 A、互斥 B、同步 C、调度 D、伙伴 18．当每类资源只有一个个体时，下列说法中不正确的是（）。 A、有环必死锁 B、死锁必有环 C、有环不一定死锁 D、被锁者一定全在环中 19．数据文件存放在到存储介质上时，采用的逻辑组织形式是与( )有关的。 A、文件逻辑结构 B、存储介质特性 C、主存储器管理方式 D、分配外设方式 20．在单处理器的多进程系统中，进程什么时候占用处理器和能占用多长时间，取决于( )。 3
57计算机操作系统期末复习题 第一部分操作系统基本概念 一、选择题(选择最确切的一个答案，将其代码填入括号中) 多道程序设计是指（ B ）。 A、有多个程序同时进入CPU运行 B、有多个程序同时进入主存并行运行 C、程序段执行不是顺序的 D、同一个程序可以对应多个不同的进程 从总体上说，采用多道程序设计技术可以（B ）单位时间的算题量，但对每一个算题，从算题开始到全部完成所需的时间比单道执行所需的时间可能要（B ）。 A、增加减少 B、增加延长 C、减少延长 D、减少减少 现代操作系统的两个基本特征是（C ）和资源共享。 A、多道程序设计 B、中断处理 C、程序的并发执行 D、实现分时与实时处理-3：C 以下（C ）项功能不是操作系统具备的主要功能。 A、内存管理 B、中断处理 C、文档编辑 D、CPU调度 用户在一次计算过程中，或者一次事物处理中，要求计算机完成所做的工作的集合，这是指（C ）。 A、进程 B、程序 C、作业 D、系统调用 CPU状态分为系统态和用户态，从用户态转换到系统态的唯一途径是（C ）。 A、运行进程修改程序状态字 B、中断屏蔽 C、系统调用 D、进程调度程序 系统调用的目的是（A ）。
A、请求系统服务 B、终止系统服务 C、申请系统资源 D、释放系统资源 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的是（B ）。 A、处理器管理 B、存储器管理 C、文件管理 D、作业管理 二、填空题 计算机操作系统是方便用户、管理和控制计算机_软硬件资源_的系统软件。 采用多道程序设计技术能充分发挥处理器与外围设备与外围设备之间并行工作的能力。操作系统目前有五大类型：_批处理_、_分时_、_实时_、_网络_和_分布式_。 操作系统的五大功能是：_处理机管理_、_储存管理_、_设备管理_、_信息管理_和_用户接口_。 UNIX系统是多用户分时交互型操作系统，DOS系统是单用户单任务操作系统。计算机中的CPU的工作分为系统态和用户态两种，系统态运行操作系统程序，用户态运行应用程序。 第二部分进程管理 一、选择题(选择最确切的一个答案，将其代码填入括号中) 顺序程序和并发程序的执行相比，（C）。 A、基本相同 B、有点不同 C、并发程序执行总体上执行时间快 D、顺序程序执行总体上执行时间快 并发进程失去了封闭性是指（D ）。 A、多个相对独立的进程以各自的速度向前推进 B、并发进程的执行结果与速度无关 C、并发进程执行时，在不同时刻发生的错误
计算机操作系统习题答 案 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
第一章操作系统概论 1.单项选择题 ⑴ B; ⑵ B; ⑶ C; ⑷ B; ⑸ C; ⑹ B; ⑺ B；⑻ D；⑼ A；⑽ B； 2.填空题 ⑴操作系统是计算机系统中的一个最基本的系统软件，它管理和控制计算机系统中的各种系统资源； ⑵如果一个操作系统兼有批处理、分时和实时操作系统三者或其中两者的功能，这样的操作系统称为多功能（元）操作系统； ⑶没有配置任何软件的计算机称为裸机； ⑷在主机控制下进行的输入/输出操作称为联机操作； ⑸如果操作系统具有很强交互性，可同时供多个用户使用，系统响应比较及时，则属于分时操作系统类型；如果OS可靠，响应及时但仅有简单的交互能力，则属于实时操作系统类型；如果OS在用户递交作业后，不提供交互能力，它所追求的是计算机资源的高利用率，大吞吐量和作业流程的自动化，则属于批处理操作系统类型； ⑹操作系统的基本特征是：并发、共享、虚拟和不确定性； ⑺实时操作系统按应用的不同分为过程控制和信息处理两种； ⑻在单处理机系统中，多道程序运行的特点是多道、宏观上并行和微观上串行。 第二章进程与线程 1.单项选择题
⑴ B；⑵ B；⑶ A C B D; ⑷ C; ⑸ C; ⑹ D; ⑺ C; ⑻ A; ⑼ C; ⑽ B; ⑾ D; ⑿ A; ⒀ D; ⒁ C; ⒂ A; 2.填空题 ⑴进程的基本状态有执行、就绪和等待（睡眠、阻塞）； ⑵进程的基本特征是动态性、并发性、独立性、异步性及结构性； ⑶进程由控制块（PCB）、程序、数据三部分组成，其中PCB是进程存在的唯一标志。而程序部分也可以为其他进程共享； ⑷进程是一个程序对某个数据集的一次执行； ⑸程序并发执行与顺序执行时相比产生了一些新特征，分别是间断性、失去封闭性和不可再现性； ⑹设系统中有n（n>2）个进程，且当前不在执行进程调度程序，试考虑下述4种情况： ①没有运行进程，有2个就绪进程，n个进程处于等待状态； ②有一个运行进程，没有就绪进程，n-1个进程处于等待状态； ③有1个运行进程，有1个等待进程，n-2个进程处于等待状态； ④有1个运行进程，n-1个就绪进程，没有进程处于等待状态； 上述情况中不可能发生的情况是①； ⑺在操作系统中引入线程的主要目的是进一步开发和利用程序内部的并行性； ⑻在一个单处理系统中，若有5个用户进程，且假设当前时刻为用户态，则处于就绪状态的用户进程最多有4个，最少0个；
计算机操作系统 第一节操作系统概述 一、操作系统的概念 操作系统（OperatingSystem，OS）提供了计算机用户与计算机硬件系统之间的接口，能够有效地控制和管理计算机系统中的各种软硬件资源。 【要点】 1.操作系统的英文缩写为OS。 2.操作系统控制和管理计算机系统中的各种软硬件资源。 3.操作系统的作用为提高系统资源利用率、提供方便友好的用户界面、提供软件开发的运行环境。 二、操作系统的分类 1.单用户操作系统（SingleUserOS）。单用户操作系统工作时只有一个用户作业（指用户要求计算机完成一个独立任务）在运行，用户独占计算机的全部软件资源和硬件资源。 2.分时操作系统（TimeSharedOS）。分时操作系统及多用户操作系统，指在一台计算机（即主机）上挂有多个终端，主机的CPU按照预先分配给各终端的时间片（TimeSlice）轮流为各个终端服务，各个终端在分配给自己的时间片内独占CPU，分时共享计算机系统的资源。 3.多道批处理操作系统（Multi-BatchProcessingOS）。多个用户将需要执行的程序、数据和作业说明一起送到计算机中，由操作系统对各个作业运行进行调度，作业运行完成后，由I/O管理程序将运行结果送往显示器或打印机输出。 4.实时操作系统（RealTimeOS）。要求外部输入的信息能在规定时间内处理完毕并输出结果，保证实时性与可靠性。 5.网络操作系统（NetworkOS）。网络操作系统管理连接在计算机网络上的所有计算机。 【要点】 常见的各类操作系统： DOS：单用户单任务、批处理系统，不是网络操作系统 windowsXP：多任务多用户、分时系统，不是网络操作系统
第一章操作系统引论 一.选择题 1.操作系统就是一种。 A.通用软件 B.系统软件 C.应用软件 D.软件包答:B 2.操作系统的管理部分负责对进程进行调度。 A.主存储器 B.控制器 C.运算器 D.处理机答:D 3.操作系统就是对进行管理的软件。 A.软件 B.硬件 C.计算机资源 D.应用程序答:C 4.从用户的观点瞧,操作系统就是。 A.用户与计算机之间的接口 B.控制与管理计算机资源的软件 C.合理地组织计算机工作流程的软件 D.由若干层次的程序按一定的结构组成答:A 5.操作系统的功能就是进行处理机管理、管理、设备管理及信息管理。 A.进程 B、存储器 C.硬件 D、软件答:B 6.操作系统中采用多道程序设计技术提高CPU与外部设备的。 A.利用率 B.可靠性 C.稳定性 D.兼容性答:A 7.操作系统就是现代计算机系统不可缺少的组成部分,就是为了提高计算机的与方便用户使用计算机而配备的一种系统软件。 A.速度 B.利用率 C、灵活性 D.兼容性答:B 8.操作系统的基本类型主要有。 A.批处理系统、分时系统及多任务系统 B.实时操作系统、批处理操作系统及分时操作系统 C.单用户系统、多用户系统及批处理系统 D.实时系统、分时系统与多用户系统答:B 9.所谓就是指将一个以上的作业放入主存,并且同时处于运行状态,这些作业共享处理机的时间与外围设备等其她资源。 A、多重处理 B.多道程序设计 C、实时处理 D、共行执行答:B 10、下面关于操作系统的叙述中正确的就是。
A.批处理作业必须具有作业控制信息。 B.分时系统不一定都具有人机交互功能。 C.从响应时间的角度瞧,实时系统与分时系统差不多。 D.由于采用了分时技术,用户可以独占计算机的资源. 答:A 11、如果分时操作系统的时间片一定,那么,则响应时间越长。 A.用户数少 B.用户数越多 C.内存越少 D.内存越多答:B 12.实时操作系统必须在内完成来自外部的事件。 A、响应时间 B.周转时间 C.规定时间 D.调度时间答:C 13.分时系统中为了使多个用户能够同时与系统交互,最关键的问题就是。 A、计算机具有足够快的运算速度 B.能快速进行内外存之间的信息交换 C、系统能够及时接收多个用户的输入 D.短时间内所有用户程序都能运行 答:C 14.分时操作系统通常采用策略为用户服务。 A.可靠性与灵活性 B.时间片轮转 C.时间片加权分配 D.短作业优先答:B 15、在操作系统控制下计算机系统能及时处理由过程控制反馈的数据并作出响应。 A.实时 B.分时 C.分布式 D.单用户答:A 16、下面6个系统中,必须就是实时操作系统的有个。 计算机辅助设计系统 航空订票系统 过程控制系统 机器翻译系统 办公自动化系统 计算机激光照排系统 A.1 B.2 C.3 D.4 答:C 17、若把操作系统瞧作计算机系统资源的管理者,下列的不属于操作系统所管理的资源。 A、程序 B.内存 C.CPU D.中断答:D 18、在下列操作系统的各个功能组成部分中,不需要硬件的支持。 A、进程调度 B、时钟管理 C、地址映射 D.中断系统答:A 19、设计实时操作系统时,首先应考虑系统的。 A.可靠性与灵活性 B.实时性与可靠性 C、多路性与可靠性 D.优良性与分配性答:B
一、单项选择题 二、CADCA CADCC CBDBC DDADB DCAD 1．联想存储器在计算机系统中是用于__C____的。 A．存储文件信息B．与主存交换信息 C．内存地址变换D．内存管理信息 2．作业在执行中发生了缺页中断，经操作系统处理后，应该执行的指令是___D___。 A．被中断的前一条B．被中断的后一条 C．作业的第一条D．被中断的指令 在请求分页存储管理中，当指令的执行所需要的内容不在内存中时，发生缺页中断，当缺页调入内存后，应执行被中断指令。另：缺页中断作为中断与其它中断一样要经历如保护CPU环境，分析中断原因，转入缺页中断处理程序进行处理，恢复CPU环境等几个步骤，但缺页中断又是一种特殊的中断，它与一般中断相比，有着明显的区别，主要表现在下面两个方面：(1)缺页中断是在指令执行期间产生和处理中断信号的。(2)一条指令的执行期间，可能产生多次缺页中断。 3．实现虚拟存储器的目的是__D____。 A．实现存储保护B．实现程序浮动 C．扩充外存容量D．扩充内存容量 4．在段页式存储系统中，一个作业对应___C__。 A．多个段表B．一个段表，一个页表 C．一个段表，多个页表D．多个段表，多个页表 5．在虚拟页式存储管理方案中，完成将页面调入内存的工作的是___A___。 A．缺页中断处理B．页面淘汰过程C．工作集模型应用D．紧缩技术利用 6．采用分页式内存管理时，重定位的工作是由___C___完成的。 A．操作系统B．用户C．地址转换机构D．内存空间分配程序 7．在分页式内存管理系统中可能出现的问题是__B____。 A．颠簸B．不能共享C．外部碎片D．动态链接 8．在下列有关分页式内存管理的叙述中正确的是___D___。 A．程序和数据是在开始执行前一次性和装入的 B．产生缺页中断一定要淘汰一个页面 C．一个被淘汰的页面一定要写回外存 D．在页面中有“访问位”和“修改位”等消息 9. 在可变式分配方案中，最佳适应算法是将空白区在空白区表中按___C___次序排列。 A．地址递增B．地址递减C．容量递增D．容量递减 10. 在可变分区分配方案中，将空白分区按地址递增次序排列是要采用___C___。 A．最佳适应算法B．最差适应算法 C．首次适应算法D．最迟适应算法
200313. 举例说明，只有被操作系统管理和控制的资源才能被用户使用。 答：在没有操作系统的时候，计算机系统的资源完全由用户和用户程序来控制和管理，使用非常不便。有了操作系统，计算机系统的资源由操作系统控制和管理，用户通过操作系统的服务接口使用这些资源。如果操作系统没有控制和管理某些资源，用户就不能通过操作系统的服务接口使用这些资源。例如，OS只能管理1M的内存，装上再多的内存，一般用户也无法使用。 200314. 举例说明，多道程序的引入提高了系统资源的利用率，同时也使操作系统复杂化。 答：多道程序系统中存在着并发和并行操作。例如，在内存中同时装入几个用户程序，I/O操作与CPU计算机并行。由并发和并行而产生一系列问题：如何从一个活动切换到领一个；怎样保护一个活动使其另外一些活动的影响；如何实现相互依赖的活动间的同步等。 200315. 用于国家导弹防御系统的计算机系统是一个什么样的系统？ 答：用于国家导弹防御系统的计算机系统是实时过程控制系统与实时信息处理系统相结合的系统。200316. 为什么中断机构对于多道操作系统是必不可少的？ 答：很多进程的切换是由中断引起的，如时钟中断，尤其是分时系统。用户程序进行系统调用时通过软中断来实现，如TR P。通道和外设的操作也要向操作系统发送中断 200317. 网络操作系统和分布式操作系统的区别？ 答：网络OS中的用户使用自己的机器可以访问网络上别的机器的资源，通过网络将很多机器连接起来，共享硬件资源，但是，整个系统对用户来说是分散的，不透明的。分布式OS的用户也是通过网络将多台机器连接起来，但是整个系统对用户是透明的，用户对整个OS就好像使用一个自己的机器一样。200319. 多用户分时系统如何克服多道批处理系统的缺点？ 答：尽管多道批处理系统已经大大地提高了计算机系统的资源利用率，但是它的致命缺点是缺少交互性。怎样才能使系统既具有交互性又不使资源的利用率降低？资源利用率和交互性是一对矛盾。如果一台计算机能够连接多个操作台（终端），允许多个用户同时在操作台上操作，每个操作台上的拥护执行一个程序，形成多个程序的并发执行。通过并发程序的分时执行，确保每个用户操作的计算机终端就好象单独一台计算机一样。这样就避免了只有一个操作台时，大量的计算机时间被一个用户浪费，同时又克服了多道批处理系统非交互性的缺点。 200320. 将手工操作、单道批处理、多道批处理、多用户分时系统按CCPU的有效利用率，由小到大进行排列。 答：手工操作、单道批处理系统、多用户分时系统、多道批处理系统。 （1）手工操作没有操作系统，属于单道程序系统，大量的处理机时间被人工操作所浪费，因此CPU的利用率很低。（2）单道批处理系统在一定程度上克服了手工操作的缺点，但仍属于单道程序系统，大量的CPU时间浪费在等待I/O操作的完成上。因此它的CPU利用率比手工操作的系统要高，但比多道程序系统要低。（3）多用户分时系统是多道程序系统，具有交互性。但是程序的分时运行需CPU不断地在多个程序之间进行切换，这种切换需要占用CPU时间。（4）多道批处理系统是多道程序系统，没有交互性。CPU在执行一道程序时一般切换到其他程序，只有在需要等待某种事件发生时，才切换到另一程序执行。因此，它的CPU切换次数远远低于分时系统，而CPU的有效利用率高于批处理系统。 200323. 程序的并发执行为什么会有间断性？ 答：并发执行是指系统内有多道程序在宏观上"同时"执行，但系统内往往只有一台处理机，因此只能分时地为多个程序服务。就一道程序而言，往往不是一次能够运行完成，而是以"走走停停"的方式完成其运行，这就是并发系统内程序执行的间断性。 200324. 进程能自己将自己唤醒吗？进程能自己将自己撤销吗？
第3章处理机调度1）选择题 （1）在分时操作系统中，进程调度经常采用_D_ 算法。 A. 先来先服务 B. 最高优先权 C. 随机 D. 时间片轮转 （2）_B__ 优先权是在创建进程时确定的，确定之后在整个进程运行期间不再改变。 A. 作业 B. 静态 C. 动态 D. 资源 （3）__A___ 是作业存在的惟一标志。 A. 作业控制块 B. 作业名 C. 进程控制块 D. 进程名 （4）设有四个作业同时到达，每个作业的执行时间均为2小时，它们在一台处理器上按单道方式运行，则平均周转时间为_ B_ 。 A. l小时 B. 5小时 C. 2.5小时 D. 8小时 （5）现有3个同时到达的作业J1、J2和J3，它们的执行时间分别是T1、T2和T3，且T1＜T2＜T3。系统按单道方式运行且采用短作业优先算法，则平均周转时间是_C_ 。 A. T1+T2+T3 B. (T1+T2+T3)/3 C. (3T1+2T2+T3)/3 D. (T1+2T2+3T3)/3 （6）__D__ 是指从作业提交给系统到作业完成的时间间隔。 A. 运行时间 B. 响应时间 C. 等待时间 D. 周转时间 （7）下述作业调度算法中，_ C_调度算法与作业的估计运行时间有关。 A. 先来先服务 B. 多级队列 C. 短作业优先 D. 时间片轮转 2）填空题 （1）进程的调度方式有两种，一种是抢占(剥夺)式，另一种是非抢占(非剥夺)式。 （2）在_FCFS_ 调度算法中，按照进程进入就绪队列的先后次序来分配处理机。 （3）采用时间片轮转法时，时间片过大，就会使轮转法转化为FCFS_ 调度算法。 （4）一个作业可以分成若干顺序处理的加工步骤，每个加工步骤称为一个_作业步_ 。 （5）作业生存期共经历四个状态，它们是提交、后备、运行和完成。 （6）既考虑作业等待时间，又考虑作业执行时间的调度算法是_高响应比优先____ 。 3）解答题 （1）单道批处理系统中有4个作业，其有关情况如表3-9所示。在采用响应比高者优先调度算法时分别计算其平均周转时间T和平均带权周转时间W。（运行时间为小时，按十进制计算） 表3-9 作业的提交时间和运行时间
计算机操作系统第四版 试题及答案 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
操作系统期末考试（一） 一、单项选择题（在每小题的四个备选答案中，只有一个是正确的，将其号码写在题干的括号中。每小题2分，共20分） 1、文件系统的主要组成部分是（） A、文件控制块及文件 B、I/O文件及块设备文件 C、系统文件及用户文件 D、文件及管理文件的软件 2、实现进程互斥可采用的方法（） A、中断 B、查询 C、开锁和关锁 D、按键处理 3、某页式管理系统中，地址寄存器的低9位表示页内地址，则页面大小为（） A、1024字节 B、512字节 C、1024K D、512K 4、串联文件适合于（）存取 A、直接 B、顺序 C、索引 D、随机 5、进程的同步与互斥是由于程序的（）引起的 A、顺序执行 B、长短不同 C、信号量 D、并发执行 6、信号量的值（） A、总是为正 B、总是为负 C、总是为0 D、可以为负整数 7、多道程序的实质是（） A、程序的顺序执行 B、程序的并发执行 C、多个处理机同时执行 D、用户程序和系统程序交叉执行 8、虚拟存储器最基本的特征是（） A、从逻辑上扩充内存容量 B、提高内存利用率 C、驻留性 D、固定性 9、飞机定票系统是一个（） A、实时系统 B、批处理系统 C、通用系统 D、分时系统 10、操作系统中，被调度和分派资源的基本单位，并可独立执行的实体是（） A、线程 B、程序 C、进程 D、指令 二、名词解释（每小题3分，共15分） 1.死锁: 2.原子操作: 3.临界区: 4.虚拟存储器: 5.文件系统: 三、判断改错题（判断正误，并改正错误，每小题2分，共20分） 1、通道是通过通道程序来对I/O设备进行控制的。（） 2、请求页式管理系统中，既可以减少外零头，又可以减少内零头。 （） 3、操作系统中系统调用越多，系统功能就越强，用户使用越复杂。（） 4、一个进程可以挂起自已，也可以激活自已。（） 5、虚拟存储器的最大容量是由磁盘空间决定的。（） 6、单级文件目录可以解决文件的重名问题。（） 7、进程调度只有一种方式：剥夺方式。（） 8、程序的顺度执行具有顺序性，封闭性和不可再现性。（） 9、并行是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生，而并发性是指两个或多个事 件在同一时刻发生。（） 10、进程控制一般都由操作系统内核来实现。（） 四、简答题（每小题5分，共25分） 1、简述死锁产生的原因及必要条件。
第1章引论 一.单项选择题 1.操作系统是对（C ）进行管理的软件。 A. 软件 B. 硬件 C. 计算机资源 D. 应用程序 2. 如果分时操作系统的时间片一定，那么（B），则响应时间越长。 A. 用户数越少 B. 用户数越多 C. 内存越少 D. 内存越多 3. 操作系统是一种（B）。 A. 应用软件 B. 系统软件 C. 通用软件 D. 工具软件 4. 操作系统的（D）管理部分负责对进程进行调度。 A. 存储器 B. 设备 C. 文件 D. 处理机 5. （A）要保证系统有较高的吞吐能力。 A. 批处理系统 B. 分时系统 C. 网络操作系统 D. 分布式操作系统 6. 操作系统的基本类型主要有（C ） A. 批处理系统、分时系统和多任务系统 B. 单用户系统、多用户系统和批处理系统 C. 批处理操作系统、分时操作系统及实时操作系统 D. 实时系统、分时系统和多用户系统 7. 所谓（B ）是指将一个以上的作业放入内存，并且同时处于运行状态，这些作业共享处理机和外围设备等其他资源。 A. 多重处理 B. 多道程序设计 C. 实时处理 D. 共同执行 8. 下面关于操作系统的叙述中正确的是（A ） A. 批处理作业必须具有作业控制信息 B. 分时系统不一定都具有人机交互能力 C. 从响应时间的角度看，实时系统与分时系统差不多 D. 由于采用了分时技术，用户可以独占计算机的资源 9. 分时操作系统通常采用（C ）策略为用户服务。 A. 时间片加权分配 B. 短作业优先 C. 时间片轮转 D. 可靠性和灵活性 10. 若把操作系统看作计算机资源的管理者，下列的（D ）不属于操作系统所管理的资源。 A. 磁盘 B. 内存 C. CPU D. 中断 11. 在下列的操作系统的各个功能组成部分中，（A ）不需要硬件支持。 A. 进程调度 B. 时钟管理 C. 地址映射 D. 中断系统 12. 在指令系统中只能由操作系统使用的指令称为（D ）。 A. 系统指令 B. 设备指令 C. 非特权指令 D. 特权指令 13. 下列说法中错误的是（D ） A. 操作系统是一种软件 B. 计算机是资源的集合体，包括软件资源和硬件资源 C. 计算机硬件是操作系统工作的实体，操作系统的运行离不开硬件的支持 D. 操作系统是独立于计算机系统的，它不属于计算机系统 14. 分时系统的及时性是相对（B ）而言。 A. 周转时间 B. 响应时间 C. 延迟时间 D. A、B和C
华南理工大学 “计算机操作系统”课程设计大作业 1）给出数据定义和详细说明； struct block_s{ /* 该块的实际长度,不包括block_s的大小。 */ int length; /* 申请该块的作业，为0表示该块空闲。 */ int owner; /* 当该块是空闲块时，offset表示下一空闲块的偏移,offset为TOTAL_BYTE表示该块是最后一个空闲块。 当该块非空闲块时，offset表示作业实际申请的大小。 */ int offset; }; 2）给出实现思想和设计流程； 该算法遍历空闲链表，找第一个大小能满足要求的块。 然后，若找到的块足够大，再把该块切成两块，返回第一块给调用者；把第二块加到空闲区链表中。
该算法遍历整个空闲链表，找一个大小能满足要求的块。并且该块是所有能满足要求的空闲块中，大小最小的块。 然后，若找到的块足够大，再把该块切成两块，返回第一块给调用者；把第二块加到空闲区链表中。 3）调试完成源程序； #include "stdio.h" #include
#define m 10 /*假定系统允许的空闲区表最大为m，假定模拟实验中m值为10*/ #define minisize 100 struct { float address; /*已分分区起始地址*/ float length; /*已分分区长度，单位为字节*/ int flag; /*已分配区表登记栏标志，用"0"表示空栏目*/ }used_table[n]; /*已分配区表*/ struct { float address; /*空闲区起始地址*/ float length; /*空闲区长度，单位为字节*/ int flag; /*空闲区表登记栏标志，用"0"表示空栏目，用"1"表示未分配*/ }free_table[m]; /*空闲区表*/ allocate(char J,float xk) { /*采用最优分配算法分配xk大小的空间*/ int i,k; float ad; k=-1; for(i=0;i
相关主题
文本预览