进程和同步及通信,进程死锁
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操作系统面试题及答案1. 简述操作系统的定义和功能。
操作系统是一种系统软件,是计算机系统的核心组成部分。
它主要有以下功能:- 进程管理:负责创建、调度和终止进程,以及进程间的通信和同步。
- 内存管理:控制内存的分配和回收,并提供虚拟内存机制。
- 文件系统管理:负责文件的组织、存储和访问控制。
- 设备管理:管理和控制系统中的各种硬件设备,如磁盘、打印机等。
- 用户界面:提供与用户交互的接口,如命令行界面或图形界面。
2. 解释进程和线程的区别。
进程是程序的执行实例,拥有独立的地址空间和资源。
一个进程可以包含多个线程,各个线程共享相同的地址空间和资源。
区别:- 线程是进程的一部分,进程是资源分配的最小单位,而线程是CPU调度的最小单位。
- 进程之间相互独立,一个进程的崩溃不会影响其他进程;线程共享进程的资源和上下文,一个线程的错误可能导致整个进程崩溃。
- 进程切换开销较大,包括上下文切换和资源分配;线程切换开销较小,因为线程共享资源。
- 进程间通信需要特殊的机制,如管道、信号量等;线程间通信更简单,可以直接读写共享变量。
3. 什么是死锁?死锁的条件是什么?死锁是指两个或多个进程在执行过程中,由于竞争资源而造成的相互等待的状态,导致无法继续执行。
死锁的条件包括以下四个因素:- 互斥条件:资源不能被共享,只能由一个进程使用。
- 请求与保持条件:进程在申请新的资源的同时,保持已占有的资源。
- 不剥夺条件:进程已获得的资源在未使用完之前不能被强行剥夺。
- 循环等待条件:存在一个进程的资源请求序列,使每个进程都占有下一个进程所需的资源。
4. 解释虚拟内存的概念及其优势。
虚拟内存是一种存储管理技术,它将磁盘空间作为扩展的主存储器,允许程序使用比实际物理内存更大的地址空间。
虚拟内存的优势包括:- 能够运行比实际物理内存更大的程序,提高系统的可用性。
- 允许多个程序同时运行,减少了对物理内存的竞争。
- 实现了内存的共享,不同的进程可以共享同一块内存区域,提高了系统的效率。
第一章操作系统概述1操作系统:是管理系统资源,控制程序执行,改善人机界面,提供各种服务,并合理组织计算机工作流程和为用户方便而有效地使用计算机提供良好运行环境的最基本的系统软件。
2操作系统功能:a处理器管理b存储管理c设备管理d文件管理e网络与通信管理f用户接口3操作系统的主要特性:并发性,共享性,异步性并发性:两个或两个以上的活动或时间在同一时间间隔内发生,其实质是对有限的物理资源强行复用,供多用户共享以提高效率并行性:两个或两个以上的活动或事件在同一时刻发生并发性和并行性的关系:并行活动一定是并发的,反之并发活动未必是并行的,并行性是并发性的特例,而并发性是并行性的扩展4多道程序设计基本思想多道程序设计是指允许多个作业同时进入计算机系统的主存并启动交替计算的方法,也就是说,主存中多个相互独立的程序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交替地执行,引入多道程序设计技术,可以提高cpu的利用率,充分发挥计算机硬部件的并行性5内核及其属性内核是一组程序模块,作为可信软件来提供支持进程并发执行的基本功能和基本操作,通常驻留在内核空间,运行于核心态,具有访问硬件设备和所有主存空间的权限,是仅有的能够执行特权指令的程序内核的功能:资源抽象,资源分配,资源共享内核的属性:a内核是由中断驱动的b内核是不可抢占的c内核部分程序在屏蔽中断状态下执行d内核可使用特权指令6API,库函数和系统调用第二章处理器管理1特权指令和非特权指令,访管指令,原语特权指令:指仅供内核程序使用的指令,如启动设备,设置时钟,控制中断屏蔽位,清空主存,建立存储键,加载psw等敏感性操作内核能够执行全部指令,应用程序只能使用非特权指令访管指令包括操作码和访管参数两部分,前者表示此指令时访管指令,后者则表示具体的访管要求原语是在管态下执行,完成系统特定功能的过程,其特点是执行过程中不允许被中断。
进程间的制约关系
进程是计算机中运行的程序实例,多个进程之间可能存在各种制约关系。
例如,一个进程可能需要等待另一个进程完成某个任务后才能继续执行,或者多个进程需要协同完成某个任务。
这些制约关系可能会导致进程之间的竞争和冲突,进而影响系统的性能和稳定性。
为了避免进程之间的制约关系导致的问题,操作系统提供了一系列机制,包括进程调度、进程同步和进程通信等。
进程调度机制决定了哪些进程可以占用CPU资源执行,以及执行的顺序和优先级。
进程同步机制用于协调多个进程之间的合作,例如互斥、同步和死锁避免等。
进程通信机制则用于实现进程之间的数据交换和信息传递,例如管道、消息队列、信号和共享内存等。
在编写并发程序时,需要考虑进程间的制约关系,避免出现竞争和冲突问题。
通常可以采用锁、互斥量、条件变量等技术来保护共享资源,以及采用进程同步和通信机制来实现多个进程之间的协作。
此外,还可以采用多线程编程来替代多进程编程,因为线程之间的制约关系通常比进程之间的制约关系更简单和高效。
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长沙理工大学操作系统简答题复习(总11页)本页仅作为文档封面,使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March处理机管理有哪些主要功能其主要任务是什么处理机管理的主要功能是:进程管理、进程同步、进程通信和处理机调度;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。
处理机调度:(1)作业调度。
从后备队里按照一定的算法,选出若干个作业,为他们分配运行所需的资源。
(2)进程调度:从进程的就绪队列中,按照一定算法选出一个进程,把处理机分配给它,并设臵运行现场,使进程投入执行。
文件管理有哪些主要功能其主要任务是什么文件管理主要功能:文件存储空间的管理、目录管理、文件的读(写)管理和保护。
文件管理的主要任务:管理用户文件和系统文件,方便用户使用,保证文件安全性。
设备管理有哪些主要功能其主要任务是什么主要功能有: 缓冲管理、设备分配和设备处理以及虚拟设备等。
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。
内存管理有哪些主要功能其主要任务是什么内存管理的主要功能有:内存分配、内存保护、地址映射和内存扩充。
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空间运行,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。
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。
试从调度性、并发性、拥有资源性及系统开销方面对进程和线程进行比较。
学习操作系统心得体会计算机操作系统是铺设在计算机硬件上的多层系统软件,不仅增强了系统的功能,而且还隐藏了对硬件操作的细节,由它实现了对计算机硬件操作的抽象。
操作系统是管理计算机系统的全部硬件资源包括软件资源及数据资源;控制程序运行;改善人机界面;为其它应用软件提供支持等,使计算机系统所有资源最大限度地发挥作用,为用户提供方便的、有效的、友善的服务界面。
操作系统的一些原理在生活中的应用主要有以下几个,结合生活中的例子,可以化抽象为具体,我们会更加清楚地了解到其原理与操作过程:1、银行家算法——避免死锁死锁的产生是指两个或两个以上的进程在执行过程中,因争夺资源而造成的一种互相等待的现象,若无外力作用,它们都将无法推进下去。
此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁,这些永远在互相等待的进程称为死锁进程。
由于资源占用是互斥的,当某个进程提出申请资源后,使得有关进程在无外力协助下,永远分配不到必需的资源而无法继续运行,这就产生了一种特殊现象死锁。
我觉得操作系统所讲的死锁就好像两个人竟过独木桥,两辆车竟过单行桥等阻塞现象,原因是共享资源,即道路。
为提高系统资源的利用率,避免死锁并不严格限制死锁必要条件的存在,而是在资源的动态分配过程中,使用某种方法去防止系统进入不安全状态,从而避免死锁的最终出现。
然而,最有代表性的避免死锁的算法,是Dijkstra的银行家算法。
在该方法中把系统的状态分为安全状态和不安全状态,只要能使系统始终都处于安全状态,便可以避免发生死锁。
银行家算法的基本思想是分配资源之前,判断系统是否是安全的;若是安全的,才分配。
我们可以把操作系统看作是银行家,操作系统管理的资源相当于银行家管理的资金,进程向操作系统请求分配资源相当于用户向银行家贷款。
为保证资金的安全,银行家规定:(1)当一个顾客对资金的最大需求量不超过银行家现有的资金时就可接纳该顾客;(2)顾客可以分期贷款,但贷款的总数不能超过最大需求量;(3)当银行家现有的资金不能满足顾客尚需的贷款数额时,对顾客的贷款可推迟支付,但总能使顾客在有限的时间里得到贷款;(4)当顾客得到所需的全部资金后,一定能在有限的时间里归还所有的资金。
1.系统中存在许多进程,他们共享各种资源,然而有许多资源一次只允许一个进程使用,在它未用完之前,不允许其它进程使用。
这类资源被称为临界资源。
2.Windows NT对于对象的管理、组织和操作采用基于文件系统的模型。
3.硬盘共享的实现方法有两种,即以虚拟软盘方式和文件服务方式实现硬盘共享。
4.计算机系统中的程序,大体上可分为两类,即系统程序和用户程序。
5.网络操作系统有两种内核组织形式:一种是强内核,另一种是微内核。
Ware由两部分组成,一为用户接口NetWare Shell,它安装在微机工作站上;另一个为装配在文件服务器上的服务器操作系统NetWare核心。
7.在提供数据报服务的信道上使用管套类似于发送和接收邮件。
8.Windows帮助系统是以超文本的方式组织。
只要点击某一特殊标识处的文本或图形就可转入相关主题的文本中去。
9.计算机网络作为一个信息处理系统,其构成的基本模式有两种,对等模式和客户/服务器模式。
10.组通信机制中,所谓组是指在某一系统中或在用户指定的方式下,互相作用的进程的集合。
11.分时系统的响应时间是衡量一个分时系统性能的一项重要指标。
12.盘空间上的一个连续的未分配区域称为空白文件。
13.Windows NT最直接的环境子系统是Win 32子系统。
14.组通信机制中,组是动态的,既可以建立一个新组,也可以取消一个旧组。
15.FTP主要完成Internet上主机之间的文件传输,也称文件拷贝。
Ware操作系统的调度方式是非抢占式的。
17.TIL提供两种服务模式,即面向连接的服务模式和面向非连接的服务模式。
18.虚拟存储器的思想是把作业地址空间和实际主存的存储空间视为两个不同的概念。
19.在网络系统中,实现进程间通信的这部分软件,称为通信软件。
20.目前的网络操作系统中,采用两种共享打印方式:一种是客户/服务器方式,另一种是对等方式。
21.实时系统分为两大类,即实时控制系统和实时处理系统。
计算机操作系统重点知识点整理1. 操作系统介绍操作系统是计算机系统的核心组成部分,负责管理和控制计算机硬件及软件资源,提供良好的用户界面和服务。
操作系统是计算机科学中的重要分支,研究和理解操作系统的基本知识点对于计算机专业人员至关重要。
2. 进程与线程进程是指在计算机中正在运行的程序的实例,它拥有独立的内存空间和系统资源。
线程是进程中的一个执行单元,多线程可以提高程序的执行效率和并发性。
重点知识点包括进程与线程的区别和联系、线程同步与互斥、进程调度算法等。
3. 内存管理内存管理是操作系统中重要的部分,包括内存分配、内存回收、虚拟内存等。
其中,虚拟内存可以扩展主存容量,使得计算机可以同时运行更多的程序。
重点知识点包括内存分页、段式内存管理、页面置换算法等。
4. 文件系统文件系统是操作系统中负责管理和控制文件的组织结构和存储空间的部分,提供对文件的读写和管理功能。
重点知识点包括文件目录结构、文件存储方式、文件权限管理等。
5. 输入输出设备管理输入输出设备管理是操作系统中与外部设备交互的部分,包括对输入设备和输出设备的控制和管理。
重点知识点包括缓冲区管理、设备驱动程序、中断处理等。
6. 文件系统与磁盘管理文件系统与磁盘管理是操作系统中重要的部分,涉及到磁盘的组织和管理、文件的存取与保护等。
重点知识点包括磁盘分区、磁盘调度算法、磁盘块分配算法等。
7. 进程通信与同步进程通信与同步是操作系统中重要的内容,用于实现多个进程之间的信息交换和协作。
重点知识点包括进程间通信的方式、进程的同步与互斥机制、死锁问题等。
8. 网络操作系统网络操作系统是运行在网络环境中的操作系统,可以管理和控制分布在不同节点上的计算机资源。
重点知识点包括分布式系统的架构、网络拓扑结构、网络安全等。
9. 安全与保护安全与保护是操作系统中非常重要的内容,涉及到系统资源的权限管理、数据的保护与加密、防止未授权访问等。
重点知识点包括访问控制模型、身份验证、防火墙等。
西安邮电大学(计算机学院)课内实验报告实验名称:进程间通信/信号量/死锁专业名称:班级:学生姓名:学号(8位):指导教师:实验日期:一.实验目的及实验环境(一)实验环境CPU:Intel Core i3 2.30 GHz内存:2.0 GB操作系统:LINUX(二)实验目的实验1 掌握linux基本命令和开发环境1. 掌握编译环境gcc及跟踪调试工具gdb2. 掌握常用的linux shell命令3. 掌握编辑环境vim实验2 进程通过观察、分析实验现象,深入理解进程及进程在调度执行和内存空间等方面的特点,掌握在posix规范中fork和kill系统调用的功能和使用。
实验3 线程通过观察、分析实验现象,深入理解线程及线程在调度执行和内存空间等方面的特点,并掌握线程与进程的区别。
掌握posix规范中pthread_creat()函数的功能和使用方法。
实验4 互斥通过观察、分析实验现象,深入理解互斥锁的原理及特点掌握在posix 规范中的互斥函数的功能及使用方法。
二.实验内容(一)实验21. 填写代码:1)建立child_proc_number个子进程,要执行:proc_number = i;do_something(); 父进程把子进程的id保存到pid[i] 。
2)向pid[ch-'0']发信号SIGTERM,杀死该子进程。
3)杀死本组的所有进程。
2. 实验过程先猜想一下这个程序的运行结果。
假如运行“./process 20”,输出会是什么样?然后按照注释里的要求把代码补充完整,运行程序。
可以多运行一会儿,并在此期间启动、关闭一些其它进程,看process的输出结果有什么特点,记录下这个结果。
开另一个终端窗口,运行“ps aux|grep process”命令,看看process究竟启动了多少个进程。
回到程序执行窗口,按“数字键+回车”尝试杀掉一两个进程,再到另一个窗口看进程状况。
第一章引论1操作系统:操作系统是管理和控制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),是用户与计算机之间的接口。
2管态:当执行操作系统程序时,处理机所处的状态3目态:当执行普通用户程序时,处理机所处的状态。
4多道程序设计:在这种设计技术下,内存中能同时存放多道程序,在管理程序的控制下交替的执行。
这些作业共享CPU和系统中的其他资源。
5并发:是指两个或多个活动在同一给定的时间间隔中进行。
它是宏观上的概念。
6并行:是指两个或多个活动在同一时刻同时执行的情况。
7吞吐量:在一段给定的时间内,计算机所能完成的总工作量。
8分时:就是对时间的共享。
在分时系统中,分时主要是指若干并发程序对CPU时间的共享。
9实时:表示“及时”或“既时”。
10系统调用:是用户在程序中能以“函数调用”形式调用的、由操作系统提供的子功能的集合。
每一个子功能称作一条系统调用命令。
它是操作系统对外的接口,是用户级程序取得操作系统服务的唯一途径。
11特权指令:指指令系统中这样一些指令,如启动设备指令、设置时钟指令、中断屏蔽指令和清内存指令,这些指令只能由操作系统使用。
12命令解释程序:其主要功能是接收用户输入的命令,然后予以解释并且执行。
13脱机I/O:是指输入/输出工作不受主机直接控制,而由卫星机专门负责完成I/O,主机专门完成快速计算任务,从而二者可以并行操作。
14联机I/O:是指作业的输入、调入内存及结果输出都在CPU直接控制下进行。
15资源共享:是指计算机系统中的资源被多个进程所功用。
例如,多个进程同时占用内存,从而对内存共享;它们并发执行时对CPU进行共享;各个进程在执行过程中提出对文件的读写请求,从而对磁盘进行共享等等。
第二章进程和线程1顺序性:是指顺序程序所规定的每个动作都在上个动作结束后才开始的特性。
2封闭性:是指只有程序本身的动作才能改变程序的运行环境。
3可再现性:是指程序的执行结果与程序运行的速度无关。