操作系统问答

第一章：1、从不同角度看到的操作系统的区别是什么？从内往外看，操作系统是对裸机来说的第一层软件，是对计算机硬件的封装和扩充，操作系统为用户提供了一台与实际硬件等价的虚拟机；从资源管理者角度看，操作系统是计算机资源的管理者，它有序地控制着处理器、存储器以及其他I/O接口设备的分配，从而让系统中的多个程序那个正常地使用资源并顺利运行；从软件分类角度看，操作系统是最基本的系统软件，它控制着计算机所有的资源并提供应用程序开发的接口；从系统管理员角度看，操作系统合理地组织和管理了计算机系统的工作流程，使之能为多个用户提供安全高效的计算机资源共享；从程序员角度看，操作系统将程序员从复杂的硬件控制中解脱出来，并为软件开发提供了一个虚拟机，以更方便地进行程序设计；从一般用户角度看，操作系统提供了一个良好的交互界面，使得用户不必了解有关硬件和系统软件的细节，就能方便地使用计算机；从硬件设计者角度看，操作系统为计算机系统功能扩展提供了支撑平台，是硬件系统与应用软件产生相对独立性，可以在一定范围内对硬件模块进行升级和添加新硬件，而不会影响原先应用软件。

2、操作系统如何分类？不同类型操作系统的工作原理是什么？单道批处理系统：串行执行预先组织好的一组任务提高了系统效率。

多道批处理系统：可以交错运行多个程序再次提高系统效率。

分时系统：将处理器的运行时间分成数片，均分或依照一定权重派发给系统中的用户使用快速响应实时操作系统：能使计算机系统接收到外部信号后及时进行处理；在严格的规定时间内处理结束；立即给出反馈信号。

网络操作系统：利用通信线路将独立、分散的计算机系统相互连接；按照网络协议进行数据传输及通信，实现资源共享。

分布式操作系统：利用计算机网络作为物理基础的一体化系统；实现自动任务分配和协调的多机合作系统。

微机操作系统：配置在微机上的操作系统。

嵌入式操作系统：一种支持嵌入式系统应用的操作系统3、Linux操作系统的版本号是如何设计的？4、Linux的内核版本与发行版本的区别。

内核就是一个核心，其他软件都基于这个核心，不能直接使用；发行版是将核心和各种软件打包起来，可以直接使用5、什么操作系统？从资源管理的角度去分析操作系统，它的主要功能是什么？1) 操作系统是一个系统软件，它控制和管理计算机系统内部各种硬件和软件资源，合理有效的组织计算机系统的工作，并为用户提供一个使用方便且可扩展的工作环境，从而起到连接计算机和用户的接口作用。

2) 从资源管理角度看，操作系统是计算机资源的管理者，它有序的控制着处理器，储存器以及其他I/O接口设备的分配，从而让系统中的多个程序能够正常的使用资源并顺利运行。

6、批处理操作系统和分时操作系统各自的特点是什么1）批处理系统的特点：用户脱机使用计算机，作业成批处理，运行间用户不能干预。

其中单道批处理系统每次只允许一个程序进入内存，具有自动性、顺序性和单道性等特点(P3); 而多道批处理系统则允许多道程序驻留内存，并发执行，具有多路性、独占性、交互性和及时性等特点(P4)。

2）分时系统的主特点：允许多个用户通过终端同时使用计算机，而计算机则以“分时”的方法轮流为多个用户服务。

系统具有多路性、独占性、交互性和及时性等特点。

7、什么是多道程序设计技术？试试叙述多道程序运行的特征。

多道程序设计，是指允许多个程序同时进入内存，同时运行的技术。

多道程序设计具有以下特征：（1）多道，即允许计算机内存中同时存放多个相互独立的程序。

（2）宏观上并行，同时进入系统的几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。

（3）微观上串行，从微观上看，内存中德多道程序轮流的或分时的占有处理机，交替执行。

这种宏观上并行，而微观上串行的情况称为并发。

8、操作系统的主要特征是什么？为什么会具有这样的特征？由于操作系统是计算机系统的资源管理者，它需要协调多个程序共同使用计算机系统的资源。

由此，使得操作系统具有四个基本特征：并发性、虚拟性、共享性和不确定性。

8、你知道的操作系统有哪些？请列举它们的名字并简述其特点。

有windows、unix、linux、mac、os/2、GUN、dos等操作系统。

（1）windows系统，具有图形化界面，支持多任务操作系统，允许同时运行多个程序等特点。

（2）linux系统，具有结构清晰，功能简洁等特点。

第二章：1、什么是操作系统的用户接口？用户接口是操作系统提供给用户与计算机打交道的外部机制，用户借助这种机制来使用和控制计算机系统。

2、什么是批处理作业控制语言。

作用是对批处理文件中各作业的执行过程进行控制，操作系统对于作业控制语言采用解释执行的方式，也就是在批处理文件的执行过程中，边解释边执行，无需编译连接。

3、操作系统提供的用户接口有哪些？操作系统的用户接口分为两种类型：命令接口和程序接口。

不同的操作系统提供不同的命令接口，它包括键盘命令、图形用户接口和批处理控制语言；程序接口常以系统调用的形式出现，是操作系统提供给用户的系统服务，用户能够在源程序中使用它来请求系统服务。

4、什么是系统调用？它包括哪些类型？系统调用是为应用程序提供的系统服务接口，一般以函数的形式提供给用户，比如C语言中提供的open()、read()、write()等函数，以函数的形式出现在程序中，但最后调用的都是操作系统所提供的系统调用。

还有Windows 操作系统提供的API函数，Linux 系统提供的创建进程fork()、终止进程exit()等函数都是系统调用。

系统调用一般包括以下几种类型：1）有关设备管理的系统调用2）有关进程控制的系统调用3）有关进程通信的系统调用4）有关文件管理的系统调用5）关于存储管理的系统调用6）关于系统管理的系统调用5、系统调用与子程序调用有什么区别？系统调用在形式上与子程序调用类似，但有本质的区别：1）系统调用的程序是操作系统的程序，其操作是针对系统资源的，执行时系统处于管态或核心态；而子程序调用的程序是用户的程序，其操作不涉及系统资源，执行时处理机处于目态。

（最重要的区别）2）系统调用时会产生中断，并通过中断使CPU的状态由目态转换为管态；而子程序调用时不会产生中断，CPU的状态也不会改变。

3）系统调用的命令由操作系统提供；而子程序调用命令由所用的语言系统提供。

第三章：1、多道程序并发执行的特征是什么？(1) 间断性：因为资源共享，形成相互制约关系的原因；(2) 相互制约性：分为直接制约和间接制约；（3) 不可再现性：由于程序的相互制约，导致失去可再现性。

2、什么是进程的状态及其变化规律？系统中的进程在并发执行时，因竞争系统资源会相互依赖、相互制约，致使进程在其整个生命周期中会表现出“执行-暂停-执行”的间断性。

为了更好地刻画进程在系统中的动态存在过程，可以用进程的状态及其转换来加以描述。

3、如何用P、V操作实现进程的互斥和同步？在相关进程的临界区的前后分别施加P操作和V操作，即在相关进程的程序里用P操作和V操作原语紧夹着临界区，就嫩保证这些进程互斥地进入各自的临界区；实现同步时，P、V操作也是配对出现，但是对同一个信号量的P、V操作却不是同时出现在每一个进程的程序代码里，而是分别出现在一个进程和它的合作进程的程序代码中。

4、fork()系统调用的功能是什么？如何使用它？功能是：fork 创建一个新的进程,新创建的进程是子进程,它是对父进程以后代码的一个复制,通常用来做多进程的服务器,也可以在子进程中运行独立的代码。

用getpid可以判断当前是子进程还是父进程。

5、在操作系统中为什么要引入进程的概念？它和程序有什么区别？1）多道程序在执行时，需要共享系统资源，从而导致个程序在执行过程中出现相互制约的关系，程序的执行表现出间断性的特征。

这些特征都是在程序的执行过程中发生的动态的过程，而传统的程序本身的一组指令的集合，是一个静态的概念，无法描述程序在内存中的执行情况，即我们无法从程序的字面上看出它何时执行，何时停顿，也无法看出它与其他执行程序的关系，因此，程序这个静态概念已不能如实反映程序并发执行过程的特征，为了深刻描述程序动态执行过程的性质，人们引入了“进程”概念。

2）进程和程序的区别可概括为：进程是一个动态的概念，而程序是一个静态的概念。

进程具有并发性，而程序没有。

进程是程序的一次执行过程。

进程能够动态的产生和消亡，是暂时的；而程序可以作为一种软件资源长期保存，是长久的。

一个进程可以执行一个或多个程序。

对多个程序有着同样的步骤、作用。

一个程序执行时，一个程序可分解为若干个进程。

进程和程序的组成、结构都有所不同。

从结构上看，进程是由程序、数据和进程控制块三部分组成的。

6、进程控制块的作用是什么？它主要包括哪几部分的内容？进程控制块(PCB)是进程存在的唯一标志，能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、一个能与其他进程并发执行的进程。

或者说，操作系统是根据PCB来对并发执行的进程进行控制和管理的。

PCB 包括了操作系统所需的、用于描述进程情况及控制进程运行所需的全部信息。

具体包括：进程的标识符、进程的现行状态、进程的现场保护区、进程中程序和数据的地址、进程的资源清单、进程的优先级、进程的同步和通信机制、进程的队列指针和链接字以及与进程有关的其他信息。

7、说明进程创建原语和进程终止原语的执行过程。

（1）进程创建原语的执行过程：①为新进程申请空闲PCB，并分配唯一的数字标识符。

②为新进程分配内存空闲等资源。

③初始化PCB中的信息。

④将新进程插入到就绪对列中。

（2）进程终止原语的执行过程：①根据被撤销进程的标识符从PCB集合中检索出该进程的PCB，从中读出该进程的状态。

②若被撤销进程正处于执行状态，应立即终止该进程并设置调度标志位真，由于指示该进程被撤销后进程调度程序应重新进行调度，选择一新进程把处理机分配给他。

③若该进程还有子孙进程，还应撤销其所有的子孙进程。

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将被撤销进程的PCB从所在队列中移出。

8、进程在并发执行时存在的哪两种形式的制约，并举例说明。

存在着同步和互斥两种形式的制约。

1）（互斥）举例：两个进程A,B，共享一个临界资源（一次仅允许一个进程使用），当A 进程正在使用该资源，B进程必须得等待。

2）（同步）举例：系统中的两个相互合作的进程PUT和GET，共享一个单缓冲区，必须是先PUT ,才可以GET，两者必须互相合作、步调一致地向前推进才能把任务完成。

9、什么是临界资源？什么是临界区？临界资源：指一次仅允许一个进程使用的资源。

限定了进程必须以互斥的方式进行访问，共享该临界资源的所有进程均不可以同时使用。

临界区：指每个进程中访问临界资源的那段代码。