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操作系統 簡答題.doc

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?三、簡答題1. 客戶機/服務器模型常用于網絡和分布式系統,是否可以用于單機系統?答:客戶機/服務器模型是一個通用的模型。廣義上講提供服務的叫服務器,請求服務的叫客戶機。在客戶機/服務器操作系統中,文件服務、進程服務等功能是以服務器進程的方式運行于用戶態,用戶進程通過向服務器進程發出請求,獲得服務器的服務。 因此,客戶機/服務器模型既可以用于網絡和分布式系統,也可以用于單機系統,只不過網絡和分布式系統更需要這種形式。2. 一般用戶最常用的操作系統接口是什么接口?3. 過程調用和系統調用的共同點是什么,它們與中斷調用的差別是什么?答:過程調用和系統調用的執行完全是同步的,也就是在相同的數據集上重復執行,它們的調用點是相同的,都需要保存現場信息,轉去執行另外的程序,執行后返回。中斷調用是異步的,在相同的數據集上重復執行,中斷的發生點可以是不同的。4. 多道程序系統如何實現CPU計算與I/O操作的并行?答:在多道程序系統中,當需要I/O操作時,不需要CPU直接控制I/O操作的完成??衫猛ǖ?、DMA及中斷機構來直接控制I/O操作的完成,這時CPU也不是專門空閑等待I/O操作的完成,而是轉去執行另一道程序。5. 分時系統和實時系統的主要區別?6. 舉例說明,多道程序的引入提高了系統資源的利用率,同時也使操作系統復雜化。答:多道程序系統中存在著并發和并行操作。例如,在內存中同時裝入幾個用戶程序,I/O操作與CPU計算機并行。由并發和并行而產生一系列問題:如何從一個活動切換到領一個;怎樣保護一個活動使其另外一些活動的影響;如何實現相互依賴的活動間的同步等。7. 為什么中斷機構對于多道操作系統是必不可少的?答:很多進程的切換是由中斷引起的,如時鐘中斷,尤其是分時系統。用戶程序進行系統調用時通過軟中斷來實現,如TRAP。通道和外設的操作也要向操作系統發送中斷8. 網絡操作系統和分布式操作系統的區別?9. 多用戶分時系統如何克服多道批處理系統的缺點?答:盡管多道批處理系統已經大大地提高了計算機系統的資源利用率,但是它的致命缺點是缺少交互性。怎樣才能使系統既具有交互性又不使資源的利用率降低?資源利用率和交互性是一對矛盾。如果一臺計算機能夠連接多個操作臺(終端),允許多個用戶同時在操作臺上操作,每個操作臺上的擁護執行一個程序,形成多個程序的并發執行。通過并發程序的分時執行,確保每個用戶操作的計算機終端就好象單獨一臺計算機一樣。這樣就避免了只有一個操作臺時,大量的計算機時間被一個用戶浪費,同時又克服了多道批處理系統非交互性的缺點。10. 程序的并發執行為什么會有間斷性?答:并發執行是指系統內有多道程序在宏觀上"同時"執行,但系統內往往只有一臺處理機(CPU),因此只能分時地為多個程序服務。就一道程序而言,往往不是一次能夠運行完成,而是以"走走停停"的方式完成其運行,這就是并發系統內程序執行的間斷性。11. 進程能自己將自己喚醒嗎?進程能自己將自己撤銷嗎?答:喚醒進程和撤消進程都是要通過CPU上運行程序來實現的。一個進程入睡了,它就不可能被調度到CPU上運行;一個進程在撤消前必須先進入終止狀態,而處于終止狀態的進程不可能被調度到CPU上運行。因此,進程被喚醒、被撤消都不能由自己來完成,只能由別的進程實現。12. 父進程創建子進程之后,父子進程間的關系是什么?13. 什么是線程?進程和線程的關系是什么?14. 簡述引進線程的好處。答:引進線程的好處為: (1)以線程作為系統調度的基本單位,減少了系統的時空開銷。以進程為系統調度的基本單位的系統中,進程的切換是很頻繁的。在切換中由于要保留當時的運行環境,還要設置新選中的進程的運行環境,這既花費了處理機的時間,又增加了主存的空間,從而也限制了系統進程的數量和進程的切換速度。 (2)引進線程提高了系統的并行能力。線程作為進程內的一個可執行實體,減少了并行粒度。線程作為調度的基本單位而不是資源分配的基本單位,調度更為容易,而且采用線程提高系統的并行能力比采用進程更為有效。 (3)同一進程的線程共享進程的用戶地址空間,所以同一進程的線程間的通信更容易實現。15. 當系統內所有的進程都進入睡眠之后,系統還有可能復活嗎?16. 當一個進程的父進程被撤銷時,該進程是撤銷好還是不撤銷好?答:在實際系統中,兩種處理辦法都是可行的,且各有優缺點。若撤消,則該進程的任務可能還沒有完成,這顯然是不利的,特別是當該進程的運行結果對其他進程的運行很重要(如該進程是其他進程的前趨進程,沒有它的運行結果其他進程無法運行)時;若不撤消,則該進程又可能成為不可控的"孤兒",從而產生不可預測的結果。比較好的做法是,當一個進程的父進程被撤消時,可以將該進程"過繼"給系統內一個級別較高的進程(如Unix中的1#進程),讓它有一個"新的父親",這樣既可以繼續完成其任務又不會成為不可控的。17. 為什么說互斥也是一種同步?答:互斥指的是某種資源一次只允許一個進程使用,即你在使用的時候我不能使用;我在使用的時候你不能使用。這就是一種協調,一種"步伐"上的一致,因而也就是一種同步。但是,為了求解實際問題,將"同步"與"互斥"加以區別是有好處的,因為這兩種問題的求解方法是不同的。18. 對臨界區管理的要求是什么?答:對臨界區管理的要求是:(1)當有若干個進程要求進入它們的臨界區時,應在有限的時間內使一個進程進入臨界區,進程之間不應相互等待而使誰都不能進入臨界區。(2)每次只允許一個進程進入臨界區內。 (3)進程在臨界區內逗留應在有限的時間范圍內。19. 進程之間存在哪幾種相互制約關系?各是什么原因引起的?下列活動分別屬于哪種制約關系?(1)若干同學去圖書館借書。(2)兩隊舉行籃球比賽。(3)流水線生產的各道工序。(4)商品生產和消費。答:進程間存在著兩種相互制約的關系:直接制約關系(即同步問題)和間接制約關系(即互斥問題)。同步問題是存在邏輯關系的進程之間相互等待產生的制約關系,互斥問題是相互無邏輯關系的進程間競爭使用相同的資源所發生的制約關系。 (1)屬于互斥關系,因為書的個數是有限的,一本書只能借給一個同學。 (2)屬于互斥關系,籃球只有一個,兩隊都要爭奪。 (3)屬于同步關系,各道工序的開始都依賴前道工序的完成。 (4)屬于同步關系,商品沒生產出來,消費無法進行,商品未消費完,生產也無需進行。20. 高級調度和低級調度的主要任務是什么?為什么引入中級調度?答:(1)高級調度又稱為作業調度。它是批處理系統中使用的一種調度。其主要任務是按照某種算法從外存的后備隊列上選擇一個或多個作業調入內存,并為其創建進程、分配必要的資源,然后再將所創建的進程控制塊插入就緒隊列中。(2)低級調度又稱進程調度。它是距離硬件最近的一級調度。其主要任務是按照某種算法從就緒隊列上選擇一個(或多個)進程,使其獲得CPU。(3)引入中級調度的目的是為了提高內存利用率和系統吞吐量。其功能是,讓那些暫時不能運行的進程不再占用寶。省略部分。式適用于低速設備I/O,并可配合DMA和通道方式實現I/O。 (3)DMA(直接內存訪問)方式。該方式適用于高速外設I/O,一次可以在外設與內存之間傳輸一個或多個數據快,傳輸完畢后才需CPU干預。 (4)通道方式。該方式中系統預先要將I/O的過程實現為一段通道程序,置于內存的特定位置,而后啟動通道。由通道負責執行通道程序對外設進行I/O控制,CPU轉其他程序運行。I/O完成后通道向CPU發中斷信號,CPU花很少時間作善后處理。30. 試說明DMA的工作流程。31. 何謂安全分配方式和不安全分配方式?答:安全分配方式和不安全分配方式的說明如下:(1)安全分配是一種"摒棄請求和保持條件"的資源分配方式。在這種方式中,一個進程請求資源一旦獲得(例如I/O請求時獲得所需的設備),該進程就由運行狀態變為阻塞狀態,使它不可能再請求新資源。相反,當該進程再開始運行時(例如I/O完成后被喚醒),它已不再占有該資源。因此,這種分配摒棄了造成死鎖的一個條件,分配是安全的。這種分配方式的缺點是進程推進速度慢,因為進程與I/O是串行的。(2)不安全的分配方式是指進程在提出字請求時(例如I/O請求)并不將它阻塞,而是允許它繼續使用CPU,并提出第二次資源請求。這樣,若第二次請求的資源已被其他今年成占用使該進程被阻塞時,則該進程具備了"請求和保持"條件,可能產生死鎖,因而說,這種分配是不安全的分配。32. 試比較說明進程和程序的區別有哪些?答:進程和程序是緊密相關而又完全不同的兩個概念:1、每個進程實體中包含了程序段和數據段這兩個部分,因此說進程是與程序是緊密相關的。但從結構上看,進程實體中除了程序段和數據段外,還必須包含一個數據結構,即進程控制塊PCB。2、進程是程序的一次執行過程,因此是動態的;動態性還表現在進程由創建而產生、由調度而執行、由撤消而消亡,即它具有一定的生命周期。而程序則只是一組指令的有序集合,并和永久地存放在某種介質上,其本身不具有運動的含義,因此是靜態的。3、多個進程實體可同時存放在內存中并發地執行,其實著正是引入進程的目的。而程序(在沒有為它創建進程時)的并發執行具有不可再現性,因此程序不能正確地并發執行。4、進程是一個能夠獨立運行、獨立分配資源和獨立接受調度的基本單位。而因程序不具有PCB,所以它是不可能在多道程序環境下獨立運行的。5、程與程序不一一對應。同一個程序的多次運行,將形成多個不同的進程;同一個程序的一次執行也可以產生多個進程;而一個進程也可以執行多個程序。33. 什么是文件的邏輯結構和文件的物理結構?答:文件的邏輯機構是從用戶的觀點出發所觀察到的文件組織形式,是用戶可以直接處理的數據及其結構,它獨立于文件的物理特性,又稱為文件組織。 文件的物理結構,又稱為文件的存儲結構,是指文件在外存上的存儲組織形式。這不僅與存儲性能有關,而且與所采用的外存分配方式有關。34. 影響缺頁中斷率有哪幾個主要因素?答:影響缺頁中斷率的因素有四個: ① 分配給作業的主存塊數多則缺頁率低,反之缺頁中斷率就高。 ② 頁面大,缺頁中斷率低;頁面小缺頁中斷率高。 ③ 程序編制方法。以數組運算為例,如果每一行元素存放在一頁中,則按行處理各元素缺頁中斷率低;反之,按列處理各元素,則缺頁中斷率高。 ④ 頁面調度算法對缺頁中斷率影響很大,但不可能找到一種最佳算法。35. 具體闡述常用的幾種文件物理結構及其優缺點。答:常見的文件物理結構有以下幾種:1、順序結構又稱連續結構。這是一種最簡單的物理結構,它把邏輯上連續的文件信息依次存放在連續編號的物理塊中。只要知道文件在存儲設備上的起始地址(首塊號)和文件長度(總塊數),就能很快地進行存取。這種結構的優點是訪問速度快,缺點是文件長度增加困難。2、鏈接結構 這種結構將邏輯上連續的文件分散存放在若干不連續的物理塊中,每個物理塊設有一個指針,指向其后續的物理塊。只要指明文件第一個塊號,就可以按鏈指針檢索整個文件。這種結構的優點是文件長度容易動態變化,其缺點是不適合隨機訪問。3、索引結構采用這種結構,邏輯上連續的文件存放在若干不連續的物理塊中,系統為每個文件建立一張索引表,索引表記錄了文件信息所在的邏輯塊號和與之對應的物理塊號。索引表也以文件的形式存放在磁盤上。給出索引表的地址,就可以查找與文件邏輯塊號對應的物理塊號。如果索引表過大,可以采用多級索引結構。這種結構的優點是訪問速度快,文件長度可以動態變化。缺點是存儲開銷大,因為每個文件有一個索引表,而索引表亦由物理塊存儲,故需要額外的外存空間。另外,當文件被打開時,索引表需要讀入內存,否則訪問速度會降低一半,故又需要占用額外的內存空間。4、Hash結構又稱雜湊結構或散列結構。這種結構只適用于定長記錄文件和按記錄隨機查找的訪問方式。Hash結構的思想是通過計算來確定一個記錄在存儲設備上的存儲位置,依次先后存入的兩個記錄在物理設備上不一定相鄰。按Hash結構組織文件的兩個關鍵問題是:定義一個雜湊函數;解決沖突;5、索引順序結構索引表每一項在磁盤上按順序連續存放在物理塊中。36. 簡述通道及通道控制結構。37. 什么是固定分區?什么是可變分區?各有什么優缺點?答:固定分區:系統將內存劃分為若干固定的分區,當作業申請內存時,系統為其選擇一個適當的分區,并裝入內存運行。由于分區大小是事先固定的,因而可容納作業的大小受到限制,而且當用戶作業的地址空間小于分區的存儲空間時,浪費了一些存儲空間??勺兎謪^:是指在作業裝入內存時建立分區,使分區的大小正好與作業要求的存儲空間相等。引入可變分區方法,使內存分配有較大的靈活性,也提高了內存利用率。但是可變分區會引起碎片的產生。38. 在虛存中,頁面在內存與外存中頻繁地調試,系統效率急劇下降,稱為顛簸。試說明產生顛簸的原因。通過什么方式可以防止顛簸的發生?答:顛簸是由缺頁率高而引起的。系統規定缺頁率的上界和下界。當運行進程缺頁率高于上界時,表明所分給它的物理頁面數過少,應當增加;反之,當運行進行缺頁率低于下界時,表明所分給它的物理頁面數過多,可以減少。這樣,根據缺頁率反饋可動態調整物理頁面的分配,以防止顛簸的發生。39. 計算機系統怎樣實現存儲保護?答:一般硬件設置了基址寄存器和限長寄存器。 中央處理器在目態下執行系統中,對每個訪問主存的地址都進行核對,若能滿足:基址寄存器值≤訪問地址≤基址寄存器值+限長寄存值,則允許訪問,否則不允許訪問。并且不允許用戶程序隨意修改這兩個寄存器的值。這就實現了存儲保護。40. 給出系統總體上的中斷處理過程。答:CPU每執行完一條指令就去掃描中斷寄存器,檢查是否有中斷發生,若沒有中斷就繼續執行下條指令;若有中斷發生就轉去執行相應的中斷處理程序。中斷處理過程可粗略的分為以下四個過程: ① 保護當前正在運行程序的現場; ② 分析是何種中斷,以便轉去執行相應的中斷處理程序; ③ 執行相應的中斷處理程序; ④ 恢復被中斷程序的現場。四、綜合應用題5
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