操作系统试问答题填空题

一、问答及应用

／Linux操作系统中将设备分为字符设备和块设备进行管理，有什么特点?

答：字符设备是管理以“字符”为单位进行输人、输出的设备，即这类设备每输入或输出一个字符就要中断一次主机CPU请求进行处理，故称为慢速设备。

块设备是管理以“字符块”为单位进行输入输出的设备，在不同的系统或系统的不同版本中，块的大小定义不同。但在一个具体的系统中，所有的块一旦选定都是一样大小，便于管理和控制，传送效率较高。

2．某虚拟存储器的用户编程空间共32个页面，每页为1KB，内存为16KB。假定某时刻一用户页表中已调入内存的页面的页号和物理块号的对照表如下：

页号 物理块号

0 5

1 10

2 4

3 7

请计算逻辑地址0A5C(H)所对应的绝对地址。

答：页式存储管理的逻辑地址分为两部分：页号和页内地址。由已知条件“用户编程空间共32个页面”，可知页号部分占5位；由“每页为1KB”，1K＝210，可知页内地址占10位。由“内存为16KB”，可知有16块，块号为4位。

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逻辑地址0A5C(H)所对应的二进制表示形式是：000 1010 0101 1100，根据上面的分析，下划线部分为页内地址，编码"00010'为页号，表示该逻辑地址对应的页号为2。查页表，得到物理块号是4(十进制)，即物理块地址为：0100，拼接块内地址．10 0101 1100，得01 0010

01011100，即125C(H)。

3．文件的逻辑结构、物理结构及存取方法之间的关系如何?

答：面向用户从使用角度确定的文件结构称为文件的逻辑结构；文件系统从文件的存储和检索的角度，在存储介质上的文件组织方式称为文件的物理结构。

文件的逻辑结构离不开文件的实际物理结构。同时又与文件的存取方法有关。

按存取的次序分，文件的存取方法分为顺序存取和直接存取。一般来说，对顺序存取的文件，文件系统可把它组织成顺序文件和链接文件；对于随机存取的文件，文件系统可把它组织成索引文件。但索引文件也可以进行顺序存取。

4．作业调度和进程调度有何区别?

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。

（或）作业调度是高级调度，它位于操作系统的作业管理层次。进程第2页 共17页

调度是低级调度，它位于操作系统分层结构的最内层。作业调度是选符合条件的收容态作业装入内存。进程调度是从就绪态进程中选一个占用处理机。

5. 设某作业占有7个页面，如果在主存中只允许装入4个工作页面(即工作集为4)，作业运行时，实际访问页面的顺序是1， 2， 3， 6，

4， 7， 3， 2， 1， 4， 7， 5， 6， 5， 2， 1。试用FIFO与LRU页面调度算法，列出各自的页面淘汰顺序和缺页中断次数，以及最后留驻主存4页的顺序。(假设开始的4个页面已装入主存)

答: FIFO：

1 2 3 6 4 7

6次

2 1 5 6

LRU：

1 2 6 4 7 3 2 1 4 7

10次

6 5 2 1

注：假定前面四页1 2 3 6 已在主存

6. 简述中断装置的主要职能?

答：中断装置的职能主要有三点：

1)检查是否有中断事件发生。

2)若有中断发生，保护好被中断进程的断点及现场信息，以便进程在适当时候能恢复运行。

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3)启动操作系统的中断处理程序。

7. 实现虚拟设备的硬件条件是什么?操作系统应设计哪些功能程序?

答：硬件条件是：配置大容量的磁盘，要有中断装置和通道

操作系统应设计好“预输入”程序，“井管理”程序，“缓输出”程序。

8. 一个具有分时兼批处理功能的操作系统应怎样调度和管理作业?

答：要点：

1)优先接纳终端作业，仅当终端作业数小于系统可以允许同时工作的作业数时，可以调度批处理作业。

2)允许终端作业和批处理作业混合同时执行。

3)把终端作业的就绪进程排成一个就绪队列，把批处理作业的就绪进程排入另外的就绪队列中。

4)有终端作业进程就绪时，优先让其按“时间片轮转”法先运行。没有终端作业时再按确定算法选批处理作业就绪进程运行。

9. 简述死锁的防止与死锁的避免的区别。

答：死锁的防止是系统预先确定一些资源分配策略，进程按规定申请资源，系统按预先规定的策略进行分配，从而防止死锁的发生。而死锁的避免是当进程提出资源申请时系统测试资源分配，仅当能确保系统安全时才把资源分配给进程，使系统一直处于安全状态之中，从而避免死锁。

10.进程调度中“可抢占”和“非抢占”两种方式，哪一种系统的开销更大？为什么？

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答：可抢占式会引起系统的开销更大。

可抢占式调度是严格保证任何时刻，让具有最高优先数（权）的进程占有处理机运行，因此增加了处理机调度的时机，引起为退出处理机的进程保留现场，为占有处理机的进程恢复现场等时间（和空间）开销增大。

11. 试说明资源的静态分配策略能防止死锁的原因。

答：资源静态分配策略要求每个进程在开始执行前申请所需的全部资源，仅在系统为之分配了所需的全部资源后，该进程才开始执行。这样，进程在执行过程中不再申请资源，从而破坏了死锁的四个必要条件之一“占有并等待条件”，从而防止死锁的发生。

12. 什么是死锁?死锁的四个必要条件是什么?

答：互斥使用、保持和等待、非剥夺性和循环等待。

13.简述请求页式存储管理的优缺点。

答：优点：

(1)虚存量大，适合多道程序运行，用户不必担心内存不够的调度操作。动态页式管理提供了内存与外存统一管理的虚存实现方式。

(2)内存利用率高，不常用的页面尽量不留在内存。

(3)不要求作业连续存放，有效地解决了“碎片”问题。与分区式比，不需移动作业；与多重分区比，无零星碎片产生。UNIX操作系统较早采用。

缺点：

(1)要处理页面中断、缺页中断处理等，系统开销较大。

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(2)有可能产生“抖动”。

(3)地址变换机构复杂，为提高速度采用硬件实现，增加了机器成本。

14.虚拟存储器的基本特征是什么?虚拟存储器的容量主要受到什么限制?

答：虚存是由操作系统调度，采有内外存的交换技术，各道程序在必需使用时调入内存，不用的调出内存，这样好象内存容量不受限制。但要注意：

(1)虚存容量不是无限的，极端情况受内存、外存的可使用的总容量限制；

(2)虚存容量还受计算机总线长度的地址结构限制；

(3)速度和容量的“时空”矛盾，虚存量的“扩大”是以牺牲CPU工作时间以及内、外存交换时间为代价的。

15. SPOOLing技术如何使一台打印机虚拟成多台打印机？

答：将一台独享打印机改造为可供多个用户共享的打印机，是应用

SPOOLing技术的典型实例。具体做法是：系统对于用户的打印输出，并不真正把打印机分配给该用户进程，而是先在输出井中申请一个空闲盘块区，并将要打印的数据送入其中；然后为用户申请并填写请求打印表，将该表挂到请求打印队列上。若打印机空闲，输出程序从请求打印队首取表，将要打印的数据从输出井传送到内存缓冲区，再进行打印，直到打印队列为空。

16. 按资源分配管理技术，输入输出设备类型可分为哪三类？

答：按资源分配管理的特点，输入输出设备可分为独享设备、共享设第6页 共17页

备和虚拟设备三类。

独享设备：即不能共享的设备，一段时间只能由一个作业独占。如打印机、读卡机、磁带机等。所有字符型输入输出设备原则上都应是独享设备。

共享设备：可由若干作业同时共享的设备，如磁盘机等。共享分配技术保证多个进程可以同时方便地直接存取一台共享设备。共享提高了设备的利用率。块设备都是共享设备。

虚拟设备：利用某种技术把独享设备改造成多台同类型独享设备或共享设备。虚拟分配技术就是利用独享设备去模拟共享设备，从而使独享设备成为可共享的、快速I/O的设备。实现虚拟分配的最有名的技术是SPOOLing技术，即假脱机技术。

17. 数据传送方式有哪几种？

答：四种：程序直接控制方式、中断控制方式、 DMA方式、 通道方式

18. 什么是缓冲？为什么要引入缓冲？

答：缓冲指缓冲存储器。为了匹配外设与CPU之间的处理速度，为了减少中断次数和中断处理时间，也是为了解决DMA或通道方式时的瓶颈问题，在设备管理中引入了用来暂存数据的缓冲技术。

19. 设备驱动程序是什么？为什么要有设备驱动程序？用户进程怎样使用驱动程序？

答：设备驱动进程与设备控制器之间的通信程序称为设备驱动程序。

设备驱动程序是控制设备动作的核心模块，如设备的打开、关闭、读、第7页 共17页

写等，用来控制设备上数据的传输。它与硬件密切相关，处理用户进程发出的I/O请求。

用户进程使用设备驱动程序时，设备驱动程序的处理过程为：将用户进程抽象的I/O要求转换为具体的要求，检查I/O请求的合法性，读出和检查设备的状态，传送必要的参数，设置设备工作方式，启动I/O设备。

20. 什么叫通道技术？通道的作用是什么？

答：通道是一个独立于 CPU的专管输入/输出控制的处理机，它控制设备与内存直接进行数据交换。它有自己的通道指令，这些通道指令受CPU启动，并在操作结束时向CPU发中断信号。

通道方式进一步减轻了CPU的工作负担，增加了计算机系统的并行工作程度。

二、填空

1．在一般操作系统中，设备管理的主要功能包括（分配设备） 、(控制I／O操作)、(管理缓冲区) 和 (实现虚拟设备技术)。

2．常用的进程调度算法有(先来先服务) 、(优先数法) 和(轮转法)。

3. 从用户观点看，UNIX统将文件分三类：(普通(一般)文件) 、(目录文件) 和(特殊文件)。

4．进程的三个基本状态是(就绪) 、(执行) 和(等待(阻塞) ) 。

5．在文件使用中涉及系统调用主要有下列六种：(创建) 、(打开) 、(读) 、(写) 、(关闭) 和(删除) 。

6．SP00Ling技术的中文译名(外部设备联机并行操作) ，它是关于第8页 共17页

慢速字符设备如何与计算机主机交换信息的一种技术，通常叫做“假脱技术”。

7. 在 UNIX系统中，文件的类型主要包括（普通文件），（目录文件），（特别文件）。

8. 一般说来，操作系统有三种结构，它们分别是（单块）结构, （层次）结构和（微内核）结构。传统的UNIX系统核心就采用（层次）结构。

9. 在 UNIX文件系统中，文件的路径名有两种表示形式，它们是（绝对路径名（或全路径名））和（相对路径名）；其中，以“/”开始的路径名表示（绝对路径名（或全路径名））。

10. 在 UNIX 系统中，文件分为（普通文件）、（目录文件）和（特殊文件）。

11. UNIX 的文件物理结构采用（成组链接法）。

12. 在 UNIX系统中，键盘、终端、打印机等以（字符）为单位组织和处理信息的设备称为（字符设备）；而磁盘、磁带等以 （块）为单位组织和处理信息的设备称为 （块设备） 。

13. 常用的文件物理结构有（连续文件），（串连文件）和（索引文件）。

14. 按操作系统中文件的性质与用途分，文件分为：（系统文件）、（库文件） 和（用户文件）。

15. 文件目录的两个基本命令是（Ｏpen）和（Close）。

16. 按文件的逻辑存储结构分，文件分为有结构文件，又称为（记录第9页 共17页

式文件）和无结构文件，又称（文字流式文件） 。

17. 文件存取控制是解决文件的（保护）、（保密）和（共享）。

18. 缓冲区的设置可分为（单缓冲）、（双缓冲）、（多缓冲）和（缓冲池）。

19. 利用缓冲区能有效地缓和（外围设备）和（处理机）之间速度不匹配地矛盾，虚拟设备功能是使（一个物理设备）变成能被多个进程同时使用的（逻辑设备）。

20. 从资源分配的角度看，可以把设备分为独占设备和共享设备。打印机属于（独占）设备，而磁盘属于（共享）设备。

21. 虚拟设备是通过（SPOOLing）技术把（独占）设备变成能为若干用户（共享）的设备。

22. 通道是一个独立于（CPU）的专管的处理机，它控制（外围设备）与内存之间的信息交换。

23.使每道程序能在内存中“各得其所”是通过（内存分配）功能实现的；保证每道程序在不受干扰的环境下运行，是通过（内存保护）功能实现的；为缓和内存紧张的情况而将内存中暂时不能运行的进程调至外存，这是通过（对换）功能实现的；能让较大的用户程序在较小的内存空间中运行，是通过（内存扩充）功能实现的。

24.在首次适应算法中，空闲区应以（地址递增）的次序拉链；在最佳适应算法中，空闲区应以（空闲区大小递增）的次序拉链。

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25.在连续分配方式中可通过（紧凑）来减少内存零头，但此时必须将有关程序和数据进行（重定位）；而（动态重定位）是一种允许作业在运行中、在内存中进行移动的技术。

26.分段保护中的越界检查是通过（段表寄存器）中存放的（段表长度）和段表中的（段长）实现。

27.实现进程对换应具备（对换空间管理）、（进程换入）、（进程换出）三方面的功能。

28.采用对换方式在将进程换出时，应首先选择处于（阻塞）且（优先级最低）的进程换出内存；在进行换入时，应选择处于（就绪且换出）状态且（在外存中驻留最久）的进程换入。

29.若对换是以（进程）为单位，则称为整体对换；若对换是以（页面）或（分段）为单位，则称为部分对换。

30.在分页系统中若页面较小，虽有利于（提高内存利用率），但会引起（页表太长）；而页面较大，虽有利于（页表长度），但会引起（页内碎片增大）。

31.在分页系统中的地址结构可分为（页号）和（页内偏移量）两部分；在分段系统中的地址结构可分为（段号）和（段内偏移量）两部分。

32.在分页系统中，必须设置页表，其主要作用是实现（页号）到（物理块号）的映射。

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33.在分页系统中进行地址变换时，应将页表寄存器中的（页表始址）和（页号）进行相加，得到该页的页表项位置，从中可得到（物理块号）。

34.在两级页表结构中，第一级是（页表目录），其中每一项用于存放相应的（页表首址），通常每个页表的长度为（一页（块））。

35.在分页系统中为实现地址变换而设置了页表寄存器，其中存放了（页表始址）和（页表长度）；在进程未运行时，它们存放在（进程的ＰＣＢ中）中。

36.引入分段系统，主要是为了满足用户的一系列要求，主要包括了（便于访问）、（分段共享）、（分段保护）和（动态链接）几个方面。

37.在页表中最基本的数据项是（物理块号）；在段表中最基本的数据项是（段的内存始址）和（段长）。

38.页是信息的（物理）单位，进行分页是出于（系统管理）的需要；段是信息的（逻辑）单位，进行分段是出于（用户）的需要。

39.把逻辑地址分为页号和页内地址是由（用户）规定的，故分页的作业地址空间是（二维）维的。

40.非虚拟存储管理方式最基本的特征是（一次性）。在动态分区存储管理方式中的另一个重要特征是（连续性）。在分段存储管理方式中的另一个特征是（离散性）。

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41.在段页式系统中（无快表），为获得一条指令或数据，都需三次访问内存。第一次从内存中取得（页表始址），第二次从内存中取得（物理块号），第三次从内存中取得（指令或数据）。

42.在作业（装入）时进行的链接称为静态链接；在作业运行中（调用）时进行的链接称为动态链接。

43.虚拟存储器的基本特征是（多次性）和（对换性），因而决定了实现虚拟存储器的关键功能是（请求调页（段））和（和页（段）置换）功能。

44.为实现存储器的虚拟，除了需要有一定容量的内存和相当容量的外存外，还需有（地址变换机构）和（缺页中断机构）的硬件支持。

45.为实现请求分页管理，应在页表中增加（状态位）、 （访问字段）、（修改位）、（外存地址）几顶。

46.在请求分页方式中，内存分配有（固定分配）和（可变分配）两种策略。

47.在请求分页系统中的调页策略有（预调页策略），它是以预测为基础；另一种是（请求调页策略），由于较易实现，故目前用得较多。

48.在请求分页中可采用多种置换算法，其中ＯＰＴ是（最佳）置换算法，ＬＲＵ是（最近最久未用）置换算法，ＮＲＮ是（最近未用）置换算法，而ＬＦＵ则是（最少使用）置换算法。

49.为实现段的共享，系统中应设置一张共享段表，其中包含（共享进程计数）、（存取控制）和（段号）等数据项。

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50.作业 I/O 方式有（联机输入）、（脱机输入）、（假脱机（ SPOOLing ））三种。

51.作业调度性能的优劣主要用（平均周转时间）和（平均带权周转时间）来衡量的。

52.作业输入方式有：（联机输入）、（脱机输入）、（直接耦合）、（假脱机）和（网络输入）。

53.计算机操作命令可分为（联机命令）、（Shell 程序语言命令）和 （脱机作业控制语言命令）。

54.操作系统一般为用户提供了三种界面，它们是（命令界面）, （图形界面）和（系统调用界面）；在UNIX系统中（系统调用界面）只能在C程序中使用。

55.批处理操作系统中, 作业存在的唯一标志是__作业控制块JCB_.

56.选择对资源需求不同的作业进行合理搭配, 并投入运行是由（作业调度算法）来完成的。

57.在选择作业调度算法时应该考虑公平性和（高效性）。

58.用户在一次解题或一个事务处理过程中要求计算机系统所做工作的集合称为（作业）。

59.用户界面的设计特点（实现高效的人机通信）。

60.作业的基本状态有（进入状态）、（后备状态）、（运行状态）、（完成状态）。

61.用户程序通过（系统调用）向操作系统提出使用外部设备的要求。

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62.在单用户单任务环境下，用户独占全机，此时机内资源的状态，只能由运行程序的操作加以改变，此时的程序执行具有（封闭性）性和（可再现性）性。

63.并发程序之间的相互制约，是由于它们（相互合作）和（共享资源）而产生的，因而导致程序在并发执行时，具有（间断性）特征。

64.在多用户环境下，由多个程序共享一台计算机，机内资源的状态将由多个程序来改变，因此使程序失去了在顺序执行时具有的（封闭性）和（可再现性）特性。

65.进程最基本的特征是（动态性），因为进程的实质是程序的一次执行过程，而且该特征还表现在进程由（创建）而产生，由（调度）而执行，由（撤销）而消亡，即进程具有一定的生命期。

66.在操作系统中，进程是一个（资源分配）的基本单位，也是一个（独立运行）和（调度）的基本单位。

67.当前进程若因时间片用完而被暂停执行时，该进程应转变为（就绪）状态；若因发生某事件而不被继续运行时，该进程应转变为（阻塞）状态。处于就绪状态的进程被调度应转变为（执行）状态。

68.用户为阻止进程继续运行，应利用（挂起）原语；若进程正在执行，应转变为（静止阻塞）状态。不久，若用户要恢复其运行，应利用（激活）原语，此时进程应转变为（活动就绪）状态。

69.每执行一次V操作，表示（释放一个单位资源）；若 <=

0，则表示（仍有请求该资源的进程被阻塞），此时应（唤醒等待该资源的队首进程,并将之插入就绪队列）。

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70.在利用信号量实现进程互斥时，应将（临界区）置于（进入区）和（退出区）之间。

71.在每个进程中访问（临界资源）的那段代码称为临界区。为实现对它的共享，应保证进程（互斥地）进入自己的临界区,为此在每个进程中的临界区前面应设置（P操作），在临界区之后应设置（V操）。

72.进程通信的类型有（共享存储区通讯）、（消息通讯）和（管道通讯）三类。

73.为实现消息缓冲通信，在PCB中应增加（消息队列指针）、（消息队列互斥信号量）和（消息队列计数信号量）三个数据项。

74.在剥夺调度方式中，剥夺的原则有（优先权高者优先）、（短进程优先）和（时间片原则）。

75.在设计进程调度程序时，考虑（引起调度的因素）、（调度算法的选择）及（就绪队列的组织）三个问题。

76.在操作系统中引起进程调度的因素主要（进程完毕）、（I/O请求或发生某事件）、（原语操作）、（在剥夺式调度算法中,有更高优先权进程进入）和（时间片完）等。

77.解决死锁问题的基本方法有（预防死锁）、（避免死锁）、（检测死锁）和（解除死锁）。

78.在摒弃环路条件的策略中规定，将所有的（资源）按类型进行（排序），并赋予它们不同的序号。

79.批处理系统的两个特点是（多道）和（成批处理）。

80.分时操作系统允许多个用户在其终端同时交互地使用计算机，它第16页 共17页

为了用户服务通常采用（时间片轮转）策略。

81.实时系统可分为（软实时系统）和（硬实时系统）。

82. （并发）和（共享）是操作系统的两个最基本的特征，两者之间互为存在条件。

83.常用的内存管理方法有分区管理、页式管理、段式管理和（段页式管理）。

84.在存储器的管理中，常用（虚拟存储器）的方式来摆脱主存容量的限制。

85.在页式存储管理中，页式虚地址与内存物理地址的映射是由（页表）和（硬件地址变换机构）硬件地址变换机构完成的。

86、作业调度性能的优劣主要用（平均周转时间）和（代权平均周转时间）来衡量的。

87、在利用信号量实现进程互斥时，应将（该资源的临界区CS）置于（wait（mutex））和（signal（mutex））之间。

88、解决死锁问题的基本方法有（预防死锁）、（避免死锁）、（检测死锁）和（解除死锁）。

89、虚拟设备是通过（虚拟）技术把（一台独占）设备变成能为若干用户（逻辑）的设备。

90、缓冲区的设置可分为（收容输入）、（提取输入）、（收容输出）和（提取输出）。

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