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《操作系统》期末复习题一、名词解释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，有效的组织多道程序运行的系统软件，是用户与计算机间的接口。2.管态和目态：1)管态：当执行操作系统程序时，处理机所处的状态；2)目态：当执行普通用户程序时，处理机所处的状态。3.并发和并行：1)并发：是指两个或多个活动在同一给定时间间隔中进行，是宏观的概念；2)并行：是指两个或多个活动在同一时刻同时执行的情况。4.进程和线程：1)进程：程序在并发环境中的执行过程；2)线程：进程中实施调度和分派的基本单位。5.管程：管程是一种高级同步机制，一个管程定义一个数据结构和能为并发进程在其上执行的一组操作，这组操作能使进程同步和改变管程中的数据。6.就绪态、运行态和阻塞态：1)就绪态：进程已获得除cpu外的全部资源，等待系统分配cpu，一旦获得cpu，则变为运行态；2)运行态：正在cpu上执行的进程状态；3)阻塞态：不能执行，直至某个事件发生。7.临界区和临界资源：1)临界区：对共享内存进行访问的程序片段；2)临界资源：一次仅允许一个进程使用的资源。8.死锁和饥饿：1)死锁：指一个进程集合中每个进程都在等待只能由该进程集合中的其他进程才能引发的事件的局面；2)饥饿：在系统中，每个资源占有者都在有限的时间内释放它占有的资源，但存在某些申请者由于某种原因却永远得不到资源的错误现象。9.死锁防止和死锁避免：1)死锁防止：要求进程请求资源时遵循某种协议，从而打破产生死锁的四个必要条件中的一个或几个，保证系统不会进入死锁状态；2)死锁避免：对进程发出的每一个资源请求动态的检查，并根据检查结果决定是否进行资源分配。如果在资源分配的过程中预测有死锁产生的可能性，则加以避免。关键是确定资源分配的安全性。10.抢占式调度和非抢占式调度：1)抢占式调度：当一个进程正在执行，系统由于某种策略强行剥夺其占有的处理机而分配给另外一个进程；2)非抢占式调度：一旦某个进程占用处理机运行，则其一直运行直到主动放弃。11.TLB：转换检测缓冲区，硬件设备，将虚拟地址直接映射到物理地址。12.Spooling技术：Spooling系统是能把一个物理设备虚拟化为多个虚拟设备的技术，能用共享设备来模拟独享设备的技术，在中断和通道硬件支撑下，操作系统采用多道程序设计技术，合理分配和调度各种资源，实现联机的外围设备同时操作。13.输入井：是指为使设备与cpu速度相匹配，系统在磁盘上设置的多个缓冲区，以实现设备和cpu之间的数据交换。14.缓冲池：又叫公共缓冲区，系统在磁盘上设置的多个缓冲区。既可以用于输入，也可以用于输出，较好的克服了专用缓冲区的缺点。一方面提高了缓冲区的利用率，一方面也提高了设备与cpu的并行操作程度。15.设备的无关性：用户程序与实际使用的物理设备无关。16.数字签名：是一种使用公钥加密领域的技术实现，用于鉴别数字信息。17.对称加密和非对称加密：1)对称加密：加密和解密使用同一个密钥；2)非对称加密：用两个密钥进行加密和解密，即公钥和私钥。二、简答题1.在操作系统中为什么要引入进程概念？由于多道程序并发执行时共享系统资源，共同决定这些资源的状态，因此系统中各程序执行过程中就出现了相互制约的新关系，程序执行出现“走走停停”的新状态。“程序”这一静态概念不足以如实反映程序执行过程中的新特征，所以引入“进程”来描述程序动态执行过程。2.试比较进程和程序的区别。1)进程是动态概念，强调执行的过程；程序是静态概念，是指令的有序集合，无执行含义；2)进程具有并行特征（独立性、异步性），程序则没有；3)不同的进程可以包含同一个程序，同一程序在执行中可以产生多个进程。3.进程的基本状态有哪些？试描绘进程状态转换图。包括：运行态，阻塞态，就绪态。状态转换图如下：4.什么是临界区和临界资源？进入临界区的调度原则是什么？1)临界区：程序访问共享内存的片段；2)临界资源：每次只允许一个进程使用的资源；3)调度原则：若干进程想进入空闲的临界区，一次仅允许一个进程进入任何时候，处于临界区的进程不能多于一个进入临界区的进程要在有限的时间内退出如果进程不能进入自己的临界区，则应让出cpu5.什么是进程间的互斥和同步？1)互斥：不允许两个以上共享某资源的进程同时进入临界区；2)同步：异步环境下一组并发进程因直接制约相互发送消息而进行相互合作、相互等待，是个进程按一定速度执行的过程。6.请简要说明一个进程或者线程从运行态变为阻塞态的原因。正在运行的进程需要请求某种资源才能继续运行，因等待资源而阻塞。如为等待输入而阻塞。7.试比较用户级线程和核心级线程的异同点。1)异同：内核级线程是OS内核可感知的；而用户级线程是OS内核不可感知的用户级线程管理不需要OS内核支持，是在语言这一级处理的；而内核级线程管理需要OS内核提供支持用户级线程执行阻塞的系统调用将导致整个进程被阻塞；而内核级线程执行时只导致该线程被阻塞对于用户级线程，CPU调度以进程为单位，处于运行状态的进程中的多个线程，由用户程序控制线程的调度；而对于核心级线程，CPU调度以线程为单位用户级线程的程序实体运行在用户态下，而内核级线程实体可以运行在用户态和核心态。2)用户级线程优缺点：由用户级线程库管理，管理较为迅速、灵活若内核是单线程的，则任一用户线程执行一个阻塞的系统调用将会导致整个进程被阻塞3)核心级线程优缺点：当有多个处理机时，一个进程的多个线程可以同时执行内核进行调度，代价高8.什么是线程？它与进程有什么关系？1)线程：进程中实施调度和分派的基本单位。2)关系：一个进程有一个或多个线程；但一个线程只能在一个进程的地址空间内活动资源分配给进程，该进程中的所有线程共享线程在处理机上执行线程在执行过程中，需要协作同步9.什么是管程？它由哪几部分组成？有什么基本特征？1)管程：是一种高级同步机制，一个管程定义了一个数据结构和能让并发进程在其上执行的一组操作，这组操作能同步进程和改变管程中的数据。2)组成部分：管程名称局部于管程内部的共享数据结构说明对该数据结构操作的过程对局部于管程内部共享数据设置初始值的语句3)特性：管程内的局部数据变量只能被管程内定义的过程所访问进程想要进入管程，必须调用管程的某个过程一次只能有一个进程在管程内执行10.计算机系统中产生死锁的根本原因是什么？死锁发生的四个必要条件是什么？1)根本原因：资源有限且操作不当；2)四个必要条件：互斥条件：资源在一段时间内只能由一个进程占有，不能同时被多个进程占有占有和等待条件：已经占有某个资源的进程可以请求其他资源不可抢占条件：已经分配给某个进程的资源不能被抢占，只能被占有它的进程显示地释放环路等待条件：死锁发生时，系统中一定有两个或两个以上进程组成环路，该环路中的每个进程都在等待下一个进程释放所占有的资源11.死锁预防的基本思想是什么？死锁避免的基本思想是什么？1)死锁防止：要求进程请求资源时遵循某种协议，从而打破产生死锁的四个必要条件中的一个或几个，保证系统不会进入死锁状态；2)死锁避免：对进程发出的每一个资源请求动态的检查，并根据检查结果决定是否进行资源分配。如果在资源分配的过程中预测有死锁产生的可能性，则加以避免。关键是确定资源分配的安全性。12.实现Spooling系统的硬件前提是什么？Spooling系统的主要功能是什么？1)硬件前提：大量的磁盘中断和通道装置2)主要功能：将一个物理设备虚拟化为多个虚拟设备以共享设备模拟独享设备13.请说明时钟页面置换算法的主要思想。把页面保存在一个类似钟面的链表中，当发生缺页中断时，检查表针指向的页面：如果R=0，则淘汰页面如果R=1，则清除R位并向前移动表针14.什么是页故障？发生页故障时操作系统如何处理？1)页故障：即缺页中断，要访问的页不在主存中。2)处理：操作系统在主存中选择一个页面换出，为即将调入的页面腾出空间。15.什么是虚拟存储器？它有哪些基本特征？1)虚拟存储器：是用户可作为可编址内存对待的虚拟存储空间，实现了逻辑存储器和物理存储器的分离，是操作系统给用户提供的比真实内存空间大得多的地址空间。2)基本特征：虚拟扩充：逻辑上而非物理上扩充了内存容量部分装入：每个作业装入一部分至内存而非全部离散分配：不占用连续的内存空间，而是“见缝插针”多次交换：所需全部资源分多次调入内存16.什么是分页和分段？简述二者的区别。1)分页：由系统将一个进程的逻辑地址空间划分成若干大小相同的部分，每个部分称作一个页面；2)分段：用户根据作业的逻辑关系进行自然划分，每个分段是作业中独立的一部分3)相同点：都是非连续的存储管理方法4)区别：页是信息的逻辑单位，段是信息的物理单位页面的大小由系统确定，且各页大小相同；各段大小不尽相同，由用户决定分页的作业地址空间是一维的，分段作业的地址空间是二维的分页活动对用户不可见，分段活动对用户可见17.什么叫寻道？访问磁盘的时间由哪几部分组成？其中哪一个是磁盘调度的主要目标，为什么？1)寻道：磁头移动到数据所在的磁道2)组成部分：寻道时间：磁盘臂移动到适当柱面所需的时间旋转延迟：等待合适的扇区转到磁头下方所需时间实际数据传输时间3)寻道时间占据主导地位，故而为磁盘调度的主要目标。