珞珈学子网站建设,山西省三基建设办公室网站,网页传奇游戏排行榜07073,做网站推广需要多少钱文章目录 一、核心考点基础知识第一章 概述1、操作系统的基本概念、基本功能2、分时系统、批处理系统、实时系统的主要特征3、用户接口、系统调用过程4、单到与多道程序技术5、操作系统虚拟机体系结构6、CPU工作模式#xff1b;7、部分课后习题 第二章 进程与线程1、进程的基本… 文章目录 一、核心考点基础知识第一章 概述1、操作系统的基本概念、基本功能2、分时系统、批处理系统、实时系统的主要特征3、用户接口、系统调用过程4、单到与多道程序技术5、操作系统虚拟机体系结构6、CPU工作模式7、部分课后习题 第二章 进程与线程1、进程的基本概念、并发与并行2、线程的基本概念3、进程与程序、进程与线程的区别与联系4、进程的实现PCB、线程的实现TCB5、进程的状态及其转换6、进程控制原语7、临界资源、临界区概念8、进程通信的方式9、进程的同步与互斥信号量实现7、调度目标与常用的作业及进程调度算法大题8、生产者-消费者问题9、哲学家就餐问题10、读者-写者问题11、部分课后习题 第三章 死锁1、死锁的概念2、死锁产生的原因及必要条件3、死锁问题的四个解决策略4、安全状态的定义、银行家算法大题5、部分课后习题 第四章 存储管理1、分页存储管理方式原理及地址映射过程2、虚拟存储技术覆盖、交换3、物理内存管理方式位图、空闲链表4、内存分配算法5、页表组成、TLB、页的大小6、常用页面置换算法及缺页率计算FIFOLRU时钟页面置换算法大题7、段式与页式存储管理方式的主要区别8、部分课后习题 第五章 文件系统1、文件的逻辑结构、物理结构2、文件FCB、文件目录及实现、目录文件3、文件的共享方式4、文件文件系统的可靠性5、文件系统的性能6、磁盘空间管理7、部分课后习题 第六章 设备管理1、常用I/O数据传送方式2、 I/O独立编址与统一编址3、Spooling系统4、I/O软件的分层结构及其功能5、磁盘设备读写时间构成6、常用磁盘臂调度算法7、部分课后习题 第七章第十章1、系统保护机制访问控制矩阵、ACL、权能表2、第一类与第二类虚拟机管理程序 二、复习题1、选择题20%2、判断题10%3、填空题10%4、简答题25%5、综合题35% 一、核心考点基础知识
第一章 概述
1、操作系统的基本概念、基本功能
操作系统是一组控制和管理计算机软硬件资源合理组织计算机工作流程以及方便用户的程序的集合。
基本构成处理器、内存、输入/输出模块、系统总线
操作系统的特征并发、共享、虚拟、异步
操作系统的基本功能 ①处理机管理进程控制、同步、通信处理机调度 ②存储器管理内存分配内存保护地址映射内存扩充 ③设备管理缓冲管理设备分配设备处理驱动程序) ④文件管理外存管理目录管理文件的读/写和保护 ⑤用户接口系统调用程序接口)命令接口图形接口 ⑥作业管理作业组织调度
2、分时系统、批处理系统、实时系统的主要特征 分时系统 · 交互性 · 多路性 · 独立性 · 及时性 批处理系统 · 脱机使用无交互性 · 成批处理作业周转时间长 · 多道批处理具有高的资源利用率和大的吞吐量 实时系统 · 事件驱动 · 及时性 · 高可靠性 · (也具有独立性交互性多路性)
3、用户接口、系统调用过程
用户接口有以下几类 ①命令接口提供给用户命令的方式控制系统运行 ②系统调用程序接口API)用户程序使用该接口访问系统资源从而获取操作系统服务。 ③图形用户接口为用户提供的图形化的操作界面
系统调用过程 与设备有关的系统调用open、close、read、write 与文件系统有关的系统调用open、close、read、write、creat、unlink 与进程控制有关的系统调用fork、wait、exit、getpid、getppid、getpriority、nice、kill、signal、pause、pipe、lockf
4、单到与多道程序技术
单道每次只调入一个作业进入内存并运行。 多道每次可调入多个作业进入内存并运行。(注:在单cpu环境下宏观并行微观串行也提出了更多待解决的问题)
5、操作系统虚拟机体系结构 6、CPU工作模式
内核模式核心态CPU可以执行指令集中的所有指令并使用硬件的每种功能。 用户模式用户态仅仅允许执行指令集的一个子集和访问所有功能的一个子集。
7、部分课后习题 操作系统的两大主要作用是什么 1为用户提供扩展机器 2管理I/O设备和其他系统资源。 分时系统和多道程序系统的区别是什么 答 在分时系统中多个用户可以使用自己的终端同时访问和执行计算机系统上的计算多道程序系统允许用户同时运行多个程序。所有的分时系统都是多道程序但并不是所有的多道程序系统都是分时系统因为一个多道程序系统可以在只有一个用户的PC上运行。 与访问I/O设备相关的指令通常是特权指令也就是说他们能在内核态执行而在用户态则不行说明为什么这些指令是特权指令 答对I/O设备(例如打印机)的访问通常针对不同的用户进行限制。有些用户可能被允许打印任意多的页面有些用户可能根本不允许打印而有些用户可能被限制只能打印一定数量的页面。这些限制是由系统管理员根据某些策略设置的。需要强制执行这样的策略以便用户级程序不会干扰它们。 内核态和用户态有哪些区别解释在设计操作系统时存在两种不同的模式有什么帮助 答CPU有两种状态内核态和用户态。处于内核态时CPU能访问所有的内存空间和对象可以执行其指令集中的每一条指令使用硬件的每一个特性且所占有的处理机是不允许被抢占的处于用户态执行时进程所能访问的内存空间和对象受到限制只能执行指令的子集和硬件特性的子集。且所占有的处理机是可以被抢占的。 拥有两种模式允许设计人员以用户模式运行用户程序从而拒绝他们访问关键指令。 下面哪一条指令只能在内核态使用 a禁止所有的中断 b读日期-时间时钟 c设置日期-时间时钟 d改变存储器映像 答a、c、d仅能在内核态使用。 什么是陷阱指令在操作系统中解释它的用途。 答陷阱指令将CPU的执行模式从用户模式切换到内核模式。 该指令允许用户程序调用操作系统内核中的函数。
第二章 进程与线程
1、进程的基本概念、并发与并行
进程是一个执行程序是系统资源分配的基本单位是资源竞争的基本单位
进程的特征动态、并发、独立、异步、结构
并发两个或多个事件在同一个时间间隔之内同时发生 并行两个或多个事件在同一个时刻同时发生
进程的终止正常退出、出错退出、严重错误、被其他进程杀死
2、线程的基本概念
线程是轻量级的进程它是一个进程内的基本调度单位有自己的程序计数器、寄存器及堆栈。
引入线程的原因 ①伪并行进一步提高并发度 ②更小的系统开销 ③更高的性能 ④有利于在多CPU系统中实现真正的并行
3、进程与程序、进程与线程的区别与联系 进程与程序的区别 进程是动态的而程序是静态的 进程可以并发而程序则没有 进程是资源竞争的基本单位 进程与程序的联系一个程序可以生成多个不同的进程 进程与线程 进程是资源管理的基本单位线程是调度的基本单位 多进程系统允许多个进程共享物理内存、磁盘、打印机等资源多线程系统允许多个线程共享一个进程的地址空间、打开文件、全局变量等资源 一个进程中所有线程共享内容每个线程自己的内容
4、进程的实现PCB、线程的实现TCB
进程控制块(PCB) 反映进程的动态特征内容包含 · 描述信息进程名标识号用户名标识号)家族链 · 控制信息状态优先级内存始址计时通信信息 · 资源管理信息内存、设备等信息 · CPU现场保护机构寄存器线程的实现
5、进程的状态及其转换
运行态正在使用CPU 就绪态可运行指获取了除CPU之外的所有资源的进程状态。 阻塞态不可运行且只能由其他外部事件发生而唤醒的状态 6、进程控制原语
系统使用具有特定功能的程序段来创建撤消进程及完成进程之间状态转换
原语系统态下执行的某些具有特定功能的程序段机器指令级不允许中断、功能级不允许并发执行
用于进程控制的原语 创建原语由系统创建或由父进程创建 撤消原语由系统或祖先进程撤消 阻塞原语自己调用阻塞原语阻塞自己 唤醒原语由系统唤醒或事件发生进程唤醒
7、临界资源、临界区概念
临界资源竞争条件)一次只允许一个进程使用的资源 临界区在每个进程中访问临界资源的那部分代码那段程序)
8、进程通信的方式
并发执行的进程间相互制约关系: 间接制约诸进程对共享资源的使用通过系统来协调使得进程间执行速度相互影响。进程间互斥) 直接制约诸进程自行使用共享资源或由进程合作引起某一进程直接通过某机制发消息给其他进程从而直接影响其他进程的执行。进程间同步)进程通信方式 低级通信同步互斥 高级通信管道通信、消息队列、共享内存、网络通信高级通信-管道通信 对管道的使用必须互斥 管道工作时只有一个读端和一个写端 由读出端和写入端不断反复交替工作完成通信 高级通信-消息传递 使用两条原语send和receive 用N条消息实现的生产者-消费者问题高级通信-共享内存 允许一个或多个进程通过同时出现在它们的虚拟地址空间的内存进行通信。该虚拟内存的页面在每一个共享进程的页表中都有页表条目引用。
互斥不允许两个以上的共享该资源的并发进程同时进入临界区
9、进程的同步与互斥信号量实现
进程的同步实现之消息名法为同步进程间发送的事件或消息赋予一个唯一的消息名 wait()表示进程等待合作进程发来的消息 signal ()表示向合作进程发送消息 设消息名Bufempty表示Buf为空Buffull表示Buf满 初始化:BufemptytrueBuffullfalse
进程的同步实现之信号量法此处信号量只与制约及被制约进程有关故为私有的信号量
互斥信号量实现 ①设一个互斥的信号量sem ②描述S为临界区的类名
7、调度目标与常用的作业及进程调度算法大题
进程调度层次作业调度(高级调度)、交换调度(中级调度)、进程调度(低级调度)
调度的目标:公平、高效、大吞吐量、短的响应时间和周转时间、实时性
调度方式 ①可剥夺式调度强行剥夺先行进程的CPU周期分配CPU给另一进程 ②不可剥夺式调度进程一直执行下去直到完成本次CPU执行周期
调度算法例题在后面 先来先服务算法FCFS)按作业/进程到来的先后次序进行调度 特点对执行时间短的进程及作业等待时间较长 最短作业优先法SJF) 选择估计需要执行时间最短的作业或进程投入运行对进程而言指估算的本次cpu周期的长短如果是可剥夺式调度则按剩余最短原则) 特点吞吐量大、对不断有作业进入的系统长作业将永得不到执行 响应比高优先算法HRN) 响应比R (等待时间服务时间) ÷ 服务时间等待时间上一个的完成时间-该作业到达的时刻。 特点介于FCFS与SJF之间、吞吐量减少、增加了系统开销 轮转法RR) (适用于进程调度) 将CPU时间划分成一个个时间片每个进程轮流使用一个时间片 特点时间片的设置QT/NQ的取值不能过大或过小 T系统的最大响应时间 N就绪队列中所允许的最大进程数 优先级调度算法: 选择优先级高的进程/作业执行
8、生产者-消费者问题
生产者-消费者问题也叫做有界缓冲区问题主要是两个进程 共享 一个公共的固定大小的缓冲区
同步信号量 full和empty是用来保证事件的顺序发生和不发生的在这个例子它们保证了当缓冲区满的时候生产者停止运行当缓冲区空的时候消费者停止运行 互斥信号量 mutex用于互斥保证任何时刻只有一个进程读写缓冲区 down相当于P操作对传入的变量进行判断是否0若0执行 -1操作 up相当于V操作对传入的变量执行 1操作
9、哲学家就餐问题
哲学家就餐问题对于互斥 访问 有限资源的竞争问题如I/O设备)一类的建模过程十分有用。 10、读者-写者问题
读者-写者问题它为数据库访问建立了一个模型 例如一个飞机订票系统其中有许多竞争的进程试图读写其中的数据。多个进程同时读数据库是可以接受的但如果一个进程正在更新写数据库则所有的其他进程都不能访问该数据库即使读操作也不行 补充理发师的睡觉问题
11、部分课后习题 图中给出了三个进程状态。理论上三个状态之间可以有六种转换每个状态有两个。但图中只给出四种转换。其余两种转换是否可能发生 答 从阻塞态到运行态是可能发生的。假设一个进程在I/O上阻塞且I/O完成如果CPU处于空闲状态则进程可以直接从阻塞变为运行。 但从就绪态到阻塞态是不可能的。就绪进程不能执行I/O或任何其他可能阻塞它的操作。只有正在运行的进程才能阻塞。 假设要从互联网去哪个上下载一个2GB大小文件文件内容可以从一组镜像服务器获得每个服务器可以传输文件的一部分假定每个传输请求给定开始字节可结束字节如何用多线程优化下载 答 客户端进程可以创建单独的线程。每个线程都可以从一个镜像服务器获取文件的不同部分。这可以帮助减少停机时间。当然所有线程共享一个网络链接。当线程数量变得非常大时这个链接可能成为瓶颈。 在用户空间实现线程其最大的优点是什么最大的缺点是什么 答 最大优点是高效因为无需陷入内核来切换线程 最大缺点是若一个线程被阻塞则其他线程都会被阻塞。 在使用线程的系统中若使用用户级线程是每个线程一个堆栈还是每个进程一个堆栈如果使用内核级线程情况又如何呢请解释。 答 每个线程都调用自己的进程因此它必须有自己的堆栈来存放本地变量、返回地址等等。对于用户级线程和内核级线程都是如此。 一个快餐店有四类雇员 1领班接收顿客点的菜单 2厨师准备饭菜 3打包工将饭菜装在袋子里 4收银员将食品袋交给顾客并收钱。 每个雇员可被看作一个进行通信的顺序进程。它们采用的进程间通信方式是什么请将这个模型与UNIX中进程联系起来。 答 在本例中员工通过传递消息进行通信订单、食物和包。在UNIX术语中这四个进程通过管道连接。 有5个批处理作业A~E它们几乎同时到达一个计算中心。 估计它们的运行时间分别为10、6、2、4和8分钟。其优先级由外部设定分别为3、5、2、1和4其中5为最高优先级。对于下列每种调度算法计算其平均进程周转时间可忽略进程切换的开销。 a先来先服务按照10、6、2、4、8次序运行 b最短作业优先 c优先级调度 d轮转法 对于a~b假设任一时刻只有一个作业运行直到 结束。所有的作业都是CPU密集型作业。 对于d假设系统具有多道程序处理能力每个作业均 公平共享CPU时间 答 先来先服务作业按A-E的次序执行则分别在第10,16, 18, 22和30分钟完成因此平均为19.2分钟。 最短作业优先调度的完成时间分别为第2, 6, 12, 20和30分钟平均为14分钟。 优先级调度首先运行B 6分钟完成。其它作业分别在第14, 24, 26和30分钟完成平均耗时18.8分钟。 时间片轮转在头10分钟里每个作业获得1/5的CPU时间。在第10 分钟时C结束。在接下来的8分钟里每个作业获得 1/4 的CPU时间然后D完成然后在接下来的6分钟内余下的3个作业各获得1/3的CPU时间直到B结束以此类推。因此5个作业的完成时间分别为是10, 18, 24, 28和30, 平均为22分钟。 一个实时系统有2个周期为5ms的点化任务每次任务的CPU时间是1ms, 还有一个周期为33ms的视频流每次任务的CPU时间是11ms。这个系统是可调度的吗 答每个语音呼叫需要200个1毫秒或200毫秒的样本。 它们一起使用400毫秒的CPU时间。视频需要11/331/3(次/秒)共约367毫秒。总和是每秒767毫秒的实时时间因此系统是可调度的。 考虑图2-46中的过程put_forks假设变量state[i]在对test的两次调用之后而不是之前被置为THINKING这个改动会对解法有什么影响 答这一变化意味着当一位哲学家停止进食后他的两个邻居都不能接着被选择。事实上他们永远不会被选中。假设哲学家2号吃完了。他会对哲学家1号和3号进行测试尽管他们都饿了都有叉子但都不会被启动。同样如果哲学家4号完成进餐哲学家3号也不会被启动。没有什么会启动他。
第三章 死锁
1、死锁的概念
如果一个进程集合中的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那么该进程集合是死锁的。
2、死锁产生的原因及必要条件
死锁产生的必要条件 ①互斥条件每个资源要么已经分配给了一个进程要么就是可用的 ②占有和等待已经得到了某个资源的进程可以再申请新的资源 ③不可抢占条件已经分配给一个进程的资源不能强制性被抢占它只能被占有它的进程显示地释放 ④环路等待条件死锁发生时系统中一定有由两个或两个以上的进程组成的一条环路该环路中的每一个进程都在等待下一个进程所占有的资源
3、死锁问题的四个解决策略
忽略该问题鸵鸟算法检测死锁并恢复 检测死锁 ①资源分配图中是否存在环 ②可用资源能够满足请求资源 恢复 ①通过抢占恢复 ②通过回滚恢复 ③通过杀死进程恢复仔细对资源进行分配动态地避免死锁 银行家算法通过破坏引起死锁的四个必要条件之一防止死锁的产生 ①破坏互斥条件避免分配那些不是绝对必需的资源、尽量做到尽可能少的进程可以真正申请资源 ②破坏占有且等待条件规定所有进程在开始执行前申请请求所需的全部资源 ③破坏不可抢占条件有些资源可以通过虚拟化的方法来避免这个问题例如磁盘) ④破坏环路等待条件对资源排序编号
4、安全状态的定义、银行家算法大题
安全状态没有死锁发生且当所有进程突然请求对资源的最大需求此时仍然存在某种调度次序能使得每个进程执行完毕则称该装态是安全状态。
银行家算法 例题 Available整个系统还剩余的资源数量 Allocation每个进程已经分配给它的资源数量 Max每个进程请求的最大资源数量 Need Max - Allocation每个进程还需要的资源数量 5、部分课后习题 考虑系统的如下状态有四个进程P1P2P3P4以及5种类型的资源RS1RS2RS3RS4RS5。 使用死锁检测算法来说明该系统中存在一个死锁。并识别在死锁中的进程。 答 首先一组未标记的进程pp1 p2 p3 p4 A01021 R2等于A标记p2A0 2 0 3 1pp1 p3 p4 R3等于A标记p3A0 2 0 3 2pp1 p4 R1不小于等于A R4不小于等于A 因此进程p1和p4保持未标记状态发生死锁。 某一系统有两个进程和三个相同的资源。每个进程最多需要两个资源。这种情况下有没有可能发生死锁为什么 答 系统不可能发生死锁。假设每个进程都有一个资源。有一个资源是空闲的。任何一个进程都可以请求并获取它在这种情况下它可以完成并释放这两个资源。因此死锁是不可能的。 一个系统有4个进程和5个可分配资源当前分配和最大需 求如下 已分配资源 最大需求量 可用资源 进程A 1 0 2 1 1 1 1 2 1 2 0 0 X 1 1 进程B 2 0 1 1 0 2 2 2 1 0 进程C 1 1 0 1 0 2 1 3 1 0 进程D 1 1 1 1 0 1 1 2 2 1 若保持该状态是安全状态X的最小值是多少 答 需求矩阵如下 0 1 0 0 1 0 2 1 0 0 1 0 3 0 0 0 0 1 1 1 如果x0则立即出现死锁。如果x1进程D可以运行到完成。完成后可用资源为1 1 2 2 1。进程A可以运行完成。完成后可用资源为2 1 4 3 2 。进程C可以完成运行完成后可用资源为3 2 4 4 2 。之后进程B也可以完成。 故x的最小值为1可以按照进程DACB的顺序保持安全。 一种预防死锁的方法是去除占有和等待条件。在本书中 假设在请求一个新的资源以前进程必须释放所有它已经占 有的资源假设这是可能的。然而这种做法会引入这样 的危险性竞争的进程得到了新的资源但却丢失了原有的资 源。请给出这一方法的改进。 答 更改请求新资源的语义如下。如果一个进程请求一个 新的资源并且该资源是可用的它就获取该资源并保留它已 经拥有的资源。如果新资源不可用则该进程所有已经占有 的资源都将被释放。在这种情况下死锁是不会发生的并 且不存在获取新资源而丢失现有资源的危险。当然这个进程 只能工作在资源能够释放的情况下。比如可以在页面之间 释放扫描器
第四章 存储管理
1、分页存储管理方式原理及地址映射过程
操作系统中管理分层存储器体系的部分称为存储管理器
地址空间 虚地址空间目标程序所限定的地址范围也称虚空间/逻辑空间(源程序经编译或汇编后产生的逻辑空间,是相对于‘0’地址开始的地址的集合) 内存空间内存中物理地址的集合。 地址重定位地址映射将虚拟地址变换为内存地址的过程也称为地址重定位。
2、虚拟存储技术覆盖、交换
处理内存超载的两种方法交换技术、虚拟存储技术
交换技术 为可能增长的数据段预留空间 为可能增长的数据段和堆栈段预留空间 覆盖技术 虚拟存储技术 虚地址也称为逻辑地址它是程序生成的一组内存地址。 虚地址空间一组程序名为虚拟地址空间的虚拟地址。(每个进程都有它的虚拟地址空间) 地址映射转换虚拟地址为物理地址的过程。
3、物理内存管理方式位图、空闲链表
一段有5个进程和3个空闲区的内存 刻度表示内存分配的单元 阴影区域表示空闲 对应的位图 用空闲链表表示的同样的信息
4、内存分配算法
首次适配算法First fit) 下次适配算法Next fit 最佳适配算法(Best fit) 最差适配算法(Worst fit) 快速适配算法Quick fit
5、页表组成、TLB、页的大小
分页原理 划分用户进程的虚地址空间划分为页物理空间划分为与页大小相同的块页的大小块的大小 分配将空闲块分配给逻辑页 地址映射借助页表实现地址映射
页面置换如果没有足够的物理块将执行页面置换
TLB转换检测缓冲区
6、常用页面置换算法及缺页率计算FIFOLRU时钟页面置换算法大题
先进先出页面置换算法FIFO) 按照页面进入内存的顺序组织在表头的最久进入页面被置换出内存最近最少使用页面置换算法LRU 置换很长时间没被使用的页面页面走向从右往左找最靠左的替换最优页面置换算法OPT 置换未来不再需要或最远的将来才会使用的页面页面走向从左往右找最靠右的替换最优但是不可实现最近未使用页面置换算法NRU) 每个页面都设置一个访问位和修改位当页面被访问或修改时即设置访问位或修改位时钟页面置换算法(Clock 页面置换算法 例题
7、段式与页式存储管理方式的主要区别
分段存储管理原理将虚地址空间按逻辑结构关系分成若干段每段有自己的段名且都是从0地址开始的地址空间段的长短可变划分后的地址结构为: 分段存储管理的特点 实现了离散存储及虚拟存储段可动态增长 便于实现共享 更多的硬件支持及更大的系统开销 内存碎片不如页式管理解决的好 段的大小仍然受可用分区大小的限制
段页式存储管理原理地址空间按逻辑分段并各自有自己的段号形成二维的地址空间;对每个逻辑段又按照分页方式划分成大小固定的“页”最后不足一页的部分仍占一页得到的虚地址结构如下:
8、部分课后习题 在一个交换系统中按内存地址排列的空闲区大小是10MB、4MB、20MB、18MB、7MB、9MB、12MB和15MB。对于连续的段请求a)12KB、b)10KB、c)9KB。使用首次适配算法将找出哪个空闲区使用最佳适配、最差适配、下次适配算法呢 答首次适配需要20 MB、10 MB、18 MB 最佳适配需要12 MB、10 MB、9 MB 最差适配需要20 MB、18 MB和15 MB 下次适配需要20 MB、18 MB和9 MB。 使用图3-9的页表给出下面每个虚拟地址对应的物理地址 (a) 20 (b) 4100 © 8300 答a8212. b 4100. c 24684. 从平均寻道时间10ms、旋转延迟时间10ms、 每磁道32KB的磁盘上载入一个64KB的程序对于下列页面大小分别需要多少时间 a)页面大小为2KB b)页面大小为4KB。 假设页面随机地分布在磁盘上柱面的数目非常大以至于两个页面在同一个柱面的机会可以忽略不计。 答寻道加旋转延迟为20毫秒。对于2kb的页面加载其中32个页面大约需要640毫秒。对于4 kb的页面传输时间增加了一倍加载其中16个页面大约需要320 毫秒。使用如此快速的磁盘最重要的是减少传输的数量(或将页面连续地放在磁盘上)。 一个计算机有4个页框装入时间、上次访问时间和每个页 的R位和M位如下所示时间以时钟滴答为单位 a)NRU算法将置换哪个页面 b)FIFO算法将置换哪个页面 c)LRU算法将置换哪个页面 d)第二次机会算法将置换哪个页面
页面装入时间上次访问时间RM012628010123026501214027000311028511
答 a)NRU算法将置换页面2 b)FIFO算法将置换页面3 c)LRU算法将置换页面1 d)第二次机会算法将置换页面2。
第五章 文件系统
1、文件的逻辑结构、物理结构
逻辑结构字节序列、记录序列、树 物理结构
文件的分类
2、文件FCB、文件目录及实现、目录文件
文件目录结构 目录的实现线性列表、哈希表
3、文件的共享方式
硬链接基于索引节点的共享方式链接到多个目录中 软链接利用符号链实现文件共享只存放路径link
4、文件文件系统的可靠性
文件备份全量、增量;块拷贝、逻辑备份 文件的一致性块一致性、文件一致性
5、文件系统的性能
高速缓存 块提前读 减少磁盘臂运动
6、磁盘空间管理 7、部分课后习题 考虑图中的i节点。如果它含有用4个字节表示的10个直接地址而且所有的磁盘块大小是1024KB那么文件最大可能有多大 答间接磁盘块可以容纳128个磁盘地址。加上10个直接磁盘地址最大文件有138个块。因为每个块是1 KB所以最大的文件是138 KB。 考虑一个大小始终在4KB和4MB之间变化的文件连续的、 链表的和表格/索引的这三种分配方式中哪种方式最合适 答由于文件大小变化很大连续分配方式的效率很低需要在文件增大时重新分配磁盘空间在文件减小时压缩空闲块。链表和表格/索引分配都是比较高效的对于随机访问场景表格/索引分配比链表更高效。 说明硬连接优于符号链接的一个优点并说明符号链接优于硬连接的一个优点。 答硬链接不需要任何额外的磁盘空间只需要i节点中的一个计数器来跟踪有多少个硬链接。符号链接需要空间来存储所指文件的名称。符号链接可以指向其他机器上的文件甚至是因特网上的文件。而硬链接只能指向它们自己分区内的文件。 空闲磁盘空间可用空闲块表或位图来跟踪。假设磁盘地址需要D位一个磁盘有B个块其中有F个空闲。在什么条件下空闲块表采用的空间少于位图 设D为16位请计算空闲磁盘空间的百分比。 答每个磁盘地址需要D位且有F个空闲块故空闲块表需要DF位位图需要B位。当DFB时空闲块表采用的空间少于位图。当D16时F/B1/D6.25%F/B是空闲块所占的比例即空闲磁盘空间的百分比少于6.25%。 一个空闲块位图开始时和磁盘分区首次初始化类似比如 1000 0000 0000 0000首块被根目录使用系统总是从最小编号的盘块开始寻找空闲块所以在有6块的文件A写入之后该位图为1111 1110 0000 0000。请说明在完成如下每一个附加动作之后位图的状态 a写入有5块的文件B。 b删除文件A。 c写入有8块的文件C。 d删除文件B。 答 a)写入文件B: 1111 1111 1111 0000 b)删除文件A: 1000 0001 1111 0000 c)写入文件C: 1111 1111 1111 1100 d)删除文件B: 1111 1110 0000 1100 给定磁盘块大小为4KB块指针地址值为4字节使用10个直接地址direct address和一个间接块indirect block可以访问的最大文件大小是多少字节 答间接块可以容纳1024个地址。加上10个直接地址总共有1034个地址。由于每个文件都指向一个4KB的磁盘块因此最大的文件是4,235,264字节
第六章 设备管理
1、常用I/O数据传送方式
①程序控制IO在进行输入/输出时CPU处于一种忙等待 ②中断驱动IOCPU发出IO命令由控制器具体执行- CPU转去执行其他指令 ③控制器完成IO后向CPU发中断信号直接存储器存取(DMA)由专门的DMA控制器控制数据在内存与外部设备间的传输 CPU仅仅在所有数据传输结束后进行中断干预 ④通道控制方式
软件中断的执行步骤 ①保存没有被中断硬件保存的所有寄存器 ②为中断服务过程设置上下文,可能包括设置TLB,MMU和页表 ③为中断服务过程设置堆栈 ④应答中断控制器,如果不存在集中的中断控制器,则再次开放中断 ⑤将寄存器从它们被保存的地方复制到进程表中 ⑥运行中断服务过程,从发出中断的设备控制器的寄存器中提取信息 ⑦选择下一次运行哪一个进程 ⑧为下一次要运行的进程设置MMU上下文
2、 I/O独立编址与统一编址
I/OInput/Output独立编址和统一编址是计算机系统中与外部设备进行通信的两种不同的寻址方式。它们涉及到计算机系统中处理器与外部设备之间的数据传输和地址寻址方式。
I/O独立编址I/O-mapped I/O 定义 在I/O独立编址中计算机使用专门的I/O地址空间来访问外部设备。这意味着计算机为I/O设备和内存分别提供了两个独立的地址空间。 特点 外部设备和内存有不同的地址空间。 通常使用专门的指令I/O指令来进行I/O访问。 优点 易于实现硬件上对I/O和内存进行了明确的区分。 缺点 浪费地址空间因为需要为I/O设备和内存分别提供地址范围。 需要额外的指令或指令扩展来支持I/O操作。统一编址Memory-mapped I/O 定义 在统一编址中计算机使用相同的地址空间来访问内存和外部设备。I/O设备被映射到计算机的内存地址空间中的特定区域。 特点 I/O设备和内存共享同一地址空间。 使用常规的内存读写指令来进行I/O访问。 优点 节省地址空间不需要为I/O设备和内存分别分配地址范围。 使用通用的内存访问指令简化了指令集。 缺点 可能会导致一些复杂性需要特殊的硬件和机制来处理I/O设备和内存的共享。 选择与应用 应用场景
I/O独立编址通常用于相对简单的系统或对硬件要求较低的场景。 统一编址通常用于需要更高性能和更灵活的系统例如多处理器系统。
3、Spooling系统
Spooling假脱机虚拟设备技术可把独享设备转变成具有共享特征的虚拟设备从而提高设备利用率。 4、I/O软件的分层结构及其功能 5、磁盘设备读写时间构成
读写一个磁盘块的时间由下面三个时间因素构成 ①子道压间 ②旋转延迟 ③实际数据传输时间寻道时间占主导地位传输过程中的纠错由控制器完成
6、常用磁盘臂调度算法
先来先服务(FIFO)按达到顺序满足进程的需求优先级进程在系统的优先级特征,具有较好系统交互响应时间后进先出该算法是基于事务系统中顺序文件中磁盘I/O的局部性特征相邻访问的位置也相邻。最短寻道时间优先考虑磁盘I/O请求队列中各请求的磁头定位位置选择从当前磁头位置出发移动最少的磁盘IO请求。扫描算法/电梯算法SCAN选择在磁头前进方向上从当前位置移动最少的磁盘IO请求执行没有前进方向上的请求时才改变方向。循环扫描C-SCAN严格按照一个方向进行扫描,在一个方向上使用扫描算法当到达边沿时直接移动到另一沿的第一个位置。
7、部分课后习题 以下各项工作是在四个I/O软件层的哪一层完成的 a).为一个磁盘读操作计算磁道、扇区、磁头。 b).向设备寄存器写命令。 c).检查用户是否允许使用设备。 d).将二进制整数转换成ASCII码以便打印。 答 a).设备驱动程序。 b).设备驱动程序。 c).与设备无关的软件 。 d).用户级软件。 为什么打印机的输出文件在打印前通常都假脱机输出在磁盘上 答可以提高CPU和打印机的并行工作程序加快打印机的输出速度缩短进程周转时间提高系统的吞吐量。如果输出一出现就分配打印机那么进程可以打印几个字符然后休眠一周从而会长时间占用打印机。 一个磁盘的转速为7200rpm一个柱面上有500个扇区每个扇区大小为512B。读入一个扇区需要多少时间 答磁盘转速为7200rpm时每秒旋转120次所以一次旋转大约需要8.33 毫秒。一个柱面有500个扇区则读入一个扇区需要时间约为16.67微秒。 考虑一个包含16个磁头和400个柱面的磁盘。该磁盘分成4个100柱面的区域不同的区域分别包含160个、200个、240个和280个扇区。假设每个扇区包含512字节相邻柱面间的平均寻道时间为1ms并且磁盘转速为7200rpm。计算 a).磁盘容量b).最优磁道斜进c).最大数据传输率。 答 a). “磁盘容量磁” 头数×柱面数×扇区数×512字节 区域1的磁盘容量16×100×160×512131072000字节 区域2的磁盘容量16×100×200×512163840000字节 区域3的磁盘容量16×100×240×512196608000字节 区域4的磁盘容量16×100×280×512229376000字节 所以总的磁盘容量131072000 163840000 196608000 229376000 720896000字节。 b). 磁盘转速为7200rpm时每秒旋转120次。在1毫秒的寻道时间内覆盖了0.120个扇区。 在区域1中磁头将在1毫秒内通过的扇区数为 0.120×16019.2 因此区域1的最优磁道斜进为19.2扇区。 在区域2中磁头将在1毫秒内通过的扇区数为 0.120×20024 因此区域2的最优磁道斜进为24扇区。 在区域3中磁头将在1毫秒内通过的扇区数为 0.120×24028.8 因此区域3的最优磁道斜进为28.8扇区。 在区域4中磁头将在1毫秒内通过的扇区数为 0.120×28033.6 因此区域4的最优磁道斜进为33.6扇区。 c).最大数据传输速率将在读取/写入最外层区域(区域4)中的柱面时发生。在该区域一秒钟内280个扇区被读取120次。因此数据速率为 280 ×120 ×512 17,203,200字节/秒。 磁盘请求以柱面10、22、20、2、40、和38的次序进入磁盘驱动器寻道时每个柱面移动需要6ms以下各算法所需的寻道时间是多少 a先来先服务。 b最近柱面优先。 c电梯算法初始向上移动。 在各情形下 假设磁臂起始于柱面20。 答 a).1012218383432146柱面 146×6876毫秒 b).02124436260柱面 60×6360毫秒 c).02162304458柱面 58×6348毫秒
第七章第十章
1、系统保护机制访问控制矩阵、ACL、权能表 访问控制矩阵Access Control Matrix 定义 访问控制矩阵是一种表示系统中主体如用户、进程对对象如文件、资源访问权限的矩阵结构。矩阵的行表示主体列表示对象矩阵元素表示权限。 功能 访问控制矩阵提供了对系统中各种资源和主体的访问权限的全面而结构化的视图。 管理 通过访问控制矩阵系统管理员可以方便地管理和修改主体对对象的权限。 ACLAccess Control List 定义 ACL 是一种存储在操作系统中的数据结构用于指定某个对象如文件或目录上的访问权限。ACL 列表包含了对该对象的各种权限信息。 功能 ACL 允许系统管理员为每个对象定义具体的访问权限包括读、写、执行等。 粒度 ACL 可以精确到个别用户或用户组以确保对对象的访问权限可以根据需求进行细粒度的控制。 权能表Capability Table 定义 权能表是一种数据结构用于存储主体如进程或用户拥有的访问权限以及对哪些对象如文件或资源具有这些权限。 功能 权能表将主体的权限集中存储使得在访问对象时可以直接检查主体的权限而无需在对象上存储权限信息。 实现 通过权能表系统可以实现基于对象存储权能的访问控制而不是基于主体。
2、第一类与第二类虚拟机管理程序
第一类虚拟机管理程序 适用于企业级服务器虚拟化提供更高的性能和资源利用率。 通常用于数据中心和云计算环境。第二类虚拟机管理程序 适用于桌面虚拟化、开发和测试等个人或小型团队场景。 更灵活可以在已有操作系统上运行不需要直接访问物理硬件。
二、复习题
1、选择题20% 关于临界资源和临界区的说法错误的是_ A.临界区是程序中的某个片段 B.一个进程内的多个线程可以同时使用临界资源 C.临界资源可以是一个共享变量 D.临界区中含有对临界资源的存取操作 正确答案:B 进程控制块PCB说法错误的是__ A.创建进程的时候创建PCB数据结构 B.进程生存期间PCB成员变量的值一直保持不变 C.PCB是进程存在的标志 D.Linux中定义PCB的数据结构是task_struct. 正确答案:B 关于操作系统启动过程说法错误的是 A.安装操作系统的时候会修改甚至重写MBR B.GRUB是一个典型的引导程序 C.引导程序以文件的形式存在于硬盘 D.启动程序属于BIOS的一部分 正确答案:C 在经典生产者—消费者问题中假设有m个生产者n个消费者缓冲区容量为5那么在进程并发执行过程中empty私有信号量的最小可能取值是_ A.-n4 B.-m5 C.-m4 D.-n5 正确答案:B 关于系统调用错误的描述是__ A.是系统提供给用户的方便使用的接口 B.是系统提供给用户的程序级接口 C.系统调用的函数运行在内核态 D.是保证系统安全稳定运行的一种机制 正确答案:A 进程创建后的状态是 A.核态 B.就绪态 C.阻塞态 D.运行态 正确答案:B 关于分时系统说法错误的是 A.分时系统中每个终端等待固定时间间隔可以再次获得CPU的服务 B.分时系统让CPU以时间片为单位轮流为终端服务 C.分时系统中仅当程序需要执行I/O操作时才把CPU让给其他程序尽量让CPU处于忙碌状态 D.分时系统允许内存中同时存放多道程序 正确答案:C 关于P-V (down-up操作解决同步问题的说法正确的是_ A.一般在关键操作之前执行V操作 B.信号量S的初值设置不对可能导致进程并发过程出错 C.信号量S的定义可以随意定义 D.一般在关键操作之后执行P操作 正确答案:B 关于进程控制说法错误的是____ A.进程被唤醒的条件和被阻塞的原因一致 B.进程控制采用原语实现 C.进程生存期间都受操作系统控制 D.进程被撤销时操作系统收回其占用资源但是不释放相应的PCB 正确答案:D 下列应用场景中不适合采用线程的是_- A.需要改善程序结构 B.需要改善窗口交互性 C.多个功能需要并发 D.应用程序的初始化 正确答案:D 20世纪60年代_技术的出现导致操作系统对多道程序的支持能力和操作系统的并发性能的提高起到了重大的推动作用 A.SPOOLing技术 B.集成电路技术 C.通道和中断技术 D.虚拟存储管理技术 正确答案:C CPU状态分为内核态和用户态从用户态转换到内核态的唯一途径是_ A.修改程序状态字 B.使用函数调用 C.使用系统调用 D.中断屏蔽 正确答案:C 关于死锁 不正确的说法是__ A.资源数量不够不一定产生死锁 B.五个哲学家并发就餐的过程一定会发生死锁 C.每个死锁的进程一定持有某个资源 D.每个死锁的进程一定在等待某个资源 正确答案:B 多道程序设计是指 A.程序划分成多个程序段并行执行 B.允许多个程序同时进入内存并发执行 C.允许多个程序同时使用CPU D.同一个程序可以对应多个不同的进程 正确答案:B 关于锁机制的说法错误的是___ A.锁机制只能解决进程互斥的问题 B.锁机制满足有限等待和让权等待的原则 C.锁机制设置一个标志表示临界区是否可用 D.锁机制满足忙则等待和空闲让进的原则 正确答案:B 下列文件物理结构中适合随机访问且易于文件扩展的是 ) A.连续结构 B.索引结构 C.链式结构且磁盘块定长 D.链式结构且磁盘块变长 正确答案:B 虚拟页式存储管理的主要特点是() A.不要求将作业装入到主存的连续区域 B.不要求将作业同时全部装入到主存的连续区域 C.不要求进行缺页中断处理 D.不要求进行页面置换 正确答案:B 使用文件必须先进行文件的___操作。 A.打开 B.建立 C.改名 D.备份 正确答案:A 操作系统采用分页式存储管理方法要求____ A.每个进程拥有一张页表且进程的页表驻留在内存中 B.每个进程拥有一张页表但只有执行进程的页表驻留在内存中 C.所有进程共享一张页表以节约有限的内存空间但页表必须驻留在内存中 D.所有进程共享一张页表只有页表中当前使用的页面必须驻留在内存中以最大限度地节约有限的内存空间 正确答案:A 下列说法错误的是____。 A.手工操作阶段资源利用率低的原因是因为程序运行的准备和撤销都需要手工完成。 B.单道批处理系统中CPU和外设交替工作和空闲。 C.单道批处理系统效率之所以比手工操作效率高核心原因是因为可以按批处理作业。 D.多道批处理系统尽量让CPU和外设处于忙碌状态提升资源利用效率。 正确答案:C 某基于动态分区存储管理的计算机其主存容量为55MB(初始为空闲)采用最佳适配(Best fit)算法分配和释放的顺序为:分配15 MB分配30MB释放15 MB分配8 MB分配6 MB此时主存中最大空闲分区的大小是) A.7MB B.9 MB C.10 MB D.15 MB 正确答案: B 以下关于页表的描述错误的是( A.MMU借助页表实现地址变换 B.多级页表可以解决页表过大的问题 C.每个进程都有一个页表 D.进程创建后页表不再发生变化 正确答案:D 位于CPU与内存之间可以极大地提升系统执行效率。 A.寄存器 B.闪存 C.Cache D.总线 正确答案:C 分区分配内存管理方式的主要保护措施是) A.界限地址保护 B.程序代码保护 C.数据保护 D.栈保护 正确答案:A 在缺页处理过程中操作系统执行的操作可能是) |∶修改页表 || 磁盘I/O |||分配页框 A.仅|、|| B.仅| C.仅||| D.l、|| 和||| 正确答案:D 考虑一个大小始终在4KB和4MB之间变化的文件采用()的物理结构最合适。 A.连续 B.链表 C.内存链表 D.索引 正确答案:D 虚拟设备是指()。 A.允许用户使用比系统中具有的物理设备更多的设备 B.允许用户以标准方式来使用物理设备 C.把一个物理设备变换成多个对应的逻辑设备 D.允许用户程序不必全部装入主存便可使用系统中的设备 正确答案:C 向设备寄存器写命令是在四个I/O软件层的()层完成的 A.用户 B.设备无关软件 C.驱动程序 D.中断处理 正确答案:C 在可变式分区内存管理方案中某一作业完成后系统收回其主存空间并与相邻空闲区合并为此需修改空闲区表造成空闲区数目减1的情况是______。 A.无上邻空闲区也无下邻空闲区 B.有上邻空闲区但无下邻空闲区 C.有下邻空闲区但无上邻空闲区 D.有上邻空闲区也有下邻空闲区 正确答案: D 唤醒驱动程序是在四个I/O软件层的(层完成的 A.用户 B.设备无关软件 C.驱动程序 D.中断处理 正确答案:D 关于操作系统内核说法错误的是_ A.是操作系统的最核心部分能够完成操作系统的基本功能 B.内核是指操作系统工作在内核态的软件的集合 C.内核除了具备最近本的资源管理功能还为用户提供友好的GUI接口和开发环境 D.Linux内核可以通过模块机制来动态扩展 正确答案:C 在关于Spooling的叙述中______描述是不正确的。 A.Spooling系统中不需要独占设备 B.Spooling系统加快了作业执行的速度 C.Spooling系统使独占设备变成共享设备 D.Spooling系统利用了处理器与通道并行工作的能力 正确答案:C 相同名字的文件应允许在一个系统中同时存在解决这个问题的办法是。 A.采用索引文件 B.通过文件共享 C.采用多级目录管理 D.利用文件分级安全管理 正确答案:C 以下哪项不是存储管理应该具备的功能 A.地址映射 B.内存分配与回收 C.页面置换 D.缺页中断处理 正确答案:D 关于P-V(down-up操作的说法错误的是___ A.P-V操作是比锁机制更灵活的同步进制 B.P-V操作可以用于控制进程间的同步和互斥 C.P-V操作的核心是两个函数用来对信号量和进程进行控制 D.P操作和V操作都会把信号量加1 正确答案:D 以下内存分区分配算法中内存利用率最高的算法是( 。 A.首次适应算法 B.最佳适应算法 C.下次适应算法 D.最坏适应算法 正确答案:B 一个分段存储管理系统中地址长度为32位其中段号占8位则段长最大) A.2的8次方字节 B.2的16次方字节 C.2的24次方字节 D.2的32次方字节 正确答案:C 在内存管理的固定分区分配中每个分区的大小是()。 A.相同 B.随作业长度变化 C.可以不同但预先固定 D.可以不同但根据作业长度固定 正确答案:C 某系统采用两级页表页的大小是2^12字节逻辑地址是32位若地址的前8位用于做一级页表的索引则需要_来指定二级索引. A.12 B.8 C.4 D.10 正确答案:A 虚拟存储技术的基础是) A.交换原理 B.置换原理 C.请求调入原理 D.程序局部性原理 正确答案:D 以下页面置换算法中需要考虑页面的访问位和修改位的是) A.OPT B.LRU C.NFU D.NRU 正确答案:D 请求调入与对换功能实现的是存储器管理的( )部分子功能 A.内存分配 B.内存保护 C.地址变换 D.内存扩充 正确答案:D 如果目标程序的指令和数据是在装入时一次完成地址变换则采取的是()重定位方式。 A.静态地址 B.动态地址 C.直接地址 D.间接地址 正确答案:A 多道程序设计技术可以___单位时间的任务量对每个任务来说其完成时间比单道执行所需时间可能要_ A.增加减少 B.增加延长 C.减少延长 D.减少减少 正确答案:B 当处理器处于内核态时处理器可以执行的指令应该是____ A.非特权指令 B.仅限于特权指令 C.硬件体系结构支持的所有指令 D.硬件体系结构支持的指令集合的子集 正确答案:C 有关系统功能调用的描述错误的是 A.应用程序使用系统功能调用会引起中断 B.高级语言中不能使用系统功能调用只有汇编程序中通过INT指令使用 C.在LINUX操作系统中每一个系统功能调用都有一个确定的编号 D.LINUX系统中应用程序往往是通过C库封装的函数间接使用系统调用 正确答案:B 用户界面(或接口是操作系统提供给用户与计算机交流的外部机制。用户界面可以分为两类它们是_ A.操作界面和系统功能调用 B.操作界面和图形界面 C.系统功能调用和API函数界面 D.图形界面和键盘命令界面 正确答案:A 关于进程错误的说法是。 A.进程的运行是不可重现的 B.一个程序只能生成一个进程 C.进程具有异步性 D.进程具有独立性 正确答案:B 关于进程状态说法错误的是____ A.单CPU的系统中处于运行态的进程可以有多个 B.进程在整个生存期间会根据不同条件转换状态 C.阻塞态的进程即便给它CPU它也无法运行 D.处于就绪态的进程都在等待CPU 正确答案:A 关于P-V (down-up操作的说法错误的是 A.P操作可能会阻塞调用进程 B.V操作会把信号量加1 C.P操作可以唤醒一个进程 D.P操作和V操作在所有并发进程中成对出现 正确答案:C 关于P-V (down-up操作解决同步问题的说法正确的是___ A.一般在关键操作之前执行V操作 B.一般在关键操作之后执行P操作 C.信号量S的定义可以随意定义 D.信号量S的初值设置不对可能导致进程并发过程出错 正确答案:D 关于Linux进程的不正确的说法是__ A.fork函数具有两个返回值 B.wait函数会阻塞进程直到其一个子进程结束为止 C.exit函数可以在结束进程的时候传递信号给父进程 D.sleep函数会让调用者进程挂起若干时间 正确答案:A 计算机系统的三级存储体系指的是( A.寄存器、内存、外存 B.内存、外存、闪存 C.寄存器、高速缓存、内存 D.高速缓存、内存、外存 正确答案:D 能够提供比实际物理内存更多的内存空间指的是存储管理具有()的功能 A.物理扩展内存 B.虚拟存储 C.动态分区 D.地址映射 正确答案:B 虚拟内存管理的主要目标在于实现( A.分页管理 B.更大容量的虚拟存储 C.离散存储 D.内存访问效率的提升 正确答案:B 以下关于动态分区的说法正确的是( A.动态分区有利于提高内存访问效率 B.动态分区结合交换技术也可以实现虚拟存储 C.动态分区相比分页存储管理而言内存利用率更高 D.动态分区可以实现程序的分区分配 正确答案:B 以下关于覆盖技术的描述错误的是( A.覆盖技术首先需要进行程序的划分 B.覆盖技术需要事先给出覆盖顺序 C.覆盖技术适用于系统软件 D.覆盖技术可以实现虚拟存储 正确答案:D 关于内存碎片以下说法正确的是() A.内存碎片指页内碎片 B.内存碎片指分区内碎片 C.内存碎片越小内存利用率越小 D.内存块越大内存碎片越大 正确答案:A 下列关于虚拟存储器的叙述中正确的是) A.虚拟存储只能基于连续分配技术 B.虚拟存储只能基于非连续分配技术 C.虚拟存储容量只受外存容量的限制 D.虚拟存储容量只受内存容量的限制 正确答案:B 下列选项中不能改善磁盘设备I/O性能的是) A.重排l/O请求次序 B.在一个磁盘上设置多个分区 C.预读和延迟写 D.优化文件物理块的分布 正确答案:B 文件系统中如果需要频繁地对文件进行修改则最不适合采用的物理结构是。 A.连续 B.链表 C.内存链表 D.索引节点 正确答案:A 假设磁头当前位于第105道正在向磁道序号增加的方向移动。现有一个磁道访问请求序列为35451268110180170,195采用SCAN调度电梯调度)算法得到的磁道访问序列是) A.11017018019568453512 B11068453512170,180195 C.110170,180195123545,68 D.12354568110170180195 正确答案:A 文件系统中文件访问控制信息存储的合理位置是) A.文件控制块 B.文件分配表 C.用户口令表 D.系统注册表 正确答案:A 程序员利用系统调用打开I/O设备时通常使用的设备标识是) A.逻辑设备名 B.物理设备名 C.主设备号 D.从设备号 正确答案:A 用户程序发出磁盘I/O请求后系统的正确处理流程是) A.用户程序→系统调用处理程序→中断处理程序→设备驱动程序 B.用户程序→系统调用处理程序→设备驱动程序→中断处理程序 C.用户程序→设备驱动程序→系统调用处理程序→中断处理程序 D.用户程序→设备驱动程序→中断处理程序→系统调用处理程序 正确答案:B 在存储管理的分区分配中最有可能使得高地址空间成为大的空闲区的分配算法是()。 A.最先(首次)适应法 B.最佳适应法 C.最坏适应法 D.下次适应法 正确答案:A 在虚拟页式管理中若常发生抖动影响CPU的利用率从系统管理员的角度则可改善CPU的利用率的方法是(). A.用一个更快的CPU B.用一个更大的辅存 C.减少多道程序的道数 D.采用更快的I/O设备 正确答案:D 在页式存储管理中假定地址用m个二进制位表示其中页内地址部分占用了n个二进制位那么页数的最大值是()。 A.2^n B.2^(m-n) C.2^m D.2^(mn) 正确答案:B 对磁盘进行移臂调度时既考虑了减少寻道时间又不频繁改变移动臂的移动方向的调度算法是() A.先来先服务 B.最短寻道时间优先 C.电梯调度 D.利用文件分级安全管理 正确答案:C 程序员利用系统调用打开I/O设备时通常使用的设备标志是 A.设备类相对号 B.物理设备名 C.主设备号 D.次设备号 正确答案:A 操作系统的I/O软件通常由四个层次组成每一层明确定义了与邻近层次的接口其合理的层次组织排列顺序是) A.用户级I/O软件、设备无关软件、设备驱动程序、中断处理程序 B.用户级I/O软件、设备无关软件、中断处理程序、设备驱动程序 C.用户级I/O软件、设备驱动程序、设备无关软件、中断处理程序 D.用户级I/O软件、中断处理程序、设备无关软件、设备驱动程序 正确答案:A MS-DOS系统中的磁盘物理块的最后一个单元存放下一个物理块的地址这种文件物理结构属于()。 A.连续文件 B.链接文件 C.索引文件 D.散列文件 正确答案:B 在文件存储空间的空闲块管理中UNIX应用的方法是( )。 A.空白文件目录 B.位示图 C.空闲盘区链 D.成组链接法 正确答案:D 采用缓冲技术的主要目的是()。 A.改善用户编程环境 B.提高CPU的处理速度 C.提高CPU与设备之间的并行速度 D.实现与设备无关性 正确答案: C 在设备管理中解决绝对号与相对号对应的是()。 A.缓冲管理 B.设备分配 C.设备处理 D.设备独立性 正确答案:B 在虚拟存储系统中若进程在内存中占4块(开始时为空)采用栈式页面置换算法当执行访问页号序列为1、2、3、4、1、2、5、2、3、4、5时将产生____次缺页中断。 A.7 B.8 C.9 D.10 正确答案:B 通常CLOCK置换算法只有一位访问位如果改进的CLOCK置换算法则通过一个访问位A和一个修改位M来选出淘汰的页。如果已访问,则A为1已修改则M为1那么A和M的4种组合中最佳被淘汰页的情况是 A.A为0M为0 B.A为0M为1 C.A为1M为0 D.A为1M为1 正确答案:A 下列选项中_______ 不是 删除文件中所需要完成的工作。 A.释放文件所占用的空间 B.在目录中删除该文件相应的目录项即文件控制块 C.若文件为共享文件还要对共享设置进行处理 D.对文件原存储单元全部清零 正确答案:D 某系统中一个FCB(文件控制块)占用64B盘块大小为1KB文件目录中共有3200个FCB故查找一个文件平均启动磁盘次数为— A.50 B.64 C.100 D.200 正确答案:C CPU对存储器或I/O端口完成一次读写操作所需的时间为一个_ — A.指令周期 B.总线周期 C.时钟周期 D.机器周期 正确答案:B 下列____只在设备驱动程序层实现 A.校验访问权限 B.调度I/O操作 C.检查请求信息是否在高速缓存中 D.处理一个设备中断 正确答案:D 为一个磁盘读操作计算磁道、扇区、磁头是在四个I/O软件层的()层完成的 A.用户 B.设备无关软件 C.驱动程序 D.中断处理 正确答案:C 检查用户是否允许使用设备是在四个I/O软件层的()层完成的 A.用户 B.设备无关软件 C.驱动程序 D.中断处理 正确答案:B 硬链接通过()方式实现文件的共享 A.在共享目录下建立文件目录项 B.在i节点中使用一个计数器 C.不同文件共享i节点 D.链接到共享目录 正确答案:B 给定磁盘块大小为4KB快指针地址值为4字节使用10个直接地址(direct address)和一个间接块(indirect block)可以访问的最大文件大小是()。 A.4MB B.8MB C.16MB D.40KB 正确答案:D 操作系统的核心目标是。 A.管理硬件 B.运行程序 C.让用户方便使用 D.提高CPU利用率 正确答案:B 从设备到本地缓冲之间传输数据由()完成。 A.I/O控制器 B.CPU C.设备机械装置 D.内存 正确答案:A 下面关于分时系统的叙述错误的是)。 A.分时系统主要用于批处理作业 B.分时系统中每个任务依次轮流使用时间片 C.分时系统的响应时间好 D.分时系统是一种多用户操作系统 正确答案:A 解决信息在计算机中存储问题的操作系统模块是()。 A.进程管理 B.内存管理 C.文件管理 D.设备管理 正确答案:C
2、判断题10%
单道批处理系统作业的启动与结束以手工方式进行作业串行地在系统中运行。【×】异步性会使得每个进程都按自己的逻辑和速度向前运行【√】根据对资源和机器指令的使用权限处理机工作状态区分为实模式和保护模式。【×】阻塞的进程获得相应服务或信号后会立即开始运行【×】一旦出现死锁,所有进程都不能运行【×】CPU和设备控制器可并行工作,但不同的设备控制器都不能并行工作。【×】操作系统是所有软件中最底层的软件。【√】操作系统只管理硬件资源。【×】单道批处理系统的核心思想是把一批作业一次装入计算机。【×】分时系统比多道批处理系统的系统开销大。【√】多道批处理系统的CPU利用率比单道批处理系统高,但是设备利用率差不多。【√】分布式操作系统又称紧耦合系统。【×】异步双核(ASMP)操作系统中,一般有主处理器和从处理器之分。【√】目前,计算速度最快的计算机系统是集群系统。【√】系统调用的代码是在内核模式执行的。【√】内存保护的目的是为了提高内存的访问效率。【×】
3、填空题10%
BIOS的中文名称是基本输入输出系统同时考虑作业等候时间和作业大小的调度算法是响应比高者优先分时技术共享CPU的时间单位是时间片在对死锁进行了检测之后可以采用资源剥夺法解除死锁还可以采用杀死进程方法解除死锁若系统中有五台绘图仪有多个进程均需要使用两台规定每个进程一次仅允许申请一台则至多允许4个进程参于竞争而不会发生死锁 4、简答题25% 站在普通用户的角度总结操作系统有哪些基本功能 提供操作界面 控制程序运行 管理系统资源 配置系统参数 操作系统有哪4个典型的发展阶段各有什么特点 手工操作:手工操作、独占方式 批处理系统:多道、成批 分时系统:同时性、独立性、及时性 实时系统:及时响应、高可靠性 分时技术与多道批处理都能完成多个程序的切换。这两种切换情形有什么差别 分时技术 实现多用户轮流使用计算机时间片轮转。 多道批处理 多个作业同时在系统中运行采用先来先服务或优先级调度 从系统观点来看操作系统的核心功能包括哪些 进程管理 内存管理 文件系统管理 设备管理 安全性和权限管理 多道批处理系统相较于分时系统而言最大的问题是什么 作业吞吐量低 多道程序共享 CPU可能导致某些作业等待时间过长。 何为CPU的态定义态的作用什么有哪些态 运行态Running 执行指令。 就绪态Ready 可以执行但被阻塞等待CPU。 阻塞态Blocked 等待某事件的发生。 中断的概念是什么中断的响应过程是怎样的 中断是由硬件或软件触发的事件打断正常程序流程。 系统BIOS的功能有哪些 提供基本的硬件初始化和启动功能。 提供系统调用接口。 外部设备与计算机系统交互采用什么方式· 采用I/O端口访问或内存映射方式。 系统调用与普通用户态函数比较有何异同点 相同点都是通过函数调用实现。 不同点系统调用涉及内核态切换访问核心资源。 试述系统调用的典型步骤 用户程序通过系统调用号请求服务。 操作系统切换到内核态。 执行相应的系统调用服务例程。 返回结果给用户程序。 文件访问往往首先需要获取文件的描述和控制信息描述这些信息的数据结构我们称为 文件控制块FCB· 试述fork函数的作用和特点 复制当前进程创建新进程。 父子进程共享代码段但拥有各自的数据段。 Linux采用的是哪种类型的体系结构· 冯诺依曼体系结构 进程有哪3个基本状态它们之间如何迁移 就绪态 运行态 阻塞态 进程与程序的区别与联系 进程是程序的执行实例具有独立的内存空间和状态。 试述线程的概念Thread及特点 线程是进程内的执行单元共享进程资源。 轻量、低开销。 对比多进程实现与多线程实现的不同 多进程进程间独立通信复杂。 多线程共享进程资源通信简单。 多线程在用户空间实现的特点· 用户态线程库管理线程内核不感知。 线程切换开销小。 多线程在内核空间实现的特点· 内核感知线程线程切换由内核管理。 更适用于多核系统。 什么是进程的互斥什么是进程的同步各举一个例子说明。· 进程互斥保证同一时间只有一个进程访问共享资源。 进程同步协调多个进程的执行顺序。 P—V操作的作用是什么P操作和V操作各自的原理是什么 Pwait操作资源减少等待资源。 Vsignal操作资源增加释放资源 临界区访问机制的四个原则是什么 互斥性 有限等待性 进程可抢占性 空闲让权性 进程调度的目标有哪些 公平性 高吞吐量 低延迟 Linux系统中普通进程采用何种调度策略实时进程又采用何种调度策略 普通进程采用时间片轮转策略。 实时进程采用优先级调度策略。 什么是死锁或死锁的定义是什么 多个进程因竞争资源而被永久阻塞。 死锁的四个必要条件是哪些 互斥条件 请求与保持条件 不可剥夺条件 循环等待条件 简述实际的三级存储器体系的结构组成和基本原理 快速缓存Fast Cache 主存储器Main Memory 辅助存储器Auxiliary Storage 何为内存动态分区有什么特点· 动态划分为不同大小的分区以满足进程需求。 何为内存覆盖技术Overlay有何缺点 使用超过物理内存大小的程序通过覆盖技术实现分阶段执行 何为内存交换技术Swapping有何优点缺点 将进程暂时移出内存以腾出空间给其他进程。 试述页式存储管理系统的页面共享原理。 共享相同物理页框的多个进程减少内存占用。 试述缺页中断的概念和缺页中断响应的过程。 在虚拟存储系统中当程序访问的页面Page不在内存中时发生了缺页中断。这表示所需的页面不在主存中需要从辅助存储器通常是硬盘中加载到内存中以便程序可以继续执行。 缺页中断响应的过程缺页中断的发生、中断处理程序的启动、保存现场、中断服务例程的执行、确定缺页位置、判断页面是否在磁盘上、更新页表、恢复现场、重新执行指令、程序继续执行 什么是文件什么是文件系统什么是文件的逻辑结构有哪二种典型的逻辑结构 文件计算机中存储数据的基本单元 文件系统负责文件的存储、检索、命名、保护和维护 文件的逻辑结构文件中数据的组织方式 两种典型的逻辑结构顺序结构、随机结构
5、综合题35%
1、地址变化和求FAT表大小 2、可变分区管理 3、页面置换算法 4、磁盘调度算法 5、处理机调度 6、银行家算法 7、进程的同步与互斥PV操作
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