计算机操作系统

第一章 操作系统的概诉
1.什么是操作系统
操作系统是计算机系统中最基本的系统软件，他控制和管理整个计算机系统所有软硬件资源，为用户管理一个安全，可靠的工作环境。
2.操作系统的功能和服务有哪些
有效管理资源 处理器管理。存储器管理。I/O管理。文件管理。
操作系统的服务其实就是操作系统所具备的功能。
比如 程序执行，I/O操作 文件系统操作 进程间通信 差错检测等
3.操作系统的特征
虚拟 并发 共享 异步
第二章 进程和线程
1.进程的定义
可并发的程序在一个数据集合上的运行过程，或进程是进程实体的运行过程。
2.进程实体由什么组成
PCB 程序 数据三部分组成
3.进程有哪三种状态
就绪状态 当进程已经分配到出了CPU以外的所有的必要资源，只要在获得CPU就可以执行
执行状态 进程已经获得CPU，其程序正在执行
阻塞状态 正在执行的进程由于发生某事件而暂时无法继续执行时，便放弃处理机而处于暂停状态。

4.进程和线程的区别是什么
调度，在传统的操作系统中，进程是调度的基本单位，在引入线程的操作系统中，线程才是调度的基本单位，而进程是拥有资源的基本单位。
拥有资源，进程才能拥有资源。线程不拥有资源，但是可以使用所属的进程的资源。
并发 进程可以并发，在用一个进程中的线程也可以并发。
系统开销 系统在分配资源等管理上开销大，而线程切换时开销小，只需要保存和设置少量寄存器内容。

5.PCB中有哪些内容
进程标识符PID（包括内部标识符 和 外部标识符） 进程状态 进程优先级 指向进程内存的指针 指向其他资源的指针
打开的文件列表 统计信息 指向其他PCB的指针

第三章 调度与死锁
1.什么是临界资源
指由一个进程产生，被另一进程使用的一短暂时间后便无用的资源，故也称之为消耗性资源，它可能引起死锁
2.signal wait mutex count 等的用处，区别
signal 和wait 表示信号量

第四章 储存管理
1.什么是段页式内存
即地址空间先辈分成若干个逻辑段，每段都有自己的段号，再将每段分成若干个大小相等的页。对于主存也分相等大小的页。
2.什么是虚存
是指具有请求调用功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量加以扩充的一种存储系统，起逻辑容量由内存容量和外存容量之和所决定，其运行速度接近于内存速度，而每位的成本又接近于外存。
3.页面置换算法的条件是什么
提供硬件支持
请求分页的页表机智增加若干项，作为请求分页的数据结构
缺页中断机构，当药访问的页面尚未调入内存时，便产生缺页中断，请求调页
地址变换机构

提供软件支持

第五章 设备管理
1.什么是设备的独立性
为了提高OS的可适用性和可扩展性，在现代OS中实现了设备独立性，也称为设备无关性。
其基本含义是:应用程序独立于具体使用的物理设备
为了实现设备独立性而引入了逻辑设备和物理设备2个概念。系统须有将逻辑设备名称转化
为某物理设备名称的功能。

2.什么是逻辑地址 什么是物理地址
逻辑地址 用户程序经过编译或汇编形成的目标代码。通常采用相对地址形式，其首地址为0，其余指令中的地址都是相对首地址而定的。这个地址成为逻辑地址
物理地址 物理地址是内存中各存储单元的编号。即存储单元的真实地址，他是可识别，可存址并实际存在的。物理地址的全体称为存储地址空间。

第六章 文件管理
1.什么是文件，记录和数据项
文件 是具有文件名的一组相关信息的集合。通常。文件由若干记录组成。记录是一些相关数据项的集合。
数据项：是最低级的数据组织形式，可把他分成 基本数据项和组合数据项两种。
基本数据项有称为原子数据，是数据组织中可以命名的最小的逻辑数据单位
组合数据项由若干个基本数据项组成，根据属性不同，需要不同的数据类型描述。
记录 是一组相关数据项的集合，用于描述一个对象在某方面的属性，
2.什么是索引文件
当记录为可变长度时，通常为其建立一张索引表。
3.链接文件
是采用链接分配的方式时，通过在每个盘的链接指针，将属于一个文件的多个离散的盘块连接成一个链表的物理文件。
4.什么是文件的打开和关闭
打开 系统将指明文件的属性，从外存调到内存打开文件表的一个表目中，并将该表目的编号返回给用户
关闭 调用关闭系统来关闭此文件，OS将会把该文件从文件表目上的删除

5.Windows 和 linux的文件系统
Unix文件的分类 普通文件 目录文件 设备文件 链接文件 管道文件
Windows文件分类 有结构文件（顺序文件 索引文件 索引顺序文件） 无结构文件

第七章 操作系统接口
1.微机系统安全因素来源于哪些方面
物理安全 指系统设备及相关设施所采取的物理保护，使之免受破坏
逻辑安全 指信息资源的安全 包括 保密性 完整性 可用性 真实性 实用性 占有性 安全管理

第八章 windows操作系统
1.MS-DOS 和windows的区别是什么
DOS磁盘操作系统 windows 视窗操作系统

课后练习：

第一章

现代操作系统的主要目标是什么？

将运控部件（即运算器、控制器和一些专用的寄存器组，也就是CPU），内存、输入输出部件等安装在计算机主板上，通过逻辑连接构成计算机硬件系统。要使这

些部件能够充分发挥其性能，尽可能地按照人们预期的目的和要求来运行各类程序，就需要一套管理（控制、分配）硬件和组织程序有序运行的程序。

现代操作系统分为哪几类？

①信息管理

②进程管理

③内存管理

现代操作系统在计算机系统中有哪几个主要的功能？

①管理和控制CPU

②管理存储器（包括内存和外存，这里主要是指内存）

③管理输入输出（I/O）设备

④对系统中各类信息（通常也称为文件）进行管理。

现代操作系统的基本特征是什么？哪个特征是最关键的？

特征：并发 共享 虚拟 异步。其中，并发特征是最为重要的特征，其余三个特征是以并发为前提体现的。

第二章

进程的定义是什么？

进程是正在进行的、争夺CPU时间和其他系统资源的程序。

进程实体由哪些部分组成？

PCB 程序 数据 数据存放地址

进程有哪几种基本状态？

①就绪状态 进程已经创建了PCB、获得了除CPU外的所有必要资源，并在就绪列队排队等待系统调度。

②执行状态 当进程具备了运行的条件，分配到了CPU后，进程就能执行，这时进程就处于执行状态。在单CPU系统中，仅有一个进程处于执行状态；在多CPU系统中，可以有多个进程处于执行状态。

③阻塞状态 当正在执行的进程发生了某种不能使其继续的事件时，系统便让其放弃CPU而暂时执行。

进程控制块PCB中的主要内容有哪些？

①进程标示符 是用于标识一个进程的唯一标识。通常分为内部标识符和外部标识符。

②处理状态信息 主要是由处理机的各个寄存器（通用寄存器和专用寄存器）中的内容组成的。

③进程调度信息 与进程调度和进程对换有关的信息。

④进程控制信息 包括本进程所包含的程序和数据的地址，进程同步和通信机制，资源清单，链接指针，统计信息，其他信息。

⑤存储管理信息 指进程印象地址之类的信息。



PSW包含哪些主要内容？

PSW即程序状态，其中含有状态信息，如条件码、执行方式、中断屏蔽标志等

Linux操作系统的PCB中包含了哪些主要内容？

PID：进程的标识ID号。

PPID：进程的父进程的ID号。

UID：用户标识号。

TTY：对本进程有控制能力的设备。用户通过本设备可以建立或撤销本进程。

PRI：进程运行的优先级。进程的优先数越大，表明该进程的优先级越低。

NI：计算进程优先数时所用的偏移值。

STAT：进程的状态。

TIME：进程已经使用的CPU时间。

TSIZE：进程对应代码段的大小。

DSIZE：进程对应数据段和栈段的大小。

SIZE：进程的虚空间大小（包括进程的

程序区、数据区、进程描述区、进程所需要的工作区等所有空间）。

RSS：进程已经驻留在内存中的内容的大小。

COMMAND：导致本进程产生的命令的名称和所在的路径。



什么叫做临界资源和临界区？

临界资源（Critical Resouce ）：一次仅允许一个进程访问的资源为临界资源 （如打印机、磁盘等属于临界资源）。

临界区（critical section）：把在每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区。

第三章

什么是进程调度？

低级调度即进程调度或短程调度，用来决定就绪队列中的哪个进程应获得处理机，然后再由分派程序把处理机分配给该进程的具体操作。

什么是对换调度？

称为作业调度或长程调度，用于决定把外存上处于后备队列中的哪些作业调人内存，并为它们创建进程、分配必要的资源，然后，再将新创建的进程排在就绪队列上，准备执行 。

在进程调度中有哪几种抢占方式？

①非抢占方式（Non Preemptive Mode)：采用这种方式时，一旦把处理机分配给某一进程后，便让该进程一直执行，直至该进程正常结束或发生某事件而被阻塞时，才把处理机分配给其它进程。

②抢占方式（Ｐreemptive Mode)：这种调度方式，允许调度程序根据某种原则去停止某个正在执行的进程，将已分配给该进程的处理机重新分配给另一进程。

第四章

名词解释

逻辑空间：源程序经过汇编，或者高级语言源程序经过编译后，形成目标程序，每个目标程序都是以0作为基地址顺序进行编址，然后多个目标模块通过链接程序链接成一个具有统一地址的装入模块，以便最终装入内存中执行。原来用符号名访问的单元用具体的数据单元号取代。这样生成的目标程序占据一定的地址空间，把这个地址的集合称为作业的逻辑地址空间，简称逻辑空间或地址空间。

物理空间： 内存存储空间（也称物理空间）是指主存中物理单元的集合。这些单元的编号称为物理地址或绝对地址。因此，物理空间的大小，是由主存的实际容量决定的。

覆盖技术：是在多道环境下扩充内存的方法，用以解决在较小的存储空间中运行较大程序时遇到的矛盾。主要用在早期的操作系统中，覆盖技术把程序划分为若干个功能上相对独立的程序段，按照其自身的逻辑结构将那些不会同时执行的程序段共享同一块内存区域。

交换技术：所谓“对换”也称为“交换”，是指把内存中暂时不能运行的进程或者暂时不用的程序和数据，调出到外存上，以便腾出足够的内存空间，再把已具备运行条件的进程或进程所需要的程序和数据，调入内存。对换是提高内

存利用率的有效措施。

页表：在分页系统中，允许将进程的每一页离散地存储在内存的任一物理块中，但系统应能保证进程的正确运行，即能在内存中找到每个页面所对应的物理块。为此，系统又为每个进程建立了一张页面映像表，简称页表。

段表：在系统中为每个进程建立一张段映射表，简称“段表”。 每个段在表中占有一个表项，其中记录了该段在内存中的起始地址（又称为“基址”）和段的长度。段表是用于实现从逻辑段到物理内存区的映射 。

段页式存储管理

分页系统能有效地提高内存利用率，而分段系统则能很好地满足用户需要，将两者结合成一种新的存储管理方式系统，称为“段页式系统”。

基本原理：段页式系统的基本原理，是分段和分页原理的结合，即先将用户程序分成若干个段，再把每个段分成若干个页，并为每一个段赋予一个段名。

地址变换过程：在段页式系统中，为了实现地址的转换，需设置一段表寄存器来存放段表起始地址和段长TL。进行地址转换时，首先用段号S与段长TL进行比较。若S＜TL，表示未越界，于是用段表起始地址和段号求出该段对应的段表项在段表中的位置，从中得到该段的页表起始地址，并利用逻辑地址中的段内页号P来获得对应的页的页表项位置，从中读出该页所在的物理块号b，再用块号b和页内地址得到物理地址。

第五章

说明DMA的工作过程。DMA传送是怎样与CPU并行工作的？

工作过程：当CPU要从磁盘读入一块数据时，便向磁盘控制器发一条读命令，该命令送到命令寄存器CR中；同时还需发送本次将数据读入的内存起始地址，该地址被送入内存地址寄存器MAR中；本次要读入的数据的字节数则送到数据计数器DC中；将从磁盘中读数据的磁盘源地址直接送到DMA控制器的I/O控制逻辑上。然后启动DMA控制器进行数据传输，以后，CPU便可处理其它任务了。当DMA控制器已从磁盘中读入一个字节的数据，并送入数据寄存器DR后，再挪用一个存储器周期，将该字节送到MAR所指的内存单元中，接着对MAR内容进行加1和DC的内容减1，若DC内容减1后不为0，表示未传完，便准备再传下一个字节；否则，由DMA控制器发中断请求。

为什么要引入设备的独立性，怎样实现设备的独立性？

在实现了设备独立性的功能后，可带来以下两方面的好处：（1）设备分配时的灵活性，若进程能以逻辑设备名称来请求某类设备时，系统可立即将该类设备中的任一台分配给进程，仅当所有此类设备已全部分配完毕时，进程才会阻塞。（2）易于实现I／O重定向，所谓I／O重定向，是指用于I／O操作的设备可

以更换，而不必改变应用程序。

如何实现：为了实现设备独立性，必须再在驱动程序之上设置一层软件，称为设备独立性软件。其主要功能可分为以下两个方面：

(1)执行所有设备的公有操作：

①对独立设备的分配与回收；

②将逻辑设备名映射为物理设备名

③对设备进行保护，禁止用户直接访问设备；

④缓冲管理；以提高I/O的效率；

⑤差错控制。

由于在I/O操作中的绝大多数错误都与设备有关，故主要由设备驱动程序处理，而设备独立性软件只处理那些设备驱动程序无法处理的错误。

(2) 向用户层提供统一接口，无论何种设备，它们向用户所提供的接口应该是相同的。

第六章

文件包含哪些主要属性？

文件 的属性可以包括： （1）文件类型。如源文件、目标文件 等（2）文件长度。（3）文件的物理位置。（4）文件的建立时间。

什么是逻辑文件？什么是物理文件？

文件的逻辑结构：从用户观点出发所观察到的文件组织形式。它独立于物理特性，又称为文件组织。

文件的物理结构：指文件在外存上的存储组织形式。

什么是顺序文件、链接文件和索引文件，他们的主要区别是什么？

顺序文件：将一个逻辑文件的信息存放在外存的连续物理块中（如磁带文件）。

优点：一旦知道文件存储的起始块号和文件块数，就可以立即找到所需的信息，存续速度较快。缺点：文件长度确定后便不容易改变，不利于文件的扩充。而且也不便于记录的增、删和修改操作。

链接文件：将一个逻辑文件的信息存放在外存的多个物理块中，同时用指针将存放同一个文件的物理块链接起来。

优点：文件可以动态增、删，也不必事先提出文件的最大长度。由于可以不连续分配物理块，所以存储空间浪费较小。缺点：只能按着指针方向顺序存取，不便于直接存取，效率较低。

索引文件：将一个逻辑文件的信息存放在外存的多个物理块中，并为每个文件建立一个索引表，索引表中的每个表项存放文件信息所在的逻辑块号和与之对应的物理块号。

优点：既适用于顺序存取，也适用于随机存取，并且访问速度快，文件长度可以动态变化。缺点：由于使用索引表而增加了存储空间的开销。另外，在存储文件时需要至少访问存储器两次以上，文件访问速度较慢。