计算机操作系统笔记——问答题

1、设备管理中的数据传送控制方式有哪几种？分别简述是如何实现的。

（1）直接控制：I/O控制，由用户进程来直接控制内存或CPU与外设间的信息传送。

（2）中断方式控制：进程通过CPU发出指令启动外设，该进程阻塞。当输入完成时，I/O控制器通过中断请求向CPU发出中断信号，CPU进行中断处理。

（3）DMA方式(Direct memory access)：直接存储器访问。不通过CPU，直接在外设和内存之间开辟数据交换通路

（4）通道控制方式：CPU发出启动指令，指出通道相应的操作和I/O设备，该指令就可启动通道，并使该通道从内存中调出相应的通道指令执行。

2、在段页式虚拟存储系统中，不同进程之间是如何实现程序共享的？

在系统内设置有系统段表，用户段表指向系统段表，系统段表内有当前共享的用户数。当用户进程调入一个程序段之前，先查找系统段表，如果所需段存在，则将共享用户数加一，再将此段登记在用户进程段表中。当进程退出时，共享计数减一，最后一个用户删除共享代码段。

3、在生产者——消费者问题中，能否将生产者进程的wait(empty)和wait(mutex)语句互换？为什么？

不能。因为这样可能导致系统死锁。当系统中没有空缓冲时生产者进程的wait(mutex)操作获取了缓冲队列的控制权，而wait(empty)导致生产者进程阻塞，这时消费者进程也无法执行。

4、进程的基本状态有哪些？这些状态之间是如何转换的？

共有三种基本状态：就绪、执行、阻塞

就绪->执行：进程调度

执行->阻塞：I/O请求

阻塞->就绪：I/O完成

执行->就绪：时间片完

5、什么是设备独立性？

设备独立性即应用程序独立于使用的物理设备，在应用程序中使用逻辑设备名称来请求使用某类设备。系统在执行时，是使用物理设备名称。要实现设备独立性必须由设备独立性软件完成，包括执行所有设备的公有操作软件提供同一的接口，其中逻辑设备到物理设备的映射是由逻辑设备表LUT完成的。

6、处理机调度分为哪三级？各自的主要任务是什么？

1、作业调度：从一批后备作业中选择一个或者几个作业，给它们分配资源，建立进程，挂入就绪队列。执行完后，回收资源。

2、进程调度：从就绪进程队列中根据某个策略选取一个进程，使之占用CPU。

3、交换调度：按照给定的策略，将外存交换区中的进程调入内存，把内存中的非执行进程交换到外存交换区中。

7、什么是死锁？产生死锁的四个必要条件是什么？

死锁：当某进程提出资源申请后，使得系统中一些进程处于无休止的阻塞状态，在无外力作用下，不能再继续前进。

产生死锁的必要条件：互斥条件，请求和保持条件，不可抢占条件，循环等待条件。

8、什么是内存分页存储管理？有什么特点？

分页存储管理是将各进程的地址空间分成大小相等的页，把内存的存储空间也分成与页大小相同的片，称为物理块。在分配存储空间时，以块为单位来分配。

优点：有效解决存储器的零头问题，能在更高的程度上进行多道程序设计，从而相应提高了存储器和CPU的利用率。

缺点：采用动态地址变换降低CPU速度。表格占内存空间，费时来管理表格。存在页内碎片。作业动态的地址空间受内存容量限制。

9、什么是段式存储管理？它从逻辑地址到物理地址是怎么变换的？

把程序按内容或构成关系分成段，每段有自己的名字。一个用户作业或进程包含的段对应于一个二维虚拟储存器。以段为单位分配内存，然后通过地址映射机构把逻辑地址转换成物理地址。只将那些经常访问的段驻留内存，其他的段放在外存，需要时再调入。

地址变换过程：由虚地址中的段号为索引，查段表。找出该段在内存的起始地址，并将其和段内地址相加，从而得到物理地址。

10、什么是虚拟存储器，它有什么特点？

虚拟存储器是一种存储管理技术，用以完成用小的内存实现在大的空间中程序的运行工作。它是由操作系统提供的一个假想的特大存储器。但是虚拟存储器的容量并不是无限的，它由计算机的地址结构长度所确定，另外虚存容量的扩大是以牺牲CPU工作时间以及内、外存交换时间为代价的。

11、说明进程的结构、特征和基本状态：

结构：PCB(进程控制块)+程序+数据集合

特征：动态性、并发性、独立性、制约性、结构性

基本状态：就绪态、执行态、等待态

12、SPOOLing的含义是什么？说明SPOOLing系统的特点、功能以及控制过程。

答：SPOOLing是“外部设备联机并行操作”的缩写，它是关于慢速字符设备如何与计算机主机交换信息的一种技术，通常称为”假脱机技术”。

SPOOLing技术是在通道技术和多道程序设计基础上产生的。它由主机和相应的通道共同承担作业的输入输出工作，利用磁盘作为后援存储器，实现外围设备同时联机操作。

14、文件的物理结构有哪几类？哪种结构能支持大型文件？

文件的物理结构有：顺序文件、链接文件和索引文件。

其中索引文件能支持大型文件。

15、比较基于索引节点和基于符号链的文件共享方法。

基于索引节点的文件共享，是在文件的目录中填上需要共享文件的索引节点的序号，在索引节点中加上用户计数。基于符号链的文件共享是建立一种特殊的链接文件，内容为需要共享的文件的路径和名字，访问该文件时，根据路径找到共享的文件。

基于索引节点的文件共享访问速度很快，但可能使索引节点指针悬空；基于符号连的文件共享安全，但访问速度慢，要占用索引节点。

16、银行家算法：

在银行家算法中，若出现下述的资源分配情况：



试问：

1）该状态是否安全？

2）若进程P2提出请求Request（1，2，2，2）后，系统能否将资源分配给它？

3）如果系统立即满足P2的上述请求，系统是否立即进入死锁状态？

1、此时可用资源1,6,2,2，计算每个进程经过分配后还需要资源的数量为

P0：0 0 1 2

P1：1 7 5 0

P2：2 3 5 6

P3：0 6 5 2

P4：0 6 5 6

此时可将资源分配给P0，然后将P0已分配的资源回收，得到资源1,6,5,4

可再将资源分配给P3，然后将P3分配的资源回收，得到1,9,8,6

将资源分配给P1，然后回收，得到2,9,8,6

将资源分配给P2，然后回收，得到3,12,13,10

最后将资源分配给P4。

找到该安全序列为P0,P3,P1,P2,P4，故系统是安全的。

2、P2发出请求向量Request（1，2，2，2）后，系统按照银行家算法进行检查：

Request2（1，2，2，2）≤Need2（2，3，5，6）；

Request2（1，2，2，2）≤Available（1，6，2，2）；

系统先假定可为P2分配资源，并修改Available，Allocation2和Need2向量：

Availabe=（0，4，0，0）Allocation2=（2，5，7，6）

Need2=(1,1,3,4)

进行安全性检查：此时对所有进程，条件Needi≦ Available（0，4，0，0）都不成立，即Available不能满足任何进程的请求，故系统进入不安全状态。因此，当进程P2提出请求Request（1，2，2，2）后，系统不能将资源分配给它。

3、若系统立即满足P2的请求，并没有马上进入死锁状态。因为，此时上述进程并没有申请新的资源，并未因得不到资源而进入阻塞状态。只有当上述进程提出新的请求，并且导致所有没有执行完的多个进程因得不到资源而进入阻塞时，系统才陷入死锁状态。