操作系统
2000
论述题3
⒈ 进程调度的主要功能。（8分）
⒉ 何时可进行进程调度？（8分）
⒊ 进程调度算法解决以何种次序对各就绪进程进行处理机的分配以及按何种时间比例让进程占用处理机。时间片轮转进程调度算法的基本思想是什么？时间片的大小对系统有什么影响？在选取时间片时应考虑哪些因素？（14分）
论述题3 评分参考
进程调度的主要功能是：
记录系统中所有进程的执行状况；（2 分）
根据一定的调度算法，从就绪队列中选出一个进程来，准备把CPU 分配给它；（2 分）
把CPU 分配给进程。即把选中的进程的进程控制块内有关的现场信息，如程序状态字、通用
寄存器的内容送入处理器相应的寄存器中，从而让它占用CPU 运行。（4 分）
进程调度的时机是：
正在执行的进程运行完毕；（1 分）
正在执行的进程调用阻塞原语或P 原语操作将自己阻塞起来进入等待状态；（2 分）
执行中的进程提出I/O 请求后被阻塞；（1 分）
在分时系统中时间片已经用完；（2 分）
以上都是在CPU 为不可剥夺方式下引起进程调度的原因。在CPU 方式为可剥夺时，有以
下原因：
就绪队列中的某个进程的优先级变得高于当前运行进程的优先级，从而也将引起进程调
度。（2 分）
时间片轮转法（RR）：
这 主要是分时系统中使用的一种调度算法。时间片轮转法的基本思想是，将CPU 的处理
时间划分成一个个时间片（2 分），就绪队列中的诸进程轮流运行一个时间片（2 分）。当时
间片结束时，就强迫运行进程让出CPU，该进程进入就绪队列，等待下一次调度（1 分）。同
时，进程调度又去选择就绪队列中的一个进程，分配给它一个时间片，以投入运行（1 分）。在轮转法中，时间片长度的选择非常重要，将直接影响系统开销和响应时间（1 分）。
如果时间片长度很小，则调度程序剥夺处理机的次数频繁，加重系统开销（2 分）；反之，
如果时间片长度选择过长，比方说一个时间片就能保证就绪队列中所有进程都执行完毕，则
轮转法就退化成先进先出算法（2 分）。
影响时间片大小设置的主要因素有：系统响应时间（1 分）、就绪进程数目（终端数目）
（1 分）和计算机处理能力（1 分）。
2001
论述题1
从资源管理的观点来看，操作系统的管理对象是计算机系统的资源，操作系统则是管理系统资源的程序集合。
1、试问操作系统所管理的资源有哪些？（4分)
2、操作系统从哪几个方面对资源进行管理？主要完成什么工作？（12分）
3、以存储管理中的段式存储管理为例，请叙述操作系统对内存的具体管理方案（包括功能、数据结构和算法）。（14分)
论述题1
1、操作系统所管理的资源分为硬件资源和软件资源，硬件资源包括：CPU、内存、各种外部设备，软件资源主要是信息（程序和数据）。（4分）
2．操作系统在共享的前题下，以资源分配、使用和回收为出发点，考虑操作系统各部分程序的功能和算法，解决并发环境中的资源管理问题。
虽然操作系统所管理的各类资源的性质各不相同，但所需要解决的问题以及资源管理的策略又都具有类似之处。因此，每种资源管理模块都要研究以下几方面的内容：
(1) 记住资源的使用状态，即记住哪些资源处于空闲，哪些资源已被使用和被谁使用等；
(2) 确定资源的分配策略，即根据各类资源的不同特点确定一组原则，以决定如何进行资源的分配和调度；
(3) 执行资源的分配，即根据用户的要求和资源分配策略，具体执行资源的分配工作；
(4) 回收资源，即当某些用户作业已不再需要某种资源时，系统及时地回收资源，以便重新分配给其它的作业使用。
(答出一项给3分。)
3、 首先从内存划分、程序逻辑地址划分、内存分配几方面考虑段式存储管理方案的工作原理：
(l) 内存划分：内存空间被动态地划分为若干个长度不相同的区域，每个区域称作一个物理段、每个物理段在内存中有一个起始地址，称作段首址。将物理段中的所有单元从0开始依次编址，称为段内地址。（2分）
(2) 逻辑地址空间划分：用户程序按逻辑上有完整意义的段来划分。称为逻辑段。例如主程序、子程序、数据等都可各成一段，每段对应于一个过程，一个程序模块或一个数据集合。将一个用户程序的所有逻辑段从0开始编号，称为段号。将一个逻辑段中的所有单元从0开始编址，称为段内地址。(2分)
用户程序的逻辑地址由段号和段内地址两部分组成：段号，段内地址
(3) 内存分配：系统以段为单位进行内存分配，为每一个逻辑段分配一个连续的内存区
(物理段)。逻辑上连续的段在内存不一定连续存放。（2分)
然后，从实现方法上考虑：
(4) 建立段表（2分）
系统为每个用户程序建立一张段表，用于记录用户程序的逻辑段与内存物理段之间的对应关系，包括逻辑段号，物理段首地址和物理段长度三项内容。用户程序有多少逻辑段，该段表里就登记多少行，且按逻辑段的顺序排列。段表存放在内存系统区里。
(5) 建立空闲区表（6分）
系统中设立一张内存空闲区表，记录内存中空闲区域情况，用于为段分配和回收内存。系统在寻找空闲区时可采用以下三种分配算法。
(l) 首先适应算法
根据申请，在空闲区表中选取第一个满足申请长度的空闲区。此算法简单，可以快速做出分配决定。
(2) 最佳适应算法
根据申请，在空闲区表中选择能满足申请长度的最小空闲区。此算法最节约空间，因为
它尽量不分割大的空闲区。其缺点是可能会形成很多很小的空闲区域，称作碎片。
(3) 最坏适应算法
根据申请，在空闲区表中选择能满足申请要求的最大的空闲区。该算法的出发点是：在大空头区中装人信息后，分割剩下的空闲区相对也大，还能用于装入新的信息。该算法的优点是可以避免形成碎片；缺点是分割大的空闲区后，再遇到较大的申请时，无法满足的可能性较大。
2002
论述题1
目前，大多数计算机系统都支持虚拟页式地址转换机制。试回答下列问题：
1、页式存储管理方案中，用户地址空间怎样划分？内存地址空间怎样划分？内存分配过程是怎样的？（10分）
2、页表应设计哪些数据项，每个数据项的作用是什么？（10分）
3、页式存储管理方案中，地址映射机制需要哪些寄存器的支持？为了加快地址映射速度，需要采取什么措施？该措施的作用是什么？（10分）
论述题1 操作系统
目前，大多数计算机系统都支持虚拟页式地址转换机制。试回答下列问题：
1、页式存储管理方案中，用户地址空间怎样划分？内存地址空间怎样划分？内存分配过程是怎样的？（10分）
2、页表应设计哪些数据项，每个数据项的作用是什么？（10分）
3、页式存储管理方案中，地址映射机制需要哪些寄存器的支持？为了加快地址映射速度，需要采取什么措施？该措施的作用是什么？（10分）
1、系统将用户程序的逻辑空间按照相等大小划分为若干页面，称为逻辑页面。各个逻辑页面从0开始依次编号，每个逻辑页面内也从0开始编址，称为页内地址。用户程序的逻辑地址由逻辑页号和页内地址两部分组成。
页式存储管理将内存空间按照逻辑页面大小划分成等长的若干区域，每个区域称为一个内存块，内存的所有内存块从0开始编号。
内存分配时，以页面（块）为单位，并按用户程序所需页数多少进行分配。逻辑上相邻的页面在内存中不一定相邻，即分配给用户程序的内存块不一定连续。
2、页表表项有：逻辑页面号；物理页面号（或块号）；驻留位（中断位或特征位）：指示该页在内存还是外存；外存地址：指示该页在外存的地址；修改位：指示该页在内存驻留期间是否被修改过。
3、系统提供一对硬件寄存器：页表始址寄存器和页表长度寄存器。
（1）页表始址寄存器，用于保存正在运行进程的页表在内存的首地址。当进程被调度程序选中投入运行时，系统将其页表首地址从进程控制块中取出送入该寄存器。
（2）页表长度寄存器，用于保存正在运行进程的页表的长度。当进程被选中运行时，系统将它从PCB中取出送入该寄存器。
为了加快地址映射速度，可在地址映射机制中增加一个小容量的联想寄存器（相联存储器），它由高速寄存器组成，成为一张快表，快表用来存放当前访问最频繁的少数活动页的页号。
第一部分 基本概念
问题一：
⑴ 试述操作系统的概念，作用，特征
答：
操作系统的概念：
操作系统是计算机系统中的一个重要软件，它是这样一些程序模块的集合------它们能有效地组织和管理计算机系统中硬件及软件资源，合理地组织计算机工作流程，控制程序的执行，并向用户提供各种服务功能，使得用户能够灵活、方便、有效地使用计算机，使整个计算机系统能高效地运行。
操作系统的作用：
1、管理系统中的各种资源；2、为用户提供良好的界面
操作系统的特征：
1、共享性；2、并发性
⑵ 基本的操作系统类型有哪些？
答：操作系统的类型有：
1、批处理操作系统；2、分时操作系统；3、实时操作系统；4、个人计算机操作系统；5、网络操作系统；6、分布式操作系统
问题二：
⑴ 什么是中断？中断有哪些类型？
答：中断是指CPU对系统发生的某个事件作出的一种反应：CPU暂停正在执行的程序，保留现场后自动转去执行相应的处理程序，处理完该事件后再返回断点继续执行被“打断”的程序。
中断类型：
1、 强迫性中断
输入输出中断；硬件故障中断；时钟中断；控制台中断；程序性中断；
2、自愿性中断
⑵ 什么是中断响应？什么是中断优先级？什么是中断屏敝？
答：CPU暂停现行程序而转去响应中断请求的过程称为中断响应；
为使系统能及时响应并处理发生的所有中断，系统根据引起中断事件的重要性和紧迫程序，硬件将中断源分为若干个级别，称作中断优先级；
中断屏蔽是指在提出中断请求之后，CPU不予响应的状态。
⑶ 中断处理分哪几个阶段？
答：中断处理分为四个阶段：
1、保存被中断程序的现场，其目的是为了在中断处理完之后，可以返回到原来被中断的地方继续执行；
2、分析中断源，判断中断原因；
3、转去执行相应的处理程序；
4、恢复被中断程序现场，继续执行被中断程序。
第二部分 进程管理
问题一：
⑴ 什么是程序的顺序执行？程序的顺序执行有什么特点？
答：把一个具有独立功能的程序独占CPU直到得到最终结果的过程称为程序的顺序执行。程序的顺序执行具有如下特点：1、顺序性；2、封闭性；3、可再现性
⑵ 什么是多道程序设计技术？多道程序设计应考注意些什么问题？多道程序环境程序执行有哪些特点？
答：所谓多道程序设计技术，就是允许多个程序同时进入内存并运行。
在实现多道程序设计时，必须协调好资源使用者与被使用资源之间的关系，即对处理机资源加以管理，以实现处理机在各个可运行程序之间的分配与调度；对内存资源加以管理，将内存分配给各个运行程序，还要解决程序在内存的定位问题，并防止内存中各个程序之间相互干扰或对操作系统的干扰；对设备资源进行管理，使各个程序在使用设备时不发生冲突。
多道程序环境程序执行有下述三个特点：
1、独立性；2、随机性；3、资源共享性。
⑶ 什么是程序的并发执行？程序的迸发执行有什么特点？
答：所谓程序的并发执行，是指两个或两个以上程序在计算机系统中同处理已开始执行且尚未结束的状态。
程序的并发执行具有以下特点：
1、并发程序在执行期间具有相互制约关系；2、程序与计算不再一一对应；3、并发程序执行结果不可再现。
问题二：
⑴ 进程调度的功能
答：进程调度的功能：
1、记录系统中所有进程的执行状况；
2、根据一定的调度算法，从就绪队列中选出一个进程来，准备把CPU分配给它；
3、把CPU分配给进程。
⑵ 何时可进行进程调度
答：执行进程调度一般是在以下情况发生的：
1、正在执行的进程运行完毕；
2、正在执行的进程调用阻塞原语将自己阻塞起来进入等待状态；
3、正在执行的进程调用了P原语操作，从而因资源不足而被阻塞；或调用了V原语操作激活了等待资源的进程队列；
4、执行中的进程提出I/O请求后被阻塞；
5、在分时系统中时间片已经用完；
以上都是CPU为不可剥夺方式下的引起进程调度的原因。在CPU方式是可剥夺时，还有下面的原因：
6、就绪队列中的某个进程的优先级变得高于当前运行进程的优先级，从而也将引起进程调度。
⑶ 时间片轮转算法的基本思想是什么？
答：时间片轮转法主要是分时系统中使用的一种调度算法。轮转法的基本思想是：将CPU的处理时间划分成一个个时间片，就绪队列中的诸进程轮流运行一个时间片。当时间片结束时，就强迫运行进程让出CPU，该进程进入就绪队列，等待下一次调度。同时，进程调度又去选择就绪队列中的一个进程，分配给它一个时间片，以投入运行。
⑷ 时间片的大小对系统有什么影响？在选取时间片是应考虑哪些因素？
答：在轮转法中，时间片长度的选取非常重要，将直接影响系统开销和响应时间。如果时间片长度很小，则调度程序剥夺处理机的次数频繁，加重系统开销；反之，如果时间片长度选择过长，比方说一个时间片就能保证就绪队列中所有进程都执行完毕，则轮转法就退化成先进先出算法。
影响时间片大小的主要因素有：系统响应时间、就绪进程数目和计算机处理能力
问题三：
⑴ 进程的概念
答：进程是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动，进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。
⑵ 进程与程序有哪些区别和联系？
答：联系：
程序是构成进程的组成部分之一。一个进程的运行目标就是执行它所对应的程序，如果没有程序，进程就失去了其实际存在的意义。
从静态的角度看，进程是由程序、数据和进程控制块（PCB）三部分组成。
区别：
程序是静态的，而进程是动态的；
程序的存在是永久的，进程的存在是暂时的，动态的产生和消亡；
一个进程可以执行一个或几个程序，一个程序亦可以构成多个进程；
进程具有创建其它进程的功能。
⑶ 进程有哪些特性？
答：进程如有以下特性：1、动态性；2、独立性；3、并发性；4、交往性；5、异步性
⑷ 试述进程的三种状态及其相互转化
略。
问题四：
⑴ 什么是死锁？用什么来描述？(资源分配图)
答：在多道程序系统中，一组进程中的每一个进程均无限期地等待被该组进程中的另一进程所占有且永远不会释放的资源，这种现象称系统处于死锁状态。
进程的死锁问题可以用有向图更加准确而形象地描述，这种有向图称为资源分配图。
在有向图中，用圆圈表示进程，用方框表示每类资源，方框中的圆点表示各个单位资源。申请边为从进程到资源的有向边，表示进程申请一个资源单位，但当前该进程在等待资源。分配边为从资源到进程的有向边，表示一个资源单位分配给进程。申请边仅能指向方框，表示申请时不指定哪一个资源实例，而分配边必须由方框中的圆点引出，表明哪一个资源实例已被占有。
可以证明，如果资源分配图中没有环路，则系统中没有死锁；如果图中存在环路，则系统中可能存在死没。
⑵ 产生死锁的原因及必要条件是什么？
答：产生死锁的原因：一是系统提供的资源数量有限，不能满足每个进程的使用；二是多道程序运行时，进程推进顺序不合理。
产生死锁的必要条件是：1、互斥条件；2、不可剥夺条件（不可抢占）；3、部分分配；4、循环等待。
⑶ 如何预防死锁？
答：根据产生死锁的四个必要条件，只要使其中之一不能成立，死锁就不会出现。为此，可以采取下列三种预防措施：
1、采用资源静态分配策略，破坏“部分分配”条件；
2、允许进程剥夺使用其他进程占有的资源，从而破坏“不可剥夺”条件；
3、采用资源有序分配法，破坏“环路”条件。
⑷ 如何避免死锁？
答：死锁的避免不严格地限制死锁的必要条件的存在，而是系统在系统运行过程中小心地避免死锁的最终发生。最著名的死锁避免算法是银行家算法。死锁避免算法需要很大的系统开销。
⑸ 如何检测死锁？
答：解决死锁的另一条途径是死锁检测方法，这种方法对资源的分配不加限制，即允许死锁的发生。但系统定时地运行一个“死锁检测”程序，判断系统是否已发生死锁，若检测到死锁发生则设法加以解除。
⑹ 如何解除死锁？
答：常常采用下面两种方法：
1、资源剥夺法；2、撤消进程法
操作系统整章问题及解答！