操作系统有硬件和软件组成,硬件是CPUC软件建立与活动的基础,而软件是对硬件功能的扩充。硬件包括CPU、内存、I/O设备和总线等,软件通常分为应用软件、支撑软件和系统软件。
存储器、运算器、控制器、输入设备、输出设备。
管理系统内各种资源方便用户使用。
存储管理(内存分配、地址映射、内存保护、内存扩充),
作业和进程管理(作业和进程调度、进程控制、进程通信),
设备管理(缓冲区管理、设备分配、设备驱动、设备无关性),
文件管理(文件存储空间管理、文件的一般管理、目录管理、文件读写管理和存取控制),
用户接口服务(程序接口、图形接口、命令行接口)。
管理和控制计算机系统内的各种硬件软件资源、有效地组织多道程序正常运行的系统软件(或程序组合),是用户和计算机之间的接口。
硬件技术的更新、应用需求的扩大。
批处理系统、分时操作系统、实时操作系统、网络系统和分布式操作系统。
并发、共享和不确定性。
整体结构、层次结构、虚拟机结构和客户-服务器结构。
硬件检测、加载引导程序、初始化内核、用户登录。
输入/输出工作不受主机直接控制,而由卫星机专门负责完成I/O,主机专门完成快速计算任务,从而二者可以并行操作。
指作业的输入、调入内存及结果输出都在CPU直接控制下进行。
是指计算机物理装置本身,它是计算机系统的物理基础。如CPU、内存、设备等。
是相对硬件而言的,它是与数据处理系统的操作有关的计算机程序、过程、规则及相关文档资料的总称。简单地说,软件是计算机执行的程序
每次主机内存中仅存放一道作业,每当它运行期间发出输入输出请求后,高速的CPU便处于等待低速的I/O完成状态。(基本特征: 顺序性)
在这种设计技术下,内存中能同时存放多道程序,在管理程序的控制下交替地执行。这些作业共享CPU和系统中的其他资源。
是指两个或多个活动在同一给定的时间间隔中进行。它是宏观上的概念。
在一段给定的时间内,计算机所能完成的总工作量。
就是对时间的共享。在分时系统中,分时主要是指若干并发程序对CPU时间的共享。
表示“及时”或“即时”。
是用户在程序中能以“函数调用”形式调用的、由操作系统提供的子功能的集合。每一个子功能称做一条系统调用命令。它是操作系统对外的接口,是用户级程序取得操作系统服务的唯一途径。
命令和数据输入/输出的管理,内存的分配,用户文件的管理,CPU的分配,设备管理等。
当执行操作系统程序时,处理机处于核心态。它有较高的特权,可以执行所有的指令,包括一般用户程序中不能使用的特权指令,从而能对所有寄存器和内存进行访问、启动I/O操作等。
用户程序是在用户态下执行,它的权限较低,只能执行指令集中非特权指令。
设置这两种不同状态的目的是为了保护操作系统程序(特别是其内核部分),防止受到用户程序的损害。
实时系统的一个重要特征就是对时间的严格限制和要求。实时系统的首要任务是调度一切可利用的资源完成实时控制任务,其次才着眼于提高计算机系统的使用效率。所以,设计实时操作系统必须首先考虑处理各种事件的时间限制。
特权指令是一类只能在核心态下执行的机器指令。而系统调用不是机器指令,它往往以函数调用的形式出现,实现操作系统提供的子功能,它是操作系统与用户的编程接口。在用户程序中可以使用系统调用来获得操作系统服务。
在系统调用代码中可以使用特权指令。
①结构关系清晰,提高系统的可靠性和安全性。
②各层模块的功能明确,提高系统的可扩充性和可移植性。
③各层间具有单向依赖性,增强系统的可维护性。
④符合软件工程的思想,便于实施研制开发。
①精减核心的功能,提供了一种简单的高度模块化的体系结构,提高了系统设计及使用的灵活性。
②可移植性好。所有与具体机器特征相关的代码,全部隔离在微内核中。
③可伸缩性好。操作系统能方便地进行定制、扩充或缩减,以适应硬件的快速更新和应用需求的不断变化。
④实时性好。微内核可以方便地支持实时处理。
⑤提供多线程机制,支持多处理器的体系结构和分布式系统及计算机网络。
⑥系统安全性好。传统的操作系统将安全性功能建立在内核之外,因而它并不是很安全的。而微内核则将安全性作为系统内特性来进行设计。
与硬件相关,外部设备通过发送中断信号通知CPU抽空处理设备请求。
处于操作系统的最底层,是最接近硬件的部分。具有原子性一其操作只能一气呵成。
随机访问存储器( random-access memory的缩写)特征:可随机读写,读写速度快,断电后数据消 失。
只读存储器(read only memory)特征:数据写入之后不可更改,即使断电数据也不消失。
电可编程序只读存储器(Electrically Programmable Read- Only- Memory),-种特殊的ROM。
Basic Input Output System 基本输入输出系统
是指当外界事件或数据产生时,能够接受并以足够快的速度予以处理,其处理 的结果又能在规定的时间之内来控制生产过程或对处理系统做出快速响应,并控制所有实时任 务协调一致运行的操作系统。
响应比= (等待的时间+要求服务的时间) /要求服务的时间
eg:进程A要求服务5秒,进程B要求服务10秒,且进程B更重要。若两进程同时到达,则等待10秒之后: 进程A响应比=3,进程B响应比=2。处理顺序: 进程A->进程B
当进程顺序执行时,具有封闭性和可再现性。为提高计算机的运行速度和增强系统的处理能力,广泛采用了多道程序设计技术。该技术可以实现程序的并发执行和资源的共享。但是程序与计算活动失去了一一对应,而且程序并发执行时产生相互制约的关系。为了更好地描述程序的并发过程,引入了“进程”概念。
程序在并发环境中的执行状态。
进程最基本的特征:动态性和并发性。
进程的三态模型:
按进程在执行过程中的不同情况至少要定义三种状态:
引起进程状态转换的具体原因如下:
运行态→等待态:等待使用资源;如等待外设传输;等待人工干预。
等待态→就绪态:资源得到满足;如外设传输结束;人工干预完成。
运行态→就绪态:运行时间片到;出现有更高优先权进程。
就绪态—→运行态:CPU 空闲时选择一个就绪进程。
进程的五态模型:
五态模型在三态模型的基础上增加了新建态(new)和终止态(exit)。
引起进程状态转换的具体原因如下:
NULL→新建态:执行一个程序,创建一个子进程。
新建态→就绪态:当操作系统完成了进程创建的必要操作,并且当前系统的性能和虚拟内存的容量均允许。
运行态→终止态:当一个进程到达了自然结束点,或是出现了无法克服的错误,或是被操作系统所终结,或是被其他有终止权的进程所终结。
运行态→就绪态:运行时间片到;出现有更高优先权进程。
运行态→等待态:等待使用资源;如等待外设传输;等待人工干预。
就绪态→终止态:未在状态转换图中显示,但某些操作系统允许父进程终结子进程。
等待态→终止态:未在状态转换图中显示,但某些操作系统允许父进程终结子进程。
终止态→NULL:完成善后操作。
每个进程都有唯一的一个进程控制块(PCB),它是进程存在的唯一标识,PCB表的物理组织方式有若干种,常见的有线性表、链接表和索引表方式。线性表简单,链接表灵活,索引表处理速度快。
PCB中有表明进程状态的信息,该进程的状态包括运行态、就绪态和阻塞态,它利用状态信息来描述进程的动态性质。
PCB一般包括:进程名、特征信息、进程状态信息、调度优先权、通信信息、现场保护区等。
PCB作用:每个进程有唯一的进程控制块,操作系统根据控制块对进程实施控制和管理,进程的状态、并发特征都是通过PCB表示出来的,PCB是进程存在的唯一标识。
核心利用原语对进程实施操作,包括创建进程、阻塞进程、终止进程和唤醒进程等操作。
是进程中实施调度和分配的基本单位。
进程只作为资源的分配单位和拥有者,而线程才是CPU调度的单位和占有者。
在用户空间实现,切换速度快,
在核心空间实现,支持多线程并发。
利用组合方式可以取长补短。
进程在活动过程中会彼此发生作用,主要是同步、互斥和通信关系。同步是合作关系,互斥是竞争关系,通信是信息交流。
一次只允许一个设备使用的资源。
对临界资源实施操作的那段程序
利用信号量和P、V操作可以很好的解决进程间的同步和互斥问题。
详见(信号量P,V操作)
是功能更强的同步机制,它自动实现进程互斥进入管程。管程中可以引入条件变量,利用两个操作原语实现进程同步。
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,因此系统中各程序在执行过程中就出现了相互制约的新关系,程序的执行出现“走走停停”的新状态。用程序这个静态概念已不能如实反映程序并发执行过程中的这些特征。为此,人们引入了“进程(Process)”这一概念来描述程序动态执行过程的性质。
进程与程序之间存在密切关系,进程的功能是通过程序的运行得以实现的,进程活动的主体是程序。进程不能脱离开具体程序而独自存在。
同步:逻辑上相关的两个或者多个进程为完成同一个任务,通过协调活动来使用同一资源,而产生的执行时序的约束关系
互斥:逻辑上相互无关的两个或多个京城由于争用同一资源而发生的相互制约的关系
位数临界区域得到充分使用,必须严格禁止两个或多个进程同时进入,即欲进入的若干进程徐满足下列要求:
1.单个入区
2.独自占用
3.尽快退出
4.“落败让权”
—-低级进程通信
———-互斥
———-同步
—-高级进程通信
———-共享存储器方式
———-消息传递方式
—————-直接消息传递
—————-间接消息传递
———-管道文件方式
原语:send 、receive
指多个进程循环等待他方占有的资源而无限期的僵持下去的局面
根本原因:资源有限且操作不当
一种是竞争资源引起的死锁,另一种原因是进程推进顺序不当。
互斥条件、不可抢占条件、占有且申请条件、循环等待条件
预防、避免、检测与恢复,以及完全忽略
基本思路:要求进程申请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者几个,保证系统不会陷入死锁。
预防方法中最有效的是实施资源有序分配策略,即把资源事先编号,按序分配,所有进程对资源的请求必须资源序号递增的顺序提出,·使进程在申请、占有资源时不会形成回路。
是排除死锁的动态策略,关键是确定资源分配的安全性。
代表:银行家算法:
根据进程对资源的请求,试探分配后系统是否处于安全状态。若安全才分配。
系统有专门的机构负责,在死锁发生时,会检测死锁发生的位置和原因,且通过外力破坏死锁发生的必要条件。
系统资源都为单体资源的情况下,若资源分配图中出现回路,则系统存在死锁。
系统资源都为多体资源的情况下,若系统存在死锁,则资源分配图一定存在回路,反之不一定。
代价因素·
详见:
CPU调度是操作系统最核心的调度,它根据算法选择合适的进程,并把CPU分配给进程使用。
每个操作系统必须的
作业调度(高级调度)
中级调度
进程调度(低级调度)
实现进程的挂起和进程映像的转换
选择有权竞争CPU的进程,一般来说,资源分配策略(特别是内存管理)对作业调度影响很大。
提交状态、后备状态、执行状态和完成状态
作业控制快JCB
为了管理和控制作业而引入,记录该作业的有关信息
作业调度功能:
1.记录各个作业的情况
2.按照某种算法在后备作业队列中挑选作业,
3.为选中的作业分配资源
4.为选中的作业分配进程,并把进程放到就绪队列中。
5.作业结束后的善后工作
常用算法:
先来先服务、短作业优先、最短剩余时间优先。
是从就绪队列中选择进程并把CPU分配给它。
功能:
保存现场、挑选进程、恢复现场
基本方式:
非抢占方式、抢占方式
常用调度算法:
轮转法、优先级法、多级队列法、短进程优先、高响应比优先等
Eg:某计算机只支持单道程序,某个作业刚开始需要在CPU上运行5秒,再用打印机打印输出6秒,之后再在CPU运行7秒。问:在此过程中,CPU利用率、打印机利用率分别为多少? 直接给出计算结果。
Eg:某计算机处理完10道作业,费时100秒,请计算系统吞吐量。
周转时间=作业完成时间点−作业提交时间点
对于用户来说,他们关心自己的单个作业的周转时间,但是对于操作系统来说,操作系统更关心整体表现,于是出现了平均周转时间,即 周转时间的平均值。下面是平均周转时间的计算公式。
平均周转时间=各作业周转时间之和/作业数目
举个例子: 小明去打酱油,他打酱油很快,只需要1分钟。但是到酱油铺后,由于人太多了,小明等了10分钟才轮到自己,这是小明打酱油的经历。现在小红去打醋,她打醋要花10分钟,她到醋铺后只等了1分钟就轮到了自己。 我们可以算出他们的周转时间都是11分钟,但是他们的体验感有所不同,小明打酱油1分钟却等了10分钟,他肯定很暴躁。而小红打醋10分钟却只等了1分钟,她觉得这样的体验挺OK的。 回到操作系统,类比一下,打酱油和打醋都是作业,小明和小红作为用户。可以看出,他们在周转时间相同的情况下,体验是不一样的。
于是,人们提出了带权周转时间来衡量满意度。公式如下。
带权周转时间=作业周转时间 / 作业实际运行的时间=(作业完成时间点−作业提交时间点)/作业实际运行的时间
可以看出,带权周转时间肯定大于等于一,因为作业周转时间包括了作业实际运行的时间。而且,带权周转时间越小,用户满意度越高,反之则越低。例如上面的小明小红,他们的平均周转时间分别是11、1.1。 当然,操作系统更关心他们的整体满意度,所以出现了平均带权周转时间,即 带权周转时间的平均值,公式如下。
均带权周转时间=各作业带权周转时间之和/作业数目
等待时间=周转时间−运行时间
响应时间,指从用户提交请求到首次产生响应所用的时间。
详见:
分为:用户级调度和核心级调度
1.根据对截至时间的要求分为:硬实时任务和软实时任务
指系统必须满足对戒指时间的要求。
任务与预期的截至时间相关联,但不会严格要求。
2.按照任务执行是否有周期性规律分为周期性任务和非周期性任务。
中断是指程序执行过程中,遇到急需处理的事件时,暂时中止CPU上现行程序的运行,转去执行相应的事件处理程序,待处理完成后再返回原程序被中断处或调度其他程序执行的过程
操作系统是“中断驱动”的;换言之,中断(广义)是激活操作系统的唯一方式
中断有广义和狭义之分,上述中断时指广义的中断
引起中断的事件或者发出中断请求的来源
中断源向CPU发出的中断请求
发生中断是被打断程序的暂停点
中断系统是计算机系统中响应和处理中断的系统,包括硬件子系统和软件子系统两部分
中断响应由硬件子系统完成
中断处理由软件子系统完成
1.提高主机利用率,
2.及时进行事故处理
3.实现分时操作
4.实现实时操作
5.方便程序调试
中断、异常
硬件:
终止当前程序的执行,保存断点信息、转到相应的处理程序。
软件:
保存现场,分析原因,处理中断,中断返回。
对中断的处理是在核心态下进行的。
就是为了分配处理机
提高内存利用率和吞吐量
作业调度是宏观调度,它所选择的作业只是具有获得处理机的资格,但尚未占有处理机,不能立即在其上实际运行;而进程调度是微观调度,动态地把处理机实际地分配给所选择的进程,使之真正活动起来。另外,进程调度相当频繁,而作业调度执行的次数一般很少。
作业调度从外存的后备队列中选择一批作业调入内存,为它们创建进程,这些进程被送入就绪队列。进程调度从就绪队列中选出一个进程来,并把它的状态改为运行态,把CPU分配给它。当运行进程要等待某一事件时,就让出CPU,进入相应的阻塞队列,并进行进程调度。运行进程完成后,由作业调度进行善后处理工作。
应用程序编译后每个模块都以0地址开始编址,这种地址称为逻辑地址或相对地址
内存中各物理存储单元都以同一个基地址开始编址,这种地址称为物理地址或绝对地址
解决逻辑地址和物理地址之间的映射关系
在程序装入内存时进行地址转换。由装入程序执行,早期小型 OS 使用。
在 CPU 执行程序时进行地址转换,依赖硬件来进行转换。如果不用硬件,效率会极大地下降。
内存中分区个数不变,各个分区大小固定
缺点:浪费严重,碎片化多
各个分区在相应进程建立时才分配,使其大小正好是进程大小
缺点:一段时间后碎片化严重
把所有的碎片连成一片连续的空闲区(通过移动已分区的内容),可以很好解决碎片化,但是需要读写大量分区中信息,耗费大量CPU时间,时间成本高
解决动态分区法碎片利用率问题
分页存储管理将进程的逻辑地址分为若干页。对每个页进行编号,从0开始,如:第0页,第1页。相应的,把内存中的物理地址分为若干块,同时对他们进行编号,如0#,1#等。在内存分配时,以块为单位,将若干页面分别装入多个不相邻的物理块中。由于进程的最后一页经常装不满,就形成了不可利用的碎片,称为“页面碎片”
分页地址中地址结构如下:
在分页系统中,为了保证进程可以在内存中找到每个页面对应的物理块,系统为每一个进程建立了一张页面映像表,简称页表。在进程地址空间内的所有页,依次在页表中有一页表项,其中记录了相应页在内存对应的物理块号。如下图:
页表解决了块外碎片问题,但减低了性能,页面大小制约因素(太大块内碎片,浪费;太小页表项多,查询时间成本大),所以还要优化——》分段技术
例题15:
解决了编译后出现多个0地址
在分段存储管理方式中,作业的地址空间被划分为若干个段,每个段定义了一组逻辑信息。例如,有主程序段MAIN、子程序段X、数据段D及栈段S等,通常,用段号代替段名。每个段都从0开始编址,并采用一段连续的地址空间。
段的长度由相应的逻辑信息组的长度决定,因此每个短对长度并不相等。
分段地址中地址具有的结构
分页系统以页面作为内存分配的基本单位,能够有效提高内存的利用率,而分段系统以段作为内存分配的基本单位,它能够更好的满足用户多方面的需求。而段页式系统这很好的集两者之长。
段页式系统的基本原理是分段和分页原理的结合,即先将用户程序分为若干段,再把系统分为若干页,为每一个段分配一个段明。
段页地址结构包括三部分:段号,段内页号,页内地址
1.等分内存
2.进程的地址空间采用分段方式,将每段再划分为若干页,页面的大小与内存块相同,每段的每个页面都从0开始编址
段表的内容和分段系统不同,它还包括页表大小和页内始址,下图就是利用段表进行从逻辑地址到物理地址的转变
文件:
是被命名的数据的集合体,是由操作系统定义和执行的抽象数据
文件管理、目录管理、文件存储空间管理、文件共享和保护、提供方便的用户接口
① 文件的逻辑结构,这是从用户观点出发所观察到的文件组织形式,是用户可以直接处理的数据及其结构,独立于文件的物理特性,又称为文件组织。
② 文件的物理结构,又称为文件的存储结构,是指文件在外存上的存储组织形式,不仅与存储介质有关,还与外存分配方式有关。
是用户能作为可编址内存对待的虚拟存储空间,它使用户逻辑存储器与物理存储器分离
A.命令接口和函数 B.命令接口和系统调用 C.命令接口和文件管理 D.设备管理方式和系统调用
备注:
易懵概念和常见问法: 系统调用=系统调用命令=广义指令 操作系统提供给用户直接(间接)使用的接口是? —->命令接口(程序接口/系统调用) 操作系统提供给编程人员/应用程序使用的接口是? —->程序接口/系统调用
A.直接通过键盘交互方式使用 B.只能通过用户程序间接使用 C.是命令接口中的命令 D.与系统的命令一样
系统调用:由操作系统实现的所有系统调用所构成的集合即程序接口或应用编程接口。是应用程序同系统之间的接口。
A.请求系统服务 B.中止系统服务 C.申请系统资源 D.释放系统资源
A.系统调用 B.键盘命令 C.原语 D.图形用户接口
逻辑块:内存块>计算机资源 读: I/O操作,核心态服务 题目转换为→用户在程序中要访问一部分计算机资源,并且需要进入核心态使用内核服务, 需要使用操作系统() 接口
A. shell B.命令解释器 C.广义指令 D.缓存管理指令
Shell属于命令解析器,属于命令接口 广 义指令就是系统调用指令
系统中的缓存,全部由操作系统管理,对用户是透明的,操作系统不提供管理系统缓存的系统调用。
A.制约性 B.间断性 C.顺序性 D.共享性
A. BIOS B. ROM C. EPROM D. RAM
RAM:随机访问存储器( random-access memory的缩写)特征:可随机读写,读写速度快,断电后数据消 失。 ROM:只读存储器(read only memory)特征:数据写入之后不可更改,即使断电数据也不消失。 EPROM:电可编程序只读存储器(Electrically Programmable Read- Only- Memory),-种特殊的ROM。 BIOS: Basic Input Output System 基本输入输出系统
例子:为一个裸机安装操作系统 Step 1:一般要先进入BIOS系统,选择安装模式(CD或U盘? ) Step 2:安装系统的过程,其实是将操作系统相关数据写入硬盘的过程_(C盘) Step 3:安装完毕,正常开机启动。操作系统相关数据从硬盘加载到RAM中,才能被CPU处理
裸机里有什么? 裸机的主板.上有ROM、有RAM、有空空如也的硬盘。 一台裸机只有RON中有数据,因此BIOS-定是存在ROM中
A.系统吞吐量小 B. CPU利用率不高 C.资源利用率低 D.无交互能力
单道批处理系统:单道性、顺序性、自动性
多道批处理系统:制约性、多道、间断性、宏观上并行、微观上串行
A.批处理操作系统、分时操作系统和多任务系统 B.批处理操作系统、分时操作系统和实时操作系统 C.单用户系统、多用户系统和批处理操作系统 D.实时操作系统、分时操作系统和多用户系统
I.批处理系统允许多个用户与计算机直接交互 II.批处理系统分为单道批处理系统和多道批处理系统 I.中断技术使得多道批处理系统和I/O设备可与CPU并行工作 A.仅I、III B.仅I| C.仅I、II D.仅1、III
I . CPU利用率高 II.系统开销小 III.系统吞吐量大 IV. I/O设备利用率高 A.仅I、III B.仅I、IV C.仅II、III D.仅I、III、IV 单道程序系统:内存中最多只有-道作业,作业之间是串行执行的。若当前作业等待I/O,则CPU闲置等待。 多道程序系统:内存中有多道作业,作业之间并发执行。若当前作业等待I/O,则CPU转 而处理另一道作业。 CPU利用率: CPU“忙” 的时间所占的比例 系统开销:除了处理作业之外,系统在进程、内存等管理上消耗的时间 系统吞吐量:单位时间内CPU完成作业数量 (相同作业下,总耗时越少,吞吐量越大) I/0设备利用率: I/0设 备”忙”的时间所占的比例
eg:
作业A: CPU 5ms –> I/0 5ms –> CPU 5ms –> I/O 5ms 作业B: CPU 5ms –> I/0 5ms – CPU 5ms –> 1/0 5ms
单道:
完成2个作业,总耗时40ms, CPU利用 率=20/40=50%,/0设备利用率=20/40=50%
多道:
完成2个作业,总耗时25ms,CPU利用率=20/25=80%,/0设备利用率=20/25=80%
A.一个机器周期 B.被控制对象规定时间 C.周转时间 D.时间片
实时操作系统:是指当外界事件或数据产生时,能够接受并以足够快的速度予以处理,其处理 的结果又能在规定的时间之内来控制生产过程或对处理系统做出快速响应,并控制所有实时任 务协调-致运行的操作系统。 产生目的:为了能在某个时间限制内完成某些紧急任务而不需要时间片排队
A.先来先服务 B.时间片轮转 C.抢占式的优先级高者优先 D.高响应比优先
实时操作系统:将时间作为关键参数。系统必须能足够及时地处理某些紧急的外部事件。 Key:响应比= (等待的时间+要求服务的时间) /要求服务的时间 eg:进程A要求服务5秒,进程B要求服务10秒,且进程B更重要。若两进程同时到达,则等待10秒之后: 进程A响应比=3,进程B响应比=2。处理顺序: 进程A->进程B
这种情况下A会先处理,不符合.
先来先服务:早期的单道批处理系统 时间片轮转:分时操作系统 抢占式的优先级高者优先:实时操作系统 高响应比优先:常用于多道程序系统中的作业调度
A.加大时间片 B.采用静态页式管理 C.优先级+非抢占式调度算法 D.代码可重入
分时操作系统的工作方式: -台主机连接了若干个终端,每个终端有一个用户在使用。用户交互式地向系统提出命令请求,系统接受每个用户的命令,采用时间片轮转方式处理服务请求,并通过交互方式在终端上向用户显示结果
响应时间:从用户提交请求到系统首次产生响应所用的时间
A. 补充内存物理空间不足的技术 B. 补充相对地址空间的技术
C. 扩充外存空间的技术 D. 扩充输入输出缓冲区的技术
A. 用分段方法来分配和管理物理存储空间,用分页方法来管理用户地址空间。
B. 用分段方法来分配和管理用户地址空间,用分页方法来管理物理存储空间。
C. 用分段方法来分配和管理主存空间,用分页方法来管理辅存空间。
D. 用分段方法来分配和管理辅存空间,用分页方法来管理主存空间。
A. 覆盖技术 B. 交换技术
C. 虚拟技术 D. 物理扩充
A. I/O端口 B. 数据通道
C. I/O专用处理机 D. 软件工具
A.方便用户使用 B.更有效地利用软.硬件资源
C.及时响应用户请求 D.改善系统性能
A.每个应用进程分配的时间片长度 B.进程大小
C.就绪进程数目 D.就绪进程数目和时间片长度
A.增加平均周转时间 B.发挥并提高并行工作能力
C.缩短每道程序的执行时间 D.降低对处理器调度的要求
A.进程是动态的概念 B.进程执行需要处理机
C.进程是有生命期的 D.进程是指令的集合
A.进程被进程调度程序选中 B.时间片到
C.等待某一事件 D.等待的事件发生
I 用户登录成功 II 设备分配 III启动程序执行
A.仅I和II B.仅II和III C.仅I和III D.I II和III
A.一个进程运行完毕 B.运行进程被阻塞
C.一个高优先级进程被创建 D.实时调度中,一个紧迫的任务到来
A.先来先服务 B.轮转 C.最高响应比优先 D.均衡调度
A.某个进程申请系统中不存在的资源
B.某个进程申请资源数超过了系统拥有的最大资源数
C.硬件故障
D.多个并发进程竞争独占型资源
A.执行并行操作 B.撤消进程
C.拒绝分配新资源 D.修改信号量
A.经过静态重定位后,指令代码并不发生变化
B.经过静态重定位后,数据地址和指令地址发生了变化
C.经过动态重定位后,数据地址和指令地址都发生了变化
D.经过动态重定位后,数据地址发生了变化而指令地址没有发生变化
A.最先适应 B.最优适应 C.最坏适应 D.随机适应
A.16 B.32 C.48 D.96
A.缺页中断 B.溢出中断
C.硬件故障中断 D.地址越界中断
A.提高资源利用率 B.提高系统吞吐量
C.减少主机对I/O控制的干预 D.提高CPU与I/O设备的并行操作程度
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
A.操作系统 B.存储容量 C.用户 D.文件长度
A.顺序 B.链接 C.索引 D.Hash
A.方便操作系统对信息的管理 B.方便用户的使用
C.确定文件的存取权限 D.加强对文件内容的保密
A.0,1 B.1,1 C.1,2 D.2,1
A.CPU利用率低 B.不能并发执行 C.缺少交互性 D.以上都不是
A.系统调用 B.中断 C.库函数 D.原语
A.在多台处理机上同时执行多道程序 B.在多台处理机上同一时刻执行多道程序
C.在一台处理机上同时执行多道程序 D.在一台处理机上同一时刻执行多道程序
A.进程是静态的文本 B.进程与程序是一一对应的
C.进程与作业是一一对应的 D.多个进程可以在单个CPU上同时执行
A.运行→就绪 B.运行→等待 C.等待→运行 D.等待→就绪
A.由调度程序为进程分配CPU B.建立一个进程控制块
C.为进程分配内存 D.将进程控制块链入就绪队列
A.现运行的进程正常结束或异常结束 B.现运行的进程从运行态进入就绪态
C.现运行的进程从运行态进入等待态 D.有一进程从等待态进入就绪态
A.先来先服务 B.短作业优先
C.响应比高优先 D.优先级
A.与多个进程竞争CPU B.与多个进程释放资源
C.仅由于并发进程的执行速度不当 D.除资源分配策略不当外,也与并发进程执行速度不当
(最坏情况每bai个进程du卡2台,4个进程全部卡zhi死)
A.2 B.3 C.4 D.5
A.编辑 B.编译 C.连接 D.装载
A.用户确定的 B.可变的 C.不受限制的 D.固定的
A.把程序的逻辑空间和内存的物理空间按同样的尺寸分成若干页
B.把作业按其所需空间分成若干页
C.将内存的空闲空间分成若干页
D.随机地将每个作业的地址空间分成大小相同的若干页
A.以段为单位分配,每一段是一个连续存储区 B.段与段之间必定不连续
C.段与段之间必定连续 D.每段是等长的
A.②-④-①-③ B.③-①-④-② C.②-①-④-③ D.③-④-①-②
A.向设备寄存器写命令
B.检查用户是否有权使用设备
C.将二进制整数转换成ASCII码以便打印
D.解释用户的I/O请求,并将该请求转化为具体的I/O操作
A.文件组织从用户和文件系统的不同角度出发分为逻辑文件和物理文件
B.逻辑文件是用户概念中的文件,分为流式文件和记录式文件
C.磁带文件的物理组织方式一般可以采用顺序结构或链接结构
D.磁盘文件的物理组织方式一般可以采用顺序结构、链接结构或索引结构等
A.连续结构文件 B.索引结构文件
C.隐式链接结构文件 D.显式链接结构文件
A.节省存储空间 B.解决命名冲突
C.缩短文件传送时间 D.减少系统开销
A.位示图 B.记录的成组操作 C.空闲块表 D.空闲块链
A.用户与计算机之间的接口 B.控制和管理计算机系统的资源
C.合理组织计算机工作流程 D.一个大型的工具软件
A.命令解释程序 B.缺页处理程序
C.进程调度程序 D.时钟中断处理程序
A.SPOOLing技术 B.虚拟存储技术
C.缓冲技术 D.多道程序设计技术
A.由协处理器执行的一个程序 B.一个独立的程序 + 数据集
C.PCB结构.程序和数据的集合 D.一个独立的程序
A.n B.n-1 C.n-2 D.1
A.便一直存在于系统中,直到被操作人员撒消
B.随着作业运行正常或不正常结束而撒消
C.随着时间片轮转而撒消与建立
D.随着进程的阻塞或唤醒而撒消与建立
A.运行进程的时间片用完 B.运行进程出错
C.运行进程要等待某一时件发生 D.有新进程进入就绪状态
A.响应比高者优先 B.时间片轮转法
C.先来先服务 D.短作业优先
A.程序死循环 B.多个进程彼此等待资源而不能前进的状态
C.硬件故障 D.时间片太短,进程的调进调出太频繁而效率太低
A.打印机 B.磁带机 C.磁盘 D.CPU
A.存储分配 B.地址重定位 C.地址保护 D.程序移动
A.段页式 B.页式 C.段式 D.可变分区
A.1 B.2 C.3 D.4
A.段表和页表控制 B.段表控制 C.页表控制 D.界地址
A.CPU与外设能紧密结合 B.CPU与外设能并行工作
C.CPU速度提高 D.外设速度提高
A.逻辑设备名 B.物理设备名 C.主设备号 D.从设备号
A.释放文件所占用的存储空间
B.对文件原占用的存储单元全部清零
C.删除该文件的目录项,即文件控制块(FCB)
D.若文件为共享文件,还要对共享设置进行处理
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
A.存储介质标志 B.文件名
C.存取控制信息 D.文件的物理结构
A.2G B.4G C.8G D.16G
1.C 2.D 3.B 4.D 5.B
6.C 7.C 8.C 9.D 10.B
11.B 12.A 13.B 14.D 15.C
16.B 17.C 18.A 19.B 20.B
21.C 22.A 23.C 24.D 25.C
26.A 27.D 28.A 29.D 30.C
31.B 32.D 33.A 34.A 35.D
36.C 37.C 38.C 39.B 40.B
41.A 42.A 43.D 44.C 45.B
46.B 47.D 48.B 49.B 50.D
51.B 52.D 53.B 54.A 55.B
56.A 57.B 58.B 59.A 60.C
答案:(1)就绪状态→执行状态:进程分配到CPU资源 (2)执行状态→就绪状态:时间片用完 (3)执行状态→阻塞状态:I/O请求 (4)阻塞状态→就绪状态:I/O完成
答案:为了实现动态分区式分配,将系统中的空闲分区组织成空闲分区表或空闲分区链。所谓顺序搜索,是指按表或链的组织顺序,检索表或链上记录的空闲分区,去寻找一个最符合算法的、大小能满足要求的分区。
分区存储管理中常采用的分配策略有:首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法、最坏适应算法。
答案:(1)保存处理机的现场信息(2)按某种算法选取进程(3)把处理机分配给进程。
答案:(1)动态性是进程最基本的特性,表现为由创建而产生,由调度而执行,因得不到资源而暂停执行,由撤销而消亡。进程有一定的生命期,而程序只是一组有序的指令集合,是静态实体。
(2)并发性是进程的重要特征,同时也是OS 的重要特征。引入进程的目的正是为了使其程序能和其它进程的程序并发执行,而程序是不能并发执行的。
(3)独立性是指进程实体是一个能独立运行的基本单位,也是系统中独立获得资源和独立调度的基本单位。对于未建立任何进程的程序,不能作为独立单位参加运行。
答案:
(1)请求分页(段)的页(段)表机制
(2)缺页(段)中断机构
(3)地址变换机构
答案:
缓和CPU与I/O设备之间速度不匹配的矛盾;
减少对CPU的中断频率;
放宽对中断响应时间的限制;
解决数据力度不匹配的问题;
提高CPU和I/O设备之间的并行性。
答案:处理机管理的主要功能是:进程管理、进程同步、进程通信和处理机调度; 进程管理:为作业创建进程,撤销已结束进程,控制进程在运行过程中的状态转换。 进程同步:为多个进程(含线程)的运行进行协调。进程 通信:用来实现在相互合作的进程之间的信息交换。 处理机调度: (1)作业调度。从后备队里按照一定的算法,选出若干个作业,为他们分配运行所需的资源。(2)进程调度:从进程的就绪队列中,按照一定算法选出一个进程,把处理机分配给 它,并设臵运行现场,使进程投入执行。
答案:虚拟存储器有多次性、对换性、虚拟性三大特征。最本质的特征是虚拟性。
答案:第一层:对象及其属性说明(文件、目录、硬盘或磁带存储空间);
第二层:对对象操纵和管理的软件集合(I/O控制层即设备驱动程序、基本文件系统即物理I/O层、基本I/O管理程序或文件组织模块层、逻辑文件系统层) 第三层:文件系统接口(命令接口/图形化用户接口与程序接口)。
答案:文件管理主要功能:文件存储空间的管理、目录管理、文件的读(写)管理和保护。 文件管理的主要任务:管理用户文件和系统文件,方便用户使用,保证文件安全性。
答案: a. 调度性。在传统的操作系统中,拥有资源的基本单位和独立调度、分派的基本单位都是进程,在引入线程的OS中,则把线程作为调度和分派的基本单位,而把进程作为资源拥有的基本单位; b. 并发性。在引入线程的OS中,不仅进程之间可以并发执行,而且在一个进程中的多个线程之间,亦可并发执行,因而使OS具有更好的并发性; c. 拥有资源。无论是传统的操作系统,还是引入了线程的操作系统,进程始终是拥有资源的一个基本单位,而线程除了拥有一点在运行时必不可少的资源外,本身基本不拥有系统资源,但它可以访问其隶属进程的资源; d. 开销。由于创建或撤销进程时,系统都要为之分配和回收资源,如内存空间等,进程切换时所要保存和设置的现场信息也要明显地多于线程,因此,操作系统在创建、撤消和切换进程时所付出的开销将显著地大于线程。
答案:一般地,把与文件系统有关的软件分为四个层次:
答:基本特征:并发、共享、异步、虚拟。
功能:处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理、用户接口。
答:(1)程序是一个静态概念,而进程是一个动态概念,是程序的一次执行;
(2)进程具有并行特性,而程序没有;
(3)进程和程序不是一一对应的,一个程序可对应多个进程;一个进程可以执行一个或几个程序。
(1)若调度程序只将nice的值作为进程的优先数,即priority=nice,则可能会出现饥饿现象,为什么?
(2)使用nice、cpuTime和waitTime设计一种动态优先数计算方法,以避免产生饥饿现象,并说明waitTime的作用。
答:(1)由于采用了静态优先数,当就绪队列中总有优先数较小的进程时,优先数较大的进程一直没有机会运行,因而会出现饥饿现象。
(2)优先数的计算公式为:
priority=nice+k1cpuTime- k2waitTime,其中k1>0, k2>0。waitTime可使长时间等待的进程的优先数减少。
答 组成:(1)输入井和输出井,(2)输入和输出缓冲区,(3)输入(收容)进程SPi 和输出(提取)进程Spo。
当用户进程请求打印输出时, SPOOLing系统同意为它打印输出, 但并不真正立即把打印机分配给该用户进程, 而只为它做两件事: ① 由输出进程在输出井中为之申请一个空闲磁盘块区, 并将要打印的数据送入其中; ② 输出进程再为用户进程申请一张空白的用户请求打印表,并将用户的打印要求填入其中, 再将该表挂到请求打印队列上。
当打印机空闲,输出进程将从请求打印队列的对首取出一张请求打印表,根据表中的要求将打印的数据从输出井传送到内存缓冲区,再由打印机打印….。
某虚拟存储器的用户编程空间共32个页面,每页为1KB,内存为16KB。假定某时刻一用户页表中已调入内存的页面的页号和物理块号的对照表如下:
页号 | 物理块号 |
---|---|
0 | 3 |
1 | 7 |
2 | 11 |
3 | 8 |
则逻辑地址0A5C(H)所对应的物理地址是什么?要求:写出主要计算过程。
****解题过程****:
首先要知道页式存储管理的逻辑地址分为两部分:页号和页内地址。物理地址分为两部分:
关系为:逻辑地址= 页号+页内地址
物理地址= 块号+页内地址;
分析题:已知:用户编程空间共32个页面,2ˆ5 = 32 得知页号部分占5位,由“每页为1KB”,1K=2^10,可知内页地址占10位。
由“内存为16KB”,2^4=16得知块号占4位。
逻辑地址0A5C(H)所对应的二进制表示形式是:0000101001011100,后十位1001011100是页内地址,
00010为为页号,页号化为十进制是2,在对照表中找到2对应的物理块号是11,11转换二进制是1011,即可求出物理地址为10111001011100,化成十六进制为2E5C;
即则逻辑地址0A5C(H)所对应的物理地址是2E5C;