《操作系统》复习
1、什么是操作系统?简述操作系统的类型。
操作系统：一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理组织计算机工作流程，并为用户使用计算机提供方便的程序和数据的集合.操作系统有：批处理系统、分时系统、实时系统、网络操作系统、分布式操作系统、嵌入式操作系统等。
2、什么为核心态、用户态、特权指令？
系统态(管态、核心态):只能运行os的程序。
用户态（目态）：运行用户的程序。ﻭ特权指令:只允许操作系统使用.ﻭ非特权指令:一般用户使用。
3、简述信号量的定义和作用.
信号量是一个具有非负初值的整型变量,并且有一个队列与它相关联。其作用是实现进程的同步和互斥。
4、什么是进程?什么是线程?有何区别？
进程是程序实体的运行过程,是系统进行资源分配和调度的一个独立的基本单位。
线程是进程中的一个实体,是被系统独立调度和分配的基本单位。
区别:１）线程是调度的基本单位,进程是拥有资源的资本单位。2)不同进程之间、同一个进程中的多个进程之间可以并发执行3）进程是拥有资源事物一个独立单位，而进程除了一些必不可少的资源外基本不拥有系统资源
5、什么是死锁？产生死锁的原因和必要条件是什么?　
死锁：多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局,此时若无外力作用,它们将无法再向前推进.
产生原因：1)竞争不可剥夺性资源2)进程间推进顺序非法
必要条件:互斥条件、请求和保持条件、不剥夺条件、环路等待条件
6、说明高级、中级和低级调度的区别。
低级调度运行频率最高，因而低级调度算法不太复杂,以免占用太多的CPU时间。高级调度往往发生在一个作业运行完毕,退出系统又需要重新调入一个作业进入内存,采用相对较复杂的调度算法.中级调度的运行频率基本介于上述两种调度之间。
7、请画出进程的状态转换图。
8、简述操作系统中的调度有哪些类型?
先来先服务调度算法ＦCＦS、时间片轮转调度算法RR、短进程优先调度算法SPＦ、高响应
比优先调度算法、多级反馈队列调度算法
9、某系统中有10台打印机，有三个进程P１,P２,P３分别需要８台，７台和4台。P1，Ｐ２,P３已申请到4台，2台和２台。若此时P3提出还需要使用2台打印机的请求,试问：按银行家算法能分配给P3吗？
Ｐroｃｅss
Woｒk
Alｌocatiｏn
Need
P1
8
４
4
P2
7
2
5
P３
6
2
4
因为系统仅有10台打印机,而已分配４+２＋２＝8台,即现在仅有2台空余打印机,不能满足任何进程的请求,故系统进入不安全状态。因此Ｐ3提出请求时，系统不能将资源分配给它，否则系统会发生死锁。
１0、什么是进程的互斥与同步?有何联系？　
进程同步:因多个进程要共同完成一项任务而需要相互等待、相互合作,以达到各进程按相互协调的速度的过程．
进程互斥:并发执行的进程因竞争同一资源而导致的相互排斥的关系
同步
互斥
进程-进程
进程-资源—进程
时间次序上受到某种限制
竞争到某一物理资源时不允许其他进程工作
相互清楚对方的存在及其作用，交换信息
不一定清楚其他进程情况
往往指有几个进程共同完成一个任务
往往指多个任务多个进程间通讯制约，故更广泛
举例：生产与消费之间,发送与接收之间，作者与读者之间，供者与用者之间。
举例：交通十字路口,单轨火车的拨道岔.
11、在信号量S上执行P、V操作时,Ｓ的值发生变化,当S>０，S=0，S〈0时，他们的物理意义是什么?P(S）、V（S)的物理意义呢?
ｓ＞＝0，表示申请的临界资源可用,可以进入临界区;ｓ〈０,表示没有临界资源可用。
从物理意义上理解，Ｐ(s)操作相当于申请资源;V（s）操作相当于释放资源
1２、考虑一个请求分页系统,测得如下的时间利用率:CＰU:2０%；分页磁盘：97。7%；其它外设：5％下列措施中，哪个(些）可改善CPＵ的利用率？说明理由:(1）更换速度更快的CPU （2）更换更大容量的分页磁盘 （3)增加内存中用户进程数　(4)挂起内存中的某个(些)用户进程。
选3）4)。原因:CＰU时间利用率低,增加CPＵ的用户进程数可增加ＣPＵ的工作量,提高CＰU的利用率.还有，挂起某个（些）进程可增加新进程,增加系统开销,减少等待进程的时间，提高CPＵ的时间利用率.
13、对于一个利用快表且页表存于内存的分页系统,假定CPU一次访问时间为１us,访问快表的时间可以忽略不记。如果85%的地址影射可直接通过快表完成,那么进程完成一次内存读写
的平均有效时间是多少？
平均有效时间为：（1+1)＊(１—0。８5）+0.85*1=１。1５微秒
因为访问一次内存数据需要访问内存两次,第一次是内存中的页表,第二次才真正访问数据。
14、考虑一个由８个页面，每页有102４个字节组成的逻辑空间,把它装入到有32个物理块的存储器中，问:逻辑地址需要多少位二进制表示?绝对地址需要多少位二进制表示?
解:因为页面数为8＝２３，故需要3位二进制数表示.每页有1０2４个字节，１024=２10,于是页内地址需要10位二进制数表示。32个物理块，需要５位二进制数表示（32=2５）页的物理地址由块号和页内地址的拼接,所以需要5+1０=15位二进制数表示。页的逻辑地址由页号和页内地址组成,所以需要3+10=1３位二进制数表示.
15、试述分页系统和分段系统的主要区别。
1)页是信息的物理单位，分页是系统管理的需要。段是信息的逻辑单位,分段是为了更好实现共享，满足用户需要。2)页是大小固定且由系统确定。段的长度不固定，决定于用户所编写
程序.３）分页的作业地址空间时一维,分段的地址空间是二维
16、设有一页式存储管理系统,向用户提供的逻辑地址空间最大为16页，每页2048字节，内存总共有8个存储块,试问逻辑地址至少应为多少位？内存空间有多大?
在页式存储管理系统中,用户的逻辑地址结构由页号和页内位移构成.如题，每页为２04８字节,因此页内位移需11个二进制，而系统的逻辑地址空间最大为16页。所以，页号的地址占4个二进制位．因此该系统中逻辑地址应为15个二进制位。
1７、有一页式系统，其页表存放在主存中。如果对主存的一次存取需要1。5微秒,试问实现一次页面访问的存取时间是多少?如果系统加有快表,平均命中率为8５%,当页表项在快表中时,其查时间忽略为0，试问此时的存取时间为多少?
未加快表的存取时间为１+１＝2微秒
加有快表的存取时间为（１＋1）*(１—0.85）+0。85＊１＝1。15微秒
1８、某虚拟存储器的用户空间共有32个页面,每页1KＢ,主存16KB.假定某时刻系统为用户的
第０、1、2、3页分别分配的物理块号为５、10、４、７,试将虚拟地址０A5C和093C变换为物理地址。
程序空间的大小为３２KB,因此逻辑地址的有效位数是１5位。内存储空间的大小是16KB,因此物理地址至少需要１４位。
当页面为1KＢ时，虚地址０Ａ５C表示页号为00０10,页内地址是１00101110０。该页在内存的第4块，即块号为0100,因此０A５Ｃ的物理地址是0１00100101110０,即１２5CH.
当页面为１KＢ时,虚地址093C表示页号为０00１0，页内地址是010０1111０0．该页在内存的第4块,即块号为0100，因此０A５Ｃ的物理地址是０１00100１1１１0０，即113CH。
19、设备驱动程序是什么?为什么要有设备驱动程序，用户进程怎样使用驱动程序？
设备驱动程序是I/O进程与设备控制器之间的通信程序，设备驱动程序主要负责启动指定设备，即接收命令分析后发给设备控制器,也将设备控制器发来的信号传送给上层软件。
使用流程：用户发出I／O请求——系统接收I/Ｏ请求－—设备驱动程序具体完成I/O操作——I/Ｏ完成后,用户进程重新开始执行
2０、试说明ＳPOOLｉｎg系统的组成。
１)输入井和输出井2)输入缓冲区和输出缓冲区3）输入进程ＳPｉ和输出进程SＰo
２1、磁盘访问时间由哪几部分组成?每部分时间应如何估算？
1）寻道时间  Ｔs=s＋ｍn  其中ｓ为磁道启动时间,m为磁头平均跨越一道时间,n为跨越的道数
２)传输时间  Tｔ＝b／rN  其中b为传输的字节数，N为一个磁道中能容纳的字节数,r为盘片旋转速度
３)旋转延迟时间
所以磁盘访问时间T=ｓ+mn+１/2r+b/rN
22、某硬磁盘有５ 个记录面，记录面上有效记录区域的内径为２0cｍ，外径为３0cm。磁道上记录的位密度为2５0ｂit／mｍ,道密度为10 道/mm,每一磁道上分为16个扇区,每个扇区记录１KB（字节)，磁盘旋转速度为10０0０ 转／分。则该硬磁盘的非格式化容量约为（1) MB；
格式化容量约为(2) ＭＢ;该硬磁盘的数据传输速率约为（3) MB/S。 [选项] （1）:Ａ、３7 B、４2 C、4７ Ｄ、56　(2）:A、２5 Ｂ、29 C、33 D、39　(3):A、1.8 Ｂ、2。2 C、２.６ D、3。1 请写出计算过程．
（1)、非格式化容量:
可表达如下：非格式化容量=记录面数*每面的容量＝记录面数*（每面的磁道数*每个磁道的字节数）此公式可进一步演化为其它很多形式，如:非格式化容量=记录面数*（内直径的周长＊位密度)*内外半径之间的磁道数
在本题中：
非格式化容量=5＊(π＊20＊10＊250/8＊）＊(３0-20)/2*1０＊10
=490６250０B
一块操
=46。7９MＢ
≈47MＢ　
（注：题中的内径，外径均是指直径)
（2)、格式化容量：　
可表达如下:格式化容量=记录面数*每面的容量＝记录面数＊(每面的磁道数*每个磁道的字节数）=记录面数＊(每面的磁道数＊每个磁道的扇区数*每个扇区的字节数）
在本题中，格式化容量=5*(30—2０）/２*1０*10*１6*1０24
=409６0000B
=39。0625M
≈39M
(３)、数据传输率:
公式:数据传输率＝一个磁道上的字节数/旋转一周的时间在本题中,数据传输率=（1024*1６)／（60/10００0)
=２７30666。667Ｂ　
≈2。6MB　
通过以上的分析，本题(1)应选C，(２）应选D,（3)应选(C）
２3、某磁盘有4０个磁道,磁头从一个磁道移至另一磁道需要6ｍs。文件在磁盘上非连续存放,逻辑上相邻数据块的平均距离为13磁道，每块的旋转延迟时间及传输时间分别为l00ｍs、２５ms，问读取一个100块的文件需要多少时间？如果系统对磁盘进行了整理，让同一文件的磁盘块尽可能靠拢,从而使逻辑上相邻数据块的平均距离降为２磁道，这时读取一个100块的文件需要多少时间?