《操作系统》试题库-简答题

1、什么是操作系统？它有什么基本特征？

操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源、有效地组织多道程序运⾏的系统软件（或程序集合），是⽤户与计算机之间的接⼝。

操作系统的基本特征是：并发、共享和异步性。2、操作系统的含义及其功能是什么？

1）、含义：OS是⼀组系统软件，它是软硬件资源的控制中⼼，它以尽量合理有效的⽅法组织多个⽤户共享计算机的各种资源。

2）功能：管理计算机的软硬件资源（包括：处理机管理，作业管理，存储管理，设备管理，⽂件管理）、提⾼资源的利⽤率、⽅便⽤户。

3、叙述操作系统的含义及其功能，并从资源管理⾓度简述操作系统通常由哪⼏部分功能模块构成，以及各模块的主要任务。答：

1)、OS是⼀个系统软件，是控制和管理计算机系统硬件和软件资源，有效、合理地组织计算机⼯作流程以及⽅便⽤户使⽤计算机系统的程序集合。2）功能：管理计算机的软硬件资源、提⾼资源的利⽤率、⽅便⽤户。3）组成模块：

（1）、处理机管理（或进程管理）：对CPU的管理、调度和控制。（2）、存储管理：管理主存的分配、使⽤和释放。

（3）、设备管理：管理设备的分配、使⽤、回收以及I/O控制。（4）、⽂件管理：管理外存上⽂件的组织、存取、共享和保护等。

（5）、作业管理：对作业的管理及调度。(或⽤户接⼝，使⽤户⽅便的使⽤计算机)4、什么是中断向量？什么是多级中断？中断处理的过程⼀般有哪⼏步？（1）、中断向量：存放中断处理程序⼊⼝地址的内存单元称为中断向量。

（2）、多级中断：为了便于对同时产⽣的多个中断按优先次序来处理，所以在设计硬件时，对各种中断规定了⾼低不同的响应级别。优先权相同的放在⼀级。

（3）、中断处理步骤：响应中断，保存现场；分析中断原因，进⼊中断处理程序；处理中断；恢复现场，退出中断。5、什么是多道程序设计技术

多道程序设计技术就是在系统（内存）中同时存放并运⾏多道相互独⽴的程序（作业），主机以交替的⽅式同时处理多道程序。它是⼀种宏观上并⾏，微观上串⾏的运⾏⽅式。6、分时系统和实时系统有什么不同？

答：分时系统通⽤性强，交互性强，及时响应性要求⼀般（通常数量级为秒）；实时系统往往是专⽤的，系统与应⽤很难分离，常常紧密结合在⼀起，实时系统并不强调资源利⽤率，⽽更关⼼及时响应性（通常数量级为毫秒或微秒）、可靠性等。7、SPOOLing的含义是什么？试述SPOOLing系统的特点、功能。

答：SPOOLing是Simultaneous Peripheral Operation On-Line （即并⾏的外部设备联机操作）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。SPOOLing系统由专门负责I/O的常驻内存的进程以及输⼊井、输出井组成；

它将独占设备改造为共享设备，实现了虚拟设备功能。

8、操作系统⽤户接⼝中包含哪⼏种接⼝？它们分别提供给谁使⽤？

答：操作系统的⽤户界⾯是操作系统与使⽤者的接⼝，现代操作系统通常提供两种界⾯：命令界⾯（图形界⾯）和系统调⽤界⾯

DOS操作系统和UNIX操作系统为命令界⾯的代表（⽬前UNIX也提供图形界⾯）。图形界⾯的代表为微软的Windows操作系统，⼤多数普通⽤户使⽤这种界⾯。

系统调⽤是操作系统提供给编程⼈员的接⼝。在UNIX系统中，系统调⽤以C函数的形式出现的。它只能在C程序中使⽤，不能作为命令在终端输⼊。

9、程序状态字包含哪些主要内容?(1)程序基本状态(2)中断码(3)中断屏蔽位

10、作业与进程有何不同？它们之间有什么关系？（1）、不同：

作业：是⽤户在⼀次上机活动中，要求计算机系统所做的⼀系列⼯作的集合。也称作任务（task）。进程：是⼀个具有⼀定独⽴功能的程序关于某个数据集合的⼀次可以并发执⾏的运⾏活动。

作业是⼀个宏观的执⾏单位，它主要是从⽤户的⾓度来看待的。作业的运⾏状态是指把⼀个作业调⼊内存，然后产⽣若⼲个进程可以去竞争CPU。

进程是微观的执⾏单位，它主要从系统的⾓度来看待的，它是抢占CPU和其他资源的基本单位。进程的执⾏状态是指⼀个进正占⽤了CPU。

（2）、关系：⼀个作业调⼊内存以后，处于执⾏状态，则此作业对应在系统建⽴若⼲个进程。进程的所有状态对应作业的执⾏状态，通过这若⼲个进程的执⾏，来完成该作业。11、什么是进程？什么是线程？它们的关系是什么？

进程是⼀个具有⼀定独⽴功能的程序关于某个数据集合的⼀次可以并发执⾏的运⾏活动。线程是进程内可以并⾏执⾏的单位，即处理机调度的基本单位。

它们的关系是：⼀个线程只能属于⼀个进程，⽽⼀个进程可以有多个线程；资源分配给进程，同⼀进程的所有线程共享该进程的所有资源；处理机分给线程，即真正在处理机上运⾏的是线程；线程在运⾏过程中，需要协作同步，不同进程的线程间要利⽤消息通信的办法实现同步。12、画出混合级线程实现过程图。

13、在OS 中，引起进程调度的因素有哪些？1、 完成任务；正在运⾏的进程完成任务，释放CPU2、 等待资源；等待资源或事件，放弃CPU

3、 运⾏时刻；规定时间⽚已⽤完，时钟中断，让出CPU

4、 发现标志；核⼼处理完中断或陷⼊事件后，发现“重新调度标志”被置上，执⾏进程调度。

14、进程调度的主要功能是什么？(1) 保存当前正在运⾏进程的现场；

(2) 从就绪队列中挑选⼀个合适的进程（使⽤⼀定的调度算法），将其状态改为运⾏态，

准备分配CPU 给它；

(3) 为选中的进程恢复现场，分配CPU15、请说明作业调度与进程调度的区别？

(1) 作业调度是宏观调度，它所选择的作业只是具备获得处理机的资格，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，它动态地把处理机实际地分配给选中进程，使之活动；

(2) 进程调度相当频繁，⽽作业调度的执⾏次数很少；(3) 有的系统可以不设作业调度，但进程调度必不可少。进程2

16、简述时间⽚轮转(RR)调度算法的实现思想?

答：系统把所有就绪进程按先⼊先出的原则排成⼀个队列，新来的进程加到就绪队列末尾。每当执⾏进程调度时，进程调度程序总是选出就绪队列的队⾸进程，让它在CPU中运⾏⼀个时间⽚的时间。当进程⽤完分配给它的时间⽚后，调度程序便停⽌该进程的运⾏，并把它放⼊就绪队列的末尾；然后，把CPU分配给就绪队列的队⾸进程。17、简述优先级调度算法的实现思想？答:

(1)从就绪队列中选出优先级最⾼的进程，把CPU分配给它；

(2)⾮抢占式优先级法是当前占⽤CPU的进程⼀直运⾏直到完成任务或阻塞才让出CPU，调度优先级⾼的进程占⽤CPU。

(3)抢占式优先级法是当前进程在运⾏时，⼀旦出现⼀个优先级更⾼的就绪进程，调度程序就停⽌当前进程的运⾏，强将CPU分给那个进程。18、作业调度和进程调度各⾃的主要功能是什么？

作业调度的主要功能是：①记录系统中各个作业的情况；②按照某种调度算法从后备作业队列中挑选作业；③为选中的作业分配内存和外设等资源；④为选中的作业建⽴相应的进程；⑤作业结束后进⾏善后处理⼯作。

进程调度的主要功能是：①保存当前运⾏进程的现场；②从就绪队列中挑选⼀个合适进程；③为选中的进程恢复现场。19、在UNIX系统下，进程调度的时机有哪些？(1)进程调⽤sleep程序(2)进程终⽌

(3)进程从系统调⽤态返回⽤户态时，重新调度标志被置上

(4)核⼼处理完中断后，进程回到⽤户态，但存在⽐它更适宜运⾏的进程20、简述 shell 命令在UNIX中实现过程。答: 过程如下：(1)终端进程读命令

(2)分析⽤户键⼊的命令是否正确(3)创建⼀个⼦进程(4)等待⼦进程完成⼯作(5)⼦进程运⾏(6)⼦进程完成⼯作终⽌

(7)⼦进程唤醒⽗进程

(8)⽗进程运⾏，发出提⽰符。21、进程间同步和互斥的含义是什么?

同步：并发进程之间存在的相互制约和相互依赖的关系。互斥：若⼲进程共享⼀资源时，任何时刻只允许⼀个进程使⽤。22、为实现分页式虚拟存贮，页表中⾄少应含有哪些内容?页号标志主存块号磁盘上的位置

23、什么是虚拟存储器，其基本特征是什么？虚拟存储器的容量主要受到哪两⽅⾯的？答: 虚拟存储器是由操作系统提供的⼀个假想的特⼤存储器。虚拟存储器的基本特征是：

(1)虚拟性。即不是物理上⽽是逻辑上扩充了内存容量；

(2)兑换性（部分装⼊）。即每个作业不是全部⼀次性地装⼊内存，⽽是只装⼊⼀部分，将当前不运⾏的程序、数据调⾄外存盘交换区；

(3)离散性，即不必占⽤连续的内存空间，⽽是“见缝插针”；(4)多次性，即所需的全部程序和数据要分成多次调⼊内存。

虚拟存储器的容量主要受到指令中表⽰地址的字长和外存的容量的。24、存储管理的基本任务是什么？（1）管理内存空间；

（2）进⾏虚拟地址（或：逻辑地址）到物理地址的转换；（3）实现内存的逻辑扩充；（4）完成内存信息的共享和保护。25、存储管理的主要功能是什么？

答：存储管理的主要功能是解决多道作业的主存空间的分配问题。主要包括：（1）内存区域的分配和管理：设计内存的分配结构和调⼊策略，保证分配和回收。（2）内存的扩充技术：使⽤虚拟存储或⾃动覆盖技术提供⽐实际内存更⼤的空间。

（3）内存的共享和保护技术。除了被允许共享的部分之外，作业之间不能产⽣⼲扰和破坏，须对内存中的数据实施保护。26、解释下列与存储管理有关的名词：(1)地址空间与存储空间

答：⽬标程序所在的空间称为地址空间，即程序员⽤来访问信息所⽤的⼀系列地址单元的集合；存储空间是指主存中⼀系列存储信息的物理单元的集合。(2)逻辑地址与物理地址

答：在具有地址变换机构的计算机中，允许程序中编排的地址和信息实际存放在内存中的地址有所不同。逻辑地址是指⽤户程序经编译后，每个⽬标模块以0为基地址进⾏的顺序编址。逻辑地址⼜称相对地址。物理地址是指内存中各物理存储单元的地址从统⼀的基地址进⾏的顺序编址。物理地址⼜称绝对地址，它是数据在内存中的实际存储地址。

(3)虚地址与实地址

答：虚地址同逻辑地址，实地址同物理地址。(4)地址重定位

答：重定位是把逻辑地址转变为内存的物理地址的过程。根据重定位时机的不同，⼜分为静态重定位（装⼊内存时重定位）和动态重定位（程序执⾏时重定位）。

27、何谓系统的“抖动”现象？当系统发⽣“ 抖动”时，你认为应该采取什么措施来加以克服。

答: “抖动”是指内外存交换频繁使效率下降的现象（刚调出的页马上⼜要调⼊，所造成页⾯的频繁转换现象）

抖动现象与内存中并发的⽤户进程数以及系统分配给每个⽤户的物理块数有关.减少抖动的⽅法有:采取局部置换策略、在CPU调度中引⼊⼯作集算法、挂起若⼲进程等。

28、为什么分段技术⽐分页技术更容易实现程序或数据的共享？

答：1) 每⼀段在逻辑上是相对完整的⼀组信息，分段技术享信息是在段⼀级出现的。因此，任何共享的信息可以单独作⼀个段，同样段中所有内容就可以⽤相同的⽅式进⾏使⽤，从⽽规定相同的使⽤权限；2) ⽽页是信息的物理单位，在⼀个页⾯中可能存在逻辑上互相独⽴的两组或更多组信息都各有不同的使⽤⽅式和存取权限。

因此，分段技术较分页技术易于实现程序或数据的共享。29、什么是请求页式管理？能满⾜⽤户哪些需要？

答：请求页式管理的基本原理是将逻辑地址空间分成⼤⼩相同的页，将存储地址空间分块，页和块的⼤⼩相等，通过页表进⾏管理。页式系统的逻辑地址分为页号和页内位移量。页表包括页号和块号数据项，它们⼀⼀对应。根据逻辑空间的页号，查找页表对应项找到对应的块号，块号乘以块长，加上位移量就形成存储空间的物理地址。每个作业的逻辑地址空间是连续的，重定位到内存空间后就不⼀定连续了。

此外，页表中还包括特征位（指⽰该页⾯是否在内存中）、外存地址、修改位（该页的内容在内存中是否修改过）等。页式存储管理在动态地址转换过程中需要确定某⼀页是否已经调⼊主存。若调⼊主存，则可直接将虚地址转换为实地址，如果该页未调⼊主存，则产⽣缺页中断，以装⼊所需的页。

页式存储管理将不常⽤的页⾯调出内存，使内存的利⽤率⾼；虚拟的容量⼤，⽤户不必担⼼内存不够；不要求作业连续存放，有效地解决了“碎⽚”问题。

30、简述什么是内存的覆盖和交换技术？两者有什么区别？

答：在多道系统中，交换是指系统把内存中暂时不能运⾏的某部分作业写⼊外存交换区，腾出空间，把外存交换区中具备运⾏条件的指定作业调⼊内存。交换是以时间来换取空间，减少对换的信息量和时间是设计时要考虑的问题。

由于CPU在某⼀时刻只能执⾏⼀条指令，所以⼀个作业不需要⼀开始就全装⼊内存，于是将作业的常驻部分装⼊内存，⽽让那些不会同时执⾏的部分共享同⼀块内存区，后调⼊共享区的内容覆盖前⾯调⼊的内容，这就是内存的覆盖技术。

两者的区别主要有：交换技术由操作系统⾃动完成，不需要⽤户参与，⽽覆盖技术需要专业的程序员给出作业各部分之间的覆盖结构，并清楚系统的存储结构；交换技术主要在不同作业之间进⾏，⽽覆盖技术主要在同⼀个作业内进⾏；另外覆盖技术主要在早期的操作系统中采⽤，⽽交换技术在现代操作系统中仍具有较强的⽣命⼒。31、分页式和分段式内存管理有什么区别？

(1)分页是出于系统管理的需要，分段是出于⽤户应⽤的需要。⼀条指令或⼀个操作数可能会跨越两个页的分界处，⽽不会跨越两个段的分界处。(2)页⼤⼩是系统固定的，⽽段⼤⼩则通常不固定。

(3)逻辑地址表⽰：分页是⼀维的，各个模块在链接时必须组织成同⼀个地址空间；分段是⼆维的，各个模块在链接时可以每个段组织成⼀个地址空间。

(4)通常段⽐页⼤，因⽽段表⽐页表短，可以缩短查找时间，提⾼访问速度。32、什么是物理设备？什么是逻辑设备？两者之间有什么区别和联系？进⾏实际输⼊输出操作的硬件设施是物理设备.

操作系统中规定⽤户程序中不要直接使⽤设备的物理名称，⽽⽤⼀另外的名称代之来操作，这就是逻辑设备.

逻辑设备是物理设备属性的表⽰，它并不特指某个具体的物理设备，⽽是对应于⼀批设备，具体的对应则在操作系统启动初始化时确定，或在运⾏过程中根据设备的使⽤情况由系统或⽤户再次确定.33、试述设备控制器必须具有的功能。答：设备控制器应具有以下功能：（1）接收和识别来⾃CPU的各种命令。

（2）实现CPU与设备控制器、设备控制器与设备之间的数据交换。（3）记录设备的状态供CPU查询。（4）识别控制器的每个设备的地址。34、什么叫设备⽆关性？

设备⽆关性指⽤户使⽤设备时仅与逻辑名设备有关，⽽与具体的物理设备⽆关。它包含两个⽅⾯的内容：1）、从程序设计的⾓度看待I/O设备，所体现的接⼝应该是⼀致的。

2）、在操作系统管理设备和相应的操作时，对所有设备都采⽤统⼀的⽅式进⾏。35、SPOOLing技术如何使⼀台打印机虚拟成多台打印机？

答：将⼀享打印机改造为可供多个⽤户共享的打印机，是应⽤SPOOLing技术的典型实例。具体做法是：系统对于⽤户的打印输出，但并不真正把打印机分配给该⽤户进程，⽽是先在输出井中申请⼀个空闲盘块区，并将要打印的数据送⼊其中；然后为⽤户申请并填写请求打印表，将该表挂到请求打印队列上。若打印机空闲，输出程序从请求打印队⾸取表，将要打印的数据从输出井传送到内存缓冲区，再进⾏打印，直到打印队列为空。

36、按资源分配管理技术，输⼊输出设备类型可分为哪三类？简述其区别。

答：按资源分配管理的特点，输⼊输出设备可分为独享设备、共享设备和虚拟设备三类。(1)独享设备：即不能共享的设备，⼀段时间只能由⼀个作业独占。如打印机、读卡机、磁带机等。所有字符型输⼊输出设备原则上都应是独享设备。

(2)共享设备：可由若⼲作业同时共享的设备，如磁盘机等。共享分配技术保证多个进程可以同时⽅便地直接存取⼀台共享设备。共享提⾼了设备的利⽤率。块设备都是共享设备。(3)虚拟设备：利⽤某种技术把独享设备改造成多台同类型独享设备或共享设备。虚拟

分配技术就是利⽤独享设备去模拟共享设备，从⽽使独占设备成为可共享的、快速I/O 的设备。实现虚拟分配的最有名的技术是SPOOLing技术，即假脱机技术。

37、UNIX系统中将设备分为块设备和字符设备，它们各有什么特点？

答：字符设备是以“字符”为单位进⾏输⼊、输出的设备，即这类设备每输⼊或输出⼀个字符就要中断⼀次主机CPU请求进⾏处理，故称为慢速设备。

块设备是以“字符块”为单位进⾏输⼊输出的设备，在不同的系统或系统的不同版本中，块的⼤⼩定义不同。但在⼀个具体的系统中，所有的块⼀旦选定都是⼀样⼤⼩，便于管理和控制，传送效率较⾼。38、什么叫通道技术？通道的作⽤是什么？

答：通道是⼀个独⽴于CPU的专管输⼊/输出控制的处理机，它控制设备与内存直接进⾏数据交换。它有⾃⼰的通道指令，这些通道指令受CPU启动，并在操作结束时向CPU发中断信号。

通道⽅式进⼀步减轻了CPU的⼯作负担，增加了计算机系统的并⾏⼯作程度。

39、在设备管理中设置缓冲区的作⽤是什么？根据系统设置缓冲区的个数，缓冲区可以分为哪⼏种？

答：在设备管理中设置缓冲区的作⽤：（1）缓和CPU和I/O设备之间速度不匹配的⽭盾。（2）减少中断CPU的次数。（3）提⾼CPU和I/O设备之间的并⾏性。

根据系统设置缓冲区的个数，可以分为单缓冲、双缓冲、多缓冲以及缓冲池等四种。40、何谓⽂件系统？为何要引⼊⽂件系统？⽂件系统所要解决的问题(功能)主要有哪些？

⽂件系统是指负责存取和管理⽂件信息的机构，也就是负责⽂件的建⽴、撤销、组织、读写、修改、复制及对⽂件管理所需要的资源（如⽬录表、存储介质）实施管理的软件部分。

引⼊⽂件系统的⽬的: 实现⽂件的“按名存取”，⼒求查找简单；使⽤户能借助⽂件存储器灵活地存取信息，并实现共享和保密。

⽂件系统所要解决的问题(功能)主要有：1）、有效地分配⽂件存贮器的存贮空间(物理介质)。 2）、提供⼀种组织数据的⽅法(按名存取、逻辑结构、组织数据) 3）、提供合适的存取⽅法(顺序存取、随机存取等)。 4）、⽅便⽤户的服务和操作。 5）、可靠的保护、保密⼿段。41、什么是根⽬录？

⽂件系统多级⽬录结构中，将第⼀级作为⽬录树的根结点，⼜称为根⽬录。42、试说明⽂件系统中对⽂件操作的系统调⽤处理功能。

答：系统调⽤是操作系统提供给编程⼈员的唯⼀接⼝。利⽤系统调⽤，编程⼈员在源程序中动态请求和释放系统资源，调⽤系统中已有的功能来完成那些与机器硬件部分相关的⼯作以及控制程序的执⾏速度等。系统调⽤如同⼀个⿊匣⼦，对使⽤者屏蔽了具体操作动作，只是提供了有关功能。

有关⽂件系统的系统调⽤是⽤户经常使⽤的，包括⽂件的创建（create）、打开(open)、读(read)、写(write)、关闭(close)等。43、什么是⽂件的逻辑结构和物理结构？他们各⾃有哪⼏种形式？

答：⽂件的逻辑结构是从⽤户的观点看到的⽂件组织形式。它与存储设备的特性⽆关。分为两种形式：⽆结构的流式⽂件和有结构的记录式⽂件。

⽂件的物理结构是指⽂件在外存上的存储组织形式。⽂件的物理结构与存储设备的特性有很⼤关系。通常有三种形式：顺序结构、链接(或串联)结构、索引结构。

44、写出⽂件系统中采⽤树形⽬录结构的特点。答：树形⽬录结构的特点如下：

（1）解决了重名问题，允许在不同的⼦⽬录中使⽤相同的名字命名⽂件或下级⼦⽬录。（2）层次清楚，便于管理。（3）提⾼检索⽂件的速度。

（4）能进⾏存取权限的控制，实现对⽂件的保护和保密。

45、在磁盘调度算法中，SSTF和C_SCAN算法分别是如何实现的？并⽐较它们的性能。

（1）、SSTF⽅法：根据磁头的当前位置，⾸先选择请求队列中距磁头距离最短的请求为之服务。

（2）、C_SCAN⽅法：磁头从盘⾯上的⼀端（逐柱⾯地）向另⼀端移动，遇到请求⽴即服务；回返时直接快速移⾄起始端⽽不服务于任何请求。如此往返单向地扫描并平均地为各种请求服务。

（3）、性能⽐较：SSTF⽅法可以获得较短的寻道时间，但可能有饿死现象。适合于负载不⼤的系统。C_SCAN⽅法在负载较⼤的系统中，可以获得较好的性能，并且不存在饿死现象。