关于操作系统的概念

关于操作系统的概念

1．操作系统的两个基本特征
并发和共享是多用户（多任务）OS的两个最基本的特征。

2．操作系统中资源包含哪4类资源？
处理机、存储器、I/O设备以及文件（数据和程序）。

3.并行和并发：
并行是指两个或多个事件在同一时刻发生。
并发是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。

4. 进程通信P73 低级通信、高级通信
进程通信是指进程之间的信息交换。根据通信的数据量划分为低级通信和高级通信。
低级通信的特点：（1）效率低；（2）通信对用户不透明。
高级通信的特点：（1）使用方便；（2）高效地传送大量数据。

5. 进程在系统中存在的唯一标志是什么？
PCB（进程控制块）是进程存在的唯一标志。

6.进程和程序的区别（或者说进程的特征）：

进程和程序的区别：
（1）程序是指令的有序集合，其本身没有任何运行的含义，它是一个静态的概念。而进程是程序在处理机上的一次执行过程，它是一个动态概念。
（2）程序的是永久存在的。而进程则是有生命期的，它因创建而产生，因调度而执行，因得不到资源而暂停，因撤消而消亡。
（3）程序仅是指令的有序集合。而进程则由程序段、相关数据段、进程控制块（PCB）组成。
	进程的特征：
(1) 动态性。(2) 并发性。(3) 独立性。(4) 异步性。

7.什么是临界资源，什么是临界区？
临界资源：诸进程间采取互斥方式，实现对这种资源的共享。例：打印机、磁带机等。
临界区：人们把在每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区。

8.程序的顺序执行、并发执行有什么特征？

答：程序的顺序执行具有以下特征：
顺序性 ——处理机的操作，严格按程序所规定的顺序执行。
封闭性 ——程序在封闭的环境下运行，独占全机资源，执行结果不受外界因素影响。
可再现性 ——只要程序执行的环境和初始条件相同，程序多次重复执行，不论是不停顿执行，还是走走停停，都将获得相同的结果。

程序的并发执行具有以下特点：
间断性 ：并发程序具有“执行—暂停—执行”这种间断性的活动规律
失去封闭性 ：某程序在执行时，必然会受到其它程序的影响
不可再现性 ：程序经过多次执行后，虽然它们执行时的环境和初始条件相同，但得到的结果却各不相同。

9. 信号量上的wait、signal操作的定义分别是什么？
答：根据信号量的定义可知，wait、signal操作并非只是对信号量进行减1或加1操作，更重要的是在减1或加1后，还要判断运算的结果。
对于wait操作，先进行信号量减1，然后判定，调用进程自己有可能继续运行，也可能阻塞等待（信号量小于0）。
对于signal操作，先进行信号量加1，然后判定，判定后调用进程自己总是继续运行，但之前可能会唤醒在信号量队列上等待的进程（信号量小于等于0）。

10.死锁的原因，死锁的4个必要条件；死锁预防是怎样破坏后3个条件的？

死锁的原因：（1）竞争不可抢占性资源引起死锁；
		   （2）进程推进顺序不当引起死锁。
死锁的4个必要条件：（1）互斥条件 （2）请求和保持条件 （3）不可抢占条件 （4）循环等待条件
死锁预防：
（1）破坏“请求和保持”条件：
所有进程在开始运行之前，必须一次性地申请其在整个运行过程中所需的全部资源。
（2）破坏“不可抢占”条件：
当一个已经保持了某些不可被抢占资源的进程，提出新的资源请求而不能得到满足时，它必须先释放已经保持的所有资源，待以后需要时再重新申请。
（3）破坏“循环等待”条件：
对系统所有资源类型进行线性排序，并赋予不同的序号；
规定每个进程必须按序号递增的顺序请求资源。

11. 什么叫系统处于安全状态？不安全状态一定意味着死锁吗？
答：若系统能按某种顺序（安全序列） 来为每个进程分配其所需资源，直至最大需求 ，使每个进程都可顺利完成 ，此时系统处于安全状态。
不安全状态意味着可能发生死锁，不是一定会死锁。

12. 叙述静态重定位与动态重定位。
答：在多道程序环境下，用户程序编译所形成的若干个目标模块，它们的起始地址通常都是从0开始的，程序中的其它地址也都是相对于0起始地址计算的。此时应采用可重定位装入方式，根据内存的当前情况，将装入模块装入到内存的适当位置。值得注意的是，在采用可重定位装入程序将装入模块装入内存后，会使装入模块中的所有逻辑地址与实际装入内存的物理地址不同。地址变换是在装入目标模块时一次完成，进程装入内存后不能移动，以后不再改变，故称为静态重定位。
动态重定位是一种通过硬件支持完成的地址重定位技术。动态运行时的装入程序在把装入模块装入内存后，并不立即把装入模块中的相对地址转换为绝对地址，而是把这种地址转换推迟到程序真正要执行时才进行。因此，装入内存后的所有地址都仍是相对地址。为使地址转换不影响指令的执行速度，这种方式需要一个重定位寄存器硬件的支持。

13. 抖动、抖动的原因、根本原因
抖动：进程频繁地进行调入调出，导致CPU无法做其他事。
抖动原因：页面置换算法不合适。
根本原因：进程太多，物理块太少。

14. SPOOLing技术, SPOOLing技术的特点
SPOOLing技术：
通过假脱机技术，则可将一台物理I/O设备虚拟为多台逻辑I/O设备，这样也就允许多个用户共享一台物理I/O设备。
SPOOLing技术的特点：
（1）提高了I/O的速度。（2）将独占设备改造为共享设备。（3）实现了虚拟设备功能。

15. 什么是缓冲，缓冲一般如何实现？为什么要引入缓冲？
缓冲是为了协调吞吐速度相差很大的设备之间的数据传送。
利用内存做缓冲区，利用内存实现缓冲。
引入缓冲的原因：
（1）缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾。
（2）减少对CPU的中断频率，放宽对CPU中断响应时间的限制。
（3）解决数据粒度不匹配的问题。
（4）提高CPU和I/O设备之间的并行性。

16. 举例说明字符设备、块设备。
字符设备：是指数据的存取和传输是以字符为单位的设备。如键盘、打印机等。
块设备：是指数据的存取和传输都是以数据块为单位的设备。如磁盘、磁带。

17. 对I/O设备的控制方式有哪几种？
（1）使用轮询的可编程I/O方式。（CPU利用率最低）
（2）使用中断的可编程I/O方式。
（3）直接存储器访问方式。
（4）I/O通道控制方式。（CPU利用率最高）

18. 什么是设备的无关性？
答：设备无关性，其基本含义是：应用程序中所用的设备，不局限于使用某个具体的物理设备。
为了实现与设备的无关性而引入了逻辑设备和物理设备两个概念。
在应用程序中，使用逻辑设备名称来请求使用某类设备；
在应用程序中，用逻辑设备名称使用设备虽然方便了用户，但系统却只识别物理设备名称，因此在实际执行时，还必须使用物理名称。为此，在系统中，必须具有将逻辑设备名称转换为某物理设备名称的功能。

19. 影响文件安全性的主要因素有哪些？
影响文件安全性的主要因素有：
(1) 人为因素 。即由于人们有意或无意的行为，而使文件系统中的数据遭到破坏或丢失。
(2) 系统因素 。即由于系统的某部分出现异常情况，而造成对数据的破坏或丢失。特别是作为数据存储介质的磁盘，在出现故障或损坏时，会对文件系统的安全性造成影响；
(3) 自然因素 。即存放在磁盘上的数据，随着时间的推移将可能发生溢出或逐渐消失。

20. 文件的逻辑结构按结构分哪2大类？
（1）有结构文件（记录式文件）。
（2）无结构文件（流式文件）。