操作系统基本知识

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操作系统基本知识

　　操作系统是一管理电脑硬件与软件资源的程序，同时也是计算机系统的内核与基石。以下是由小编整理关于操作系统基本知识的内容，希望大家喜欢!

操作系统基本知识

　　一、操作系统基本知识——基本概念题

　　1、(进程)是操作系统中可以并行工作的基本单位，也是核心调度及资源分配的最小单位，它由(程序、数据和PCB)组成，它与程序的重要区别之一是：(它有状态，而程序没有)。在SMP系统中，操作系统还提供了(线程)机制，它是(处理器分配)的最小单位。

　　对于进程而言，包括以下几个方面：

　　( 1 )进程是程序关于某个数据集的一次运行，具有动态性和并发性。

　　( 2)进程是核心调度及资源分配的最小单位，也是可并行工作的基本单位。

　　( 3 )进程是由程序、数据和进程控制块(PCB)组成的。

　　( 4 )进程是一种轻量级进程，一个进程可以由1个或多个线程组成。

　　( 5)进程是处理器分配的最小单位。

　　( 6)线程通常通常用于对称多处理系统(SMP)中。

　　2、存储管理的任务核心是存储空间的分配与(回收)。而现代操作系统中有多种的存储空间分配方案，其中将“存储空间分成大小不等的区域，根据用户要求动态分配”的方法称为(要变分区分配)。

　　分析：现代操作系统中使用的分配方案主要有以下几种：

　　(1)单一连续分配：不分区，所有用户空间给某个进程或作业。

　　(2)固定分区分配：分成大小不等的区域，区域分完后固定不变。

　　(3)可变分区分配：分成大小不等的区域，根据用户要求动态分配。

　　3、在计算机系统中，采用磁盘高速设备虚拟多个“高速”的打印等低速设备的技术称为(Spooling)。

　　分析：Spooling技术就是通过高速设备作为缓存，将低速设备上的任务以队列存储起来，以提高给用户的响应时间。

　　4、在UNIX操作系统中，与Windows操作系统中“快捷方式”类似的概念是(文件链接)。

　　分析：它只是在当前目录下创建一个文件项，但没有复制真正的内容，而且当原文件改变时，这个链接文件也会改变。

　　5、嵌入式操作系统：主要应用于受限的硬件环境中，CPU、内存、存储的资源相对受到较高的限制，而且硬件选择较多，用户日常操作比较密集，并且现在都朝着“联网使用”的趋势发展。因此应该(具有较强的实时性)，(拥有强大的网络功能)、(良好的移植性);但由于存储有限，因此是不可能实现海量数据处理能力的。

　　现代流行的嵌入式操作系统有40多种，主要的派系有三个：最悠久的PalmOS、开源的嵌入式Linux，以及windows的嵌入式版本(最早是windows CE，后来发展为适用于PDA的pocketPC和适用于智能手机的smartPhone)。而FreeBSD是一个UNIX开源实现，属于PC操作系统之列。

　　二、操作系统基本知识——概念比较题

　　1、将一些主存中的页淘汰到外存，腾出空间给要使用的页，这个过程就是Swapping。

　　页面调度算法有：

　　(1)最优算法：这显然是我们追求的目标，但由于要实现最优，就是要使得未来的缺页次数最少，这需要根据未来的“页面需求”才能够决策，但我们无法预知未来，因此仅仅是理论上的调度算法。

　　(2)随机算法：也就是随机地换出一些页，由于这种算法实现起来比较简单，因此也是一种可能的算法。

　　(3)先进先出：由于最先调入的页，就意味着其驻留时间最长,因此将其调出也是一种比较合理的方案。

　　(4)最近最少使用：虽然我们无法预知未来，但我们可以总结过去，因此我们可以将最近最少使用的页调出，因为它们不用的概率更高一些。

　　“后进先出”的调度思路，显然是将最后调入的页，先置换出去。但由于存储具有“时间局部性”，因此刚调入主存的页面，在一段时间内访问的需求肯定是比较大的。这时，如果将其置换出去，显然易于造成“颠簸”，因此显然是不合理的调度算法。

　　2、操作系统的结构设计模式有多种，其中“所有处理机运行且共享一个内存”的设计结构是(对称多处理模式)结核，它的特点是(适合共享存储器结构的多处理系统)。(分析要点：所有处理机就是多处理器)

　　三、操作系统基本知识——工作原理题

　　1、虚拟存储管理系统的基础是程序的(局部性)理论。这个理论的基本含义是指程序执行时往往会(不均匀地)访问内存储器。程序的(局部性)现在(时间局部性)和(空间局部性)上。(时间局部性)是指最近访问的存储单元可能马上又要访问。(空间局部性)是指马上访问的单元，而其附近的单元也可能马上访问。

　　根据这个理论，DENNING提出了工作集理论。工作集是进程运行时频繁地访问的页面集合。在进程运行时，如果它的工作页面都在(主存储)器内，能够使该进程有效地运行，否则会出现频繁的页面调入/调出现象。

　　虚拟存储的核心是“用磁盘等外存去扩展主存”，就是将一部分信息放在磁盘上，等需要时再调到主存中，这样就可以在“逻辑上扩大主存的空间”。

　　从中得出两个结论：

　　(1)经常会访问刚访问过的存储单元——时间局部性。

　　(2)当某个存储单元被访问过，其邻近的单元就很可能被访问(也就是对存储访问有成组的倾向)——空间局部性。

　　这也就是说明，对内存的访问是不均匀的，局部的。而对于最后的问题而言，事实上只要根据“否则会出现频繁的页面调入/调出”中可以看出显然就是当工作页面都在“主存储器”中时无须换页。

　　2、Windows NT中，运行在核心态的子系统是(执行体)，而进程就是由(执行体)中的(对象管理器)负责创建和删除的。分析：Windows NT可以分为执行体和保护子系统。前者运行在核心态，后者运行在用户态。而保护子系统主要包括环境子系统、集成子系统两类。而Windows NT的进程是由执行体中的对象管理器负责创建和删除的。每个进程创建时只有一个线程，根据需要可以创建更多的线程。四、原理应用题：

　　1、进程PA不断地向管道写数据，进程PB从管道中读数据并加工处理，如图。如果采用PV操作来实现进程PA和进程PB的管道通信，并且保证这两个进程并执行的正确性，则至少需要(2个信号量，信号量的初值是0.1)

　　对于信号量的个数与初值而言，需要掌握以下几个要点：

　　(1)控制互斥只需1个信号量，信号量的值是“临界区”的数量(或指可重入的个数)。

　　(2)控制同步需要2个信号量，信号量的值分别用于管理“同步区”的满值和空值;因此如果“同步区”的个数是1，则可以省去一个信号。 (3)经典的“生产者—消费者”问题，是“互斥+同步”的控制，通常需要3个信号量。

　　而本题中这个经典的“生产者—消费者”的问题，其中进程PA和进程PB分别是生产者和消费者，管道为临界区。根据上面的原则，我们知道在程序中应该设置1个同步信号量(同步区为1)，为1时说明管道已满拒绝PA再写入数据，为0时说明管道为空拒绝PB再读出数据，管道初始是没有数据的，所以初始值为0(特别情况即管道的大小为1个单位);程序还需要1理互斥信号量来保证程序只有一个进程访问管道，初始值为1。

　　2、在系统运行的某一时刻中，有A、B两个进程。除了互斥地使用惟一的“绘图仪R”之外，不使用其他资源。如图，用粗实线表示进程在运行，用细实线表示在使用绘图仪。对于进程A而言，在时间点t1、t2、t3时其状态分别是(阻塞、运行、就绪)，进程B在这三个时间点的状态则分别是(运行、阻塞、运行)。

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