1、中断和程序并发之间的关系是什么?
中断是程序并发的必要条件。如果没有中断,操作系统不能获得系统控制权,无法按调度算法对处机进行重新分配,一个程序将一直运行到结束而不会被打断。
2、spooling系统的工作原理。
在SPOOLING系统中,多台外围设备通过通道或DMA器件和主机与外存连接起来,作业的输入输出过程由主机中的操作系统控制。 操作系统中的输入程序包含两个独立的过程,一个过程负责从外部设备把信息读入缓冲区,另一个过程是写过程,负责把缓冲区中的信息送入外存输入井中。在系统输入模块收到输入作业输入请求后,输入管理模块中的读过程负责将信息从输入装置读入缓冲区。当缓冲区满时,由写过程将信息从缓冲区写到外存输入井中。读过程和写过程反复循环,直到一个作业输入完毕。当读过程读到一个硬件结束标志后,系统再次驱动写过程把最后一批信息写入外存并调用中断处理程序结束该次输入。然后,系统为该作业建立作业控制块JCB,从而使输入井中的作业进入作业等待队列,等待作业调度程序选中进入内存。
3、中断向量的内容是由操作系统程序确定的还是由用户程序确定的?
中断向量的内容是由操作系统程序确定的。向量的内容包括中断处理程序的入口地址和程序状态字(中断处理程序运行环境),中断处理程序是由操作系统装入内存的,操作系统将根据装入的实际地址和该中断处理程序的运行环境来填写中断向量。
4、硬件将处理机划分为两种状态,即管态和目态,这样做给操作系统设计带来什么好处 ?
便于设计安全可靠的操作系统。管态和目态是计算机硬件为保护操作系统免受用户程序的干扰和破坏而引入的两种状态。通常操作系统在管态下运行,可以执行所有机器指令;而用户程序在目态下运行,只能执行非特权指令。如果用户程序企图在目态下执行特权指令,将会引起保护性中断,由操作系统终止该程序的执行,从而保护了操作系统。
5、批处理系统(脱机批处理、联机批处理、执行系统的工作原理)。
联机批处理:操作员将一批作业的卡片放到读卡机上,监督程序通过内存将这批作业传送到磁带机上,输入完成后,监督程序开始处理这批作业。它自动的将第一个作业读入内存,并对其程序进行汇编或编译,然后将产生的目标程序与所需要的例行子程序连接在一起,继而执行该程序,计算完成之后输出其结果。第一个作业处理完后立即处理第二个作
业,如此反复直到所有作业处理完毕。然后,监督程序将第二批作业由读卡机传送到磁带机,重复以上过程。
脱机批处理:对联机批处理进行了改进。待处理的作业由卫星机负责经读卡机传送到输入磁带上,主机由输入磁带读入作业并加以处理,其结果送到输出磁带上,最后由卫星机负责将输出磁带上的结果信息在打印机上输出。
执行系统:对脱机批处理进行了改进,即引入了通道,作业由读卡机到磁带机的传输以及运行结果由磁带机到打印机的传输由通道完成。通道取代了卫星机,也免去了手工装卸磁带的麻烦。
6、网络OS与分布式OS之间的异同点。
从透明性上看,分布式操作系统优于网络操作系统。网络用户能够感觉到所访问的资源是在本地还是在远地;而在分布式系统中,用户感觉不到所访问的资源是否在本地,分布式操作系统掩盖了资源在地理位置上的差异。
从资源共享上看 ,分布式操作系统比网络操作系统能共享更多的资源。在网络操作系统中,
一个计算任务不能由一台主机任意迁移到另外一台主机上运行;而在分布式操作系统中,所有作业可以由一台主机任意迁移到另外一台主机上处理,即可实现处理机资源的共享,从而达到整个系统的负载平衡。
7、在用户自行处理的中断中,为什么中断处理程序必须将系统堆栈中的现场信息弹出并压入用户堆栈。
中断发生时,被中断程序的现场信息已被压入系统堆栈中。而中断续元运行于目态,它执行完毕后将由用户堆栈区中恢复现场。 为此,操作系统在转到中断续元之前还应当将系统堆栈中的现场信息弹出并压入用户堆栈中,否则中断续元执行完毕后将无法恢复现场返回断点。
8、为什么说中断是进程切换的必要条件,但不是充分条件?
1 发生进程切换时一定发生中断。系统由一个运行进程转去运行另外一个进程,前提条件是必须进入操作系统,即处于系统态,因为处于用户态运行的进程不可能将cpu的使用权直接交给另一个进程,而中断是从用户态转换为系统态的必要条件。即中断是进程切换的前提(必要)条件。
2 发生中断时未必发生进程切换。如果中断处理完后原进程不再具有继续运行的条件,则一定会发生进程切换;反之,如果中断处理完后原进程仍具有继续运行的条件,则可能会发生进程切换,也可能不发生进程切换,这与处理机调度策略有关。
9、实现线程有几种方法?各有什么优缺点?
a. 用户级别线程
优点:(1)不依赖于操作系统,调度灵活;
(2)同一进程中的线程切换不需进入操作系统,切换速度快
缺点:(1)同一进程中多个线程不能真正并行,即使在多处理机环境中
(2)由于线程对操作系统不可见,调度在进程级别,某进程中的一个线程通过系统调用进入操作系统受阻,该进程的其它线程也不能运行
b. 核心级别线程
优点:(1)同一进程内多线程可以并行执行
(2)一线程进入核心等待,其它线程仍可执行
缺点:(1)系统开销大,同一进程内多线程切换速度慢
一个线程可以包含多个进程 (2)调度算法不能灵活控制
c. 混合线程
优点:用户级线程系统不可见,系统级线程用户不可见,用户级线程与系统级线程之间通过轻进程建立联系,轻进程是用户和系统都可见的实体。
10、在某些虚拟页式存储管理系统中,内存永远保持一个空闲页面,这样做有什么好处?
在内存没有空闲页架的情况下,需要按照置换算法淘汰一个内存页架,然后读入所缺页面,缺页进程一般需要等待两次I/O传输时间。若内存总保持一个空闲页架,当发生页故障时,所缺页面可以被立即调入内存,缺页进程只需等待一次I/O传输时间。读入后立即淘汰一个内存页面,此时可能也需执行一次I/O传输,但对缺页进程来说不需等待,因而提高了响应速度。
11、覆盖与交换技术,以及解决的问题。
(1)覆盖技术是只将全局代码和数据静态地放在内存,其它部分分阶段地动态装入,后装入的对象重复使用以前对象所占有的空间,即覆盖以前的对象。动态装入的成分被称作覆盖。
解决程序大、空间小、装不下的问题。
(2)交换技术:每当发生进程切换时,总是将当前进程的所有代码、数据、栈全部从内存复制到外存(换出),再将新当前进程的所有代码、数据、栈全部从外存复制到内存(换入)。
解决程序多、空间小、装不下的问题。
12、进程通信的消息缓冲方式的实现方法。
在操作系统空间中保存有一组缓冲区,发送进程在执行send命令时,产生自愿性中断进入操作系统,操作系统为其分配一个缓冲区,并将所发送的消息内容由发送进程空间拷贝到
缓冲区,然后将缓冲区连到接收进程的消息链中,便完成了发送。当接收进程执行到receive命令时,也产生自愿性中断进入操作系统,操作系统将载有消息的缓冲区由消息链中取出,并将消息内容拷贝到接收进程空间中,然后收回该空闲缓冲区,如此就完成了消息的接收。
13、死锁产生的必要条件。
a. 资源独占:一个资源在同一时刻只能分配给一个进程。
b. 不可剥夺:资源只能由占有者在使用完后自愿释放。
c. 保持申请:进程在占有部分资源后还可申请新的资源,而且在申请新资源时并不释放已占有资源。
d. 循环等待:存在一个进程等待序列{p1,p2,…,pn},其中p1等待p2所占有的某一资源,p2等待p3所占有的某一资源,...,pn等待p1所占有的某一资源。
14、与操作系统相关的主要寄存器有哪些。
1 首址寄存器:存放当前执行指令的基地址。
2 限长寄存器:存放当前执行指令的长度。
3 联想寄存器(快表):用于保存正在运行指令中的一部分项目。
15、在段式存储管理中,段的长度可否大于内存的长度?在段页式存储管理中呢?
在段式存储管理中,段的长度不能大于内存的长度,因为一个独立的段占用一段连续的内存空间,内存分配是以段为单位进行的,如果一个段的长度大于内存的长度,那么该段将无法调入内存。在段页式存储管理中,段的长度可以大于内存的长度。因为内存分配的单位是页,一个段内逻辑上连续的页面,可以分配到不连续的内存页面中,不要求一个段的所有逻辑页都进入内存。
16、比较文件名、文件号、文件描述符之间的关系。
(1)文件名是文件的外部名字,通常是一个符号名(字符串),同一文件可以有多个文件名(如通过link)。
(2)文件号是文件的内部名字,通常是一个整数,文件号与文件具有一对一的关系。
(3)文件描述符是文件打开时返回的整数(入口地址),对应用户打开文件表中的一个入口。同一文件可以被多个用户同时打开,此时返回的文件描述符一般不同。同一文件也可以被同一用户多次打开,每次打开时返回的文件描述符一般也不同。
17、使用文件描述符存取打开文件与直接使用文件名相比有何优点?
首先,文件名是一个字符串,操作速度慢且占空间大,而文件描述符为一整数,其处理效率明显高于字符串。
其次,文件被打开后其控制信息 ( FCB )被缓冲到内存系统空间,文件描述符作为用户打开文件表中的入口地址直接与内存 FCB 建立起联系,而文件名无法做到这一点。
18、用户打开文件表中包含那些内容?为何不能将其合并到系统打开表中?
用户打开文件表中包含以下内容:
文件描述符 | 打开方式 | 读写指针 | 系统打开文件表入口 |
由于文件是可共享的,多个进程可能会同时打开同一文件,而其打开方式可能是不同的,当前的读写位置通常也是不一样的。如果将这些信息合并到系统打开文件表中,就会导致一个共享文件占用多个系统打开文件表表目,这些表目的大部分内容是重复的。当一个进程对文件的操作导致FCB内容变化时,该进程关闭文件时就要将FCB回写到外存。增加了内外存传输的次数,也容易导致FCB内容的不一致。因此,通常将打开方式和读写指针记录在另外一个表,即用户打开文件表中。
19、文件共享的实现机制。
1 公共目录:在系统中设有若干个可被所有用户访问的公共目录,将可被所有用户共享的文件登记在这些目录中,每个用户均可访问记录于这些目录中的文件,如此可实现用户对文件的共享。
2 连接:通过连接可使一个文件具有多个名字,不同用户可使用不同名称访问同一个文件,从而实现文件共享。对共享的限制通过对于连接的限制来实现。
3 共享说明:每个文件在创建时由文件主规定一个共享说明。
20、常用的文件物理结构。
(1)顺序结构:一个文件占有若干个连续的物理块,其首块号及块数记录于文件控制块FCB中。
优点:速度快,节省空间
缺点:长度变化困难
缺点:长度变化困难
(2) 链接结构:一个文件占若干个不连续的存储块,各块之间以指针相连,首块号及块数记录于该文件的控制块FCB中。优点:节省空间,长度变化容易。
缺点:随机访问速度慢。
(3)索引结构:一个文件占有若干个不连续的存储块, 这些块的块号记录于一个索引块中。
优点:速度快,长度变化容易
缺点:索引块占空间
(4)散列结构:适用于定长记录和按键随机查的访问方式,常用于构造文件目录。
(5)倒排结构:以键值和记录地址构成的索引结构
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