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计算机操作系统题库之概述(五)

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在操作系统中,不可中断的操作叫( )。

原语

计算机操作系统是方便用户、管理和控制计算机( )的系统软件

软硬件资源

操作系统目前有五大类型:( )、( )、( )、( )和( )。

批处理操作系统,分时操作系统,实时操作系统,网络操作系统,分布式操作系统

dos 是( )的缩写。

磁盘操作系统

面对一般用户,通过( )方式控制操作系统;面对编程人员,通过( )控制。

操作命令,系统调用

计算机操作命令可分为( )、( )和( )。

联机命令,shell 程序语言命令,脱机作业控制语言命令

操作系统的目标是( )、( )、( )和( )。

方便性,有效性,可扩充性,开放性

客户机/服务器模型常用于网络和分布式系统,是否可以用于单机系统?

客户机/服务器模型是一个通用的模型。广义上讲提供服务的叫服务器,请求服务的叫客户机。在客户机/服务器操作系统中,文件服务、进程服务等功能是以服务器进程的方式运行于用户态,用户进程通过向服务器进程发出请求,获得服务器的服务。因此,客户机/服务器模型既可以用于网络和分布式系统,也可以用于单机系统,只不过网络和分布式系统更需要这种形式。

系统调用和一般用户函数调用的区别?

在操作系统中,系统调用程序在系统态执行;一般用户函数调用程序由用户准备,在用户态执行。

一般计算机的启动过程?

一般计算机的启动过程是:(1)由 ROM 程序对硬件进行检测。(2)由 ROM 中的启动程序将磁盘上的引导块读入内存。(3)由引导块将 OS 的内核调入内存。(4)执行 OS 内核程序,对 OS 自身进行初始化。(5)加载外核处理程序,给出提示,等待用户操作。

一般用户最常用的操作系统接口是什么接口?

一般用户最常用的操作系统与用户的接口是控制接口。用户使用这个接口控制、管理和操作计算机系统,利用它控制程序的执行。控制接口分为脱机接连、命令接口、图形接口、多媒体接口。

过程调用和系统调用的共同点是什么,它们与中断调用的差别是什么?


过程调用和系统调用的执行完全是同步的,也就是在相同的数据集上重复执行,它们的调用点是相同的,都需要保存现场信息,转去执行另外的程序,执行后返回。中断调用是异步的,在相同的数据集上重复执行,中断的发生点可以是不同的。

什么是处理机现场信息?

处理机现场信息是处理机在任意时刻的状态信息集合,主要包括处理机程序状态寄存器的值、程序计数器和各个寄存器的值。

操作系统对计算机系统性能的影响有哪些?

操作系统会影响到计算机系统的可靠性、方便性、效率、可维护性、处理任务的速度、软件成本等。

多道程序系统如何实现 CPU 计算与 I/O 操作的并行?

在多道程序系统中,当需要 I/O 操作时,不需要 CPU 直接控制 I/O 操作的完成。可利用通道、DMA 及中断机构来直接控制 I/O 操作的完成,这时 CPU 也不是专门空闲等待 I/O 操作的完成,而是转去执行另一道程序。

分时系统的响应时间受哪些因素的影响?

分时系统的相应时间是指用户从终端发出一个命令到系统处理完这个命令并做出回答所需要的时间。这个时间受时间片长度、终端用户个数、命令本身功能、硬件特性、主存与辅存的交换速度等影响。

分时系统和实时系统的主要区别?

分时系统是指在一个系统中多个用户分时地使用同一台计算机; 实时系统是指计算机及时响应外部事件地请求并在规定时限那完成对该事件地处理,控制所有实时设和实时任务协调一致地运行。

实时系统和分时系统的主要区别有两点:

(1)分时系统的目标是提供一种通用性很强的系统,有较强的交互能力;而实时系统则大都是具有特殊用途的专用系统,交互能力略差。

(2)分时系统对响应时间虽有要求,但一般来说,响应时间由人所能承受的等待时间来确定;而实时系统对响应时间要求很高,一般由控制系统或信息处理磁头所能接受的延迟时间来决定。

在相同的硬件条件下,为什么一个程序可以在 DOS 和 Windows 上运行却不能在 Unix 上运行。

虽然硬件环境相同,但是程序的运行需要 OS 的支持。由于 Windows 系统向下兼容 DOS,因此,一个程序能在 DOS 上运行,也能在 Windows 上运行。但 DOS、Windows 与 Unix 在系统结构、用户接口的约定。接口的功能。API 等方面是不兼容的。如该程序使用的是 Windows 的 API 系统调用,而 Unix 下没有此系统调用,故这个程序在 Unix 系统中无法执行。

举例说明,只有被操作系统管理和控制的资源才能被用户使用。

在没有操作系统的时候,计算机系统的资源完全由用户和用户程序来控制和管理,使用非常不便。有了操作系统,计算机系统的资源由操作系统控制和管理,用户通过操作系统的服务接口使用这些资源。如果操作系统没有控制和管理某些资源,用户就不能通过操作系统的服务接口使用这些资源。例如,DOS 只能管理 1MB 的内存,装上再多的内存,一般用户也无法使用。

举例说明,多道程序的引入提高了系统资源的利用率,同时也使操作系统复杂化。

多道程序系统中存在着并发和并行操作。例如,在内存中同时装入几个用户程序,I/O 操作与 CPU 计算机并行。由并发和并行而产生一系列问题:如何从一个活动切换到领一个;怎样保护一个活动使其另外一些活动的影响;如何实现相互依赖的活动间的同步等。

用于国家导弹防御系统的计算机系统是一个什么样的系统?

用于国家导弹防御系统的计算机系统是实时过程控制系统与实时信息处理系统相结合的系统。

为什么中断机构对于多道操作系统是必不可少的?

很多进程的切换是由中断引起的,如时钟中断,尤其是分时系统。用户程序进行系统调用时通过软中断来实现,如 TRAP。通道和外设的操作也要向操作系统发送中断

网络操作系统和分布式操作系统的区别?

网络 OS 中的用户使用自己的机器可以访问网络上别的机器的资源,通过网络将很多机器连接起来,共享硬件资源,但是,整个系统对用户来说是分散的,不透明的。分布式 OS 的用户也是通过网络将多台机器连接起来,但是整个系统对用户是透明的,用户对整个 OS 就好像使用一个自己的机器一样。

评价一个操作系统的主要因素有哪些?

评价一个操作系统的主要因素有方便性、有效性、扩充性、开放性、可用资源的数量。

多用户分时系统如何克服多道批处理系统的缺点?

尽管多道批处理系统已经大大地提高了计算机系统的资源利用率,但是它的致命缺点是缺少交互性。

怎样才能使系统既具有交互性又不使资源的利用率降低?资源利用率和交互性是一对矛盾。

如果一台计算机能够连接多个操作台(终端),允许多个用户同时在操作台上操作,每个操作台上的拥护执行一个程序,形成多个程序的并发执行。

通过并发程序的分时执行,确保每个用户操作的计算机终端就好象单独一台计算机一样。

这样就避免了只有一个操作台时,大量的计算机时间被一个用户浪费,同时又克服了多道批处理系统非交互性的缺点。

将手工操作、单道批处理、多道批处理、多用户分时系统按 CPU 的有效利用率,由小到大进行排列。

手工操作、单道批处理系统、多用户分时系统、多道批处理系统。
(1)手工操作没有操作系统,属于单道程序系统,大量的处理机时间被人工操作所浪费,因此 CPU 的利用率很低。
(2)单道批处理系统在一定程度上克服了手工操作的缺点,但仍属于单道程序系统,大量的 CPU 时间浪费在等待 I/O 操作的完成上。因此它的 CPU 利用率比手工操作的系统要高,但比多道程序系统要低。
(3)多用户分时系统是多道程序系统,具有交互性。但是程序的分时运行需 CPU 不断地在多个程序之间进行切换,这种切换需要占用 CPU 时间。
(4)多道批处理系统是多道程序系统,没有交互性。CPU 在执行一道程序时一般切换到其他程序,只有在需要等待某种事件发生时,才切换到另一程序执行。因此,它的 CPU 切换次数远远低于分时系统,而 CPU 的有效利用率高于批处理系统。

什么是原语?原语的主要特点是什么?

原语是指由若干条机器指令构成的,并用以完成特定功能的一段程序。这段程序在执行期间是不可分割的。其主要特点是不可分割性。

什么是原语?它与广义指令有什么区别?

原语是由若干条机器指令构成的用以完成特定功能的一段程序,而这段程序在系统态下执行,且在执行期间是不可分割的。它与广义指令的区别主要体现在两个方面:
(1)原语的执行是不可分割的,而广义指令所包含的程序段是允许被中断的,不要求具有不可分割性。
(2)广义指令的功能可以在用户态下实现,而原语只能在系统态下执行。

试述引起多道程序系统程序执行不确定性的内部原因?

程序执行不正确性,有两个方面:
(1)程序执行结果不正确,即程序执行结果不能再现。同一个程序,对给定相同的初始数据,在相同的环境下运行,多次运行可能得到完全不同的结果。
(2)多道程序环境下,程序按异步方式运行,每个程序在何时执行,各个程序执行的顺序,以及每个程序所需要的时间都是不确定的,也是不可预知的。

如何理解原语的原子性,在单机环境下如何实现原语的原子性,实现时应注意哪些问题?

所谓原语操作是指一个操作中的所有动作,要么成功完成,要么全不做。
也就是说,原语操作是一个不可分割的整体。
为了保证原语操作的正确性,必须保证原语具有原子性。
在单机环境下,操作的原子性一般是通过关中断来实现的。
由于中断是计算机与外设通信的重要手段,关中断会对系统产生很大的影响,所以在实现时一定要避免原语操作花费时间过长,绝对不允许原语中出现死循环。

操作系统的基本功能有哪些?它们各自包括哪方面的内容?

1、处理机管理功能进程控制,进程同步,进程通信,调度
2、存储器管理功能内存分配、内存保护、地址映射、内存扩充
3、设备管理功能缓冲管理、设备分配、设备处理
4、文件管理功能文件储存空间的管理、目录管理、文件的读写管理和保护
5、用户接口命令接口、程序接口、图形接口

现代操作系统的两个最基本的特征是什么?

现代操作系统的两个最基本的特征是并发、共享。

简述操作系统的定义。

操作系统是计算机系统的一种系统软件,它统一管理计算机系统的资源和控制程序的执行。

在多道程序设计技术的系统中,操作系统怎样才会占领中央处理器?

只有当中断装置发现有事件发生时,它才会中断当前占用中央处理器的程序执行,让操作系统的处理服务程序占用中央处理器并执行之。

从操作系统提供的服务出发,操作系统可分哪几类?

批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统、分布式操作系统。

何谓批处理操作系统?

用户准备好要执行的程序、数据和控制作业执行的说明书,由操作员输入到计算机系统中等待处理。操作系统选择作业并按作业说明书的要求自动控制作业的执行。采用这种批量化处理作业的操作系统称为批处理操作系统。

对特权指令的使用有什么限制?

只允许操作系统使用特权指令,用户程序不能使用特权指令。

CPU 在管态和目态下工作有何不同?

当中央处理器处于管态时,可以执行包括特权指令在内的一切面器指令,而在目态下工作时不允许执行特权指令。

作业在系统中有哪几种状态?

一个作业进入系统到运行结束,一般要经历进入、后备、运行和完成四个阶段,相应地,作业亦有进入、后备、运行和完成四种状态。
① 进入状态:作业的信息从输入设备上预输入到输入井,此时称为作业处于进入状态。
② 后备状态:当作业的全部信息都已输入,且由操作系统将其存放在输入井中,此时称作业处于后备状态。系统将所有处于后备状态的作业组成后备作业队列,等待作业调度程序的调度。
③ 运行状态:一个后备作业被作业调度程序选中,分配了必要的资源,调入内存运行,称作业处于运行状态。④ 完成状态:当作业正常运行完毕或因发生错误非正常终止时,作业进入这完成状态。

为什么说批处理多道系统能极大地提高计算机系统的工作效率?

① 多道作业并行工作,减少了处理器的空闲时间。
② 作业调度可以合理选择装入主存储器中的作业,充分利用计算机系统的资源。
③ 作业执行过程中不再访问低速设备,而直接访问高速的磁盘设备,缩短执行时间。
④ 作业成批输入,减少了从操作到作业的交接时间。

操作系统为用户提供哪些接口?

操作系统为用户提供两种类型的使用接口:一是操作员级的,它为用户提供控制作业执行的途径;二是程序员级的,它为用户程序提供服务功能。

什么是”前台”作业、”后台”作业?为什么对”前台”作业要及时响应?

批处理操作系统实现自动控制无需人为干预,分时操作系统实现了人机交互对话,这两种操作系统具有各自的优点。
为了充分发挥批处理系统和分时系统的优点,在一个计算机系统上配置的操作系统往往既具有批处理能力,又有提供分时交互的能力。
这样,用户可以先在分时系统的控制下,以交互式输入、调试和修改自己的程序;然后,可以把调试好的程序转交给批处理系统自动控制其执行而产生结果。
这些由分时系统控制的作业称为”前台”作业,而那些由批处理系统控制的作业称为”后台”作业。
在这样的系统中,对前台作业应该及时响应,使用户满意;对后台作业可以按一定的原则进行组合,以提高系统的效率。

实现虚拟设备的硬件条件是什么?操作系统应设计哪些功能程序?

硬件条件是:配置大容量的磁盘,要有中断装置和通道。操作系统应设计好”预输入”程序,”井管理”程序,”缓输出”程序。

简述中断装置的主要职能。

中断装置的职能主要有三点:
① 检查是否有中断事件发生;
② 若有中断发生,保护好被中断进程的断点及现场信息,以便进程在适当时候能恢复执行;
③ 启动操作系统的中断处理程序。

用户程序中通常用什么方式指定要使用的设备?为什么?

用户程序中通常用”设备类、相对号”请求要使用的设备,即不具体指定要哪一台设备,而是提出要申请哪类设备多少台。
这种方式使设备分配适应性好、灵活性强。
否则若用绝对号来指定设备,如果这台设备已被占用或有故障时,该作业就无法装入主存中。

给出系统总体上的中断处理过程。

CPU 每执行完一条指令就去扫描中断寄存器,检查是否有中断发生,若没有中断就继续执行下条指令;若有中断发生就转去执行相应的中断处理程序。
中断处理过程可粗略的分为以下四个过程:
① 保护当前正在运行程序的现场;
② 分析是何种中断,以便转去执行相应的中断处理程序;
③ 执行相应的中断处理程序;
④ 恢复被中断程序的现场。

为实现设备的有效管理,应采用怎样的数据结构?

为实现设备、控制器、通道资源的分配与回收,系统需要记录有关的信息。
通常设备管理要建立以下数据结构,以实施有效的管理。
1、设备控制块
2、控制器控制块
3、通道控制块
4、系统设备表

什么是设备的独立性?根据设备的类型,设备的分配策略有哪些?(独占设备、共享设备、虚拟设备与 SPOOLing 系统)。以磁盘为例,有哪些优化调度算法?应考虑哪些因素?

进程申请设备时,应当指定所需设备的类别,而不是指定某一台具体的设备,系统根据当前请求以及设备分配情况在相应类别的设备中选择一个空闲设备并将其分配给申请进程,这称作设备的独立性。
磁盘调度一般可采用以下几种算法:
1、先来先服务磁盘调度算法(FCFS)
2、最短寻道时间优先磁盘调度算法(SSTF)
3、扫描算法(SCAN)设计磁盘调试算法应考虑两个基本因素:1、公平性 2、高效性

设备分配的任务是什么?设备分配应坚持的原则是什么?

设备分配的任务是按照一定的策略为申请设备的进程分配合适的设备、控制器和通道。设备的独立性:不能因物理设备的更换而影响用户程序的正常运行;系统的安全性:设备分配不能导致死锁现象发生。

设备管理的目标和功能是什么?

设备管理的目标:
1、向用户提供外部设备的方便、统一的接口,按照用户的要求和设备的类型,控制设备工作,完成用户的输入输入请求。
2、充分利用中断技术、通道技术和缓冲技术,提高 CPU 与设备、设备与设备之间的并行工作能力,以充分利用设备资源,提高外部设备的使用效率。
3、设备管理就是要保证在多道程序环境下,当多个进程竞争使用设备时,按照一定的策略分配和管理设备,以使系统能有条不紊地工作。

设备管理的功能:
1、设备分配和回收;
2、管理输入输入缓冲区;
3、设备驱动,实现物理 I/O 操作;
4、外部设备中断处理;
5、虚拟设备及其实现。

设备可以按照何种方式分类,每种分类方式又包括哪些?

1、按设备的工作特性分类(1)存储设备;(2)输入输出设备
2、按设备上数据组织方式分类(1)块设备;(2)字符设备
3、按资源分配的角度分类(1)独占设备;(2)共享设备;(3)虚拟设备

什么是操作系统管理的设备管理?

设备管理是指计算机系统中除了 CPU 和内存以外的所有输入、输出设备的管理。

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