操作系统题目总结

1、某系统采用分页存储管理（Paging），页长（Page Size）为 1K（1024），该进程分页后 0、1、2三页分别装入到主存的 1、2、4 帧（Frame）。现有一逻辑地址（Logical Address）为 2048，页 内地址（Page Offset）为（ 　）。
答案 ： 0
页号 = 逻辑地址 / 页长
页内地址 = 逻辑地址 % 页长

2、假设5 个进程 P0、 P1、 P2、 P3、 P4 共享三类资源 R1、 R2、 R3，这些资源总数分别为18、 6、 22。 T0 时刻的资源分配情况如下表所示，此时存在的一个安全序列是（ ）。

答案：D
资源总数为18.6.22，以及分配资源之和为16.3.19，故可用资源为2.3.3；
线程的所需资源 = 资源最大需求 – 已分配资源
故五个线程所需资源为：2，2，7；1，3，3；0，0，6；2，2，1；1，1，0
由于安全序列进程所需资源需在可用资源里面获取，故第一个进程应为P1，P3或
P4，故AC错，当第一个进程为P1时，当P1运行完毕释放它所占有的全部资源，
可用资源变为6.3.6，由于P0所需资源为2.2.7，故不能满足，B错。

3、用于解决CPU指令乱序、编译器重排、多CPU内存同步等带来的问题的机制是?
答案：内存屏障
内存屏障：也称内存栅栏，屏障指令等，是一类同步屏障指令，使得cpu或编译器在
对内存随机访问中的一个同步点，使得此点之前的所有读写操作都执行完才可以开始
执行此点后的操作。
大多数现代计算机为了提高性能而采取乱序执行，这使得内存屏障称为必须。
语义上：内存屏障之前的所有读写操作都要写入内存，内存屏障之后的所有操作都可以获得同步屏障之前的写操作的结果。
顺便讲讲其他选项
volatile关键字：
例子：

volatile int i = 10;
int j = i;
…
Int k = i;

volatile关键字相当于告诉编译器这个变量是随时可能发生变化的，故每次使用它
都必须从内存地址中获取，因而编译器生成的可执行代码会重新从i的地址读取放入
k中。
Volatile影响编译器编译的结果，故与volatile变量有关的运算，不要进行编译优
化。
编辑器优化：
由于编译器发现两次从i中获取的数据之间的操作并没有对i进行过操作，故它会自
动把上次读取的放入k中，而不是重新从i中读取。
自旋锁：
跟互斥锁类似，在任何时刻最多只能有一个保持着，跟互斥锁在调度机制上有不同，
互斥锁在资源已经被占用时，进入睡眠状态，而自旋锁是由调用者一直循环知道锁释
放。
信号量（semaphore）：
它是一个计算器，用于控制同时访问某个特定资源的操作数量，或者执行某个特定操作的数量。
在进入一个线程之前，线程必须获得一个信号量（许可），并在使用之后释放许可。当没有信号量（许可），那 么请求将阻塞直到有许可。
例子：
以一个停车场的运作为例。简单起见，假设停车场只有三个车位，一开始三个车位都是空的。这时如果同时来了五辆车，看门人允许其中三辆直接进入，然后放下车拦，剩下的车则必须在入口等待，此后来的车也都不得不在入口处等待。这时，有一辆车离开停车场，看门人得知后，打开车拦，放入外面的一辆进去，如果又离开两辆，则又可以放入两辆，如此往复。

4、设计实时操作系统必须首先考虑系统的（ ）。
答案：可靠性、实时性。
实时操作系统的效率一般比分要低，是适当牺牲了效率来保障实时。

5、选择排队作业中等待时间最长的作业优先调度，该调度算法是（）。
答案：先来先服务调度方法（FCFS first come first service）
下面讲讲进程的调度算法：
不同环境的调度算法目标不同，因此需要针对不同环境来讨论调度算法。

• 批处理系统没有太多的用户操作，在该系统中，调度算法目标是保证吞吐量和周转时间。（从提交到终止的时间）

  • 先来先服务调度方法（FCFS first come first service）根据作业的等待时间的长度来衡量。
  • 短作业有限调度算法（SJF shortest job first）根据作业运行时间的长度来衡量。
  • 响应比高优先调度算法（HRN highest response_ratio next）是对FCFS和SJF的一种综合平衡，FCFS只考虑作业的等待时间，而SJF只考虑作业的运行时间，这两种方式在某些极端情况下都会带来不便，HRN调度策略同时考虑每个策略的等待时间跟运行时间，从中选出响应比最高的作业。响应比R = (W + T) / T = 1 + W / T其中T为该作业估计需要的执行时间，W为作业在后备状态队列的等待时间。每当要进行作业调度时，系统计算每个作业的响应比，选择其中R最大者投入执行。这样，即使是长作业，随着等待时间的增加，W / T也会随着增加，也就有机会获得调度执行。

• 交互式系统交互式系统有大量的用户交互操作，在该系统中调度算法的目标是快速地进行相应。

  • 优先权调度算法（priority scheduling）分为静态优先权跟动态优先权为每个进程分配一个优先级，按照优先级进行调度。为了防止优先级的进程永远等不到调度，可以随着时间的推移增加等待进程的优先级。
  • 轮转法（round robin）也叫时间片轮转，将所有就绪进程按FCFS的原则排成一个队列，每次调度时，把cpu时间分配给队首进程，让该进程执行一个时间片。当时间片用完时，有定时器发出时钟中断，调度程序便停止该进程的运行，并将它运送至就绪队列的末尾，同时将cpu时间分配给队首的进程。时间片轮转算法的效率和时间片的大小有很大关系，因为进程切换都要保存进程的信息并且载入新进程的信息，如果时间片太小，会导致进程切换得太频繁，在进程切换上就会花过多的时间。
  • 多级反馈队列（round robin with multiple feedback）是轮转法跟优先级算法的综合和发展。如果一个进程需要执行100个时间片，如果采用轮转法，那么需要交换进程100次。多级队列是为了这种需要连续执行多个时间片的进程考虑，它设置了多个队列，分别赋予不同的优先级，如逐级降低，每个队列时间片大小都不相同，规定优先级越低时间片越长，如逐级加倍（例如1,2,4,8….）。如果第一个队列没有执行完，则降低到第二个队列的末尾，同样按照FCFS算法调度，如此下去，降低到最后的队列，则按”时间片轮转法”算法调度直到完成。这种方式下，之前的进程只需切换7次。

1、进程与程序的一个本质区别是（）。
答案：前者的动态的，后者是静态的。
进程跟程序的区别：

• 进程的动态的，程序时静态的。
• 进程有一定的生命周期，而程序是指令的集合，本身无‘运动’的含义，没有建立进程的程序不能作为一个独立单位得到操作系统的认可。
• 一个程序可以对应多个多个进程，一个进程只能对应一个程序。

2、计算机通过MIC(话筒接口)收到的信号是（）。
答案：音频模拟信号。

• 话筒是将语音信号转化为电信号的装置，语音信号是连续的，转化为电信号也是连续的，因此是模拟信号。
• 模拟的电信号在计算机内经过采样，量化，编码，最终形成音频数字信号。

3、处理外部中断时，应该由操作系统保存的是（）。
答案：通用寄存器的内容。

• 外部中断处理过程，PC（程序计数器）值由中断隐指令自动保存，而通用寄存器内容由操作系统保存。
• 寄存器：中央处理器内的组成部分，寄存器是有限存储容量的高速存储部件，他们可以用来暂存指令，数据和地址。在cpu的控制部件中，包含的寄存器有指令寄存器（IR：临时放置从内存里面取得的程序指令的寄存器，用户存放当前从主存储器读出的正在执行的一条指令）和程序计数器（PC：用于存放下一条指令所在单元的地址的地方）。