操做系統題目總結

一、某系統採用分頁存儲管理（Paging），頁長（Page Size）爲 1K（1024），該進程分頁後 0、一、2三頁分別裝入到主存的 一、二、4 幀（Frame）。現有一邏輯地址（Logical Address）爲 2048，頁 內地址（Page Offset）爲（ 　）。
答案 ： 0
頁號 = 邏輯地址 / 頁長
頁內地址 = 邏輯地址 % 頁長

二、假設5 個進程 P0、 P一、 P二、 P三、 P4 共享三類資源 R一、 R二、 R3，這些資源總數分別爲1八、 六、 22。 T0 時刻的資源分配狀況以下表所示，此時存在的一個安全序列是（ ）。

答案：D
資源總數爲18.6.22，以及分配資源之和爲16.3.19，故可用資源爲2.3.3；
線程的所需資源 = 資源最大需求 – 已分配資源
故五個線程所需資源爲：2，2，7；1，3，3；0，0，6；2，2，1；1，1，0
因爲安全序列進程所需資源需在可用資源裏面獲取，故第一個進程應爲P1，P3或
P4，故AC錯，當第一個進程爲P1時，當P1運行完畢釋放它所佔有的所有資源，
可用資源變爲6.3.6，因爲P0所需資源爲2.2.7，故不能知足，B錯。

三、用於解決CPU指令亂序、編譯器重排、多CPU內存同步等帶來的問題的機制是?
答案：內存屏障
內存屏障：也稱內存柵欄，屏障指令等，是一類同步屏障指令，使得cpu或編譯器在
對內存隨機訪問中的一個同步點，使得此點以前的全部讀寫操做都執行完才能夠開始
執行此點後的操做。
大多數現代計算機爲了提升性能而採起亂序執行，這使得內存屏障稱爲必須。
語義上：內存屏障以前的全部讀寫操做都要寫入內存，內存屏障以後的全部操做均可以得到同步屏障以前的寫操做的結果。
順便講講其餘選項
volatile關鍵字：
例子：

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

volatile關鍵字至關於告訴編譯器這個變量是隨時可能發生變化的，故每次使用它
都必須從內存地址中獲取，於是編譯器生成的可執行代碼會從新從i的地址讀取放入
k中。
Volatile影響編譯器編譯的結果，故與volatile變量有關的運算，不要進行編譯優
化。
編輯器優化：
因爲編譯器發現兩次從i中獲取的數據之間的操做並無對i進行過操做，故它會自
動把上次讀取的放入k中，而不是從新從i中讀取。
自旋鎖：
跟互斥鎖相似，在任什麼時候刻最多隻能有一個保持着，跟互斥鎖在調度機制上有不一樣，
互斥鎖在資源已經被佔用時，進入睡眠狀態，而自旋鎖是由調用者一直循環知道鎖釋
放。
信號量（semaphore）：
它是一個計算器，用於控制同時訪問某個特定資源的操做數量，或者執行某個特定操做的數量。
在進入一個線程以前，線程必須得到一個信號量（許可），並在使用以後釋放許可。當沒有信號量（許可），那 麼請求將阻塞直到有許可。
例子：
以一個停車場的運做爲例。簡單起見，假設停車場只有三個車位，一開始三個車位都是空的。這時若是同時來了五輛車，看門人容許其中三輛直接進入，而後放下車攔，剩下的車則必須在入口等待，此後來的車也都不得不在入口處等待。這時，有一輛車離開停車場，看門人得知後，打開車攔，放入外面的一輛進去，若是又離開兩輛，則又能夠放入兩輛，如此往復。

四、設計實時操做系統必須首先考慮系統的（ ）。
答案：可靠性、實時性。
實時操做系統的效率通常比分要低，是適當犧牲了效率來保障實時。

五、選擇排隊做業中等待時間最長的做業優先調度，該調度算法是（）。
答案：先來先服務調度方法（FCFS first come first service）
下面講講進程的調度算法：
不一樣環境的調度算法目標不一樣，所以須要針對不一樣環境來討論調度算法。

• 批處理系統沒有太多的用戶操做，在該系統中，調度算法目標是保證吞吐量和週轉時間。（從提交到終止的時間）

  • 先來先服務調度方法（FCFS first come first service）根據做業的等待時間的長度來衡量。
  • 短做業有限調度算法（SJF shortest job first）根據做業運行時間的長度來衡量。
  • 響應比高優先調度算法（HRN highest response_ratio next）是對FCFS和SJF的一種綜合平衡，FCFS只考慮做業的等待時間，而SJF只考慮做業的運行時間，這兩種方式在某些極端狀況下都會帶來不便，HRN調度策略同時考慮每一個策略的等待時間跟運行時間，從中選出響應比最高的做業。響應比R = (W + T) / T = 1 + W / T其中T爲該做業估計須要的執行時間，W爲做業在後備狀態隊列的等待時間。每當要進行做業調度時，系統計算每一個做業的響應比，選擇其中R最大者投入執行。這樣，即便是長做業，隨着等待時間的增長，W / T也會隨着增長，也就有機會得到調度執行。

• 交互式系統交互式系統有大量的用戶交互操做，在該系統中調度算法的目標是快速地進行相應。

  • 優先權調度算法（priority scheduling）分爲靜態優先權跟動態優先權爲每一個進程分配一個優先級，按照優先級進行調度。爲了防止優先級的進程永遠等不到調度，能夠隨着時間的推移增長等待進程的優先級。
  • 輪轉法（round robin）也叫時間片輪轉，將全部就緒進程按FCFS的原則排成一個隊列，每次調度時，把cpu時間分配給隊首進程，讓該進程執行一個時間片。當時間片用完時，有定時器發出時鐘中斷，調度程序便中止該進程的運行，並將它運送至就緒隊列的末尾，同時將cpu時間分配給隊首的進程。時間片輪轉算法的效率和時間片的大小有很大關係，由於進程切換都要保存進程的信息而且載入新進程的信息，若是時間片過小，會致使進程切換得太頻繁，在進程切換上就會花過多的時間。
  • 多級反饋隊列（round robin with multiple feedback）是輪轉法跟優先級算法的綜合和發展。若是一個進程須要執行100個時間片，若是採用輪轉法，那麼須要交換進程100次。多級隊列是爲了這種須要連續執行多個時間片的進程考慮，它設置了多個隊列，分別賦予不一樣的優先級，如逐級下降，每一個隊列時間片大小都不相同，規定優先級越低時間片越長，如逐級加倍（例如1,2,4,8….）。若是第一個隊列沒有執行完，則下降到第二個隊列的末尾，一樣按照FCFS算法調度，如此下去，下降到最後的隊列，則按」時間片輪轉法」算法調度直到完成。這種方式下，以前的進程只需切換7次。

一、進程與程序的一個本質區別是（）。
答案：前者的動態的，後者是靜態的。
進程跟程序的區別：

• 進程的動態的，程序時靜態的。
• 進程有必定的生命週期，而程序是指令的集合，自己無‘運動’的含義，沒有創建進程的程序不能做爲一個獨立單位獲得操做系統的承認。
• 一個程序能夠對應多個多個進程，一個進程只能對應一個程序。

二、計算機經過MIC(話筒接口)收到的信號是（）。
答案：音頻模擬信號。

• 話筒是將語音信號轉化爲電信號的裝置，語音信號是連續的，轉化爲電信號也是連續的，所以是模擬信號。
• 模擬的電信號在計算機內通過採樣，量化，編碼，最終造成音頻數字信號。

三、處理外部中斷時，應該由操做系統保存的是（）。
答案：通用寄存器的內容。

• 外部中斷處理過程，PC（程序計數器）值由中斷隱指令自動保存，而通用寄存器內容由操做系統保存。
• 寄存器：中央處理器內的組成部分，寄存器是有限存儲容量的高速存儲部件，他們能夠用來暫存指令，數據和地址。在cpu的控制部件中，包含的寄存器有指令寄存器（IR：臨時放置從內存裏面取得的程序指令的寄存器，用戶存放當前從主存儲器讀出的正在執行的一條指令）和程序計數器（PC：用於存放下一條指令所在單元的地址的地方）。