请简述计算机硬件系统的运行过程,操作系统简述题

✔什么是操作系统？它的功能？

操作系统是控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地组织计算机工作流程以及方便用户使用计算机系统的程序的集合。

功能：处理机管理，存储器管理，I/O设备管理和文件管理以及作为操作系统与用户之间的接口

✔分段存储管理和分页存储管理的区别

①页是信息的物理单位，为实现离散存储，提高内存利用率而引入；段是信息的逻辑单位，为满足用户要求而引入

②页的大小固定且由系统确定；段长不定，取决于用户程序，并在编译时划分

③分页的作业地址空间是一维的，分段的作业地址空间是二维的

✔分页、分段、段页式存储管理的优缺点

分页：

优点：没有外碎片，内碎片的大小不超过页面的大小

缺点：程序全部装入内存，要求有相应的硬件支持，增加了机器成本和系统开销

分段：

优点：可以分别编写和编译，可以针对不同类型的段采取不同的保护，可以按段为单位来进行共享

缺点：会产生很多外碎片

段页式

优点：具有分页和分段存储管理的优点

缺点：由于管理软件的增加，复杂性和开销也增加。另外需要的硬件以及占用的内存也有所增加，使得执行速度下降

✔什么是死锁，产生死锁的四个必要条件是什么？

进程间互相等待对方占用的资源而造成的僵局，没有外力作用，进程无法向前推进。产生死锁的四个必要条件是互斥、非抢占、占有并等待以及循环等待

✔进程和线程的区别

①进程是操作系统中拥有资源的最基本单位，线程共享进程的资源，自己不拥有资源

②同一进程中的不同线程之间的独立性比不同进程之间的独立性低得多

③进程只能分配到一个CPU上执行，同一进程内的多个线程可分配到多个CPU上并行执行

④同一进程的线程共享本进程的地址空间，而进程之间则是独立的地址空间

✔进程和程序的区别

①进程是程序的一次运行过程，是一个动态实体，而程序是一个指令的集合，是静态实体

②进程具有生命周期，具有创建、执行和撤销的过程，而程序一旦创建，可以永远存在

③进程实体由程序段、数据段及进程控制块组成

④进程与程序之间不存在一一对应的关系，不同的进程可以对应相同的程序，一个进程中还可以同时调用多个程序

⑤进程实体是一个能独立运行的基本单位，可独立获得资源和独立调度；而程序不能作为独立的单位参加运行

⑥进程可按异步方式运行，程序不是运行实体，所以不可以异步执行

✔什么是设备独立性？它是如何实现的？

设备独立性是应用程序独立于使用的物理设备，在应用程序中使用逻辑设备名来请求使用某类资源。

实现设备独立性必须由设备独立性软件完成，其中逻辑设备名到物理设备名的映射是由逻辑设备表LUT来完成的

✔什么是动态重定位？它是如何实现的？

动态重定位是指程序入主存之前不进行重定位，等到程序入主存程序执行到相关地址项时才进行重定位

实现过程：每个进程取得CPU控制权时，OS应该负责把该作业在主存中的起始地址送入重定位寄存器中。真正访问的内存地址是相对地址与重定位寄存器中的地址相加而形成的

✔什么是快表？它在自动转换中其什么作用？

快表是一个快速、具有并行查询能力的联想寄存器，用于存放当前执行进程的部分页表。

作用：加入快表后在地址转换时，首先在快表中查找，若找到就直接进行地址转换；未找到则在主存页表中继续查找，并把查找到的页号和块号放入联想寄存器中。

✔试说明和比较几种文件共享的方法

①绕弯路法：系统设置当前目录指针，用户对当前目录下的文件直接访问，当需访问其它目录下文件时，通过指定路径完成

②连访法：建立目录间的链接，使目录项直接指向另一个目录项

③基本文件目录：将源文件目录分为基本文件目录BFD和符号文件目录SFD

④基于索引节点的共享方法：设置索引节点，存储文件的物理地址、链接计数及其它文件属性。文件目录只包括文件名和该文件对应索引结点的指针

⑤基于符号链的访问方法：假设B为了共享C的文件F，在B中创建一个Link类型的新文件，新文件目录中只包含被链接文件F的路径名

✔什么是临界区？进入临界区的调度原则是什么？

在每个进程中访问临界资源的代码段叫做临界区。调度原则是：空闲让进、忙则等待、让权等待和有限等待

✔什么是虚拟存储？它有什么特点？

虚拟存储器是指具有调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量加以扩充的一种存储器系统

特征：多次性、对换性、虚拟性和离散性

✔简述死锁预防和死锁避免的基本思想

死锁预防：通过设置某些限制条件，去破坏产生死锁的四个必要条件中的一个或几个条件，来预防发生死锁。

避免死锁：事先不采取各种限制措施去破坏产生死锁的四个必要条件，而是在资源的动态分配过程中，用某种方法去防止系统进入不安全状态，从而避免发生死锁。

✔PCB包括哪些基本信息？PCB为什么是进程存在的唯一标志

PCB的基本信息包括进程标识信息，处理机状态信息，进程调度信息，进程控制信息。PCB中记录了操作系统所需的、用于描述进程情况及控制进程运行所需的全部信息。PCB的作用是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序成为一个能独立运行的进程。在进程的整个生命周期中，系统总是通过其PCB对其进行控制。所以说PCB是进程存在的唯一标志。

✔文件系统的功能以及存储管理的功能

文件系统：

①文件存储空间管理

②文件目录管理

③文件共享和保护

④文件独写管理

⑤文件地址映射

存储管理：

①主存空间的分配与管理

②地址转换与重定位

③存储共享与保护

④存储扩充