处理机管理有哪些主要功能

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2024年5月18日发(作者：)

1、处理机管理有哪些主要功能？它们的主要任务是什么？答：处理机管理的主要功能是：进程管理、进程

同步、进程通信和处理机调度；进程管理：为作业创建进程，撤销已结束进程，控制进程在运行过程中的

状态转换。进程同步：为多个进程（含线程）的运行进行协调。通信：用来实现在相互合作的进程之间的

信息交换。处理机调度：（1）作业调度。从后备队里按照一定的算法，选出若干个作业，为他们分配运行

所需的资源（首选是分配内存）。（2）进程调度：从进程的就绪队列中，按照一定算法选出一个进程，把

处理机分配给它，并设置运行现场，使进程投入执行。

2、前趋图是一个有向无循环图，记为DAG，用于描述进程之间执行的前后关系。

3、

试说明PCB 的作用，为什么说PCB 是进程存在的惟一标志？PCB 是进程实体的一部分，是操作系

统中最重要的记录型数据结构。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

行的基本单位，成为能与其它进程并发执行的进程。OS是根据PCB对并发执行的进程进行控制和管理

4、

试说明进程在三个基本状态之间转换的典型原因1）就绪状态→执行状态：进程分配到CPU资源2）

执行状态→就绪状态：时间片用完3）执行状态→阻塞状态：I/O请求4）阻塞状态→就绪状态：I/O完

5、

为什么要在OS 中引入线程？在操作系统中引入线程，则是为了减少程序在并发执行时所付出的时空

开销，使OS具有更好的并发性，提高CPU的利用率。进程是分配资源的基本单位,而线程则是系统调度

的基本单位。

6、

试说明线程具有哪些属性1)轻型实体2）独立调度和分派的基本单位3）可并发执行4）共享进程资

7、

试从调度性，并发性，拥有资源及系统开销方面对进程和线程进行比较1）调度性。线程在OS 中作

为调度和分派的基本单位，进程只作为资源拥有的基本单位。2）并发性。进程可以并发执行，一个进程的

多个线程也可并发执行。3）拥有资源。进程始终是拥有资源的基本单位，线程只拥有运行时必不可少的资

源，本身基本不拥有系统资源，但可以访问隶属进程的资源。4）系统开销。操作系统在创建、撤消和切换

进程时付出的开销显著大于线程。

8、高级调度与低级调度的主要任务是什么？为什么要引入中级调度？高级调度的主要任

务是根据某种算法，把外存上处于后备队列中的那些作业调入内存。低级调度是保存处理机

的现场信息，按某种算法先取进程，再把处理器分配给进程。引入中级调度的主要目的是为

了提高内存利用率和系统吞吐量。使那些暂时不能运行的进程不再占用内存资源，将它们调

至外存等待，把进程状态改为就绪驻外存状态或挂起状态

9、在批处理系统、分时系统和实时系统中，各采用哪几种进程（作业）调度算法？答：批

处理系统的调度算法：短作业优先、优先权、高响应比优先、多级反馈队列调度算法。分时

系统的调度算法：时间片轮转法。实时系统的调度算法：最早截止时间优先即EDF、最低松

弛度优先即LLF算法。

10、试比较FCFS和SPF两种进程调度算法。答：相同点：两种调度算法都可以用于作业调

度和进程调度。不同点：FCFS调度算法每次都从后备队列中选择一个或多个最先进入该队

列的作业，将它们调入内存、分配资源、创建进程、插入到就绪队列。该算法有利于长作业

/进程，不利于短作业/进程。SPF算法每次调度都从后备队列中选择一个或若干个估计运行

时间最短的作业，调入内存中运行。该算法有利于短作业/进程，不利于长作业/进程。

11、何谓死锁？产生死锁的原因和必要条件是什么？答：死锁是指多个进程在运行过程中

因争夺资源而造成的一种僵局，当进程处于这种僵持状态时，若无外力作用，它们都将无法

再向前推进。产生死锁的原因为竞争资源和进程间推进顺序非法。其必要条件是：互斥条件、

请求和保持条件、不剥夺条件、环路等待条件。

12、何谓静态链接？何谓装入时动态链接和运行时的动态链接？答：静态链接是指在程序

运行前，先将各目标模块及它们所需的库函数，链接成一个完整的装配模块，以后不再拆开

的链接方式。装入时动态链接是指将用户源程序编译后得到的一组目标模块，在装入内存时

采用边装入边链接的链接方式。运行时动态链接是指对某些目标模块的链接，是在程序执行

中需要该目标模块时，才对它进行的链接。

13、虚拟存储器是指具有请求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。虚拟存储器具有多次性、对换性、虚拟性三大特征。最本质的特征是虚拟性。

14、缺页中断的特点：在指令执行期间产生和处理中断信号；一条指令在执行期间，可能

产生多次缺页中断。

15、页面置换算法：最佳（optimal）置换算法，先进先出（FIFO）页面置换算法，最近最

久未使用（LRU）置换算法（硬件支持：寄存器或栈），Clock置换算法。

16、实现LRU算法所需的硬件支持是什么?需要寄存器和栈等硬件支持。寄存器用于记录某

进程在内存中各页的使用情况，栈用于保存当前使用的各个页面的页面号。

17、

I/O通道是一种特殊的处理机，它具有执行I/O指令的能力，并通过执行通道程序来控

制I/O操作。I/O控制方式：程序I/O方式、中断驱动I/O控制方式、直接存储器访问(DMA)I/O

控制方式、I/O通道控制方式。

18、

引入缓冲的主要原因是什么？1）缓和CPU与I/O 设备间速度不匹配的矛盾2）减少对

CPU的中断频率，放宽对中断响应时间的限制3）提高CPU与I/O 设备之间的并行性

19、为何要引入设备独立性？如何实现设备独立性？现代操作系统为了提高系统的可适应

性和可扩展性，都实现了设备独立性或设备无关性。基本含义是应用程序独立于具体使用的

物理设备，应用程序以逻辑设备名请求使用某类设备。实现了设备独立性功能可带来两方面

的好处：（1）设备分配时的灵活性；（2）易于实现I/O重定向。为了实现设备的独立性，

应引入逻辑设备和物理设备概念。

20、设备分配中的数据结构：设备控制表、控制器控制表、通道控制表和系统设备表。

21、

设备分配步骤：先分设备，再分控制器，最后通道。

22、SPOOLing定义：在联机情况下实现的同时外围操作称为SPOOLing，或称为假脱机

操作。SPOOLing 系统由输入井和输出井、输入缓冲区和输出缓冲区、输入进程 SPi 和输出

进程SPo 三部分组成。

23、

SPOOLing系统的特点：1）提高了I/O的速度2）将独占设备改造为共享设备3）实现

了虚拟设备功能。

24、

磁盘访问时间由哪几部分组成？每部分时间应如何计算？磁盘访问时间由寻道时间

Ts、旋转延迟时间Tr、传输时间Tt 三部分组成。1）Ts 是启动磁臂时间s 与磁头移动n

条磁道的时间和，即Ts = m × n + s。2）Tr是指定扇区移动到磁头下面所经历的时间。

硬盘15000r/min时Tr为2ms;软盘300或600r/min时Tr为50~100ms。3）Tt 是指数据从

磁盘读出或向磁盘写入经历的时间。Tt的大小与每次读/写的字节数b和旋转速度有关：Tt

= b/rN。

25、

目前常用的磁盘调度算法有哪几种？每种算法优先考虑的问题是什么？目前常用的磁

盘调度算法有先来先服务、最短寻道时间优先及扫描等算法。1) 先来先服务算法优先考虑

进程请求访问磁盘的先后次序；2) 最短寻道时间优先算法优先考虑要求访问的磁道与当前

磁头所在磁道距离是否最近；3) 扫描算法考虑欲访问的磁道与当前磁道间的距离，更优先

考虑磁头当前的移动方向。

26、数据组成分为数据项、记录、文件三级。

：

①数据项分为基本数据项和组合数据项。基

本数据项描述一个对象某种属性的字符集，具有数据名、数据类型及数据值三个特性。组合

数据项由若干数据项构成。②记录是一组相关数据项的集合，用于描述一个对象某方面的属

性。③文件是具有文件名的一组相关信息的集合。

27、文件按文件中数据的形式分为源文件、目标文件和可执行文件三类。

28、文件的逻辑结构（有结构和无结构文件）：这是从用户观点出发所观察到的文件组织形

式，是用户可以直接处理的数据及其结构，它独立于文件的物理特性，又称为文件组织。

29、文件的物理结构又称为文件的存储结构，是指文件在外存上的存储组织形式。这不仅与

存储介质的存储性能有关，而且与所采用的外存分配方式有关。

30、

有结构文件：顺序文件、索引文件、索引顺序文件。

31、顺序文件的优点是对诸记录进行批量存取时，存取效率最高；只有顺序文件才能存储在

磁带上并有效工作。缺点是只能顺序查找，增加或删除一个记录都比较困难。

32、连续分配的主要优缺点？优点：顺序访问容易；顺序访问速度快。缺点：要求有连续

的存储空间；必须事先知道文件的长度。

33、对目录管理的要求：1）实现“按名存取”2）提高对目录的检索速度3）文件共享4）

允许文件重名。目录中最重要的是文件名和物理地址。

34、

单级目录的优点是简单且能实现目录管理的基本功能—按名存取；缺点是1）查找速

度慢2）不允许重名3）不便于实现数据共享。两级目录的优点是提高了检索目录的速度、

在不同的用户目录中可以使用相同的文件名。多级目录较两级目录而言，其查询速度更快，

同时层次结构更加清晰，能够更加有效的进行文件的管理和保护。在多级目录中，不同性质、

不同用户的文件可以构成不同的目录子树，不同层次、不同用户的文件分别呈现在系统目录

树中的不同层次或不同子树中，可以很容易地赋予不同的存取权限。但是在多级目录中查找

一个文件，需要按路径名逐级访问中间节点，这就增加了磁盘访问速度，影响查询速度。

35、

在UNIX中，如果一个盘块的大小为1KB，每个盘块号占4个字节，即每块可放256个

地址。请转换下列文件的字节偏移量为物理地址。⑴9999； ⑵18000；⑶420000答：首先

将逻辑文件的字节偏移量转换为逻辑块号和块内偏移量,就是将[字节偏移量]/[盘块大小]，

商为逻辑块号，余数是块内偏移量。在FCB中，第0-9个地址为直接地址，第10个为一次

间接地址，第11个地址为二次间接地址，第12个地址为三次间接地址。再将文件的逻辑块

号转换为物理块号。使用多重索引结构，在索引节点中根据逻辑块，通过直接索引或间接索

引找到对应的物理块号。（1）9999/1024=9余783，则逻辑块号为9，直接索引第9个地址

得到物理块号，块内偏移地址为783。（2）18000/1024=17余592，则逻辑块号为10<17<10+256，

通过一次间接索引在第10个地址可得到物理块号，块内偏移地址为592。（3）

420000/1024=410余160，则逻辑块号为10+256<410，通过二次间接索引在第11个地址可

得到一次间址，再由此得到二次间址，再找到物理块号，其块内偏移地址160。

36、

分配两个盘块的过程如下：⑴ 顺序扫描位示图，从中找到第一个值为0的二进制位，

得到行号i=3，列号j=3。⑵ 将找到的二进制位转换成对应盘块号。盘块号为：b=（3-1）

*16+3=35；⑶ 修改位示图，令map[3，3]=1，并将该盘块分配出去。类似地，可使用相同

的方法找到第二个值为0的二进制位，得到行号i=4，列号j=7，其对应的盘块号为55，令

map[i，j]=1，并将该盘块分配出去。

37、

文件共享方式：基于索引结点的共享方式、利用符号链实现文件共享。

38、

基于索引节点的文件共享方式有何优点？答：优点是建立新的共享链接时，不改变文

件拥有者关系，仅把索引结点共享计数器加1，系统可获悉了由多少个目录项指向该文件。

缺点是拥有者不能删除自己的文件，否则会出错。

39、

基于符号链的文件共享方式有何优点？能够通过网络链接世界上 任何地方的计算机

中的文件

。

本文标签： 进程文件算法设备调度