計算機操作系統(tǒng)面試

　　計算機操作系統(tǒng)面試時經常會有不熟悉的問題，下面由學習啦小編為大家整理了計算機操作系統(tǒng)面試的相關知識，希望對大家有幫助!

　　計算機操作系統(tǒng)面試一、操作系統(tǒng)引論

　　操作系統(tǒng)目標

　　1：方面性，2：有效性，3：可擴展性，4：開放性

　　操作系統(tǒng)基本特性

　　1：并發(fā)、2：共享、3：虛擬、4：異步

　　描述多道批處理、分時、實時操作系統(tǒng)的特點各是什么?

　　批處理操作系統(tǒng)：多道性、無序性、調度性，系統(tǒng)利用率高、吞吐量大、平均周轉時間長、但無交互能力。

　　分時操作系統(tǒng)：有多路性、獨立性、及時性和交互性。 有較好的人機交互的特性，并且可以實現(xiàn)共享主機

　　實時系統(tǒng)：有多路性、獨立性、及時性、交互性和可靠性。實際上是指操作系統(tǒng)工作時，其各種資源可以根據(jù)需要隨時進行動態(tài)分配。由于各種資源可以進行動態(tài)分配，因此，其處理事務的能力較強、速度較快。

　　總結：從可靠性：實時系統(tǒng)更強，從交互性：分時系統(tǒng)更強

　　計算機操作系統(tǒng)面試二、進程的描述與控制

　　程序并發(fā)執(zhí)行的特征

　　1：間斷性：程序在并發(fā)執(zhí)行的時候，因為是共享資源，以及完成同一項任務而相互合作，致使在這些并發(fā)執(zhí)行的程序之間形成了相互制約的關系，導致程序執(zhí)行呈現(xiàn)：執(zhí)行--暫停--執(zhí)行

　　2：失去封閉性：當系統(tǒng)中有多個并發(fā)執(zhí)行的程序時，各個資源是他們所共享的，這些資源的狀態(tài)也由這些程序所改變，所以摸一個程序的運行環(huán)境會受到其他程序的影響。

　　3：不可再生性

　　進程的特征與三種基本狀態(tài)

　　1、特征：

　　1：動態(tài)性，2：并發(fā)性，3：獨立性，4：異步性。

　　2、狀態(tài)：

　　1：就緒狀態(tài)，2：執(zhí)行狀態(tài)，3：阻塞狀態(tài)

　　3、三種基本狀態(tài)轉換：

　　處于就緒狀態(tài)的進程，在調度程序為之分配了處理機之后便開始執(zhí)行， 就緒 -> 執(zhí)行

　　正在執(zhí)行的進程如果因為分配他的時間片已經用完，而被剝奪處理劑， 執(zhí)行 -> 就緒

　　如果因為某種原因致使當前的進程執(zhí)行受阻，使之不能執(zhí)行。 執(zhí)行 -> 阻塞

　　4、創(chuàng)建狀態(tài)和終止狀態(tài)圖

　　進程控制塊PCB的作用

　　1：作為獨立運行基本單位的標志

　　2：能實現(xiàn)間斷性運行方式

　　3：提供進程通信管理所需要的信息

　　4：提供進程調度所需要的信息

　　線程與進程的區(qū)別聯(lián)系

　　1、定義：

　　進程：進程是具有一定獨立功能的程序關于某個數(shù)據(jù)集合上的一次運行活動，是系統(tǒng)進行資源分配和調度的一個獨立單位。(包括程序段，相關數(shù)據(jù)段，和進程控制塊PCB)

　　線程：線程是進程的一個實體，是CPU調度和分派的基本單位，它是比進程更小的能獨立運行的基本單位。線程自己基本上不擁有系統(tǒng)資源,只擁有一點在運行中必不可少的資源(如程序計數(shù)器,一組寄存器和棧),但是它可與同屬一個進程的其他的線程共享進程所擁有的全部資源.

　　2、關系：一個線程可以創(chuàng)建和撤銷另一個線程;同一個進程中的多個線程之間可以并發(fā)執(zhí)行.相對進程而言，線程是一個更加接近于執(zhí)行體的概念，它可以與同進程中的其他線程共享數(shù)據(jù)，但擁有自己的?？臻g，擁有獨立的執(zhí)行序列。

　　3、區(qū)別：主要差別在于它們是不同的操作系統(tǒng)資源管理方式。進程有獨立的地址空間，一個進程崩潰后，在保護模式下不會對其它進程產生影響，而線程只是一個進程中的不同執(zhí)行路徑。線程有自己的堆棧和局部變量，但線程之間沒有單獨的地址空間，一個線程死掉就等于整個進程死掉，所以多進程的程序要比多線程的程序健壯，但在進程切換時，耗費資源較大，效率要差一些。但對于一些要求同時進行并且又要共享某些變量的并發(fā)操作，只能用線程，不能用進程。

　　4.優(yōu)缺點：線程和進程在使用上各有優(yōu)缺點：線程執(zhí)行開銷小，但不利于資源的管理和保護;而進程正相反。同時，線程適合于在SMP機器上運行，而進程則可以跨機器遷移。

　　進程間的通信是如何實現(xiàn)的?

　　早期的屬于低級通信：原因：1：效率低，生產者每次只能向緩沖池投放一個信息 2：通信對用戶不透明，隱藏了通信的具體細節(jié)?，F(xiàn)在發(fā)展為高級通信：用戶可以利用操作系統(tǒng)所提供的一組通信命令傳送大量數(shù)據(jù)。操作系統(tǒng)隱藏了進程通信的實現(xiàn)細節(jié)?；蛘哒f，通信過程對用戶是透明的。

　　高級通信機制：

　　1：共享存儲器系統(tǒng)(存儲器中劃分的共享存儲區(qū))

　　實際操作中對應的是“剪貼板”(剪貼板實際上是系統(tǒng)維護管理的一塊內存區(qū)域)的通信方式。

　　2：消息傳遞系統(tǒng)(進程間的數(shù)據(jù)交換以消息(message)為單位)

　　當今最流行的微內核操作系統(tǒng)中，微內核與服務器之間的通信，都采用 了消息傳遞機制

　　3：管道通信系統(tǒng)(連接讀寫進程實現(xiàn)他們之間通信的共享文件(pipe文件，類似先進先出的隊列，由一個進程寫，另一進程讀))

　　管道分為匿名管道、命名管道。匿名管道是未命名的、單向管道，通過父進程和一個子進程之間傳輸數(shù)據(jù)。匿名管道只能實現(xiàn)本地機器上兩個進程之間的通信，不能實現(xiàn)跨網絡的通信。命名管道不僅可以在本機上實現(xiàn)兩個進程間的通信，還可以跨網絡實現(xiàn)進程間的通信。

　　4：客戶機-服務器系統(tǒng)

　　包括：套接字(socket)，遠程過程調用和遠程方法調用

　　什么是臨界區(qū)?如何解決沖突?

　　每個進程中訪問臨界資源的那段程序稱為臨界區(qū)，每次只準許一個進程進入臨界區(qū)，進入后不允許其他進程進入。

　　1：如果有若干進程要求進入空閑的臨界區(qū)，一次僅允許一個進程進入;

　　2：任何時候，處于臨界區(qū)內的進程不可多于一個。如已有進程進入自己的臨界區(qū)，則其它所有試圖進入臨界區(qū)的進程必須等待;

　　3：進入臨界區(qū)的進程要在有限時間內退出，以便其它進程能及時進入自己的臨界區(qū);

　　4：如果進程不能進入自己的臨界區(qū)，則應讓出CPU，避免進程出現(xiàn)“忙等”現(xiàn)象。

　　進程同步原則

　　進程同步的主要任務：是對多個相關進程在執(zhí)行次序上進行協(xié)調，以使并發(fā)執(zhí)行的諸進程之間能有效地共享資源和相互合作，從而使程序的執(zhí)行具有可再現(xiàn)性。同步機制遵循的原則：

　　1：空閑讓進;

　　2：忙則等待(保證對臨界區(qū)的互斥訪問);

　　3：有限等待(有限代表有限的時間，避免死等);

　　4：讓權等待，(當進程不能進入自己的臨界區(qū)時，應該釋放處理機，以免陷入忙等狀態(tài))。

　　進程同步

　　由于進程同步產生了一系列經典的同步問題“生產者-消費者”問題，“哲學家進餐”問題，“讀者-寫者”問題。

　　程序和進程的區(qū)別

　　程序：計算機指令的集合，它以文件的形式存儲在磁盤上。程序是靜態(tài)實體(passive Entity)，在多道程序系統(tǒng)中，它是不能獨立運行的，更不能與其他程序并發(fā)執(zhí)行。

　　使用系統(tǒng)資源情況：不使用(程序不能申請系統(tǒng)資源，不能被系統(tǒng)調度，也不能作為獨立運行的單位，它不占用系統(tǒng)的運行資源)。

　　進程：進程是進程實體(包括：程序段、相關的數(shù)據(jù)段、進程控制塊PCB)的運行過程，是一個程序在其自身的地址空間中的一次執(zhí)行活動。是系統(tǒng)進行資源分配和調度的一個獨立單位。

　　使用系統(tǒng)資源情況：使用(進程是資源申請、調度和獨立運行的單位，因此，它使用系統(tǒng)中的運行資源)

　　計算機操作系統(tǒng)面試三、處理機調度與死鎖

　　處理機調度的層次：

　　1：高級調度

　　主要用于多道批處理系統(tǒng)中，又稱長作業(yè)調度，調度隊像是作業(yè)，根據(jù)某種算法決定將后備隊列中的哪幾個作業(yè)調入內存。

　　2：低級調度

　　操作系統(tǒng)中最基本的一種調度方式(頻率最高)，在多道批處理、分時和時實三中類型的OS中都存在，又稱為短作業(yè)調度。

　　3：中級調度

　　又稱為內存調度，目的是為了提高內存的利用率和系統(tǒng)的吞吐率，

　　作業(yè)調度的算法：

　　1：先來先服務算法(FSFS)

　　最簡單的調度算法，既可用于作業(yè)調度也可用于進程調度，系統(tǒng)按照作業(yè)到達的先后順序進行調度，或者是優(yōu)先考慮在系統(tǒng)中等待時間最長的作業(yè)

　　2：短作業(yè)優(yōu)先調度算法(SJF)

　　實際情況短作業(yè)占有比例很大，為了使他們比長作業(yè)優(yōu)先執(zhí)行，而產生了短作業(yè)優(yōu)先的調度算法 ，作業(yè)越短優(yōu)先級越高，

　　缺點：是必須知道作業(yè)的運行時間，對長作業(yè)不利，人機無法實現(xiàn)交互，未完全考慮作業(yè)的緊迫程度

　　3：優(yōu)先級調度算法(PSA)

　　優(yōu)先級：對于先來先服務算法，作業(yè)的等待時間就是他的優(yōu)先級，等待時間越長優(yōu)先級越高，對于短作業(yè)優(yōu)先級作業(yè)的長短就是他的優(yōu)先級。在優(yōu)先級算法中，基于作業(yè)的緊迫程度。

　　4：高響應比優(yōu)先調度算法(HRRN)

　　在FSFS中只是考慮作業(yè)的等待時間而忽略作業(yè)的運行時間，SJF算法正好相反，高響應比算法既考慮作業(yè)的等待時間有考慮作業(yè)的運行時間，

　　優(yōu)先權 = (等待時間+要求服務時間)/要求服務時間

　　由于等待時間與服務時間之和就是作業(yè)的相應時間，顧優(yōu)先級相當于響應比：Rp

　　Rp = (等待時間+要求服務時間)/要求服務時間 = 響應時間/要求服務時間

　　什么是死鎖，死鎖產生的4個條件

　　死鎖定義：

　　在兩個或多個并發(fā)進程中，如果每個進程持有某種資源而又都等待別的進程釋放它或它們現(xiàn)在保持著的資源，在未改變這種狀態(tài)之前都不能向前推進，稱這一組進程產生了死鎖。通俗地講，就是兩個或多個進程被無限期地阻塞、相互等待的一種狀態(tài)。

　　產生條件：

　　1：互斥條件 -- 一個資源一次只能被一個進程使用

　　2：請求保持條件 -- 一個進程因請求資源而阻塞時，對已經獲得資源保持不放

　　3：不可搶占條件 -- 進程已獲得的資源在未使用完之前不能強行剝奪

　　4：循環(huán)等待條件 -- 若干進程之間形成一種頭尾相接的循環(huán)等待資源的關系

　　預防避免死鎖的方法

　　1：破壞“請求和保持”條件：規(guī)定所有進程在開始運行之前，都必須一次性的申請其在整個運行過程所需要的全部資源。

　　優(yōu)點：簡單，安全。 缺點：資源嚴重浪費，惡化了系統(tǒng)的利用率;

　　2：破壞“不剝奪”條件：進程逐個的提出資源請求，當一個已經保持了某些資源的進程，再提出新的資源請求而不能立即得到滿足時，必須釋放它已經保持了的所有資源，待以后需要時再重新申請。

　　缺點：實現(xiàn)復雜，代價大，反復地申請和釋放資源，而使進程的執(zhí)行無限的推遲、延長了進程的周轉時間增加系統(tǒng)開銷、降低系統(tǒng)吞吐量。

　　3：破壞“環(huán)路等待”條件：將所有的資源按類型進行線性排隊，并賦予不同的序號。所有進程請求資源必須按照資源遞增的次序提出，防止出現(xiàn)環(huán)路。

　　缺點：1、序號必須相對穩(wěn)定，限制了新設備類型的增加2、作業(yè)(進程)使用資源順序和系統(tǒng)規(guī)定的順序不同而造成資源的浪費3、限制了用戶編程

　　注意：由于互斥條件是非共享設備所必需的，不能改變