5.12 对于消息，有阻塞和无阻塞有什么区别？

发送者和接收者任一方阻塞则消息传递需要等待，都无阻塞则不需等待。 5.13 通常与读者-写者问题相关联的有哪些条件？

1.任意多的读进程可以同时读这个文件 2.一次只有一个写进程可以往文件中写

3.如果一个写进程正在往文件中写时，则禁止任何读进程读文件。

第6章 并发性：死锁和饥饿

6.1 给出可重用资源和可消费资源的例子。

可重用资源：处理器，Ｉ/Ｏ通道，主存和辅存，设备以及诸如文件，数据库和信号量之类的数据结构。

可消费资源：中断，信号，消息和Ｉ/Ｏ缓冲区中的信息。 6.2 可能发生死锁所必须的三个条件是什么？

互斥，占有且等待，非抢占。 6.3 产生死锁的第４个条件是什么？

循环等待。

6.4 如何防止占有且等待的条件？

可以要求进程一次性地请求所有需要的资源，并且阻塞这个资源直到所有请求都同时满足。 6.5 给出防止无抢占条件的两种方法。

第一种，如果占有某些资源的一个进程进行进一步资源请求被拒绝，则该进程必须释放它最初占用的资源，如果有必要，可再次请求这些资源和另外的资源。

第二种，如果一个进程请求当前被另一个进程占有的一个资源，则操作系统可以抢占另一个进程，要求它释放资源。

6.6 如何防止循环等待条件？

可以通过定义资源类型的线性顺序来预防。如果一个进程已经分配到了Ｒ类型的资源，那么它接下来请求的资源只能是那些排在Ｒ类型之后的资源类型。 6.7 死锁避免，检测和预防之间的区别是什么？

死锁预防是通过间接地限制三种死锁必要条件的至少一个或是直接地限制循环等待的发生来避免死锁的出现。死锁避免允许可能出现的必要条件发生，但是采取措施确保不会出现死锁的情况。而死锁检测允许资源的自由分配，采取周期性的措施来发现并处理可能存在的死锁情况。

第7章 内存管理

7.1 内存管理需要满足哪些需求？

重定位、保护、共享、逻辑组织和物理组织。 7.2 为什么需要重定位进程的能力？

通常情况下，并不能事先知道在某个程序执行期间会有哪个程序驻留在主存中。此外还希望通过提供一个巨大的就绪进程池，能够把活动进程换入和换出主存，以便使处理器的利用率最大化。在这两种情况下，进程在主存中的确切位置是不可预知的。 7.3 为什么不可能在编译时实施内存保护？

由于程序在主存中的位置是不可预测的，因而在编译时不可能检查绝对地址来确保保护。并且，大多数程序设计语言允许在运行时进行地址的动态计算（例如，通过计算数组下标或数据结构中的指针）。因此，必须在运行时检查进程产生的所有存储器访问，以便确保它们只访问了分配给该进程的存储空间。

7.4 允许两个或多个进程访问进程的某一特定区域的原因是什么？

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如果许多进程正在执行同一程序，则允许每个进程访问该程序的同一个副本要比让每个进程有自己单独的副本更有优势。同样，合作完成同一任务的进程可能需要共享访问同一个数据结构。 7.5 在固定分区方案中，使用大小不等的分区有什么好处？

通过使用大小不等的固定分区：1.可以在提供很多分区的同时提供一到两个非常大的分区。大的分区允许将很大的进程全部载入主存中。2.由于小的进程可以被放入小的分区中，从而减少了内部碎片。 7.6 内部碎片和外部碎片有什么区别？

内部碎片是指由于被装入的数据块小于分区大小而导致的分区内部所浪费的空间。外部碎片是与动态分区相关的一种现象，它是指在所有分区外的存储空间会变成越来越多的碎片的。 7.7 逻辑地址、相对地址和物理地址间有什么区别？

逻辑地址是指与当前数据在内存中的物理分配地址无关的访问地址，在执行对内存的访问之前必须把它转化成物理地址。相对地址是逻辑地址的一个特例，是相对于某些已知点（通常是程序的开始处）的存储单元。物理地址或绝对地址是数据在主存中的实际位置。 7.8 页和帧之间有什么区别？

在分页系统中，进程和磁盘上存储的数据被分成大小固定相等的小块，叫做页。而主存被分成了同样大小的小块，叫做帧。一页恰好可以被装入一帧中。 7.9 页和段之间有什么区别？

分段是细分用户程序的另一种可选方案。采用分段技术，程序和相关的数据被划分成一组段。尽管有一个最大段长度，但并不需要所有的程序的所有段的长度都相等。

第8章 虚拟内存

8.1 简单分页与虚拟分页有什么区别？

简单分页：一个程序中的所有的页都必须在主存储器中程序才能正常运行，除非使用覆盖技术。 拟内存分页：不是程序的每一页都必须在主存储器的帧中来使程序运行，页在需要的时候进行读取。 8.2 解释什么是抖动。

虚拟内存结构的震动现象，在这个过程中处理器大部分的时间都用于交换块，而不是执行指令。 8.3 为什么在使用虚拟内存时，局部性原理是至关重要的？

可以根据局部性原理设计算法来避免抖动。总的来说，局部性原理允许算法预测哪一个当前页在最近的未来是最少可能被使用的，并由此就决定候选的替换出的页。 8.4 哪些元素是页表项中可以找到的元素？简单定义每个元素。

帧号：用来表示主存中的页来按顺序排列的号码。 存在位（P）：表示这一页是否当前在主存中。 修改位（M）：表示这一页在放进主存后是否被修改过。 8.5 转移后备缓冲器的目的是什么？

转移后备缓冲器（TLB）是一个包含最近经常被使用过的页表项的高速缓冲存储器。它的目的是为了减少从磁盘中恢复一个页表项所需的时间。 8.6 简单定义两种可供选择的页读取策略。

在请求式分页中，只有当访问到某页中的一个单元时才将该页取入主存。 在预约式分页中，读取的并不是页错误请求的页。 8.7 驻留集管理和页替换策略有什么区别？

驻留集管理主要关注以下两个问题：（1）给每个活动进程分配多少个页帧。（2）被考虑替换的页集是仅限在引起页错误的进程的驻留集中选择还是在主存中所有的页帧中选择。

页替换策略关注的是以下问题：在考虑的页集中，哪一个特殊的页应该被选择替换。 8.8 FIFO和Clock页替换算法有什么区别？

时钟算法与FIFO算法很接近，除了在时钟算法中，任何一个使用位为一的页被忽略。 8.9 页缓冲实现的是什么？

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（1）被替换出驻留集的页不久又被访问到时，仍在主存中，减少了一次磁盘读写。

（2）被修改的页以簇的方式被写回，而不是一次只写一个，这就大大减少了I/O操作的数目，从而减少了磁盘访问的时间。

8.10 为什么不可能把全局替换策略和固定分配策略组合起来？

固定分配策略要求分配给一个进程的帧的数目是确定的，当一个进程中取入一个新的页时，这个进程驻留页集中的一页必须被替换出来（保持分配的帧的数目不变），这是一种局部替换策略。 8.11 驻留集和工作集有什么区别？

一个进程的驻留集是指当前在主存中的这个进程的页的个数。一个进程的工作集是指这个进程最近被使用过的页的个数。

8.12 请求式清除和预约式清除有什么区别？

在请求式清除中，只有当一页被选择用于替换时才被写回辅存；

在预约式清除中，将这些被修改的多个页在需要用到它们所占据的页帧之前成批的写回辅存。

第9章 单处理器调度

9.1 简要描述三种类型的处理器调度。

长程调度：决定加入到待执行的进程池中；

中程调度：决定加入到部分或全部在主存中的进程集合中； 短程调度：决定哪一个可用进程将被处理器执行。 9.2 在交互式操作系统中，通常最重要的性能要求是什么？

反应时间

9.3 周转时间和响应时间有什么区别？

周转时间是一个要求花费在系统上的包括等待时间和服务时间的总的时间。响应时间对一个交互进程，这是指从提交一个请求到开始接受响应之间的时间间隔。通常进程在处理该请求的同时，就开始给用户产生一些输出。

9.4 对进程调度，较小的优先级值表示较低的优先级还是较高的优先级？

在UNIX和许多其他系统中，大的优先级值表示低优先级进程。许多系统，比如WINDOWS，刚好相反，大数值表示高优先级。

9.5 抢占式和非抢占式调度有什么区别？

非抢占：在这种情况下，一旦进程处于运行态，他就不断执行直到终止，或者为等待I/O或请求某些操作系统服务而阻塞自己。

抢占：当前正在运行的进程可能被操作系统中断，并转移到就绪态。关于抢占的决策可能是在一个新进程到达时，或者在一个中断发生后把一个被阻塞的进程置为就绪态时，或者基于周期性的时间中断。 9.6 简单定义FCFS调度。

当每个进程就绪后，它加入就绪队列。当当前正在运行的进程停止执行时，选择在就绪队列中存在时间最长的进程运行。 9.7 简单定义轮转调度

以一个周期性间隔产生时钟中断，当中断产生时，当前正在运行的的进程被置于就绪队列中，然后基于FCFS策略选择下一个就绪作业运行。 9.8 简单定义最短进程优先调度。

这是一个非抢占的策略，其原则是下一次选择所需处理时间最短的进程。 9.9 简单定义最短剩余时间调度。

最短剩余时间是针对SPN增加了抢占机制的版本。在这种情况下，调度器总是选择预期剩余时间最短的进程。当一个新进程加入到就绪队列时，他可能比当前运行的进程具有更短的剩余时间，因此，只有新进程就绪，调度器就可能抢占当前正在运行的进程。 9.10 简单定义最高响应比优先调度。

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在当前进程完成或被阻塞时，选择R值最大的就绪进程。R=(w+s)/s,w等待处理器的时间，s期待的服务时间。

9.1 1简单定义反馈调度。

调度基于抢占原则并且使用动态优先级机制。当一个进程第一次进入系统时，它被放置在RQ0。当它第一次被抢占后并返回就绪状态时，它被防止在RQ1。在随后的时间里，每当它被抢占时，它被降级到下一个低优先级队列中。一个短进程很快会执行完，不会在就绪队列中降很多级。一个长进程会逐级下降。因此，新到的进程和短进程优先于老进程和长进程。在每个队列中，除了在优先级最低的队列中，都使用简单的FCFS机制。一旦一个进程处于优先级最低的队列中，它就不可能再降低，但是会重复地返回该队列，直到运行结束。

第10章 多处理器和实时调度

10.1 列出并简单定义五种不同级别的同步粒度。

细粒度：单指令流中固有的并行；

中等粒度：在一个单独应用中的并行处理或多任务处理； 粗粒度：在多道程序环境中并发进程的多处理；

非常粗粒度：在网络节点上进行分布处理，以形成一个计算环境； 无约束粒度：多个无关进程。

10.2 列出并简单定义线程调度的四种技术。

加载共享：进程不是分配到一个特定的处理器，而是维护一个就绪进程的全局队列，每个处理器只要空闲就从队列中选择一个线程。这里使用术语加载共享来区分这种策略和加载平衡方案，加载平衡是基于一种比较永久的分配方案分配工作的。

组调度：一组相关的线程基于一对一的原则，同时调度到一组处理器上运行。

专用处理器分配：在程序执行过程中，每个程序被分配给一组处理器，处理器的数目与程序中的线程的数目相等。当程序终止是，处理器返回到总的处理器池中，可供分配给另一个程序。 动态调度：在执行期间，进程中线程的数目可以改变。 10.3 列出并简单定义三种版本的负载分配。

先来先服务（FCFS）：当一个作业到达时，它的所有线程都被连续地放置在共享队列末尾。当一个处理器变得空闲时，它选择下一个就绪线程执行，直到完成或阻塞。 最少线程数优先：共享就绪队列被组织成一个优先级队列，如果一个作业包含的未调度线程数目最少，则给它指定最高的优先级。具有同等优先级的队列按作业到达的顺序排队。和FCFS一样，被调度的线程一直运行到完成或阻塞。

可抢占的最少线程数优先：最高的的优先级给予包含的未被调度的线程数目最少的作业。刚到达的作业如果包含的线程数目少于正在执行的作业，它将抢占属于这个被调度作业的线程。 10. 硬实时任务和软实时任务有什么区别？

硬实时任务指必须满足最后期限的限制，否则会给系统带来不可接受的破坏或者致命的错误。

软实时任务也有一个与之相关联的最后期限，并希望能满足这个期限的要求，但是这并不是强制的，即使超过了最后期限，调度和完成这个任务仍然是有意义的。 10.5 周期性实时任务和非周期性实时任务有什么区别？

非周期任务有一个必须结束或开始的最后期限，或者有一个关于开始时间和结束时间的约束。而对于周期任务，这个要求描述成“每隔周期T一次”或“每隔T个单位”。 10.6 列出并简单定义对实时操作系统的五方面的要求。

可确定性：在某中程度上是指它可以按固定的、预先确定的时间或时间间隔执行操作。 可响应性：它关注的是在知道中断之后操作系统未中断提供服务的时间

用户控制：用户应该能够区分硬实时任务和软实时任务，并且在每一类中确定相对优先级。实时系统还允许用户指定一些特性，例如使用分页还是进程交换、哪一个进程必须常驻主存、使用何种磁盘算

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法、不同的优先级的进程各有哪些权限等。

可靠性 ：可靠性必须提供这样一种方式，以继续满足实时最后期限。

故障弱化操作：故障弱化操作指系统在故障时尽可能多的保存其性能和数据的能力。 10.7 列出并简单定义四类实时调度算法。

静态表驱动法：执行关于可行调度的静态分析。分析的结果是一个调度，它用于确定在运行时一个任务何时必须开始执行。

静态优先级驱动抢占法：同样，执行一个静态分析，但是没有制定调度，而且用于给任务指定优先级，使得可以使用传统的优先级驱动的抢占式调度器。

基于动态规划调度法：在运行是动态地确定可行性，而不是在开始运行前离线的确定（静态）。一个到达的任务，只有当能够满足它的时间约束时，才可以被接受执行。可行性分析的结果是一个调度或规划，可用于确定何时分派这个任务。

动态尽力调度法：不执行可行性分析。系统试图满足所有的最后期限，并终止任何已经开始运行但错过最后期限的进程。

10.8 关于一个任务的哪些信息在实时调度是非常有用？

就绪时间：任务开始准备执行的时间。对于重复或周期性的任务，这实际上是一个事先知道的时间序列。而对于非周期性的任务，或者也事先知道这个时间，或者操作系统仅仅知道什么时候任务真正就绪。

启动最后期限：任务必须开始的时间。

完成最后期限：任务必须完成的时间。典型的实时应用程序或者有启动最后期限，或者有完成最后期限，但不会两者都存在。

处理时间：从执行任务直到完成任务所需的时间。在某些情况下，可以提供这个时间，而在另外一些情况下，操作系统度量指数平均值。其他调度系统没有使用这个信息。 资源需求：任务在执行过程中所需的资源集合（处理器以外的资源）。

优先级：度量任务的相对重要性。硬实时任务可能具有绝对的优先级，因为如果错过最后期限则会导致系统失败。如果系统无论如何也要继续运行，则硬实时任务和软实时任务可以被指定相关的优先级，以指导调度器。

子任务结构：一个任务可以分解成一个必须执行的子任务和一个可选的子任务。只有必须执行的子任务拥有硬最后期限。

第11章 I/O管理和磁盘调度

11.1 列出并简单定义执行I/O的三种技术。

可编程I/O：处理器代表进程给I/O模块发送给一个I/O命令，该进程进入忙等待，等待操作的完成，然后才可以继续执行。

中断驱动I/O：处理器代表进程向I/O模块发送一个I/O命令，然后继续执行后续指令，当I/O模块完成工作后，处理器被该模块中断。如果该进程不需要等待I/O完成，则后续指令可以仍是该进程中的指令，否则，该进程在这个中断上被挂起，处理器执行其他工作。 直接存储器访问（DMA）：一个DMA模块控制主存和I/O模块之间的数据交换。为传送一块数据，处理器给DMA模块发送请求，只有当整个数据块传送完成后，处理器才被中断。 11.2 逻辑I/O和设备I/O有什么区别？

逻辑I/O：逻辑I/O模块把设备当作一个逻辑资源来处理，它并不关心实际控制设备的细节。逻辑I/O模块代表用户进程管理的一般I/O功能，允许它们根据设备标识符以及诸如打开、关闭、读、写之类的简单命令与设备打交道。

设备I/O：请求的操作和数据（缓冲的数据、记录等）被转换成适当的I/O指令序列、通道命令和控制器命令。可以使用缓冲技术，以提高使用率。

11.3 面向块的设备和面向流的设备有什么区别？请举例说明。

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