畢業(yè)季將臨近，許多同學(xué)開始面試找工作，那么面試操作系統(tǒng)相關(guān)的時(shí)候會(huì)問到什么問題呢?下面由學(xué)習(xí)啦小編為大家整理了操作系統(tǒng)面試總結(jié)，希望對(duì)大家有所幫助!

　　操作系統(tǒng)面試總結(jié)一

　　1. 進(jìn)程的有哪幾種狀態(tài)，狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，及導(dǎo)致轉(zhuǎn)換的事件。

　　狀態(tài)：

　　1)就緒狀態(tài) 　進(jìn)程已獲得除處理機(jī)外的所需資源，等待分配處理機(jī)資源，只要分配到CPU就可執(zhí)行。在某一時(shí)刻，可能有若干個(gè)進(jìn)程處于該狀態(tài)。

　　2)運(yùn)行狀態(tài) 占用處理機(jī)資源運(yùn)行，處于此狀態(tài)的進(jìn)程的數(shù)目小于等于CPU的數(shù)目。

　　3)阻塞狀態(tài) 　由于進(jìn)程等待某種條件(如I/O操作或進(jìn)程同步)，在條件滿足之前無法繼續(xù)執(zhí)行。該事件發(fā)生前即使把處理機(jī)分配給該進(jìn)程，也無法運(yùn)行。

　　轉(zhuǎn)換解釋：從狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖中，存在四種狀態(tài)轉(zhuǎn)換。

　　當(dāng)進(jìn)程調(diào)度程序從就緒隊(duì)列中選取一個(gè)進(jìn)程投入運(yùn)行時(shí)引起轉(zhuǎn)換1;

　　正在執(zhí)行的進(jìn)程如因時(shí)間片用完而被暫停執(zhí)行就會(huì)引起轉(zhuǎn)換2;

　　正在執(zhí)行的進(jìn)程因等待的事件尚未發(fā)生而無法執(zhí)行(如進(jìn)程請(qǐng)求完成I/O)會(huì)引去轉(zhuǎn)換3;

　　當(dāng)進(jìn)程等待的事件發(fā)生時(shí)(如I/O完成)則會(huì)引起轉(zhuǎn)換4。

　　事件：就緒隊(duì)列非空，則一個(gè)進(jìn)程的轉(zhuǎn)換3會(huì)立即引去另一個(gè)進(jìn)程的轉(zhuǎn)換1。這是因?yàn)橐粋€(gè)進(jìn)程發(fā)生轉(zhuǎn)換3意味著正在執(zhí)行的進(jìn)程由執(zhí)行狀態(tài)變?yōu)樽枞麪顟B(tài)，這時(shí)處理機(jī)空閑，進(jìn)程調(diào)度程序必然會(huì)從就緒隊(duì)列中選取一個(gè)進(jìn)程并將它投入運(yùn)行，因此只要就緒隊(duì)列非空，一個(gè)進(jìn)程的轉(zhuǎn)換3能立即引起一個(gè)進(jìn)程的轉(zhuǎn)換1。

　　2. 進(jìn)程與線程的區(qū)別。dll是否有獨(dú)立的堆棧?

　　進(jìn)程是具有一定獨(dú)立功能的程序關(guān)于某個(gè)數(shù)據(jù)集合上的一次運(yùn)行活動(dòng),進(jìn)程是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的一個(gè)獨(dú)立單位.

　　線程是進(jìn)程的一個(gè)實(shí)體,是CPU調(diào)度和分派的基本單位,它是比進(jìn)程更小的能獨(dú)立運(yùn)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(diǎn)在運(yùn)行中必不可少的資源(如程序計(jì)數(shù)器,一組寄存器和棧),但是它可與同屬一個(gè)進(jìn)程的其他的線程共享進(jìn)程所擁有的全部資源.

　　一個(gè)線程可以創(chuàng)建和撤銷另一個(gè)線程;同一個(gè)進(jìn)程中的多個(gè)線程之間可以并發(fā)執(zhí)行

　　進(jìn)程是死的，只是一些資源的集合，真正的程序執(zhí)行都是線程來完成的，程序啟動(dòng)的時(shí)候操作系統(tǒng)就幫你創(chuàng)建了一個(gè)主線程。每個(gè)線程有自己的堆棧。 DLL(動(dòng)態(tài)連接庫)中有沒有獨(dú)立的堆棧，這個(gè)問題不好回答，或者說這個(gè)問題本身是否有問題。因?yàn)镈LL中的代碼是被某些線程所執(zhí)行，只有線程擁有堆棧，如果DLL中的代碼是EXE中的線程所調(diào)用，那么這個(gè)時(shí)候是不是說這個(gè)DLL沒有自己獨(dú)立的堆棧?如果DLL中的代碼是由DLL自己創(chuàng)建的線程所執(zhí)行，那么是不是說DLL有獨(dú)立的堆棧?以上講的是堆棧，如果對(duì)于堆來說，每個(gè)DLL有自己的堆，所以如果是從DLL中動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存，最好是從DLL中刪除，如果你從DLL中分配內(nèi)存，然后在EXE中，或者另外一個(gè)DLL中刪除，很有可能導(dǎo)致程序崩潰。

　　另進(jìn)程和程序的區(qū)別：進(jìn)程即運(yùn)行中的程序，從中即可知，進(jìn)程是在運(yùn)行的，程序是非運(yùn)行的，當(dāng)然本質(zhì)區(qū)別就是動(dòng)態(tài)和靜態(tài)的區(qū)別。程序可以存在外存中，也可以存在內(nèi)存中

　　3. 進(jìn)程通信的幾種方式。

　　管道( pipe )：管道是一種半雙工的通信方式，數(shù)據(jù)只能單向流動(dòng)，而且只能在具有親緣關(guān)系的進(jìn)程間使用。進(jìn)程的親緣關(guān)系通常是指父子進(jìn)程關(guān)系。

　　有名管道 (named pipe) ： 有名管道也是半雙工的通信方式，但是它允許無親緣關(guān)系進(jìn)程間的通信。

　　信號(hào)量( semophore ) ： 信號(hào)量是一個(gè)計(jì)數(shù)器，可以用來控制多個(gè)進(jìn)程對(duì)共享資源的訪問。它常作為一種鎖機(jī)制，防止某進(jìn)程正在訪問共享資源時(shí)，其他進(jìn)程也訪問該資源。因此，主要作為進(jìn)程間以及同一進(jìn)程內(nèi)不同線程之間的同步手段。

　　消息隊(duì)列( message queue ) ： 消息隊(duì)列是由消息的鏈表，存放在內(nèi)核中并由消息隊(duì)列標(biāo)識(shí)符標(biāo)識(shí)。消息隊(duì)列克服了信號(hào)傳遞信息少、管道只能承載無格式字節(jié)流以及緩沖區(qū)大小受限等缺點(diǎn)。

　　信號(hào) ( signal ) ： 信號(hào)是一種比較復(fù)雜的通信方式，用于通知接收進(jìn)程某個(gè)事件已經(jīng)發(fā)生。

　　共享內(nèi)存( shared memory ) ：共享內(nèi)存就是映射一段能被其他進(jìn)程所訪問的內(nèi)存，這段共享內(nèi)存由一個(gè)進(jìn)程創(chuàng)建，但多個(gè)進(jìn)程都可以訪問。共享內(nèi)存是最快的 IPC 方式，它是針對(duì)其他進(jìn)程間通信方式運(yùn)行效率低而專門設(shè)計(jì)的。它往往與其他通信機(jī)制，如信號(hào)量，配合使用，來實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的同步和通信。

　　套接字( socket ) ： 套解字也是一種進(jìn)程間通信機(jī)制，與其他通信機(jī)制不同的是，它可用于不同及其間的進(jìn)程通信。

　　4. 線程同步幾種方式。(一定要會(huì)寫生產(chǎn)者、消費(fèi)者問題，完全消化理解)

　　臨界區(qū)(CCriticalSection)：通過對(duì)多線程的串行化來訪問公共資源或一段代碼，速度快，適合控制數(shù)據(jù)訪問。

　　事件(CEvent)：為協(xié)調(diào)共同對(duì)一個(gè)共享資源的單獨(dú)訪問而設(shè)計(jì)的。

　　互斥量(CMutex)：為控制一個(gè)具有有限數(shù)量用戶資源而設(shè)計(jì)。

　　信號(hào)量(CSemaphore)：用來通知線程有一些事件已發(fā)生，從而啟動(dòng)后繼任務(wù)的開始。

　　生產(chǎn)者、消費(fèi)者問題

　　Var mutex,empty,full:semaphore:=1,n,0; // 定義三個(gè)信號(hào)量

　　buffer:array[0,...,n-1]of item; // 定義緩沖池，容量為n

　　in,out:integer:=0,0;

　　begin

　　parbegin

　　proceducer:begin // 生產(chǎn)者

　　repeat

　　producer an item nextp; // 生產(chǎn)一個(gè)產(chǎn)品 .

　　wait(empty); // 申請(qǐng)一個(gè)空緩沖區(qū)

　　wait(mutex); // 申請(qǐng)緩沖池的使用權(quán)

　　buffer(in):=nextp; // 將產(chǎn)品放入緩沖池中

　　in:=(in+1)mod n; // 下一個(gè)空緩沖區(qū)地址

　　signal(mutex); //釋放緩沖池使用權(quán)

　　signal(full); // 釋放一個(gè)滿緩沖區(qū)

　　until false;

　　end

　　consumer:begin

　　repeat

　　wait(full);

　　wait(mutex);

　　nextc:=buffer(out);

　　out:=(out+1)mod n;

　　signal(mutex);

　　signal(empty);

　　consumer the item in nextc;

　　until false;

　　end

　　parend

　　end

　　nextp 應(yīng)該是next proceducer的意思吧

　　nextc 應(yīng)該是next consumer

　　貌似也不是什么變量，屬于語言描述而已

　　下面的消費(fèi)者也是差不多的。

　　至于生產(chǎn)者進(jìn)程如何被阻塞和喚醒，因?yàn)槌绦蛑杏幸粋€(gè) repeat語句，所以進(jìn)程不斷測試緩沖池是否有空緩沖區(qū)，以及緩沖池是否有其他進(jìn)程使用。若兩個(gè)條件不滿足，則進(jìn)入阻塞隊(duì)列等待。若某一時(shí)刻兩個(gè)條件都能滿足，則能喚醒該進(jìn)程。

　　信號(hào)量：

　　只支持兩種操作,wait()和signal()，也叫做P、V操作，這兩個(gè)操作是

　　原子操作，不會(huì)被打斷。信號(hào)量機(jī)制有以下幾種：

　　1.整型信號(hào)量--------------------一個(gè)整數(shù)，只能由PV操作對(duì)其加減

　　2.記錄型信號(hào)量------------------在1的基礎(chǔ)上種了一個(gè)鏈表，記錄請(qǐng)求該資源的線程，解決1中沒有讓權(quán)等待的問題

　　3.AND信號(hào)量---------------------1和2只是對(duì)一個(gè)資源，而這個(gè)機(jī)制能解決一次請(qǐng)求多個(gè)資源的情況

　　4.一般信號(hào)量--------------------這是最一般的信號(hào)量機(jī)制，能夠表示以上幾種，表示方法也比較特殊，見操作系統(tǒng)

　　3和4又屬于信號(hào)量集機(jī)制。

　　5. 線程的實(shí)現(xiàn)方式. (也就是用戶線程與內(nèi)核線程的區(qū)別)

　　用戶線程與內(nèi)核線程的區(qū)別

　　根據(jù)操作系統(tǒng)內(nèi)核是否對(duì)線程可感知，可以把線程分為內(nèi)核線程和用戶線程。

　　內(nèi)核線程建立和銷毀都是由操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)、通過系統(tǒng)調(diào)用完成的，操作系統(tǒng)在調(diào)度時(shí)，參考各進(jìn)程內(nèi)的線程運(yùn)行情況做出調(diào)度決定，如果一個(gè)進(jìn)程中沒有就緒態(tài)的線程，那么這個(gè)進(jìn)程也不會(huì)被調(diào)度占用CPU。

　　和內(nèi)核線程相對(duì)應(yīng)的是用戶線程，用戶線程指不需要內(nèi)核支持而在用戶程序中實(shí)現(xiàn)的線程，其不依賴于操作系統(tǒng)核心，用戶進(jìn)程利用線程庫提供創(chuàng)建、同步、調(diào)度和管理線程的函數(shù)來控制用戶線程。用戶線程多見于一些歷史悠久的操作系統(tǒng)，例如Unix操作系統(tǒng)，不需要用戶態(tài)/核心態(tài)切換，速度快，操作系統(tǒng)內(nèi)核不知道多線程的存在，因此一個(gè)線程阻塞將使得整個(gè)進(jìn)程(包括它的所有線程)阻塞。由于這里的處理器時(shí)間片分配是以進(jìn)程為基本單位，所以每個(gè)線程執(zhí)行的時(shí)間相對(duì)減少為了在操作系統(tǒng)中加入線程支持，采用了在用戶空間增加運(yùn)行庫來實(shí)現(xiàn)線程，這些運(yùn)行庫被稱為“線程包”，用戶線程是不能被操作系統(tǒng)所感知的。

　　引入用戶線程，具體而言，有以下四個(gè)方面的優(yōu)勢：

　　(1)可以在不支持線程的操作系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。

　　(2)創(chuàng)建和銷毀線程、線程切換代價(jià)等線程管理的代價(jià)比內(nèi)核線程少得多。

　　(3)允許每個(gè)進(jìn)程定制自己的調(diào)度算法，線程管理比較靈活。

　　(4)線程能夠利用的表空間和堆?？臻g比內(nèi)核級(jí)線程多。

　　用戶線程的缺點(diǎn)主要有以下兩點(diǎn)：

　　(1)同一進(jìn)程中只能同時(shí)有一個(gè)線程在運(yùn)行，如果有一個(gè)線程使用了系統(tǒng)調(diào)用而阻塞，那么整個(gè)進(jìn)程都會(huì)被掛起。

　　(2)頁面失效也會(huì)產(chǎn)生類似的問題。

　　內(nèi)核線程的優(yōu)缺點(diǎn)剛好跟用戶線程相反。實(shí)際上，操作系統(tǒng)可以使用混合的方式來實(shí)現(xiàn)線程。

　　Java實(shí)現(xiàn)線程的方式有三種：

　　(1)繼承Thread類，重寫run函數(shù)

　　創(chuàng)建：

　　class xx extends Thread{

　　public void run(){

　　Thread.sleep(1000) //線程休眠1000毫秒，sleep使線程進(jìn)入Block狀態(tài)，并釋放資源

　　}}

　　開啟線程：

　　對(duì)象.start() //啟動(dòng)線程，run函數(shù)運(yùn)行

　　public class java_thread extends Thread{

　　public static void main(String args[])

　　{

　　(new java_thread()).run();

　　System.out.println("main thread run ");

　　}

　　public synchronized void run()

　　{

　　System.out.println("sub thread run ");

　　}

　　}

　　(2)實(shí)現(xiàn)Runnable接口，重寫run函數(shù)

　　開啟線程：

　　Thread t = new Thread(對(duì)象) //創(chuàng)建線程對(duì)象

　　t.start()

　　public class java_thread implements Runnable{

　　public static void main(String args[])

　　{

　　(new Thread(new java_thread())).start();

　　System.out.println("main thread run ");

　　}

　　public void run()

　　{

　　System.out.println("sub thread run ");

　　}

　　}

　　(3)實(shí)現(xiàn)Callable接口，重寫call函數(shù)

　　Callable是類似于Runnable的接口，實(shí)現(xiàn)Callable接口的類和實(shí)現(xiàn)Runnable的類都是可被其它線程執(zhí)行的任務(wù)。

　　import java.util.concurrent.Callable;

　　public class CallableWorker implements Callable{

　　private int i;

　　public CallableWorker(int i) throws Exception {

　　this.i = i;}

　　@Override

　　public Integer call() throws Exception {

　　System.out.println("Thread-" + Thread.currentThread().getId() + " CallableWorker test count " + i + "begin...");

　　try {

　　Thread.sleep(1000);

　　} catch (InterruptedException e) {

　　e.printStackTrace();

　　}

　　System.out.println("Thread-" + Thread.currentThread().getId() + " CallableWorker test count " + i + "end");

　　return i+1;

　　}}

　　Callable和Runnable有幾點(diǎn)不同:

　?、貱allable規(guī)定的方法是call()，而Runnable規(guī)定的方法是run().

　?、贑allable的任務(wù)執(zhí)行后可返回值，而Runnable的任務(wù)是不能返回值的

　?、踓all()方法可拋出異常，而run()方法是不能拋出異常的。

　　④運(yùn)行Callable任務(wù)可拿到一個(gè)Future對(duì)象，F(xiàn)uture表示異步計(jì)算的結(jié)果。它提供了檢查計(jì)算是否完成的方法,以等待計(jì)算的完成,并檢索計(jì)算的結(jié)果.通過Future對(duì)象可了解任務(wù)執(zhí)行情況,可取消任務(wù)的執(zhí)行,還可獲取任務(wù)執(zhí)行的結(jié)果

　　6. 用戶態(tài)和核心態(tài)的區(qū)別。

　　當(dāng)一個(gè)任務(wù)(進(jìn)程)執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用而陷入內(nèi)核代碼中執(zhí)行時(shí)，我們就稱進(jìn)程處于內(nèi)核運(yùn)行態(tài)(或簡稱為內(nèi)核態(tài))。此時(shí)處理器處于特權(quán)級(jí)最高的(0級(jí))內(nèi)核代碼中執(zhí)行。當(dāng)進(jìn)程處于內(nèi)核態(tài)時(shí)，執(zhí)行的內(nèi)核代碼會(huì)使用當(dāng)前進(jìn)程的內(nèi)核棧。每個(gè)進(jìn)程都有自己的內(nèi)核棧。當(dāng)進(jìn)程在執(zhí)行用戶自己的代碼時(shí)，則稱其處于用戶運(yùn)行態(tài)(用戶態(tài))。即此時(shí)處理器在特權(quán)級(jí)最低的(3級(jí))用戶代碼中運(yùn)行。當(dāng)正在執(zhí)行用戶程序而突然被中斷程序中斷時(shí)，此時(shí)用戶程序也可以象征性地稱為處于進(jìn)程的內(nèi)核態(tài)。因?yàn)橹袛嗵幚沓绦驅(qū)⑹褂卯?dāng)前進(jìn)程的內(nèi)核棧。這與處于內(nèi)核態(tài)的進(jìn)程的狀態(tài)有些類似。

　　用戶態(tài)切換到內(nèi)核態(tài)的3種方式：系統(tǒng)調(diào)用、異常、外圍設(shè)備中斷。

　　7. 用戶棧和內(nèi)核棧的區(qū)別。

　　內(nèi)核棧和用戶棧區(qū)別：

　　intel的cpu分為四個(gè)運(yùn)行級(jí)別ring0~ring3，內(nèi)核創(chuàng)建進(jìn)程，創(chuàng)建進(jìn)程的同時(shí)創(chuàng)建進(jìn)程控制塊，創(chuàng)建進(jìn)程自己的堆棧。一個(gè)進(jìn)程有兩個(gè)堆棧，用戶棧和系統(tǒng)棧。用戶堆棧的空間指向用戶地址空間，內(nèi)核堆棧的空間指向內(nèi)核地址空間。

　　有個(gè)CPU堆棧指針寄存器，進(jìn)程運(yùn)行的狀態(tài)有用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)，當(dāng)進(jìn)程運(yùn)行在用戶態(tài)時(shí)。CPU堆棧指針寄存器指向的是用戶堆棧地址，使用的是用戶堆棧;當(dāng)進(jìn)程運(yùn)行在內(nèi)核態(tài)時(shí)，CPU堆棧指針寄存器指向的是內(nèi)核堆棧地址，使用的是內(nèi)核堆棧。

　　堆棧切換

　　當(dāng)系統(tǒng)因?yàn)橄到y(tǒng)調(diào)用(軟中斷)或硬件中斷，CPU切換到特權(quán)工作模式，進(jìn)程陷入內(nèi)核態(tài)，進(jìn)程使用的棧也要從用戶棧轉(zhuǎn)向系統(tǒng)棧。

　　從用戶態(tài)到內(nèi)核態(tài)要兩步驟，首先是將用戶堆棧地址保存到內(nèi)核堆棧中，然后將CPU堆棧指針寄存器指向內(nèi)核堆棧。

　　當(dāng)由內(nèi)核態(tài)轉(zhuǎn)向用戶態(tài)，步驟首先是將內(nèi)核堆棧中得用戶堆棧地址恢復(fù)到CPU堆棧指針寄存器中。

　　內(nèi)核棧和用戶棧區(qū)別

　　1.棧是系統(tǒng)運(yùn)行在內(nèi)核態(tài)的時(shí)候使用的棧，用戶棧是系統(tǒng)運(yùn)行在用戶態(tài)時(shí)候使用的棧。

　　當(dāng)進(jìn)程由于中斷進(jìn)入內(nèi)核態(tài)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)把一些用戶態(tài)的數(shù)據(jù)信息保存到內(nèi)核棧中，當(dāng)返回到用戶態(tài)時(shí)，取出內(nèi)核棧中得信息恢復(fù)出來，返回到程序原來執(zhí)行的地方。用戶棧就是進(jìn)程在用戶空間時(shí)創(chuàng)建的棧，比如一般的函數(shù)調(diào)用，將會(huì)用到用戶棧。

　　2.內(nèi)核棧是屬于操作系統(tǒng)空間的一塊固定區(qū)域，可以用于保存中斷現(xiàn)場、保存操作系統(tǒng)子程序間相互調(diào)用的參數(shù)、返回值等。用戶棧是屬于用戶進(jìn)程空間的一塊區(qū)域，用戶保存用戶進(jìn)程子程序間的相互調(diào)用的參數(shù)、返回值等。

　　3.每個(gè)Windows 都有4g的進(jìn)程空間，系統(tǒng)棧使用進(jìn)程空間的地段部分，用戶棧是高端部分如果用戶要直接訪問系統(tǒng)棧部分，需要有特殊的方式。

　　為何要設(shè)置兩個(gè)不同的棧?

　　共享原因：內(nèi)核的代碼和數(shù)據(jù)是為所有的進(jìn)程共享的，如果不為每一個(gè)進(jìn)程設(shè)置對(duì)應(yīng)的內(nèi)核棧，那么就不能實(shí)現(xiàn)不同的進(jìn)程執(zhí)行不同的代碼。

　　安全原因：如果只有一個(gè)棧，那么用戶就可以修改棧內(nèi)容來突破內(nèi)核安全保護(hù)。

　　8. 內(nèi)存池、進(jìn)程池、線程池。(c++程序員必須掌握)

　　自定義內(nèi)存池的思想通過這個(gè)"池"字表露無疑，應(yīng)用程序可以通過系統(tǒng)的內(nèi)存分配調(diào)用預(yù)先一次性申請(qǐng)適當(dāng)大小的內(nèi)存作為一個(gè)內(nèi)存池，之后應(yīng)用程序自己對(duì)內(nèi)存的分配和釋放則可以通過這個(gè)內(nèi)存池來完成。只有當(dāng)內(nèi)存池大小需要?jiǎng)討B(tài)擴(kuò)展時(shí)，才需要再調(diào)用系統(tǒng)的內(nèi)存分配函數(shù)，其他時(shí)間對(duì)內(nèi)存的一切操作都在應(yīng)用程序的掌控之中。

　　應(yīng)用程序自定義的內(nèi)存池根據(jù)不同的適用場景又有不同的類型。

　　從線程安全的角度來分，內(nèi)存池可以分為單線程內(nèi)存池和多線程內(nèi)存池。單線程內(nèi)存池整個(gè)生命周期只被一個(gè)線程使用，因而不需要考慮互斥訪問的問題;多線程內(nèi)存池有可能被多個(gè)線程共享，因此則需要在每次分配和釋放內(nèi)存時(shí)加鎖。相對(duì)而言，單線程內(nèi)存池性能更高，而多線程內(nèi)存池適用范圍更廣。

　　從內(nèi)存池可分配內(nèi)存單元大小來分，可以分為固定內(nèi)存池和可變內(nèi)存池。所謂固定內(nèi)存池是指應(yīng)用程序每次從內(nèi)存池中分配出來的內(nèi)存單元大小事先已經(jīng)確定，是固定不變的;而可變內(nèi)存池則每次分配的內(nèi)存單元大小可以按需變化，應(yīng)用范圍更廣，而性能比固定內(nèi)存池要低。

　　9. 死鎖的概念，導(dǎo)致死鎖的原因.

　　死鎖: 是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的進(jìn)程在執(zhí)行過程中,因爭奪資源而造成的一種互相等待的現(xiàn)象,若無外力作用,它們都將無法推進(jìn)下去.此時(shí)稱系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)或系統(tǒng)產(chǎn)生了死鎖,這些永遠(yuǎn)在互相等待的進(jìn)程稱為死鎖進(jìn)程.

　　主要原因(1) 因?yàn)橄到y(tǒng)資源不足。(2) 進(jìn)程運(yùn)行推進(jìn)的順序不合適。(3) 資源分配不當(dāng)?shù)取?/p>

　　10. 導(dǎo)致死鎖的四個(gè)必要條件。

　　產(chǎn)生死鎖的四個(gè)必要條件：

　　(1) 互斥條件：一個(gè)資源每次只能被一個(gè)進(jìn)程使用。

　　(2) 請(qǐng)求與保持條件：一個(gè)進(jìn)程因請(qǐng)求資源而阻塞時(shí)，對(duì)已獲得的資源保持不放。

　　(3) 不剝奪條件:進(jìn)程已獲得的資源，在末使用完之前，不能強(qiáng)行剝奪。

　　(4) 循環(huán)等待條件:若干進(jìn)程之間形成一種頭尾相接的循環(huán)等待資源關(guān)系。

　　這四個(gè)條件是死鎖的必要條件，只要系統(tǒng)發(fā)生死鎖，這些條件必然成立，而只要上述條件之一不滿足，就不會(huì)發(fā)生死鎖。

　　操作系統(tǒng)面試總結(jié)二

　　11. 處理死鎖的四個(gè)方式。

　　1)忽略該問題。例如鴕鳥算法，該算法可以應(yīng)用在極少發(fā)生死鎖的的情況下。為什么叫鴕鳥算法呢，(鴕鳥策略)

　　2)檢測死鎖并且恢復(fù)。(檢測與解除策略)

　　3)仔細(xì)地對(duì)資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配，以避免死鎖。(避免策略)

　　4)通過破除死鎖四個(gè)必要條件之一，來防止死鎖產(chǎn)生。(預(yù)防策略)

　　12. 預(yù)防死鎖的方法、避免死鎖的方法。

　　通過破除死鎖四個(gè)必要條件之一，來預(yù)防死鎖產(chǎn)生，有兩種方法，一種是當(dāng)其申請(qǐng)的資源得不到滿足時(shí)，也必須放棄其原先占有的資源;另一種方法是只適用于申請(qǐng)資源的進(jìn)程優(yōu)先級(jí)比占有該資源的進(jìn)程優(yōu)先級(jí)高時(shí)，如果一個(gè)進(jìn)程申請(qǐng)的資源被其它進(jìn)程占用，而申請(qǐng)進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)較高，那么它可以強(qiáng)迫占有資源的進(jìn)程放棄。

　　仔細(xì)地對(duì)資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配，以避免死鎖。

　　13. 進(jìn)程調(diào)度算法。(周轉(zhuǎn)時(shí)間 = 程序結(jié)束時(shí)間 -- 開始服務(wù)時(shí)間、帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間= 周轉(zhuǎn)時(shí)間 / 要求服務(wù)時(shí)間)

　　先來先服務(wù)(First Come First Service，F(xiàn)CFS)調(diào)度算法按照進(jìn)程進(jìn)入就緒隊(duì)列的先后順序選擇可以占用處理器的進(jìn)程。這是一種不可搶占方式的調(diào)度算法，優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)簡單，缺點(diǎn)是后來的進(jìn)程等待CPU的時(shí)間較長。它現(xiàn)今主要用作輔助調(diào)度法;例如結(jié)合在優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法中使用，當(dāng)有兩個(gè)最高優(yōu)先級(jí)的進(jìn)程時(shí)，則誰先來，誰就先被調(diào)度。

　　短執(zhí)行進(jìn)程優(yōu)先算法(Shortest Process First，SPF)就是從就緒隊(duì)列中選擇一個(gè)CPU執(zhí)行時(shí)間預(yù)期最短的進(jìn)程，將處理器分配給它。雖然較公平，但實(shí)現(xiàn)難度較大，因?yàn)橐獪?zhǔn)確預(yù)定下一個(gè)進(jìn)程的CPU執(zhí)行周期是很困難的。

　　•最高優(yōu)先級(jí)優(yōu)先(Highest Priority First，HPF)調(diào)度算法的核心是確定進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)。首先，系統(tǒng)或用戶按某種原則為進(jìn)程指定一個(gè)優(yōu)先級(jí)來表示該進(jìn)程所享有的調(diào)度優(yōu)先權(quán)。確定優(yōu)先級(jí)的方法較多，一般可分為兩類，即靜態(tài)法和動(dòng)態(tài)法。靜態(tài)法根據(jù)進(jìn)程的靜態(tài)特性，在進(jìn)程開始執(zhí)行之前就確定它們的優(yōu)先級(jí)，一旦開始執(zhí)行之后就不能改變。動(dòng)態(tài)法則不然，它把進(jìn)程的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性結(jié)合起來確定進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)，隨著進(jìn)程的執(zhí)行過程，其優(yōu)先級(jí)不斷變化。

　　•進(jìn)程的靜態(tài)優(yōu)先級(jí)確定最基本的方法是按照進(jìn)程的類型給予不同的優(yōu)先級(jí)。例如，在有些系統(tǒng)中，進(jìn)程被劃分為系統(tǒng)進(jìn)程和用戶進(jìn)程。系統(tǒng)進(jìn)程享有比用戶進(jìn)程高的優(yōu)先級(jí);對(duì)于用戶進(jìn)程來說，則可以分為：I/O繁忙的進(jìn)程、CPU繁忙的進(jìn)程、I/O與CPU均衡的進(jìn)程和其他進(jìn)程等。

　　•對(duì)系統(tǒng)進(jìn)程，也可以根據(jù)其所要完成的功能劃分為不同的類型。例如，調(diào)度進(jìn)程、I/O進(jìn)程、中斷處理進(jìn)程、存儲(chǔ)管理進(jìn)程等。這些進(jìn)程還可進(jìn)一步劃分為不同類型并賦予不同的優(yōu)先級(jí)。例如，在操作系統(tǒng)中，對(duì)于鍵盤中斷的處理優(yōu)先級(jí)和對(duì)于電源掉電中斷的處理優(yōu)先級(jí)是不相同的。

　　•基于靜態(tài)優(yōu)先級(jí)的調(diào)度算法實(shí)現(xiàn)簡單，系統(tǒng)開銷小，但由于靜態(tài)優(yōu)先級(jí)一旦確定之后，直到執(zhí)行結(jié)束為止始終保持不變，從而系統(tǒng)效率較低，調(diào)度性能不高?，F(xiàn)在的操作系統(tǒng)中，如果使用優(yōu)先級(jí)調(diào)度的話，則大多采用動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)的調(diào)度策略。

　　•進(jìn)程的動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)一般可以根據(jù)以下兩個(gè)方面來確定：

　　• (1)根據(jù)進(jìn)程占有CPU時(shí)間的長短來決定。一個(gè)進(jìn)程占有處理機(jī)的時(shí)間愈長，則在被阻塞之后再次獲得調(diào)度的優(yōu)先級(jí)就越低。反之，其獲得調(diào)度的可能性就會(huì)越大。

　　• (2)根據(jù)就緒進(jìn)程等待CPU的時(shí)間長短來決定。一個(gè)就緒進(jìn)程在就緒隊(duì)列中等待的時(shí)間越長，則它獲得調(diào)度選中的優(yōu)先級(jí)就越高。

　　•由于動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)隨時(shí)間的推移而變化，系統(tǒng)要經(jīng)常計(jì)算各個(gè)進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)，因此，系統(tǒng)要為此付出一定的開銷。

　　•最高優(yōu)先級(jí)優(yōu)先調(diào)度算法用于多道批處理系統(tǒng)中較好，但它使得優(yōu)先級(jí)較低的進(jìn)程等待時(shí)間較長，這對(duì)于分時(shí)系統(tǒng)中要想獲得較好的響應(yīng)時(shí)間是不允許的，所以在分時(shí)系統(tǒng)中多采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法來進(jìn)行進(jìn)程調(diào)度。

　　時(shí)間片輪轉(zhuǎn)(Round Robin，RR)法的基本思路是讓每個(gè)進(jìn)程在就緒隊(duì)列中的等待時(shí)間與享受服務(wù)的時(shí)間成比例。在時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法中，需要將CPU的處理時(shí)間分成固定大小的時(shí)間片，例如，幾十毫秒至幾百毫秒。如果一個(gè)進(jìn)程在被調(diào)度選中之后用完了系統(tǒng)規(guī)定的時(shí)間片，但又未完成要求的任務(wù)，則它自行釋放自己所占有的CPU而排到就緒隊(duì)列的末尾，等待下一次調(diào)度。同時(shí)，進(jìn)程調(diào)度程序又去調(diào)度當(dāng)前就緒隊(duì)列中的第一個(gè)進(jìn)程。

　　•顯然，輪轉(zhuǎn)法只能用來調(diào)度分配一些可以搶占的資源。這些可以搶占的資源可以隨時(shí)被剝奪，而且可以將它們?cè)俜峙浣o別的進(jìn)程。CPU是可搶占資源的一種。但打印機(jī)等資源是不可搶占的。由于作業(yè)調(diào)度是對(duì)除了CPU之外的所有系統(tǒng)硬件資源的分配，其中包含有不可搶占資源，所以作業(yè)調(diào)度不使用輪轉(zhuǎn)法。在輪轉(zhuǎn)法中，時(shí)間片長度的選取非常重要。首先，時(shí)間片長度的選擇會(huì)直接影響到系統(tǒng)的開銷和響應(yīng)時(shí)間。如果時(shí)間片長度過短，則調(diào)度程序搶占處理機(jī)的次數(shù)增多。這將使進(jìn)程上下文切換次數(shù)也大大增加，從而加重系統(tǒng)開銷。反過來，如果時(shí)間片長度選擇過長，例如，一個(gè)時(shí)間片能保證就緒隊(duì)列中所需執(zhí)行時(shí)間最長的進(jìn)程能執(zhí)行完畢，則輪轉(zhuǎn)法變成了先來先服務(wù)法。時(shí)間片長度的選擇是根據(jù)系統(tǒng)對(duì)響應(yīng)時(shí)間的要求和就緒隊(duì)列中所允許最大的進(jìn)程數(shù)來確定的。

　　• 在輪轉(zhuǎn)法中，加入到就緒隊(duì)列的進(jìn)程有3種情況，一種是分給它的時(shí)間片用完，但進(jìn)程還未完成，回到就緒隊(duì)列的末尾等待下次調(diào)度去繼續(xù)執(zhí)行。另一種情況是分給該進(jìn)程的時(shí)間片并未用完，只是因?yàn)檎?qǐng)求I/O或由于進(jìn)程的互斥與同步關(guān)系而被阻塞。當(dāng)阻塞解除之后再回到就緒隊(duì)列。第三種情況就是新創(chuàng)建進(jìn)程進(jìn)入就緒隊(duì)列。如果對(duì)這些進(jìn)程區(qū)別對(duì)待，給予不同的優(yōu)先級(jí)和時(shí)間片，從直觀上看，可以進(jìn)一步改善系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量和效率。例如，我們可把就緒隊(duì)列按照進(jìn)程到達(dá)就緒隊(duì)列的類型和進(jìn)程被阻塞時(shí)的阻塞原因分成不同的就緒隊(duì)列，每個(gè)隊(duì)列按FCFS原則排列，各隊(duì)列之間的進(jìn)程享有不同的優(yōu)先級(jí)，但同一隊(duì)列內(nèi)優(yōu)先級(jí)相同。這樣，當(dāng)一個(gè)進(jìn)程在執(zhí)行完它的時(shí)間片之后，或從睡眠中被喚醒以及被創(chuàng)建之后，將進(jìn)入不同的就緒隊(duì)列。

　　14. Windows內(nèi)存管理的方式(塊式、頁式、段式、段頁式).

　　內(nèi)存管理是操作系統(tǒng)中的重要部分，兩三句話恐怕誰也說不清楚吧～～我先說個(gè)大概，希望能夠拋磚引玉吧 當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)需要從內(nèi)存中讀出這段程序的代碼。代碼的位置必須在物理內(nèi)存中才能被運(yùn)行，由于現(xiàn)在的操作系統(tǒng)中有非常多的程序運(yùn)行著，內(nèi)存中不能夠完全放下，所以引出了虛擬內(nèi)存的概念。把哪些不常用的程序片斷就放入虛擬內(nèi)存，當(dāng)需要用到它的時(shí)候在load入主存(物理內(nèi)存)中。這個(gè)就是內(nèi)存管理所要做的事。內(nèi)存管理還有另外一件事需要做：計(jì)算程序片段在主存中的物理位置，以便CPU調(diào)度。 內(nèi)存管理有塊式管理，頁式管理，段式和段頁式管理。現(xiàn)在常用段頁式管理。

　　塊式管理：把主存分為一大塊、一大塊的，當(dāng)所需的程序片斷不在主存時(shí)就分配一塊主存空間，把程序片斷l(xiāng)oad入主存，就算所需的程序片度只有幾個(gè)字節(jié)也只能把這一塊分配給它。這樣會(huì)造成很大的浪費(fèi)，平均浪費(fèi)了50%的內(nèi)存空間，但是易于管理。

　　頁式管理：把主存分為一頁一頁的，每一頁的空間要比一塊一塊的空間小很多，顯然這種方法的空間利用率要比塊式管理高很多。

　　段式管理：把主存分為一段一段的，每一段的空間又要比一頁一頁的空間小很多，這種方法在空間利用率上又比頁式管理高很多，但是也有另外一個(gè)缺點(diǎn)。一個(gè)程序片斷可能會(huì)被分為幾十段，這樣很多時(shí)間就會(huì)被浪費(fèi)在計(jì)算每一段的物理地址上(計(jì)算機(jī)最耗時(shí)間的大家都知道是I/O吧)。

　　段頁式管理：結(jié)合了段式管理和頁式管理的優(yōu)點(diǎn)。把主存分為若干頁，每一頁又分為若干段。

　　二維邏輯地址：段號(hào)+段內(nèi)地址

　　分頁與分段的主要區(qū)別：

　　1)、段是信息的邏輯單位，它是根據(jù)用戶的需要?jiǎng)澐值模虼硕螌?duì)用戶是可見的;頁是信息的物理單位，是為了管理主存的方便而劃分的，對(duì)用戶是透明的。

　　2)、頁的大小固定不變，由系統(tǒng)決定。段的大小是不固定的，它由其完成的功能決定。

　　3)、段式向用戶提供的是二維地址空間，頁式向用戶提供的是一維地址空間，其頁號(hào)和頁內(nèi)偏移是機(jī)器硬件的功能。

　　4)、由于段是信息的邏輯單位，因此便于存貯保護(hù)和信息的共享，頁的保護(hù)和共享受到限制。

　　分頁與分段存儲(chǔ)管理系統(tǒng)雖然在很多地方相似，但從概念上講，兩者是完全不同的，它們之間的區(qū)別如下：

　　①頁是信息的物理單位。分頁的目的是實(shí)現(xiàn)離散分配，減少外部碎片，提高內(nèi)存利用率。段是信息的邏輯單位。每一段在邏輯上是一組相對(duì)完整的信息集合。

　　②分頁式存儲(chǔ)管理的作業(yè)地址空間是一維的，而分段式存儲(chǔ)管理的作業(yè)地址空間是二維的。

　?、垌摰拇笮」潭ㄇ矣上到y(tǒng)確定，是等長的。而段的長度不定。

　?、芊猪摰膬?yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在內(nèi)存空間的管理上，而分段的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在地址空間的管理上。

　　15. 內(nèi)存連續(xù)分配方式采用的幾種算法及各自優(yōu)劣。

　　1) 單一連續(xù)分配 是一種最簡單的存儲(chǔ)管理方式，其優(yōu)點(diǎn)是軟件處理簡單，最大缺點(diǎn)是存儲(chǔ)器不能充分利用。多用于單用戶微機(jī)操作系統(tǒng)中。

　　2) 動(dòng)態(tài)分區(qū)分配 是多道程序環(huán)境下各種存儲(chǔ)管理方式中最簡單的一種。它將內(nèi)存劃分成若干個(gè)分區(qū)，在每個(gè)分區(qū)中按照連續(xù)分配方式分配給一個(gè)作業(yè)。分區(qū)形式: a) 固定分區(qū)分配：指內(nèi)存在處理作業(yè)前已被劃分成若干個(gè)大小不等的分區(qū)，存儲(chǔ)管理程序根據(jù)每個(gè)作業(yè)步的最大存儲(chǔ)量分配一個(gè)足夠大的分區(qū)給它。當(dāng)找不到一個(gè)足夠大的分區(qū)時(shí)，則通知作業(yè)調(diào)度挑選另一作業(yè)，這種方式分配和回收內(nèi)存簡單，但內(nèi)存利用不充分，會(huì)產(chǎn)生“碎片”空間。b) 可變分區(qū)分配：指內(nèi)存事先并未被分區(qū)，只有當(dāng)作業(yè)進(jìn)入內(nèi)存時(shí)，才根據(jù)作業(yè)的大小建立分區(qū)。其特點(diǎn)是分區(qū)的個(gè)數(shù)和大小都是可變的，但需要建立分配區(qū)表和空白區(qū)表，且表的長度是不固定的。

　　3) 可重定位分區(qū)分配 為使各分區(qū)中的用戶程序能移到內(nèi)存的一端，使碎片集中于另一端成為一個(gè)大分區(qū)，在程序執(zhí)行過程中，需對(duì)作業(yè)移動(dòng)過程中的與地址有關(guān)項(xiàng)進(jìn)行調(diào)整。這種分配方法的優(yōu)點(diǎn)是清除碎片，更大程度地利用內(nèi)存空間，但必須硬件的支持，且要花費(fèi)時(shí)間。

　　16. 動(dòng)態(tài)鏈接及靜態(tài)鏈接.

　　靜態(tài)鏈接庫與動(dòng)態(tài)鏈接庫都是共享代碼的方式，如果采用靜態(tài)鏈接庫，則無論你愿不愿意，lib 中的指令都全部被直接包含在最終生成的 EXE 文件中了。但是若使用 DLL，該 DLL 不必被包含在最終 EXE 文件中，EXE 文件執(zhí)行時(shí)可以“動(dòng)態(tài)”地引用和卸載這個(gè)與 EXE 獨(dú)立的 DLL 文件。靜態(tài)鏈接庫和動(dòng)態(tài)鏈接庫的另外一個(gè)區(qū)別在于靜態(tài)鏈接庫中不能再包含其他的動(dòng)態(tài)鏈接庫或者靜態(tài)庫，而在動(dòng)態(tài)鏈接庫中還可以再包含其他的動(dòng)態(tài)或靜態(tài)鏈接 庫

　　動(dòng)態(tài)鏈接是指在生成可執(zhí)行文件時(shí)不將所有程序用到的函數(shù)鏈接到一個(gè)文件，因?yàn)橛性S多函數(shù)在操作系統(tǒng)帶的dll文件中，當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)直接從操作系統(tǒng)中找。

　　而靜態(tài)鏈接就是把所有用到的函數(shù)全部鏈接到exe文件中。

　　動(dòng)態(tài)鏈接是只建立一個(gè)引用的接口，而真正的代碼和數(shù)據(jù)存放在另外的可執(zhí)行模塊中，在運(yùn)行時(shí)再裝入;

　　而靜態(tài)鏈接是把所有的代碼和數(shù)據(jù)都復(fù)制到本模塊中，運(yùn)行時(shí)就不再需要庫了。

　　17. 基本分頁、請(qǐng)求分頁儲(chǔ)存管理方式。18. 基本分段、請(qǐng)求分段儲(chǔ)存管理方式。

　　分頁式存儲(chǔ)管理的基本原理：采用分頁存儲(chǔ)器允許把一個(gè)作業(yè)存放到若干不相鄰的分區(qū)中，既可免去移動(dòng)信息的工作，又可盡量減少主存的碎片。分頁式存儲(chǔ)管理的基本原理如下：

　　1、 頁框：物理地址分成大小相等的許多區(qū)，每個(gè)區(qū)稱為一塊;

　　2、址分成大小相等的區(qū)，區(qū)的大小與塊的大小相等，每個(gè)稱一個(gè)頁面。

　　3、 邏輯地址形式：與此對(duì)應(yīng)，分頁存儲(chǔ)器的邏輯地址由兩部分組成，頁號(hào)和單元號(hào)。邏輯地址格式為

　　頁號(hào) 單元號(hào)(頁內(nèi)地址)

　　采用分頁式存儲(chǔ)管理時(shí)，邏輯地址是連續(xù)的。所以，用戶在編制程序時(shí)仍只須使用順序的地址，而不必考慮如何去分頁。

　　4、頁表和地址轉(zhuǎn)換：如何保證程序正確執(zhí)行呢?采用的辦法是動(dòng)態(tài)重定位技術(shù)，讓程序的指令執(zhí)行時(shí)作地址變換，由于程序段以頁為單位，所以，我們給每個(gè)頁設(shè)立一個(gè)重定位寄存器，這些重定位寄存器的集合便稱頁表。頁表是操作系統(tǒng)為每個(gè)用戶作業(yè)建立的，用來記錄程序頁面和主存對(duì)應(yīng)頁框的對(duì)照表，頁表中的每一欄指明了程序中的一個(gè)頁面和分得的頁框的對(duì)應(yīng)關(guān)系。絕對(duì)地址=塊號(hào)*塊長+單元號(hào)

　　以上從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)角度分析了對(duì)稱式與非對(duì)稱式虛擬存儲(chǔ)方案的異同,實(shí)際從虛擬化存儲(chǔ)的實(shí)現(xiàn)原理來講也有兩種方式;即數(shù)據(jù)塊虛擬與虛擬文件系統(tǒng).

　　數(shù)據(jù)塊虛擬存儲(chǔ)方案著重解決數(shù)據(jù)傳輸過程中的沖突和延時(shí)問題.在多交換機(jī)組成的大型Fabric結(jié)構(gòu)的SAN中,由于多臺(tái)主機(jī)通過多個(gè)交換機(jī)端口訪問存儲(chǔ)設(shè)備,延時(shí)和數(shù)據(jù)塊沖突問題非常嚴(yán)重.數(shù)據(jù)塊虛擬存儲(chǔ)方案利用虛擬的多端口并行技術(shù),為多臺(tái)客戶機(jī)提供了極高的帶寬,最大限度上減少了延時(shí)與沖突的發(fā)生,在實(shí)際應(yīng)用中,數(shù)據(jù)塊虛擬存儲(chǔ)方案以對(duì)稱式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為表現(xiàn)形式.

　　虛擬文件系統(tǒng)存儲(chǔ)方案著重解決大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)中文件共享的安全機(jī)制問題.通過對(duì)不同的站點(diǎn)指定不同的訪問權(quán)限,保證網(wǎng)絡(luò)文件的安全.在實(shí)際應(yīng)用中,虛擬文件系統(tǒng)存儲(chǔ)方案以非對(duì)稱式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為表現(xiàn)形式.

　　虛擬存儲(chǔ)技術(shù),實(shí)際上是虛擬存儲(chǔ)技術(shù)的一個(gè)方面,特指以CPU時(shí)間和外存空間換取昂貴內(nèi)存空間的操作系統(tǒng)中的資源轉(zhuǎn)換技術(shù)

　　基本思想:程序,數(shù)據(jù),堆棧的大小可以超過內(nèi)存的大小,操作系統(tǒng)把程序當(dāng)前使用的部分保留在內(nèi)存,而把其他部分保存在磁盤上,并在需要時(shí)在內(nèi)存和磁盤之間動(dòng)態(tài)交換,虛擬存儲(chǔ)器支持多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)

　　目的:提高內(nèi)存利用率

　　管理方式

　　A 請(qǐng)求式分頁存儲(chǔ)管理

　　在進(jìn)程開始運(yùn)行之前,不是裝入全部頁面,而是裝入一個(gè)或零個(gè)頁面,之后根據(jù)進(jìn)程運(yùn)行的需要,動(dòng)態(tài)裝入其他頁面;當(dāng)內(nèi)存空間已滿,而又需要裝入新的頁面時(shí),則根據(jù)某種算法淘汰某個(gè)頁面,以便裝入新的頁面

　　B 請(qǐng)求式分段存儲(chǔ)管理

　　為了能實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ),段式邏輯地址空間中的程序段在運(yùn)行時(shí)并不全部裝入內(nèi)存,而是如同請(qǐng)求式分頁存儲(chǔ)管理,首先調(diào)入一個(gè)或若干個(gè)程序段運(yùn)行,在運(yùn)行過程中調(diào)用到哪段時(shí),就根據(jù)該段長度在內(nèi)存分配一個(gè)連續(xù)的分區(qū)給它使用.若內(nèi)存中沒有足夠大的空閑分區(qū),則考慮進(jìn)行段的緊湊或?qū)⒛扯位蚰承┒翁蕴鋈?這種存儲(chǔ)管理技術(shù)稱為請(qǐng)求式分段存儲(chǔ)管理

　　19. 分段分頁方式的比較各自優(yōu)缺點(diǎn)。

　　頁和分段系統(tǒng)有許多相似之處，但在概念上兩者完全不同，主要表現(xiàn)在：

　　1、頁是信息的物理單位，分頁是為實(shí)現(xiàn)離散分配方式，以消減內(nèi)存的外零頭，提高內(nèi)存的利用率;或者說，分頁僅僅是由于系統(tǒng)管理的需要，而不是用戶的需要。

　　段是信息的邏輯單位，它含有一組其意義相對(duì)完整的信息。分段的目的是為了能更好的滿足用戶的需要。

　　2、頁的大小固定且由系統(tǒng)確定，把邏輯地址劃分為頁號(hào)和頁內(nèi)地址兩部分，是由機(jī)器硬件實(shí)現(xiàn)的，因而一個(gè)系統(tǒng)只能有一種大小的頁面。

　　段的長度卻不固定，決定于用戶所編寫的程序，通常由編輯程序在對(duì)源程序進(jìn)行編輯時(shí)，根據(jù)信息的性質(zhì)來劃分。

　　3、分頁的作業(yè)地址空間是維一的，即單一的線性空間，程序員只須利用一個(gè)記憶符，即可表示一地址。

　　分段的作業(yè)地址空間是二維的，程序員在標(biāo)識(shí)一個(gè)地址時(shí)，既需給出段名，又需給出段內(nèi)地址。

　　20. 幾種頁面置換算法，會(huì)算所需換頁數(shù)。(LRU用程序如何實(shí)現(xiàn)?)

　　地址映射過程中，若在頁面中發(fā)現(xiàn)所要訪問的頁面不再內(nèi)存中，則產(chǎn)生缺頁中斷。當(dāng)發(fā)生缺頁中斷時(shí)操作系統(tǒng)必須在內(nèi)存選擇一個(gè)頁面將其移出內(nèi)存，以便為即將調(diào)入的頁面讓出空間。而用來選擇淘汰哪一頁的規(guī)則叫做頁面置換算法。常見的置換算法有：

　　1)最佳置換算法(OPT)(理想置換算法)

　　這是一種理想情況下的頁面置換算法，但實(shí)際上是不可能實(shí)現(xiàn)的。該算法的基本思想是：發(fā)生缺頁時(shí)，有些頁面在內(nèi)存中，其中有一頁將很快被訪問(也包含緊接著的下一條指令的那頁)，而其他頁面則可能要到10、100或者1000條指令后才會(huì)被訪問，每個(gè)頁面都可以用在該頁面首次被訪問前所要執(zhí)行的指令數(shù)進(jìn)行標(biāo)記。最佳頁面置換算法只是簡單地規(guī)定：標(biāo)記最大的頁應(yīng)該被置換。這個(gè)算法唯一的一個(gè)問題就是它無法實(shí)現(xiàn)。當(dāng)缺頁發(fā)生時(shí)，操作系統(tǒng)無法知道各個(gè)頁面下一次是在什么時(shí)候被訪問。雖然這個(gè)算法不可能實(shí)現(xiàn)，但是最佳頁面置換算法可以用于對(duì)可實(shí)現(xiàn)算法的性能進(jìn)行衡量比較。

　　2)先進(jìn)先出置換算法(FIFO)

　　最簡單的頁面置換算法是先入先出(FIFO)法。這種算法的實(shí)質(zhì)是，總是選擇在主存中停留時(shí)間最長(即最老)的一頁置換，即先進(jìn)入內(nèi)存的頁，先退出內(nèi)存。理由是：最早調(diào)入內(nèi)存的頁，其不再被使用的可能性比剛調(diào)入內(nèi)存的可能性大。建立一個(gè)FIFO隊(duì)列，收容所有在內(nèi)存中的頁。被置換頁面總是在隊(duì)列頭上進(jìn)行。當(dāng)一個(gè)頁面被放入內(nèi)存時(shí)，就把它插在隊(duì)尾上。

　　這種算法只是在按線性順序訪問地址空間時(shí)才是理想的，否則效率不高。因?yàn)槟切┏１辉L問的頁，往往在主存中也停留得最久，結(jié)果它們因變“老”而不得不被置換出去。

　　FIFO的另一個(gè)缺點(diǎn)是，它有一種異?，F(xiàn)象，即在增加存儲(chǔ)塊的情況下，反而使缺頁中斷率增加了。當(dāng)然，導(dǎo)致這種異?，F(xiàn)象的頁面走向?qū)嶋H上是很少見的。

　　3)最近最久未使用(LRU)算法

　　FIFO算法和OPT算法之間的主要差別是，F(xiàn)IFO算法利用頁面進(jìn)入內(nèi)存后的時(shí)間長短作為置換依據(jù)，而OPT算法的依據(jù)是將來使用頁面的時(shí)間。如果以最近的過去作為不久將來的近似，那么就可以把過去最長一段時(shí)間里不曾被使用的頁面置換掉。它的實(shí)質(zhì)是，當(dāng)需要置換一頁時(shí)，選擇在最近一段時(shí)間里最久沒有使用過的頁面予以置換。這種算法就稱為最久未使用算法(Least Recently Used，LRU)。

　　LRU算法是與每個(gè)頁面最后使用的時(shí)間有關(guān)的。當(dāng)必須置換一個(gè)頁面時(shí)，LRU算法選擇過去一段時(shí)間里最久未被使用的頁面。

　　LRU算法是經(jīng)常采用的頁面置換算法，并被認(rèn)為是相當(dāng)好的，但是存在如何實(shí)現(xiàn)它的問題。LRU算法需要實(shí)際硬件的支持。其問題是怎么確定最后使用時(shí)間的順序，對(duì)此有兩種可行的辦法：

　　1.計(jì)數(shù)器。最簡單的情況是使每個(gè)頁表項(xiàng)對(duì)應(yīng)一個(gè)使用時(shí)間字段，并給CPU增加一個(gè)邏輯時(shí)鐘或計(jì)數(shù)器。每次存儲(chǔ)訪問，該時(shí)鐘都加1。每當(dāng)訪問一個(gè)頁面時(shí)，時(shí)鐘寄存器的內(nèi)容就被復(fù)制到相應(yīng)頁表項(xiàng)的使用時(shí)間字段中。這樣我們就可以始終保留著每個(gè)頁面最后訪問的“時(shí)間”。在置換頁面時(shí)，選擇該時(shí)間值最小的頁面。這樣做，不僅要查頁表，而且當(dāng)頁表改變時(shí)(因CPU調(diào)度)要維護(hù)這個(gè)頁表中的時(shí)間，還要考慮到時(shí)鐘值溢出的問題。

　　2.棧。用一個(gè)棧保留頁號(hào)。每當(dāng)訪問一個(gè)頁面時(shí)，就把它從棧中取出放在棧頂上。這樣一來，棧頂總是放有目前使用最多的頁，而棧底放著目前最少使用的頁。由于要從棧的中間移走一項(xiàng)，所以要用具有頭尾指針的雙向鏈連起來。在最壞的情況下，移走一頁并把它放在棧頂上需要改動(dòng)6個(gè)指針。每次修改都要有開銷，但需要置換哪個(gè)頁面卻可直接得到，用不著查找，因?yàn)槲仓羔樦赶驐５?，其中有被置換頁。

　　因?qū)崿F(xiàn)LRU算法必須有大量硬件支持，還需要一定的軟件開銷。所以實(shí)際實(shí)現(xiàn)的都是一種簡單有效的LRU近似算法。

　　一種LRU近似算法是最近未使用算法(Not Recently Used，NUR)。它在存儲(chǔ)分塊表的每一表項(xiàng)中增加一個(gè)引用位，操作系統(tǒng)定期地將它們置為0。當(dāng)某一頁被訪問時(shí)，由硬件將該位置1。過一段時(shí)間后，通過檢查這些位可以確定哪些頁使用過，哪些頁自上次置0后還未使用過。就可把該位是0的頁淘汰出去，因?yàn)樵谧罱欢螘r(shí)間里它未被訪問過。

　　4)Clock置換算法(LRU算法的近似實(shí)現(xiàn))

　　5)最少使用(LFU)置換算法

　　在采用最少使用置換算法時(shí)，應(yīng)為在內(nèi)存中的每個(gè)頁面設(shè)置一個(gè)移位寄存器，用來記錄該頁面被訪問的頻率。該置換算法選擇在最近時(shí)期使用最少的頁面作為淘汰頁。由于存儲(chǔ)器具有較高的訪問速度，例如100 ns，在1 ms時(shí)間內(nèi)可能對(duì)某頁面連續(xù)訪問成千上萬次，因此，通常不能直接利用計(jì)數(shù)器來記錄某頁被訪問的次數(shù)，而是采用移位寄存器方式。每次訪問某頁時(shí)，便將該移位寄存器的最高位置1，再每隔一定時(shí)間(例如100 ns)右移一次。這樣，在最近一段時(shí)間使用最少的頁面將是∑Ri最小的頁。

　　LFU置換算法的頁面訪問圖與LRU置換算法的訪問圖完全相同;或者說，利用這樣一套硬件既可實(shí)現(xiàn)LRU算法，又可實(shí)現(xiàn)LFU算法。應(yīng)該指出，LFU算法并不能真正反映出頁面的使用情況，因?yàn)樵诿恳粫r(shí)間間隔內(nèi)，只是用寄存器的一位來記錄頁的使用情況，因此，訪問一次和訪問10 000次是等效的。

　　21. 虛擬內(nèi)存的定義及實(shí)現(xiàn)方式。

　　虛擬內(nèi)存，它的作用與物理內(nèi)存基本相似，但它是作為物理內(nèi)存的“后備力量”而存在的，也就是說，只有在物理內(nèi)存已經(jīng)不夠使用的時(shí)候，它才會(huì)發(fā)揮作用。

　　改變頁面文件位置的方法是：用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊“我的電腦”，選擇“屬性→高級(jí)→性能設(shè)置→高級(jí)→更改虛擬內(nèi)存”，在驅(qū)動(dòng)器欄里選擇想要改變到的位置

　　22. 操作系統(tǒng)的四個(gè)特性。

　　并發(fā)性(concurrency)：指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中存在著許多并發(fā)執(zhí)行的活動(dòng)。對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 而言，并發(fā)是指宏觀上看系統(tǒng)內(nèi)有多道程序同時(shí)運(yùn)行，微觀上看是串行運(yùn)行。因?yàn)樵?大多數(shù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中一般只有一個(gè)CPU，在任意時(shí)刻只能有一道程序占用CPU。

　　共享性(sharing)：系統(tǒng)中各個(gè)并發(fā)活動(dòng)要共享計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的各種軟、硬件資源，因此操作系統(tǒng)必須解決在多道程序間合理地分配和使用資源問題。

　　虛擬性(virtual)：虛擬是操作系統(tǒng)中的重要特征，所謂虛擬是指把物理上的一臺(tái)設(shè)備 變成邏輯上的多臺(tái)設(shè)備。例如，在操作系統(tǒng)中采用了spooling技術(shù)，可以利用快速、 大容量可共享的磁盤作為中介，模擬多個(gè)非共享的低速的輸入輸出設(shè)備，這樣的設(shè)備 稱為虛擬設(shè)備。

　　異步性：在多道程序環(huán)境下允許多個(gè)進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行，但只有進(jìn)程在獲得所需的資源后方能執(zhí)行。在單處理機(jī)環(huán)境下，由于系統(tǒng)中只有一臺(tái)處理機(jī)，因而每次只允許一個(gè)進(jìn)程執(zhí)行，其余進(jìn)程只能等待。

　　23. DMA。

　　直接內(nèi)存存取(Direct Memory Access) 改善系統(tǒng)實(shí)時(shí)效能的一個(gè)熟知的方法是，額外提供一個(gè)邏輯模塊，在事件發(fā)生時(shí)產(chǎn)生響應(yīng)，并允許處理器在較方便的時(shí)間來處理信息。這個(gè)DMA控制器通常將傳送到模塊的信息復(fù)制到內(nèi)存(RAM)，并允許已處理的信息自動(dòng)從內(nèi)存移到外部外圍裝置。所有這些工作皆獨(dú)立于目前的CPU活動(dòng)-詳見圖1。

　　這種方式肯定有所助益，但其效益僅限于延遲必然發(fā)生的事件-CPU還是得在某一時(shí)間處理信息。S12X采用一個(gè)根本的方法，即提供「智能型DMA」控制器，不只移動(dòng)資料，同時(shí)直接執(zhí)行所有的處理工作。

　　24. Spooling。

　　脫機(jī)輸入和脫機(jī)輸出

　　在多道環(huán)境下，可以用OS的一道管理程序?qū)崿F(xiàn)從I/O設(shè)備輸入數(shù)據(jù)并存放到磁盤上，模擬脫機(jī)輸入;用OS的另一道管理程序?qū)⒋疟P上的數(shù)據(jù)輸出到I/O設(shè)備上，模擬脫機(jī)輸出;這種假脫機(jī)I/O操作稱為Spooling技術(shù)。

　　Spooling是一種虛擬設(shè)備技術(shù)、一種資源轉(zhuǎn)換技術(shù)。

　　25. 外存分配的幾種方式，及各種優(yōu)劣。

　　連續(xù)分配：為每一個(gè)文件分配一組相鄰接的盤塊;物理上形成了順序文件結(jié)構(gòu);外存上會(huì)出現(xiàn)“ 碎片” ，用“ 緊湊” 的方法解決。優(yōu)缺點(diǎn)：順序(批量)訪問容易、速度快;要求有連續(xù)的存儲(chǔ)空間(有時(shí)需要作緊湊處理)、必須事先知道文件的長度。

　　鏈接分配：離散分配方式。優(yōu)缺點(diǎn)：消除了“碎片”，有利于文件的增/刪/改。隱式鏈接

　　在文件的每個(gè)目錄項(xiàng)中，都含有指向鏈接文件第一盤塊和最后一個(gè)盤塊的指針，只適合于順序訪;顯式鏈接，把用于鏈接文件各物理塊的指針，顯式地存放在內(nèi)存的一張“鏈接表”中。

　　索引分配：單級(jí)索引分配每個(gè)文件一個(gè)索引塊(表);多級(jí)索引分配當(dāng)文件較大，需要很多個(gè)索引塊時(shí)，可以為各索引塊建立一個(gè)索引表(塊);混合索引分配方式。