操作系统——简答题及解答

一、

分析程序、进程、线程之间的区别与联系。为什么要要引入线程的概念？

程序、进程、线程之间的区别与联系：

1. 程序是一组指令的集合，进程是一次程序的执行过程。进程是动态的具有生命周期，而程序是静态的。
2. 在引入线程的操作系统中，线程是分配CPU的单位，而进程是分配除CPU外其他计算机资源的单位。一个进程能够存在多个线程，一个线程只能属于一个进程。线程的结束不一定会使进程结束，而进程的消亡一定伴随着进程内所有线程的消亡。
3. 线程使程序执行流的最小单位，能够独立执行程序。

引入线程的目的：
引入线程的目的在于，相较于进程更轻量的线程减少程序并发时所付出的时空开销，提高了操作系统的并发性能。

二、

什么是作业调度？什么是进程调度？试列举出至少两种作业调度算法，三种进程调度算法。

1. 什么是作业调度：
   作业调度是按照某种算法规则，从外存的后备队列中将一个或若干个作业调入内存，为其创建进程并分配相应的资源。

2. 什么是进程调度：
   进程调度是按照一定的进程调度算法，从就绪队列中选取一个进程，将CPU分配给它。

3. 两种作业调度算法，三种进程调度算法
   FCFS，SJF，优先级调度算法都即可以作为作业调度算法又可以作为进程调度算法。

三、

何谓缓冲技术？给出操作系统中应用缓冲技术的两个列子，并说明其中说明了什么问题。

1. 何谓缓冲技术：
   缓冲技术是一种用于解决数据吞吐速度不匹配的设备之间数据交换的问题的技术，通常需要牺牲一部分较高速率的存储区作为缓冲区，是一种用空间换时间的技术。

2. 两种缓冲技术的应用及其说明的问题：
   页缓冲队列，将被淘汰的页面暂时的放入缓冲队列中，使再次需要页面调换时的速度提高。说明缓冲技术能够优化运行的效率。
   I/O缓冲区，解决CPU与I/O设备间速度不匹配的问题。说明缓冲技术能够解决设备间数据吞吐速度不匹配的问题。

四、

何谓存储管理中的内、外碎片问题？如何解决？

1. 内、外碎片问题：
   内、外碎片问题都发生在连续分配方式中。
   在固定分区分配时，无论多小的作业都分配到一个完整的分区，分区中未被使用而浪费的部分就被称为内部碎片。
   在动态分区分配时，系统根据作业大小动态的调整分区大小，不同的分区之间可能会出现能以被利用的空间，这被称为外部碎片。

2. 如何解决内、外碎片问题？
   引入分页存储管理机制解决。
   分页存储管理将存储空间划分为等大的分区（称为页），分配空间使可将若干个页分配给一个进程，这些页可以是不连续的，如此就消除了外部碎片。
   而对于内部碎片，一个拥有若干个页的进程只会在最后一个页中可能产生内部碎片，对于页的大小，内部碎片的大小是可以接受的。

五、

什么是设备独立性？如何实现设备独立性？

1. 设备独立性又称为设备无关性，其含义是指当应用程序请求某类设备服务时，不局限于某一个具体的物理设备。

2. 为了实现设备独立性，在设备请求某类设备时，仅为其分配一个虚拟的设备，当实际执行时，再把虚拟设备映射到物理设备上。

六、

文件的物理结构（组织）有哪几种？UNIX系统采用什么样的文件物理结构?

所谓物理结构就是指文件数据在物理存储设备上是如何组织与分布的。有两个方面的问题：

1. 文件的分配方式
2. 文件存储空间管理