复习资料：2019年4月自考《操作系统》章节知识汇总三

发表时间：2019-02-25 16:32 来源:未知作者：江苏自考网小编

第三章处理器管理

1、什么是多道程序设计？
答：让多个计算问题同时装入一个计算机系统的主存储器并行执行，这种设计技术称“多道程序设计”，这种计算机系统称“多道程序设计系统” 或简称“多道系统”。

2、多道程序设计怎样提高系统效率？
答：多道程序设计利用了系统与外围设备的并行工作能力，从而提高工作效率。具体表现为：
• 提高了处理器的利用率；
• 充分利用外围设备资源：计算机系统配置多种外围设备，采用多道程序设计并行工作时，可以将使用不同设备的程序搭配在一起同时装入主存储器，使得系统中各外围设备经常处于忙碌状态，系统资源被充分利用；
• 发挥了处理器与外围设备以及外围设备之间的并行工作能力；
从总体上说，采用多道程序设计技术后，可以有效地提高系统中资源的利用率，增加单位时间内的算题量，从而提高了吞吐率。

3、多道程序设计一定能提高系统效率吗？
答：多道程序设计对算题量和算题时间的影响。采用多道程序设计能改变系统资源的使用情况，提高系统效率。但是应注意以下两个问题：
可能延长程序的执行时间；
并行工作道数与系统效率不成正比。从表面上看，增加并行工作道数就可提高系统效率，但实际上并行工作道数与系统效率是不成正比，因为并行的道数要根据系统配置的资源和用户对资源的要求而定：
(1)主存储器的大小限制了可同时装入的程序数量；
(2)外围设备的数量也是一个制约条件；
(3)多个程序同时要求使用同一资源的情况也会经常发生。
总之，多道程序设计能提高系统资源的使用效率，增加单位时间的算题量；但是对每个计算问题来说，从算题开始到全部完成所需要的时间可能延长，另外在确定并行工作道数时应综合系统的资源配置和用户对资源的要求。

4、操作系统中为什么要引入“进程”？
答：程序是具有特定功能的一组指令或语句的集合，它指出了处理器执行操作的步骤。在多道程序设计的系统中，可能有多个程序同时运行，而同一个程序也可能多次并行执行，仅用程序的概念不能正确反映出程序执行时的活动规律和状态变化，为了从变化的角度动态研究程序的执行，就需要引入“进程”的概念。
进程是指一个程序在一个数据集合上的一次执行(三个“一”)。程序是静止的，进程是动态的(执行)，进程包括程序和程序处理的对象，进程能够得到程序处理的结果。

5、可再入程序有什么特性？
答：可再入程序是指一个能够被多个用户同时调用的程序。(可以再次调入)。它的特性有两点：(1) 可再入程序必须是纯代码，在执行时自身不改变；(2) 一个可再入程序要求调用者提供工作区，以保证程序以同样方式为各用户服务。

6、进程有哪些基本状态？它们的变化关系是怎样的？
答:通常，根据进程执行过程中不同时刻的状态，可归纳为三种基本状态：
•等待态：等待某个事件的完成；
•就绪态：等待系统分配处理器以便运行；
•运行态：占有处理器正在运行。
进程在执行中状态会不断地改变，每个进程在任何时刻总是处于上述三种基本状态的某一种基本状态.
运行态→等待态往往是由于等待外设，等待主存等资源分配或等待人工干预而引起的。
等待态→就绪态则是等待的条件已满足，只需分配到处理器后就能运行。
运行态→就绪态不是由于自身原因，而是由外界原因使运行状态的进程让出处理器，这时候就变成就绪态。例如时间片用完，或有更高优先级的进程来抢占处理器等。
就绪态→运行态系统按某种策略选中就绪队列中的一个进程占用处理器，此时就变成了运行态。

7、阐述进程控制块的作用？
答：进程控制块(Process Control Block,简称PCB)，是操作系统为进程分配的用于标志进程，记录各进程执行情况的。进程控制块是进程存在的标志，它记录了进程从创建到消亡动态变化的状况，进程队列实际也是进程控制块的链接。操作系统利用进程控制块对进程进行控制和管理。
进程控制块的作用有：
(1)记录进程的有关信息，以便操作系统的进程调度程序对进程进行调度。这些信息包括标志信息、说明信息、现场信息和管理信息等；
(2)标志进程的存在，进程控制块是进程存在的唯一标志

8、进程能否访问自己的进程控制块内容？
进程控制块是系统为程序建立的用于标志进程，记录各进程执行情况的。进程本身不能访问或者修改自己的进程控制块的内容，但父进程可以访问或修改其子孙进程的进程控制块内容，以便对它的子孙进程进行必要的管理和控制。

9、处理器为什么要区分“目态”和“管态”两种操作模式？
答：硬件提供的指令系统中有一部分不允许用户程序直接使用，这些不允许用户程序使用的指令称特权指令，特权指令只允许操作系统进行调度、控制或启动外围设备的程序使用。为了避免错误地使用特权指令，处理器分为两种操作模式：目态-只能执行特权指令以外的指令、管态-可执行指令系统中的一切指令。
若程序处于"目态"操作模式，一旦出现特权指令，处理器就能识别出程序非法使用指令，形成程序性中断事件，终止程序的执行。在计算机系统中往往把用户程序置于目态下运行，已保证计算机系统的安全可靠。

10、中断装置发现中断事件后应做哪些事？
答：中断装置发现了中断事件后，由操作系统的中断处理程序对中断事件进行处理，中断处理程序的主要工作有：
• 保护被中断进程的现场信息把中断时的通用寄存器，控制寄存器内容及旧PSW保存到被中断进程的进程控制块中。
• 分析中断原因根据旧PSW的中断码可知发生该中断的具体原因。
• 处理发生的中断事件一般只做一些简单处理，在多数情况下把具体的处理交给其他程序模块去做。

11、说明中断屏蔽的作用？
答：中断优先级只是规定了中断装置响应同时出现的中断的次序，当中断装置响应了某个中断后中断处理程序在进行处理时，中断装置也可能去响应另一个中断事件。因此会出现优先级低的中断事件的处理打断优先级高的中断事件的处理，使得中断事件的处理顺序与响应顺序不一致，而且会形成多重嵌套处理，使多现场保护、程序返回等工作变的复杂。
中断屏蔽技术就是为了解决上述问题而提出的，在一个中断处理没有结束之前不响应其他中断事件，或者只响应比当前级别高的中断事件。于是，当中断装置检查到有中断事件后，便去查看PSW中中断屏蔽标志，如果没有屏蔽就响应该中断；否则，暂时不响应该中断，待屏蔽标志消除后再响应。

12、为什么不能屏蔽自愿中断事件？
答：自愿中断事件是正在运行程序所期待中的事件，它是正在运行程序为请求调用操作系统的某个功能服务而执行一条“访管指令”所引起的中断。当处理器执行到访管指令时就产生一个中断，因而进程自愿中断的断点是确定的。自愿中断不同于强迫性中断，强迫中断不是当前进程所期待的，而是由于外部请求或意外而被迫打断当前进程的。自愿中断是用户程序访问系统功能的手段，在进程中是确定的，因而不能屏蔽。

13、哪些中断事件一定会引起进程状态的变化？哪些中断事件可能引起进程状态变化？有不引起进程状态变化的中断事件吗？
答案：一定会引起进程状态变化的中断事件：硬件故障中断、输入输出中断、自愿中断；可能会引起变化的中断事件：外部性中断事件、程序性中断事件，例如定点溢出及除数为“0”等，不同的用户可以有不同的处理要求，所以有可能改变也有可能不改变；有不引起变化的中断事件：外部性中断事件。引起外部中断的原因很多，因此处理方法也就截然不同。例如时钟中断也是一种外部中断，但大多
数情况下，时钟中断不改变进程的状态.

14、在一个单处理器的多道程序设计系统中，现有两道作业同时执行，其中以运算为主，另一道以输入输出为主，你将怎样赋予作业进程占有处理器的优先数？解释为什么？
答：赋于输入输出作业以较高的优先权。确定作业的优先数一般从任务的紧迫性和系统效率等方面考虑。交互式作业进程的优先数大于批处理作业进程的优先数。

16、当进程调度选中一个进程后，怎样才能让它占用处理器？
答：当进程调度选中一个进程后，把选中进程的进控制块中有关的现场信息，如通用寄存器、控制寄存器和程序状态字寄存器的内容送入处理器相应的寄存器中，处理器就按该进程的要求工作，达到了进程占用处理器的目的。

17、在分级调度算法中，为什么对不同就绪队列中的进程规定使用不同长度的时间片？
答：在分级调度算法中，对不同就绪队列中的进程，可规定使用不同长度的时间片，一般来说，第一级就绪队列的时间片短一些，以的各级就绪队列的时间片逐级延长，最后一级就绪队列的时间片最长，这样运行时间短的里程只需经过前面几级队列就能得到结果，且它们被优先调度，有利于提高系统的吞吐率。而对运行时间长的进程在进入了低级就绪队列后可得到较长的时间片，以减少调度次数来保证系统效率。对经常使用外围设备的进程来说，每次等待外围设备传输结束后总是排入第一级就绪队列，它们会被优先调度，有利于处理器与外围设务以及外围设备之间的并行工作，从而提高资源的使用效率。