专业课复试问答

程序、进程、线程

程序只是一组指令的有序集合，它本身没有任何运行的含义，它只是一个静态的实体。

进程常常被定义为程序的执行。可以把一个进程看成是一个独立的程序，在内存中有其完备的数据空间和代码空间。一个进程所拥有的数据和变量只属于它自己。

线程则是某一进程中一路单独运行的程序，也就是说，线程存在于进程之中。一个进程由一个或多个线程构成，各线程共享相同的代码和全局数据，但各有其自己的堆栈。由于堆栈是每个线程一个，所以局部变量对每一线程来说是私有的。由于所有线程共享同样的代码和全局数据，它们比进程更紧密，比单独的进程间更趋向于相互作用，线程间的相互作用更容易些。

基于优先级调度的系统中，一个进程正在执行时，这时来了一个高优先级的进程， 是否会立即终止现行的进程

不一定立即终止。

在非抢占式系统中，要等待当前进程执行完毕才可以抢占 CPU。

在抢占式系统中，优先权检测也是在**每条指令执行完毕**才检测。

操作系统提出多线程技术是什么

操作系统中提出多线程技术主要是为了提高系统资源利用率。

在单核计算机中，多线程就是在内存中同时存在对各线程并发执行，在微观上是顺序占用处理器执行。

在多核计算机中，多线程可以实现多个处理器同时处理多个线程的操作，实现真正意义上的并发执行。

线程为什么能提供系统效率

线程可以减少并发执行的开销，并发性较进程进一步提高。线程是轻量级的进程，线程间的并发和切换，资源开销远远小于进程，因此可以提高系统效率。

多线程提高效率了吗

多线程效率未必会高，而且有时候相反会低。多线程并不是为了提高效率，而是不必等待可以并行执行多条数据。可以这么想我们通过 xp 系统复制文件。你可以复制一份文件这叫是单线程，但是你要等这个复制完了才能复制另一份文件，而且不能多复制。这样很难受，所以你可以选择多复制文件，这就是多线程。但复制多份文件用的时间未必会比一份一份文件所用时间少。只是它合理利用了时间进行了多个操作。如果是买票系统就会用到多线程。买票是同时进行的，如果一个用户一个用户等下去不是办法，所以可以多个用户同时买票，效率也就提高了。这里的效率不是执行的效率而是时间的合理利用，多个线呈同时进行。

处理中断的过程

1.请求中断

当某一中断源需要CPU 为其进行中断服务时，就输出中断请求信号，使中断控制系统的中断请求触发器置位，向 CPU 请求中断。系统要求中断请求信号一直保持到CPU 对其进行中断响应为止。

2.终端响应

CPU 对系统内部中断源提出的中断请求必须响应，而且自动取得中断服务子程序的入口地址，执行中断服务子程序。对于外部中断，CPU 在执行当前指令的最后一个时钟周期去查询 INTR 引脚，若查询到中断请求信号有效，同时在系统开中断（即 IF＝1）的情况下，CPU 向发出中断请求的外设回送一个低电平有效的中断应答信号，作为对中断请求 INTR 的应答，系统自动进入中断响应周期。

3.关闭中断

CPU 响应中断后，输出中断响应信号，自动将状态标志寄存器 FR 或 EFR 的内容压入堆栈保护起来，然后将FR 或EFR 中的中断标志位 IF 与陷阱标志位 TF 清零，从而自动关闭外部硬件中断。因为 CPU 刚进入中断时要保护现场，主要涉及堆栈操作， 此时不能再响应中断，否则将造成系统混乱。

4.保护断点

保护断点就是将 CS 和 IP/EIP 的当前内容压入堆栈保存，以便中断处理完毕后能返回被中断的原程序继续执行，这一过程也是由 CPU 自动完成。

5.中断源识别

当系统中有多个中断源时，一旦有中断请求，CPU 必须确定是哪一个中断源提出的中断请求，并由中断控制器给出中断服务子程序的入口地址，装入 CS 与 IP/EIP 两个寄存器。CPU 转入相应的中断服务子程序开始执行。

6.保护现场

主程序和中断服务子程序都要使用 CPU 内部寄存器等资源，为使中断处理程序不破坏主程序中寄存器的内容，应先将断点处各寄存器的内容压入堆栈保护起来，再进入的中断处理。现场保护是由用户使用 PUSH 指令来实现的。

7.中断服务

中断服务是执行中断的主体部分，不同的中断请求，有各自不同的中断服务内容，需要根据中断源所要完成的功能，事先编写相应的中断服务子程序存入内存，等待中断请求响应后调用执行。

8.恢复现场

当中断处理完毕后，用户通过 POP 指令将保存在堆栈中的各个寄存器的内容弹出， 即恢复主程序断点处寄存器的原值。

9.中断返回

在中断服务子程序的最后要安排一条中断返回指令 IRET，执行该指令，系统自动将堆栈内保存的 IP/EIP 和CS 值弹出，从而恢复主程序断点处的地址值，同时还自动恢复标志寄存器FR 或 EFR 的内容，使 CPU 转到被中断的程序中继续执行。

中断的作用

中断是计算机系统结构一个重要的组成部分。在中断机制中的硬件部分(中断装置) 的作用就是在CPU 每执行完一条指令后，判别是否有事件发生，如果没有事件发生，CPU继续执行；若有事件发生，中断装置中断原先占用 CPU 的程序的执行，把被中断程序的断点保存起来，让操作系统的处理服务程序占用 CPU 对事件进行处理，处理完后，再让被中断的程序继续占用CPU 执行下去。所以中断装置的作用总的来说就是使操作系统可以控制各个程序的执行。

为什么引入分页、分段、段页式

分页是为了提高内存的利用率，提高计算机性能，且分页通过硬件机制来实现，对用户完全透明。

分段是为了方便编程，信息保护和共享、动态增长及动态链接等多方面的需要。

段页式是两者的结合。

段页式系统的原理及优点

基本原理：基本分段存储管理方式和基本分页存储管理方式原理的结合， 即先将用户程序分成若干个段，再把每个段分成若干个页，并为每一个段赋予一个段名。

优点：包含分页和分段的优点，既有分页系统的资源利用率高，碎片少的优点，又有分段系统方便用户、实现信息共享和保护的优点。

计算机系统怎样实现存储保护

1.防止地址越界：对进程所产生的地址必须加以检查，发生越界时产生中断，由操作系统进行相应处理。

2.防止操作越权：对属于自己区域的信息，可读可写；对公共区域中允许共享的信息或获得授权可使用的信息，可读而不可修改；对未授权使用的信息，不可读不可写。

MMU

MMU 是MemoryManagementUnit 的缩写，中文名是内存管理单元，它是 CPU 中用来管理虚拟存储器、物理存储器的控制线路，同时也负责虚拟地址映射为物理地址， 以及提供硬件机制的内存访问授权。

实时系统的分类

通常可分为两种类型：软实时系统和硬实时系统。

在软实时系统中，系统的宗旨是使各个任务运行得越快越好，并不要求限定某一任务必须在多长时间内完成，这类系统并不具有真正实时操作的要求，其对操作系统的实时性要求较低， 一般的实时操作系统均能满足要求。

在硬实时系统中，各任务不仅要执行无误而且要做到准时，其对操作系统的实时性要求较严格，在系统设计时要非常注意实时性性能的满足， 对实时操作系统的伪实时的特征应进行仔细分析。

大多数实际应用的实时系统是以上二者的结合。

CPU 工作在内核态与用户态有什么区别

内核态： CPU 可以访问内存所有数据,，包括外围设备，例如硬盘,、网卡。 CPU 也可以将自己从一个程序切换到另一个程序，可以执行指令集合的全集。

用户态：只能受限的访问内存，且不允许访问外围设备。占用 CPU 的能力被剥夺，CPU资源可以被其他程序获取，只能执行非特权指令。

调度的基本准则

• CPU 利用率
• 系统吞吐量
• 周转时间
• 等待时间
• 响应时间

磁盘调度算法

• 先来先服务算法
• 最短寻找时间优先算法
• 扫描算法
• 循环扫描算法

RAID的工作原理

RAID通过**条带化存储和奇偶校验两个措施来实现其冗余和容错的目标**。

条带化存储意味着可以一次写入一个数据块的方式将文件写入多个磁盘，条带化存储技术将数据分开写入多个驱动器，从而提高数据传输速率并缩短磁盘处理总时间。这种系统非常适用于交易处理、但可靠性却很差，因为系统的可靠性等于最差的单个驱动器的可靠性。

奇偶校验通过在传输后对所有数据进行冗余校验可以确保数据的有效性。利用奇偶校验， 当 RAID 系统的一个磁盘发生故障时，其它磁盘能够重建该故障磁盘。在这两种情况中， 这些功能对于操作系统都是透明的，由磁盘阵列控制器（DAC）进行条带化存储和奇偶校验控制。

文件关闭的过程

第一步：通过检索文件目录来找到指定文件；

第二步：调用close()关闭文件，把该文件从打开文件表中的表目尚删除掉。

文件连续分配和离散分配的优缺点

	连续分配	离散分配
优点	顺序访问方便；顺序访问速度快；支持直接存取。	提高外存利用率，减少碎片产生；无须事先知道文件大小。
缺点	要求有连续的空间；必须事先知道文件长度。	访问速度慢；索引分配可以直接存取，但是索引表占用额外空间；链接分配只能顺序访问。

删除软链接或硬链接后文件是否还能被访问

软链接：符号连接，软链接文件有类似于 Windows 的快捷方式，它实际上是一个特殊的文件。在符号连接中，文件实际上是一个文本文件，其中包含的有另一文件的位置信息，**删除后不影响文件访问。**WEB 链接属于软链接。

硬链接：通过索引节点来链接；删除后不影响源文件访问。

前台作业、后台作业

在批处理兼分时的系统中，往往把由分时系统控制的作业称**“前台”作业**，而批处理系统控制的作业称**“后台”**作业。所以用户以交互方式调试好的程序转向批处理自动控制执行的过程，实际上是把前台作业转换成后台作业的过程。前台作业优先权高，先处理前台作业。