2017年中国科学技术大学软件学院408计算机学科专业基础综合之计算机操作系统考研题库
● 摘要
一、综合题
1． 何谓微内核技术? 在微内核中通常提供了哪些功能？
【答案】（1）微内核技术的定义
把操作系统中更多的成分和功能放到更高的层次（即用户模式）中去运行，而留下一个尽量小的内核，用它来完成操作系统最基本的核心功能，这种技术被称为微内核技术。
（2）微内核技术提供的功能
在微内核中通常提供了进程（线程）管理、低级存储器管理、中断和陷入处理功能。
①进程（线程）管理
进程（线程）之间的通信功能是微内核0S 最基本的功能，被频繁使用，因此，几乎所有的微内核0S 都是将进程（线程）之间的通信功能放入微内核中。
②低级存储器管理
在微内核中，只配置最基本的低级存储器管理机制，如用于实现将用户空间的逻辑地址变换
为内存空间的物理地址的页表机制和地址变换机制，这一部分是依赖于硬件的，因此放入微内核。
③中断和陷入处理
大多数微内核操作系统都是将与硬件紧密相关的一小部分放入微内核中处理，此时微内核的主要功能是捕获所发生的中断和陷入事件，并进行相应的前期处理。
2． 存储器代理的主要任务是什么? 它是如何来实现该任务的？
【答案】（1）任务
为了能为SRT 任务预留其所需要的存储器空间，由存储器代理锁定一定数量的内存空间，把它称为全局预留存储空间。
（2）如何实现
SRT 任务在进入系统后，必须向存储器代理声明，请求其运行时所需要的内存数量，存储器代理将对请求进行如下的检查:
如果条件成立便接纳它，为它预留存储空间，否则拒绝接纳。凡被接纳的SRT 任务，存储器代理将向它提供一个预留标识符ID ，并将该预留ID 放入预留表中。
3． 文件系统的性能对整个系统的性能影响很大，请说明在实现文件系统时可以从哪些方面提高文件系统的性能，简要给出这些手段的具体解决思路。
【答案】为提高对文件的访问速度，可从几个层次上着手：改进文件的目录结构以及检索目
录的方法，来减少对文件的查找时间；选择好的文件存储结构，以提高对文件的访问速度：提高磁盘I/O速度，以提高对数据的传送速度；改进目录检索算法，加快检索速度。
（1）磁盘高速缓存
为实现磁盘高速缓存，可以利用内存中的存储空间暂存从磁盘中读出的一系列盘块中的信息。
这些内存可以是一个单独的存储空间，大小固定；也可以是一个未使用的内存空间的一个缓冲池。
此外，对于磁盘高速缓冲，可以采用适当的置换算法来提高系统的性能。较常用的置换算法是最近最久未使用算法LRU 、最近未使用算法NRU 及最少使用算法LFR 等。
（2）优化物理块的分布
优化物理块或者索引节点在磁盘上的分布，减少磁头的移动距离，一种实现方法是考虑磁盘的旋转速度和读/写速度之间的关系，使得磁盘在旋转的同时可以顺序地读取所有的块。
（3）提高磁盘I/O速度的其他方法
①提前读：实现提前读的典型方法是在读当前块的同时，提前将下一个盘块（提前读的块）中的数据也读入缓冲区。
②延迟写：在缓冲区中的数据，本应立即写回磁盘，但考虑到这些数据不久后可能还会被访问，并不立即将数据写入磁盘，而将它挂在空闲缓冲区队列的末尾，等待该数据循环到队列头时写回磁盘。
4． 试说明基于病毒数据库的病毒检测方法。
【答案】基于病毒数据库的病毒检测方法可描述如下：
（1）建立病毒数据库
为了建立病毒数据库，首先应当采集病毒样本，为此，设计了一个称为诱饵文件的程序，它能让病毒感染，但不执行任何操作。用它来获取病毒的完整内容，然后将病毒的完整代码输入到病毒数据库中，病毒数据库中所收集的病毒样本的种类越多，利用它去检测病毒的成功几率也就越高；
（2）扫描硬盘上的可执行文件
将反病毒软件安装到计算机上之后，便可对硬盘上的可执行文件进行扫描，检查盘上的所有可执行文件，看是否有与病毒数据库中的病毒样本相同的，如发现有，则将它清除。
5． 为什么要配置层次式存储器？
【答案】在理想情况下，存储器的速度应该非常快，能跟上处理机的速度，容量也非常大而且价格还应很便宜，但目前无法同时满足这样三个条件，于是在现代计算机系统中，存储部件通常是采用层次结构来组织的。主要表现在:
（1）设置多个存储器可以使存储器两端的硬件能并行工作；
（2）采用多级存储系统，特别是Cache 技术，是减轻存储器带宽对系统性能影响的最佳结构方案；
（3）在微处理机内部设置各种缓冲存储器，减轻对存储器存取的压力；
（4）增加CPU 中寄存器数量能大大缓解对存储器的压力。
6． 试说明对索引文件和索引顺序文件的检索方法。
【答案】（1）索引文件
在对索引文件进行检索时，首先是根据用户（程序）提供的关键字，并利用折半查找法去检索索引表，从中找到相应的表项；再利用该表项中给出的指向记录的指针值，去访问所需的记录。而每当要向索引文件中增加一个新记录时，便须对索引表进行修改。由于索引文件可有较快的检索速度，故它主要用于对信息处理的及时性要求较高的场合，例如，飞机订票系统。使用索引文件的主要问题是，它除了有主文件外，还须配置一张索引表，而且每个记录都要有一个索引项，因此提高了存储费用。
（2）索引顺序文件
在对索引顺序文件进行检索时，首先也是利用用户（程序）所提供的关键字以及某种查找算法去检索索引表，找到该记录所在记录组中第一个记录的表项，从中得到该记录组第一个记录在主文件中的位置:然后，再利用顺序查找法去查找主文件，从中找到所要求的记录。
7． 在基于微内核结构的OS 中，应用了哪些新技术？
【答案】在设计微内核0S 时，采用了面向对象的技术，其中的“封装”，“继承”，“对象类”和“多态性”，以及在对象之间采用消息传递机制等，都有利于提高系统的“正确性”、“可靠性”、“易修改性”、“易扩展性”，而且还能显著地减少开发系统所付出的开销。
8． 试说明推动传统0S 演变为现代0S 的主要因素是什么，？
【答案】推动传统OS 演变为现代0S 的主要因素如下:
（1）不断提高计算机资源的利用率
在计算机发展初期，计算机系统特别昂贵，因此，必须千方百计地提高计算机各种资源的利用率，这是0S 最初发展的推动力。
（2）方便用户
当资源利用率不高的问题得到基本解决后，用户在上机、调试程序时的不方便性又成为了继续推动0S 发展的主要因素。
（3）器件的不断更新换代
随着微机芯片的不断更新换代，使得计算机的性能快速提高，从而推动了0S 功能和性能的迅速增强和提高。
（4）计算机体系结构的不断发展
计算机体系结构的发展，不断推动着0S 的发展，也促进了新的0S 类型的产生。
（5）不断提出新的应用需求
不断提出的新的应用需求是推动0S 迅速发展的另一个重要原因。