《操作系统》课程形成性考核作业册参考答案

作业1

第一章

一、1 （C）2（D） 3（A）4（B）5（C）6（C）7（B）8（C） 9（A） 10（C）。

二、1．系统软件。

2．批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统、分布式操作系统。

3．作业管理、文件管理、存储管理、设备管理、进程管理。

三、1（对） 2（错）3（对）4（错）5（错）

四、1 操作系统相当于计算机的“管家”，它负责管理计算机的硬软资源，在整个计算机系统中起极其重要的作用。

2．分时系统通用性强，交互能力强、响应速度要求一般，追求的是尽量为更多的用户服务；实时系统是一种专用系统，它的交互能力要求一般，追求的是非常快的响应速度和非常高的可靠性。

3．DOS具有良好的兼容性；较好的开放性；使用方便；功能丰富。Windows具有优良的图形界面；多任务操作环境；有效地利用主存；支持多媒体技术。UNIX/Linux内核和核外程序的有机结合；移植性好；多用户多任务；较好的用户界面。

第二章

一、

1（D） 2（A） 3（B）4（C） 5（A） 6（C）7（B）8（A） 9（B）

10（A）

二、

1程序、数据、作业说明书

2脱机、联机加脱机

3操作命令、系统调用

三、

1 （错）2（错）3（对）4（错） 5 （错）

四、

1作业调度也称高级调度进程调度也称低级调度。一个作业被调度，那么这个作业有资格获得CPU；而一个进程被调度，说明这个进程已经分配了CPU。作业调度的次数少频率低，作业只调度一次就可以完成；而进程调度的次数多频率高，一个进程反复被调度多次才完成。

2运行的状态不同。一般过程调用其调用的过程核被调用的过程都是用户的程序，CPU一直在用户态下运行。系统调用其调用的过程是用户程序，被调用的程序是操作系统的核心程序，执行调用过程CPU处于用户态，执行被调用的系统核心程序时CPU处于核心态。

进入方式不同。一般过程调用可以通过过程调用语句调用用户过程。系统调用必须通过系统调用指令（访管指令）调用系统的核心程序。

五、

第1题：

先来先服务(FIFO)：

作业1 作业2 作业3 作业4

时间：10 12 13 13.5 13.8

作业1的周转时间=12-10 =2 (周转时间=完成时间-提交时间)

作业2的周转时间=13-10.2=2.8

作业3的周转时间=13.5-10.4=3.1

作业4的周转时间=13.8-10.5=3.3

平均周转时间(2+2.8+3.1+3.3)/4=2.8

平均带权周转时间=(2/2+2.8/1+3.1/0.5+3.3/0.3)/4

最短作业优先(SJF):

作业 1 作业4 作业3 作业2

时间:10 12 12.3 12.8 13.8

作业1的周转时间=12-10=2

作业2的周转时间=13.8-10.2=3.6

作业3的周转时间=12.8-10.4=2.4

作业4的周转时间12.3-10.5=1.8

平均周转时间2.45

平均带权周转时间=(2/2+3.6/1+2.4/0.5+1.8/0.3)/4

第2题:

作业1从8.0到10.0运行。10.0时刻

作业2 的响应比是1+(10.0-8.3)/0.5=4.4

作业3 的响应比是1+(10.0-8.5)/0.1=16

作业4 的响应比是1+(10.0-9.0)/0.4=3.5

选择作业3从10.0到10.1运行，10.1`时刻：

作业2 的响应比是1+(10.1-8.3)/0.5=2.8

作业4 的响应比是1+(10.1-9.0)/0.5=2.1

选择作业2从10.1到10.6运行,

选择作业4从10.6到11运行。

作业1 周转时间=完成时间-到达时间=10.0-8.0=2 带权周转时间=2/2.0=1

作业2周转时间=10.6-8.3=2.3 带权周转时间=2.3/0.5=4.6

作业3周转时间=10.1-8.5=1.6 带权周转时间=1.6/0.1=16

作业4周转时间=11-9.0=2.0 带权周转时间=2.0/0.4=12.5

平均带权周转时间(1+4.6+16+12.5)/4=9.4

作业2

第三章文件管理

一、

1（C）2（B） 3（C）4（A） 5（A） 6（C）7（B）8（C） 9（D）10（D）

二、

1（对）2（错）3（错） 4（错）5（对）

三、

1．从用户角度来看，文件系统要实现按名存取，用户并不关心文件的存放位置和存放格式；从系统角度来看，文件系统要实现存储空间的管理，包括文件的组织、分配、和文件的存取，以及文件的保护和检索，具体来说，它负责建立、撤消、读写、修改、和复制文件。

2．文件的逻辑结构，是用户所观察到的文件的组织形式，是用户可以直接处理的数据结构。文件的物理结构是指文件在外存上的存储组织形式，它与存储介质的存储性能有关。文件的逻辑结构离不开文件在外存存放的物理结构，同时文件的存取与文件存储的物理结构有关，对顺序存取的文件的物理结构一般是顺序文件和连接文件，对于随机存取文件的物理结构是索引文件。

3．文件的存取要解决文件的保护、保密和共享。其方式有：

（1）存取控制矩阵（2）用户权限表（3）口令（4）密码

4．（1）树型的文件的目录结构（2）文件本身是无结构的字符流（3）特殊文件和普通文件统一在文件

这一概念之下。

5．文件的创建、文件打开、文件读写、文件关闭、文件删除。

第四章

一、

1（C） 2（B） 3（B） 4（A）5（D） 6（A） 7（C） 8（B）9（D）

10（C）11（D）12（B）13（A）14（A）15（B）

二、

1 物理块 2分区、页式、段式、段页式３重定位４虚拟存储器５访问权限、越界检查６对换（交换）７页号、物理快号

三、1．存储管理的主要功能是解决多道作业的主存空间的分配问题。包括：

主存空间的分配和回收；逻辑地址转换成主存的绝对地址，完成重定位；主存的扩充技术；主存共享和保护。

2．允许程序编排的地址叫逻辑地址，信息实际存放的内存地址叫物理地址或叫绝对地址。

3．虚拟存储器是一种扩大主存容量的存储管理技术，解决了程序地址空间大，主存容量不足，程序无法运行的矛盾，使用户感觉的使用的的主存空间非常大。

虚拟扩充、部分装入、离散分配、多次交换。

4．在多道系统中，交换是指系统把主存中暂时不能运行的作业或进程写入外存交换区，腾出空间，把外存具有运行条件的作业或进程调入主存。

作业并不是一次性装入内存，而是将它们的一部分装入内存，比如将常驻部分先和执行频繁的部分装入内存，其它部分执行的时候才被调入内存，后调入的部分将覆盖前面调入的部分，被覆盖的部分不需要重新写入外存。

两者的主要区别是：交换技术由系统自动完成，而覆盖技术需要专业的程序员给出各部分的覆盖结构；交换技术主要在不同的作业之间进行，交换技术主要在同一作业内进行；覆盖技术在早期的操作系统中采用，交换在现代系统中使用。

四、综合题：

1．

首次适应：96K的作业选择4号分区，20K的作业选择1号分区，200可的作业就没有分区可分配。

最佳适应：96可的作业选择5号分区，20K 的作业选择1号分区，200K 的作业选择4号分区，可以将三个作业全部进行分配。

2．

方法1：逻辑地址0A5C（H）所对应的二进制表示形式是：0000 1010 0101 1100 ，由于1K=210，下划线部分前的编码为000010，表示该逻辑地址对应的页号为2。查页表，得到物理块号是4（十进制），即物理块地址为：0001 0010 0000 0000 ，拼接块内地址0000 0000 0101 1100，得0001 0010 0101 1100，即125C（H）。

方法2：逻辑地址0A5C转换成十进制为2652，2652除1024的整数商为2余数为604，即逻辑地址2652在第2页内，第2也被分配在第4号块中，4×1024+604=4700，4700转换成十六进制为125C。逻辑地址0A5C所对应的物理地址为125C。

3．先进先出（FIFO）缺页16次

考虑下述页面走向：

1，2，3，4，2，1，5，6，2，1，2，3，7，6，3，2，1，2，3，6

当内存块数量分别为3时，试问FIFO、LRU、OPT这三种置换算法的缺页次数各是多少？答：缺页定义为所有内存块最初都是空的，所以第一次用到的页面都产生一次缺页。

当内存块数量为3时：

FIFO

1 1 1 4 4 4 6 6 6 3 3 3

2 2 2 6

2 2 2 1 1 1 2 2 2 7 7 7 1 1 1

3 3 3 5 5 5 1 1 1 6 6 6 3 3

发生缺页中断的次数为16。

在FIFO算法中，先进入内存的页面被先换出。当页6要调入时，内存的状态为4、1、5，考查页6之前调入的页面，分别为5、1、2、4，可见4为最先进入内存的，本次应换出，然后把页6调入内存。

LRU

2 2 2 2 2 6 6 6

3 3 3 3 3 3

3 3 1 1 1 2 2 2 2 6 6 1 6

发生缺页中断的次数为15。

在LRU算法中，最近最少使用的页面被先换出。当页6要调入时，内存的状态为5、2、1，考查页6之前调入的页面，分别为5、1、2，可见2为最近一段时间内使用最少的，本次应换出，然后把页6调入内存。

OPT

2 2 2 2 2 2 7 2 2 2

3 4 5 6 6 6 6 1 1

发生缺页中断的次数为11。

在OPT算法中，在最远的将来才被访问的页面被先换出。当页6要调入时，内存的状态为1、2、5，考查页6后面要调入的页面，分别为2、1、2、…，可见5为最近一段时间内使用最少的，本次应换出，然后把页6调入内存。

作业3：

第五章

一、1（D） 2（B） 3（D）4（A） 5（C）6（D） 7（A）8（B） 9（B） 10（A）二、

1、虚拟设备，独享设备、共享设备

2、单缓冲，双缓冲，多缓冲，缓冲池

3、字符，字符块

4、程序直接控制方式，中断控制方式，DMA方式，通道方式

三、

1、独享、共享、虚拟设备。

2、提供底层硬件与软件之间信息交流的应用程序就是驱动程序。驱动程序的作用是帮助硬件与软件之间进行交流。驱动程序解释BIO不能识别的硬件设备，保证它们能够正常工作，成分发挥硬件设备性能。用户进程常可以使用以下办法使用驱动程序：

省略

3、外部设备速度较慢，CPU和主存的速度较快，为了解决两者传输速度的不协调，可设置缓冲。

4、SpooLing技术是对“脱机”“联机”输入方式的综合，也叫“假脱机”技术。当有用户进程请求输出时，而此时打印机正忙，系统仍然同意请求打印输出的进程的请求，但不真正倒把打印机分配给该进程，而只做两件事：（1）由输出进程Spo在输出井中申请一个空闲盘区，并将要打印的数据送入其中；（2）输出进程再为用户进程申请一张空白的用户请求打印表，并将用户的打印要求填入其中，再将该表挂到请求打印

队列中。如果还有进程申请打印输出，系统仍然可以接受申请，同样也做上述两件事。如果打印机空闲，输出进程将从请求打印队列中的对首取出一张请求打印表，根据表中的要求将要打印的数据从输出井传送到内存缓冲区，再由打印机打印输出。打印完成后，输出进程再去查看请求打印队列，若仍有等待的打印申请表，再取出打印，直到请求打印队列空为止。

第六章

一、

1（B） 2（C） 3（C）4（D）5（C）6（C） 7（D）8（C）9（B）10（C）11（B） 12（C） 13（A）14（B） 15（D）

二、

1、进程控制块，程序，数据

2、就绪

3、原语

4、互斥条件，保持和等待条件，非剥夺性条件，循环等待条件

三、

1、在并发环境下，由于竞争资源引起程序走走停亭，为了刻画这种动态性而引进进程。

进程与程序的关系：

（1）进程是动态的，程序是静止的；

（2）程序是永久的，进程是暂时的；

（3）程序由代码组成，进程由进程控制块、数据和代码；

（4）一个程序可以对应多个进程；

（5）进程可以创建新的进程，程序不可以生成新的程序。

2、

进程的断点落在申请资源而又没有满足之处，它被唤醒后将从段点处继续执行。

3、

高级通信又共享存储器、管道文件和信息传递三种方式。

4、在多到系统下进程在已占有资源情况下申请被其它进程占有的资源，而自己又不释放已占有的资源，自己占有的资源被其它进程申请，在这种情况下它们全部无法向前推进，这种现象叫死锁。

四、

1、（1）一个程序三个进程。

（2）三个信号量。Seats(座位，初值为100)，readers（读者，初值为0），mutex（互斥变量，初值为0）进程1：

While(true){

P(seats);

P(mutex);

登记填报表格；

进入读书；

V(mutex);

V(readers);}

进程2：

While(true){

P(readers);

P(mutex)

消掉表格；

离开；

V(mutex);

V(seats);}

2、

信号量S1，S2的初值均为0

进程1：

P(s1)

启动

行车

停车

V(s2)

进程:2

关门

V(s1)

售票

P（s2）

开门

第七章

操作系统设计的基本方法有：模块化结构和层次化结构。