华工 网络 操作系统课后作业

第一章：操作系统引论

1.什么是操作系统？可以从哪些角度阐述操作系统的作用？

答:(1)操作系统是管理系统资源,控制程序执行,改善人机界面,提供各种服务,合理组织计算机工

作流程和为用户使用计算机提供良好运行环境的一种系统软件.(2)用户角度：用户与计算机硬件系统之间接口

资源管理角度：计算机资源的管理者，处理机管理、存储器管理、I/O设备管理、文件管理

2.简要叙述批处理操作系统、分时操作系统和实时操作系统的概念及特点。

答:采用批量处理作业方式的操作系统叫多道批量操作系统

实时操作系统是指外界事件或数据产生时,能够接收并以足够快的速度予以处理,其处理的结果又能在规定的时间之内来控制生产过程或对处理系统作出快速响应,并控制所有实时任务协调一致运行的操作系统.

允许多个联机用户同时使用一台计算机系统进行计算的操作的系统统称分时操作系统

3.操作系统需要管理哪些资源？它的基本功能是什么？

答:操作系统（Operating System，简称OS），是电子计算机系统中负责支撑应用程序运行环境以及

用户操作环境的系统软件，同时也是计算机系统的核心与基石。它的职责常包括对硬件的直接监管、对各种计算资源（如内存、处理器时间等）的管理、以及提供诸如作业管理之类的面向应用程序的服务等.

4.操作系统对外提供了哪些接口？

答:（1）操作系统的命令接口:通过在用户和操作系统之间提供高级通信来控制程序运行，用户通过输入设备发出一系列命令告诉操作系统执行所需功能，它包括了键盘操作命令和作业控制命令，称为作业一级的用户接口。命令接口的两种最普遍和主要的方式是直接命令方式（命令行）和间接命令方式（命令文件）。

（2）操作系统的程序接口:它是用户程序和操作系统之间的接口，用户程序通过它们使用系统资源及系统服务，这种接口方式通常采用若干系统调用组成。系统调用是操作系统对外提供的一批系统子功能，是一类特殊的过程调用，由机器指令完成。

（3）操作系统的交互界面:它直接支持界面和程序界面，提供一个易用性的操作平台，使用户非常方便地寻找和使用各种命令、执行各类程序，完成各种操作。

第二章：进程管理

1．PCB有什么作用？PCB中主要包括什么信息？为什么说PCB是进程存在的唯一标志？

答:进程控制块(PCB)是用来记录进程状态及其他相关信息的数据结

构,PCB是进程存在的唯一标志，PCB存在则进程存在。系统创建进程时会产生一个PCB，撤销进程时，PCB也自动消失

2．请画出完整的进程状态转换图并说出在什么情况下进程会出生何种状态转换。

答

进程的状态反映进程执行进程的变化。这些状态随着进程的执行和外界条件发生变化和转换。

3进程在运行时存在那两种制约关系？并举例说明。

答:多进程并发执行时存在着间接制约和直接制约两种关系。间接制约关系是多个进程间彼此无任何逻辑上的关系，仅由于它们同处于一个系统共享系统资源而发生了制约关系。如分时系统中有两个用户进程分别编译他们的PASCAL源程序，在单CPU系统中这两个进程只能分时占用处理机编译各自的源程序，它们间存在着间接制约关系。直接制约关系是多个协作进程之间存在的逻辑上制约关系，即一个进程的执行依赖于另一个进程的消息，当一个进程没有得到另一个进程的消息时应等待，直到消息到达被唤醒为止。如共享一缓冲器的读进程和打印进程，它们间存在着直接制约关系，因为两个进程必须同步才能完成共同的任务。

4．用信号量(signal和wait操作)实现下图所示前趋关系：

答：

wait(S):while S≤0do no-op

S∶=S-1;

signal(S):S∶=S+1;

5．试比较进程间低级和高级通信工具。当前有哪几种进程间高级通信工具？

答：用户用低级通信工具实现进程通信很不方便,因为其效率低,通信对用户不透明,所有的操作都必须由程序员来实现.而高级通信工具则可弥补这些缺陷,用户可直接利用操作系统所提供的一组通信命令,高效地传送大量的数据。

第三章：处理机调度与死锁

1．什么是处理机高级、中级和低级调度？各级调度的主要任务是什么？

答：（1）高级调度：又称作业调度。其主要功能是根据一定的算法，从输人的一批作业中选出若干个作业，分配必要的资源，如内存、外设等，为它建立相应的用户作业进程和为其服务的系统进程（如输人、输出进程），最后把它们的程序和数据调人内存，等待进程调度程序对其执行调度，并在作业完成后作善后处理工作。

（2）中级调度：又称交换调度。为了使内存中同时存放的进程数目不至于太多，有时就需要把某些进程从内存中移到外存上，以减少多道程序的数目，为此设立了中级调度。特别在采用虚拟存储技术的系统或分时系统中，往往增加中级调度这一级。所以中级调度的功能是在内存使用情况紧张时，将一些暂时不能运行的讲程从内存对换到外存上等待。当以后内存有足够的空闲空间时，再将合适的进程重新换人内存，等待进程调度。引人中级调度的主要目的是为了提高内存的利用率和系统吞吐量。它实际上就是存储器管理中的对换功能。

（3）低级调度：又称进程调度。其主要功能是根据一定的算法将CPU 分派给就绪队列中的一个进程。执行低级调度功能的程序称做进程调度程序，由它实现CPU 在进程间的切换。进程调度的运行频率很高，在分时系统中往往几十毫秒就要运行一次。进程调度是操作系统中最基本的一种调度。在一般类型的操作系统中都必须有进程调度，而且它的策略的优劣直接影响整个系统的计能。

2．什么是死锁？产生死锁的原因和必要条件是什么？

答：（1）一组进程中,每个进程都无限等待被该组进程中另一进程所占有的资源,因而永远无法得到的资源,这种现象称为进程死锁,这一组进程就称为死锁进程。

（2）根本原因是:资源有限且操作不当；

（3）必要条件:互斥条件，不可抢占条件，占有且申请条件，循环等待条件。

3．下列A、B、C、D 四个进程在FCFS 和SJF 调度方式下的平均周转时间和调度

先后顺序。

答：平均周转时间=（1+1+100+2+1+3+100）/4=52调度先后顺序为：ACBD 进程名到达时间服务时

间

A 01

B 1100

C 21

D 3

1004．银行家算法中，若出现下述资源分配情况：Process

Allocation Need Avilable P0

003200121622

P1

10001750P2

13542356P3

03320652P400140656试问：（1）该状态是否安全？

??

????=∑=i i i T n T 11

（2）若进程P2提出请求Request(1,2,2,2)后，系统能否将资源分配给它？

答：（1）不安全（2）不会分配。

第四章：存储器管理

1．简述存储器层次结构分几层，每层存放什么数据，作用是什么？

答：按照与CPU的接近程度，存储器分为内存储器与外存储器，简称内存与外存。内存储器又常称为主存储器(简称主存)，属于主机的组成部分；外存储器又常称为辅助存储器(简称辅存)，属于外部设备。

CPU不能像访问内存那样，直接访问外存，外存要与CPU或I/O设备进行数据传输，必须通过内存进行。在80386以上的高档微机中，还配置了高速缓冲存储器(chache)，这时内存包括主存与高速缓存两部分。对于低档微机，主存即为内存。

2．分区存储管理中常用哪些分配策略？比较它们的优缺点。

答：分区存储管理中常采用的分配策略有：首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法、最坏适应算法。

a.首次适应算法的优缺点：保留了高址部分的大空闲区，有利于后到来的大型作业的分配；低址部分

不断被划分，留下许多难以利用的、小的空闲区，且每次分区分配查找时都是从低址部分开始，会增加查找时的系统开销。

b.循环首次适应算法的优缺点：使内存中的空闲分区分布得更为均匀，减少了查找时的系统开销；缺

乏大的空闲分区，从而导致不能装入大型作业。

c.最佳适应算法的优缺点：每次分配给文件的都是最适合该文件大小的分区；内存中留下许多难以利

用的小的空闲区。

d.最坏适应算法的优缺点：给文件分配分区后剩下的的空闲区不至于太小，产生碎片的几率最小，对

中小型文件分配分区操作有利；使存储器中缺乏大的空闲区，对大型文件的分区分配不利。

3．虚拟存储器有那些特征？其中最本质的特征是什么？

答：a.虚拟存储器具有离散性，多次性，对换性和虚拟性的特征； b.其中最本质的特征是离散性。

4．图示并解释请求分页式存储管理地址转换过程。

答：

5．一个作业按依访问如下页面7、0、1、2、0、3、0、4、2、3、0、3、2、1、

2、0、1、7、0、1，若分配给该作业的物理块数M为3，计算在Optical、FIFO

和LRU置换算法下的缺页中断次数和缺页率。

答：

第五章：设备管理

1．计算机系统中I/O设备有哪些分类方式？

答：可以从多方面对I/O设备进行分类

a按使用特性分类可以划分为：1、存储设备如磁盘、磁带、光盘等；2、输入/输出设备如打印机、键盘、显示器、音声输入/输出设备等等；3、终端设备包括通用终端、专用终端和虚终端；4脱机设备。

b按所属关系分类可划分为：1、系统设备指在操作系统生成时已经等机载系统中的标准设备如打印机、磁盘等时钟也是一系统设备；2、用户设备指在系统生成时未登记在系统中的非标准设备。

c按资源分配分类可划分为：1、独占设备通常分配给某个进程在该进程释放之前其他进程不能使用。如打印机和纸带读入机；2、共享设备允许若干个进程同时使用。如磁盘机；3、虚拟设备通过假脱机技术把原来的独占设备改造成若干进程所共享的设备以提高设备的利用率。

d按传输数据数量分类可划分为：1、字符设备如打印机、终端、键盘等低速设备；2、块设备如磁盘、磁带等高速外存储器。

2．简要叙述四种I/O控制方式的工作过程。

答：I/O控制方式

1、程序直接控制方式：CPU指挥控制器启动设备工作后反复测试设备的忙闲标志位I/O部件

状态寄存器中某一位决定内存和外设之间是否继续交换一个字节。

2、中断控制方式：CPU向外设发出命令后转去做其他工作。当数据到达控制器的数据寄存器后控制器

发中断信号要求CPU服务。CPU执行下一步数据传输。

3、DMA方式：允许DMA控制器“接管”总线的控制权直接控制外设与内存的数据交换。

4、通道方式：把对一个数据块的读或写为单位的干预减少为对一组数据块的读或写及有关的控制和管

理为单位的干预。同时又可实现CPU、通道和I/O设备三者的并行操作.

3．什么是设备独立性？如何实现设备独立性？

答：设备独立性是指操作系统把所有外部设备统一当作成文件来看待只要安装它们的驱动程序任何用户都可以象使用文件一样操纵、使用这些设备而不必知道它们的具体存在形式。

为了实现设备的独立性应引入逻辑设备和物理设备两个概念。在应用程序中使用逻辑设备名称来请求使用某类设备而系统执行时是使用物理设备名称。鉴于驱动程序是一个与硬件或设备紧密相关的软件必须在驱动程序之上设置一层软件称为设备独立性软件以执行所有设备的公有操作、完成逻辑设备名到物理设备名的转换为此应设置一张逻辑设备表并向用户层或文件层软件提供统一接口从而实现设备的独立性。

4．目前常用的磁盘调度算法有哪些？每种算法优先考虑的问题是什么？

答：目前常用的磁盘调度算法有3种包括FCFS、SSTF和SCAN。它们优先考虑

的问题分别如下：

FCFS，即先来先服务，优先考虑请求的先后次序。SSTF，即最短寻道优先，优先考虑寻道时间短的请求。

SCAN，即扫描算法，主要从寻道较短且无“饥饿”现象两方面考虑。目前该算法又

发展了多个修正版本电梯调度算法就是其中之一

第六章：文件管理

1．什么是文件的逻辑结构和物理结构？按照这两种结构文件可以分为哪些类别？各有什么特点？

答：文件的逻辑结构：从用户观点出发所观察到的文件组成形式是用户可以直接

处理的数据及其结构独立于文件的物理特性又称文件组织。文件的物理结构又称为文

件的存储结构是指文件在外存上的存储组织形式。

文件的逻辑结构可分为有结构文件和无结构文件。有结构文件是指由一个以上的

记录构成的文件又称为记录式文件。根据记录的长度又可分为定长和不定长两类。定长记录指文件中所有记录的长度都是相同的。变长记录指文件中各记录的长度不相同。

根据组织方式不同又分为顺序文件、索引文件、索引顺序文件和无结构文件。

2．外存分配有哪些方式？

答：外存分配方式有：连续分配方式、链接分配方式和索引分配方式。

3．什么是目录？什么是目录文件？文件控制块中包含什么信息项？

答：1、目录：是文件的索引。

2、文件目录是一种数据结构用于表示系统中的文件及其物理地址供检索时使用。

3、文件控制块中包含基本信息、存储控制信息和使用信息。

4．常用的文件存储空间管理方法有哪些？

答：常用的方法有空闲表法和空闲链表法。

第八章：网络操作系统

1．简述OSI七层模型分别是哪七层，每层有什么功能？

答：1、物理层

物理层所处理的数据单位是比特bit物理层向上为数据链路层提供物理链路实现透明的比特流bit stream传输服务物理层向下与物理媒体相连要确定连接物理媒体的网络接口的机械、电气、功能和过程方面的特性。

2、数据链路层

数据链路层负责在单个链路上的结点间传送以帧frame为PDU的数据在不太可靠的物理链路上实现可靠的数据传输。数据链路层的主要功能包括建立、维持和释放数据链路的连接链路的访问控制流量控

制和差错控制。

3、网络层

网络层传送的PDU称为分组或包packet在物理网络间传送分组负责将源端主机的报文通过中间转发结点传送到目的端。网络层是通信子网的最高层为主机提供虚电路和数据报两种方式的服务。网络层主要负责分组转发和路由选择根据路由表把分组逐跳地由源站传送到目的站并能适应网络的负载及拓扑结构的变化动态地更新路由表。

4、传输层

传输层传输的PDU称为报文message传输层为源结点和目的结点的用户进程之间提供端到端的可靠的传输服务。端到端的传输指的是源结点和目的结点的两个传输层实体之间不涉及路由器等中间结点。

为了保证可靠的传输服务传输层具备以下一些功能面向连接、流量控制与拥塞控制、差错控制相网络服务质量的选择等。

5、会话层

会话层在传输层服务的基础上增加控制会话的机制建立、组织和协调应用进程之间的交互过程。会话层提供的会话服务种类包括双工、半双工和单工方式。会话管理的一种方式是令牌管理只有令牌持有者才能执行某种操作。会话层提供会话的同步控制当出现故障时会话活动在故障点之前的同步点进行重复而不必从头开始。

6、表示层

表示层定义用户或应用程序之间交换数据的格式提供数据表示之间的转换服务保证传输的信息到达目的端后意义不变。

7、应用层

应用层直接面向用户应用为用户提供对各种网络资源的方便的访问服务。

2．TCP/IP网络体系结构分几层？每层作用是什么？

答：TCP/IP网络体系结构分4层。

应用层应用程序间沟通的层如简单电子邮件传输SMTP、文件传输协议FTP、网络远程访问协议Telnet 等。

传输层在此层中它提供了节点间的数据传送服务如传输控制协议TCP、用户数据报协议UDP等TCP和UDP给数据包加入传输数据并把它传输到下一层中这一层负责传送数据并且确定数据已被送达并接收。

互连网络层负责提供基本的数据封包传送功能让每一块数据包都能够到达目的主机但不检查是否被正确接收如网际协议IP。

网络接口层对实际的网络媒体的管理定义如何使用实际网络如Ethernet、Serial Line等来传送数据。

3．为了实现网络通信，NOS必须具有什么基本功能？

答：网络操作系统功能通常包括处理机管理、存储器管理、设备管理、文件系统管理以及为了方便用户使用操作系统向用户提供的用户接口网络环境下的通信、网络资源管理、网络应用等特定功能。此外还有：1.网络通信

这是网络最基本的功能其任务是在源主机和目标主机之间实现无差错的数据传输。

2.资源管理

对网络中的共享资源硬件和软件实施有效的管理、协调诸用户对共享资源的使用、保证数据的安全性和一致性。

3.网络服务

电子邮件服务、文件传输、存取和管理服务、共享硬盘服务、共享打印服务。

4.网络管理

网络管理最主要的任务是安全管理一般这是通过“存取控制”来确保存取数据的安全性以及通过“容错技术”来保证系统故障时数据的安全性。 5.互操作能力所谓互操作在客户/服务器模式的LAN环境下是指连接在服务器上的多种客户机和主机不仅能与服务器通信而且还能以透明的方式访问服务器上的文件系统。