第一章 操作系统概述习题及答案

第一章操作系统概述习题及答案

一、填空题

1．用户与操作系统的接口有，两种。

【答案】命令接口，系统调用

【解析】按用户界面的观点，操作系统是用户与计算机之间的接口。用户通过操作系统提供的服务来有效地使用计算机。一般操作系统提供了两类接口为用户服务，一种是程序一级的接口，即通过一组广义指令（或称系统调用）供用户程序和其他系统程序调用；另一种是作业一级的接口，提供一组控制命令供用户去组织和控制自己的作业。

2．用户程序调用操作系统有关功能的途径是。

【答案】利用系统调用命令

【解析】系统调用命令是操作系统专门给编程人员提供的调用操作系统有关功能的途径，一般在汇编语言和C语言中都提供了使用系统调用命令的方法。编程人员可以在这些语言中利用系统调用命令动态请求和释放系统资源。

3．UNIX系统是① 操作系统，DOS系统是② 操作系统。

【答案】①分时（或多用户、多任务），②单用户（或单用户、单任务）【解析】 UNIX系统是一个可供多个用户同时操作的会话式的分时操作系统，DOS系统是为个人计算机设计的一个单用户操作系统。

4．现代计算机中，CPU工作方式有目态和管态两种。目态是指运行① 程序，管态是指运行② 程序。执行编译程序时，CPU处于③ 。

【答案】①用户，②操作系统，③目态

【解析】 CPU工作方式分为目态和管态，主要是为了把用户程序和操作系统程序区分开，以利于程序的共享和保护。

5．从资源分配的角度讲，计算机系统中的资源分

为、、

和。操作系统相应的组成部分是、、

和。

【答案】处理机、存储器、输入／输出设备和文件资源；处理机管理、存储器管理、设备管理和文件系统

【解析】计算机系统中的资源分为硬件资源和软件资源。硬件资源有处理机、内／外存储器及输入／输出设备。而软件资源指的是程序、数据和相应的文档。从资源管理的观点，操作系统是计算机资源系统的管理系统，它提供了处理机管理、存储器管理、输入／输出设备管理和信息文件管理的功能。对每种资源的管理都可从提供资源情况的记录、资源分配策略、资源分配和回收等几个方面来加以讨论。

6．根据服务对象不同，常用的单处理机OS可以分为如下三种类型：允许多个用户在其终端上同时交互地使用计算机的OS称为① ，它通常采用② 策略为用户服务；

允许用户把若干个作业提交计算机系统集中处理的OS，称为③ ，衡量这种系统性能的一个主要指标是系统的④ ；

在⑤ 的控制下，计算机系统能及时处理由过程控制反馈的数据并作出响应。设计这种系统时，应首先考虑系统的⑥ 。

【答案】①分时OS，②时间片轮转，③批处理OS，④吞吐率，⑤实时OS，⑥实时性和可靠性

【解析】分时操作系统、批处理操作系统和实时操作系统是操作系统的三种基本类型。分时系统一般采用时间片轮转的办法，使一台计算机同时为多个终端用户服务，对每个用户都能保证足够快的响应时间，并提供交互会话能力；批处理系统则是把用户提交的作业（包括程序、数据和处理步骤）成批输入计算机，然后由作业调度程序自动选择作业运行，从而缩短了作业之间的交接时间，减少了处理机的空闲等待，提高了系统效率；实时系统是操作系统的另一种类型，要求对外部输入的信息能以足够快的速度进行处理，并在被控对象允许的时间范围内作出快速响应，其响应时间要求特别高。由于实时系统大部分是为特殊的实时任务设计的，这类任务对系统的可靠性和安全性要求很高。

7．实时系统通常采用方法来提高可靠性。

【答案】双工体制

【解析】在实时系统中，为了追求高可靠性，最一般的方法是采用硬件的冗余技术。所谓双工体制，就是采用性能完全一样的两套设备并让它们同步工作。

二、单项选择题

1．计算机的操作系统是一种。

（A）应用软件（B）系统软件

（C）工具软件（D）字表处理软件

【答案】（B）

2．UNIX属于一种操作系统。

（A）分时系统（B）批处理系统

（C）实时系统（D）分布式系统

【答案】（A）

【解析】在分时系统中，主机连接着多个终端（Terminal），用户使用各自的终端直接控制自己“程序”运行，操作系统采用时间片轮转的方法轮流为多个用户服务。UNIX就是这样的一个系统。

3．操作系统是一组程序。

（A）文件管理（B）中断处理

（C）资源管理（D）设备管理

【答案】（C）

【解析】操作系统负责管理计算机系统的所有资源，并调度这些资源的使用。具体来说它将负责：处理机管理、内存管理、设备管理、文件管理与作业管理。 4．下列四个操作系统中，是分时系统的为。

（A）CP／M （B）MS－DOS

（C） UNIX （D）WINDOWS NT

【答案】（C）

【解析】UNIX系统是一个分时操作系统。

5．用户要在程序一级获得系统帮助，必须通过。

（A）进程调度（B）作业调度

（C）键盘命令（D）系统调用

【答案】（D）

【解析】操作系统提供的用户在程序一级获得系统帮助的途径是系统调用。

6．批处理系统的主要缺点是。

（A）CPU的利用率不高（B）失去了交互性

（C）不具备并行性（D）以上都不是

【答案】（B）

【解析】批处理系统的特点是：用户将其控制意图通过作业控制语言书写成作业说明书，然后交给系统。计算机按作业说明书去控制作业的运行，在此期间，用户没法和系统交流。

7．DOS操作系统主要的功能是。

（A）文件管理程序（B）中断处理程序

（C）作业管理程序（D）打印管理程序

【答案】（A）

【解析】从资源的角度看，计算机的操作系统是一个资源管理系统，DOS操作系统是PC机上配备的操作系统，主要是文件管理系统。

8．在Pascal程序中调用的sin（x）是。

（A）系统调用（B）标准子程序

（C）操作系统命令（D）进程

【答案】（B）

9．计算机操作系统的功能是。

（A）把源程序代码转换为目标代码

（B）实现计算机用户之间的相互交流

（C）完成计算机硬件与软件之间的转换

（D）控制、管理计算机系统的资源和程序的执行

【答案】（D）

【解析】操作系统是管理和控制计算机系统中的所有软件、硬件资源，它合理地组织计算机的工作流程，并为用户提供一个良好的工作环境和友好的接口。

10．在分时系统中，时间片一定时，，响应时间越长。

（A）内存越多（B）用户数越多

（C）内存越少（D）用户数越少

【答案】（B）

【解析】分时系统的响应时间T可以表达为：T≈QxN，其中Q是时间片，而N是用户数。当时间片一定，用户数越多（即N越大），T就越大。

11．“清除内存”指令是系统中的指令。

（A）通道（B）用户

（C）特权（D）非特权

【答案】（C）

【解析】“清除内存”指令，显然是不容许用户使用的，否则将会引起混乱，因此该指令应为特权指令。

12．操作系统的基本特征，一是并行性，另一是。

（A）动态性（B）交互性

（C）共享性（D）制约性

【答案】（C）

【解析】操作系统的基本特征，一是并行性，另一是共享性。所谓共享性是指系统中的所有进程共享系统资源，包括：处理机、内存、设备、文件等资源。 13．程序可执行特权指令。

（A）同组用户（B）操作系统

（C）特权用户（D）一般用户

【答案】（B）

【解析】“特权指令”是指仅能由操作系统使用的指令，因此正确答案为（B）。

14．多道批处理系统最显著的特点是。

（A）成批的处理用户作业（B）作业是通过读卡机进入系统的（C）用户和作业间没有交互作用（D）（A）和（B）

【答案】（C）

【解析】用户在多道批处理系统中是通过提交作业说明书来表达、描述作业运行方式的。

三、多项选择题

1．关于操作系统的叙述_________是正确的。

（A）操作系统是管理资源的程序

（B）操作系统是管理用户程序执行的程序

（C）操作系统是能使系统资源提高效率的程序

（D）操作系统是能方便用户编程的程序

（E）操作系统是能方便用户使用计算机的程序

【答案】ABCE

【解析】操作系统是计算机系统中一个系统软件，它是一组用以控制、管理计算机系统中软、硬件资源，提高资源管理效率、方便用户使用计算机的程序集合。从操作系统的这个定义中我们可以看到备选答案中的（A）、（B）、（C）、（E）都是正确的，而（D）中“操作系统是能方便用户编程的程序”这一说法不正确。2．设计多道批处理系统时，要考虑的因素有_________。

（A）交互性（B）及时性

（C）系统效率（D）吞吐量

（E）实时性

【答案】CD

【解析】多道批处理系统是一种非交互方式的操作系统，用户提交作业首先进入外存（通常是磁盘）中的作业队列，然后经过作业调度进入内存，再通过进程调度占有CPU。

该系统主要追求的是“高效率”和“高吞吐量”，所以在设计多道批处理系统时，要考虑的因素有“系统效率”和“吞吐量”，应该选择（C）、（D）。“及时性”、“交互性”、“实时性”都不是多道批处理系统所要考虑的。

3．在批处理系统中，提交的一个作业中应包含_________。

（A）作业说明书（B）程序

（C）进程控制块（D）PCB

（E）数据

【答案】ABE

【解析】多道批处理系统中，用户提交的一个作业中应包含：作业说明书、程序、数据。其中“作业说明书”可以看成是用户要求计算机完成的工作描述。所以，应该选择（A）、（B）、（E）。

4．若中央处理机处于“目态”，可以执行的指令有_________。

（A）读系统时钟（B）写系统时钟

（C）读用户内存自身数据（D）写用户内存自身数据

（E）清除整个内存

【答案】ACD

【解析】计算机系统都有自己的指令系统，在多道程序设计系统中，指令系统分为“特权指令”与“非特权指令”。特权指令仅能由操作系统使用，如设置时钟、清内存等为特权指令；其它指令为非特权指令，用户只能使用非特权指令。

若中央处理机处于“目态”，仅可以执行非特权指令，在备选答案中，（A）读系统时钟、（C）读用户内存自身数据、（D）写用户内存自身数据，是非特权指令，它们的执行不会构成对系统的破坏，因此选择（A）、（C）、（D）；但在备选答案中，（B）写系统时钟、（E）清除整个内存，则可能造成对系统的破坏，所以在目态下不能执行。

5．设计多道批处理系统时，不需要考虑的因素有_________。

（A）交互性（B）及时性

（C）系统效率（D）吞吐量

（E）实时性

【答案】ABE

【解析】“交互性”是分时系统要考虑的，“及时性”、“实时性”一般在实时系统中主要关心，因此应该选择（A）、（B）、（E）。

6．若中央处理机处于“管态”，可以执行的指令有_________。

（A）读系统时钟（B）写系统时钟

（C）读用户内存自身数据（D）写用户内存自身数据

（E）清除整个内存

【答案】ABCDE

【解析】若中央处理机处于“管态”，此时可以执行系统的全部指令，所以选择（A）、（B）、（C）、（D）、（E）。

7．程序状态字（PSW）通常应包括_________。

（A）作业说明书地址（B）程序基本状态

（C）中断码（D）中断屏蔽位

（E）系统所使用的调度算法

【答案】BCD

【解析】程序状态字（PSW）是用来控制指令执行顺序并且保留和指示与程序有关的系统状态。一般包括三部分内容：程序基本状态（指令地址、条件码、管目态位等）；中断码；中断屏蔽位。所以选择（B）、（C）、（D）。

每个程序都有一个程序状态字，但整个系统设置一个程序状态字寄存器，存放当前正在运行程序的程序状态字。

8．分布式计算机系统的结构通常包括_________。

（A）环形结构（B）星形结构

（C）方形结构（D）树形结构

（E）圆形结构

【答案】ABD

【解析】分布式计算机系统的结构通常包括：环形结构、星形结构、树形结构。所以，应该选择（A）、（B）、（D）。

9．操作系统与用户的接口包括_________。

（A）编译程序（B）系统调用

（C）作业调度（D）进程调度

（E）作业控制

【答案】BE

【解析】按用户界面的观点，操作系统是用户与计算机之间的接口。用户通过操作系统提供的服务来有效地使用计算机。一般操作系统提供了两类接口为用户服务，一种是程序一级的接口，即通过一组广义指令（或称系统调用）供用户程序和其他系统程序调用；另一种是作业一级的接口，提供一组控制命令供用户去组织和控制自己的作业。所以选择（B）、（E）。

10．操作系统的基本特征有________。

（A）动态性（Ｂ）交互性

（Ｃ）共享性（Ｄ）制约性

（E）并行性

【答案】CE

【解析】操作系统的基本特征，一是并行性，另一是共享性。所谓“共享性”是指系统中的所有进程共享系统资源，包括：处理机、内存、设备、文件等资源；所谓“并行性”是指系统中进程之间并发执行。所以选择（C）、（E）。11．以下________属性不属于分时系统的特征。

（Ａ）多路性（B）成批性

（C）交互性（D）独占性

（E）非交互性

【答案】BE

【解析】分时系统的特征主要表现在：多路性、交互性和独占性三个方面。所谓“多路性”是指用户可通过多个通路，借助各自的终端与系统联系；“交互性”是指用户在系统中是以交互方式使用的；“独占性”是指用户感觉像自己在使用整个系统一样。

所以，应该选择（B）、（E）。

12．以下________不属于实时系统的特征。

（Ａ）及时性（B）可靠性

（C）专用系统（D）通用系统

（E）交互性

【答案】DE

【解析】实时系统主要追求的目标即是：及时性、可靠性，它是一种专用系统。而“通用系统”、“交互性”显然不是实时系统的特征。因此应该选择（D）、（E）。

四、是非判断题

1．在现代计算机系统中，用户用高级语言编写的源程序必须通过编译程序翻译成目标程序之后方可运行，因此，用户与计算机之间的接口是编译程序。（）【答案】错误。

【解析】用户与计算机的接口是操作系统。

2．当处理机处于管态时，只能执行特权指令。（）【答案】错误

【解析】“特权指令”仅能由操作系统使用；其它指令为“非特权指令”，用户只能使用非特权指令，操作系统可以使用全部指令。

五、简答题

1．简述操作系统有哪些特征？

【解析】

（1）并行性：即系统中存在着多个程序，宏观上它们同时“运行”。而实际上，在单CPU系统中，这些并发执行的程序是交替的在CPU上运行。

（2）共享性：即系统中存在的多个并发执行的程序，它们共享系统所有的软、硬件资源。

2．操作系统的功能有哪几方面？它们各自的含义是什么？

【解析】

操作系统负责管理计算机系统的所有资源，并调度这些资源的使用。具体来说，其主要功能有：

（1）处理机管理

处理机管理也称为进程管理，主要解决的问题是按一定的算法将处理机分配给系统中某个并发执行的程序即“进程”，使CPU资源得到充分地应用。

（2）存储管理

存储管理主要负责内存空间的管理，按一定策略为多个并发执行的程序（进程）分配内存空间，以充分利用内存空间，并负责保证内存中各程序间的信息不相互破坏、窃取。

（3）设备管理

设备管理负责对系统中所有的输入/输出设备进行管理，除了一般意义上的I/O设备外，这里还应包括外存、通道、控制器。设备管理负责对设备进行分配、启动和故障处理。目的是提高设备使用效率，方便用户进行输入/输出。

（4）文件管理

计算机系统中的信息是以文件形式存放在外存上的。文件管理的任务是负责对系统中的文件进行存储、组织、检索等对文件的操作，以方便用户对文件的访问，并解决多用户间文件的共享、保护、保密等问题。

（5）作业管理

作业管理的任务是为用户提供一个使用计算机系统的环境，使用户能有效、方便地组织自己的作业（工作流程），并尽可能地提高整个系统的效率。

3．操作系统有哪几种类型，各自的工作方式是怎样的？

【解析】

操作系统的基本类型有：批处理系统、分时系统、实时系统、个人计算机操作系统、网络操作系统和分布式操作系统。

（1）批处理系统

在批处理系统中，用户不能直接控制其作业的运行。一个作业包括：程序、数据和作业说明书，作业说明书中描述该作业的处理要求。

用户通过输入设备将作业提交给系统后，系统将其放入外存的后备作业队列中，系统按一定调度策略从后备作业队列中选择一个或多个作业进入内存，系统按作业说明书运行作业。即运行过程中，用户与作业间没有交互作用，不能直接干预作业的运行。

（2）分时系统

在分时系统中，主机连接着多个终端（Terminal），用户使用各自的终端直接控制自己“程序”运行，操作系统采用时间片轮转的方法轮流为多个用户服务。UNIX就是一个非常著名的分时系统。

分时系统具有以下特点：

λ多路性微观上各用户轮流使用计算机，宏观上各用户并行工作。

λ交互性用户直接控制自己的“程序”运行，以人-机会话方式工作。

λ独立性各用户可独立操作，互不干涉，不会发生混淆或破坏现象。

λ及时性对用户的请求能及时作出响应，尤其是较批处理系统响应时间快。

（3）实时系统

实时系统往往是作为一控制设备使用的，它能够及时响应随机发生的外部事件，并在严格的时间范围内完成事件的处理，主要特点一是及时性、一是高可靠性。实时系统又分为实时控制系统（如工业过程控制）和实时信息处理系统（如航空、铁路订票系统）。

（4）个人计算机操作系统

由于近年来个人计算机（PC）的发展，个人计算机操作系统也有了很大发展，如Windows 95/98/2000系列操作系统、DOS、OS2等，它们都是较为著名的个人计算机操作系统，用户以联机交互方式使用计算机。

（5）网络操作系统

网络操作系统是使网络上各计算机能方便而有效地通信及共享网络资源，为网络用户提供所需各种服务的软件、有关协议的集合。包括网络管理、通信、系统安全和多种服务。

（6）分布式操作系统

分布式操作系统也是通过网络将具有自治功能的计算机互联，实现通信和资源共享，并协作完成任务。它更强调如何将某个大任务划分为小任务，分派到不同系统协作完成。

4．简述用户如何利用系统调用，以及系统在执行系统调用时的工作过程。

【解析】

现代计算机系统都有一条“访管指令”，这是一条可在目态下执行的指令，用户程序中凡是要调用操作系统功能时，就安排一条访管指令并设置一些参数。当处理器执行到访管指令时就产生一个中断事件，实现用户程序与系统调用程序之间的转换，系统调用程序按规定的参数实现调用功能，当一次系统调用结束后再返回到用户程序。

当用户程序执行到访管指令产生一次中断后，把操作系统程序的PSW送入程序状态字寄存器，使机器在原来目态下执行用户程序变成在管态下执行操作系统的系统调用程序。一次系统调用功能完成后，操作系统又把用户的PSW重新送入程序状态字寄存器，使机器又返回到目态下执行用户程序。

5．简述操作系统在一个计算机系统中的地位。

【解析】

操作系统是计算机系统中非常重要的系统软件，它是紧挨着硬件的第一层软件，提供其它软件的运行环境，可以将其看成是用户与硬件的接口，是整个计算机系统的控制和指挥中心。

它是一组用以控制、管理计算机系统中软、硬件资源，提高资源管理效率、方便用户使用计算机的程序集合。

6．为什么系统的指令分为“特权指令”和“非特权指令”

【解析】

系统中类似于“设置时钟”、“清内存”等这样的指令，如果用户可以使用它们，就会造成系统的混乱，因此系统将全部指令分为“特权指令” 和“非特权指令”，将那些可能对系统造成破坏、涉及系统资源分配的指令作为“特权指令”，只能由操作系统使用，不容许用户使用，以保证系统能在操作系统的控制下正常地运行。