操作系统第二章
第二章
一、问答题
1. 配置在终端上的终端处理程序主要用于实现人机交互，应具有哪些功能？
2、什么是系统调用？系统调用与一般过程调用的区别是什么？
3、有I/O频繁、I/O与计算机均衡和计算量大的三个作业，它们同时进入内存并行工作，请给每个作业赋于运行优先数，并说明理由。
4、脱机命令接口和联机命令接口有什么不同？
5、简述作业的状态有哪些？作业调度是把什么状态的作业调入到内存？
6、系统调用的执行过程大体上分成哪三步？
7、命令解释程序有哪两种处理方法？
8、解释作业和作业调度，作业调度选择作业的必要条件是什么？
9、操作系统提供哪些便于用户控制交互式作业的使用接口？
10、一个具有分时兼批处理功能的操作系统应怎样调度和管理作业？为什么？
二、计算题和证明
1、某系统采用不能移动已在内存储器中作业的可变分区方式管理内存储器，现有供用户使用的内存空间100K，系统配有4台磁带机，有一批作业见表。
表
该系统采用多道程序设计技术，对磁带机采用静态分配，忽略设备工作时间和系统进行调度所花的时间，请分别写出采用优先数算法（数字越小优先级别越高），响应比高者优先算法、短作业优先算法、先来先服务算法选中作业执行的次序。
2、试证明短作业优先调度算法能达到最短平均周转时间。
3、有一个多道程序设计系统，采用不允许移动的可变分区方式管理内存中的用户空间，设用户空间为100K，内存空间的分配算法为最先适应分配算法，进程
调度算法采用先来先服务算法，今有如表所示作业序列：
假定所有作业都是计算型作业且忽略系统调度时间，请写出采用"计算时间短的作业优先算法"时作业的装入内存时间、开始执行时间、完成时间、周转时间以及它们的平均周转时间。
4、系统采用不能移动已在内存储器中作业的可变分区方式管理内存储器，现有供用户使用的内存空间200K，内存空间的分配算法为最先适应分配算法，进程调度算法采用先来先服务算法，有一批作业见表。
该系统采用多道程序设计技术，忽略设备工作时间和系统进行调度所花的时间，请分别写出采用“响应比高者优先算法”选中作业执行的次序以及各个作业的装入内存时间、开始执行时间、完成时间。
6、有一个具有两道作业的批处理系统，有如下表所示的作业序列（表中所列作业优先级即为进程优先级，数值越小优先级越高）。
列出下面情况下所有作业进入内存时刻及结束时刻，并计算其平均周转时间。
假设采用短作业优先的调度算法，进程调度采用优先级为基础的剥夺式算法。
5、在一个单道批处理系统中，采用响应比高者优先的作业调度算法。
当一个作
业进入系统后就可以开始调度，假定作业都是仅计算，忽略调度花费的时间。
现有三个作业，进入系统的时间和需要计算的时间如表所示：。
第二章 操作系统用户界面
图2.2 作业说明书的主要内容
2.2.3 一般用户的输入输出方式
联机输入输出方式
脱机输入输出方式 直接耦合方式
SPOOLING系统
网络联机方式
联机输入输出方式
用户和系统通过交互会话来输入作业。
外围设备直接和主机连接。由主机直接控制输入输 出；I/O与作业处理不能并行。降低了CPU效率 一台主机可以连接一台或多台外围设备。在单台设 备和主机相连接进行作业输入输出时，由于外围设 备的输入输出速度远远低于CPU处理速度，有可能 造成CPU资源的浪费。
联机作业控制的命令种类
环境设置 执行权限管理 系统管理 文件管理 编辑、编译、链接装配、执行命令 通信 资源要求
2.3 命令控制界面
现代操作系统，大都提供联机控制方式和批 处理方式。 批处理方式：指传统的作业控制语言编写的 作业说明书方式，也指那些把不同的交互命 令按一定格式组合后的命令文件方式。
陷阱处理机构、陷阱指令
必须为实现各种系统调用功能的子程序编造 入口地址表，每个入口地址都与相应的系统 子程序名对应。
由陷阱处理程序把陷阱指令中所包含的功能 号与该入口地址表中的有关项对应起来，从 而由系统调用功能号驱动有关系统子程序执 行。
陷阱处理机构、陷阱指令
在进入系统调用处理之前，陷阱处理机构要 保存处理机现场。在系统调用处理结束之后， 陷阱处理机构还要恢复处理机现场。
2.6 Linux与Windows的系统调用
2.6.1 Linux的系统调用
操作系统第二章课后答案
第二章进程管理2、试画出下面4条语句的前趋图:S2: b:=z+1;S3: c:=a-b;S4: w:=c+1;3、程序在并发执行时,由于它们共享系统资源,以及为完成同一项任务而相互合作,致使在这些并发执行的进程之间,形成了相互制约的关系,从而也就使得进程在执行期间出现间断性。
4、程序并发执行时为什么会失去封闭性与可再现性？因为程序并发执行时,就是多个程序共享系统中的各种资源,因而这些资源的状态就是由多个程序来改变,致使程序的运行失去了封闭性。
而程序一旦失去了封闭性也会导致其再失去可再现性。
5、在操作系统中为什么要引入进程概念？它会产生什么样的影响?为了使程序在多道程序环境下能并发执行,并能对并发执行的程序加以控制与描述,从而在操作系统中引入了进程概念。
影响: 使程序的并发执行得以实行。
6、试从动态性,并发性与独立性上比较进程与程序?a、动态性就是进程最基本的特性,可表现为由创建而产生,由调度而执行,因得不到资源而暂停执行,以及由撤销而消亡,因而进程由一定的生命期;而程序只就是一组有序指令的集合,就是静态实体。
b、并发性就是进程的重要特征,同时也就是OS的重要特征。
引入进程的目的正就是为了使其程序能与其它建立了进程的程序并发执行,而程序本身就是不能并发执行的。
c、独立性就是指进程实体就是一个能独立运行的基本单位,同时也就是系统中独立获得资源与独立调度的基本单位。
而对于未建立任何进程的程序,都不能作为一个独立的单位来运行。
7、试说明PCB的作用?为什么说PCB就是进程存在的唯一标志?a、PCB就是进程实体的一部分,就是操作系统中最重要的记录型数据结构。
PCB中记录了操作系统所需的用于描述进程情况及控制进程运行所需的全部信息。
因而它的作用就是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序(含数据),成为一个能独立运行的基本单位,一个能与其它进程并发执行的进程。
b、在进程的整个生命周期中,系统总就是通过其PCB对进程进行控制,系统就是根据进程的PCB而不就是任何别的什么而感知到该进程的存在的,所以说,PCB就是进程存在的唯一标志。
第二章 操作系统
进程通信 进程之间的联系称之为进程通信，用通信原语进行描述。进程 间的基本关系是同步和互斥两种。同步反映了进程间的合作关 系，同步的例子是一个进程需要以另一个进程的输出作为自己 的输入。互斥反映了进程间的竞争关系，互斥的例子是两个进 程可能同时使用同一资源。
死锁 当两个或两个以上的进程因争用系统资源而无休止地互相等待 时，就发生进程死锁，这是系统的一种出错状态，应采取预防 措施避免出现死锁现象。 预防死锁的方法有：静态预先分配所有资源法、有序资源分配 法和受控资源分配法。
网络操作系统（Network operating system）：运 行在局域网上的操作系统。目前，常用的网络操 作系统有NetWare和Windows NT等。 分布式操作系统（Distributed operating system）： 通过网络将物理上分布的具有自治功能的计算机 系统或数据处理系统互连，实现信息交换和资源 共享，协同完成任务。 单用户操作系统（Single-user operating system）：按同时管理的作业数，单用户操作系 统可分为单用户单任务操作系统和单用户多任务 操作系统。单用户单任务操作系统只能同时管理 一个作业运行，CPU运行效率低，如DOS；单用 户多任务操作系统允许多个程序或作业同时存在 和运行。
操作系统的组成
进程管理
进程是是程序的一次执行过程，是系统进行资源分配和调度的 独立单位。 进程与程序具有不同的属性，概括如下： 程序是指令的集合，进程是指令的执行； 程序是静态的概念，进程是动态的概念； 程序存储需要介质，进程执行需要处理机； 程序是永存的，进程的生命是有限的。 进程由三部分组成：进程控制块、程序和数据的集合。
第二章Windows操作系统
单击“开始”按钮——找到要创建的快捷菜 单——按住CTRL键——按住鼠标左键——拖动到桌 面上的空白区域即可。
程 序 组
日 期 时 间 属 性
请大家跟我做：
修改或查找日期：
单击“月份”右边的箭头——选择你要的月份——单 击“年份”右边的箭头——选择你需要的年份——单 击确定。时间和日期就设置好了。
资
源
管
理
窗口是
器
Windows 集成环境
窗
的一块矩
口
形工作区
选
择
不
连
续
的
文
Ctrl+目标
件
选
择
连
续
的
文
件
Shift+目标
若将当前文件夹中的所有文件全部选定，可用 下述方法实现。
全
方法一：按组合键Ctrl＋A，即可选定所有文
选 件。 方法二：在“我的电脑”或“资源管理器”
文 窗口中，单击“编辑”菜单，选其中的“全部选定”
上机练习二：
内容： 1、打开资源管理器，浏览菜单。 2、适当调整资源管理器左右窗口的大小，隐 藏暂时不用的工具栏。 3、使用Windows资源管理器完成以下操作： （1）在D盘上创建一个名为XS的文件夹，再 在XS文件夹下创建两个并列的二级子文件夹， 其名为XS1和XS2。
（2）在D盘中任选3个不连续文件，将它 们复制到D:\XS文件夹中。再在D盘中任 选3个连续的文件复制到D:\XS\XS1文件夹 中。
删除和恢复文件或文件夹
删除操作 方法一：选定文件或文件夹→单击“文件”中 的“删除”，即可将选定的文件或文件夹删除。 方法二：选定文件或文件夹→右键单击→单击 快捷菜单中的“删除”，即可将选定的文件或文件夹 删除。 方法三：选定文件或文件夹→按键盘上的Delete 键即可。
第2章 操作系统知识
第二章操作系统1、操作系统的主要功能包括哪些？答：操作系统的主要功能包括：处理器管理（处理中断事件、处理器调度）、存储管理（存储分配、存储共享、存储保护、存储扩充）、设备管理、文件管理、作业管理、网络和通信管理。
2、试比较批处理和分时操作系统的不同点？答：批处理操作系统的主要特征：用户脱机工作、成批处理作业、多道程序运行、作业周转时间长；分时操作系统的主要特征：同时性、独立性、及时性、交互性。
3、进程最基本的状态有哪些？哪些事件可能引起不同状态之间的转换？答：（1）进程最基本的状态：运行态、就绪态、等待态。
（2）当进程被选中时，就绪态变为运行态；当进程遇到中断时，运行态变为等待态；当等待事件结束时，等待态变为就绪态；当进程即将运行时遇到外部事件的响应，进程由运行态变为就绪态。
4、试说明进程的互斥和同步两个概念之间的区别？答：进程的互斥和同步两个概念之间的区别：主要是进程对于资源的使用是出于竞争还是协作的关系。
5、什么是临界区和临界资源？对临界区管理的基本原则是什么？答：（1）临界区：每个进程中访问临界资源的那段程序叫做临界区。
进程对临界区的访问必须互斥，每次只允许一个进程进去临界区，其他进程等待。
（2）临界资源：指每次只允许一个进程访问的资源，分硬件临界资源、软件临界资源。
（3）临界区管理的基本原则是：①如果有若干进程要求进入空闲的临界区，一次仅允许一个进程进入。
②任何时候，处于临界区内的进程不可多于一个。
如已有进程进入自己的临界区，则其它所有试图进入临界区的进程必须等待。
③进入临界区的进程要在有限时间内退出，以便其它进程能及时进入自己的临界区。
④如果进程不能进入自己的临界区，则应让出CPU，避免进程出现“忙等”现象。
6、试比较分页式存储管理和分段式存储管理？答：页和分段系统有许多相似之处，但在概念上两者完全不同，主要表现在：（1）页是信息的物理单位，分页是为实现离散分配方式，以消减内存的外零头，提高内存的利用率；或者说，分页仅仅是由于系统管理的需要，而不是用户的需要。
操作系统原理教程第2章
超线程的工作
– 超线程处理器被视为两个分离的逻辑处理器,应用程序
不须修正就可使用这两个逻辑处理器. – 每个逻辑处理器都可独立响应中断.第一个逻辑处理器 可追踪一个软件线程,而第二个逻辑处理器则可同时追 踪另一个软件线程. – 由于两个线程共同使用同样的执行资源,因此不会产生 一个线程执行的同时,另一个线程闲置的状况.
要进行合理的控制和协调才能正确执行
资源共享关系 相互合作关系
进程的同步与互斥
进程同步与互斥的概念 进程同步机制应遵循的原则 利用锁机制实现同步
进程同步与互斥的概念
临界资源
– 在系统中有许多硬件或软件资源,在一段时间内只允许一个进程访
问或使用,这种资源称为临界资源.
临界区
– 每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区
信号量的操作
(1)P操作:记为P(S),描述为:
– – – – – – – –
P(S) { S=S-1; if (S<0) W(S); } V(S) { S=S+1; if (S<=0) R(S); }
(2)V操作:记为V(S),描述为:
利用PV操作实现互斥 利用PV操作实现互斥
概念:
– 互斥信号量是根据临界资源的类型设置的.有几种
进程的定义
– 一个程序在一个数据集合上的一次运行过程.所以
一个程序在不同数据集合上运行,乃至一个程序在 同样数据集合上的多次运行都是不同的进程.
进程的特征
– – – – –
动态性 并发性 独立性 异步性 结构性
进程的状态
进程的三种基本状态 进程的其它两种状态 进程状态间的转换
进程的三种基本状态
就绪状态
– 【例2-5】有4位哲学家围着一个圆桌在思考和进餐,
操作系统第二章
当一进程所期待的某一事件尚未出现时，该进 程调用阻塞原语把自己阻塞起来，阻塞原语的 操作过程如下：由于进程正处于运行状态，故 应中断处理机，把CPU状态保护到PCB中， 停 止运行该进程。然后把“活跃阻塞”赋予该进 程，并把它插入到该事件的等待队列中，再从 活跃就绪队列中按一定算法选取一进程投入运 行。
进程控制是OS内核实现的。
2.3.1 内核
一、操作系统的层次结构
2.3
进 程 控 制
1、引入：方便设计与维护，将操作系统分为不同层次，
将操作系统的功能设臵在不同的层次中。 2、原则： 按调用关系分层，只有外层能调用内层； 与硬件关系密切的放在最里层；例如进程调度； 与用户关系密切的放在最外层；
2.2.1
进程的定义和特征
一、引入：为描述并发下程序的执行情况
2.2
进 程 的 描 述
二、定义：进程是程序的一次执行过程，是系统进行 资源分配和处理机调度的一个独立单位。 三、特征：
动态性 并发性 独立性 异步性
结构特性：进程=程序段+数据段+PCB
2.2.1
进程的定义和特征
四、进程和程序的区别与联系
1、就绪状态(ready):等处理机 2、执行状态(running):用处理机 3、阻塞状态(blocked):等事件
2.2.2
进程状态及其演变
时间片完
二、基本状态演变图
2.2
进 程 的 描 述
创建
就绪 调度 事件发生 (I/O完成) 阻塞
运行
完成 撤消
等事件 (I/O请求)
2.2.2
1、引入
进程状态及其演变
2.3.1 内核
二、内核：
2.3
进 程 控 制
操作系统第二章课件第二章练习
第2章操作系统的基本概念一、单项选择题1. 操作系统是计算机系统中的（）软件。
A.应用B.系统C.支撑D.工具2. 在计算机系统中配置了批处理操作系统，则能够（）。
A.提高资源使用效率B.及时响应外部事件C.是用户直接干预作业的执行D.实现计算机间的通信3. 设计实时操作系统适应首先考虑（）。
A.系统效率B.交互能力C.可移植性D.可靠性4. 如用户要利用计算机系统直接调试和控制程序的执行，则应在其上配置（）操作系统。
A.批处理B.实时C.分时D.单用户5. 访管指令是一条（）指令。
A.特权B.只允许在目态执行的C.只允许在管态执行的D.在目态和管态均可执行的6. 单操作系统完成了用户请求的“系统功能调用”后，应让中央处理器（）工作。
A.维持在管态B.从管态转换到目态C.维持在目态D.从目态转换到管态二、多项选择题1. 在任何计算机系统中（）。
A.主存储器可被中央处理器直接访问B.当ＣＰＵ处于管态时只能执行特权指令C.操作系统只负责管理软件资源D.操作系统能接受用户输入的命令并控制用户程序的执行E.操作系统能为应用程序提供比裸机强的功能支持2. 各种类型的操作系统各有所长，它们追求的设计目标也不同，例如（）。
A.多到批处理系统是为了提高系统的资源用率B.分时系统允许用户直接与计算机系统交互C.实时系统首先要考虑实时性和可靠性D.网络操作系统必须实现激素算计之间的通信及资源共享E.分布时操作系统要让多台计算机协作完成一个共同的任务3. 程序状态字是用来控制指令执行顺序并且保留和知识与程序有关的系统状态。
所以，（）。
A. 每个程序都应该有一个PSWB. 程序状态字寄存器是用来存放当前运行程序的PSWC. 在多道程序设计系统中应设置多个程序状态自己村起来分别存放个成粗的PSW，以便多道并行执行D. 在用户程序的PSW中应置为管态，以便实用访管指令E. 处理器总是按程序状态字寄存器中的PSW控制程序的执行三、填空题1．计算机系统是由计算机________和计算机________两大部分组成。
操作系统第二章作业答案
第二章作业1.操作系统中为什么要引入进程的概念？为了实现并发进程中的合作和协调，以及保证系统的安全，操作系统在进程管理方面要做哪些工作？答：为了从变化角度动态地分析研究可以并发执行的程序，真实的反应系统的独立性、并发性、动态性和相互制约，操作系统中不得不引入进程的概念。
为了防止操作系统及其关键的数据结构如：PCB等，受到用户程序破坏，将处理机分为核心态和用户态。
对进程进行创建、撤销以及在某些进程状态之间的转换控制。
2.试描述当前正在运行的进程状态改变时，操作系统进行进程切换的步骤。
答：分为两种情况：（1）：运行状态就绪状态：根据进程的自身的情况插入到就绪队列的适当位置，系统收回处理及转入进程调度程序重新进行调度。
（2）：运行状态→阻塞状态：系统会调用进程调度程序重新选择一个进程投入运行。
3.现代操作系统一般都提供多任务的环境，是回答以下问题。
为支持多进程的并发执行，系统必须建立哪些关于进程的数据结构？答：系统必须建立PCB。
为支持进程的状态变迁，系统至少应该供哪些进程控制原语？答：阻塞、唤醒、挂起和激活原语。
当进程的状态变迁时，相应的数据结构发生变化吗？答：会根据状态的变迁发生相应的变化。
例如：将进程PCB中进程的状态从阻塞状态改为就绪状态，并将进程从阻塞队列摘下，投入到就绪队列中。
4.什么是进程控制块？从进程管理、中断处理、进程通信、文件管理、设备管理及存储管理的角度设计进程控制块应该包含的内容。
答：PCB：描述进程本身的特征、状态、调度信息以及对资源占有情况等的数据结构，是进程存在的唯一标识。
进程控制块所包含的内容：①进程信息描述；②CPU信息状态；③进程调度信息；④进程控制和资源占用信息。
5.假设系统就绪队列中有10个进程，这10个进程轮换执行，每隔300ms轮换一次，CPU在进程切换时所花费的时间是10ms，试问系统化在进程切换上的开销占系统整个时间的比例是多少？解：P=(10*10)/[(300+10)*10]=3.2%6.试述线程的特点及其与进程之间的关系。
第二章(操作系统)
8
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2.1.3 Windows XP简介
Windows XP的三个版本
Windows XP Home Edition 适用于大多数的家庭和普通用户 Windows XP Professional 适用于商业用户和有一定专业水平的家庭用户 Windows XP 64位Edition 专满足技术性工作站用户的强烈要求而设计 怎样安装xp
第二章 Windows操作系统的使用
本章重点
操作系统的功能 Windows XP的基本操作 文件和文件夹的管理 回收站的使用 程序管理
计算机管理
1
2.1 操作系统的功能与用户界面
操作系统在资源使用者和资源之间充当中间人的角 色，它负责管理、调度、指挥计算机的软硬件资源，使 其协调工作。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
标三个部分，所有的操作都是从桌面开始。
开始菜单
任务栏
桌面图标
返回
12
2.1.4 Windows XP的桌面环境
任务栏
快速启动工具栏 窗口管理区 语言栏
开始按钮
系统提示区
任务一: 任务栏的设置
演示
13
2.1.4 Windows XP的桌面环境
开始菜单
用户帐户 系统工具和文 件管理工具列 表
常用程序列表
磁盘 用户
操作系统
内存
CPU
网络
程序
打印机
返回
2
2.1.1 操作系统的功能
处理器管理
处理器管理主要是对中央处理器（CPU）进行动态管理。 在多个程序运行时，所有的程序都是在处理器中运行得到结果 的，而现在大多的计算机都只有一块CPU，因此处理器管理实 际上是对处理器执行的“时间”管理，即如何将CPU真正合理 分配给每个任务。