操作系统习题课-(1)
计算机操作系统课后习题答案张尧学
第一章绪论1．什么是操作系统的基本功能答：操作系统的职能是管理和控制汁算机系统中的所有硬、软件资源,合理地组织计算机工作流程,并为用户提供一个良好的工作环境和友好的接口;操作系统的基本功能包括：处理机管理、存储管理、设备管理、信息管理文件系统管理和用户接口等;2．什么是批处理、分时和实时系统各有什么特征答：批处理系统batchprocessingsystem：操作员把用户提交的作业分类,把一批作业编成一个作业执行序列,由专门编制的监督程序monitor自动依次处理;其主要特征是：用户脱机使用计算机、成批处理、多道程序运行;分时系统timesharingoperationsystem：把处理机的运行时间分成很短的时间片,按时间片轮转的方式,把处理机分配给各进程使用;其主要特征是：交互性、多用户同时性、独立性;实时系统realtimesystem：在被控对象允许时间范围内作出响应;其主要特征是：对实时信息分析处理速度要比进入系统快、要求安全可靠、资源利用率低;3．多道程序multiprogramming和多重处理multiprocessing有何区别答；多道程序multiprogramming是作业之间自动调度执行、共享系统资源,并不是真正地同时值行多个作业；而多重处理 multiprocessing系统配置多个CPU,能真正同时执行多道程序;要有效使用多重处理,必须采用多道程序设计技术,而多道程序设计原则上不一定要求多重处理系统的支持;6.设计计算机操作系统时与那些硬件器件有关运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备第二章作业管理和用户接口2．作业由哪几部分组成各有什么功能答：作业由三部分组成：程序、数据和作业说明书;程序和数据完成用户所要求的业务处理工作,作业说明书则体现用户的控制意图;3．作业的输入方式有哪几种各有何特点答：作业的输入方式有5种：联机输入方式、脱机输入方式、直接耦合方式、SPOOLING Simultaneous Peripheral OperationsOnline系统和网络输入方式,各有如下特点：1联机输入方式：用户和系统通过交互式会话来输入作业;2脱机输入方式：又称预输入方式,利用低档个人计算机作为外围处理机进行输入处理,存储在后备存储器上,然后将此后援存储器连接到高速外围设备上和主机相连,从而在较短的时间内完成作业的输入工作;3直接耦合方式：把主机和外围低档机通过一个公用的大容量外存直接耦合起来,从而省去了在脱机输入中那种依靠人工干预宋传递后援存储器的过程;4SPOOLING系统：可译为外围设备同时联机操作;在SPOOLING系统中,多台外围设备通过通道或DMA器件和主机与外存连接起来,作业的输入输出过程由主机中的操作系统控制;（5）网络输入方式：网络输入方式以上述几种输入方式为基础,当用户需要把在计算机网络中某一台主机上输入的信息传送到同一网中另一台主机上进行操作或执行时,就构成了网络输入方式;4.试述spooling系统的工作原理6．操作系统为用户提供哪些接口它们的区别是什么答：操作系统为用户提供两个接口,一个是系统为用户提供的各种命令接口,用户利用这些操作命令来组织和控制作业的执行或管理计算机系统;另一个接口是系统调用,编程人员使用系统调用来请求操作系统提供服务,例如申请和释放外设等类资源、控制程序的执行速度等;8．什么是系统调用系统调用与一般用户程序有什么区别与库函数和实用程序又有什么区别答：系统调用是操作系统提供给编程人员的唯一接口;编程人员利用系统调用,在源程序一级动态请求和释放系统资源,调用系统中已有的系统功能来完成那些与机器硬件部分相关的工作以及控制程序的执行速度等;因此,系统调用像一个黑箱子那样,对用户屏蔽了操作系统的具体动作而只提供有关的功能;它与一般用户程序、库函数和实用程序的区别是：系统调用程序是在核心态执行,调用它们需要一个类似于硬件中断处理的中断处理机制来提供系统服务;9．简述系统调用的实现过程;答；用户在程序中使用系统调用,给出系统凋用名和函数后,即产生一条相应的陷入指令,通过陷入处理机制调用服务,引起处理机中断,然后保护处理机现场,取系统调用功能号并寻找子程序入口,通过入口地址表来调用系统子程序,然后返回用户程序继续执行;第三章用户管理和配置管理2．试比较进程和程序的区别;答：1进程是一个动态概念,而程序是一个静态概念,程序是指令的有序集合,无执行含义,进程则强调执行的过程;2进程具有并行特征独立性,异步性,程序则没有;3不同的进程可以包含同一个程序,同一程序在执行中也可以产生多个进程;4．试比较作业和进程的区别;答：一个进程是一个程序对某个数据集的执行过程,是分配资源的基本单位;作业是用于需要计算机完成某项任务,而要求计算机所做工作的集合; 一个作业的完成要经过作业提交,作业收容、作业执行和作业完成4个阶段;而进程是已提交完毕的程序所执行过程的描述,足资源分配的基本单位;其主要区别关系如下：1作业是用户向计算机提交任务的任务实体;在用户向计算机提交作业之后,系统将存储在外存中的作业等待队列中等待执行;而进程则是完成用户任务的执行实体,是向系统申请分配资源的基本单位;任一进程,只要它被创建,总有相应的部分存在于内存中;2一个作业可由多个进程组成;且必须至少由一个进程组成,但反过来不成立;3作业的概念主要用在批处理系统中;像Unix这样的分时系统中,则没有作业概念;而进程的概念则用在几乎所有的多道程序系统中;6．什么是临界区试举一临界区的例子;答：临界区是指不允许多个并发进程交叉执行的一段程序;它是由于不同并发进程的程序段共享公用数据或公用数据变量而引起的;所以它又被称为访问公用数据的那段程序;例如：getspace：Begin local gtop＝top－1Endreleasead：Begintop’top十1stacktop＝adEnd8．什么是进程间的互斥什么是进程间同步答：进程间的互斥是指：一组并发进程中的一个或多个程序段,因共享某一公有资源而导致它们必须以一个不许交叉执行的单位执行,即不允许两个以上的共享该资源的并发进程同时进入临界区;进程间的同步是指：异步环境下的一组并发进程因直接制约互相发送消息而进行互相合作、互相等待,各进程按一定的速度执行的过程;15．什么是线程试述线程与进程的区别,答；线程是在进程内用于调度和占有处理机的基本单位,它由线程控制表、存储线程上下文的用户栈以及核心栈组成;线程可分为用户级线程、核心级线程以及用户／核心混合型线程等类型;其中用户级线程在用户态下执行,CPU调度算法和各线程优先级都由用户设置,与操作系统内核无关;核心级线程的调度算法及线程优先级的控制权在操作系统内核;混合型线程的控制权则在用户和操作系统内核二者;线程与进程的主要区别有：1进程是资源管理的基本单位,它拥有自己的地址空间和各种资源,例如内存空间、外部设备等；线程只是处理机调度的基本单位,它只和其他线程一起共享进程资源,但自己没有任何资源;2以进程为单位进行处理机切换和调度时,由于涉及到资源转移以及现场保护等问题,将导致处理机切换时间变长,资源利用率降低;以线程为单位进行处理机切换和调度时,由于不发生资源变化,特别是地址空间的变化,处理机切换的时间较短,从而处理机效率也较高;3对用户来说,多线程可减少用户的等待时间;提高系统的响应速度;例如,当一个进程需要对两个不同的服务器进行远程过程凋用时,对于无线程系统的操作系统来说需要顺序等待两个不同调用返回结果后才能继续执行,且在等待中容易发生进程调度;对于多线程系统而言,则可以在同一进程中使用不同的线程同时进行远程过程调用,从而缩短进程的等待时间;4线程和进程一样,都有自己的状态．也有相应的同步机制,不过,由于线程没有单独的数据和程序空间,因此,线程不能像进程的数据与程序那样,交换到外存存储空间;从而线程没有挂起状态; 5进程的调度、同步等控制大多由操作系统内核完成,而线程的控制既可以由操作系统内核进行,也可以由用户控制进行;第四章进程管理2．试述作业调度的主要功能;答: 作业调度的主要功能是：按一定的原则对外存输入井上的大量后备作业进行选择,给选出的作业分配内存、输入输出设备等必要的资源,并建立相应进程,使该作业的相关进程获得竞争处理机的权利;另外,当作业执行完毕时,还负责回收系统资源; 3．作业调度的性能评价标准有哪些这些性能评价标准在任何情况下都能反映调度策略的优劣吗答：对于批处理系统,由于主要用于计算,因而对于作业的周转时间要求较高;从而作业的平均周转时间或平均带权周转时间被用来衡量调度程序的优劣;但对于分时系统来说,平均响应时间又被用来衡量调度策略的优劣;对于分时系统, 除了要保证系统吞吐量大、资源利用率高之外,还应保证用户能够容忍的响应时间;因此,在分时系统中,仅仅用周转时间或带权周转时间来衡量调度性能是不够的;对于实时系统, 衡量调度算法优劣的主要标志则是满足用户要求的时限时间;4．进程调度的功能有哪些答：进程调度的功能有：1记录和保存系统中所有进程的执行情况；2选择占有处理机的进程；3进行进程上下文切换;5．进程调度的时机有哪几种答：进程调度的时机有：1正在执行的进程执行完毕;这时如果不选择新的就绪进程执行,将浪费处理机资源;2执行中进程自己调用阻塞原语将自己阻塞起来进入睡眠等待状态;3执行中进程调用了P原语操作,从而因资源不足而被阻塞：或调用了V原语操作激活了等待资源的进程队列;4执行中进程提出I/O请求后被阻塞;5在分时系统中时间片已经用完;6在执行完系统调用等系统程序后返回用户程序时,可看做系统进程执行完毕,从而调度选择一新的用户进程执行;7在CPU执行方式是可剥夺时,还有：就绪队列中的某进程的优先级变得高于当前执行进程的优先级,从而也将引发进程调度;6．进程上下文切换由哪几部分组成描述进程上下文切换过程;答：进程上下文切换由以下4个步骤组成；1决定是否作上下文切换以及是否允许作上下文切换;包括对进程调度原因的检查分析,以及当前执行进程的资格和CPU执行方式的检查等;在操作系统中,上下文切换程序并不是每时每刻都在检查和分析是否可作上下文切换,它们设置有适当的时机;2保存当前执行进程的上下文;这里所说的当前执行进程,实际上是指调用上下文切换程序之前的执行进程;如果上下文切换不是被那个当前执行进程所调用,且不属于该进程,则所保存的上下文应是先前执行进程的上下文,或称为“老”进程上下文;显然,上下文切换程序不能破坏“老”进程的上下文结构;3使用进程调度算法,选择一处于就绪状态的进程;4恢复或装配所选进程的上下文,将CPU控制权交到所选进程手中;第五章处理器管理2．什么是虚拟存储器其特点是什么答：由进程中的目标代码、数据等的虚拟地址组成的虚拟空间称为虚拟存储器;虚拟存储器不考虑物理存储器的大小和信息存放的实际位置,只规定每个进程中相互关联信息的相对位置;每个进程都拥有自己的虚拟存储器,且虚拟存储器的容量是由计算机的地址结构和寻址方式来确定;实现虚拟存储器要求有相应的地址转换机构,以便把指令的虚拟地址变换为实际物理地址；另外,由于内存空间较小,进程只有部分内容存放于内存中,待执行时根据需要再调指令入内存;3．实现地址重定位的方法有哪几类答：实现地址重定位的方法有两种：静态地址重定位和动态地址重定位;1静态地址重定位是在虚空间程序执行之前由装配程序完成地址映射工作;静态重定位的优点是不需要硬件支持,但是用静态地址重定位方法进行地址变换无法实现虚拟存储器;静态重定位的另一个缺点是必须占用连续的内存空间和难以做到程序和数据的共享;2动态地址重定位是在程序执行过程中,在CPU访问内存之前由硬件地址变换机构将要访问的程序或数据地址转换成内存地址;动态地址重定位的主要优点有：①可以对内存进行非连续分配;②动态重定位提供了实现虚拟存储器的基础;③动态重定位有利于程序段的共享;形式化描述：略;6．动态分区式管理的常用内存分配算法有哪几种比较它们各自的优缺点;答：动态分区式管理的常用内存分配算法有最先适应法FF、最佳适应法BF和最坏适应法WF;优缺点比较：①从搜索速度上看最先适应法最佳,最佳适应法和最坏适应法都要求把不同大小的空闲区按大小进行排队;②从回收过程来看,最先适应法也是最佳,因为最佳适应法和最坏适应法都必须重新调整空闲区的位置;③最佳适应法找到的空闲区是最佳的,但是会造成内存碎片较多,影响了内存利用率,而最坏适应法的内存碎片最少,但是对内存的请求较多的进程有可能分配失败;总之,三种算法各有所长,针对不同的请求队列,它们的效率和功能是不一样的7．节讨论的分区式管理可以实现虚存吗如果不能,需要怎样修改试设计一个分区式管理实现虚存的程序流程图;如果能,试说明理由;答：节讨论的分区式管理不能实现虚存;如果要实现虚存,可以在分区的基础之上对每个分区内部进行请求调页式管理;8．简述什么是覆盖什么是交换覆盖和交换的区别是什么答：将程序划分为若干个功能上相对独立的程序段,按照程序的逻辑结构让那些不会同时执行的程序段共享同一块内存区的内存扩充技术就是覆盖; 交换是指先将内存某部分的程序或数据写入外存交换区,再从外存交换区中调入指定的程序或数据到内存中来,并让其执行的一种内存扩充技术;与覆盖技术相比, 交换不要求程序员给出程序段之间的覆盖结构,而且,交换主要是在进程或作业之间进行,而覆盖则主要在同一个作业或同一个进程内进行;另外,覆盖只能覆盖那些与覆盖程序段无关的程序段;9．什么是页式管理静态页式管理可以实现虚存吗答：页式管理就是把各进程的虚拟空间划分为若干长度相等的页面,把指令按页面大小划分后存放在内存中执行或只在内存中存放那些经常被执行或即将被执行的页面,而那些不被经常执行以及在近期内不可能被执行的页面则存放于外存中,按一定规则调入的一种内存管理方式;静态页式管理不能实现虚存,这是因为静态页式管理要求进程或作业在执行前全部被装入内存,作业或进程的大小仍受内存可用页面数的限制;11．请求页式管理中有哪几种常用的页面置换算法试比较它们的优缺点;答：比较常用的页面置换算法有：1随机淘汰算法randomglongram;即随机地选择某个用户页面并将其换出;2轮转法RRroundrobin;轮转法循回换出内存可用区内一个可以被换出的页,无论该页是刚被换进或已经换进内存很长时间;3先进先出法FIFOfirstinfirstout;FIFO算法选择在内存驻留时间最长的一页将其淘汰;4最近最久未使用页面置换算法I．RU1east recently unused;该算法的基本思想是：当需要淘汰某一页时,选择离当前时间最近的一段时间内最久没有使用过的页面先淘汰;5理想型淘汰算法OPToptimalreplacementalgorithm;该算法淘汰在访问串中将来再也不出现的或是在离当前最远的位置上出现的页面;15.段式管理可以实现虚存吗如果可以,简述实现方法;答：段式管理可以实现虚存;段式管理把程序按照内容或过程函数关系分成段,每段拥有自己的名字;一个用户作业或进程所包含的段对应于—个二维线性虚拟空间段号s与段内相对地址w,也就是一个二维虚拟存储器;段式管理以段为单位分配内存,然后通过地址映射机构把段式虚拟地址转换成实际的内存物理地址;只把那些经常访问的段驻留内存,而把那些在将来一段时间内不被访问的段放入外存,待需要时产生缺段中断,自动调入;18.段页式管理的主要缺点是什么有什么改进办法答：段页式管理的主要缺点是对内存中指令或数据进行存取时,至少需要对内存进行三次以上的访问;第一次是由段表地址寄存器取段表始址后访问段表,由此取出对应段的页表在内存中的地址;第二次则是访问页表得到所要访问的指令或数据的物理地址;只有在访问了段表和页表之后,第三次才能访问真正需要访问的物理单元;显然;这将大大降低CPU执行指令的速度;改进办法是设置快速联想寄存器;在快速联想寄存器中．存放当前最常用的段号s,页号p和对应的内存页面地址与其他控制项;当需要访问内存空间某一单元时,可在通过段表、页表进行内存地址查找的同时,根据快速联想寄存器查找其段号和页号;如果所要访问的段或页的地址在快速联想寄存器中,则系统不再访问内存中的段表、页表而直接把快速联想寄存器中的值与页内相对地址d拼接起来得到内存地址;19.什么是局部性原理什么是抖动你有什么办法减少系统的抖动现象答：局部性原理是指在几乎所有程序的执行过程中,在一段时间内,CPU总是集中地访问程序中的某—个部分而不是对程序的所有部分具有平均的访问概率;抖动是指当给进程分配的内存小于所要求的工作区时,由于内存外存之间交换频繁,访问外存的时间和输入输出处理时间大大增加,反而造成CPU因等待数据而空转,使得整个系统性能大大下降;在物理系统中,为防止抖动的产生,在进行淘汰或替换时,—般总是把缺页进程锁住,不让其换出,从而防止抖动发生;防止抖动发生的另一个办法是设置较大的内存工作区;第八章文件系统1.什么是文件、文件系统文件系统有哪些功能答：在计算机系统中,文件被解释为一组赋名的相关字符流的集合,或者是相关记录的集合;文件系统是操作系统中与管理文件有关的软件和数据;文件系统的功能是用户建立文件,撤销、读写修改和复制文件,以及完成对文件的按名存取和进行存取控制;2.文件系统一般按什么分类可以分为哪几类答：文件系统一般按性质、用途、组织形式、文件中的信息流向或文件的保护级别等分类;按文件的性质与用途可以分为系统文件、库文件和用户文件;按文件的组织形式可以分为普通文件、目录文件和特殊文件;按文件中的信息流向可以分为输入文件、输出文件和输入/输出文件;按文件的保护级别可以分为只读文件、读写文件、可执行文件和不保护文件;3.什么是文件的逻辑结构什么是记录答：文件的逻辑结构就是用户可见的结构,可分为字符流式的无结构文件和记录式的有结构文件两大类;记录是一个具有特定意义的信息单位,它由该记录在文件中的逻辑地址相对地址与记录名所对应的一组关键字、属性及其属性值所组成;7.文件的物理结构有哪几种为什么说串联文件结构不适于随机存取答：文件的物理结构是指文件在存储设备上的存放方法;常用的文件物理结构有连续文件、串联文件和索引文件3种;串联文件结构用非连续的物理块来存放文件信息,这些非连续的物理块之间没有顺序关系,链接成一个串联队列,搜索时只能按队列中的串联指针顺序搜索,存取方法应该是顺序存取的;否则,为了读取某个信息块而造成的磁头大幅度移动将花去较多的时间;因此,串联文件结构不适于随机存取11.什么是文件目录文件目录中包含哪些信息答:一个文件的文件名和对该文件实施控制管理的说明信息称为该文件的说明信息,又称为该文件的目录;文件目录中包含文件名、与文件名相对应的文件内部标识以及文件信息在文件存储设备上第一个物理块的地址等信息;另外还可能包含关于文件逻辑结构、物理结构、存取控制和管理等信息;第九章外部设备管理1. 设备管理的目标和功能是什么答：设备管理的目标是：选择和分配输入／输出设备以便进行数据传输操作；控制输入／输出设备和CPU或内存之间交换数据,为用户提供一个友好的透明接口,提高设备和设备之间、CPU和设备之间,以及进程和进程之间的并行操作,以使操作系统获得最佳效率;设备管理的功能是：提供和进程管理系统的接口；进行设备分配；实现设备和设备、设备和CPU等之间的并行操作；进行缓冲区管理;4．什么是中断什么叫中断处理什么叫中断响应答：中断是指计算机在执行期间,系统内发生任何非寻常的或非预期的急需处理事件,使得CPU暂时中断当前正在执行的程序而转去执行相应的事件处理程序,待处理完毕后又返回原来被中断处继续执行的过程;CPU转去执行相应的事件处理程序的过程称为中断处理;CPU收到中断请求后转到相应的事件处理程序称为中断响应;5．什么叫关中断什么叫开中断什么叫中断屏蔽答：把CPU内部的处理机状态字PSW的中断允许位清除从而不允许CPU响应中断叫做关中断;设置CPU内部的处理机状态字PSW的中断允许位从而允许CPU响应中断叫做开中断;中断屏蔽是指在中断请求产生之后,系统用软件方式有选择地封锁部分中断而允许其余部分的中断仍能得到响应;6．什么是陷阱什么是软中断试述中断、陷阱和软中断之间异同;答：陷阱指处理机和内存内部产生的中断,它包括程序运算引起的各种错误,如地址非法、校验错、页面失效;存取访问控制错、从用户态到核心态的切换等都是陷阱的例子;软中断是通信进程之间用来模拟硬中断的一种信号通信方式;7．描述中断控制方式时的CPU动作过程;答：1首先,CPU检查响应中断的条件是否满足;如果中断响应条件不满足,则中断处理无法进行;2如果CPU响应中断,则CPU关中断; 3保存被中断进程现场;4分析中断原因,调用中断处理子程序;5执行中断处理子程序;6退出中断,恢复被中断进程的现场或调度新进程占据处理机;7开中断,CPU继续执行;8．什么是缓冲为什么要引入缓冲答：缓冲即是使用专用硬件缓冲器或在内存中划出一个区域用来暂时存放输入输出数据的器件;引入缓冲是为了匹配外设和CPU之间的处理速度,减少中断次数和CPU的中断处理时间,同时解决DMA或通道方式时的数据传输瓶颈问题;。
操作系统第五版费祥林-课后习题答案参考
操作系统第五版费祥林-课后习题答案参考1. 习题一a) 内容描述:- 系统调用是操作系统提供给用户程序的一组接口，用于访问操作系统的功能和服务。
- 系统调用是以进程的方式运行的，通过软中断或硬中断触发，并返回一个状态值，表示系统调用的执行结果。
b) 答案:系统调用的主要目的是提供一种安全的方式，让用户程序能够访问操作系统的特权功能。
通过系统调用，用户程序可以进行文件操作、网络通信、进程管理等功能。
2. 习题二a) 内容描述:- 进程是计算机中正在运行的程序的实例。
- 进程由程序代码、相关数据和执行上下文组成。
- 进程拥有自己的虚拟内存空间、寄存器状态和资源。
- 进程可以通过操作系统的调度机制进行切换和调度。
b) 答案:进程的主要特征包括并发性、独立性和随机性。
并发性指的是多个进程可以同时存在和执行；独立性指的是进程拥有独立的资源和执行上下文；随机性指的是进程的执行顺序和时间不确定。
3. 习题三a) 内容描述:- 死锁是指两个或多个进程因为竞争有限的资源而无法继续执行的状态。
- 死锁发生的原因包括互斥、占有且等待、不可抢占和循环等待。
b) 答案:死锁的预防和避免是操作系统中重要的问题。
预防死锁的方法包括破坏死锁产生的条件，如破坏互斥条件、破坏占有且等待条件等；避免死锁的方法包括资源分配图和银行家算法。
4. 习题四a) 内容描述:- 页面置换算法是操作系统中用于管理虚拟内存的重要手段。
- 页面置换算法的目标是在有限的物理内存空间中有效地管理大量的进程和页面。
- 常见的页面置换算法有FIFO、LRU和LFU等。
b) 答案:页面置换算法的选择依赖于系统的具体需求和资源限制。
FIFO算法是最简单的页面置换算法，它总是选择最先进入内存的页面进行置换；LRU算法则是根据页面最近被访问的频率进行置换；LFU算法是根据页面被访问的次数进行置换。
5. 习题五a) 内容描述:- 文件系统是操作系统中负责管理文件和目录的一组服务和数据结构。
操作系统习题 (1)
系统调用
10
填空3
在存储器管理中，页面是信
息的
物单理位，分段是信息的
单位。页面逻大小辑由 确 定 系，统分 段 大 小 由
____________确定。
5
计算5 某虚拟存储器的用户编程 空间共32个页面，每页为1KB， 内存16KB。假定某时刻一用 户页表中已调入内存的页面的 页号和物理块号的对照表如下：
6
页号 物理块号
0
3
1
7
2
11
3
8
则逻辑地址ห้องสมุดไป่ตู้A5C(H)所对应 的物理地址是什么？
7
解答： 0A5C(H)： 0000 1010 0101 1100
解答：逻辑地址： 211╳24，为15位 内存大小为： 23╳211=214 B=16KB
4
计算4
• 一个有快表的请页式虚存系统，设内存访问周期为1微秒，内外存传送一个 页面的平均时间为5毫秒，如果快表命中率为75%，缺页中断率为10%。忽略 快表访问时间，试求内存的有效存取时间。
解答： 内存命中率15% 内存的有效存取时间： 1╳75%+2╳15%+(5000+2)╳10%=501.25微秒
用户程序
11
判断对错并改正
虚拟存储器不是物理上扩大 内存空间，而是逻辑上扩充了
内存容量。（ ）
12
习题课（2）
存储管理
1
计算1
• 一个32位地址的计算机系统使用二级页表，虚地址被分为9位顶级页表，11位 二级页表和偏移。试问：页面长度是多少？虚地址空间共有多少个页面？
操作系统原理课后习题答案
操作系统原理课后习题答案操作系统原理作业第1章1-2 批处理系统和分时系统各有什么特点？为什么分时系统的响应比较快？答：在批处理系统中操作人员将作业成批装入计算机并计算机管理运行，在程序的运行期间用户不能干预，因此批处理系统的特点是：用户脱机使用计算机，作业成批处理，系统内多道程序并发执行以及交互能力差。
在分时系统中不同用户通过各自的终端以交互方式共同使用一台计算机，计算机以“分时”的方法轮流为每个用户服务。
分时系统的主要特点是：多个用户同时使用计算机的同时性，人机问答方式的交互性，每个用户独立使用计算机的独占性以及系统响应的及时性。
分时系统一般采用时间片轮转的方法使一台计算机同时为多个终端用户服务，因此分时系统的响应比较快。
1-4什么是多道程序设计技术？试述多道程序运行的特征。
答：多道程序设计技术是指同时把多个作业放入内存并允许它们交替执行和共享系统中的各类资源；当一道程序因某种原因而暂停执行时，CPU 立即转去执行另一道程序。
多道程序运行具有如下特征：多道计算机内存中同时存放几道相互独立的程序。
宏观上并行：同时进入系统的几道程序都处于运行过程中，它们先后开始了各自的运行但都未运行完毕。
微观上串行：从微观上看内存中的多道程序轮流或分时地占有处理机，交替执行。
1-6操作系统的主要特性是什么？为什么会有这样的特性？答：并发性，共享性，异步性，虚拟性，这些特性保证了计算机能准确的运行，得出想要的结果。
1-7 工作情况如图。
CPU有空闲等待，它发生在100 ms与程序B都在进行I/O操作。
程序A无等待现象，程序B在0 ms间段内有等待现象。
150 ms时间段内，此时间段内程序A50 ms时间段与180 ms200 ms时第2章2-1 什么是操作系统虚拟机？答：在裸机上配置了操作系统程序后就构成了操作系统虚拟机2-3 什么是处理机的态？为什么要区分处理机的态？答：处理机的态，就是处理机当前处于何种状态，正在执行哪类程序。
操作系统 习题课1 答案
(2) 用类Pascal语言和Wait, Signal操作写出这些进
程间的同步算法。
答：(1) 应编写1个程序；设置2个进程；
进程与程序间的对应关系是：多对1。
(2) begin
S1:=100 (有100个座位) S2:=0 (没有阅读者) mutex: =1 cobegin P1: repeat Wait(S1); wait(mutex); 登记信息; Signal(muetx); Signal(S2)
习题课1 答案
•习题课：
Wait.Signal 操作必须成对出现，有一个Wait 操作就一定有一个Signal 操作 当为互斥操作时，它们同处于同一进程 当为同步操作时，则不在同一进程中出现 如果Wait(S1) 和 Wait(S2)两个操作在一起， 那么Wait 操作的顺序至关重要,一个同步Wait 操作与一个互斥Wait 操作在一起时同步Wait 操作在互斥 Wait 操作前 而两个Signal 操作无关紧要
为防止死锁发生可采取的措施： • 最多允许4个哲学家同时就餐； • 仅当一个哲学家左右两边的筷子都可用时， 才允许他拿筷子（）； • 给所有哲学家编号，奇数号的哲学家必须首 先拿左边的筷子，偶数号的哲学家则反之 为了避免死锁，把哲学家分为三种状态， 思考，饥饿，进食，并且一次拿到两只筷子， 否则不拿
西安交大操作系统第一次习题课
•请将以下描述这两个活动的PV操作补充完整：
Semaphore s1=0; Semaphore s2=0; main() {cobegin driver(); conductor(); Coend; }
driver() {while(1) {p(s1); 启动车辆； 正常行车； 到站停00个座位。读者进 入时必须先在一张登记表上登记，该表为 每一座位列一表目，包括座号和读者姓名。 读者离开时要消掉登记内容。试用P／v操 作描述读者进程的同步结构。 解析：定义信号量以及相应变量 mutex: semaphore; 互斥信号量 full: semaphore; 同步信号量 table: array 0.. n-1 of item ;
• 解答： • 首先分析两个进程之间的同步关系。汽车行驶过 程中，司机活动与售票员活动之间的同步关系为： – 售票员关车门后，向司机发开车信号 – 司机接到开车信号后起动车辆 – 在汽车正常行驶过程中售票员售票 – 到站时司机停车 – 售票员在车停后开车门让乘客下车 • 定义两个信号量s1：表示是否允许司机起动车辆， s2：表示是否允许售票员开门。初值为0。
begin
seminitial (mutex,1 ; barbers, 0; customers,0); waiting=0; chairs=10; cobegin barber; customer; ….. customer; coend end
Assignment: Extra problem 1
consumer:
p(product);
p(mutex); //remove product
p(mutex);
p(product); //remove product
操作系统-课后习题
5．何谓脱机I/O和联机I/O？答：脱机I/O:程序和数据的输入和输出都是在外围机的控制下完成的在脱离主机的情况下进行的。
联机I/O:是指程序和数据的输入输出都是在主机的直接控制下进行的。
了解：【假脱机：在联机情况下实现的同时操作的技术。
】11．OS有哪几大特征？其最基本的特征是什么？答：并发性、共享性、虚拟性和异步性四个基本特征；最基本的特征是并发性。
13. 什么是时分复用技术?举例说明它能提高资源利用率的根本原因是什么。
答:时分复用技术：将资源在不同的时间片内分配给各进程以使该资源被重复利用，从而提高资源的利用率。
原因: 如采用时分复用技术的虚拟处理机，能够在不同的时间片内处理多个用户的请求，从而使得用户感觉自己独占主机，而处理机在这期间也被充分的利用。
了解:空分复用技术：让同一个频段在不同的空间内得到重复利用，称之为空分复用。
2. 画出下面四条诧句的前趋图: S1:a=x+y;S2:b=z+1; S3:c=a-b ；S4:w=c+1;6．试从动态性，并发性和独立性上比较进程和程序。
答：(1)动态性是进程最基本的特性，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，由撤销而消亡。
进程有一定的生命期，而程序只是一组有序的指令集合，是静态实体。
(2)并发性是进程的重要特征，同时也是OS 的重要特征。
引入进程的目的正是为了使其程序能和其它进程的程序并发执行，而程序是不能并发执行的。
(3)独立性是指进程实体是一个能独立运行的基本单位，也是系统中独立获得资源和独立调度的基本单位。
对于未建立任何进程的程序，不能作为独立单位参加运行。
11．试说明进程在三个基本状态之间转换的典型原因。
答：（1）就绪状态→执行状态：进程分配到CPU 资源 （2）执行状态→就绪状态：时间片用完 （3）执行状态→阻塞状态：I/O 请求 （4）阻塞状态→就绪状态：I/O 完成了解:三个基本状态是什么:(1)就绪状态 (2)执行状态 (3)阻塞状态第三章1．高级调度不低级调度的主要仸务是什么？为什么要引入中级调度？ 答:高级调度的主要任务：用于决定把外存上处于后备队列中的哪些作业调入内存，并为它们创建进程，分配必要的资源，然后，再将新创建的进程插入就绪队列上，准备执行。
《操作系统》习题集：第1章 引论
第1章引论习题集一、选择题1.操作系统是对（）进程管理的软件。
【＊，联考1.1】A. 软件B. 硬件C. 计算机资源D. 应用程序2.操作系统是提供了处理机管理、（）管理、设备管理和文件管理的软件。
【＊，★，联考1.1】A. 存储器B. 用户C. 软件D. 数据3.从用户的观点看，操作系统是（）。
【＊，联考】A. 用户与计算机之间的接口B. 控制和管理计算机资源的软件C. 合理地组织计算机工作流程的软件D. 由若干层次的程序按一定的结构组成的有机体4.以下选项中，（）不是操作系统关心的主要问题。
【＊，★，联考1.1】A. 管理计算机裸机B. 设计、提供用户程序与计算机硬件系统的界面C. 管理计算机系统资源D. 高级程序设计语言的编译器5.以下不属于操作系统管理范畴的是（）。
【＊，联考1.1】A. CPUB. 编写程序C. 主存D. 中断6.配置了操作系统的计算机是一台比原来的物理计算机功能更强的计算机，这样的一台计算机只是一台逻辑上的计算机，称为（）计算机。
【＊＊，★，联考】A. 并行B. 真实C. 虚拟D. 共享7.在操作系统中，对系统中的信息进行管理的部分通常称为（）。
【＊，联考1.1】A. 数据库系统B. 软件系统C. 文件系统D. 检索系统8.在操作系统中，并发性是指若干事件（）发生。
【＊＊，★，联考】A. 在同一时刻B. 一定在不同时刻C. 某一时间间隔内D. 依次在不同时间间隔内9.下面（）不是程序在并发系统内执行的特点。
【＊＊，联考1.1】A. 程序执行的间断性B. 相互通信的可能性C. 产生死锁的必然性D. 资源分配的动态性10.操作系统的不确定性是指（）。
【＊＊，★，联考】A. 程序运行结果的不确定性B. 程序运行次序的不确定性C. 程序多次运行时间的不确定性D. B和C11.在操作系统中，（）负责对进程的调度。
【＊，联考】A. 处理机管理B. 作业管理C. 高级调度管理D. 存储和设备管理12.以下不属于衡量操作系统性能指标的是（）。
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试比较进程与程序的异同。
答：进程和程序是紧密相关而又完全不同的概念。
（1）每个进程实体中包含了程序段、数据段这两个部分，因此说进程和程序是紧密相关的。
但从结构上看，进程实体中除了程序段和数据段外，还必须包含一个数据结构，即进程控制块PCB。
（2）进程是程序的一次执行过程，因此是动态的；动态性还表现在进程由创建产生、由调度而执行、由撤销而消亡，即它具有一定的生命周期。
而程序则只是一组指令的有序集合，并可永久地存放在某种介质上，其本身不具有动态的含义，因此是静态的。
（3）多个进程实体可同时存放在内存中并发执行，其实这正是引入进程的目的。
而程序的并发执行具有不可再现性，因此程序不能正确地并发执行。
（4）进程是一个能够独立运行、独立分配资源和独立接受调度的基本单位。
而因程序不具有PCB，所以它是不可能在多道程序环境下独立运行的。
（5）进程和程序不一一对应。
同一个程序的多次运行，将形成多个不同的进程；同一个程序的一次执行也可以产生多个进程；而一个进程也可以执行多个程序。
什么是进程控制块？它有什么作用？答：进程控制块PCB是一个记录进程属性信息的数据结构，是进程实体的一部分，是操作系统中最重要的数据结构。
当操作系统要调度某进程执行时，需要从该进程的PCB中查询其现行状态和优先级调度参数；在调度到某进程后，要根据其PCB中保存的处理机状态信息去设置和恢复进程运行的现场，并根据其PCB 中的程序和数据的内存地址来找到其程序和数据；进程在执行过程中，当需要与其它进程通信时，也要访问其PCB；当进程因某种原因而暂停执行时，又需要将断点的现场信息保存在其PCB中。
系统在建立进程的同时就建立了该进程的PCB，在撤销一个进程时也就撤销其PCB。
由此可知，操作系统根据PCB来对并发执行的进程进行控制和管理，PCB是进程存在的惟一标志。
什么是原语？答：原语是由若干条机器指令构成的一段程序，用以完成特定的功能。
这段程序在执行期间不可分割。
也就是说，原语的执行不能被中断，所以原语操作具有原子性。
进程和线程的主要区别是什么？答：从调度、并发性、系统开销、拥有资源等方面来比较线程和进程：⑴调度。
在传统的操作系统中，独立调度、分派的基本单位是进程。
而在引入线程的操作系统中，则把线程作为调度和分派的基本单位。
⑵并发性。
在引入线程的操作系统中，不仅进程之间可以并发执行，而且在一个进程中的多个线程之间亦可并发执行，因而使操作系统具有更好的并发性，从而能更有效地使用系统资源和提高系统吞吐量。
⑶拥有资源。
不论是传统的操作系统，还是设有线程的操作系统，进程都是拥有资源的一个独立单位，它可以拥有自己的资源。
一般地说，线程自己不拥有系统资源（也有一点必不可少的资源），但它可以访问其隶属进程的资源。
⑷系统开销。
由于在创建、撤销或切换进程时，系统都要为之分配或回收资源，保存CPU现场。
因此，操作系统所付出的开销将显著地大于在创建、撤销或切换线程时的开销。
产生死锁的四个必要条件是什么？答：⑴互斥条件。
进程要求对所分配的资源进行排它性控制，即在一段时间内某资源仅为一进程所占有。
⑵请求和保持条件。
当进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。
⑶不剥夺条件。
进程已获得的资源，在未使用完之前，不能被剥夺，只能在使用完时由自己释放。
⑷环路等待条件。
在发生死锁时，必然存在一个进程——资源的环形链。
一、单项选择题1．下面对进程的描述中，错误的是（D ）。
A、进程是动态的概念B、进程执行需要处理机C、进程是有生命周期的D、进程是指令的集合2．进程的组成部分中（ A）是进程存在的惟一标志。
A、PCBB、数据集合C、共享程序D、非共享程序3.进程从运行状态到阻塞状态可能是由于( A)。
A、现运行进程执行了P操作B、现运行进程时间片用完C、现运行进程执行了V操作D、进程调度程序的调度4．进程从运行态到阻塞态不可能是由于现运行进程(D )。
A、出现缺页中断B、发生越界中断C、申请磁带读/写D、执行了V操作5．在进程管理中，当（ C）时，进程从阻塞状态变为就绪状态。
A、进程被进程调度程序选中B、等待某一事件C、等待的事件发生D、时间片用完6．引入多道程序设计技术的目的在于(A)。
A、充分利用CPU，增加单位时间内的算题量B、充分利用存储器C、有利于代码共享，减少主、辅存信息交换量D、提高每一个算题的速度8．已经获得了除( C)以外的所有运行所需资源的进程处于就绪状态。
A、存储器B、打印机C、CPUD、磁盘空间9．下列进程变化状态中，（C ）变化是不可能发生的。
A、运行->就绪B、运行->阻塞C、阻塞->运行C、阻塞->就绪10．时间片轮转调度算法经常用于（C ）。
A、单用户操作系统B、实时系统C、分时操作系统D、批处理系统11．抢占式的优先数调度算法在（D）中很有用。
A、网络操作系统B、分布式系统C、批处理系统D、实时系统12．系统可把等待资源的进程组织成等待队列，这样的等待队列有（D）。
A、0个B、1个C、2个D、1个或多个13．进程调度的关键问题是（B）A、时间片大小B、进程调度算法C、CPU速度D、内存空间利用率14．一次中断后可能引起若干个进程状态的变化，因此中断处理后，由（A ）来决定哪个进程可占用处理器。
A、进程调度B、页面调度C、移臂调度D、作业调度15．采用时间片轮转调度算法是为了（A ）A、多个终端用户能得到系统的及时响应B、先来先服务．C、需CPU最短的进程先执行D、优先级高的进程能得到及时调度17．在操作系统中，进程是一个具有独立运行功能的程序在某个数据集合上的一次（B ）。
A、等待过程B、运行过程C、单独过程D、关联过程18．多道程序环境下，操作系统分配资源以（D）为基本单位。
A、程序B、指令C、作业D、进程19．两个进程合作完成一个任务。
在并发执行中，一个进程要等待其合作伙伴发来消息，或者建立某个条件后再向前执行，这种制约性合作关系被称为进程的（A ）。
A、同步B、执行C、互斥D、调度20、按用途文件可分为用户文件、库文件和（C ）。
A. 只读文件B. 只写文件C. 系统文件D. 索引文件21、硬件在中断过程中参与的一项工作是（A）A. 交换PSWB. 修改信号量C. 保留现场D. 恢复现场22、分页式存储管理系统中，地址的构成为（C ）A. 页号B. 页内地址C. 页号和页内地址D. 页号23、发生死锁的必要条件有四个，要预防死锁的发生，可以破坏这四个必要条件，但破坏（A ）条件是不太实际的。
A. 互斥B. 请求和保C. 不剥夺D. 环路等待24、在操作系统中，进程是一个具有独立运行功能的程序在某个数据集合上的一次（B ）。
A. 等待过程B. 运行过程C. 单独过程D. 关联过程25、（A）优先权是在创建进程的时候确定的，确定之后在整个进程运行期间不再改变。
A. 静态B. 短作业C. 动态D. 高响应比26．启动外设前必须组织好通道程序，通道程序是由若干( A )组成。
A. CCWB. CSWC. CAWD. PSW27、两个进程合作完成一个任务。
在并发执行中，一个进程要等待其合作伙伴发来消息，或者建立某个条件后再向前执行，这种制约性合作关系被称为进程的（A ）。
A. 同步B. 执行C. 互斥D. 调度填空题：1、对待死锁，一般应考虑死锁的预防、避免、检测和解除四个问题。
典型的银行家算法是属于避免死锁，破坏环路等待条件是属于预防死锁，而剥夺资源是解除死锁的基本方法。
2、死锁产生的四个必要条件是互斥、请求和保持、不剥夺和环路等待。
3、进程的调度方式有两种，一种是剥夺式，另一种是费剥夺式。
4、在先来先服务调度算法中，按照进程进入就绪队列的先后顺序来分配处理机。
5、进程间的高级通信机制可归结为3大类，分别是共享存储器系统、消息传递系统和管道通信。
6、信号量的物理意义是当前信号量的值大于零时表示可用资源的数目；当信号量值小于零时，其绝对值表示因请求该资源而被阻塞的进程数目。
7、进程调度算法常用的有先来先服务、短进程优先、时间片轮转调度算法等几种。
8、线程是进程中可独立执行的子任务，一个进程中可以有一个或多个线程，每个线程都有一个惟一的标识符。
9、进程完成任务后，系统收回进程占用的资源和取消进程控制块（PCB）后就撤销了该进程。
10、进程主要由程序段、数据段、进程控制块（PCB三部分内容组成，其中进程控制块（PCB）是进程存在的惟一标志。
11、临界资源的概念是多个进程必须互斥访问的资源，而临界区是指进程中访问临界资源的那部分代码。
12、把一个程序在某个数据集合上的一次执行称为一个进程。
13、进程的基本特征有动态性、并发性、独立性、异步性和结构特征。
14、按进程执行过程中不同时刻的不同状况定义三种基本状态为就绪态、运行态、阻塞态。
把相同状态的进程链接在一起构成队列，以便管理和调度。
P就是请求资源，V就是释放资源。
问题1 一个司机与售票员的例子在公共汽车上，为保证乘客的安全，司机和售票员应协调工作：停车后才能开门，关车门后才能行车。
用PV操作来实现他们之间的协调。
S1：是否允许司机启动汽车的变量S2：是否允许售票员开门的变量driver()//司机进程{while (1)//不停地循环{P(S1);//请求启动汽车启动汽车;正常行车；到站停车；V(S2); //释放开门变量，相当于通知售票员可以开门}}busman()//售票员进程{while(1){关车门;V(S1)；//释放开车变量，相当于通知司机可以开车售票P(S2)；//请求开门开车门；上下乘客；}}注意：busman() driver() 两个不停循环的函数问题2一家四人父、母、儿子、女儿围桌而坐；桌上有一个水果盘；当水果盘空时，父亲可以放香蕉或者母亲可以放苹果，但盘中已有水果时，就不能放，父母等待。
当盘中有香蕉时，女儿可吃香蕉，否则，女儿等待；当盘中有苹果时，儿子可吃，否则，儿子等待。
解设信号量：SE=1 (空盘子)；SA＝0 （放了苹果的盘子）；SB=0 (放了香蕉的盘子)父亲REPEAT剥香蕉P(SE)放香蕉V(SB)UNTIL FALSE 母亲REPEAT削苹果P(SE)放苹果V(SA)UNTILFALSE儿子P(SA)拿苹果V(SE)吃苹果女儿P(SB)拿香蕉V(SE)吃香蕉。