计算机操作系统第四版
计算机操作系统(第四版)课后习题答案第二章
第二章1.什么是前趋图？为什么要引入前趋图？答：前趋图(PrecedenceGraph)是一个有向无循环图，记为DAG(DirectedAcyclicGraph)，用于描述进程之间执行的前后关系。
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;答：其前趋图为：3.4.5.6.a.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是进程存在的唯一标志?a.PCB是进程实体的一部分，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，一个能和其它进程并发执行的进程。
b.在进程的整个生命周期中，系统总是通过其PCB对进程进行控制，系统是根据进程的PCB而不是任何别的什么而感知到该进程的存在的，所以说，PCB是进程存在的唯一标志。
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12．为什么要引入挂起状态？该状态有哪些性质？答：引入挂起状态处于五种不同的需要:终端用户需要，父进程需要，操作系统需要，对换需要和负荷调节需要。
处于挂起状态的进程不能接收处理机调度。
10．在3）。
17．在撤销一个进程时所要完成的主要工作是什么？答：（1）根据被终止进程标识符，从PCB集中检索出进程PCB，读出该进程状态。
（2）若被终止进程处于执行状态，立即终止该进程的执行，臵调度标志真，指示该进程被终止后重新调度。
（3）若该进程还有子进程，应将所有子孙进程终止，以防它们成为不可控进程。
（4）将被终止进程拥有的全部资源，归还给父进程，或归还给系统。
计算机操作系统（第四版）课后习题答案第二章
计算机操作系统（第四版）课后习题答案第二章第二章1. 什么是前趨圖？為什么要引入前趨圖？答：前趨圖(Precedence Graph)是一個有向無循環圖，記為DAG(Directed Acyclic Graph)，用于描述進程之間執行的前后關系。
2. 畫出下面四條詫句的前趨圖:S1=a：=x+y;S2=b：=z+1;S3=c：=a-b；S4=w：=c+1;答：其前趨圖為：3. 為什么程序并發執行會產生間斷性特征？程序在并發執行時，由于它們共享系統資源，以及為完成同一項任務而相互合作，致使在這些并發執行的進程之間，形成了相互制約的關系，從而也就使得進程在執行期間出現間斷性。
4. 程序并發執行時為什么會失去封閉性和可再現性？因為程序并發執行時，是多個程序共享系統中的各種資源，因而這些資源的狀態是由多個程序來改變，致使程序的運行失去了封閉性。
而程序一旦失去了封閉性也會導致其再失去可再現性。
GAGGAGAGGAFFFFAFAF5. 在操作系統中為什么要引入進程概念？它會產生什么樣的影響?為了使程序在多道程序環境下能并發執行，并能對并發執行的程序加以控制和描述，從而在操作系統中引入了進程概念。
影響: 使程序的并發執行得以實行。
6. 試從動態性，并發性和獨立性上比較進程和程序?a. 動態性是進程最基本的特性，可表現為由創建而產生，由調度而執行，因得不到資源而暫停執行，以及由撤銷而消亡，因而進程由一定的生命期；而程序只是一組有序指令的集合，是靜態實體。
b. 并發性是進程的重要特征，同時也是OS的重要特征。
引入進程的目的正是為了使其程序能和其它建立了進程的程序并發執行，而程序本身是不能并發執行的。
c. 獨立性是指進程實體是一個能獨立運行的基本單位，同時也是系統中獨立獲得資源和獨立調度的基本單位。
而對于未建立任何進程的程序，都不能作為一個獨立的單位來運行。
7. 試說明PCB的作用?為什么說PCB是進程存在的唯一標志?a. PCB是進程實體的一部分，是操作系統中最重要的記錄型數據結構。
计算机操作系统(第四版)课后习题答案第三章
第三章处理机调度与死锁1,高级调度与低级调度的主要任务是什么？为什么要引入中级调度？【解】（1）高级调度主要任务是用于决定把外存上处于后备队列中的那些作业调入内存，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排在就绪队列上，准备执行。
（2）低级调度主要任务是决定就绪队列中的哪个进程将获得处理机，然后由分派程序执行把处理机分配给该进程的操作。
（3）引入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。
为此，应使那些暂时不能运行的进程不再占用宝贵的内存空间，而将它们调至外存上去等待，称此时的进程状态为就绪驻外存状态或挂起状态。
当这些进程重又具备运行条件，且内存又稍有空闲时，由中级调度决定，将外存上的那些重又具备运行条件的就绪进程重新调入内存，并修改其状态为就绪状态，挂在就绪队列上，等待进程调度。
3、何谓作业、作业步和作业流？【解】作业包含通常的程序和数据，还配有作业说明书。
系统根据该说明书对程序的运行进行控制。
批处理系统中是以作业为基本单位从外存调入内存。
作业步是指每个作业运行期间都必须经过若干个相对独立相互关联的顺序加工的步骤。
作业流是指若干个作业进入系统后依次存放在外存上形成的输入作业流；在操作系统的控制下，逐个作业进程处理，于是形成了处理作业流。
4、在什么情冴下需要使用作业控制块JCB＞其中包含了哪些内容？【解】每当作业进入系统时，系统便为每个作业建立一个作业控制块JCB根据作业类型将它插入到相应的后备队列中。
JCB包含的内容通常有：1）作业标识2）用户名称3）用户账户4）作业类型（CPU 繁忙型、I/O 芳名型、批量型、终端型）5）作业状态6）调度信息（优先级、作业已运行）7）资源要求8）进入系统时间9）开始处理时间10）作业完成时间11）作业退出时间12）资源使用情况等5.在作业调度中应如何确定接纳多少个作业和接纳哪些作业？【解】作业调度每次接纳进入内存的作业数，取决于多道程序度。
计算机操作系统第四版ppt课件
目录
• 引言 • 进程管理 • 内存管理 • 文件管理 • 设备管理 • 并行与分布式处理系统
01
CATALOGUE
引言
计算机操作系统概述
01
02
03
定义
计算机操作系统是一种系 统软件，它是计算机上的 一个关键组成部分。
作用
操作系统管理和控制计算 机的硬件和软件资源，为 用户提供方便、高效的使 用环境。
04
共享性
操作系统中的资源可以被多个程序共 同使用。
06
异步性
在多道程序环境下，允许多个程序并发执行， 但由于资源有限，进程的执行顺序和执行时间 都是不确定的。
02
CATALOGUE
进程管理
进程的概念和特征
进程是程序的一次执 行过程，是系统进行 资源分配和调度的基 本单位。
进程由程序、数据和 进程控制块（PCB） 三部分组成。
通道控制方式
通道独立控制I/O操作，实现了 CPU、通道、I/O设备的并行工
作。
设备分配策略及实现方法
设备分配中的数据结构
设备控制表、设备队列、系统设备表等。
设备分配策略
先进先出、优先级高者先等分配策略。
设备分配算法
基于设备请求队列的分配算法、基于设备优先级的分配算法等。
设备分配的安全性
死锁的预防、避免和检测与恢复。
实现多道程序的并发执行，提高内存 利用率和系统吞吐量。
分区存储管理方案
固定分区
将内存划分为若干个固定大小的区域，每个 区域只能装入一个作业。
分区分配算法
首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适 应算法等。
可变分区
根据作业大小动态划分内存区域，提高内存 利用率。
计算机操作系统(第四版)课后习题答案第三章
第三章处理机调度与死锁1，高级调度与低级调度的主要任务是什么？为什么要引入中级调度？【解】（1）高级调度主要任务是用于决定把外存上处于后备队列中的那些作业调入内存，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排在就绪队列上，准备执行。
（2）低级调度主要任务是决定就绪队列中的哪个进程将获得处理机，然后由分派程序执行把处理机分配给该进程的操作。
（3）引入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。
为此，应使那些暂时不能运行的进程不再占用宝贵的内存空间，而将它们调至外存上去等待，称此时的进程状态为就绪驻外存状态或挂起状态。
当这些进程重又具备运行条件，且内存又稍有空闲时，由中级调度决定，将外存上的那些重又具备运行条件的就绪进程重新调入内存，并修改其状态为就绪状态，挂在就绪队列上，等待进程调度。
3、何谓作业、作业步和作业流？【解】作业包含通常的程序和数据，还配有作业说明书。
系统根据该说明书对程序的运行进行控制。
批处理系统中是以作业为基本单位从外存调入内存。
作业步是指每个作业运行期间都必须经过若干个相对独立相互关联的顺序加工的步骤。
作业流是指若干个作业进入系统后依次存放在外存上形成的输入作业流；在操作系统的控制下，逐个作业进程处理，于是形成了处理作业流。
4、在什么情冴下需要使用作业控制块JCB？其中包含了哪些内容？【解】每当作业进入系统时，系统便为每个作业建立一个作业控制块JCB，根据作业类型将它插入到相应的后备队列中。
JCB 包含的内容通常有：1) 作业标识2)用户名称3)用户账户4)作业类型（CPU 繁忙型、I/O芳名型、批量型、终端型）5)作业状态6)调度信息（优先级、作业已运行）7)资源要求8)进入系统时间9) 开始处理时间10) 作业完成时间11) 作业退出时间12) 资源使用情况等5．在作业调度中应如何确定接纳多少个作业和接纳哪些作业？【解】作业调度每次接纳进入内存的作业数，取决于多道程序度。
计算机操作系统（第四版）课后习题答案（完整版）
计算机操作系统（第四版）课后习题答案（完整版）第⼀章1．设计现代OS的主要⽬标是什么？答：（1）有效性（2）⽅便性（3）可扩充性（4）开放性2．OS的作⽤可表现在哪⼏个⽅⾯？答：（1）OS作为⽤户与计算机硬件系统之间的接⼝（2）OS作为计算机系统资源的管理者（3）OS实现了对计算机资源的抽象3．为什么说OS实现了对计算机资源的抽象？答：OS⾸先在裸机上覆盖⼀层I/O设备管理软件，实现了对计算机硬件操作的第⼀层次抽象；在第⼀层软件上再覆盖⽂件管理软件，实现了对硬件资源操作的第⼆层次抽象。
OS 通过在计算机硬件上安装多层系统软件，增强了系统功能，隐藏了对硬件操作的细节，由它们共同实现了对计算机资源的抽象。
4．试说明推动多道批处理系统形成和发展的主要动⼒是什么？答：主要动⼒来源于四个⽅⾯的社会需求与技术发展：（1）不断提⾼计算机资源的利⽤率；（2）⽅便⽤户；（3）器件的不断更新换代；（4）计算机体系结构的不断发展。
5．何谓脱机I/O和联机I/O？答：脱机I/O 是指事先将装有⽤户程序和数据的纸带或卡⽚装⼊纸带输⼊机或卡⽚机，在外围机的控制下，把纸带或卡⽚上的数据或程序输⼊到磁带上。
该⽅式下的输⼊输出由外围机控制完成，是在脱离主机的情况下进⾏的。
⽽联机I/O⽅式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。
6．试说明推动分时系统形成和发展的主要动⼒是什么？答：推动分时系统形成和发展的主要动⼒是更好地满⾜⽤户的需要。
主要表现在：CPU 的分时使⽤缩短了作业的平均周转时间；⼈机交互能⼒使⽤户能直接控制⾃⼰的作业；主机的共享使多⽤户能同时使⽤同⼀台计算机，独⽴地处理⾃⼰的作业。
7．实现分时系统的关键问题是什么？应如何解决？答：关键问题是当⽤户在⾃⼰的终端上键⼊命令时，系统应能及时接收并及时处理该命令，在⽤户能接受的时延内将结果返回给⽤户。
解决⽅法：针对及时接收问题，可以在系统中设置多路卡，使主机能同时接收⽤户从各个终端上输⼊的数据；为每个终端配置缓冲区，暂存⽤户键⼊的命令或数据。
计算机操作系统（第四版）课后习题答案第三章
第三章处理机调度与死锁1，高级调度与低级调度的主要任务是什么？为什么要引入中级调度？【解】（1）高级调度主要任务是用于决定把外存上处于后备队列中的那些作业调入内存，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排在就绪队列上，准备执行。
（2）低级调度主要任务是决定就绪队列中的哪个进程将获得处理机，然后由分派程序执行把处理机分配给该进程的操作。
（3）引入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。
为此，应使那些暂时不能运行的进程不再占用宝贵的内存空间，而将它们调至外存上去等待，称此时的进程状态为就绪驻外存状态或挂起状态。
当这些进程重又具备运行条件，且内存又稍有空闲时，由中级调度决定，将外存上的那些重又具备运行条件的就绪进程重新调入内存，并修改其状态为就绪状态，挂在就绪队列上，等待进程调度。
3、何谓作业、作业步和作业流？【解】作业包含通常的程序和数据，还配有作业说明书。
系统根据该说明书对程序的运行进行控制。
批处理系统中是以作业为基本单位从外存调入内存。
作业步是指每个作业运行期间都必须经过若干个相对独立相互关联的顺序加工的步骤。
作业流是指若干个作业进入系统后依次存放在外存上形成的输入作业流；在操作系统的控制下，逐个作业进程处理，于是形成了处理作业流。
4、在什么情冴下需要使用作业控制块J CB？其中包含了哪些内容？【解】每当作业进入系统时，系统便为每个作业建立一个作业控制块JCB，根据作业类型将它插入到相应的后备队列中。
JCB 包含的内容通常有：1) 作业标识2)用户名称3)用户账户4)作业类型（CPU繁忙型、I/O芳名型、批量型、终端型）5)作业状态6)调度信息（优先级、作业已运行）7)资源要求8)进入系统时间9) 开始处理时间10) 作业完成时间11) 作业退出时间12) 资源使用情况等5．在作业调度中应如何确定接纳多少个作业和接纳哪些作业？【解】作业调度每次接纳进入内存的作业数，取决于多道程序度。
计算机操作系统第四版教案
(2) CPU等待人工操作。当用户进行装带(卡)、卸带(卡) 等人工操作时，CPU及内存等资源是空闲的。
整理课件 13
第一章 操作系统引论
2. 脱机输入/输出(Off-Line I/O)方式 为了解决人机矛盾及CPU和I/O设备之间速度不匹配的矛 盾，20世纪50年代末出现了脱机I/O技术。该技术是事先将 装有用户程序和数据的纸带装入纸带输入机，在一台外围机 的控制下，把纸带(卡片)上的数据(程序)输入到磁带上。当 CPU需要这些程序和数据时，再从磁带上高速地调入内存。
整理课件 9
第一章 操作系统引论
图1-2 I/O软件隐藏了I/O操作实现的细节
整理课件 10
第一章 操作系统引论
1.1.3 推动操作系统发展的主要动力 1．不断提高计算机资源利用率 2. 方便用户 3. 器件的不断更新换代 4. 计算机体系结构的不断发展 5. 不断提出新的应用需求
整理课件 11
整理课件
2
第一章 操作系统引论
第一章 操作系统引论
1.1 操作系统的目标和作用 1.2 操作系统的发展过程 1.3 操作系统的基本特性 1.4 操作系统的主要功能 1.5 OS结构设计 习题
整理课件 3
第一章 操作系统引论
1.1 操作系统的目标和作用
操作系统的目标与应用环境有关。例如在查询系统中所 用的OS，希望能提供良好的人—机交互性；对于应用于工 业控制、武器控制以及多媒体环境下的OS，要求其具有实 时性；而对于微机上配置的OS，则更看重的是其使用的方 便性。
(1) 人—机交互。 (2) 共享主机。
整理课件 26
第一Байду номын сангаас 操作系统引论
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任务——完成用户提出的 I/O请求，提高 I/O速率，提高设备利用率。
I/O系统的功能 I/O系统的层次结构和模型 I/O系统的接口
2020/6/20
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6.1.1、I/O系统的基本功能
1、隐藏物理设备的细节 I/O设备类型多，差异大。利用设备控制器（硬件） 进行控制。隐藏物理设备的使用细节。 2、与设备的无关性 用户仅提供逻辑设备名来使用设备；即插即用功能。
1、 I/O软件的层次——四层 • 1）用户层软件：实现与用户交互的接口 • 2）设备独立性软件： • 3）设备驱动程序：实现系统对设备发出指令 • 4）中断处理程序
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I/O应答
用户层软件 设备独立性软件
设备驱动程序 中断处理程序
硬件
产生I/O请求、格式化I/O等 映射、保护、分块、缓冲、分配
设置设备寄存器、检查R状态
保存CPU环境、转中断处理程序、恢复中 断进程
执行I/O操作
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2、 I/O系统中各种模块之间的层次试图（图6.2） 1）I/O系统的上、下接口 （1）I/O系统接口
是I/O系统与上层系统之间的接口。向上层提供对 设备操作的抽象命令，供高层对设备的使用。OS在用 户层中提供了与I/O操作有关的库函数，供用户使用。 （2）软件/硬件接口
第六章 设备管理
第一节 I/O系统的功能、模型和接口 第二节 I/O设备和控制方式 第三节 中断机构和中断处理程序 第四节 设备驱动程序 第五节 与设备无关的IO软件 第六节 用户层的IO软件 第七节 缓冲区管理 第八节 磁盘存储器的性能和调度
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6.1 I/O系统的功能、模型和接口
2020/输入输出 （1）字符设备：键盘、打印机等。不可寻址。中断 驱动控制方式。 （2）put和get操作。为字符设备建立一个字符缓冲区。 （3）in-control指令。统一处理各类字符设备。包含 许多参数，每个参数对应一个具体设备。
3、网络通信接口 操作系统需提供相应的网络软件和网络通信接口
6、错误处理 设备包括机械和电气部分，易出错和故障。临时性 错误（重试）、持久性错误（向上层报告）
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6.1.2、I/O系统的层次和模型
I/O软件向下与硬件相关，向上与文件系统、虚拟 存储、用户直接交换，都需要 I/O系统来实现 I/O操 作。目前均为层次式 I/O系统设计，单向调用。
在上下两个接口之间则是I/O系统。
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2）I/O系统的分层 （1）中断处理程序
当有I/O设备发来中断请求信号时，中断硬件初步 处理后转中断处理程序。
（2）设备驱动程序 是进程和设备控制器之间的通信程序。将上层发
来的抽象请求转化为对设备的具体参数和命令，装入 控制器中。
（3）设备独立性软件 即设备无关性软件。 I/O软件独立于具体使用的
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6.2 I/O设备和设备控制器
I/O设备有机械部分和电子部分组成。机 械部分即为一般的I/O设备，电子部分称为设 备控制器或适配器（控制卡、接口卡、网卡）
I/O设备 设备控制器 I/O通道 总线系统
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6.2.1、I/O设备
1、I/O设备的类型
键磁盘带、打机鼠印、标机磁、盘语机言、输光入盘输机出
按传输速率分类：低速、中速、高速设备
按信息交换单位分类：块设备、字符设备
按设备的共享属性：独占、共享、虚拟设备
• 2、设备与控制器之间的接口
在该接口中，有三种类型的信号线：
数据信号线：用于设备和控制器之间传送数据信号
控制信号线：控制器向设备发送控制信号时的通路
状态信号线：传送指示设备当前状态的信号
3、提高处理机和I/O设备的利用率 设备之间、设备与处理机之间均可并行操作。要求 CPU快速响应I/O请求，减少对设备运行的干预时间。
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4、对I/O设备进行控制 即驱动程序的功能。具体控制方式与设备的传输速 率和传输数据单位有关。
5、确保对设备的正确共享 以共享属性来分类，分为独占设备、共享设备。
物理设备。
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6.1.3、I/O系统接口
I/O系统与高层之间的接口中，根据设备类型不同， 分为块设备接口、流设备接口、网络接口。
1、块设备接口——控制磁盘、光盘设备的输入输 出 （1）块设备：磁盘等。可寻址。DMA控制方式。 （2）隐藏了磁盘的二维结构。扇区编号0——n-1 （3）将上层的抽象命令映射为低层操作。如将抽象 命令的逻辑块号转化为盘面、磁道、扇区。
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CPU与控制器接口 数据线
数据寄存器
地址线
控制/状态 寄存器
控制线
控制器与设备接口
地控址制识器别 数与据设缓备冲 差错接控口制1
数据 状态 控制
…… …
I/O 逻辑
控制器 与设备 接口n
数据 状态 控制
设备控制器的组成
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6.2.3 内存映像I/O
6、差错控制 控制器兼管对由I/O设备传送来的数据进行差错检测
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• 设备控制器的组成：
设备控制器与处理机的接口 共有三类线：数据线、地址线、控制线
设备控制器与设备的接口 每个接口中都存在数据、控制、状态三种信号
I/O逻辑－－实现对设备的控制 CPU利用它向控制器发送命令； 负责对命令译码和地址译码。
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• 基本功能（续上）：
2、数据交换－－寄存器 实现CPU与控制器，控制器与设备间的数据交换
3、标识和报告设备的状态 控制器中的状态寄存器记录设备的状态供CPU了解
4、地址识别－－地址译码器 每个设备都有一个地址，控制器必须能识别。
5、数据缓冲－－缓冲器 解决I/O设备与CPU、内存速度不匹配的矛盾
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6.2.2、设备控制器
一些设备会有机械和电子两部分。电子部分称为设 备控制器。它是CPU和设备之间的接口。
• 设备控制器负责控制一个或多个I/O设备，实现设备 和计算机间的数据交换。
• 基本功能：
1、接收和识别命令 在控制器中应具有控制寄存器，用来存放接收的 命令和参数，并进行译码