操作系统测验答案

一、问答题

1．请表述分页存储管理方式与分段存储管理方式的主要区别。

P138

2.试说明改进型Clock置换算法的基本原理。P153

既要是未使用过的页面，又要是未被修改过的页面。

3．操作系统的作用可表现在哪几个方面？

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

4．是什么原因使OS具有异步性特征？

由于各用户程序性能的不同，比如，有的侧重于计算而较少需要I/O，而有的程序其计算少而I/O多，这样，很可能是先进入内存的作业后完成，而后进入内存的作业先完成。或者说，进程是以人们不可预知的速度向前推进，此即进程的异步性(Asynchronism)。

5．引入挂起状态的原因是什么？它有哪些性质？

引入挂起状态的原因有：(1) 终端用户的请求。(2) 父进程请求。(3) 负荷调节的需要。

(4) 操作系统的需要。

引入挂起状态后，它要求增加从挂起状态(又称为静止状态)到非挂起状态(又称为活动状态)的转换；或者相反。包括：活动就绪→静止就绪、活动阻塞→静止阻塞、静止就绪→活动就绪、静止阻塞→活动阻塞。

6．同步机制应遵循哪些基本规则？为什么？

所有同步机制都应遵循下述四条准则：

(1) 空闲让进。当无进程处于临界区时，表明临界资源处于空闲状态，应允许一个请求进入临界区的进程立即进入自己的临界区，以有效地利用临界资源。

(2) 忙则等待。当已有进程进入临界区时，表明临界资源正在被访问，因而其它试图进入临界区的进程必须等待，以保证对临界资源的互斥访问。

(3) 有限等待。对要求访问临界资源的进程，应保证在有限时间内能进入自己的临界区，以免陷入“死等”状态。

(4) 让权等待。当进程不能进入自己的临界区时，应立即释放处理机，以免进程陷入“忙等”状态。

原因是：为实现进程互斥地进入自己的临界区，需要在系统中设置专门的同步机构来协调各进程间的运行。

7．抢占调度方式的原则是什么？

(1) 优先权原则。允许优先权高的新到进程抢占当前进程的处理机。

(2) 短作业(进程)优先原则。短作业(进程)可以抢占当前较长作业(进程)的处理机。

(3) 时间片原则。各进程按时间片轮流运行，当一个时间片用完后，便停止该进程的执行而重新进行调度。这种原则适用于分时系统、大多数的实时系统，以及要求较高的批处理系统。

8．什么是静态优先权？什么是动态优先权？

静态优先权是在创建进程时确定的，且在进程的整个运行期间保持不变。

动态优先权是指在创建进程时所赋予的优先权，是可以随进程的推进或随其等待时间的增加而改变的，以便获得更好的调度性能。

9．何谓死锁？产生的死锁原因是什么？产生死锁的必要条件有哪些？

死锁是指多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局。

产生死锁的原因可归结为如下两点：

(1) 竞争资源。当系统中供多个进程共享的资源如打印机、公用队列等，其数目不足以满足诸进程的需要时，会引起诸进程对资源的竞争而产生死锁。

(2) 进程间推进顺序非法。进程在运行过程中，请求和释放资源的顺序不当，也同样会导致产生进程死锁。

产生死锁的必要条件有四个：

(1) 互斥条件。(2) 请求和保持条件。(3) 不剥夺条件。(4) 环路等待条件。

10．请表述银行家算法的基本思想。

银行家算法是一种最有代表性的避免死锁的算法。在避免死锁方法中允许进程动态地申请资源，但系银行家算法统在进行资源分配之前，应先计算此次分配资源的安全性，若分配不会导致系统进入不安全状态，则分配，否则等待。

11．什么是系统安全状态？

P108所谓安全状态，是指系统能按某种进程顺序(P1，P2，…，Pn)(称〈P1，P2，…，Pn〉序列为安全序列)，来为每个进程Pi分配其所需资源，直至满足每个进程对资源的最大需求，使每个进程都可顺利地完成。如果系统无法找到这样一个安全序列，则称系统处于不安全状态。

12．请详细说明可通过哪些途径预防死锁。

（1）摒弃“请求和保持”条件，系统要求所有进程一次性地申请整个运行过程中所需要的全部资源。

（2）摒弃“不剥夺”条件，进程是在需要资源时才提出请求，这样，一个已经保持了某些资源的进程，当它在提出新的资源要求而不能立即得到满足时，必须释放它已经保持的所有资源，待以后需要时再重新申请。

（3）摒弃“环路等待”条件，系统将所有资源按类型进行线性排队，并赋予不同的序号。所有的进程对资源的请求必须严格按照资源序号递增的顺序提出，这样，在所形成的资源分配图当中，不可能再出现环路，从而摒弃了“环路等待”的条件。

13．试说明SPOOLing系统的组成。P190

SPOOLing系统主要有以下三部分：

(1) 输入井和输出井。这是在磁盘上开辟的两个大存储空间。输入井是模拟脱机输入时的磁盘设备，用于暂存I/O设备输入的数据；输出井是模拟脱机输出时的磁盘，用于暂存用户程序的输出数据。

(2) 输入缓冲区和输出缓冲区。为了缓和CPU和磁盘之间速度不匹配的矛盾，在内存中要开辟两个缓冲区：输入缓冲区和输出缓冲区。输入缓冲区用于暂存由输入设备送来的数据，以后再传送到输入井。输出缓冲区用于暂存从输出井送来的数据，以后再传送给输出设备。

和输出进程SPo。这里利用两个进程来模拟脱机I/O时的

(3) 输入进程SP

i

外围控制机。其中，进程SP

模拟脱机输入时的外围控制机，将用户要求的数据

i

从输入机通过输入缓冲区再送到输入井，当CPU需要输入数据时，直接从输入井读入内存；进程SPo模拟脱机输出时的外围控制机，把用户要求输出的数据先从内存送到输出井，待输出设备空闲时，再将输出井中的数据经过输出缓冲区送到输出设备上。

14．设备中断处理程序的主要工作有哪些？

进行进程上下文的切换、对处理中断信号源进行测试、读取设备状态和修改进程状态。

15．程序的装入有几种方式？它们分别适用于何种场合？

1）绝对装入方式(Absolute Loading Mode)

编译程序知道程序将驻留在内存的什么位置，编译程序将产生绝对地址的目标代码。程序要运行时先进行绝对装入。

2）可重定位装入方式(Relocation Loading Mode)

在多道程序环境下，编译程序不能预知所编译的目标模块应放在内存的何处时，所得到的目标模块的起始地址通常是从0开始的，程序中的其它地址也都是相对于起始地址计算的。此时应采用可重定位装入方式，根据内存的当前情况，将装入模块装入到内存的适当位置。

3）动态运行时装入方式(Dynamic Run-time Loading)

允许程序运行时在内存中移动位置的场合使用。

16．所谓进程对换技术？

是指把内存中暂时不能运行的进程或者暂时不用的程序和数据调出到外存上，以便腾出足够的内存空间，再把已具备运行条件的进程或进程所需要的程序和数据调入内存。对换是提高内存利用率的有效措施。

二、计算题

1.试写出相应的程序来描述下面的前趋图（有向边上的a-j是相应的信号量）。