第二章 操作系统参考答案

一、选择题

BBDAA ACCCB DDCAC ACCCC BDDAA

二、判断题

××√××××××√×√√××

三．简答题

1. 什么是操作系统？试述其主要特征和功能。

2. 何谓进程？请图示具有基本进程状态的状态转移图，并指出转移原因。

3. 什么是死锁？产生死锁的必要条件是什么？解决死锁的方法主要有哪些？

4. 简述分页式存储管理的核心思想。

5. I/O控制方式有哪几种？试比较它们各自的优缺点。

6. 什么是文件和文件系统？简要说明文件系统的主要功能。

1、答：操作系统是计算机系统中的一个系统软件，它是这样一些程序模块的集合：它管理和控制计算机系统中的硬件及软件资源，合理地组织计算机的工作流程，以便有效地利用这些资源为用户提供一个功能强大、使用方便的工作环境，从而在计算机与用户之间起到接口的作用。其主要特征包括并发性、共享性和异步性，主要功能有处理器管理、存储管理、设备管理以及文件管理。

2、答：进程是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。它是操作系统动态执行的基本单元，其调度运行的基本单位是线程。进程的三种基本状态是：运行状态、就绪状态和等待状态，由此得到了进程的三态模型：

引起进程状态转换的具体原因如下：1）运行态—→等待态：等待使用资源；等待外设传输；等待人工干预。2）等待态—→就绪态：资源得到满足；外设传输结束；人工干预完成。3）运行态—→就绪态：运行时间到；出现有更高优先权进程。4）就绪态—→运行态：CPU空闲时选择一个就绪进程。

3、答：死锁是指两个或两个以上的进程，因竞争系统的共享资源而产止无止境地互相等待的现象，我们称这些进程处于互锁状态。产生死锁的必要条件：1）互斥条件。2）不剥夺条件。3）部分分配条件。4）环路条件条件。解决死锁的方法主要有：预防死锁、避免死锁、检测与恢复死锁。

4、答：分页式存储管理是在现代计算机操作系统中被广泛采用的一种存储管理解决方

案。如果不把作业装入主存连续空闲区内，而将其分配到几个不连续的区域内，从而不需移动主存原有的数据，就可以有效地解决外部碎片问题。这就是分页式存储管理的核心思想。

5、答：常用I/O控制方式有四种。它们是:1) 程序直接控制方式；其优点是控制简单，所需硬件支持少。其缺点是CPU和外部设备只能串行工作，CPU的利用率低；不能实现设备之间的并行工作；只适用于那些CPU执行速度较慢，而且外部设备较少的系统。2) 中断控制方式；其优点是所需硬件支持较少，与程序直接控制方式相比，使CPU的利用率大大提高且能支持多道程序和设备的并行操作。其缺点是消耗的CPU处理时间较多；随着外部I/O设备的增多和速度的提高，可能会造成CPU无法响应中断和出现数据丢失现象。3) DMA 方式；其优点是I/O速度较快，大大减少了CPU进行中断处理的次数；排除了因并行操作设备过多时CPU来不及处理或因速度不匹配而造成数据丢失等现象。其缺点是所需硬件较多；多个DMA控制器的同时使用会引起内存地址的冲突并使得控制过程进一步复杂化。4) 通道控制方式；其优点是I/O速度快，进一步减轻了CPU的工作负担和增加了计算机系统的并行工作能力。其缺点是控制较复杂，所需的硬件最复杂。

6、答：文件是具有文件名的一组相关信息（数据项）的集合。其中文件名是文件的标识符号。文件系统是操作系统中管理文件的机构，它由管理文件所需的数据结构（如文件控制块FCB、存储分配表等)和相应的管理软件以及访问文件的一组操作所组成。文件系统的主要功能是：1）实现文件从名字空间到外存地址空间的映射，即实现文件的按名存取。2）对文件和目录进行管理。3）统一管理文件存储空间(即外存)，实施存储空间的分配与回收。4）完成文件的共享和提供安全保护功能。5）提供用户接口。

四.综合题

1.设阅览室有 200 个座位，最多可以同时容纳 200 个读者，当读者进入或离开阅览室时都必须在登记表上登记，试用 P，V 操作编写读者进程的同步算法。

2.设某计算机系统有一台输入机、两台打印机，现有二道程序同时投入运行，且程序A先开始运行，程序B后运行。程序A的运行轨迹为：计算50ms，打印信息100ms，再计算50ms ,打印信息100ms ,结束。程序B运行的轨迹为：计算50ms，输入数据80ms，再计算100ms，结束。要求：1）用图画出这二道程序并发执行时的工作情况。2)说明在二道程序运行时，CPU有无空闲等待？若有，在哪段时间内等待？为什么会空闲等待？3)程序A、B运行时有无等待现象？在什么时候会发生等待现象？

3.在一个请求分页系统中，假如系统分配给一个作业的物理块数为 3，且此作业的页面走向为2，3，2，1，5，2，4，5，3，2，5，2。试用FIFO和LRU 两种算法分别计算出程序访问过程中所发生的缺页次数。

1、答：读者的动作有两个，一是填表进入阅览室，这时要考虑阅览室里是否有座位；一是读者阅读完毕，离开阅览室，这时的操作要考虑阅览室里是否有读者。读者在阅览室读书时，由于没有引起资源的变动，不算动作变化。算法的信号量有三个：seats——表示阅览室是否有座位（初值为200，代表阅览室的空座位数）；readers——表示阅览室里的读者数，初值为0；用于互斥的mutex，初值为1。

读者进入阅览室的动作描述

getin ：

while(TRUE){

P (seats); /*没有座位则离开*/ P （mutex ） /*进入临界区*/ 填写登记表; 进入阅览室读书;

V （mutex ） /*离开临界区*/ V （readers ） }

读者离开阅览室的动作描述 getout ：

while(TRUE){

P （readers ） /*阅览室是否有人读书*/ P （mutex ） /*进入临界区*/ 消掉登记； 离开阅览室；

V （mutex ） /*离开临界区*/

V （seats ） /*释放一个座位资源*/ }

2、答：

（1）工作情况如图。

程序A

程序B

时间

（2）CPU 有空闲等待，它发生在100 ms ~150 ms 时间段内，此时间段内程序A 与程序B 都在进行I/O 操作。

（3）程序A 无等待现象，程序B 在0 ms ~50 ms 时间段与180 ms ~200 ms 时间段内有等待现象。

3、答：

页面走向

物理块 缺页次数

100 ms

5

计100 ms

打5计

打58计

输

100 ms

计

5等2等

5

1015182030

缺页次数为9次（2）LRU法

页面走向

物理块

缺页次数

缺页次数为7次