操作系統(tǒng)簡(jiǎn)答題匯總

1、簡(jiǎn)答題-練習(xí)題1文件的物理結(jié)構(gòu)有哪幾種?為什么說串聯(lián)文件結(jié)構(gòu)不適合于隨機(jī)存取?2在單處理機(jī)的請(qǐng)求分頁系統(tǒng)中，在CPU上執(zhí)行的進(jìn)程A發(fā)生缺頁中斷時(shí)進(jìn)入什么狀態(tài)？系統(tǒng)處理完缺頁中斷后到就緒隊(duì)列中再次調(diào)度用戶進(jìn)程時(shí)，結(jié)果調(diào)度到的仍然是A進(jìn)程，有可能出現(xiàn)這種情況嗎？為什么？3目錄文件可以分為哪些種類?說明它們各自的特點(diǎn)(包括優(yōu)缺點(diǎn))。4解釋操作的含義及其信號(hào)量的物理意義。5在單處理機(jī)的分時(shí)系統(tǒng)中，在CPU上執(zhí)行的進(jìn)程A用完時(shí)間片后，系統(tǒng)進(jìn)行切換，結(jié)果調(diào)度到的仍然是A進(jìn)程。有可能出現(xiàn)上述情況嗎？為什么？6常用的文件存儲(chǔ)空間的管理方法有哪幾種?試述它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)。7分析死鎖與阻塞的根本區(qū)別？8進(jìn)程的生存

2、周期包括哪三個(gè)基本狀態(tài)?作業(yè)調(diào)度與進(jìn)程調(diào)度的主要區(qū)別是什么?9分析在生產(chǎn)者和消費(fèi)者問題中，是否可以交換兩個(gè)P和V操作的順序，并說明原因。10判斷下列同步問題是否有錯(cuò)?若有錯(cuò)則指出錯(cuò)誤的原因,并改正（14分）：(1)設(shè)p1和P2兩進(jìn)程共用一緩沖區(qū)Buf,P1向Buf寫信息,P2從Buf中讀出信息,算法描述如圖1所示。(2)設(shè)A1和A2為兩并發(fā)進(jìn)程,它們共享一臨界資源,執(zhí)行算法見圖2. P1進(jìn)程 P2進(jìn)程 A1進(jìn)程 A2進(jìn)程 P(S2) P(S1) P(S) 從Buf讀出信息 CSA1 CSA2 向Buf寫信息 V(S) V(S1) V(S2) S的初值為0 S1,S2的初值為1 圖 1 圖 21

3、1.什么是操作系統(tǒng)的主要功能？ 12.批處理、分時(shí)和實(shí)時(shí)系統(tǒng)的特征？ 13.多道程序(multipropramming)和多重處理(multirocessing)有何區(qū)別？ 14.討論操作系統(tǒng)可以從哪些角度出發(fā)，如何把它們統(tǒng)一起來？ 15.設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)與哪些硬件器件有關(guān)？16.終端處理程序應(yīng)具有那些功能？17.系統(tǒng)調(diào)用與一般的過程調(diào)用有什么差別？18.命令解釋程序的主要作用是什么？ 19.系統(tǒng)調(diào)用的執(zhí)行過程分可分為哪幾步？20.UNIX系統(tǒng)有什么特點(diǎn)？21.什么是進(jìn)程間的互斥？什么是進(jìn)程間同步？22. 并發(fā)進(jìn)進(jìn)程所受的制約關(guān)系有哪兩種？引起制約的原因是什么？23.在生產(chǎn)者-消費(fèi)者問題中，

4、我們?cè)O(shè)置三個(gè)信號(hào)燈，一個(gè)用于互斥的信號(hào)燈mutex,起初值為1；另外兩個(gè)信號(hào)燈是：full(初值為0，用以指示緩沖區(qū)內(nèi)是否有物品)和empty（初值為n,表示可利用的緩沖區(qū)數(shù)目）。試寫出此時(shí)的生產(chǎn)者-消費(fèi)者問題的描述。24.作業(yè)調(diào)度的性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)有哪些？這些性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)在任何情況下都能反映調(diào)度策略的優(yōu)劣嗎？ 25.請(qǐng)說明在生產(chǎn)者消費(fèi)者問題的描述中，P操作顛倒會(huì)產(chǎn)生死鎖嗎？為什么？ 26.P個(gè)進(jìn)程共享m個(gè)同類資源，每一個(gè)資源在任意時(shí)刻只能供一個(gè)進(jìn)程使用，每一進(jìn)程對(duì)任意資源都只能使用一有限時(shí)間，使用完便立即釋放。并且，每個(gè)進(jìn)程對(duì)該類資源的最大需求量小于該類資源的數(shù)目。設(shè)所有進(jìn)程對(duì)資源的最大需要數(shù)目

5、之和小于p+m。試證：在該系統(tǒng)中不會(huì)發(fā)生死鎖。 27.UNIX系統(tǒng)采用什么樣的進(jìn)程調(diào)度算法？它的進(jìn)程切換調(diào)度算法swtch的主要任務(wù)是什么？28.存儲(chǔ)管理的主要功能是什么? 29.段式管理可以實(shí)現(xiàn)虛存嗎？如果可以，簡(jiǎn)述實(shí)現(xiàn)方法。 30.段頁式管理的主要缺點(diǎn)是什么？有什么改進(jìn)辦法？ 31.段式管理與頁式管理有何區(qū)別？32.什么是動(dòng)態(tài)重定位？如何實(shí)現(xiàn)？33.試述分區(qū)管理中的最先適應(yīng)算法、最佳適應(yīng)算法以及最壞適應(yīng)算法的原理，并比較其優(yōu)缺點(diǎn)。34.設(shè)備管理的目標(biāo)和功能是什么？35.簡(jiǎn)述DMA方式的數(shù)據(jù)輸入處理過程。36.什么是陷阱？什么是軟中斷？試述中斷、陷阱和軟中斷之間的異同。 37.設(shè)備分配的原則

6、是什么？38.什么叫I/O控制？它可用哪幾種方式實(shí)現(xiàn)？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？39.常用的文件存儲(chǔ)設(shè)備的管理方法有哪些？試述主要優(yōu)缺點(diǎn)。40.什么是文件目錄？文件目錄中包含那些信息？41.設(shè)索引表長(zhǎng)度為13，其中0-9項(xiàng)未直接尋址方式，后3項(xiàng)為間接尋址方式，試描述出給定文件長(zhǎng)度n(塊數(shù))后的索引方式尋址算法。 42.為什么要系統(tǒng)打開文件表？用戶進(jìn)程是怎樣與文件系統(tǒng)聯(lián)系的？創(chuàng)建一個(gè)文件是創(chuàng)建系統(tǒng)打開文件表嗎？43.UNIX文件系統(tǒng)為什么有磁盤i節(jié)點(diǎn)和內(nèi)存i節(jié)點(diǎn)？為什么內(nèi)存i節(jié)點(diǎn)的內(nèi)容和磁盤i節(jié)點(diǎn)的內(nèi)容不一樣？44.請(qǐng)說出客戶/服務(wù)器模式優(yōu)缺點(diǎn)。 45.分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的目的是什么？46.說說你對(duì)分布式操

7、作系統(tǒng)概念的理解。47.分布式操作系統(tǒng)的特點(diǎn)是什么？48.為什么在分布式系統(tǒng)中,并發(fā)問題更為突出？49.簡(jiǎn)述DOS操作系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)。50.什么是抽象數(shù)據(jù)類型的思想？51.什么叫做系統(tǒng)初啟？一般情況下，操作系統(tǒng)的初啟過程有以哪幾個(gè)步驟？ 【答案】1文件的物理結(jié)構(gòu)可以分為連續(xù)文件、串聯(lián)文件和索引文件等三種。由于串聯(lián)文件只能按隊(duì)列中的指針順序搜索，所以它的搜索效率低，只適用于存放邏輯上連續(xù)的文件，所以只適用于順序存取文件。否則，若用于隋機(jī)存取，為了讀取某個(gè)信息塊則有可能造成磁頭大幅度地來回移動(dòng)，從而花費(fèi)太多的查找時(shí)間。所以說，串聯(lián)文件結(jié)構(gòu)不適于隨機(jī)存取。2在CPU上執(zhí)行的進(jìn)程A發(fā)生缺頁中斷時(shí)進(jìn)入等

8、待狀態(tài)。有可能再次調(diào)度到的仍然是A進(jìn)程。當(dāng)系統(tǒng)中只有一個(gè)處于執(zhí)行狀態(tài)的作業(yè)，且A進(jìn)程進(jìn)入等待狀態(tài)時(shí)，若就緒隊(duì)列中是空的，則當(dāng)缺頁中斷過程完成，A進(jìn)程被喚醒而進(jìn)入就緒隊(duì)列時(shí)，再次調(diào)度到的仍然是A進(jìn)程。3文件目錄可以分為一級(jí)文件目錄、二級(jí)文件目錄和多級(jí)文件目錄。其中：一級(jí)文件目錄：是含有若干個(gè)表目的線性表，每個(gè)文件占其中一個(gè)表目，其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單，查找快；缺點(diǎn)是文件目錄中不允許有重名，所以只適用于單用戶的OS。二級(jí)文件目錄：分為主文件目錄和用戶文件目錄，整個(gè)系統(tǒng)只有一個(gè)主目錄，每個(gè)用戶目錄均在其中占有一個(gè)登記項(xiàng)，該項(xiàng)中含有用戶目錄名和位置、大小說明；其優(yōu)點(diǎn)是能較好的解決重名問題；缺點(diǎn)是比一級(jí)文件目錄復(fù)

9、雜。多級(jí)文件目錄：是在二級(jí)文件目錄基礎(chǔ)上的擴(kuò)充，它更好的解決了重名問題，它適合于任何OS，其缺點(diǎn)是比二級(jí)文件目錄更復(fù)雜。4信號(hào)量又稱信號(hào)燈，其值只能由P、V操作加于改變。當(dāng)信號(hào)量S>0時(shí)，表示該類可用資源的個(gè)數(shù)，作一次P（S）操作，S-1S，表示進(jìn)程申請(qǐng)分配一個(gè)該類資源，于是可用資源數(shù)減少一個(gè)；當(dāng)S<=0時(shí)，表示無可用資源，這時(shí)作一次P（S）操作，S-1S<0，表示申請(qǐng)分配一個(gè)該類資源的進(jìn)程因得不到可用資源而被阻塞，進(jìn)入等待該類資源的等待隊(duì)列，這時(shí)|S|表示等待該類資源的等待隊(duì)列中進(jìn)程的個(gè)數(shù)。作一次V（S）操作，表示其進(jìn)程釋放一個(gè)它所占有的資源，所以作S+1S，這時(shí)若等待該類

10、資源的等待隊(duì)列中有進(jìn)程，則立即分配給它（并立即被喚醒進(jìn)入就緒隊(duì)列），于是等待該類資源的等待隊(duì)列中的進(jìn)程數(shù)減少一個(gè)。5有可能。一種情況是當(dāng)進(jìn)程A用完時(shí)間片后退出CPU，被切換到就緒狀態(tài)時(shí)，就緒隊(duì)列為空，這樣進(jìn)程A就是就緒隊(duì)列中的唯一進(jìn)程，所以調(diào)度到的仍然是A進(jìn)程。另一種情況是如果系統(tǒng)采用的是優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法，當(dāng)進(jìn)程A用完時(shí)間片后退出CPU被切換到就緒狀態(tài)時(shí)，若進(jìn)程A的優(yōu)先級(jí)高于就緒隊(duì)列中的所有其他進(jìn)程，所以調(diào)度到的仍然是A進(jìn)程。6文件存儲(chǔ)空間的管理實(shí)質(zhì)上是空閑塊的組織和管理問題。常用的文件存儲(chǔ)設(shè)備的管理方法有三種：空閑文件目錄、空閑塊鏈和位示圖?？臻e文件目錄的管理方法就是把文件存儲(chǔ)設(shè)備上的空閑塊的

11、塊號(hào)統(tǒng)一放在一個(gè)稱為空閑文件目錄的物理塊中，其中空閑文件目錄的每一個(gè)表項(xiàng)對(duì)應(yīng)一個(gè)由多個(gè)空閑塊組成的空閑區(qū)。該方法的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，適用于連續(xù)文件結(jié)構(gòu)的文件存儲(chǔ)區(qū)的分配和回收；缺點(diǎn)是由于回收時(shí)不進(jìn)行合并，所以使用該方法容易產(chǎn)生大量的小塊空閑區(qū)?？臻e塊鏈管理方法是把文件存儲(chǔ)設(shè)備上的空閑塊鏈接在一起，從鏈頭分配空閑塊，把回收的空閑塊插入到鏈尾。該方法的優(yōu)點(diǎn)是不占用額外的空間，其缺點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜。7死鎖是兩個(gè)或兩個(gè)以上的進(jìn)程永無休止的相互等待對(duì)方所占有的系統(tǒng)資源，每個(gè)進(jìn)程都因?yàn)榈貌坏綄?duì)方對(duì)方所占有的系統(tǒng)資源，從而自己又不能釋放對(duì)方所需要的資源。阻塞是因申請(qǐng)某個(gè)系統(tǒng)資源而暫時(shí)得不到時(shí)的一種等待狀態(tài)，一

12、旦某個(gè)進(jìn)程釋放了它所需要的資源，則立即分配給該等待的進(jìn)程，該進(jìn)程立即被喚醒進(jìn)入就緒隊(duì)列。它是發(fā)生在單個(gè)進(jìn)程中的一種暫時(shí)現(xiàn)象。8作業(yè)的生存周期可以分為：提交、后備、執(zhí)行和完成等四個(gè)基本狀態(tài)。進(jìn)程的生存周期可以分為：就緒、運(yùn)行和等待等三個(gè)基本狀態(tài)。作業(yè)調(diào)度是宏觀調(diào)度，其主要任務(wù)是從輔存中選擇一個(gè)處于后備狀態(tài)的作業(yè)調(diào)入內(nèi)存并創(chuàng)建進(jìn)程，使之處于執(zhí)行狀態(tài)；而進(jìn)程調(diào)度則是從就緒隊(duì)列中選擇一個(gè)進(jìn)程調(diào)入CPU去執(zhí)行，即真正獲得了CPU的使用權(quán)，所以它是微觀調(diào)度。9可以交換V操作的順序，但不能交換P操作的順序，如果交換P操作的順序有可能發(fā)生死鎖。例如在生產(chǎn)者過程中，若交換了P操作的順序，則當(dāng)有界緩沖區(qū)已放滿產(chǎn)品

13、，無空位置時(shí)，因?yàn)橄葘?duì)公用信號(hào)量作P操作后，進(jìn)程已經(jīng)進(jìn)入了臨界區(qū)，但又沒有可生產(chǎn)的緩沖區(qū)，生產(chǎn)者進(jìn)程處于等待消費(fèi)者進(jìn)程釋放緩沖區(qū)；而消費(fèi)者進(jìn)程又因?yàn)樯a(chǎn)者進(jìn)程已經(jīng)占用了公用信號(hào)量而無法進(jìn)入臨界區(qū)，又處于等待生產(chǎn)者進(jìn)程釋放臨界區(qū)的狀態(tài)。于是生產(chǎn)者進(jìn)程和消費(fèi)者進(jìn)程處于相互等待狀態(tài)，誰也無法改變這種狀態(tài)，所以系統(tǒng)出現(xiàn)了死鎖。10(1)設(shè)p1和P2兩進(jìn)程共用一緩沖區(qū)Buf,P1向Buf寫信息,P2從Buf中讀出信息,算法描述如圖1所示。(2)設(shè)A1和A2為兩并發(fā)進(jìn)程,它們共享一臨界資源,執(zhí)行算法見圖2. P1進(jìn)程 P2進(jìn)程 A1進(jìn)程 A2進(jìn)程 P(S2) P(S1) P(S) 從Buf讀出信息 CSA

14、1 CSA2 向Buf寫信息 V(S) V(S1) V(S2) S的初值為0 S1,S2的初值為1 圖 1 圖 2圖1有錯(cuò),因?yàn)?1)是同步問題,所以它應(yīng)給A和B兩個(gè)進(jìn)程分別設(shè)置兩個(gè)私有信號(hào)燈:SA表示緩沖區(qū)是否空閑,若空閑則向緩沖區(qū)中寫信息,否則不寫;SB表示緩沖區(qū)中有無可取信息,若有可取的信息則讀,否則不讀。所以SA的初始值為1(表示緩沖區(qū)空);SB的初始值為0(表示開始無信息讀)。修改如圖（3）。圖2有錯(cuò),因?yàn)?2)是互斥問題,所以只需設(shè)置一個(gè)信號(hào)燈(公用):S的初值為1,修改如圖（4）。A進(jìn)程 B進(jìn)程 A進(jìn)程 B進(jìn)程 P(SA) P（SB） P（S） P(S) 向Q寫信息 從Q中讀出信

15、息 CSA CSB V(SB) V（SA） V(S) V(S) SA的初值為1，SB的初值為0 S的初值為1 圖 3 圖 411 操作系統(tǒng)的職能是有效的管理好計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所擁有的硬件資源和軟件資源，合理的組織計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作流程，為用戶使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供一個(gè)良好的工作環(huán)境和友好的接口。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的資源包括硬件資源和軟件資源，通?？蓪⑵鋭澐譃樗拇箢悾褐醒胩幚頇C(jī)(CPU)、存儲(chǔ)器、輸入/輸出設(shè)備和文件系統(tǒng)。對(duì)這四大資源的管理是計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的主要功能之一。  12 批處理系統(tǒng)的主要特征是：用戶脫機(jī)使用、成批處理、多道程序運(yùn)行。 分時(shí)系統(tǒng)的主要特征是：交互性、多用戶同時(shí)性、獨(dú)立性。 實(shí)時(shí)系統(tǒng)

16、的主要特征是：對(duì)實(shí)時(shí)信息分析處理速度要比進(jìn)入系統(tǒng)快、要求安全可靠、資源利用率低。  13多道程序是作業(yè)之間自動(dòng)調(diào)度執(zhí)行、共享系統(tǒng)資源，并不是真正的同時(shí)執(zhí)行多個(gè)作業(yè)；而多重處理系統(tǒng)配置多個(gè)CPU，能真正同時(shí)執(zhí)行多道程序。要有效使用多重處理，必須采用多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)，而多道程序設(shè)計(jì)原則上不一定要求多重處理系統(tǒng)的支持。  14討論操作系統(tǒng)可以從以下角度出發(fā):1)操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)資源的管理者;2)操作系統(tǒng)為用戶提供使用計(jì)算機(jī)的界面;3)用進(jìn)程管理觀點(diǎn)研究操作系統(tǒng),即圍繞進(jìn)程運(yùn)行過程來討論操作系統(tǒng)。上述這些觀點(diǎn)彼此并不矛盾，只不過代表了同一事物（操作系統(tǒng)）站在不同的角度來看待。每一種

17、觀點(diǎn)都有助于理解、分析和設(shè)計(jì)操作系統(tǒng)。 15 計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的重要功能之一是對(duì)硬件資源的管理。因此設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮下述計(jì)算機(jī)硬件資源： 1)CPU與指令的長(zhǎng)度及執(zhí)行方式；2)內(nèi)存、緩存和高速緩存等存儲(chǔ)裝置；3)各類寄存器，包括各種通用寄存器、控制寄存器和狀態(tài)寄存器等；4)中斷機(jī)構(gòu)；5)外部設(shè)備與I/O控制裝置；6)內(nèi)部總線與外部總線；7)對(duì)硬件進(jìn)行操作的指令集。16 解：終端處理程序，主要用于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，為此它應(yīng)具有以下功能： (1)接收從終端鍵入的字符，并將它傳送給用戶程序； (2)暫存從終端鍵入的字符； (3)回送顯示(回顯)，即每當(dāng)用戶從鍵盤打入一個(gè)字符后，終端處理

18、程序便將該字符送屏幕顯示； (4)屏幕編輯 ； (5)對(duì)若干特殊字符進(jìn)行及時(shí)處理中斷字符。17 解：主要有以下差別：1)運(yùn)行在不同的系統(tǒng)狀態(tài)一般的過程調(diào)用，其調(diào)用和被調(diào)用的過程或者都使用子程序，或者都是系統(tǒng)程序，故都運(yùn)行在同一系統(tǒng)狀態(tài)下：系統(tǒng)態(tài)或用戶態(tài)。系統(tǒng)調(diào)用的調(diào)用過程是用戶程序，它運(yùn)行在用戶態(tài)；其被調(diào)用過程是系統(tǒng)過程，運(yùn)行在系統(tǒng)態(tài)下。2)通過軟中斷進(jìn)入一般的過程調(diào)用可直接由調(diào)用過程轉(zhuǎn)向被調(diào)用過程；而執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用時(shí)，由于調(diào)用和被調(diào)用過程是處于不同的系統(tǒng)狀態(tài)，因而不允許由調(diào)用過程直接轉(zhuǎn)向被調(diào)用過程，而通常都是通過軟中斷機(jī)制，先進(jìn)入OS核心，經(jīng)核心分析后，才能轉(zhuǎn)向相應(yīng)的命令處理程序。3)返回問題

19、對(duì)于一般的過程調(diào)用，在被調(diào)用過程執(zhí)行完成后，將返回到調(diào)用過程繼續(xù)執(zhí)行。然而，在采用了搶占式剝奪調(diào)度方式的系統(tǒng)中，在被調(diào)用過程執(zhí)行完后，要對(duì)系統(tǒng)中所有要求運(yùn)行的進(jìn)程進(jìn)行優(yōu)先權(quán)的分析。當(dāng)調(diào)用進(jìn)程仍具有最高優(yōu)先權(quán)時(shí)，才返回到調(diào)用進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行；否則，將引起重新調(diào)度，以便讓優(yōu)先權(quán)最高的進(jìn)程優(yōu)先執(zhí)行。此時(shí)，將把調(diào)用進(jìn)程放入就緒隊(duì)列。18 解：命令解釋程序的主要作用是，在屏幕上產(chǎn)生提示符，請(qǐng)用戶輸入命令，然后讀入命令、識(shí)別命令、轉(zhuǎn)到相應(yīng)的命令處理程序入口地址，再把控制權(quán)交給該處理程序去執(zhí)行，并將處理結(jié)果送屏幕上顯示，或顯示某些出錯(cuò)信息。19 系統(tǒng)調(diào)用的執(zhí)行過程分成以下幾步：(1)設(shè)置系統(tǒng)調(diào)用號(hào)和參數(shù)；(2)

20、系統(tǒng)調(diào)用命令的一般性處理；(3)系統(tǒng)調(diào)用命令處理程序做具體處理。20 UNIX的主要特點(diǎn)是：(1)精巧的核心與豐富的實(shí)用層UNIX系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上分成內(nèi)核層和實(shí)用層。核心層小巧，而實(shí)用層豐富。核心層包括進(jìn)程管理、存儲(chǔ)管理、文件系統(tǒng)幾個(gè)部分。UNIX核心層設(shè)計(jì)得非常精干簡(jiǎn)潔，其主要算法經(jīng)過反復(fù)推敲，對(duì)其中包含的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和程序進(jìn)行了精心設(shè)計(jì)。因此，其核心層只需占用很小的存貯空間，并能常駐內(nèi)存，以保證系統(tǒng)以較高的效率工作。(2)使用靈活的命令程序設(shè)計(jì)語言SHELL (3)UNIX系統(tǒng)采用樹型目錄結(jié)構(gòu)來組織各種文件及文件的目錄。這樣的組織方式有利于輔存空間分配及快速查找文件，也可以為不同用戶的文件提供文件

21、共享和存取控制的能力，且保證用戶之間安全有效的合作。(4)UNIX將外部設(shè)備與文件一樣看待，外部設(shè)備如同磁盤上的普通文件一樣被訪問、共享和保護(hù)。用戶不必區(qū)分文件與設(shè)備，也不需要知道設(shè)備的物理特性就能訪問它。這樣在用戶面前，文件的概念簡(jiǎn)單了，使用也方便了。(5)UNIX系統(tǒng)的所有實(shí)用程序和核心的90%代碼是用C語言寫成的，這使得UNIX成為一個(gè)可移植的操作系統(tǒng)，從而又帶來了應(yīng)用程序的可移植性。21 進(jìn)程見得互斥是指：一組并發(fā)進(jìn)程中的一個(gè)或多個(gè)程序端，因共享某一公有資源而導(dǎo)致它們必須以一個(gè)不許交叉執(zhí)行的單位執(zhí)行，即不允許兩個(gè)以上的共享該資源的并發(fā)進(jìn)程同時(shí)進(jìn)入臨界區(qū)。 進(jìn)程間的同步是指：異步環(huán)境下的

22、一組并發(fā)進(jìn)程因直接制約相互發(fā)送消息而進(jìn)行互相合作、互相等待，是各進(jìn)程按一定的速度執(zhí)行的過程。 22 并發(fā)進(jìn)程所受的制約有兩種：直接制約和間接制約。直接制約是由并發(fā)進(jìn)程互相共享對(duì)方的私有資源所引起的。間接制約是由競(jìng)爭(zhēng)公有資源而引起的。23 main( ) int full=0; int empty=n; int mutex=1; cobegin producer( ); consumer( ); coend producer( ) while(生產(chǎn)未完成) ：生產(chǎn)一個(gè)產(chǎn)品; P(empty); P(mutex); 送一個(gè)產(chǎn)品到有界緩沖區(qū); V(mutex); V(full);consu

23、mer( )while(還要繼續(xù)消費(fèi)) P(full);P(mutex); 從有界緩沖區(qū)中取產(chǎn)品; V(mutex); V(empty); ：消費(fèi)一個(gè)產(chǎn)品; 24 對(duì)于批處理系統(tǒng)，由于主要用于計(jì)算，因而對(duì)于作業(yè)的周轉(zhuǎn)時(shí)間要求較高。從而作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間或平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間被用來衡量調(diào)度程序的優(yōu)劣。但對(duì)于分時(shí)系統(tǒng)來說，平均響應(yīng)時(shí)間又被用來衡量調(diào)度策略的優(yōu)劣。 對(duì)于分時(shí)系統(tǒng)，除了要保證系統(tǒng)吞吐量大、資源利用率高之外，還應(yīng)保證用戶能夠容忍的響應(yīng)時(shí)間。因此，在分時(shí)系統(tǒng)中，僅僅用周轉(zhuǎn)時(shí)間或帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間來衡量調(diào)度性能是不夠的。 對(duì)于實(shí)時(shí)系統(tǒng)來說，衡量調(diào)度算法優(yōu)劣的主要標(biāo)志則是滿足用戶要求的時(shí)限時(shí)間。 25

24、如果將生產(chǎn)者執(zhí)行的兩個(gè)P操作順序顛倒，會(huì)產(chǎn)生死鎖。因?yàn)椋谶@種情況下，當(dāng)緩沖區(qū)都為滿時(shí)，生產(chǎn)者仍可順利執(zhí)行P(mutex)操作，于是它獲得了對(duì)緩沖區(qū)的存取控制權(quán)。然后，當(dāng)它執(zhí)行P(mutex)操作時(shí)，由于沒有空緩沖區(qū)它被掛起。能夠?qū)⑦@個(gè)生產(chǎn)者進(jìn)程釋放的唯一途徑是消費(fèi)者從緩沖區(qū)取出了一個(gè)產(chǎn)品，并執(zhí)行V(mutex)操作。但在此時(shí)，由于緩沖區(qū)已被掛起的生產(chǎn)者所占有，所以沒有一個(gè)消費(fèi)者能夠取得對(duì)緩沖區(qū)的存取控制權(quán)。因此，出現(xiàn)了生產(chǎn)者和消費(fèi)者的互相死等的局面。26 證明： 設(shè)每個(gè)進(jìn)程最多要申請(qǐng)n個(gè)資源。 則：當(dāng)每個(gè)進(jìn)程現(xiàn)已都分配了n-1個(gè)資源因?yàn)轭}設(shè)給出 pn<p+m 所以可得出 p(n-1)&

25、lt;m 由此可得出當(dāng)每個(gè)進(jìn)程現(xiàn)已都分配了n-1個(gè)資源后，還有至少一個(gè)資源可供分配，所以在該系統(tǒng)中不會(huì)發(fā)生死鎖。 證畢  27 UNIX系統(tǒng)采用優(yōu)先數(shù)算法即多級(jí)反饋輪轉(zhuǎn)法。 swtch的主要任務(wù)是： 1)把調(diào)用swtch的當(dāng)前進(jìn)程的現(xiàn)場(chǎng)信息保留在其系統(tǒng)棧中。2)依調(diào)度原則在就緒隊(duì)列中選擇一個(gè)進(jìn)程 3)恢復(fù)選中進(jìn)程的運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng) 28 存儲(chǔ)管理的主要功能包括以下幾點(diǎn): (1)在硬件的支持下完成統(tǒng)一管理內(nèi)存和外存之間數(shù)據(jù)和程序段自動(dòng)交換的虛擬存儲(chǔ)器功能。(2)將多個(gè)虛存的一維線性空間或多維線性空間變換到內(nèi)存的唯一的一維物理線性地址空間。(3)控制內(nèi)外存之間的數(shù)據(jù)傳輸。(4)實(shí)現(xiàn)內(nèi)存的分配和回

26、收。(5)實(shí)現(xiàn)內(nèi)存信息的共享與保護(hù)。 29 段式管理可以實(shí)現(xiàn)虛存。 段式管理把程序按照內(nèi)容或過程(函數(shù))關(guān)系分成段，每段擁有自己的名字。一個(gè)用戶作業(yè)或進(jìn)程包含的段對(duì)應(yīng)與一個(gè)二維線性虛擬空間(段號(hào)s與段內(nèi)相對(duì)地址w)，也就是一個(gè)二維虛擬存儲(chǔ)器。段式管理以段為單位分配內(nèi)存，然后通過地址映射機(jī)構(gòu)把段式虛擬地址轉(zhuǎn)換成實(shí)際的內(nèi)存物理地址。指把那些經(jīng)常訪問的段駐留在內(nèi)存，而把那些在將來一段時(shí)間內(nèi)不被訪問的段放入外存，待需要時(shí)產(chǎn)生缺段中斷，自動(dòng)調(diào)入。30 段頁式管理的主要缺點(diǎn)是對(duì)內(nèi)存中指令數(shù)據(jù)進(jìn)行存取時(shí)，至少需要對(duì)內(nèi)存進(jìn)行三次以上的訪問。第一次是由段表地址寄存器取段表始址后訪問段表，由此取出對(duì)應(yīng)段

27、的頁表在內(nèi)存中的地址。第二次則是訪問頁表得到所要訪問的指令或數(shù)據(jù)的物理地址。只有在訪問了段表之后，第三次才能訪問真正需要訪問的物理單元。顯然，這將大大降低CPU執(zhí)行指令的速度。改進(jìn)辦法是設(shè)置快速聯(lián)想寄存器。在快速聯(lián)想寄存器中，存放當(dāng)前最常用的段號(hào)s，頁號(hào)p和對(duì)應(yīng)的內(nèi)存頁面地址與其它控制項(xiàng)。當(dāng)需要訪問內(nèi)存空間某一單元時(shí)，可在通過段表、頁表進(jìn)行內(nèi)存地址查找的同時(shí)，根據(jù)快速聯(lián)想寄存器查找其段號(hào)和頁號(hào)。如果所要訪問的段或頁的地址在快速寄存器中，則系統(tǒng)不再訪問內(nèi)存中的段表、頁表而直接把快速聯(lián)想寄存器中的值與頁內(nèi)相對(duì)地址d拼接起來得到內(nèi)存地址。31 段式管理與頁式管理的主要區(qū)別有：(1)頁式管理中源程序進(jìn)

28、行編譯鏈接時(shí)是將主程序、子程序、數(shù)據(jù)區(qū)等按照線性空間的一維地址順序排列起來。段式管理則是將程序按照內(nèi)容或過程(函數(shù))關(guān)系分成段，每段擁有自己的名字。一個(gè)用戶作業(yè)或進(jìn)程所包含的段對(duì)應(yīng)于一個(gè)二維線性虛擬空間，也就是一個(gè)二維虛擬存儲(chǔ)器。(2)同動(dòng)態(tài)頁式管理一樣，段式管理也提供了內(nèi)外存統(tǒng)一管理的虛擬實(shí)現(xiàn)。與頁式管理不同的是：段是虛存每次交換的是一段有意義的信息，而不是向頁式虛擬管理那樣只交換固定大小的頁，從而需要多次的缺頁中斷才能把所需信息完整的調(diào)入內(nèi)存。(3)在段式管理中，段長(zhǎng)可根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)增長(zhǎng)。這對(duì)那些需要不斷增加或改變新數(shù)據(jù)或子程序的段來說，將是非常有好處的。(4)段式管理便于對(duì)具有完整邏輯功能

29、的信息段進(jìn)行共享。(5)段式管理便于進(jìn)行動(dòng)態(tài)鏈接，而頁式管理進(jìn)行動(dòng)態(tài)鏈接的過程非常復(fù)雜。  32 動(dòng)態(tài)重定位是指在程序執(zhí)行期間，隨著每條指令和數(shù)據(jù)的訪問，自動(dòng)的、連續(xù)的進(jìn)行映射。 具體實(shí)現(xiàn)過程為：當(dāng)某個(gè)進(jìn)程取得CPU控制權(quán)時(shí)，OS應(yīng)負(fù)責(zé)把該作業(yè)程序在主存中的起始地址送入重定位寄存器中之后，每次訪問存儲(chǔ)器時(shí)，重定位寄存區(qū)的內(nèi)容將被自動(dòng)家道邏輯地址中區(qū)，經(jīng)這樣變換后，執(zhí)行結(jié)果是正確的。33 最先適應(yīng)算法是將輸入的作業(yè)放置到主存里第一個(gè)足夠裝入它的可利用的空白區(qū)中。最先適應(yīng)算法是將輸入的作業(yè)放置到主存里第一個(gè)足夠裝入它的可利用的空白區(qū)中。最佳適應(yīng)算法是將輸入的作業(yè)放入主存中它所需大小最接近

30、的空白區(qū)中，這樣剩下的未用空間最小。最佳適應(yīng)算法的優(yōu)點(diǎn)是： (1)如果存儲(chǔ)空間中具有正好是所要求大小的空白區(qū)，則它必然被使用。 (2)如果不存在這樣的空白區(qū)，也只是對(duì)比要求稍大的空白區(qū)進(jìn)行劃分，而絕對(duì)不會(huì)去劃分一個(gè)更大的空白區(qū)。此后，遇到有更大的存儲(chǔ)要求是，就比較容易得到滿足。最佳適應(yīng)算法的一個(gè)主要缺點(diǎn)是空白區(qū)一般不可能正好和要求的大小相等，因而要將其分割成兩部分，這往往使剩下的空白區(qū)非常小，以至小到幾乎無法使用。最壞適應(yīng)算法就是把一個(gè)作業(yè)程序放入主存中最不適合它的空白區(qū)，即最大的空白區(qū)內(nèi)。其主要優(yōu)點(diǎn)是在大空白區(qū)中放入程序后，剩下的空白區(qū)常常以很大，于是也能裝下一個(gè)較大的新程序。34.解：設(shè)備

31、管理的目標(biāo)是：選擇和分配輸入/輸出設(shè)備以便進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸操作；控制輸入/輸出設(shè)備和CPU或（內(nèi)存）之間交換數(shù)據(jù)；為用戶提供一個(gè)友好的透明的接口；提高設(shè)備和設(shè)備之間、CPU和設(shè)備之間，以及進(jìn)程和進(jìn)程之間的并行操作讀，以使操作系統(tǒng)獲得最佳效率。 設(shè)備管理程序一般要提供下述功能：提供和進(jìn)程管理系統(tǒng)的接口；進(jìn)行設(shè)備分配；實(shí)現(xiàn)設(shè)備和設(shè)備之間、設(shè)備和CPU之間的并行操作；進(jìn)行緩沖區(qū)管理。35.解：DMA方式的數(shù)據(jù)輸入處理過程如下：(1) 當(dāng)進(jìn)程要求設(shè)備輸入數(shù)據(jù)時(shí)，CPU把準(zhǔn)備存放輸入數(shù)據(jù)的內(nèi)存始址以及要傳送的字節(jié)數(shù)分別送入DMA控制器中的內(nèi)存地址寄存器和傳送字節(jié)計(jì)數(shù)器；另外，還把控制狀態(tài)寄存器中的中斷允許位

32、和啟動(dòng)位置1；從而啟動(dòng)設(shè)備看市進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入。(2) 發(fā)出數(shù)據(jù)要求的進(jìn)程進(jìn)入等待狀態(tài)，進(jìn)程調(diào)度程序調(diào)度其它進(jìn)程占據(jù)CPU。(3) 輸入設(shè)備不斷地挪用CPU工作周期，將數(shù)據(jù)緩沖寄存器中的數(shù)據(jù)源源不斷地寫入內(nèi)存，直到所要求的字節(jié)全部傳送完畢。(4) DMA控制器在傳送字節(jié)數(shù)完成時(shí)通過中斷請(qǐng)求線發(fā)出中斷信號(hào)，CPU在接收到中斷信號(hào)后轉(zhuǎn)中斷處理程序進(jìn)行善后處理。(5) 中斷處理結(jié)束時(shí)，CPU返回被中斷進(jìn)程處執(zhí)行或被調(diào)度到新的進(jìn)程上下文環(huán)境中執(zhí)行。 36.解：陷阱支出立即和內(nèi)存內(nèi)部產(chǎn)生的中斷，它包括程序運(yùn)算引起的各種錯(cuò)誤，如地址非法、校驗(yàn)錯(cuò)、頁面失效。存取訪問控制錯(cuò)、從用戶態(tài)到核心態(tài)的切換等都是

33、陷阱的例子。軟中斷是通信進(jìn)程之間用來模擬硬中斷的一種信號(hào)通信方式。除了在優(yōu)先級(jí)的設(shè)置方面有區(qū)別之外，中斷和陷入還有如下主要區(qū)別：(1) 陷入通常由處理機(jī)正在執(zhí)行的現(xiàn)行指令引起，而中斷則是由與現(xiàn)行指令無關(guān)的中斷源引起的。(2) 陷入處理程序提供的服務(wù)為當(dāng)前進(jìn)程所用，而中斷處理程序提供的服務(wù)則不是為當(dāng)前進(jìn)程的。(3) CPU在執(zhí)行完一條指令之后，下一條指令開始之前響應(yīng)中斷，而在一條指令執(zhí)行中也可以響應(yīng)陷入。例如執(zhí)行指令非法時(shí)，盡管被執(zhí)行的非法指令不能執(zhí)行結(jié)束，但CPU仍可對(duì)其進(jìn)行處理。37.解：設(shè)備分配的原則是根據(jù)設(shè)備特性、用戶要求和系統(tǒng)配置情況決定的。設(shè)備分配的總原則是既要充分發(fā)揮設(shè)備的使用效率

34、，盡可能的讓設(shè)備忙，但又要避免由于不合理的分配方法造成進(jìn)程死瑣；另外還要做到把用戶程序和具體物理設(shè)備隔離開來，即用戶程序面隊(duì)的是邏輯設(shè)備，而分配程序?qū)⒃谙到y(tǒng)把邏輯設(shè)備轉(zhuǎn)換成物理設(shè)備之后，再根據(jù)要求的物理設(shè)備號(hào)進(jìn)行分配。38.解：I/O控制是從用戶進(jìn)程的輸入/輸出請(qǐng)求開始，給用戶進(jìn)程分配設(shè)備和啟動(dòng)有關(guān)設(shè)備進(jìn)行I/O操作，以及在I/O操作完成之后響應(yīng)中斷，進(jìn)行善后處理為止的整個(gè)系統(tǒng)控制過程 I/O控制過程在系統(tǒng)中可以按三種方式實(shí)現(xiàn)：作為請(qǐng)求I/O操作的進(jìn)程的一部分實(shí)現(xiàn)；作為當(dāng)前進(jìn)程的一部分實(shí)現(xiàn)；I/O控制由專門的系統(tǒng)進(jìn)程I/O進(jìn)程完成。 第一種方式請(qǐng)求對(duì)應(yīng)I/O操作的進(jìn)程能很快占據(jù)處理機(jī)，但要求系

35、統(tǒng)和I/O操作的進(jìn)程應(yīng)具有良好的實(shí)時(shí)性。第二種方式不要求系統(tǒng)具有很高的實(shí)時(shí)性，但I(xiàn)/O控制過程要當(dāng)前進(jìn)程負(fù)責(zé)。第三種方式增加了一個(gè)額外的進(jìn)程開銷，但用戶不用關(guān)心I/O控制過程。39.解：文件存儲(chǔ)設(shè)備的管理實(shí)質(zhì)上是一個(gè)空閑塊的組織和管理問題。有三種不同的空閑塊管理方法。即空閑文件目錄，空閑塊鏈和位示圖。 空閑文件目錄管理方法就是把文件存儲(chǔ)設(shè)備中的空閑塊的塊號(hào)統(tǒng)一放在一個(gè)稱為空閑文件目錄的物理塊中，其中空閑文件目錄的每一個(gè)表項(xiàng)對(duì)應(yīng)于一個(gè)由多個(gè)空閑塊構(gòu)成的空閑區(qū)。該方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，適于連續(xù)文件結(jié)構(gòu)的文件存儲(chǔ)區(qū)的分配與回收。但是由于回收時(shí)不進(jìn)行合并，所以使用該方法容易產(chǎn)生大量的小空閑區(qū)。 空閑塊鏈法把文

36、件存儲(chǔ)設(shè)備上的所有空閑塊鏈接在一起，從鏈頭分配空閑塊，把回收空閑塊插入到鏈尾。該方法不占用額外的空間，但實(shí)現(xiàn)復(fù)雜。 位示圖法是從內(nèi)存中劃出若干字節(jié)，每個(gè)比特位對(duì)應(yīng)于一個(gè)物理塊的使用情況。如果該位為0則表示對(duì)應(yīng)的是空閑塊，為1則表示對(duì)應(yīng)物理塊已分配出去。位示圖在查找空閑塊時(shí)無須啟動(dòng)，但要占用空間。40.解：一個(gè)文件的文件名和對(duì)該文件實(shí)施控制管理的說明信息稱為該文件的說明信息，又稱為該文件的目錄。文件目錄中包含文件名、與文件名相對(duì)應(yīng)的文件內(nèi)部標(biāo)識(shí)以及文件信息在文件存儲(chǔ)設(shè)備上第一個(gè)物理塊的地址等信息。另外還可能包含關(guān)于文件邏輯結(jié)構(gòu)、物理結(jié)構(gòu)、存取控制和管理等信息。41.解：設(shè)每一個(gè)物理塊的大小為k字

37、節(jié)，每個(gè)物理塊可以放m個(gè)物理塊。輸入為文件內(nèi)的偏移地址o_addr，輸出為物理地址p_addr，-1表示尋址失敗。描述算法如下：addr find(o_addr)if(o_addr<0)|(o_addr>n*k-1) return(-1) elseif (o_addr<10*k) 直接尋址，獲得p_addrelse 間接尋址，獲得p_addrreturn(p_addr)42.解：用戶打開表記錄一個(gè)進(jìn)程可以用來同時(shí)打開的文件數(shù)，UNIX System V最多可達(dá)到20。用戶打開表的描述符返回給用戶進(jìn)程后稱為文件描述符。與此相對(duì)應(yīng)，用戶對(duì)文件進(jìn)行操作時(shí)，在系統(tǒng)內(nèi)部需要有相應(yīng)數(shù)據(jù)結(jié)

38、構(gòu)來記錄和控制打開文件的用戶進(jìn)程，以及記錄和控制那些共享統(tǒng)一文件的用戶進(jìn)程。這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是系統(tǒng)打開表。用戶進(jìn)程通過系統(tǒng)調(diào)用來完成與文件系統(tǒng)聯(lián)系。創(chuàng)建文件時(shí)，需要在系統(tǒng)打開表的相應(yīng)表項(xiàng)中生成相應(yīng)數(shù)據(jù)，但不需要?jiǎng)?chuàng)建系統(tǒng)打開文件。  43.UNIX系統(tǒng)中，磁盤i節(jié)點(diǎn)以靜態(tài)形式存放文件說明信息。引入內(nèi)存i節(jié)點(diǎn)是為了減少設(shè)備的啟動(dòng)次數(shù)以及提高操作速度，把磁盤i節(jié)點(diǎn)復(fù)制到內(nèi)存特定區(qū)域。又于進(jìn)程需用i節(jié)點(diǎn)中的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)信息完成對(duì)文件信息的保護(hù)和共享，故i節(jié)點(diǎn)中多了當(dāng)前文件狀態(tài)信息。44.解： 優(yōu)點(diǎn): a.數(shù)據(jù)分布存儲(chǔ)，擺脫了把一切數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在主機(jī)中而產(chǎn)生的不可靠和瓶頸現(xiàn)象 b.數(shù)據(jù)的分布處理，提高了對(duì)用戶命令的響應(yīng)速度，減少了客戶和服務(wù)器之間的信息流量 c.由于客戶機(jī)有一定的處理能力，因而能作出適用于客戶的 友好用戶界面易于改編應(yīng)用軟件 缺點(diǎn): a.可靠性