操作系統(tǒng)教程第版部分習(xí)題答案

1、第一早：一、3、10、15、23、27、353什么是操作系統(tǒng)？操作系統(tǒng)在計算機(jī)系統(tǒng)中的主要作用是什么？操作系統(tǒng)是管理系統(tǒng)資源、控制程序執(zhí)行、改善人機(jī)界面、提供各種服務(wù)，并合理組織計算機(jī)工作流程和為用戶有效地使用計算機(jī)提供良好運(yùn)行環(huán)境的一種系統(tǒng)軟件主要作用（1）服務(wù)用戶一操作系統(tǒng)作為用戶接口和公共服務(wù)程序（2）進(jìn)程交互一操作系統(tǒng)作為進(jìn)程執(zhí)行的控制者和協(xié)調(diào)者（3）系統(tǒng)實現(xiàn)一操作系統(tǒng)作為擴(kuò)展機(jī)或虛擬機(jī)（4）資源管理一操作系統(tǒng)作為資源的管理者和控制者10.試述系統(tǒng)調(diào)用與函數(shù)（過程）調(diào)用之間的區(qū)別。（1）調(diào)用形式和實現(xiàn)方式不同；（2）被調(diào)用的代碼位置不同；（3）提供方式不同15.什么是多道程序設(shè)計？多道

2、程序設(shè)計有什么特點？多道程序設(shè)計是指允許多個作業(yè)（程序）同時進(jìn)入計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)存并執(zhí)行交替計算的 方法。從宏觀上看是并行的，從微觀上看是串行的。（1）可以提高CPU內(nèi)存和設(shè)備的利用率；（2）可以提高系統(tǒng)的吞吐率，使單位時間內(nèi)完成的作業(yè)數(shù)目增加；（3） 可以充分發(fā)揮系統(tǒng)的并行性，使設(shè)備和設(shè)備之間，設(shè)備和CPU之間均可并行工作。23.現(xiàn)代操作系統(tǒng)具有哪些基本功能？請簡單敘述之。（1）處理器管理；（2）存儲管理；（3）設(shè)備管理；（4）文件管理；（5）聯(lián)網(wǎng)與通信管理。27.什么是操作系統(tǒng)的內(nèi)核？內(nèi)核是一組程序模塊，作為可信軟件來提供支持進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行的基本功能和基本操作， 通常駐留在內(nèi)核空間，運(yùn)行于內(nèi)核態(tài)

3、，具有直接訪問計算機(jī)系統(tǒng)硬件設(shè)備和所有內(nèi)存 空間的權(quán)限，是僅有的能夠執(zhí)行特權(quán)指令的程序。35.簡述操作系統(tǒng)資源管理的資源復(fù)用技術(shù)。系統(tǒng)中相應(yīng)地有多個進(jìn)程競爭使用資源，由于計算機(jī)系統(tǒng)的物理資源是寶貴和稀有的， 操作系統(tǒng)讓眾多進(jìn)程共享物理資源，這種共享稱為資源復(fù)用。（1）時分復(fù)用共享資源從時間上分割成更小的單位供進(jìn)程使用；（2）空分復(fù)用共享資源從空間上分割成更小的單位供進(jìn)程使用。二、2、52、答：畫出兩道程序并發(fā)執(zhí)行圖如下：A 計算| B 計算A 計算B 計算處理器II輸入機(jī)【i B 輸入亠I-I-打印機(jī)iA 打印|iA 打印|程序AI 計算 I打印I 計算l打印I兩道程序運(yùn)行期間，CPU存在空閑

4、等待，時間為100至150ms之間(見圖中有色部分)。(2)程序A無等待現(xiàn)象，但程序B有等待。程序B有等待時間段為180ms至200ms間(見圖中 有色部分)。5、答：畫出三個作業(yè)并行工作圖如下(圖中著色部分為作業(yè)等待時間)：CPU| Job3Job | Job | 2 1111 Job | Job | Job |23-11-1 Job1Job3 iI1iJob2I2IJob1Job2Job11 I2 CPU II11 CPU IJob21 I11 CPU 1-1CPU 1 I21Job31 CPU- -1 CPU i1 I11時間1 1 1 1 11 1J11(ms)010203040506

5、0708090Job1從投入到運(yùn)行完成需80ms，Job2從投入到運(yùn)行完成需90ms, Job3從投入到運(yùn)行完成 需90ms。CPU空閑時間段為：60ms至70ms，80ms至90ms。所以CPU利用率為(90-20)/90=77.78%。設(shè)備11空閑時間段為：20ms至40ms， 故11的利用率為(90-20)/90=77.78%。 設(shè)備I2空閑 時間段為：30ms至50ms，故I2的利用率為(90-20)/90=77.78%。第一早：一、9、18、20、26、489.什么是系統(tǒng)調(diào)用？試述API、庫函數(shù)和系統(tǒng)調(diào)用之間的關(guān)系.敘述系統(tǒng)調(diào)用執(zhí)行流程18.什么是進(jìn)程？計算機(jī)操作系統(tǒng)為什么要引入進(jìn)程

6、？進(jìn)程是具有獨(dú)立功能的程序在某個數(shù)據(jù)集合上的一次運(yùn)行活動，是計算機(jī)操作系統(tǒng)進(jìn) 行資源分配和保護(hù)的基本單位.(1)刻畫程序的并發(fā)性；(2)解決資源的共享性.20.進(jìn)程的最基本狀態(tài)有哪些？哪些事件可以引起不同狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換？運(yùn)行態(tài)就緒態(tài)阻塞態(tài)26.何謂進(jìn)程控制塊(PCB?它包含哪些基本信息？進(jìn)程控制塊是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)識， 是操作系統(tǒng)用來記錄和刻畫進(jìn)程狀態(tài)及環(huán)境信息 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是進(jìn)程動態(tài)特征的匯集，也是操作系統(tǒng)掌握進(jìn)程的唯一資料結(jié)構(gòu)和管理 進(jìn)程的主要依據(jù)。(1)標(biāo)識信息；(2)現(xiàn)場信息；(3)控制信息。48.處理器調(diào)度分為哪幾種類型？簡述各類調(diào)度的主要任務(wù)。高級調(diào)度，中級調(diào)度，低級調(diào)度。高級調(diào)度，

7、創(chuàng)建就緒進(jìn)程和做進(jìn)程完成后的善后工作。中級調(diào)度， 根據(jù)內(nèi)存資源情況決定內(nèi)存中所能容納進(jìn)程的數(shù)目， 并完成內(nèi)存和外存中 進(jìn)程的對換。低級調(diào)度，根據(jù)某種原則決定就緒隊列中哪個進(jìn)程/線程獲得處理器，并將處理器出讓 給它使用。二、5、10、12、16、20、21、25、285、答：采用短作業(yè)優(yōu)先算法調(diào)度時，三個作業(yè)的總周轉(zhuǎn)時間為：T仁a+(a+b)+(a+b+c)=3a+2b+若不按短作業(yè)優(yōu)先算法調(diào)度，不失一般性，設(shè)調(diào)度次序為：J2、J1、J3o則三個作業(yè)的總周轉(zhuǎn)時間為：T2=b+(b+a)+(b+a+c)=3b+2a+C令-式得到：T2-T仁b-a0可見，采用短作業(yè)優(yōu)先算法調(diào)度才能獲得最小平均作業(yè)周

8、轉(zhuǎn)時間。10、答：5個待運(yùn)行的作業(yè)同時到達(dá)，按照最短作業(yè)優(yōu)先的算法可以使平均響應(yīng)時間最短。X取值不定，按照以下情況討論：1)x3次序為：x,3，5，6，92)3x5次序為：3，x，5，6，93)5x6次序為：3，5，x，6，94)6x9次序為：3，5，6，x，95)9100wait(R,IM) seatcount:=seatcount+1; fori=1to100doi+ifnamei=nullthennamei:=readername; gettheseatnumber=i;release(IM);end procedurereaderleave(readername) begin chec

9、k(IM);seatcount-;fori=1to100doi+ ifnamei=readernamethennamei:=null; release(IM);endbeginseatcount:=100;name:=null;endcobegin processreaderi(i=1,2.)beginreadercome(readername);readthebook;readerleave(readername);leavethereadroom;endcoend.6、答：實質(zhì)上是兩個進(jìn)程的同步問題，設(shè)信號量S1和S2分別表示可揀白子和黑子，不失一般性，若令先揀白子。varS1,S2:se

10、maphore;S1:=1;S2:=0;cobeginprocessP1beginrepeatP(S1);揀白子V(S2);untilfalse;endprocessP2beginrepeatP(S2);揀黑子V(S1);untilfalse;endcoend.16、答：(1)用信號量和P、V操作。varS,S1,S2,S3;semaphore;S:=1;S1:=S2:=S3:=0;flag1,flag2,flag3:Boolean;flag1:=flag2:=flag3:=true;cobeginprocess供應(yīng)者beginrepeatP(S);取兩樣香煙原料放桌上，由flagi標(biāo)記;/*

11、flage1、flage2、flage3代表煙草、紙、火ifflag2&flag3thenV(S1);/*供紙和火柴elseifflag1&flag3thenV(S2);/*供煙草和火柴elseV(S3);/*供煙草和紙untilefalse;endprocess吸煙者1beginrepeatP(S1);取原料;做香煙;V(S);吸香煙;untilefalse;process吸煙者2beginrepeatP(S2);取原料;做香煙;V(S);吸香煙;untilefalse;process吸煙者3beginrepeatP(S3);取原料;做香煙;V(S);吸香煙;untilefa

12、lse;coend.23、答：(1)P1,P2,P3, P4的Cki-Aki分別為：(2,2,2)、(1,0,2)、(1,0,3)、(4,2,0)(1)系統(tǒng)處于安全狀態(tài),存在安全序：P2,P1,P3,P4(2)可以分配,存在安全序列：P2,P1,P3,P4。(3)不可以分配。24、答：( 1 )系統(tǒng)處于安全狀態(tài),存在安全序列：P0,P3,P4,P1,P2。(2)不能分配，否則系統(tǒng)會處于不安全狀態(tài)25、答：此時可以找出進(jìn)程安全序列：P4, P1,P5, P2,P3。故系統(tǒng)處于安全狀態(tài)(2)可以分配，存在安全序列：P4，P1，P5，P2，P3。(3)不可分配,系統(tǒng)進(jìn)入不安全狀態(tài)。31、答：sema

13、phorewait,mutex1,mutex2；mutex1=mutex2=1；wait= 1；intcounter1,counter2；count1=count2=0；CobeginProcessp1P(mutex1)；counter1+；if(counter1=1)thenP(wait)；V(mutex1 )； 過獨(dú)木橋；P(mutex1)；counter1-；if(counter1=0)thenV(wait)；V(mutex1 )；Processp2P(mutex2)；Counter2+；if(counter2=1)thenP(wait)；V(mutex2)； 過獨(dú)木橋；P(mutex2

14、)；counter2-；if(counter2=0)thenV(wait)；V(mutex2)；coend50、答:答：semaphoremutex1,mutex2；semaphoreempty,full,count；mutex仁mutex2=1；count=3；empty=10；full=O；cobeg inprocessyoungmonki(i=1,2) While(true)P(empty);P(cou nt);P(mutex1)；從井中取水；V(mutex1)；P(mutex2)；倒入水缸；V(mutex2)；V(co unt)；V(full)；coendprocessoldmonki

15、(i=1,2)while(true)P(full)；P(co unt)；P(mutex2)；從缸中取水；V(mutex2)；V(count)；V(empty)；第四章：一、1、試述存儲管理的基本功能。答：（1） 存儲分配；（2） 地址映射；（3） 存儲保護(hù)；（4） 存儲共享；（5） 存儲擴(kuò)充。4、何謂地址轉(zhuǎn)換（重定位）？哪些方法可以實現(xiàn)地址轉(zhuǎn)換？ 答：邏輯地址轉(zhuǎn)換為物理地址的過程稱為地址轉(zhuǎn)換（重定位） 。（1） 靜態(tài)地址重定位；（2） 動態(tài)地址重定位；（3）運(yùn)行時鏈接地址重定位。18、 試述實現(xiàn)虛擬存儲器的基本原理。 有哪幾種實現(xiàn)方法？ 答：虛擬存儲器是指在具有層次結(jié)構(gòu)存儲器的計算機(jī)系統(tǒng)中，自

16、動實現(xiàn)部分裝 入和部分替換功能，能從邏輯上為用戶提供一個比物理內(nèi)存容量大得多的、可 尋址的“內(nèi)存儲器”。是一種具有請求調(diào)入功能和置換功能，能從邏輯上對內(nèi) 存容量加以擴(kuò)充的一種存儲器系統(tǒng)。虛擬存儲器的實現(xiàn)方式有兩種：請求分頁系統(tǒng)和請求分段系統(tǒng)。請求分頁 系統(tǒng)允許只裝入少數(shù)頁面的程序（及數(shù)據(jù)），便啟動運(yùn)行，以后，再通過調(diào)頁功能 及頁面置換功能，陸續(xù)地把即將要運(yùn)行的頁面調(diào)入內(nèi)存，同時把暫不運(yùn)行的頁 面換出到外存上； 請求分段系統(tǒng)允許只裝入少數(shù)段（而非所有的段）的用戶程序和 數(shù)據(jù)，即可啟動運(yùn)行。以后再通過調(diào)段功能和段的置換功能將暫不運(yùn)行的段調(diào) 出，同時調(diào)入即將運(yùn)行的段。1、答：（1）當(dāng)有3個物理頁面時

17、：使用FIFO算法：缺頁16次，缺頁中斷率16/20=80%;使用OPT算法：缺頁11次，缺頁率11/20=55%。使用LRU算法：缺頁12次，缺頁率12/20=60%。（2）當(dāng)使用4個物理頁面時：（2）當(dāng)使用5個物理頁面時：（2）當(dāng)使用6個物理頁面時：3、答：作業(yè)的物理塊數(shù)為3塊，使用FIFO為9次，9/12=75%。使用LRU為7次,7/12=58%。使用OPT為6次，6/12=50%。作業(yè)的物理塊數(shù)為4塊，使用FIFO為6次，6/12=50%。使用LRU為6次，6/12=50%。使用OPT為5次，5/12=42%。（2）作業(yè)的物理塊數(shù)為3塊，使用FIFO為9次，9/12=75%。使用LR

18、U為10次，10/12=83%使用OPT為7次，7/12=58%。作業(yè)的物理塊數(shù)為4塊，使用FIFO為10次，10/12=83%。使用LRU為8次,8/12=66%。使用OPT為6次，6/12=50%。其中，出現(xiàn)了Belady現(xiàn)象，增加分給作業(yè)的內(nèi)存塊數(shù)，反使缺頁中斷率上升。29、答：1）6802）9153）9044）越界5）17506）越界。30、答：1 ） 1 ）頁面訪問序列為0，0，1，1，0，3，1，2，2，4，4，3。2）FIFO為5次，缺頁中斷率為5/12=41.6%。LRU為6次，缺頁中斷率為6/12=50%。LRU反比FIFO缺頁中斷率高。第五章：一、1、試述設(shè)備管理的基本功能

19、。答：P255（1） 設(shè)備中斷處理；（2） 緩沖區(qū)管理；（3） 設(shè)備分配與去分配；（4） 設(shè)備驅(qū)動調(diào)度；（5） 實現(xiàn)虛擬設(shè)備。12、為什么要引入緩沖技術(shù)？其基本思想是什么？答P265為了解決CPU與設(shè)備之間速度不匹配的矛盾及邏輯記錄和物理記錄大小不一致 的問題，提高CPU與設(shè)備的并行性，減少I/O操作對CPU的中斷次數(shù)，放寬對CPU中斷響應(yīng)時間的要求，人們?yōu)椴僮飨到y(tǒng)引入了緩沖技術(shù)。當(dāng)進(jìn)程執(zhí)行寫操作輸出數(shù)據(jù)時，先向系統(tǒng)申請一個輸出緩沖區(qū)，然后將數(shù)據(jù)送 至緩沖區(qū)，如果是順序?qū)懻埱?，則不斷地把數(shù)據(jù)填入緩沖區(qū)，直至裝滿為止，此后進(jìn)程可以繼續(xù)進(jìn)行計算，同時系統(tǒng)將緩沖區(qū)數(shù)據(jù)寫入設(shè)備。 當(dāng)進(jìn)程執(zhí)行讀 操作輸

20、入數(shù)據(jù)時， 先向系統(tǒng)申請一個輸入緩沖區(qū)，然后系統(tǒng)將設(shè)備的一條物理 記錄讀至緩沖區(qū)，期間進(jìn)程繼續(xù)計算，送至完成之后系統(tǒng)根據(jù)要求將當(dāng)前進(jìn)程 所需要的邏輯記錄從緩沖區(qū)中選出并傳送給進(jìn)程。21、什么是虛擬設(shè)備？實現(xiàn)虛擬設(shè)備的主要條件是什么？答：虛擬設(shè)備： 為了提高獨(dú)占設(shè)備的利用率， 采用SPOOLING術(shù)， 用可共享的設(shè)備 模擬獨(dú)占設(shè)備，使獨(dú)占設(shè)備成為共享設(shè)備，使每個作業(yè)感到自己分到了速度極 高的獨(dú)占設(shè)備。這種模擬的獨(dú)占設(shè)備稱為虛擬設(shè)備。（1）預(yù)輸入程序；（2）井管理程序；（3）緩輸出程序。28、為什么要引入設(shè)備獨(dú)立性？如何實現(xiàn)設(shè)備獨(dú)立性？答：設(shè)備獨(dú)立性：用戶不指定物理設(shè)備，而是指定邏輯設(shè)備，使得用戶

21、作業(yè)和物理 設(shè)備之間分離開來，再通過其他途徑建立邏輯設(shè)備和物理設(shè)備之間的映射，設(shè) 備的這種特性就是“設(shè)備無關(guān)性”應(yīng)用程序與具體物理設(shè)備無關(guān)， 系統(tǒng)增減或變更設(shè)備時對源程序不必加以 修改； 易于應(yīng)對I/O設(shè)備故障，提高系統(tǒng)可靠性；增加設(shè)備分配的靈活性，更有 效地利用邏輯設(shè)備資源，實現(xiàn)多道程序設(shè)計。為了實現(xiàn)設(shè)備獨(dú)立性，必須在設(shè)備驅(qū)動程序之上設(shè)置一層設(shè)備獨(dú)立性軟件，用來執(zhí)行所有I/O設(shè)備的公用操作， 并向用戶層軟件提供統(tǒng)一接口。 關(guān)鍵是系統(tǒng)中 必須設(shè)置一張邏輯設(shè)備表LUT用來進(jìn)行邏輯設(shè)備到物理設(shè)備的映射，其中每個 表目中包含了邏輯設(shè)備名、物理設(shè)備名和設(shè)備驅(qū)動程序入口地址三項；當(dāng)應(yīng)用 程序用邏輯設(shè)備名

22、請求分配I/O設(shè)備時，系統(tǒng)必須為它分配相應(yīng)的物理設(shè)備， 并 在LUT中建立一個表目，以后進(jìn)程利用該邏輯設(shè)備名請求I/O操作時，便可從LUT中得到物理設(shè)備名和驅(qū)動程序入口地址。30、目前常用的磁盤驅(qū)動調(diào)度算法有哪幾種？分別適用于何種數(shù)據(jù)應(yīng)用場合？ 答：只需回答幾處算法。(1)電梯I/o調(diào)度算法；(2)時限i/o調(diào)度和預(yù)期i/o調(diào)度算法；(3)公平排隊i/o調(diào)度算法。(1) 先來先服務(wù)調(diào)度算法；(2) 最短尋道時間調(diào)度算法；(3) 掃描算法；(4) 循環(huán)掃描算法。二、2、答：處理次序為：100-110-129-147-186-78-64-41-27-18-12-10-8。移動的總柱 面數(shù)：264。

23、7、答：(1)先來先服務(wù)算法FCF助565,依次為143-86-147-91-177-94-150-102-175-130。最短查找時間優(yōu)先算法SSTF為162,依次為143-147-150-130-102-94-91-86-175-177。(3)掃描算法SCAN為169,依次為143-147-150-175-177-199-130-102-94-91-86。(4)電梯調(diào)度為125(先向地址大的方向),依次為143-147-150-175-177-102-94-91-86。為148(先向地址小的方向)依次為143-130-102-94-91-86-147-150-175-177。10答：采用先來先服務(wù)處理次序為：100-23-376-205-132-19-61-190-398-29-4-18-40, 總柱面數(shù)為：1596。采用SSTF處理次序為：100-132-190-205-61-40-29-23-19-18-4-376-398總 柱面數(shù)為：700。采用SCAN處理次序為：100-132-190-205-376-398-61-40-29-23-19-18-4總 柱面數(shù)為：692。第六章：一、4、什么是文件的邏輯結(jié)構(gòu)？它有哪幾種組織方式？ 文件的數(shù)據(jù)獨(dú)立于物理環(huán)境構(gòu)造，這樣的文件結(jié)構(gòu)稱為文件的邏輯結(jié)構(gòu)。（1） 流失文件；（2） 記錄式文件A 記