計算機操作系統(tǒng)答案

1、1. 什么是操作系統(tǒng)？它的主要功能是什么？答：操作系統(tǒng)是用來管理計算機系統(tǒng)的軟、硬件資源，合理地組織計算機的工作流程，以方便用戶使用的程序集合；其主要功能有進(jìn)程管理、存儲器管理、設(shè)備管理和文件管理功能。2. 什么是多道程序設(shè)計技術(shù)？多道程序設(shè)計技術(shù)的主要特點是什么？答：多道程序設(shè)計技術(shù)是把多個程序同時放入內(nèi)存，使它們共享系統(tǒng)中的資源；特點：（1）多道，即計算機內(nèi)存中同時存放多道相互獨立的程序； （2）宏觀上并行，是指同時進(jìn)入系統(tǒng)的多道程序都處于運行過程中； （3）微觀上串行，是指在單處理機環(huán)境下，內(nèi)存中的多道程序輪流占有CPU，交替執(zhí)行。3. 批處理系統(tǒng)是怎樣的一種操作系統(tǒng)？它的特點是什么？答

2、：批處理操作系統(tǒng)是一種基本的操作系統(tǒng)類型。在該系統(tǒng)中，用戶的作業(yè)（包括程序、數(shù)據(jù)及程序的處理步驟）被成批的輸入到計算機中，然后在操作系統(tǒng)的控制下，用戶的作業(yè)自動地執(zhí)行；特點是：資源利用率高、系統(tǒng)吞吐量大、平均周轉(zhuǎn)時間長、無交互能力。4. 什么是分時系統(tǒng)？什么是實時系統(tǒng)？試從交互性、及時性、獨立性、多路性和可靠性幾個方面比較分時系統(tǒng)和實時系統(tǒng)。答：分時系統(tǒng)：一個計算機和許多終端設(shè)備連接，每個用戶可以通過終端向計算機發(fā)出指令，請求完成某項工作，在這樣的系統(tǒng)中，用戶感覺不到其他用戶的存在，好像獨占計算機一樣。實時系統(tǒng)：對外部輸入的信息，實時系統(tǒng)能夠在規(guī)定的時間內(nèi)處理完畢并作出反應(yīng)。比較：（1）交互性

3、：實時系統(tǒng)具有交互性，但人與系統(tǒng)的交互，僅限于訪問系統(tǒng)中某些特定的專用服務(wù)程序。它不像分時系統(tǒng)那樣向終端用戶提供數(shù)據(jù)處理、資源共享等服務(wù)。實時系統(tǒng)的交互性要求系統(tǒng)具有連續(xù)人機對話的能力，也就是說，在交互的過程中要對用戶得輸入有一定的記憶和進(jìn)一步的推斷的能力。（2）及時性：實時系統(tǒng)對及時性沒的要求與分時系統(tǒng)類似，都以人們能夠接受的等待時間來確定。而及時系統(tǒng)則對及時性要求更高。（3）獨立性：實時系統(tǒng)與分時系統(tǒng)一樣具有獨立性。每個終端用戶提出請求時，是彼此獨立的工作、互不干擾。（4）多路性：實時系統(tǒng)與分時一樣具有多路性。操作系統(tǒng)按分時原則為多個終端用戶提供服務(wù)，而對于實時系統(tǒng)，其多路性主要表現(xiàn)在經(jīng)常

4、對多路的現(xiàn)場信息進(jìn)行采集以及對多個對象或多個執(zhí)行機構(gòu)進(jìn)行控制。（5）可靠性：分時系統(tǒng)雖然也要求可靠性，但相比之下，實時系統(tǒng)則要求系統(tǒng)高度可靠。5. 實時系統(tǒng)分為哪兩種類型？答：實時控制系統(tǒng)、實時信息處理系統(tǒng)。6.操作系統(tǒng)的主要特征是什么？答：并發(fā)性、共享性、虛擬性、不確定性。7.操作系統(tǒng)與用戶的接口有幾種？他們各自用在什么場合？答：有兩種：命令接口、程序接口；命令接口：分為聯(lián)機命令接口、脫機命令接口和圖形用戶界面接口，它是為方便用戶控制自己的作業(yè)。程序接口：又稱系統(tǒng)調(diào)用，是為用戶在程序一級訪問操作系統(tǒng)功能而設(shè)置的，是用戶程序取得操作系統(tǒng)服務(wù)的唯一途徑，它由一組系統(tǒng)調(diào)用構(gòu)成，每個系統(tǒng)調(diào)用完成一個

5、特定的功能。8.“操作系統(tǒng)是控制硬件的軟件”這一說法確切嗎？為什么？答：不正確，操作系統(tǒng)不僅僅在控制硬件，同時它還控制著計算機的軟件。所以說操作系統(tǒng)是控制硬件的軟件是不正確的。9.設(shè)內(nèi)存中有三道程序，A，B，C，他們按ABC的先后次序執(zhí)行，它們進(jìn)行“計算”和“I/O操作”的時間如表1-2所示，假設(shè)三道程序使用相同的I/O設(shè)備。表1-2 三道程序的操作時間（1） 試畫出單道運行時三道程序的時間關(guān)系圖，并計算完成三道程序要花多少時間?？倳r間=20+30+10+30+50+20+10+20+10=200（2） 試畫出多道運行時三道程序的時間關(guān)系圖，并計算完成三道程序要花多長時間?？倳r間=13010.

6、將下列左右兩列詞連接起來形成意義最恰當(dāng)?shù)?對。11.選擇一個現(xiàn)代操作系統(tǒng)，查找和閱讀相關(guān)的技術(shù)資料，寫一篇該操作系統(tǒng)如何運行內(nèi)存管理、存儲管理、設(shè)備管理和文件管理的文章。習(xí)題二1 操作系統(tǒng)中為什么要引入進(jìn)程的概念？為了實現(xiàn)并發(fā)進(jìn)程之間的合作和協(xié)調(diào)，以及保證系統(tǒng)的安全，操作系統(tǒng)在進(jìn)程管理方面要做哪些工作？答：（1）為了從變化的角度動態(tài)地分析研究可以并發(fā)執(zhí)行的程序，真實地反應(yīng)系統(tǒng)的獨立性、并發(fā)性、動態(tài)性和相互制約，操作系統(tǒng)中就不得不引入“進(jìn)程”的概念；（2）為了防止操作系統(tǒng)及其關(guān)鍵的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，受到用戶程序有意或無意的破壞，通常將處理機的執(zhí)行狀態(tài)分成核心態(tài)和用戶態(tài)；對系統(tǒng)中的全部進(jìn)程實行有效地管理，

7、其主要表現(xiàn)是對一個進(jìn)程進(jìn)行創(chuàng)建、撤銷以及在某些進(jìn)程狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換控制，2 試描述當(dāng)前正在運行的進(jìn)程狀態(tài)改變時，操作系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)程切換的步驟。答：（1）就緒狀態(tài)運行狀態(tài)。處于就緒狀態(tài)的進(jìn)程，具備了運行的條件，但由于未能獲得處理機，故沒有運行。（2）運行狀態(tài)就緒狀態(tài)。正在運行的進(jìn)程，由于規(guī)定的時間片用完而被暫停執(zhí)行，該進(jìn)程就會從運行狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫途w狀態(tài)。（3）運行狀態(tài)阻塞狀態(tài)。處于運行狀態(tài)的進(jìn)程，除了因為時間片用完而暫停執(zhí)行外還有可能由于系統(tǒng)中的其他因素的影響而不能繼續(xù)執(zhí)行下去。3 現(xiàn)代操作系統(tǒng)一般都提供多任務(wù)的環(huán)境，試回答以下問題。（1） 為支持多進(jìn)程的并發(fā)執(zhí)行，系統(tǒng)必須建立哪些關(guān)于進(jìn)程的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)？

8、答：為支持進(jìn)程的并發(fā)執(zhí)行，系統(tǒng)必須建立“進(jìn)程控制塊（PCB）”，PCB的組織方式常用的是鏈接方式。（2） 為支持進(jìn)程的狀態(tài)變遷，系統(tǒng)至少應(yīng)該供哪些進(jìn)程控制原語？答：進(jìn)程的阻塞與喚醒原語和進(jìn)程的掛起與激活原語。（3） 當(dāng)進(jìn)程的狀態(tài)變遷時，相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化嗎？答：創(chuàng)建原語：建立進(jìn)程的PCB，并將進(jìn)程投入就緒隊列。；撤銷原語：刪除進(jìn)程的PCB，并將進(jìn)程在其隊列中摘除； 阻塞原語：將進(jìn)程PCB中進(jìn)程的狀態(tài)從運行狀態(tài)改為阻塞狀態(tài)，并將進(jìn)程投入阻塞隊列；喚醒原語：將進(jìn)程PCB中進(jìn)程的狀態(tài)從阻塞狀態(tài)改為就緒狀態(tài)，并將進(jìn)程從則色隊列摘下，投入到就緒隊列中。4. 什么是進(jìn)程控制塊？從進(jìn)程管理、中斷處理、進(jìn)

9、程通信、文件管理、設(shè)備管理 及存儲管理的角度設(shè)計進(jìn)程控制塊應(yīng)該包含的內(nèi)容。答：（1）進(jìn)程控制塊是用來描述進(jìn)程本身的特性、進(jìn)程的狀態(tài)、進(jìn)程的調(diào)度信息及對資源的占有情況等的一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；（2）為了進(jìn)程管理，進(jìn)程控制塊包括以下幾方面。a) 進(jìn)程的描述信息，包括進(jìn)程標(biāo)識符、進(jìn)程名等。b) 進(jìn)程的當(dāng)前狀況。c) 當(dāng)前隊列鏈接指針。d) 進(jìn)程的家族關(guān)系。為了中斷處理，進(jìn)程控制塊的內(nèi)容應(yīng)該包括處理機狀態(tài)信息和各種寄存器的內(nèi)容。為了內(nèi)存管理的需要，進(jìn)程控制塊的內(nèi)容應(yīng)該包括進(jìn)程使用的信號量、消息隊列指針等。為了設(shè)備管理，進(jìn)程控制塊的內(nèi)容應(yīng)該包括進(jìn)程占有資源的情況。5 假設(shè)系統(tǒng)就緒隊列中有10個進(jìn)程，這10個進(jìn)程

10、輪換執(zhí)行，每隔300ms輪換一次，CPU在進(jìn)程切換時所花費的時間是10ms，試問系統(tǒng)化在進(jìn)程切換上的開銷占系統(tǒng)整個時間的比例是多少？答：因為每隔300ms換一次進(jìn)程，且每個進(jìn)程切換時所花費的時間是10ms，則系統(tǒng)化在進(jìn)程切換上的開銷占系統(tǒng)整個時間的比例是10/（300+10）=3.2%6 試述線程的特點及其與進(jìn)程之間的關(guān)系。答：（1）特點：線程之間的通信要比進(jìn)程之間的通信方便的多；同一進(jìn)程內(nèi)的線程切換也因為線程的輕裝而方便的多。同時線程也是被獨立調(diào)度的分配的；（2）線程與進(jìn)程的關(guān)系：線程和進(jìn)程是兩個密切相關(guān)的概念，一個進(jìn)程至少擁有一個線程，進(jìn)程根據(jù)需要可以創(chuàng)建若干個線程。線程自己基本上不擁有資

11、源，只擁有少量必不可少的資源（線程控制塊和堆棧）7 根據(jù)圖2-18，回答以下問題。（1） 進(jìn)程發(fā)生狀態(tài)變遷1、3、4、6、7的原因。答：1表示操作系統(tǒng)把處于創(chuàng)建狀態(tài)的進(jìn)程移入就緒隊列；3表示進(jìn)程請求I/O或等待某事件；4表示進(jìn)程用行的時間片用完；6表示I/O完成或事件完成；7表示進(jìn)程完成。（2） 系統(tǒng)中常常由于某一進(jìn)程的狀態(tài)變遷引起另一進(jìn)程也產(chǎn)生狀態(tài)變遷，這種變遷稱為因果變遷。下述變遷是否為因果變遷：32,45,72,36，是說明原因。答：32是因果變遷，當(dāng)一個進(jìn)程從運行態(tài)變?yōu)樽枞麘B(tài)時，此時CPU空閑，系統(tǒng)首先到高優(yōu)先級隊列中選擇一個進(jìn)程。45是因果變遷，當(dāng)一個進(jìn)程運行完畢時，此時CPU空閑，

12、系統(tǒng)首先到高優(yōu)先級隊列中選擇進(jìn)程，但如果高優(yōu)先級隊列為空，則從低優(yōu)先隊列中選擇一個進(jìn)程。72 是因果變遷，當(dāng)一個進(jìn)程運行完畢時，CPU空閑，系統(tǒng)首先到高優(yōu)先級隊列中選擇一個進(jìn)程。36不是因果變遷。一個進(jìn)程阻塞時由于自身的原因而發(fā)生的，和另一個進(jìn)程等待的時間到達(dá)沒有因果關(guān)系。（3） 根據(jù)此進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，說明該系統(tǒng)CPU調(diào)度的策略和效果。答：當(dāng)進(jìn)程調(diào)度時，首先從高優(yōu)先級就緒隊列選擇一個進(jìn)程，賦予它的時間片為100ms。如果高優(yōu)先級就緒隊列為空，則從低優(yōu)先級就緒隊列選擇進(jìn)程，并且賦予該進(jìn)程的時間片為500ms。這種策略一方面照顧了短進(jìn)程，一個進(jìn)程如果在100ms運行完畢它將退出系統(tǒng)，更主要的是照顧

13、了I/O量大的進(jìn)程，進(jìn)程因I/O進(jìn)入阻塞隊列，當(dāng)I/O完成后它就進(jìn)入了高優(yōu)先級就緒隊列，在高優(yōu)先級就緒隊列等待的進(jìn)程總是優(yōu)于低優(yōu)先級就緒隊列的進(jìn)程。而對于計算量較大的進(jìn)程，它的計算如果在100ms的時間內(nèi)不能完成，它將進(jìn)入低優(yōu)先級就緒隊列，在這個隊列的進(jìn)程被選中的機會要少，只有當(dāng)高優(yōu)先級就緒隊列為空，才從低優(yōu)先級就緒隊列選擇進(jìn)程，但對于計算量大的進(jìn)程，系統(tǒng)給予的適當(dāng)照顧時間片增大為500ms。8 回答以下問題。（1） 若系統(tǒng)中沒有運行進(jìn)程，是否一定沒有就緒進(jìn)程？為什么？答：是，因為當(dāng)CPU空閑時，系統(tǒng)就會在就緒隊列里調(diào)度進(jìn)程，只有當(dāng)就緒隊列為空時，系統(tǒng)中才沒有運行程序。（2） 若系統(tǒng)中既沒有運

14、行進(jìn)程，也沒有就緒進(jìn)程，系統(tǒng)中是否就沒有阻塞進(jìn)程？解釋。答：不一定，當(dāng)運行的程序都因為請求I/O或等待事件時而進(jìn)入阻塞，系統(tǒng)中就沒有就緒進(jìn)程。（3） 如果系統(tǒng)采用優(yōu)先級調(diào)度策略，運行的進(jìn)程是否一定是系統(tǒng)中優(yōu)先級最高的進(jìn)程？為什么？答：不一定，若優(yōu)先級高的進(jìn)程進(jìn)入阻塞狀態(tài)時，而且優(yōu)先級高的就緒隊列里沒有等待的進(jìn)程，這時就會調(diào)度優(yōu)先級低的就緒隊列的進(jìn)程。9 假如有以下程序段，回答下面的問題。S1: a=3-x;S2: b=2*a;S3: c=5+a;(1) 并發(fā)程序執(zhí)行的Bernstein 條件是什么？答：若P1與P2R并發(fā)執(zhí)行，當(dāng)且僅當(dāng)R(P1)W(P2)R(P2)W(P1)W(P1)W(P2)

15、=時才滿足。(2) 試畫圖表示它們執(zhí)行時的先后次序。(3) 利用Bernstein 條件證明，S1、S2和S3哪兩個可以并發(fā)執(zhí)行，哪兩個不能。答：R(s1)=x,W(s1)=a;R(s2)=a,W(s2)=b;R(s3)=a,W(s3)=c;(1).R(s1)W(s2)R(s2)W(s1)W(s1)W(s2)=a,則s1與s2不能并發(fā)執(zhí)行；(2). R(s1)W(s3)R(s3)W(s1)W(s1)W(s3)=a,則s1與s3不能并發(fā)執(zhí)行；(3). R(s2)W(s3)R(s3)W(s2)W(s2)W(s3)=,則s2與s3可以并發(fā)執(zhí)行。習(xí)題三1 一下進(jìn)程之間存在相互制約關(guān)系嗎？若存在，是什么

16、制約關(guān)系？為什么？（1） 幾個同學(xué)去圖書館借同一本書。答：互斥關(guān)系；因為他們要借同一本書，不可能同時借到，所以互斥。（2） 籃球比賽中兩隊同學(xué)爭搶籃板球。答：互斥關(guān)系；因為爭搶同一個籃板，存在互斥關(guān)系。（3） 果汁流水線生產(chǎn)中搗碎、消毒、灌裝、裝箱等各道工序。答：同步關(guān)系；他們必須相互協(xié)作才能使進(jìn)程圓滿完成。（4） 商品的入庫出庫。答：同步關(guān)系；因為商品出庫可以為入庫提供空間。（5） 工人做工與農(nóng)民種糧。答：沒有制約關(guān)系。2 在操作系統(tǒng)中引入管程的目的是什么？條件變量的作用是什么？答：用信號量可以實現(xiàn)進(jìn)程的同步于互斥，但要設(shè)置許多信號量，使用大量的P、V操作，而且還要仔細(xì)安排P操作的排列次序，

17、否則將會出現(xiàn)錯誤的結(jié)果或是死鎖現(xiàn)象。為了解決這些問題引進(jìn)了管程；條件變量的作用是使進(jìn)程不僅能被掛起，而且當(dāng)條件滿足且管程再次可用時，可以恢復(fù)該進(jìn)程并允許它在掛起點重新進(jìn)入管程。3 說明P、V操作為什么要設(shè)計成原語。答: 用信號量S表示共享資源，其初值為1表示有一個資源。設(shè)有兩個進(jìn)程申請該資源，若其中一個進(jìn)程先執(zhí)行P操作。P操作中的減1操作有3跳及其指令組成：去S送寄存器R;R-1送S。若P操作不用原語實現(xiàn)，在執(zhí)行了前述三條指令中的2條，即還未執(zhí)行R送S時（此時S值仍為1），進(jìn)程被剝奪CPU，另一個進(jìn)程執(zhí)行也要執(zhí)行P操作，執(zhí)行后S的值為0，導(dǎo)致信號量的值錯誤。正確的結(jié)果是兩個進(jìn)程執(zhí)行完P(guān)操作后，

18、信號量S的值為-1，進(jìn)程阻塞。4 設(shè)有一個售票大廳，可容納200人購票。如果廳內(nèi)不足200人則允許進(jìn)入，超過則在廳外等候；售票員某時只能給一個購票者服務(wù)，購票者買完票后就離開。試問：（1） 購票者之間是同步關(guān)系還是互斥關(guān)系？答：互斥關(guān)系。（2） 用P、V操作描述購票者的工作過程。semaphore empty=200;semaphore mutex=1;semaphore waiting=0；void buy() p(empty);p(mutex);買票；v(mutex);v(empty);void waiting()p(empty);等待；waiting+;5 進(jìn)程之間的關(guān)系如圖3-16所示

19、，試用P、V操作描述它們之間的同步。semaphore A,B,C,D,E,F,G=0；S1,V(A),V(B)；P(A),S2,V(C)；P(B),S3,V(D),V(E)；P(D),S4,V(F)；P(E),S5,V(G)；P(C),P(F),P(G),S6；6 有4個進(jìn)程P1、P2、P3、P4共享一個緩沖區(qū)，進(jìn)程P1向緩沖區(qū)存入消息，進(jìn)程P2、P3、P4從緩沖區(qū)中取消息，要求發(fā)送者必須等三個進(jìn)程都取過本消息后才能發(fā)送下調(diào)消息。緩沖區(qū)內(nèi)每次只能容納一個消息，用P、V操作描述四個進(jìn)程存取消息的情況。答：semaphore p1=0；semaphore p2，p3,p4=1；semaphore

20、 cout=0；semaphore mutex=1；void main（）P(p2)；P(p3)；P(4)；V(cout)；write p1()P（p1）；P(metux)；P(cout)；存入消息；V(p1)；V(metux)；Read p2() P(mutex)；P(p1)；讀消息；V(p1)；V(p2)；V(metux)； Read p3() P(mutex)；P(p1)；讀消息；V(p1)；V(p3)；V(metux)；Read p4() P(mutex)；P(p1)；讀消息；V(p1)；V(p4)； V(metux)；7 分析生產(chǎn)者消費者問題中多個P操作顛倒引起的后果。答：semap

21、hore mutex=1； semaphore empty=n； semaphore full=0； int i,j；ITEM buffern;ITEM data_p,data_c;void producer()/*生產(chǎn)者進(jìn)程*/ void consumer() /*消費者進(jìn)程*/while(true) while(true) P(mutex) ;P(mutex); P(full); P(empty); data_c=bufferj; bufferi=data_p; j=(j+1)%n; i=(i+1)%n; V(mutex);V(mutex); V(empty); V(full); 若把生產(chǎn)

22、者進(jìn)程的P操作顛倒，消費者進(jìn)程的P操作顛倒（如圖），則生產(chǎn)者進(jìn)程執(zhí)行到V(mutex)時，消費者就可以執(zhí)行P(mutex)但由于full=0，消費者進(jìn)程不可執(zhí)行P(full);當(dāng)生產(chǎn)者進(jìn)程執(zhí)行完V(full)后，full=1，但由于mutex=0，消費者進(jìn)程無法執(zhí)行，造成死鎖。8 讀者寫者問題中寫者優(yōu)先的實現(xiàn)。答: semaphore Wmutex，Rmutex=1；int Rcount=0；semaphore mutex=1void reader（） /*讀者進(jìn)程*/while(true)P(mutex); P(Rmutex); If(Rcount=0) P(wmutex); Rcount=

23、Rcount+1 ;V(Rmutex);V(mutex); read;/*執(zhí)行讀操作*/ ；P(Rmutex)；Rcount=Rcount-1；if （Rcount=0） V（wmutex）；V（Rmutex）；void writer() /*寫者進(jìn)程*/while(true)P(mutex); P(wmutex);；write；/*執(zhí)行寫操作*/；V(Wmutex); V(mutex);9 寫一個用信號量解決哲學(xué)家進(jìn)餐問題不產(chǎn)生鎖死的算法。semaphore chopstick5=1,1,1,1,1;semaphore mutex=1;void philosopher ()while(tru

24、e)P(mutex); P(chopsticki); P(chopstick(i+1)%5); V(mutex);； eat； V(chopsticki); V(chopstick(i+1)%5);think;；10 一個文件可有若干個不同的進(jìn)程所共享，每個進(jìn)程具有唯一的編號。假定文件可由滿足下列限制的若干個不同的進(jìn)程同時訪問，并發(fā)訪問該文件的哪些進(jìn)程的編號的總和不得大于n，設(shè)計一個協(xié)調(diào)對該文件訪問的管程。答：11 用管程解決讀者寫者問題，并采用公平原則。答：習(xí)題四1 某進(jìn)程被喚醒后立刻投入運行，能說明該系統(tǒng)采用的是可剝奪調(diào)度算法嗎？答：不能說明，因為如果現(xiàn)在就緒隊列中沒有進(jìn)程，那么喚醒的進(jìn)程

25、會立刻投入運行。2 在哲學(xué)家進(jìn)餐問題中，如果將先拿起左邊筷子的哲學(xué)家稱為左撇子，先拿起右邊筷子的哲學(xué)家稱為右撇子。請說明在同時存在左、右撇子的情況下，任何的就坐安排都不能產(chǎn)生鎖死。答：任何的就坐安排都不會構(gòu)成環(huán)路，這就符合避免死鎖的條件，所以不會產(chǎn)生死鎖。3 系統(tǒng)中有5個資源被4個進(jìn)程所共享，如果每個進(jìn)程最多需要2個這種資源，試問系統(tǒng)是否會產(chǎn)生鎖死？答：不會產(chǎn)生死鎖；因為因為資源數(shù)可以滿足進(jìn)程的需要，當(dāng)其中的一個進(jìn)程爭取到剩下的一個資源可以執(zhí)行，當(dāng)執(zhí)行完成以后會釋放資源，供其他進(jìn)程使用，所以不會產(chǎn)生死鎖。4 計算機系統(tǒng)有8臺磁帶機，由N個進(jìn)程競爭使用，每個進(jìn)程最多需要3臺。問：N為多少時，系統(tǒng)

26、沒有死鎖的危險？答：當(dāng)n為1、2、3時，沒有死鎖的危險；因為當(dāng)n小于3時，每個進(jìn)程分配2臺磁帶機，還有磁帶機剩余，那么當(dāng)其中的一個進(jìn)程得到剩余的磁帶機則可運行，運行結(jié)束后會釋放磁帶機，供其他進(jìn)程使用，系統(tǒng)不會有死鎖的危險；當(dāng)n為4時，每臺分配2臺時沒有剩余，則會產(chǎn)生死鎖，當(dāng)大于5時同樣會死鎖。5 系統(tǒng)有5個進(jìn)程，它們的到達(dá)時間和服務(wù)時間如表4-8所示。新進(jìn)程（沒有運行過）與老進(jìn)程（運行過的進(jìn)程）的條件相同時，假定系統(tǒng)選新進(jìn)程運行。表4-8進(jìn)程情況進(jìn)程名到達(dá)時間服務(wù)時間A03B26C44D65E82若按先來先服務(wù)（FCFS）、時間片輪法（時間片q=1）、短進(jìn)程優(yōu)先（SPN）、最短剩余時間優(yōu)先（S

27、RT，時間片q=1）、響應(yīng)比高者優(yōu)先（HRRN）及多級反饋隊列（MFQ，第一個隊列的時間片為1，第i（i>1）個隊列的時間片q=2（i-1）算法進(jìn)行CPU調(diào)度，請給出各個進(jìn)程的完成時間、周轉(zhuǎn)時間、帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間，及所有的進(jìn)程的平均周轉(zhuǎn)時間和平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間。答：6 設(shè)系統(tǒng)中有5個進(jìn)程P1、P2、P3、P4、P5，有3種類型的資源A、B、C，其中A資源的數(shù)量是17，B資源的數(shù)量是5，C資源的數(shù)量是20，T0時刻系統(tǒng)狀態(tài)如表4-9所示。表4-9 T0時刻系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)程已分配資源數(shù)量最大資源需求量仍然需求資源數(shù)ABCABCABCP1212559347P2402536134P34054011006P

28、4204425221P5314424110(1) 計算每個進(jìn)程還可能需要的資源，并填入表的“仍然需要資源數(shù)”的欄目。(2) T0時刻系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)？為什么？答：處于安全狀態(tài)，因為序列<p4，p2，p3，p5，p1>是一個安全狀態(tài)。(3) 如果T0時刻進(jìn)程P2又有新的資源請求（0,3,4），是否實施資源分配？為什么？答：不實施資源分配，因為將所有資源都分配給p2時，p2的C是5，不能夠運行，進(jìn)入死鎖。(4) 如果T0時刻，若進(jìn)程P4又有新的資源請求（2，0,1），是否實施資源分配？為什么？答：實施；因為p4請求資源后，存在安全狀態(tài)。(5) 在（4）的基礎(chǔ)上，若進(jìn)程P1又有新的資

29、源請求（0,2,0），是否實施資源分配？為什么？答：不實施；習(xí)題五1 存儲管理的基本任務(wù)是為多道程序的并發(fā)執(zhí)行提供良好的存儲環(huán)境，這包括哪些方面？答：存儲管理的基本任務(wù)是為多道程序的并發(fā)執(zhí)行提供良好的存儲器環(huán)境，它包括以下幾個方面。（1）能讓沒到程序“各得其所”，并在不受干擾的環(huán)境中運行時，還可以使用戶從存儲空間的分配、保護(hù)等事物中解脫出來。（2）向用戶提供更大的存儲空間，使更多的程序同時投入運行或是更大的程序能在小的內(nèi)存中運行。（3）為用戶對信息的訪問、保護(hù)、共享以及程序的動態(tài)鏈接、動態(tài)增長提供方便。（4）能使存儲器有較高的利用率。2 頁式存儲管理系統(tǒng)是否產(chǎn)生碎片？如何應(yīng)對此現(xiàn)象？答：頁式存

30、儲管理系統(tǒng)產(chǎn)生的碎片，稱為內(nèi)碎片，它是指一個進(jìn)程的最后一頁沒有沾滿一個存儲塊而被浪費的存儲空間。減少內(nèi)碎片的辦法是減少頁的大小。3 在頁式存儲管理系統(tǒng)中頁表的功能是什么？當(dāng)系統(tǒng)的地址空間很大時會給頁表的設(shè)計帶來哪些新的問題？答：頁式存儲管理系統(tǒng)中，允許將進(jìn)程的每一頁離散地存儲在內(nèi)出的任何一個物理頁面上，為保證進(jìn)程的正常運行，系統(tǒng)建立了頁表，記錄了進(jìn)程每一頁被分配在內(nèi)存的物理號。頁表的功能是實現(xiàn)從頁號到物理塊的地址映射； 當(dāng)系統(tǒng)地址很大時，頁表也會變得非常大，它將占有相當(dāng)大的內(nèi)存空間。4 什么是動態(tài)鏈接？用哪種存儲管理方案可以實現(xiàn)動態(tài)鏈接？答：動態(tài)鏈接是指進(jìn)程在運行時，只將進(jìn)程對應(yīng)的主程序段裝入

31、內(nèi)存，并與主程序段鏈接上。通常一個大的程序是由一個主程序和若干個子程序以及一些數(shù)據(jù)段組成。而段式存儲管理方案中的段就是按用戶的邏輯段自然形成的，因此可實現(xiàn)動態(tài)鏈接。5 某進(jìn)程的大小為25F3H字節(jié)，被分配到內(nèi)存的3A6BH字節(jié)開始的地址。但進(jìn)程運行時，若使用上、下界寄存器，寄存器的值是多少？如何進(jìn)行存儲保護(hù)？若使用地址、限長寄存器，寄存器的值是多少？如何進(jìn)行存儲保護(hù)？答：（1）若使用上下界寄存器，上界寄存器的值是3A6BH，下界寄存器的值是3A6BH+25F3H=605EH,當(dāng)訪問內(nèi)存的地址大于605EH、小于3A6BH時產(chǎn)生越界中斷。（2）若使用地址、限長寄存器，地址寄存器的值是3A6BH，

32、限長寄存器的值是25F3H，當(dāng)訪問內(nèi)存的地址小于3A6BH，超過3A6BH+25F3H=605EH時產(chǎn)生越界中斷。6 在系統(tǒng)中采用可變分區(qū)存儲管理，操作系統(tǒng)占用低地址部分的126KB,用戶區(qū)的大小是386KB，采用空閑分區(qū)表管理空閑分區(qū)。若分配時從高地址開始，對于下述的作業(yè)申請序列：作業(yè)1申請80KB；作業(yè)2申請56KB；作業(yè)3申請120KB；作業(yè)1完成；作業(yè)3完成；作業(yè)4申請156KB；作業(yè)5申請80KB。使用首次適應(yīng)法處理上述作業(yè)，并回答以下問題。（1） 畫出作業(yè)1、2、3進(jìn)入內(nèi)存后，內(nèi)存的分布情況。答：（2） 畫出作業(yè)1、3完成后，內(nèi)存的分布情況。答：（3） 畫出作業(yè)4、5進(jìn)入內(nèi)存后，內(nèi)

33、存的分布情況。答7 某系統(tǒng)采用頁式存儲管理策略，某進(jìn)程的邏輯地址空間為32頁，頁的大小為2KB，物理地址空間的大小是4MB。（1） 寫出邏輯地址的格式。（2） 該進(jìn)程的頁表有多少項？每項至少占多少位？答：因為進(jìn)程的邏輯地址空間為32頁，因此該進(jìn)程的頁表項有32項。頁表中應(yīng)存儲每頁的塊號。因為物理地址空間大小是4MB，4MB的物理地址空間內(nèi)分成4MB/2KB=2K個塊，因此塊號部分需要11位（二進(jìn)制），所以頁表中每項占11位。（3） 如果物理地址空間減少一半，頁表的結(jié)構(gòu)有何變化？答：當(dāng)減少一半時，有2MB/2KB=1K個塊，因此塊號部分需要10位（二進(jìn)制），所以頁表中每項占10位。8 某頁式存儲

34、管理系統(tǒng)，內(nèi)存的大小為64KB，被分為16塊，塊號為0、1、2、15。設(shè)某進(jìn)程有4頁，其頁號為0、1、2、3，被分別裝入內(nèi)存的2、4、7、5，問：（1） 該進(jìn)程的大小是多少字節(jié)？答：總共64KB，16頁，則每頁有4KB。該進(jìn)程有四頁，則進(jìn)程的大小為16KB。（2） 寫出該進(jìn)程每一頁在內(nèi)存的起始地址。答：（3） 邏輯地址4146對應(yīng)的物理地址是多少？答：4146除以4096得1余50，這頁號為1，頁內(nèi)位移為50；1對應(yīng)于4，這物理地址為4*4096+50=16434b。9 某段式存儲管理系統(tǒng)的段表如圖所示。請將邏輯地址0,137、1,9000、2,3600、3,230轉(zhuǎn)換成物理地址。答：0,13

35、7：40*1024+137=41097B1,9000：80*1024+9000=90920B2,3600：100*1024+3600=106000B3,230不合法習(xí)題七1 數(shù)據(jù)傳輸控制方式有哪幾種？試比較它們的優(yōu)缺點。答：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送控制方式有程序直接控制方式、中斷控制方式、DMA控制方式和通道方式四種。程序直接控制方式:優(yōu)點：實現(xiàn)簡單，不需要硬件的支持； 缺點：(1).CPU與外設(shè)只能串行工作;(2).CPU在一段時間內(nèi)只能與一臺外設(shè)交換數(shù)據(jù)信息；(3).由于程序直接控制方式是依靠測試設(shè)備的狀態(tài)來控制數(shù)據(jù)傳遞的，因此無法發(fā)現(xiàn)和處理由于設(shè)備和其他硬件所產(chǎn)生的錯誤。中斷控制方式：優(yōu)點：提高了CPU

36、的利用率；缺點：(1).在進(jìn)程傳送數(shù)據(jù)的過程中，發(fā)生中斷的次數(shù)可能很多，這將消耗CPU大量處理時間；(2).計算機中通常配置各種各樣的外設(shè)，如果這些外設(shè)都通過中斷的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，由于中斷次數(shù)過多將使CPU無法及時響應(yīng)中斷，造成數(shù)據(jù)丟失。DMA控制方式：優(yōu)點：(1).數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕締挝粸閿?shù)據(jù)塊；(2).緊在開始和結(jié)束才需要CPU干預(yù)，整塊數(shù)據(jù)的傳送是在控制器的控制之下完成的；(3).所傳送的數(shù)據(jù)是從設(shè)備直接到內(nèi)存或者從內(nèi)存直接到設(shè)備。通道方式：優(yōu)點：把對一個數(shù)據(jù)塊的讀（寫）干預(yù)減少到對一組數(shù)據(jù)塊的讀（寫）干預(yù)；2 何為設(shè)備的獨立性？如何實現(xiàn)設(shè)備的獨立性？答：設(shè)備獨立性是指用戶程序獨立于具體使

37、用的物理設(shè)備；此時，用戶使用邏輯設(shè)備名申請使用某列物理設(shè)備。當(dāng)系統(tǒng)中有多臺該烈性的設(shè)備是，系統(tǒng)可將其中的任意一臺分配給請求進(jìn)程，而不局限于某一臺制定的設(shè)備。這樣，可顯著的改善資源的利用率即可使用性。設(shè)備獨立使用用戶獨立于設(shè)備的烈性。如進(jìn)行輸出時，亦可以使用現(xiàn)實終端，也可以使用打印機。有了這種獨立性，就可以很方便的進(jìn)行輸入/輸出重定向。3 什么是緩沖？為什么要引入緩沖？操作系統(tǒng)如何實現(xiàn)緩沖技術(shù)？答：緩沖是在兩個不同速度設(shè)備之間傳輸信息時，用于平滑傳輸過程的一種手段。（1）換屆CPU與I/O設(shè)備之間的速度不匹配的矛盾。（2）減少中斷CPU的次數(shù)。（3）提高CPU與I/O設(shè)備之間的并行性。4 設(shè)備分

38、配中為什么可能出現(xiàn)死鎖？答：安全分配方式：在某些操作系統(tǒng)中，一個進(jìn)程只能提供一個I/O請求。也就是說，執(zhí)行進(jìn)程向系統(tǒng)提出I/O請求后邊立即進(jìn)入等待狀態(tài)，直到I/O請求完成后才被喚醒。這樣系統(tǒng)對設(shè)備的分配比較安全，不會出現(xiàn)死鎖。但這種方式對進(jìn)程來說，因CPU與I/O設(shè)備是串行工作的，這使得該進(jìn)程的推進(jìn)速度緩慢；不安全分配方式：當(dāng)進(jìn)程發(fā)出I/O請求后不阻塞，而是繼續(xù)運行，當(dāng)需要時有可能接著發(fā)出第二個、第三個I/O請求，僅當(dāng)進(jìn)程所請求的I/O設(shè)備已被另一個進(jìn)程占用時，進(jìn)程才進(jìn)入等待狀態(tài)。這種一個進(jìn)程同時可以使用多個I/O設(shè)備的方式提高了系統(tǒng)的資源利用率，但也帶來了一種危險，即如果兩個進(jìn)程都提出請求使

39、用對方占有的I/O設(shè)備時，就會出現(xiàn)死鎖。5 以打印機為例說明SPOOLing技術(shù)的工作原理。答：當(dāng)用戶進(jìn)程請求打印輸出時，操作系統(tǒng)接受用戶的打印請求，但并不真正把打印機分配給該用戶進(jìn)程，而是為進(jìn)程再次在輸出井中分配一空閑塊區(qū)，并將要打印的數(shù)據(jù)送入其中，同時還為用戶進(jìn)程申請一張用戶請求打印表，將用戶的打印要求填入其中，再將該表掛在請求打印隊列上。如果還有進(jìn)程要求打印輸出，系統(tǒng)仍可以接受請求，也可以完成上述操作。6 假設(shè)一個磁盤有200個柱面，編號為0199，當(dāng)前存取臂的位置是在143號柱面上，并剛剛完成了125號柱面的服務(wù)請求，如果存在下列請求序列：86、147、91、177、94、150、10

40、2、175、130，試問：為完成上述請求，采用下列算法時存取的移動順序是什么？移動總量是多少？（1） 先來先服務(wù)（FCFS）。答：移動順序：143、86、147、91、177、94、150、102、175、130；移動總量：（143-86）+（147-86）+（147-91）+（177-91）+（177-94）+（150-94）+（150-102）+（175-102）+（175-130）=565（2） 最短尋道時間優(yōu)先（SSTF）。答：移動順序：143、147、150、130、102、94、91、86、175、177 移動總量：（147-143）+（150-147）+（150-130）+（13

41、0-102）+（102-94）+（94-91）+（91-86）+（175-86）+（177-175）=162（3） 掃描算法（SCAN）。答：移動順序：143、147、150、175、177、130、102、94、91、86移動總量：（147-143）+（150-147）+（175-150）+（177-175）+（177-130）+（130-102）+（102-94）+（94-91）+（91-86）=125（4） 循環(huán)掃描算法（C-SCAN）。答：移動順序是：143、147、150、175、177、86、91、94、102、130移動總量：（147-143）+（150-147）+（175-15

42、0）+（177-175）+（177-86）+（91-86）+（94-91）+（102-94）+（130-102）=169.7 磁盤的訪問時間分成三部分：尋道時間、旋轉(zhuǎn)時間和數(shù)據(jù)傳輸時間。而優(yōu)化磁盤磁道上的信息分布能減少輸入輸出服務(wù)的總時間。例如，有一個文件有10個記錄A,B,C,J存放在磁盤的某一磁道上，假定該磁盤共有10個扇區(qū)，每個扇區(qū)存放一個記錄，安排如表7-4所示?，F(xiàn)在要從這個磁道上順序地將AJ這10個記錄讀出，如果磁盤的旋轉(zhuǎn)速度為20ms轉(zhuǎn)一周，處理程序每讀出一個記錄要花4ms進(jìn)行處理。試問：（1） 處理完10個記錄的總時間為多少？答：由題目所列條件可知，磁盤的旋轉(zhuǎn)速度為20ms轉(zhuǎn)一周

43、，每個此道有10個記錄，因此讀出1個記錄的時間為20ms/10=2ms。對于表中記錄的初始分布，讀出并處理記錄A需要20ms+4ms=60ms。6ms后讀/寫頭急轉(zhuǎn)到了記錄D出，為了讀出記錄B必須再轉(zhuǎn)8個山區(qū)，急需要8*2ms=16ms，記錄B的讀取時間為2ms，處理時間為4ms，股處理記錄B共花時間為：16ms+2ms+4ms=22ms。后續(xù)8個記錄的讀取時間與記錄B相同。所以處理10記錄的總時間是：9*22ms+6ms=204ms。（2） 為了優(yōu)化分布縮短處理時間，如何安排這些記錄？并計算處理的總時間。答：為了縮短處理時間應(yīng)按圖瑣事安排這些記錄。經(jīng)優(yōu)化處理后，讀出并處理記錄A后，讀/寫頭剛

44、好轉(zhuǎn)到記錄B的開始出，因此立即可讀取并處理記錄B，后續(xù)記錄的讀取與處理情況相同。股處理10個記錄的總時間為10*（2ms+4ms）=60ms。8 假設(shè)一個磁盤有100個柱面，每個柱面有10個磁道，每個磁道有15個扇區(qū)。當(dāng)進(jìn)程的要訪問磁盤有12345扇區(qū)時，計算該扇區(qū)在磁盤的第幾柱面、第幾磁道、第幾扇區(qū)？答：由題目知，磁盤每個柱面有10個磁頭，每個此道有15個15個山區(qū)。則每個柱面的山區(qū)數(shù)位余24，故13524所在煮面為余9，故13524再次頭號為1，山區(qū)為9。綜上所述，13524山區(qū)所在的磁盤地址為：第90號柱面，第1號磁頭，第9號扇區(qū)。9 一個文件記錄大小為32B，磁道輸入輸出以磁盤塊為單位

45、，一個盤塊的大小為512B。當(dāng)用戶進(jìn)程順序讀文件的各個記錄時，計算實際啟動磁盤I/O占用整個訪問請求時間的比例。答：盤塊的大小為512B，一個文件記錄大小為32B，故一個盤塊包含的記錄數(shù)為：512/32=16。顯然在訪問16個記錄中，只需要一次啟動磁盤，故實際啟動磁盤I/O占用整個訪問請求的比例為1/16=6.25%10如果磁盤扇區(qū)的大小固定為512B，每個磁道有80個扇區(qū)，一共有4個可用的盤面。假設(shè)磁盤旋轉(zhuǎn)速度是360rpm。處理機使用中斷驅(qū)動方式從磁盤讀取數(shù)據(jù)，每字節(jié)產(chǎn)生一次終端。如果處理中斷需要，試問：（1）處理機花費在處理I/O上的時間占整個磁盤訪問時間的百分比是多少（忽略尋道時間）？

46、答：（）/（1/12+1/480）+(512*2.5)）*100%=99.9%（2）采用DMA方式，每個扇區(qū)產(chǎn)生一次中斷，處理機話費在處理I/O上的時間占整個磁盤訪問時間的半分比是多少？答：2.5/(1/12+1/480)+2.5)*100%=96.7%習(xí)題八1 文件系統(tǒng)要解決的問題有哪些？答：文件系統(tǒng)的目標(biāo)是提高存儲空間的利用率，他要解決的主要問題有：完成文件存儲空間的管理，實現(xiàn)文件名到物理地址的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)文件的目錄操作，提高文件共享能力和保護(hù)措施，提供友好的用戶接口。文件系統(tǒng)向用戶提供了有關(guān)文件的目錄操作的各種功能接口和系統(tǒng)調(diào)用，如命令接口，成尋接口和圖形用戶接口。2 許多操作系統(tǒng)中提供了

47、文件重命名功能，它能賦予文件一個新的名字。若進(jìn)行文件復(fù)制，并給復(fù)制文件起一個新的名字，然后刪除舊文件，也能達(dá)到給文件重命名的目的。是問這個方法在實現(xiàn)上有何不同？答：給文件重命名，用戶必須提供兩個參數(shù)：舊文件名和新文件名。實現(xiàn)該功能是，系統(tǒng)使用舊文件名查找文件目錄，若找到舊文件名所在的目錄表項，則將目錄表箱中文件名字段對應(yīng)的值改為新文件名值。從視線上看，文件重命名功能完成的工作室修改表項中的文件名字段，出文件名外，文件的其他屬性都未改變。3 使用文件系統(tǒng)時，通常要顯式地進(jìn)行Open（）與Close（）操作。試問：(1) 這樣做的目的是什么？答：顯式操作完成文件的打開功能，它將訪問文件的目錄信息讀

48、入內(nèi)存活動文件表，建立起用戶進(jìn)程與文件的聯(lián)系。顯式操作完成文件關(guān)閉操作，該操作刪除內(nèi)存中有關(guān)該文件的目錄信息，切斷用戶與該文件的聯(lián)系。若在文件打開期間，該文件做過某些修改，還應(yīng)將其寫回磁盤。(2) 能夠取消顯式地Open（）與Close（）操作么？若能，怎樣做？答：可以取消顯式的OPEN與CLOSE操作。如果取消了顯式地OPEN與CLOSE操作，系統(tǒng)在進(jìn)行文件操作之前需要半段文件是否已經(jīng)打開，若文件為打開，則應(yīng)自動完成文件的打開功能，已建立用戶與文件之間的聯(lián)系。同時，在系統(tǒng)結(jié)束時，還應(yīng)該自動關(guān)閉所有打開的文件。(3) 取消顯式地Open（）與Close（）操作有什么不利影響？答：取消顯示的OP

49、EN雨CLOSE操作是的文件低些的系統(tǒng)開銷增加。因為每次讀寫文件之前都需要半段文件是否打開，若為打開，還要完成打開操作。系統(tǒng)在結(jié)束時也要做一些額外的工作，已完成CLOSE操作所完成的功能。當(dāng)用戶進(jìn)程已完成對一個文件的訪問單進(jìn)程本書呢尚未執(zhí)行完畢時，因無顯式地CLOSE操作而無法關(guān)閉文件，從而不利于系統(tǒng)資源回收。4 文件目錄的作用是什么？文件目錄項通常包含哪些內(nèi)容？答：文件目錄是文件名與文件所在存儲位置的一張映射表。文件系統(tǒng)根據(jù)他實現(xiàn)用戶安明存取文件。文件目錄由若干目錄項組成，每個目錄項紀(jì)錄一個文件的管理和控制信息。其中包括文件名、文件類型、文件在存儲設(shè)備上的位置、文件的存取控制信息、文件的常見

50、、訪問和修改信息等。5 文件物理結(jié)構(gòu)中的鏈接分配方式有幾種實現(xiàn)方法？各什么特點？答：文件物理結(jié)構(gòu)中的鏈接分配方式有兩種：一種是隱式的，即文件占用物理塊中除存儲文件信息之外，還存儲有一個鏈接指針（即指向下一個物理塊的指針）；另一種是顯式地，即將鏈接指針從物理塊中提取出來，單獨建立一個表，如MS-DOS操作系統(tǒng)采用這種方式，該表乘坐文件分配表。隱式鏈接結(jié)構(gòu)的文件只能采用順序存取方法，否則效率太低。顯式鏈接結(jié)構(gòu)的文件，優(yōu)于指針單獨管理，通常將文件分配表放在貯存中，無論采用順序存取還是隨機存取，其速度都差不多。6 設(shè)某文件A由100個物理塊組成，現(xiàn)分別用連續(xù)文件，鏈接文件和索引文件來構(gòu)造。針對3種不同的結(jié)構(gòu)，執(zhí)行以下操作時各需要多少次從洗盤I/O？(1) 將一物理塊加到文件頭部。(2) 將一物理塊加到文件正中間。 (3) 將一物理塊加到文件尾部。7 文件系統(tǒng)用混合方式管理存儲文件的物理塊，設(shè)塊的大小為512B，每個塊號占3B，如果不考慮邏輯塊號在物理塊中所占的位置，求二級索引和三級索引時可尋址的文件最大長度。答：由題目知，塊大小為512B，每個塊號占3B，一個物理塊客房512/3=170個目錄項。一級索引可尋址