內(nèi)蒙古大學(xué)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)第1-5章習(xí)題及答案

1、第一章習(xí)題 2、13、22答案2. OS的作用可表現(xiàn)為哪幾個(gè)方面?a. OS作為用戶與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之間的接口；b. OS作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的管理者；c. OS實(shí)現(xiàn)了對(duì)計(jì)算機(jī)資源的抽象. 13. OS具有哪幾大特征?它的最基本特征是什么?a. 并發(fā)性、共享性、虛擬性、異步性。b. 其中最基本特征是并發(fā)和共享。（最重要的特征是并發(fā)性）22. 在基于微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的OS中，應(yīng)用了哪些新技術(shù)?客戶/服務(wù)器模式和面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)技術(shù)第二章習(xí)題 2、8、22、26、28、342. 試畫出下面4條語句的前趨圖:S1S1: a:=x+y; S4S3S2: b:=z+1; S2S3: c:=a-b; S4: w

2、:=c+1; 8試說明進(jìn)程在三個(gè)基本狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換的典型原因。答： （1）就緒狀態(tài)執(zhí)行狀態(tài)：進(jìn)程分配到CPU資源（2）執(zhí)行狀態(tài)就緒狀態(tài)：時(shí)間片用完（3）執(zhí)行狀態(tài)阻塞狀態(tài)：I/O請(qǐng)求（4）阻塞狀態(tài)就緒狀態(tài)：I/O完成22試寫出相應(yīng)的程序來描述圖2-17所示的前驅(qū)圖。答：（a）Var a, b, c, d, e, f, g, h; semaphore:= 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0;beginparbeginbegin S1; signal(a); signal(b); end;begin wait(a); S2; signal(c); signal(d); end;begin w

3、ait(b); S3; signal(e); end;begin wait(c); S4; signal(f); end;begin wait(d); S5; signal(g); end;begin wait(e); S6; signal(h); end;begin wait(f); wait(g); wait(h); S7; end;parendend（b）Var a, b, c, d, e, f, g, h,i,j; semaphore:= 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,0,0, 0;beginparbeginbegin S1; signal(a); signal(b); en

4、d;begin wait(a); S2; signal(c); signal(d); end;begin wait(b); S3; signal(e); signal(f); end;begin wait(c); S4; signal(g); end;begin wait(d); S5; signal(h); end;begin wait(e); S6; signal(i); end;begin wait(f); S7; signal(j); end;begin wait(g);wait(h); wait(i); wait(j); S8; end;parendend26. 試修改下面生產(chǎn)者消費(fèi)

5、者問題解法中的錯(cuò)誤： producer: begin repeat produce an item in nextp; wait(mutex); wait(full); buffer(in):=nextp;signal(mutex); until false; end consumer:begin repeat wait(mutex); wait(empty); nextc:=buffer(out);out:=out+1;signal(mutex); consume item in nextc; until false; end答： producer:beginrepeatproducer a

6、n item in nextp;wait(mutex);wait(full); /* 應(yīng)為wait(empty),而且還應(yīng)該在wait(mutex)的前面 */buffer(in):=nextp;/* 緩沖池?cái)?shù)組游標(biāo)應(yīng)前移: in:=(in+1) mod n; */signal(mutex);/* signal(full); */until false;endconsumer:beginrepeatwait(mutex);wait(empty); /* 應(yīng)為wait(full),而且還應(yīng)該在wait(mutex)的前面 */nextc:=buffer(out);out:=out+1; /* 考

7、慮循環(huán)，應(yīng)改為: out:=(out+1) mod n; */signal(mutex);/* signal(empty); */consumer item in nextc;until false;end a. Var mutex, empty, full: semaphore:=1, 1, 0; gather:begin repeat gather data in nextp; wait(empty); wait(mutex);buffer:=nextp;signal(mutex);signal(full);until false; end compute:begin repeat wai

8、t(full); wait(mutex);nextc:=buffer;signal(mutex);signal(empty); compute data in nextc;until false; end28在測量控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集任務(wù)，把所采集的數(shù)據(jù)送一單緩沖區(qū)；計(jì)算任務(wù)從該單緩沖中取出數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算.試寫出利用信號(hào)量機(jī)制實(shí)現(xiàn)兩者共享單緩沖的同步算法。答：a. Var mutex, empty, full: semaphore:=1, 1, 0;gather:beginrepeatgather data in nextp;wait(empty);wait(mutex);buffer:=nex

9、tp;signal(mutex);signal(full);until false;endcompute:beginrepeatwait(full);wait(mutex);nextc:=buffer;signal(mutex);signal(empty);compute data in nextc;until false;end34當(dāng)前有哪幾種高級(jí)通信機(jī)制？答：共享存儲(chǔ)器系統(tǒng)、消息傳遞系統(tǒng)以及管道通信系統(tǒng)。第三章習(xí)題 8、18、228在批處理系統(tǒng)、分時(shí)系統(tǒng)和實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，各采用哪幾種進(jìn)程（作業(yè)）調(diào)度算法？答：批處理系統(tǒng)的調(diào)度算法：先來先服務(wù)、短作業(yè)優(yōu)先、優(yōu)先權(quán)、高響應(yīng)比優(yōu)先。分時(shí)系統(tǒng)的調(diào)度算法

10、：時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法、多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度算法。實(shí)時(shí)系統(tǒng)的調(diào)度算法：優(yōu)先權(quán)、最早截止時(shí)間優(yōu)先即EDF、最低松弛度優(yōu)先即LLF算法。18. 何謂死鎖？產(chǎn)生死鎖的原因和必要條件是什么？a.死鎖是指多個(gè)進(jìn)程因競爭資源而造成的一種僵局，若無外力作用，這些進(jìn)程都將永遠(yuǎn)不能再向前推進(jìn)；b.產(chǎn)生死鎖的原因有二，一是競爭資源，二是進(jìn)程推進(jìn)順序非法；c.必要條件是: 互斥條件，請(qǐng)求和保持條件，不剝奪條件和環(huán)路等待條件。22. 在銀行家算法中，若出現(xiàn)下述資源分配情：ProcessAllocationNeedAvailableP0003200121622P110001750P213542356P303320652P40014

11、0656試問： 該狀態(tài)是否安全？ 若進(jìn)程P2提出請(qǐng)求Request(1，2，2，2)后，系統(tǒng)能否將資源分配給它？該狀態(tài)是安全的，因?yàn)榇嬖谝粋€(gè)安全序列。下表為該時(shí)刻的安全序列表。資源情況進(jìn)程WorkNeedAllocationWork+AllocationFinishP0P3P4P1P21 6 2 21 6 5 41 9 8 71 9 9 112 9 9 110 0 1 20 6 5 20 6 5 61 7 5 02 3 5 60 0 3 20 3 3 30 0 1 41 0 0 01 3 5 41 6 5 41 9 8 71 9 9 112 9 9 113 12 14 17truetruetr

12、uetruetrue 若進(jìn)程P2提出請(qǐng)求Request(1，2，2，2)后，系統(tǒng)不能將資源分配給它，若分配給進(jìn)程P2，系統(tǒng)還剩的資源情況為（0，4，0，0），此時(shí)系統(tǒng)中的資源將無法滿足任何一個(gè)進(jìn)程的資源請(qǐng)求，從而導(dǎo)致系統(tǒng)進(jìn)入不安全狀態(tài)，容易引起死鎖的發(fā)生。第四章習(xí)題 6、7、15、266. 為什么要引入動(dòng)態(tài)重定位?如何實(shí)現(xiàn)?答：1.程序在運(yùn)行過程中經(jīng)常要在內(nèi)存中移動(dòng)位置，為了保證這些被移動(dòng)了的程序還能正常執(zhí)行，必須對(duì)程序和數(shù)據(jù)的地址加以修改，即重定位。引入重定位的目的就是為了滿足程序的這種需要。2.要在不影響指令執(zhí)行速度的同時(shí)實(shí)現(xiàn)地址變換，必須有硬件地址變換機(jī)構(gòu)的支持，即須在系統(tǒng)中增設(shè)一個(gè)重定

13、位寄存器，用它來存放程序在內(nèi)存中的起始地址。程序在執(zhí)行時(shí)，真正訪問的內(nèi)存地址是相對(duì)地址與重定位寄存器中的地址相加而形成的。7在采用首次適應(yīng)算法回收內(nèi)存時(shí)，可能出現(xiàn)哪幾種情況？應(yīng)怎樣處理這些情況？答：在采用首次適應(yīng)算法回收內(nèi)存時(shí)可能出現(xiàn)4種情況：1)回收區(qū)與插入點(diǎn)的前一個(gè)空閑分區(qū)F1相鄰接，見圖4-8(a)。此時(shí)應(yīng)將回收區(qū)與插入點(diǎn)的前一分區(qū)合并，不必為回收分區(qū)分配新表項(xiàng)，而只需修改其前一分區(qū)F1的大小。(2) 回收分區(qū)與插入點(diǎn)的后一空閑分區(qū)F2相鄰接，見圖4-8(b)。此時(shí)也可將兩分區(qū)合并，形成新的空閑分區(qū)，但用回收區(qū)的首址作為新空閑區(qū)的首址，大小為兩者之和。 (3) 回收區(qū)同時(shí)與插入點(diǎn)的前、后

14、兩個(gè)分區(qū)鄰接，見圖4-8(c)。此時(shí)將三個(gè)分區(qū)合并，使用F1的表項(xiàng)和F1的首址，取消F2的表項(xiàng)，大小為三者之和。(4) 回收區(qū)既不與F1鄰接，又不與F2鄰接。這時(shí)應(yīng)為回收區(qū)單獨(dú)建立一新表項(xiàng)，填寫回收區(qū)的首址和大小，并根據(jù)其首址插入到空閑鏈中的適當(dāng)位置。 15在具有快表的段頁式存儲(chǔ)管理方式中，如何實(shí)現(xiàn)地址變換？答：在CPU給出有效地址后，由地址變換機(jī)構(gòu)自動(dòng)地利用段號(hào)和頁號(hào)去檢索高速緩存，若找到匹配的表項(xiàng)，便可從中得到相應(yīng)頁的物理塊號(hào)，用來與頁內(nèi)地址一起形成物理地址；若未找到匹配表項(xiàng)，則再訪問內(nèi)存。首先利用段號(hào)S，將它與段表長TL進(jìn)行比較。若STL，表示未越界，于是利用段表始址和段號(hào)來求出該段所對(duì)

15、應(yīng)的段表項(xiàng)在段表中的位置，從中得到該段的頁表始址，并利用邏輯地址中的段內(nèi)頁號(hào)P來獲得對(duì)應(yīng)頁的頁表項(xiàng)位置，從中讀出該頁所在的物理塊號(hào)b，再利用塊號(hào)b和頁內(nèi)地址來構(gòu)成物理地址。同時(shí)，再將此段頁表項(xiàng)存入快表的一個(gè)寄存器單元中，亦即，重新修改快表。但如果聯(lián)想寄存器已滿，則OS必須找到一個(gè)老的且已被認(rèn)為不再需要的頁表項(xiàng)，將它換出。26. 在一個(gè)請(qǐng)求分頁系統(tǒng)中，采用FIFO頁面置換算法時(shí)，假如一個(gè)作業(yè)的頁面走向?yàn)?、3、2、1、4、3、5、4、3、2、1、5，當(dāng)分配給該作業(yè)的物理塊數(shù)M分別為3和4時(shí)，試計(jì)算在訪問過程中所發(fā)生的缺頁次數(shù)和缺頁率，并比較所得結(jié)果。答： 4 3 2 1 4 3 5 4 3 2

16、1 5M=3M=44441115553334442222233314444555511333344445222233331111222M=3時(shí)，采用FIFO頁面置換算法的缺頁次數(shù)為9次，缺頁率為75%；M=4時(shí)，采用FIFO頁面置換算法的缺頁次數(shù)為10次，缺頁率為83%。由此可見，增加分配給作業(yè)的內(nèi)存塊數(shù)，反而增加了缺頁次數(shù)，提高了缺頁率，這種現(xiàn)象被稱為是Belady現(xiàn)象。第五章習(xí)題 3、15、17、21、243. 什么是字節(jié)多路通道？什么是數(shù)組選擇通道和數(shù)組多路通道？a.字節(jié)多路通道含有許多非分配型子通道分別連接在低、中速I/O設(shè)備上，子通道按時(shí)間片輪轉(zhuǎn)方式共享主通道，按字節(jié)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送

17、。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)子通道控制其I/O設(shè)備完成一個(gè)字節(jié)的交換后，便立即騰出字節(jié)多路通道（主通道），讓給第二個(gè)子通道使用；當(dāng)?shù)诙€(gè)子通道也交換完一個(gè)字節(jié)后，又依樣把主通道讓給第三個(gè)子通道使用，以此類推。轉(zhuǎn)輪一周后，重又返回由第一個(gè)子通道去使用主通道。b.數(shù)組選擇通道只含有一個(gè)分配型子通道，一段時(shí)間內(nèi)只能執(zhí)行一道通道程序、控制一臺(tái)設(shè)備按數(shù)組方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。通道被某臺(tái)設(shè)備占用后，便一直處于獨(dú)占狀態(tài)，直至設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸完畢釋放該通道，故而通道利用率較低，主要用于連接多臺(tái)高速設(shè)備。c. 數(shù)組多路通道是將數(shù)組選擇通道傳輸速率高和字節(jié)多路通道能使各子通道分時(shí)并行操作的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合而形成的一種新通道。其含有多個(gè)非分配型子

18、通道分別連接在高、中速I/O設(shè)備上，子通道按時(shí)間片輪轉(zhuǎn)方式共享主通道，按數(shù)組方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，因而既具有很高的數(shù)據(jù)傳輸速率，又能獲得令人滿意的通道利用率。15. 為什么要引入設(shè)備獨(dú)立性？如何實(shí)現(xiàn)設(shè)備獨(dú)立性？引入設(shè)備獨(dú)立性，可使應(yīng)用程序獨(dú)立于具體的物理設(shè)備，是設(shè)備分配具有靈活性。另外容易實(shí)現(xiàn)I/O重定向。為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備獨(dú)立性，必須在設(shè)備驅(qū)動(dòng)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(gè)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(dòng)程序入口地址三項(xiàng)；當(dāng)應(yīng)用程序用邏輯設(shè)備名請(qǐng)求分配I/O設(shè)備時(shí)，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(gè)表目，以后進(jìn)程利用該邏輯設(shè)備名請(qǐng)求I/O操作時(shí)，便可從LUT中得到物理設(shè)備名和驅(qū)動(dòng)程序入口地址。17什么是虛擬設(shè)備？其實(shí)現(xiàn)所依賴的關(guān)鍵技術(shù)有哪些？虛擬設(shè)備是