計算機(jī)操作系統(tǒng)答案郁紅英李春強(qiáng)著

計算機(jī)操作系統(tǒng)答案郁紅英李春強(qiáng)著習(xí)題一1.什么是操作系統(tǒng)？它的主要功能是什么？答：操作系統(tǒng)是用來管理計算機(jī)系統(tǒng)的軟、硬件資源，合理地組織計算機(jī)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(jī)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(jī)環(huán)境下，內(nèi)存中的多道程序輪流占有CPU,交替執(zhí)行?！跖幚硐到y(tǒng)是怎樣的一種操作系統(tǒng)？它的特點是什么？答：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(jī)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(jī)和許多終端設(shè)備連接，每個用戶可以通過終端向計算機(jī)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(jī)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：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(jī)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(jī)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。.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(jī)命令接口、脫機(jī)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)用完成一個特定的功能。.“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(jī)的軟件。所以說操作系統(tǒng)是控制硬件的軟件是不正確的。.設(shè)內(nèi)存中有三道程序，A,B,C,他們按AfBfC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?！?2三道程序的操作時間操作程序ABC計算I/O操作計算20301030502021202M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。計算ABBCCAI/O操作BC20506090170200140160190總時間=20+30+10+30+50+20+10+20+10=200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。程序A程序B程序CABABCAI/O操作BI/O操作CI/O操作202105060708090100120210c總時間=130.將下列左右兩列詞連接起來形成意義最恰當(dāng)?shù)?對。DOSOS/2UNIXLINUXWindowsNT網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)自由軟件多任務(wù)單任務(wù)為開發(fā)操作系統(tǒng)而設(shè)計c語言口.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(jī)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，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，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)一運行狀態(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(jī)，故沒有運行。（2）運行狀態(tài)一就緒狀態(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)一阻塞狀態(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?，F(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。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)？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。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。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)口程投入阻塞隊列；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)口程從則色隊列摘下，投入到就緒隊列中。什么是進(jìn)程控制塊？從進(jìn)程管理、中斷處理、進(jìn)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(jī)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。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?！跸到y(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：3~2,4~5,7~2,3~6，是說明原因。答：3-2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。4f5是因果變遷，當(dāng)一個進(jìn)程運行完畢時，此時CPU空閑，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。7f2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。3f6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?！醮穑寒?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?！踹@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(jī)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