操作系統(tǒng)作業(yè)參考答案及其知識(shí)點(diǎn)

操作系統(tǒng)作業(yè)參考答案及其知識(shí)點(diǎn)第一章思考題：10、試敘述系統(tǒng)調(diào)用與過(guò)程調(diào)用的主要區(qū)別？答：（一）、調(diào)用形式不同（二）、被調(diào)用代碼的位置不同（三）、提供方式不同（四）、調(diào)用的實(shí)現(xiàn)不同提示：每個(gè)都需要進(jìn)一步解釋，否則不是完全答案13、為什么對(duì)作業(yè)進(jìn)程批處理可以提高系統(tǒng)效率？答：批處理時(shí)提交程序、數(shù)據(jù)和作業(yè)說(shuō)明書(shū)，由系統(tǒng)操作員把作業(yè)按照調(diào)度策略，整理為一批，按照作業(yè)說(shuō)明書(shū)來(lái)運(yùn)行程序，沒(méi)有用戶與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的交互；采用多道程序設(shè)計(jì)，可以使CPU和外設(shè)并行工作，當(dāng)一個(gè)運(yùn)行完畢時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)裝載下一個(gè)作業(yè)，減少操作員人工干預(yù)時(shí)間，提高了系統(tǒng)的效率。18、什么是實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)？敘述實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的分類。答：實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RealTimeOperatingSystem)指當(dāng)外界事件或數(shù)據(jù)產(chǎn)生時(shí)，能接收并以足夠快的速度予以處理，處理的結(jié)果又能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)來(lái)控制監(jiān)控的生產(chǎn)過(guò)程或?qū)μ幚硐到y(tǒng)做出快速響應(yīng)，并控制所有實(shí)時(shí)任務(wù)協(xié)調(diào)一致運(yùn)行的操作系統(tǒng)。有三種典型的實(shí)時(shí)系統(tǒng)：1、過(guò)程控制系統(tǒng)(生產(chǎn)過(guò)程控制)2、信息查詢系統(tǒng)(情報(bào)檢索)3、事務(wù)處理系統(tǒng)(銀行業(yè)務(wù))19、分時(shí)系統(tǒng)中，什么是響應(yīng)時(shí)間？它與哪些因素有關(guān)？答：響應(yīng)時(shí)間是用戶提交的請(qǐng)求后得到系統(tǒng)響應(yīng)的時(shí)間（系統(tǒng)運(yùn)行或者運(yùn)行完畢）。它與計(jì)算機(jī)CPU的處理速度、用戶的多少、時(shí)間片的長(zhǎng)短有關(guān)系。應(yīng)用題：1、有一臺(tái)計(jì)算機(jī)，具有1MB內(nèi)存，操作系統(tǒng)占用200KB，每個(gè)用戶進(jìn)程占用200KB。如果用戶進(jìn)程等待I/0的時(shí)間為80％，若增加1MB內(nèi)存，則CPU的利用率提高多少？答：CPU的利用率=1-Pn，其中P為程序等待I/O操作的時(shí)間占其運(yùn)行時(shí)間的比例1MB內(nèi)存時(shí)，系統(tǒng)中存放4道程序，CPU的利用率=1－（0.8）4＝59％2MB內(nèi)存時(shí)，系統(tǒng)中存放9道程序，CPU的利用率=1－（0.8）9＝87％所以系統(tǒng)CPU的利用率提高了28％2、一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，有一臺(tái)輸入機(jī)和一臺(tái)打印機(jī)，現(xiàn)有兩道程序投入運(yùn)行，且程序A先開(kāi)始做，程序B后開(kāi)始運(yùn)行。程序A的運(yùn)行軌跡為：計(jì)算50ms，打印100ms，再計(jì)算50ms，打印100ms，結(jié)束。程序B的運(yùn)行軌跡為：計(jì)算50ms，輸入80ms，再計(jì)算100ms，結(jié)束。1試說(shuō)明（1）兩道程序運(yùn)行時(shí)，CPU有無(wú)空閑等待？若有，在哪段時(shí)間內(nèi)等待？為什么會(huì)等待？（2）程序A、B有無(wú)等待CPU的情況？若有，指出發(fā)生等待的時(shí)刻。答：?jiǎn)翁幚頇C(jī)A、B程序執(zhí)行的時(shí)序圖如下所示在100-150毫秒期間，打印機(jī)和輸入機(jī)同時(shí)工作，CPU等待。在180-200毫秒期間，程序A在150毫秒處開(kāi)始執(zhí)行，180毫秒處程序B要執(zhí)行，但是不得不等待到程序A執(zhí)行完畢。50100150180200250300時(shí)間AA打印機(jī)AABB處理器輸入機(jī)B知識(shí)點(diǎn)：1、操作系統(tǒng)的概念2、操作系統(tǒng)的目標(biāo)、層次結(jié)構(gòu)3、操作系統(tǒng)的作用與功能、主要特性4、多道程序設(shè)計(jì)中CPU利用率的計(jì)算5、操作系統(tǒng)提供的接口：程序接口與系統(tǒng)調(diào)用第二章思考題：5、為什么要把機(jī)器指令分成特權(quán)指令和非特權(quán)指令？答：當(dāng)前計(jì)算機(jī)中都采用操作系統(tǒng)來(lái)管理資源，控制系統(tǒng)的執(zhí)行流程，操作系統(tǒng)核心程序能夠使用全部指令，但用戶程序只能使用機(jī)器指令系統(tǒng)的一個(gè)子集，即非特權(quán)指令。因?yàn)橛脩舫绦蛉绾问褂糜嘘P(guān)資源管理的特權(quán)指令很容易造成系統(tǒng)的混亂，造成系統(tǒng)或用戶信息的破壞。28、進(jìn)程最基本的狀態(tài)有哪些？哪些事件可能引起不同狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換？答：進(jìn)程有三個(gè)最基本的狀態(tài)：運(yùn)行態(tài)（running）、就緒態(tài)（ready）、等待態(tài)（blocked）。235、何謂進(jìn)程控制塊？它包含哪些基本信息？答：進(jìn)程控制塊PCB，是操作系統(tǒng)用于記錄和刻畫(huà)進(jìn)程狀態(tài)及有關(guān)信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。也是操作系統(tǒng)掌握進(jìn)程的唯一資料結(jié)構(gòu)，它包括了進(jìn)程執(zhí)行時(shí)的情況，以及進(jìn)程讓出處理器后所處的狀態(tài)、斷點(diǎn)等信息。包含三類基本信息：（1）標(biāo)識(shí)信息?PID用于唯一地標(biāo)識(shí)一個(gè)進(jìn)程，分由用戶使用的外部標(biāo)識(shí)符和被系統(tǒng)使用內(nèi)部標(biāo)識(shí)號(hào)。?常用的標(biāo)識(shí)信息有進(jìn)程標(biāo)識(shí)符、父進(jìn)程的標(biāo)識(shí)符、用戶進(jìn)程名、用戶組名等。（2）現(xiàn)場(chǎng)信息?保留進(jìn)程運(yùn)行時(shí)存放在處理器現(xiàn)場(chǎng)中的各種信息，進(jìn)程讓出處理器時(shí)必須把處理器現(xiàn)場(chǎng)信息保存到PCB中，當(dāng)該進(jìn)程重新恢復(fù)運(yùn)行時(shí)也應(yīng)恢復(fù)處理器現(xiàn)場(chǎng)。?現(xiàn)場(chǎng)信息包括通用寄存器內(nèi)容、控制寄存器內(nèi)容、用戶堆棧指針、系統(tǒng)堆棧指針等。（3）控制信息?進(jìn)程調(diào)度相關(guān)信息?進(jìn)程組成信息?進(jìn)程間通信相關(guān)信息?進(jìn)程在二級(jí)存儲(chǔ)器內(nèi)的地址信息?CPU資源的占用和使用信息?進(jìn)程特權(quán)信息?資源清單，包括進(jìn)程所需全部資源、已經(jīng)分得資源等40、什么叫模式切換？它與進(jìn)程切換有何主要區(qū)別？答：模式切換：為了提高系統(tǒng)資源利用率，當(dāng)中斷發(fā)生時(shí)，暫時(shí)中斷正在執(zhí)行的用戶進(jìn)程，把進(jìn)程從用戶狀態(tài)切換到內(nèi)核狀態(tài)，去執(zhí)行操作系統(tǒng)例行程序以獲得服務(wù)，這就是一次模式切換。?模式切換不同于進(jìn)程切換，它并不引起進(jìn)程狀態(tài)變化，也不一定引起進(jìn)程的切換，在完成了中斷調(diào)用之后，完全可以再通過(guò)一次逆向的模式切換來(lái)繼續(xù)執(zhí)行用戶進(jìn)程。?有效合理使用它們可以提高OS效率和安全性76、解釋：（1）作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間；（2）作業(yè)帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間；（3）響應(yīng)時(shí)間；（4）吞吐率。答：?作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間：批處理用戶從作業(yè)提交給系統(tǒng)開(kāi)始，到作業(yè)完成為止的時(shí)間間隔。?作業(yè)帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間：如果作業(yè)i的周轉(zhuǎn)時(shí)間為ti，所需運(yùn)行時(shí)間為tk，則稱wi=ti/tk為該作業(yè)的帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間，n個(gè)作業(yè)的帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間的平均值為作業(yè)帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間。?響應(yīng)時(shí)間：互式進(jìn)程從提交一個(gè)請(qǐng)求(命令)到接收到響應(yīng)之間的時(shí)間間隔。3?吞吐率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)處理的作業(yè)數(shù)。89、敘述典型的實(shí)時(shí)調(diào)度算法。答：1）單比率調(diào)度算法基本思想：為每個(gè)進(jìn)程分配一個(gè)與事件發(fā)生頻率成正比的優(yōu)先數(shù)。例如，周期為20ms的進(jìn)程優(yōu)先數(shù)為50，周期為100ms的進(jìn)程優(yōu)先數(shù)為10，運(yùn)行時(shí)調(diào)度程序總是調(diào)度優(yōu)先數(shù)最高的就緒進(jìn)程，并采取搶占式分配策略。2）限期調(diào)度算法基本思想：當(dāng)一個(gè)事件發(fā)生時(shí)，對(duì)應(yīng)的進(jìn)程就按照截止期限被加入就緒進(jìn)程隊(duì)列。對(duì)于一個(gè)周期性事件，其截止期限即為事件下一次發(fā)生的時(shí)間。該調(diào)度算法首先運(yùn)行隊(duì)首進(jìn)程，即截止時(shí)間最近的那個(gè)進(jìn)程3）最少裕度法基本思想：首先計(jì)算各個(gè)進(jìn)程的富裕時(shí)間，即裕度（laxity），然后選擇裕度最少的進(jìn)程執(zhí)行。裕度=截止時(shí)間-(就緒時(shí)間+計(jì)算時(shí)間)90、試述典型的多CPU調(diào)度算法。答：1）負(fù)載共享調(diào)度算法基本思想：進(jìn)程并不分配給一個(gè)特定處理器，系統(tǒng)維護(hù)一個(gè)全局性就緒線程隊(duì)列，當(dāng)一個(gè)處理器空閑時(shí)，就選擇一個(gè)就緒線程占有處理器運(yùn)行。2）群調(diào)度算法基本思想：把一組進(jìn)程在同一時(shí)間一次性調(diào)度到一組處理器上運(yùn)行。3）處理器專派調(diào)度算法基本思想：給一個(gè)應(yīng)用指派一組處理器，一旦一個(gè)應(yīng)用被調(diào)度，它的每個(gè)線程被分配一個(gè)處理器并一直占有處理器運(yùn)行直到整個(gè)應(yīng)用運(yùn)行結(jié)束。4）動(dòng)態(tài)調(diào)度算法基本思想：由操作系統(tǒng)和應(yīng)用進(jìn)程共同完成調(diào)度。應(yīng)用題：15、單道批處理系統(tǒng)中，下列三個(gè)作業(yè)采用FIFO調(diào)度算法和最高響應(yīng)比優(yōu)先算法進(jìn)行調(diào)度，哪一種算法性能好？請(qǐng)完成下表：FIFO調(diào)度算法作業(yè)提交時(shí)間運(yùn)行時(shí)間123最高響應(yīng)比優(yōu)先算法作業(yè)提交時(shí)間運(yùn)行時(shí)間12開(kāi)始時(shí)間10:0012:0013:00完成時(shí)間12:0013:0013:25周轉(zhuǎn)時(shí)間2:002:503:00帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間117/6=2.837.210:0010:1010:252:001:000:25平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間：2:37平均作業(yè)帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間W＝3.68開(kāi)始時(shí)間10:0012:254完成時(shí)間12:0013:25周轉(zhuǎn)時(shí)間2:003:15帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間13.1510:0010:102:001:00310:250:2512:0012:252:004.8平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間：2:25平均作業(yè)帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間W＝3.13通過(guò)平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間和平均作業(yè)帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間比較，最高響應(yīng)比優(yōu)先算法比FIFO調(diào)度算法性能好。知識(shí)點(diǎn)：1、單處理器與多處理器的概念2、處理器的狀態(tài)分類及其執(zhí)行的指令分類3、中斷的概念、過(guò)程4、進(jìn)程的定義和屬性、三種基本狀態(tài)及其轉(zhuǎn)化事件5、進(jìn)程包含的三大類基本信息、進(jìn)程的創(chuàng)建、阻塞、喚醒、撤銷(xiāo)、掛起、激活的基本過(guò)程6、處理器調(diào)度的分類及其常見(jiàn)的調(diào)度算法(HRRF算法)7、平均周轉(zhuǎn)時(shí)間的計(jì)算8、周轉(zhuǎn)時(shí)間、響應(yīng)時(shí)間、等待時(shí)間、執(zhí)行時(shí)間的概念9、作業(yè)的四種狀態(tài)第三章思考題：10、什么是臨界區(qū)和臨界資源？對(duì)臨界區(qū)管理的基本原則是什么？答：臨界區(qū)：并發(fā)進(jìn)程中與共享變量有關(guān)的程序段。臨界資源：在臨界區(qū)中共享變量代表的資源。?一次至多允許一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)內(nèi)?一個(gè)進(jìn)程不能無(wú)限地停留在臨界區(qū)內(nèi)?一個(gè)進(jìn)程不能無(wú)限地等待進(jìn)入臨界區(qū)14、什么是信號(hào)量？如何對(duì)它們進(jìn)行分類？答：信號(hào)量，一個(gè)進(jìn)程在某一特殊點(diǎn)上被迫停止執(zhí)行直到接收到一個(gè)對(duì)應(yīng)的特殊變量值，這種特殊變量。信號(hào)量按其用途分為：公用信號(hào)量和私有信號(hào)量。信號(hào)量按其取值分為：二元信號(hào)量和一般信號(hào)量。17、何謂