《操作系統(tǒng)教程》課后題參考答案

課后習題參考答案

第一章操作系統(tǒng)概述

一、填空題

1.軟硬件資源、系統(tǒng)軟件、用戶

2.處理機、存儲器、輸入/輸出設備和文件資源；處理機管理、存儲器管理、設備管理和文件系統(tǒng)

3.分時（或多用戶、多任務）單用戶（或單用戶、單任務）

4.分時OS時間片輪轉(zhuǎn)批處理OS吞吐率實時OS實時性和可靠性

5.命令接口系統(tǒng)調(diào)用

6.系統(tǒng)調(diào)用

二、選擇題

12345678910

BCCABABDCB

三、簡答題

1.操作系統(tǒng)是管理系統(tǒng)資源、控制程序執(zhí)行，改善人機界面，提供各種服務，合理組織計算機工作流程

和為用戶使用計算機提供良好運行環(huán)境的一種系統(tǒng)軟件.

操作系統(tǒng)是用戶與計算機硬件之間的接口。操作系統(tǒng)為用戶提供了虛擬計算機。操作系統(tǒng)是計算機

系統(tǒng)的資源管理者，處理器管理，存儲器管理，設備管理，文件管理，用戶接口。

2.硬件的改進導致操作系統(tǒng)發(fā)展的例子很多，內(nèi)存管理支撐硬件由分頁或分段設施代替了界寄存器以

后，操作系統(tǒng)中便增加了分頁或分段存儲管理功能。圖形終端代替逐行顯示終端后，操作系統(tǒng)中增加了

窗口管理功能，允許用戶通過多個窗口在同一時間提出多個操作請求。引進了中斷和通道等設施后，操

作系統(tǒng)中引入了多道程序設計功能。計算機體系結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展有力地推動著操作系統(tǒng)的發(fā)展，例如，

計算機由單處理機改進為多處理機系統(tǒng),操作系統(tǒng)也由單處理機操作系統(tǒng)發(fā)展到多處理機操作系統(tǒng)和并

行操作系統(tǒng)；隨著計算機網(wǎng)絡的出現(xiàn)和發(fā)展，出現(xiàn)了分布式操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡操作系統(tǒng)。隨著信息家電的

發(fā)展，又出現(xiàn)了嵌入式操作系統(tǒng)。

3.在一段時間內(nèi)，內(nèi)存中能夠接納多道程序的系統(tǒng)稱為多道程序系統(tǒng)。

單道程序環(huán)境下處理器的利用率很低，當程序進行輸入/輸出操作時，處理器空閑，同時外部設備的

利用率也很低，引入多道程序系統(tǒng)以后，整個計算機的利用率得到了提高。

4.允許多個聯(lián)機用戶同時使用一臺計算機系統(tǒng)進行計算的操作系統(tǒng)稱為分時操作系統(tǒng)，分時操作系統(tǒng)具

有以下特性，同時性，獨立性，及時性和交互性.

實時操作系統(tǒng)是指當外界事件或數(shù)據(jù)產(chǎn)生時，能夠接收并以足夠快的速度予以處理，其處理的結(jié)果

又能在規(guī)定的時間之內(nèi)來控制生產(chǎn)過程或?qū)μ幚硐到y(tǒng)做出快速響應，并控制所有實時任務協(xié)調(diào)一致運行

的操作系統(tǒng)。實時操作系統(tǒng)的主要特點：對處理時間和響應時間要求高，可靠性和安全性高，多路性、

獨立性和交互性，整體性強。

5.分時操作系統(tǒng)和批處理操作系統(tǒng)雖然有共性，它們都基于多道程序設計技術(shù)，但存在下列不同點：

?追求的目標不同。批處理系統(tǒng)以提高系統(tǒng)資源利用率和作業(yè)吞吐率為目標；分時系統(tǒng)則要滿足

多個聯(lián)機用戶立即型命令的快速響應。

?適應的作業(yè)不同。批處理系統(tǒng)適應已經(jīng)調(diào)試好的大型作業(yè)：而分時系統(tǒng)適應正在調(diào)試的小作

業(yè)。

?資源的利用率不同。批處理操作系統(tǒng)可合理安排不同負載的作業(yè)，使各種資源利用率較佳；分

時操作系統(tǒng)中，多個終端作業(yè)使用相同類型編譯系統(tǒng)、運行系統(tǒng)和公共子程序時，系統(tǒng)調(diào)用它

們的開銷較小。

作業(yè)控制的方式不同。批處理操作系統(tǒng)由用戶通過作業(yè)控制語言的語句書寫作業(yè)控制流，預先提

交，脫機工作：分時操作系統(tǒng)中,由用戶從鍵盤輸入操作命令控制，交互方式、聯(lián)機工作C

6.UNIX操作系統(tǒng)是對世界影響深遠的分時操作系統(tǒng)。

四、計算題

1.（1）CPU有空閑，在100ms?150ms時間段是空閑的。

（2）程序1無等待時間，而程序2在一開始的0ms?50ms時間段會等待。。

2.三道程序運行，完成三道程序共花l70ms。與單道程序（260ms）比較，節(jié)省了90ms。

（始終按照1-2-3的次序，即程序1-程序2-程序3-程序1一程序2f（在程序3運行前會停10ms等

待輸入完成）程序3。

3.總的運行時間為45ms,CPU處理時間為40ms,CPU的利用率為89%

第二章常用操作系統(tǒng)概述

一、簡答題

1.內(nèi)核的主要功能是在客戶程序和運行在用戶空間的各種服務（屬系統(tǒng)程序）之間進行通信。在這種結(jié)

構(gòu)下，應用程序發(fā)出的請求首先被內(nèi)核俘獲，由它把消息傳遞給相應的系統(tǒng)進程去處理，處理完后，同

樣通過內(nèi)核，把回應的消息發(fā)還給客戶，可見，客戶程序和各種服務進程之間不會直接交互，必須通過

內(nèi)核的消息交換才能完成相互通信。這就是“微內(nèi)核”構(gòu)造模式。用這種方法來構(gòu)造操作系統(tǒng)，其中心

思想是將系統(tǒng)中的非基本部分從內(nèi)核里移走，只把最關(guān)鍵的進程管理、內(nèi)存管理以及進程通信等功能，

留存下來組成系統(tǒng)的內(nèi)核。這樣便于系統(tǒng)功能的擴充，使系統(tǒng)具有更好的可擴展性和可移植性，由于絕

大部分系統(tǒng)進程都運行在用戶態(tài)，所以使系統(tǒng)具有更好的安全性和可靠性。

2.答：Windows體系結(jié)構(gòu)分成內(nèi)核模式和用戶模式。內(nèi)核的主要功能是在客戶程序和運行在用戶空間的

各種服務（屬系統(tǒng)程序）之間進行通信。Windows系統(tǒng)的內(nèi)核全部運行在統(tǒng)一的核心地址空間中，由三個

層次組成：執(zhí)行體、內(nèi)核、硬件抽象層（HAL）

Linux體系結(jié)構(gòu)被分成兩部分。上面是用戶（或應用程序）空間，是用戶應用程序執(zhí)行的地方。下面

是內(nèi)核空間，Linux內(nèi)核提供了連接內(nèi)核的系統(tǒng)調(diào)用接口，還提供了用戶空恒中的應用程序和內(nèi)核之間進

行轉(zhuǎn)換的機制。內(nèi)核和用戶空間的應用程序使用的是不同的保護地址空間。每個用戶空間的進程都使用

自己的虛擬地址空間，而內(nèi)核則占用單獨的地址空間。Linux內(nèi)核可以進一步劃分成3層。最上面是系統(tǒng)

調(diào)用接口，它實現(xiàn)了一些基本的功能，中間層是內(nèi)核代碼，最下面是依賴于體系結(jié)構(gòu)的代碼，構(gòu)成了通

常稱為BSP（BoardSupportPackage）的部分，這些代碼將內(nèi)核和硬件分隔開來，使Linux操作系統(tǒng)能夠適

應多種硬件平臺

3.自由軟件（FreeSoftware或Freeware）是指遵循通用公共許可證GPL（GeneralpublicLicense）規(guī)則，

保證您有使用上的自由、獲得源程序的自由、自己修改源程序的自由、復制和推廣的自由，也可以有收

費的自由的一種軟件。Free指是的自由，但并不是免費。自由軟件之父RichardStallman先生將自由軟件

劃分為若干等級：其中，。級是指對軟件的自由使用；1級是指對軟件的自由修改；2級指對軟件的自由獲

利.

第三章處理機管理

一、填空題

運行、就緒、阻塞

2程序、數(shù)據(jù)、PCB

3動態(tài)、靜態(tài)

44、0

5剝奪式調(diào)度、非剝奪式調(diào)度

6處理機

7處理機頻繁、輸入輸出頻繁

8操作系統(tǒng)

9提交、后備、運行

10.短作業(yè)優(yōu)先

二、選擇題：

123456789

CACBDCADA

三、簡答題

I.在多道程序設計系統(tǒng)中，內(nèi)存中存放多個程序，它們以交替的方式使用CPU。因此，從宏觀上看，這

些程序都開始了自己的工作。但由于CPU只有一個，在任何時刻CPU只能執(zhí)行一個進程程序。所以這些

進程程序的執(zhí)行過程是交織在一起的。也就是說，從微觀上看，每一個進程一會兒在向前走，一會兒又

停步不前，處于一種“走走停停”的狀杰之中。

2.為了對進程進行有效的管理和控制，操作系統(tǒng)要提供若干基本的操作，以便能創(chuàng)建進程、撤銷進程、

阻塞進程和喚醒進程。這些操作對于操作系統(tǒng)來說是最為基本、最為重要的。為了保證執(zhí)行時的絕對正

確，要求它們以一個整體出現(xiàn)，不可分割。也就是說，一旦啟動了它們的程序，就要保證做完，中間不

能插入其他程序的執(zhí)行序列。在操作系統(tǒng)中，把具有這種特性的程序稱為“原語”。

3.只要是涉及管理，就應該有管理的規(guī)則，沒有規(guī)則就不成方圓。如果處于阻塞狀態(tài)的一個進程，在它

所等待的事件發(fā)生時就徑直將它投入運行(也就是把CPU從當前運行進程的手中搶奪過來)，那么系統(tǒng)

就無法控制對CPU這種資源的管理和使用，進而也就失去了設置操作系統(tǒng)的作用。所以，阻塞狀態(tài)的進

程在它所等待的事件發(fā)生時，必須先進入就緒隊列，然后再去考慮它使用CPU的問題。

4.當一個進程的狀態(tài)從阻塞變?yōu)榫途w時，它的PCB就從原先在的阻塞隊列移到就緒隊列里。在把進

程的PCB從這個隊列移到另一個隊列時，只是移動進程的PCB,進程所對應的程序是不動的。這是因

為在進程的PCB里，總是記錄有它的程序的斷點信息。知道了斷點的信息，就能夠知道程序當前應該

從哪里開始往下執(zhí)行了。這正是保護現(xiàn)場所起的作用。

5.先來先服務算法主要考慮作業(yè)在后備作業(yè)隊列里的等待時間，因此對短作業(yè)不利；短作業(yè)優(yōu)先算

法主要考慮作業(yè)所需的CPU時間，因此對長作業(yè)不利。

“響應比高者優(yōu)先”作業(yè)調(diào)度算法，總是在需要調(diào)度時，考慮作業(yè)已經(jīng)等待的時間和所需運行

時間之比，即：該作業(yè)已等待時間/該作業(yè)所需CPU時間。這個比值的分母是一個不變的量。隨著時

間的推移，一個作業(yè)的“已等待時間“會不斷發(fā)生變化，也就是分子在不斷地變化。顯然，短作業(yè)

比較容易獲得較高的響應比。這是因為它的分母較小，只要稍加等待，整個比值就會很快上升。另

一方面，長作業(yè)的分母雖然很大，但隨著它等待時間的增加，比值也會逐漸上升，從而獲得較高的

響應比。根據(jù)這種分析，可見“響應比高者優(yōu)先”的作業(yè)調(diào)度算法，既照顧到了短作業(yè)的利益，也

照顧到了長作業(yè)的利益，是對先來先服務以及短作業(yè)優(yōu)先這兩種調(diào)度算法的一種折中。

四、計算題

1.(1)采用先來先服務時：

作業(yè)號到達時間所需CPU時間執(zhí)行順序開始時間完成時間周轉(zhuǎn)時間

10.041044

20.422465.6

31.013676

平均周轉(zhuǎn)時間=(4+5.6+6)/3=15.6/3=5.2

平均加權(quán)周轉(zhuǎn)時間=(4/4+5.6/2+6/1)/3=3.267

(2)采用短作業(yè)優(yōu)先時:

作業(yè)號到達時間所需CPU時間執(zhí)行順序開始時間完成時間周轉(zhuǎn)時間

10.041044

20.423576.6

31.012454

平均周轉(zhuǎn)時間=(4+6.6+4)/3=14.6/3=4.867

平均加權(quán)周轉(zhuǎn)時間=(4/4+6.6/2+4/1)/3=8.3/3=2.767

(3)如果等到所有作業(yè)都到了，再采用短作業(yè)優(yōu)先算法：

作業(yè)號到達時間所需CPU時間執(zhí)行順序開始時間完成時間周轉(zhuǎn)時間

10.043488

20.422243.6

31.011121

平均周轉(zhuǎn)時間=(8+3.6+1)/3=12.6/3=4.2

平均加權(quán)周轉(zhuǎn)時間=(8/4+3.6/2+1/1)/3=6.8/3=2.267

2.(1)采用先來先服務時：

作業(yè)號到達時間所需CPU時間調(diào)度順序開始時間完成時間周轉(zhuǎn)時間

19.01.11910.I1.1

29.50.5210.110.61.1

39.60.1310.610.71.1

410.10.2410.710.90.8

平均周轉(zhuǎn)時間=(1.1+1.1+1.1+0.8)/4=4.1/4=1.25

平均加權(quán)周轉(zhuǎn)時間=(1.1/1.1+1.1/O.5+1.1/O.1+O.8/O.2)/4=(1+2.2+11+4;/4=4.55

(2)采用短作業(yè)優(yōu)先時：

作業(yè)號到達時間所需CPU時間調(diào)度順序開始時間完成時間周轉(zhuǎn)時間

19.01.11910.11.1

29.50.5410.410.91.4

39.60.1210.110.20.6

410.10.2310.210.40.3

平均周轉(zhuǎn)時間=(1.1+1.4+0.6+03)/4=3.4/4=0.85

平均加權(quán)周轉(zhuǎn)時間=(1.1/1.1+1.4/0.5+0.6/0.1+O.3/O.2)/4=(1+0.7+6+1.5)/4=2.3

3.三個作業(yè)是在9.5時全部到達的。這時它們各自的響應比如下：

作業(yè)1的響應比=(9.5-8.8)/1.5=0.46

作業(yè)2的響應比=(9.5-9.0)/0.4=1.25

作業(yè)3的響應比=(9.5-9.5)/1.0=0

因此，最先應該調(diào)度作業(yè)2運行，因為它的響應比最高。它運行了0.4后完成，這時的時間是

9.9。再計算作業(yè)1和3此時的響應比：

作業(yè)1的響應比=(9.9-8.8)/1.5=0.73

作業(yè)3的響應比=(9.9-9.5)/1.0=0.40

因此，第二個應該調(diào)度作業(yè)1運行，因為它的響應比最高。它運行了1.5后完成，這時的時間是

114.第三個調(diào)度的是作業(yè)3,它運行了1.0后完成，這時的時間是12.4.整個實施過程加下.

作業(yè)號到達時間所需CPU時間開始時間完成時間周轉(zhuǎn)時間

29.00.49.59.90.9

18.81.59.911.42.6

39.51.011.412.42.9

作業(yè)的調(diào)度順序是2-1-3。各自的周轉(zhuǎn)時間為：作業(yè)1為0.9；作業(yè)2為2.6；作業(yè)3為2.9。

第四章進程間的制約關(guān)系

一、填空題

1.直接制約，間接制約

2.相應資源，P、V操作

3.繼續(xù)執(zhí)行，阻塞(等待)

4.S>0,等待，就緒

5.互斥，P(mutex),V(mutex)

6.共享存儲器、消息傳遞、管道通信

7.使用臨界資源的程序代碼

8.-(M-1)?1

9.4

10.資源互斥、資源不剝奪、資源部分分配、循環(huán)等待

二、選擇題

12345678910

BBACCBCDBAB

三、問答題

1.一次僅允許一個進程使用的資源稱為臨界資源。把進程中訪問臨界資源的程序段稱為臨界區(qū)。

2.進程的同步與互斥是指進程在推進時的相互制約關(guān)系。在多道程序系統(tǒng)中，由于資源共享與進程合

作，這種進程間的制約成為可能。為了保證進程的正確運行以及相互合作的進程之間交換信息，需要進

程之間的通信。

進程之間的制約關(guān)系體現(xiàn)為：進程的同步和互斥。

進程同步：它主要源于進程合作，是進程間共同完成一項任務時直接發(fā)生相互作用的關(guān)系。為進程

之間的直接制約關(guān)系。在多道環(huán)境下，這種進程間在執(zhí)行次序上的協(xié)調(diào)是必不可少的。

進程互斥：它主要源于資源共享，是進程之間的間接制約關(guān)系。在多道系統(tǒng)中，每次只允許一個進

程訪問的資源稱為臨界資源，進程互斥就是保證每次只有一個進程使用臨界資源。

進程通信是指進程間的信息交換。PV操作作為進程的同步與互斥工具因信息交換量少，效率太低，

稱為低級通信。而高級通信則以較高的效率傳送大批數(shù)據(jù)。

3.所謂死瑣，是指多個進程因競爭資源而造成的一種僵局，若無外力作用，這些進程都將永遠不能再向

前推進。死鎖預防的措施有：（1）破壞“資源部分分配”條件，優(yōu)點是簡單、易于實現(xiàn)且很安全；（2）破

壞“不剝奪”條件，在采用這種方法預防死鎖時，進程是在需要資源時才提出請求。這樣，一個已經(jīng)保持了

某些資源的進程，當它再提出新的資源耍求而不能立即得到滿足時，必須釋放它已經(jīng)保持的所有資源，

待以后需要時再重新申請。這種預防死鎖方法，實現(xiàn)起來比較復雜，且要付出很大代價。（3）破壞“循環(huán)

等待”條件，在這種方法中規(guī)定，系統(tǒng)將所有的資源按類型進行線形排隊，并賦予不同的序號。這種預防

死鎖的策略與前兩種策略比較，其資源利用率和系統(tǒng)吞吐量，都有較明顯的改善。

4.解決死鎖的方法主要有：死鎖的預防、死鎖的避免、死鎖的檢測和解除。（1）死鎖的預防：主要是破

壞產(chǎn)生死鎖的必要條件。該方法容易實現(xiàn)，但因為設置了種種限制，保守的算法使得操作系統(tǒng)的功能減

弱，資源的利用率較低。（2）死鎖的避免：常用的是銀行家算法。該算法進行必要的計算，考查每個進

程對各類資源的需求量，要花費較多的時間去預測死鎖是否會發(fā)生。因此，實現(xiàn)起來不太容易，但資源

的利用率最高。（3）死鎖的檢測和解除：是基于死鎖定理而設計的一種寬松的策略。并不去嚴格地限制

死鎖的發(fā)生，通過定期或不定期對操作系統(tǒng)的狀態(tài)進行檢測，發(fā)現(xiàn)死鎖便予以解除。解除死鎖是采取撤

消某些進程或剝奪某些進程已占有的資源。撤消或剝奪時需要比較一下各種死鎖解除方案的代價，找到

代價最小的方案。

5.不會。會。

6.當進程A在自己的臨界區(qū)里執(zhí)行時，能夠被別的進程打斷，沒有任何的限制。當進程A在自己的臨界

區(qū)里執(zhí)行時，也能夠被進程B打斷，不過這種打斷是有限制的。即當進程B執(zhí)行到要求進入自己的臨界區(qū)

時，就會被阻塞。這是因為在它打斷進程A時，A正在臨界區(qū)里還沒有出來，既然A在臨界區(qū)，B當然就

無法進入自己的臨界區(qū)。

7.根據(jù)信號量的定義可知，P、V操作并非只是對信號量進行減1或加1操作，更重要的是在減1或加1

后，還要判斷運算的結(jié)果。對于P操作，判定后調(diào)用進程自己有可能繼續(xù)運行，也可能阻塞等待。對于V

操作，判定后調(diào)用進程自己最后總是繼續(xù)運行，但之前可能會喚醒在信號量隊列上等待的進程。在信號

量上除了能執(zhí)行P、V操作外，不能執(zhí)行其他任何操作。

8.由于每個進程最多需要兩臺磁帶機，考慮極端情況：每個進程已經(jīng)都申請了一臺。那么只要還有一臺

空閑，就可以保證所有進程都可以完成。也就是說當有條件：n+l=5,即n=4時，系統(tǒng)就不存在死鎖的危

險,

9.能，同步與互斥是進程通信的基本內(nèi)容，P、V操作與信號量結(jié)合可以實現(xiàn)同步與互斥。

10.進程通信根據(jù)交換信息量的多少分為高級通信和低級通信。低級通信一般只傳送一個或幾個字節(jié)的

信息，以達到控制進程執(zhí)行速度的作用（如PV操作）；高級通信則要傳送大量數(shù)據(jù)，目的不是為了控制

進程的執(zhí)行速度，而是為了交換信息。

高級進程通信方式有很多種，大致可歸并為三類：共享存儲器、管道通信和消息傳遞。

共享存儲器：在內(nèi)存種分配一片空間作為共享存儲區(qū)。需要進行通信的進程把它附加到自己的地址空間

中，不需要時則把它取消。

管道通信：它是連接兩個命令的一個打開文件。一個命令向該文件中寫入數(shù)據(jù)，為寫者；另一個命

令從該文件中讀出數(shù)據(jù)，為讀者。

消息傳遞：它以消息為單位在進程間進行數(shù)據(jù)交換。

四、計算題

I.因為哲學家進餐沒有必然的先后次序，相鄰的兩個哲學家要競爭刀或叉，刀或叉成為臨界資源，本題

屬于互斥問題。本題設置四個互斥信號量Fl、F2、KKK2,初值均為1,分別表示臨界資源叉1、叉2、

刀1、刀2。哲學家的工作流程基本相似，只是拿起刀叉的序號不同，如圖所示。

2.根據(jù)常識可知，司機和售票員的工作存在如下制約關(guān)系：

(1)司機必須在得到售票員的“關(guān)門完畢”的信號后，才能啟動汽車。這是一個司機要與售票

員取得同步的問題。

(2)售票員必須在得到司機的“已經(jīng)停車”的信號后，才能打開車門。這是一個售票員要與司

機取得同步的問題。

因此，為了確保行車安全，需要設置兩個同步信號量：

S1一—初值為0,控制司機與售票員取得同步；

S2一一初值為0,控制售票員與司機取得同步。

3.分析題意，知道在管理讀者“進入”和“注銷”閱覽室的工作中，存在這樣一些制約關(guān)系：

(1)100個座位是讀者共同使用的資源，因此要用一個資源分配信號量來管理它：

(2)讀者“進入”閱覽室時，要申請座位。只有申請到座位才能進入，否則應該等待到座位的

釋放：

(3)沒有讀者時，不能做“注銷”工作，必須等到有了讀者才能做。

因此，可以設置兩個信號量：

S1------初值為100,管理座位的分配：

S2——初值為0,控制“注銷”與“進入”間取得同步。

“進入”與“注銷”兩個進程的流程如圖所示。

1316-23“進入”與“注銷”兩個進程

在讀者進入時，調(diào)用“進入”進程，通過P(S1)來申請座位。如果申請到，就可以辦理閱覽手

續(xù),如果100個座位都申請完畢，那么第101個讀者就只有在關(guān)于S1的隊列上等待，等到有人調(diào)用

“注銷”進程執(zhí)行V(S1)。在有讀者離去時，就調(diào)用“注銷”進程。

4.經(jīng)分析GET與COPY之間存在2個同步關(guān)系：GET與COPY同步，GET等待COPY發(fā)來，拷貝結(jié)束”

的消息后，才能讀入下一條記錄；COPY與GET同步，COPY等待GET發(fā)來“可以拷貝”的消息后，才能

開始復制記錄。

PUT和COPY兩者之間存在2個同步關(guān)系：PUT與COPY同步，PUT等待COPY發(fā)來“拷貝結(jié)

束”的消息后，才能開始輸出；COPY與PUT同步，COPY等待PUT發(fā)來“輸出結(jié)束”的消息后，

才能復制下一條記錄。

于是，GET、COPY和PUT三者間有4個同步關(guān)系。因此，需要設置4個同步信號量：

S1——控制COPY與GET取得同步，初值二0：

S2——控制GET與COPY取得同步，初值=0；

S3——控制PUT與COPY取得同步，初值二0；

S4——控制COPY與PUT取得同步，初值二0。

5.這實際上也是最簡單“生產(chǎn)者一消費者”問題的變種：進程R是產(chǎn)生者，進程Wl、W2是兩個消費

者,只是WI只消費奇數(shù)，W2只消費偎數(shù)。下圖所示的是3個進程的工作示意。

分析題目知道3個進程間有如下的制約關(guān)系存在：

(1)進程R申請使用緩沖區(qū)B,進程W1或W2釋放緩沖區(qū)B：

(2)進程W1要等待R往緩沖區(qū)B里放入奇數(shù)后，才能工作(要與R取得同步)，然后釋放緩

沖區(qū)；

(3)進程W2要等待R往緩沖區(qū)B里放入偶數(shù)后，才能工作(要與R取得同步)，然后釋放緩

沖區(qū)。

因此，應該設置3個信號量：

S一一初值為1,控制緩沖區(qū)B的分配：

SO——初值為0,控制W1與R取得同步：

SE——初值為0,控制W2與R取得同步。

3個進程的工作流程如下圖所示。

6.從圖可以知道，公共數(shù)據(jù)區(qū)的單元Ai(i=l,2,3…)里存放的某月某日第i次航班的現(xiàn)有票數(shù)，是j

(j=h2,3...)個售票處共享的數(shù)據(jù)。因此，這些售票處對公共數(shù)據(jù)區(qū)的單元Ai(i=L2,3…)的操作

不能同時進行。正因為如此，圖中把對Ai的這些操作，用名為S的信號量上的P、V操作，保證它們互斥

進行。這樣處理都是正確的。

關(guān)鍵是當判定沒有第i次航班的機票時，圖里僅安排了打印“票已售完！”的動作。這樣，第j

售票處只有進入臨界區(qū)的P(S),而沒有決行退出臨界區(qū)的V(S)o它沒有退出臨界區(qū)，別的售票窗口

也就無法再進入這個臨界區(qū)。所以，這種安排是不對的。應該把圖改成為二圖，這樣就完全正確

了,

第五章存儲管理

一、填空題

1、虛擬存儲器

2、重定位

3、判斷該頁是否在內(nèi)存中，判斷該頁是否被修改過

4、硬件變換機構(gòu)，內(nèi)存，缺頁，中斷處理程序

5、空閑塊，淘汰，空閑塊

6、頁號，內(nèi)存塊號，記錄內(nèi)存塊的分配情況

7、分配內(nèi)存，連續(xù)的內(nèi)存，不等，連續(xù)

8、用戶，系統(tǒng)

9、內(nèi)部碎片，外部碎片

10、靜態(tài)重定位，動態(tài)重定位

11.裝入內(nèi)存，執(zhí)行

12、抖動

二、選擇題

1234567891011

CDDADDBFJBABABBD

三、問答題

1、所謂“內(nèi)部碎片”，是指系統(tǒng)已經(jīng)分配給用戶使用、用戶自己沒有用到的那部分存儲空間；所謂“外

部碎片”，是指系統(tǒng)無法把它分配出去供用戶使用的那部分存儲空間。對于教材而言，單一連續(xù)區(qū)存儲

管理、固定分區(qū)存儲管理.、分頁式存儲管理和請求頁式存儲管理都會出現(xiàn)內(nèi)部碎片。只是前兩種存儲管

理造成的內(nèi)部碎片比較人，浪費較為嚴重；后兩種頁式存儲管理，平均來說每個作業(yè)都會出現(xiàn)半頁的內(nèi)

部碎片。教材中，只有可變分區(qū)存儲管理會產(chǎn)生外部碎片。

2、靜態(tài)重定位是一種通過軟件來完成的地址重定位技術(shù)。它在程序裝入內(nèi)存時，完成對程序指令中地址

的調(diào)整。因此，程序經(jīng)過靜態(tài)重定位以后，在內(nèi)存中就不能移動了。如果要移動，就必須重新進行地址

重定位。

動態(tài)重定位是一種通過硬件支持完成的地址重定位技術(shù)。作業(yè)程序被原封不動

地裝入內(nèi)存。只有到執(zhí)行某條指令時，硬件地址轉(zhuǎn)換機構(gòu)才對它里面的地址進行轉(zhuǎn)

換。正因為如此，實行動態(tài)重定位的系統(tǒng)，作業(yè)程序可以在內(nèi)存里移動。也就是說，

作業(yè)程序在內(nèi)存中是可浮動的。

3、虛擬存儲器實際是一種存儲擴充技術(shù)。它把作業(yè)程序存放在輔助存儲器里，運行時只裝入程序的

一部分。遇到不在內(nèi)存的程序時，再把所需要的部分裝入。這樣在內(nèi)存和輔存之間調(diào)入、調(diào)出的做

法，使用戶的作業(yè)地址空間無需顧及內(nèi)存的大小。給用戶造成的印象是，無論程序有多大，它在這

個系統(tǒng)上都可以運行。這種以輔助存儲器作為后援的虛幻存儲器，就稱為虛縱存儲器。虛擬存儲器

的大小是由系統(tǒng)的地址結(jié)構(gòu)確定的。

4、在分頁式或請求頁式存儲管理中，通常是利用內(nèi)存儲器構(gòu)成頁表的。當CPU執(zhí)行到某條指令、要

對內(nèi)存中的某一地址訪問時，因為這個地址是相對地址，所以先要根據(jù)這個地址所在的頁號去查頁

表（訪問一次內(nèi)存），然后才能由所形成的絕對地址去真正執(zhí)行指令（第二次訪問內(nèi)存）?？梢?，由

于頁表在內(nèi)存，降低了CPU的訪問速度。

為了提高相對地址到絕對地址的變換速度，人們想到用一組快速寄存器來代替頁表。這時查頁

表是以并行的方式進行，立即就能輸出與該頁號匹配的塊號，這樣做無疑比內(nèi)存式的頁表要快得

多,但是，快速寄存器的價格昂貴，由它來組成整個頁表是不可取的?？紤]到程序運行時具有局部

性，因此實際系統(tǒng)中總是一方面采用內(nèi)存頁表、另一方面用極少幾個快速寄存器組成快表來共同完

成地址的變換工作。

5、在請求頁式存儲管理中，當根據(jù)虛擬地址查頁表而發(fā)現(xiàn)所要訪問的頁不在內(nèi)存時，就會產(chǎn)生缺頁

中斷。系統(tǒng)響應中斷后，就由操作系統(tǒng)到輔存把所需要的頁讀入內(nèi)存。這時，內(nèi)存可能有空閑的

塊，也可能沒有。只有當內(nèi)存中沒有空閑塊時，才會出現(xiàn)將內(nèi)存現(xiàn)有頁面淘汰出去的問題，即要進

行頁面淘汰。所以，缺頁中斷和頁面淘汰之間的關(guān)系是：頁面淘汰一定是由缺頁中斷所引起：但缺

頁中斷則不一定引起頁面淘汰。

6、在計算機系統(tǒng)中，由于某些事件的出現(xiàn)，打斷了當前程序的運行，而使CPU去處理出現(xiàn)的事件，

這稱為“中斷”。通常，計算機的硬件結(jié)構(gòu)都是在執(zhí)行完一條指令后，去檢查有無中斷事件發(fā)生

的，如果有，那么就暫停當前程序的運行，而讓CPU去執(zhí)行操作系統(tǒng)的中斷處理程序，這叫“中斷

響應”。CPU在處理完中斷后，如果不需要對CPU重新進行分配，那么就返回被中斷進程的程序繼

續(xù)運行；如果需要進行CPU的重新分配，那么操作系統(tǒng)就會去調(diào)度新進程。

由上面的講述可以看出，缺頁中斷與一般中斷的區(qū)別如下。

（1）兩種中斷產(chǎn)生的時刻不同：缺頁中斷是在執(zhí)行一條指令中間時產(chǎn)生的中斷，并立即轉(zhuǎn)去處理；

而一般中斷則是在一條指令執(zhí)行完畢后，當硬件中斷裝置發(fā)現(xiàn)有中斷請求時才去響應和處理。

（2）處理完畢后的歸屬不同：缺頁中斷處理完后，仍返回到原指令去重新執(zhí)行，

因為那條指令并未執(zhí)行；而一般中斷則是或返回到被中斷進程的下一條指令去執(zhí)

行，因為上一條指令已經(jīng)執(zhí)行完了，或重新調(diào)度，去執(zhí)行別的進程程序。

7、如圖所示。在單一連續(xù)分區(qū)存儲管理與固定分區(qū)存儲管理之間畫了一條線，

表明位于線以上的存儲管理策咯只適用圖各種存儲管理策略

于單道程序設計，以下的適用于多道程序

設計；在可變分區(qū)存儲管理與頁式存儲管

理之間畫了一條線，表明位于線以上的存

儲管理策略都要求為作業(yè)分配一個連續(xù)

的存儲區(qū)，以下的存儲管理策略打破了連

續(xù)性的要求；在段頁式存儲管理與請求頁式存儲管理之間畫了一條線，那明位于

線以上的存儲管理策略都要求使作業(yè)程序全部進入內(nèi)存，而以下的存儲管理策略

打破了全部的要求，只要部分裝入內(nèi)存就可以了。

可見，每一種存儲管理的出現(xiàn)，都是在原有存儲管理基礎上的一次發(fā)展和提高，從不完善到逐漸完

善，

四、計算題

1.（1）邏輯地址2365D的轉(zhuǎn)換為數(shù)對：

頁號;相對地址%塊尺寸=2365/2048=1；頁內(nèi)位移=相對地址%塊尺寸=317

由題意知，第1頁對應的塊號為2。所以，

物理地址二塊號X塊尺寸+頁內(nèi)位移=2X2048+317=4413

（2）邏輯地址093DH轉(zhuǎn)換為2進制為O93DH=0000100100111101B

由題意知塊尺寸為2KB=2"

2.FIFO：3塊時為9/12=75%,4塊時為10/12=83%發(fā)生異常現(xiàn)象。

LRU：3塊時為10/12=83%,4塊時為9/12=75%

3.各種分配算法時的情形如下：

（1）最先適應算法

請求隊列最先適應算法

初始I0K4K20KI8K7K9K12K15K

12K10K4K8K18K7K9K12K15K

10K04K8K18K7K9K12K15K

9K04K8K9K7K9KI2K15K

（2）最佳適應算法

請求隊列最佳適應算法

初始10K4K20K18K7K9K12K15K

12K10K4K20K18K7K9K015K

10K04K20KI8K7K9K015K

9K04K20KI8K7K0015K

（3）最壞適應算法

請求隊列最壞適應算法

初始10K4K20K18K7K9K12K15K

12KI0K4K8KI8K7K9K12K15K

10K10K4K8K8K7K9K12K15K

9K10K4K8K8K7K9K12K6K

可見，分配算法不同，選擇的分配對象也不一樣。

4.（1）采用最近最久未用（LRU）頁面淘汰算法，作業(yè)在得到2塊內(nèi)存空叵時所產(chǎn)生的缺頁中斷次數(shù)為

18次，如下圖（a）所示，缺頁率=18/20=90%；在得到4塊內(nèi)存空間時所產(chǎn)生的缺頁中斷次數(shù)為10次，

如下圖（b）所示，缺頁率=10/20=50%。

（2）采用先進先出（FIFO）頁面淘汰算法，作業(yè)在得到2塊內(nèi)存空間時所產(chǎn)生的缺頁中斷次數(shù)為18

次，如下圖（a）所示，缺頁率=18/20=90%；在得到4塊內(nèi)存空間時所產(chǎn)生的缺頁中斷次數(shù)為14次，

如下圖（b）所示，缺頁率=14/20=70%。

第六章設備管理

一、填空題：

1.塊

2.最短尋道時間優(yōu)先

3.主存

4.成批

5.硬件緩沖、軟件緩沖

6.設備控制表

7.共享設備、虛擬設備

8.邏輯

9.獨享設備、共享設備、虛擬設備

10.程序直接控制方式、中斷方式、DMA方式、通道方式

11.虛擬設備

12.中斷

二、選擇題：

12345678910

CBDCAACAAC

三、簡答題

1.所謂“系統(tǒng)設備”，是指在操作系統(tǒng)生成時就已被納入系統(tǒng)管理范圍的設備：所謂“用戶設備”是指

在完成應用任務過程中，用戶特殊需要的設備。因此，判定一個設備是系統(tǒng)設備還是用戶設備，依據(jù)是

它在系統(tǒng)生成時，是否已經(jīng)納入了系統(tǒng)的管理范圍。如果是，它就是系統(tǒng)設備：如果不是，它就是用戶

設備。

2.設備管理的主要功能是：（1）提供一組I/O命令，以便用戶進程能夠在程序中提出I/O請求，這是用

戶使用外部設備的“界面”；（2）記住各種設備的使用情況，實現(xiàn)設備的分配與回收；（3）對緩沖區(qū)進

行管理，解決設備與設備之間、設備與CPU之間的速度匹配問題；（4）按照用戶的具體請求，啟動設備，

通過不同的設備驅(qū)動程序，進行實際的I/O操作；I/O操作完成之后，將結(jié)果通知用戶進程，從而實現(xiàn)真

正的I/O操作。

3.通過大容量輔助存儲器的支持，利用軟件技術(shù)（SPOOLing）,把獨享設備“改造”成為可以共享的設

備，但實際上這種共享設備是不存在的，于是把它們稱為“虛擬設備”。

4.為了解決慢速輸入/輸出設備與快速處理器之間的矛盾，為了使得輸入/輸出設備與CPU能夠并行工

作，在計算機的內(nèi)存空間為各種設備開設了緩沖區(qū)。也提高了并行性。

5.執(zhí)行一次磁盤的輸入/輸出操作需要花費的時間包括三部分：（1）查找時間：（2）等待時間；（3）傳

輸時間。在這些時間中，傳輸時間是設備固有的特性，無法用改變軟件的辦法將它改進。因此，要提高磁

盤的使用效率，只能在減少查找時間和等待時間上想辦法，它們都與I/O在磁盤上的分布位置有關(guān)。由于

磁臂的移動是靠控制電路驅(qū)動步進電機來實現(xiàn)，它的運動速度相對于磁盤軸的旋轉(zhuǎn)來講較緩慢。因此，查

找時間對磁盤調(diào)度的影響更為主要。

6.所謂“DMA”，是指“直接存儲器存取”的數(shù)據(jù)傳輸方式，其最大特點是能使I/O設備直接和內(nèi)

存儲器進行成批數(shù)據(jù)的快速傳輸。適用于一些高速的I/O設備，如磁帶、磁盤等。通道方式與DMA

方式之間的區(qū)別如下。

（1）在DMA方式下，數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较?、傳輸長度和地址等仍然需要由CPU來控制。但在通道方式

下，所需的CPU干預大大減少。

（2）在DMA方式下，每臺設備要有一個DMA控制器。當設備增加時，多個DMA控制器的使用，

顯然不很經(jīng)濟；但在通道方式下，一個通道可以控制多臺設備，這不僅節(jié)省了費用，而且減輕了

CPU在輸入質(zhì)出中的負擔。

（3）在DMA方式下傳輸數(shù)據(jù)時，是采用“竊取”總線控制權(quán)的辦法來工作的。因此，CPU與設備之間

并沒有實現(xiàn)真正的并行工作：在通道方式下，CPU把I/O任務交給通道后，它就與通道就真正并行工作。

7.往磁帶、磁盤上存放信息時，經(jīng)常是把若干個記錄先在內(nèi)存緩沖區(qū)里拼裝成一塊，然后再寫到磁

帶或磁盤上。存儲設備與內(nèi)存儲器進行宿息交換時，就以塊為單位。這個把汜錄拼裝成塊的過程，

被稱為是“記錄的成組”。

從磁帶、磁盤上讀取記錄時，先是把含有那個記錄的塊讀到內(nèi)存的緩沖區(qū)中，在那里面挑選出

所需要的記錄，然后把它送到內(nèi)存存放的目的地。這個把記錄從緩沖區(qū)里挑選出來的過程，被稱為

是“記錄的分解”。

之所以這樣做，一是為了提高存儲設備的存儲利用率：二是減少內(nèi)、外存之間信息交換次數(shù)，提高

系統(tǒng)的效率。

四、計算題

1.（1）先來先服務時，調(diào)度的順序是20—l（）f22一■20f2~*4（）f6f38,總共劃過的柱面數(shù)是：

10+12+2+18+38+34+32=146

因此，總的查找時間為：146X6=876ms。

（2）最短查找時間優(yōu)先時，調(diào)度的順序是20-22-10-6-2-38-40（由于磁臂起始時定位于柱面

20,所以可以把后面第20柱面的訪問立即進行），總共劃過的柱面數(shù)是：

2+12+4+4+36+2=60

因此，總的查找時間為：60X6=360mso

（3）電梯算法（初始由外向里移動）時，調(diào)度的順序是20-22-38-40-10-6-2（由于磁臂起始

時定位于柱面20,所以可以把后面第20柱面的訪問立即進行），總共劃過的柱面數(shù)是：

2+16+2+30+4+4=58

因此，總的查找時間為：58X6=348mso

2.由于移動臂現(xiàn)在處于第8柱面，如果按照“先來先服務”調(diào)度算法，對這6個I/O的響應次序應

該是8-9—7f15-9-20-7；如果是按照“最短查找時間優(yōu)先”調(diào)度算法，對這6個I/O的響應次

序可以有兩種，一是8f9f7fl5f20（到達9時完成1和4的請求，到達7時完成2和6的請求），

二是8f7-9-15—20（到達7時完成2和6的請求，到達9時完成1和4的請求）；如果按照“電

梯”調(diào)度算法，對這6個I/O的響應次序可以有兩種，一是8-9-15-20-7（由里往外的方向，到

達9時完成1和4的請求，到達7時完成2和6的請求），二是8f7-*9-15—20（由外往里的方向，

到達7時完成2和6的請求，到達9時完成1和4的請求）；如果按照“單向掃描”調(diào)度算法，對這

6個I/O的響應次序是8-9-15-20-0-7。對比后可以看出，實行8f7-9-15-20的響應次序會

得到最省的時間，因為這時移動臂的移動柱面數(shù)是：1+2+6+5=14

第七章文件管理

一、填空題

1.文件

2.按名存取文件目錄

3.普通文件目錄文件特殊文件

4.物理非連續(xù)的物理塊

5.物理塊信息交換

6.位示圖法空閑塊鏈接法

7.文件說明目錄文件

8.文件重名

9.打開文件關(guān)閉文件

10.記錄號該記錄存放地址

11.順序文件鏈接文件索引文件

二、選擇題

12345678

CBCBDCAC

l.C2.B3.C4.B5.D6.C7.A8.C

三、簡答題

1.若干個邏輯記錄合并成一組，寫入一個塊叫記錄成組，當存儲介質(zhì)上的一個物理記錄讀進輸入緩沖區(qū)

后，把邏輯記錄從塊中分離出來的操作叫記錄的分解。

記錄的成組和分解處理不僅節(jié)省存儲空間，還能減少輸入輸出操作次數(shù)，提高系統(tǒng)效率。

2.文件系統(tǒng)提供給用戶程序一組系統(tǒng)調(diào)用，包括建立，打開，關(guān)閉，撤銷，讀，寫和控制。

3.文件的邏輯組織：用戶對文件的觀察和使用是從自身處理文件中數(shù)據(jù)是采用的組織方式來看待文件組

織形式。這種從用戶觀點出發(fā)所見到的文件組織形式稱為文件的邏輯組織。

（D書?結(jié)構(gòu)文件（記錄式文件）：邏輯上可被看成一組連續(xù)順序的記錄的集合。

（2）無結(jié)構(gòu)文件：指文件內(nèi)部不再劃分記錄，它是由一組相關(guān)信息組成的有序字符流，即流式文件。

文件的物理組織：文件在存儲設備上的存儲組織形式稱為文件的物理組織。

（1）文件的物理組織形式主要有：

連續(xù)文件：所占盤塊是連續(xù)的,

串聯(lián)文件：所占盤塊不連續(xù)，Etf后鏈接。

4.連續(xù)結(jié)構(gòu)是指把邏輯上連續(xù)的文件信息依次存放到輔存上連續(xù)的物理塊中。連續(xù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是：實現(xiàn)

簡單，存取速度快，常用于存放系統(tǒng)文件等固定長度的文件。連續(xù)結(jié)構(gòu)的不足是：文件長度不便于動態(tài)

增加，容易造成磁盤碎片。

鏈接結(jié)構(gòu)是指把邏輯上連續(xù)的用戶文件信息存放到輔存的不連續(xù)物理塊中，并在每一