操作系統(tǒng)教程第5版部分習(xí)題含答案答案

1、第一章:一、3、10、15、23、27、353什么是操作系統(tǒng)？操作系統(tǒng)在計算機(jī)系統(tǒng)中的主要作用是什么？操作系統(tǒng)是管理系統(tǒng)資源、控制程序執(zhí)行、改善人機(jī)界面、提供各種 服務(wù),并合理組織計算機(jī)工作流程和為用戶有效地使用計算機(jī)提供良 好運(yùn)行環(huán)境的一種系統(tǒng)軟件.主要作用匕II ： II 嚴(yán)(1) 服務(wù)用戶一操作系統(tǒng)作為用戶接口和公共服務(wù)程序 I(2) 進(jìn)程交互一操作系統(tǒng)作為進(jìn)程執(zhí)行的控制者和協(xié)調(diào)者/” - I(3) 系統(tǒng)實現(xiàn)一操作系統(tǒng)作為擴(kuò)展機(jī)或虛擬機(jī)(4) 資源管理一操作系統(tǒng)作為資源的管理者和控制者I i10試述系統(tǒng)調(diào)用與函數(shù)(過程)調(diào)用之間的區(qū)別。(1) 調(diào)用形式和實現(xiàn)方式不同；(2) 被調(diào)用的代碼

2、位置不同；(3) 提供方式不同15什么是多道程序設(shè)計？多道程序設(shè)計有什么特點? 多道程序設(shè)計是指允許多個作業(yè)（程序）同時進(jìn)入計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)存并 執(zhí)行交替計算的方法。從宏觀上看是并行的，從微觀上看是串行的。（1）可以提高CPU、內(nèi)存和設(shè)備的利用率；（2）可以提高系統(tǒng)的吞吐率，使單位時間內(nèi)完成的作業(yè)數(shù)目增加；（3）可以充分發(fā)揮系統(tǒng)的并行性，使設(shè)備和設(shè)備之間，設(shè)備和CPU 之間均可并行工作。23現(xiàn)代操作系統(tǒng)具有哪些基本功能？請簡單敘述之。.” J IIII（1）處理器管理；（2）存儲管理； 丨（3）設(shè)備管理；（4）文件管理；（5）聯(lián)網(wǎng)與通信管理。I27什么是操作系統(tǒng)的內(nèi)核？內(nèi)核是一組程序模塊，作為可信

3、軟件來提供支持進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行的基本 功能和基本操作，通常駐留在內(nèi)核空間，運(yùn)行于內(nèi)核態(tài)，具有直接訪 問計算機(jī)系統(tǒng)硬件設(shè)備和所有內(nèi)存空間的權(quán)限， 是僅有的能夠執(zhí)行特 權(quán)指令的程序。35簡述操作系統(tǒng)資源管理的資源復(fù)用技術(shù)。系統(tǒng)中相應(yīng)地有多個進(jìn)程競爭使用資源，由于計算機(jī)系統(tǒng)的物理資源是寶貴和稀有的，操作系統(tǒng)讓眾多進(jìn)程共享物理資源，這種共享稱為 資源復(fù)用。（1）時分復(fù)用共享 資源從時間上分割成更小的單位供進(jìn)程使用；I（2）空分復(fù)用共享 資源從空間上分割成更小的單位供進(jìn)程使用。II二、2、52、答：畫出兩道程序并發(fā)執(zhí)行圖如下:處理A計算.B計算A計算B計算輸入| B輸入打印程序程序B時間（ms）計算輸入計算

4、11 1 1 1 1A打印A打印計算打印I計算打印 兩道程序運(yùn)行期間，CPU存在空閑等待，時間為 100至150ms之間(見圖中有色部 分)。(2)程序A無等待現(xiàn)象，但程序B有等待。程序B有等待時間段為180ms至200ms間(見 圖中有色部分)。5、答：畫出三個作業(yè)并行工作圖如下(圖中著色部分為作業(yè)等待時間)：cpUJob3 Job Job Job I JobJob0102030405060708090”II IjI 丿(1) Job1從投入到運(yùn)行完成需 80ms, Job2從投入到運(yùn)行完成需 90ms, Job3從投入到 運(yùn)行完成需90msoCPU空閑時間段為：60ms至70ms, 80m

5、s至90ms。所以CPU利用率為 (90-20)/90=77.78%。設(shè)備11空閑時間段為：20ms至40ms,故11的利用率為(90-20)/90=77.78%。設(shè)備 I2空閑時間段為：30ms至50ms,故I2的利用率為(90-20)/90=77.78%。第二章:、9、18、20、26、489.什么是系統(tǒng)調(diào)用？試述 API、庫函數(shù)和系統(tǒng)調(diào)用之間的關(guān)系.敘述系 統(tǒng)調(diào)用執(zhí)行流程.18什么是進(jìn)程？計算機(jī)操作系統(tǒng)為什么要引入進(jìn)程？進(jìn)程是具有獨立功能的程序在某個數(shù)據(jù)集合上的一次運(yùn)行活動，是計算機(jī)操作系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和保護(hù)的基本單位 .(1) 刻畫程序的并發(fā)性；(2) 解決資源的共享性.20進(jìn)程的最基

6、本狀態(tài)有哪些？哪些事件可以引起不同狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換？匕II .”1 II 嚴(yán) I運(yùn)行態(tài)/”L I就緒態(tài)- - I阻塞態(tài)26何謂進(jìn)程控制塊（PCB）?它包含哪些基本信息?進(jìn)程控制塊是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)識，是操作系統(tǒng)用來記錄和刻畫進(jìn)程狀態(tài)及環(huán)境信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是進(jìn)程動態(tài)特征的匯集，也是操作系統(tǒng) 掌握進(jìn)程的唯一資料結(jié)構(gòu)和管理進(jìn)程的主要依據(jù)。（1）標(biāo)識信息；（2）現(xiàn)場信息；.” ： II 嚴(yán)（3）控制信息。- - I V_1 I II.”.I II */” LI48處理器調(diào)度分為哪幾種類型？簡述各類調(diào)度的主要任務(wù)。 Z、L|高級調(diào)度，中級調(diào)度，低級調(diào)度。I I高級調(diào)度，創(chuàng)建就緒進(jìn)程和做進(jìn)程完成后的善后工作。

7、中級調(diào)度，根據(jù)內(nèi)存資源情況決定內(nèi)存中所能容納進(jìn)程的數(shù)目，并完成內(nèi)存和外存中進(jìn)程的對換。低級調(diào)度，根據(jù)某種原則決定就緒隊列中哪個進(jìn)程/ 線程獲得處理器， 并將處理器出讓給它使用。二、5、10、12、16、20、21、25、285、答：采用短作業(yè)優(yōu)先算法調(diào)度時，三個作業(yè)的總周轉(zhuǎn)時間為：T1=a+(a+b)+(a+b+c)=3a+2b+c若不按短作業(yè)優(yōu)先算法調(diào)度，不失一般性，設(shè)調(diào)度次序為：J2、J1、J3。則三個作業(yè)的總周轉(zhuǎn)時間為：T2=b+(b+a)+(b+a+c)=3b+2a+c令-式得到：T2-T 仁b-a0可見，采用短作業(yè)優(yōu)先算法調(diào)度才能獲得最小平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時間。10、答：5個待運(yùn)行的作業(yè)同

8、時到達(dá)，按照最短作業(yè)優(yōu)先的算法可以使平均響應(yīng)時間最短。X取值不定，按照以下情況討論：.”1 II 嚴(yán)1) x 3次序為：X, 3, 5, 6, 92) 3x 5 次序為：3, x, 5, 6, 9/- 匸 j I I3) 5x6次序為：3,5,X,6,94) 6x 9次序為：3,5,6,X,95) 9 100 wait(R,IM)seatcount:=seatcount+1;for i=1 to 100 do i+if namei=null then namei:=readername;get the seat number=i;release(IM);endprocedure readerl

9、eave(readername)begincheck(IM);seatcount-;for i=1 to 100 do i+if namei=readername then namei:=null; release(IM); Iend/嚴(yán)、III vn JIbeginseatcount:=100;name:=null;I Iendcobeginprocess readeri(i=1,2 )beginreadercome(readername);read the book;readerleave(readername);leave the readroom;end coendS1和S2分別表示6

10、、答：實質(zhì)上是兩個進(jìn)程的同步問題，設(shè)信號量 可揀白子和黑子，不失一般性，若令先揀白子。var S1,S2:semaphore;S1:=1;S2:=0;cobeginprocess P1beginrepeatP(S1);揀白子I *V(S2);Iuntil false;endprocess P2beginrepeatP(S2);揀黑子V(S1);until false;endcoend.16、答：（1）用信號量和P、V操作var S,S1,S2,S3;semaphore;S:=1;S1:=S2:=S3:=0;flag1,flag2,flag3:Boolean;flag1:=flag2:=flag

11、3:=true;cobeginprocess供應(yīng)者beginrepeat.” ： II 嚴(yán)P(S); I VI取兩樣香煙原料放桌上，由flagi標(biāo)記；/*flage1、flage2、flage3/” LI代表煙草、紙、火柴 if flag2&flag3 then V(S1);/* 供紙和火柴else if flag1 &flag3 then V(S2);/* 供煙草和火柴I ielse V(S3);/*供煙草和紙untile false;endprocess吸煙者1beginrepeatP(S1);取原料;做香煙；V(s)； 吸香煙；untile false; process吸煙者2 begi

12、nrepeatP(S2); 取原料； 做香煙；V(S);吸香煙；untile false; process吸煙者3I ibeginrepeatP(S3); 取原料； 做香煙；V(S);吸香煙；untile false;coend.23、答： P1, P2, P3, P4 的 Cki-Aki 分別為：(2, 2, 2)、(1, 0, 2)、 (1, 0, 3)、(4, 2, 0)(1) 系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，存在安全序：P2, P1, P3, P4(2) 可以分配，存在安全序列：P2, P1, P3, P4。I(3) 不可以分配。/ I II VL-XF、I24、答：(1)系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，存在安全

13、序列：P0, P3, P4, P1, P2。(2 )不能分配，否則系統(tǒng)會處于不安全狀態(tài)。25、答：此時可以找出進(jìn)程安全序列：P4, P1, P5, P2, P3。故系統(tǒng) 處于安全狀態(tài)。(2) 可以分配，存在安全序列：P4, P1, P5, P2, P3。(3) 不可分配，系統(tǒng)進(jìn)入不安全狀態(tài)。31、答: semaphore wai, mutexl, mutex2; mutex1=mutex2=1; wait=1; int counterl, counter2; count1=count2=0CobeginProcess p1P(mutex1);counter1+; if (counter1=1)

14、 then P(wait);V(mutex1);過獨木橋；P(mutex1);counter1-;if (counter1=0) then V(wait);V(mutex1);Process p2P(mutex2);Counter2+;if (counter2=1) then P(wait);V(mutex2);過獨木橋；P(mutex2);counter2-;if (counter2=0) then V(wait);V(mutex2);coend50、答:I I答：semaphore mutexl, mutex2; semaphore empty, full, count;mutex1=mu

15、tex2=1; count=3; empty=10; full=0; cobeginprocess youngmonki(i=1 2)P(count);P(mutex1);While(true)從井中取水;P(empty);V(mutex1);P(mutex2);P(count);倒入水缸；P(mutex2);V(mutex2);從缸中取水;V(count);V(mutex2);V(full);V(count);V(empty);process oldmonki(i=1 2)iwhile(true)11.A 1P(full);11I!If-iicoend第四章:答：（1）（2）（3）（4）（5

16、）1試述存儲管理的基本功能。存儲分配；地址映射；存儲保護(hù)；存儲共享；存儲擴(kuò)充。”II4、何謂地址轉(zhuǎn)換（重定位）？哪些方法可以實現(xiàn)地址轉(zhuǎn)換?IIf：I y答：邏輯地址轉(zhuǎn)換為物理地址的過程稱為地址轉(zhuǎn)換（重定位）I i（1）靜態(tài)地址重定位；（2）動態(tài)地址重定位；（3）運(yùn)行時鏈接地址重定位。18、試述實現(xiàn)虛擬存儲器的基本原理。有哪幾種實現(xiàn)方法?答:虛擬存儲器是指在具有層次結(jié)構(gòu)存儲器的計算機(jī)系統(tǒng)中，自動實現(xiàn)部分裝入和部分替換功能，能從邏輯上為用戶提供一個比物理內(nèi)存 容量大得多的、可尋址的“內(nèi)存儲器”。是一種具有請求調(diào)入功能和 置換功能，能從邏輯上對內(nèi)存容量加以擴(kuò)充的一種存儲器系統(tǒng)。虛擬存儲器的實現(xiàn)方式有

17、兩種：請求分頁系統(tǒng)和請求分段系統(tǒng)。 請求分頁系統(tǒng)允許只裝入少數(shù)頁面的程序(及數(shù)據(jù))，便啟動運(yùn)行，以 后，再通過調(diào)頁功能及頁面置換功能，陸續(xù)地把即將要運(yùn)行的頁面調(diào)入內(nèi)存，同時把暫不運(yùn)行的頁面換出到外存上；請求分段系統(tǒng)允許只 裝入少數(shù)段(而非所有的段)的用戶程序和數(shù)據(jù)，即可啟動運(yùn)行。以后.” ： II 嚴(yán)再通過調(diào)段功能和段的置換功能將暫不運(yùn)行的段調(diào)出，同時調(diào)入即將運(yùn)行的段。/匸k I I/I al.II VI . .”J -、1答:I I(1) 當(dāng)有3個物理頁面時：I使用FIFO算法：缺頁16次，缺頁中斷率16/20=80% ;使用OPT算法：缺頁11次，缺頁率11/20=55%。使用LRU算法：

18、缺頁12次，缺頁率12/20=60%。(2) 當(dāng)使用4個物理頁面時：(2) 當(dāng)使用5個物理頁面時:(2)當(dāng)使用6個物理頁面時:3、答：作業(yè)的物理塊數(shù)為 3塊，使用FIFO為9次，9/12=75%。使用LRU為7 次，7/12=58%。使用 OPT 為 6 次，6/12=50%。作業(yè)的物理塊數(shù)為 4塊，使用FIFO為6次，6/12=50%。使用LRU為6次，6/12=50%。使用 OPT 為 5 次，5/12=42%。(2)作業(yè)的物理塊數(shù)為 3塊，使用FIFO為9次，9/12=75%。使用LRU為10次， 10/12=83%。使用 OPT 為 7 次，7/12=58%。作業(yè)的物理塊數(shù)為 4塊，使

19、用FIFO為10次，10/12=83%。使用LRU為8 次，8/12=66%。使用 OPT 為 6 次，6/12=50%。其中，出現(xiàn)了 Belady現(xiàn)象，增加分給作業(yè)的內(nèi)存塊數(shù)，反使缺頁中斷率上升。29、答：1)6802)915 3)904 4)越界 5)1750 6)越界。30、- - I答：1) 1)頁面訪問序列為 0, 0, 1，1，0，3，1, 2，2，4，4，3。2)FIFO 為5次，缺頁中斷率為 5/12=41.6%。LRU為6次，缺頁中斷率為 6/12=50% LRU反比FIFO缺頁中斷率高。第五章:1、試述設(shè)備管理的基本功能答：P255(1) 設(shè)備中斷處理；(2) 緩沖區(qū)管理；

20、(3) 設(shè)備分配與去分配；(4) 設(shè)備驅(qū)動調(diào)度；(5) 實現(xiàn)虛擬設(shè)備。12、為什么要引入緩沖技術(shù)？其基本思想是什么？答 P265為了解決CPU與設(shè)備之間速度不匹配的矛盾及邏輯記錄和物理記錄 大小不一致的問題，提高CPU與設(shè)備的并行性，減少I/O操作對CPU 的中斷次數(shù)，放寬對 CPU中斷響應(yīng)時間的要求，人們?yōu)椴僮飨到y(tǒng)引 I.”: 1 I I 嚴(yán)入了緩沖技術(shù)。| I| J/. - x- |當(dāng)進(jìn)程執(zhí)行寫操作輸出數(shù)據(jù)時，先向系統(tǒng)申請一個輸出緩沖區(qū)，然后 將數(shù)據(jù)送至緩沖區(qū)，如果是順序?qū)懻埱?，則不斷地把數(shù)據(jù)填入緩沖區(qū)， 直至裝滿為止，此后進(jìn)程可以繼續(xù)進(jìn)行計算，同時系統(tǒng)將緩沖區(qū)數(shù)據(jù) 寫入設(shè)備。當(dāng)進(jìn)程執(zhí)行讀

21、操作輸入數(shù)據(jù)時，先向系統(tǒng)申請一個輸入緩 沖區(qū)，然后系統(tǒng)將設(shè)備的一條物理記錄讀至緩沖區(qū)， 期間進(jìn)程繼續(xù)計 算，送至完成之后系統(tǒng)根據(jù)要求將當(dāng)前進(jìn)程所需要的邏輯記錄從緩沖 區(qū)中選出并傳送給進(jìn)程。21、什么是虛擬設(shè)備？實現(xiàn)虛擬設(shè)備的主要條件是什么？虛擬設(shè)備：為了提高獨占設(shè)備的利用率，采用 SPOOLING技術(shù)，用 可共享的設(shè)備模擬獨占設(shè)備，使獨占設(shè)備成為共享設(shè)備，使每個作業(yè) 感到自己分到了速度極高的獨占設(shè)備。這種模擬的獨占設(shè)備稱為虛擬 設(shè)備。(1) 預(yù)輸入程序；(2) 井管理程序；(3) 緩輸出程序。28、為什么要引入設(shè)備獨立性？如何實現(xiàn)設(shè)備獨立性？.”: II 嚴(yán)答：II設(shè)備獨立性：用戶不指定物理設(shè)

22、備，而是指定邏輯設(shè)備，使得用戶作/”： L I業(yè)和物理設(shè)備之間分離開來，再通過其他途徑建立邏輯設(shè)備和物理設(shè) 備之間的映射，設(shè)備的這種特性就是“設(shè)備無關(guān)性”。應(yīng)用程序與具體物理設(shè)備無關(guān)，系統(tǒng)增減或變更設(shè)備時對源程序 不必加以修改；易于應(yīng)對I/O設(shè)備故障，提高系統(tǒng)可靠性；增加設(shè)備 分配的靈活性，更有效地利用邏輯設(shè)備資源，實現(xiàn)多道程序設(shè)計。為了實現(xiàn)設(shè)備獨立性，必須在設(shè)備驅(qū)動程序之上設(shè)置一層設(shè)備獨立性 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)動程

23、序入口地址三項；當(dāng)應(yīng)用程序用邏輯設(shè)備名請求分配I/O設(shè)備時，系統(tǒng)必須為它分配相應(yīng)的物理設(shè)備，并在 LUT中 建立一個表目，以后進(jìn)程利用該邏輯設(shè)備名請求 I/O操作時，便可 從LUT中得到物理設(shè)備名和驅(qū)動程序入口地址。30、目前常用的磁盤驅(qū)動調(diào)度算法有哪幾種？分別適用于何種數(shù)據(jù)應(yīng)用場合？答：只需回答幾處算法。電梯I/o調(diào)度算法；時限i/o調(diào)度和預(yù)期i/o調(diào)度算法；.” J II 嚴(yán)（3）公平排隊i/o調(diào)度算法。I_I II.-”.I II */ r II（1）先來先服務(wù)調(diào)度算法；（2）最短尋道時間調(diào)度算法；（3）掃描算法；（4）循環(huán)掃描算法。2、答：處理次序為：100-110-129-147-1

24、86-78-64-41-27-18-12-10-8移動的總柱面數(shù)：264答：（1）先來先服務(wù)算法 FCFS 為 565，依次為7、143-86-147-91-177-94-150-102-175-13(。(2) 最短查找時間優(yōu)先算法SSTF為162 ,依次為143-147-150-130-102-94-91-86-175-177(3) 掃描算法 SCAN 為 169 , 依次為143-147-150-175-177-199-130-102-94-91-86(4) 電梯調(diào)度為125(先向地址大的方向)，依次為143-147-150-175-177-102-94-91-86 為 148(先向地址小

25、的方向)依次為 143-130-102-94-91-86-147-150-175-17710.” * II 嚴(yán)答： 采用先來先服務(wù)處理次序為： I VI 一.II100-23-376-205-132-19-61-190-398-29-4-18-40 總柱面數(shù)為：1596。I乂、亠 II|I ,/亠采 用 SSTF 處 理 次 序 為 ： I100-132-190-205-61-40-29-23-19-18-4-376-398 總柱面數(shù)為：700。采 用 SCAN 處 理 次 序 為 ：I I100-132-190-205-376-398-61-40-29-23-19-18-4 總柱面數(shù)為：692。第六章：一、4、什么是文件的邏輯結(jié)構(gòu)？它有哪幾種組織方式？文件的數(shù)據(jù)獨立于物理環(huán)境構(gòu)造，這樣的文件結(jié)構(gòu)稱為文件的邏輯結(jié) 構(gòu)。（1）流失文件；（2）記錄式文件A. 記錄式順序文件B.