操作系統(tǒng)習(xí)題答案

1、1 .設(shè)計(jì)現(xiàn)代OS勺主要目標(biāo)是什么？答：（1）有效性 （2）方便性（3）可擴(kuò)充性 （4）開(kāi)放性2 . OS勺作用可表現(xiàn)在哪幾個(gè)方面？答：（1）OS乍為用戶與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之間的接口（2） OS乍為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的管理者（3） O斂現(xiàn)了對(duì)計(jì)算機(jī)資源的抽象13 . OST哪幾大特征？其最基本的特征是什么？答：并發(fā)性、共享性、虛擬性和異步性四個(gè)基本特征；最基本的特征是并發(fā)性。14 .處理機(jī)管理有哪些主要功能？它們的主要任務(wù)是什么？答：處理機(jī)管理的主要功能是：進(jìn)程管理、進(jìn)程同步、進(jìn)程通信和處理機(jī)調(diào)度； 進(jìn)程管理：為作業(yè)創(chuàng)建進(jìn)程，撤銷已結(jié)束進(jìn)程，控制進(jìn)程在運(yùn)行過(guò)程中的狀態(tài)轉(zhuǎn) 換。進(jìn)程同步：為多個(gè)進(jìn)程（含

2、線程）的運(yùn)行進(jìn)行協(xié)調(diào)。通信：用來(lái)實(shí)現(xiàn)在相互合作的進(jìn)程之間的信息交換。處理機(jī)調(diào)度：（1）作業(yè)調(diào)度。從后備隊(duì)里按照一定的算法，選出若干個(gè)作業(yè)，為他們分配運(yùn) 行所需的資源（首選是分配內(nèi)存）。（2）進(jìn)程調(diào)度：從進(jìn)程的就緒隊(duì)列中，按照一定算法選出一個(gè)進(jìn)程，把處理機(jī) 分配給它，并設(shè)置運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)，使進(jìn)程投入執(zhí)行。15 .內(nèi)存管理有哪些主要功能？他們的主要任務(wù)是什么？答：內(nèi)存管理的主要功能有：內(nèi)存分配、內(nèi)存保護(hù)、地址映射和內(nèi)存擴(kuò)充。內(nèi)存分配：為每道程序分配內(nèi)存。內(nèi)存保護(hù)：確保每道用戶程序都只在自己的內(nèi)存空間運(yùn)行，彼此互不干擾。地址映射：將地址空間的邏輯地址轉(zhuǎn)換為內(nèi)存空間與對(duì)應(yīng)的物理地址。內(nèi)存擴(kuò)充：用于實(shí)現(xiàn)請(qǐng)求調(diào)

3、用功能，置換功能等。16 .設(shè)備管理有哪些主要功能？其主要任務(wù)是什么？答：主要功能有：緩沖管理、設(shè)備分配和設(shè)備處理以及虛擬設(shè)備等。主要任務(wù)：完成用戶提出的I/O請(qǐng)求，為用戶分配I/O設(shè)備；提高CPU和I/O設(shè) 備的利用率；提高I/O速度；以及方便用戶使用I/O設(shè)備.17 .文件管理有哪些主要功能？其主要任務(wù)是什么？答：文件管理主要功能：文件存儲(chǔ)空間的管理、目錄管理、文件的讀/寫管理和保護(hù)。文件管理的主要任務(wù)：管理用戶文件和系統(tǒng)文件，方便用戶使用，保證文件安全 性。21 .試描述什么是微內(nèi)核OS答：1）足夠小的內(nèi)核2）基于客戶/服務(wù)器模式3）應(yīng)用機(jī)制與策略分離原理4）采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)。第二章3

4、.什么程序并發(fā)執(zhí)行會(huì)產(chǎn)生間斷性特征？答：程序在并發(fā)執(zhí)行時(shí)，由于它們共享系統(tǒng)資源，為完成同一項(xiàng)任務(wù)需要相互合 作，致使這些并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程之間，形成了相互制約關(guān)系，從而使得進(jìn)程在執(zhí)行 期間出現(xiàn)間斷性。4 .程序并發(fā)執(zhí)行時(shí)為什么會(huì)失去封閉性和可再現(xiàn)性？答：程序并發(fā)執(zhí)行時(shí)，多個(gè)程序共享系統(tǒng)中的各種資源， 因而這些資源的狀態(tài)由 多個(gè)程序改變，致使程序運(yùn)行失去了封閉性，也會(huì)導(dǎo)致其失去可再現(xiàn)性。8.試說(shuō)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 CPUS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16 .進(jìn)

5、程在運(yùn)行時(shí)存在哪兩種形式的制約？并舉例說(shuō)明之。答：（1）間接相互制約關(guān)系。舉例：有兩進(jìn)程 A和B,如果A提出打印請(qǐng)求，系 統(tǒng)已把唯一的一臺(tái)打印機(jī)分配給了進(jìn)程 B,則進(jìn)程A只能阻塞；一旦B釋放打印 機(jī)，A才由阻塞改為就緒。(2)直接相互制約關(guān)系。舉例：有輸入進(jìn)程 A通過(guò)單緩沖向進(jìn)程B提供數(shù)據(jù)。 當(dāng)緩沖空時(shí)，計(jì)算進(jìn)程因不能獲得所需數(shù)據(jù)而阻塞，當(dāng)進(jìn)程A把數(shù)據(jù)輸入緩沖區(qū) 后，便喚醒進(jìn)程B;反之，當(dāng)緩沖區(qū)已滿時(shí)，進(jìn)程A因沒(méi)有緩沖區(qū)放數(shù)據(jù)而阻塞， 進(jìn)程B將緩沖區(qū)數(shù)據(jù)取走后便喚醒A17 .為什么進(jìn)程在進(jìn)入臨界區(qū)之前應(yīng)先執(zhí)行“進(jìn)入?yún)^(qū)”代碼？而在退出前又要 執(zhí)行“退出區(qū)”代碼？答：為了實(shí)現(xiàn)多個(gè)進(jìn)程對(duì)臨界資源的互

6、斥訪問(wèn)，必須在臨界區(qū)前面增加一段用于 檢查欲訪問(wèn)的臨界資源是否正被訪問(wèn)的代碼，如果未被訪問(wèn)，該進(jìn)程便可進(jìn)入臨界區(qū)對(duì)資源進(jìn)行訪問(wèn)，并設(shè)置正被訪問(wèn)標(biāo)志，如果正被訪問(wèn)，則本進(jìn)程不能進(jìn)入 臨界區(qū)，實(shí)現(xiàn)這一功能的代碼為“進(jìn)入?yún)^(qū)”代碼；在退出臨界區(qū)后，必須執(zhí)行“退 出區(qū)”代碼，用于恢復(fù)未被訪問(wèn)標(biāo)志，使其它進(jìn)程能再訪問(wèn)此臨界資源。18 .同步機(jī)構(gòu)應(yīng)遵循哪些基本準(zhǔn)則？為什么？答：同步機(jī)構(gòu)應(yīng)遵循的基本準(zhǔn)則是：空閑讓進(jìn)、忙則等待、有限等待、讓權(quán)等待 原因：為實(shí)現(xiàn)進(jìn)程互斥進(jìn)入自己的臨界區(qū)。21 .如何利用信號(hào)量機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)多個(gè)進(jìn)程對(duì)臨界資源的互斥訪問(wèn)？并舉例說(shuō)明o答：為使多個(gè)進(jìn)程互斥訪問(wèn)某臨界資源，只需為該資源設(shè)置一

7、互斥信號(hào)量mutex, 并設(shè)其初值為1,然后將各進(jìn)程訪問(wèn)該資源的臨界區(qū)C敢于wamutex)和 signal(mutex)操作之間即可。這樣，每個(gè)欲訪問(wèn)該臨界資源的進(jìn)程在進(jìn)入臨界 區(qū)之前，都要先對(duì)mutex執(zhí)行wait操作，若該資源此刻未被訪問(wèn)，本次wait操 作必然成功，進(jìn)程便可進(jìn)入自己的臨界區(qū)，這時(shí)若再有其他進(jìn)程也欲進(jìn)入自己的 臨界區(qū)，此時(shí)由于對(duì)mutex執(zhí)行wait操作定會(huì)失敗，因而該進(jìn)程阻塞，從而保證 了該臨界資源能被互斥訪問(wèn)。當(dāng)訪問(wèn)臨界資源的進(jìn)程退出臨界區(qū)后，應(yīng)對(duì) mutex 執(zhí)行signal操作，釋放該臨界資源。利用信號(hào)量實(shí)現(xiàn)進(jìn)程互斥的進(jìn)程描述 如下：Var mutex: sema

8、phore:=1 ;beginparbeginprocess 1: beginrepeatwait(mutex)；critical sectionsignal(mutex)；remainder seetionuntil falseendprocess 2: beginrepeatwait(mutex)critical sectionsignal(mutex)remainder sectionuntil falseendparend23 .在生產(chǎn)者消費(fèi)者問(wèn)題中，如果缺少了signal(full) 或signal(empty),對(duì)執(zhí)行結(jié)果有何影響？答：如果缺少signal(full),那么表明從第

9、一個(gè)生產(chǎn)者進(jìn)程開(kāi)始就沒(méi)有改變信號(hào) 量full值，即使緩沖池產(chǎn)品已滿，但full值還是0,這樣消費(fèi)者進(jìn)程執(zhí)行 wait(full)時(shí)認(rèn)為緩沖池是空而取不到產(chǎn)品，消費(fèi)者進(jìn)程一直處于等待狀態(tài)。如果缺signal(empty)，在生產(chǎn)者進(jìn)程向n個(gè)緩沖區(qū)投滿產(chǎn)品后消費(fèi)者進(jìn)程才開(kāi)始從 中取產(chǎn)品，這時(shí)empty=0, full=n ,那么每當(dāng)消費(fèi)者進(jìn)程取走一個(gè)產(chǎn)品empty值 并不改變，直到緩沖池取空了，empty值也是0,即使目前緩沖池有n個(gè)空緩沖 區(qū)，生產(chǎn)者進(jìn)程要想再往緩沖池中投放產(chǎn)品也會(huì)因?yàn)樯暾?qǐng)不到空緩沖區(qū)被阻塞。24 .在生產(chǎn)消費(fèi)者問(wèn)題中，如果將兩個(gè) wait操作即wa讓(full)和wa計(jì)(mut

10、ex)互換位置，或者將signal(mutex)與signal (full )互換位置，結(jié)果如何？ 答：將wait(full) 和wait(mutex)互換位置后，可能引起死鎖?？紤]系統(tǒng)中緩沖 區(qū)全滿時(shí)，若一生產(chǎn)者進(jìn)程先執(zhí)行了 wait(mutex)操作并獲得成功，則當(dāng)再執(zhí)行 wait(empty)操作時(shí)，它將因失敗而進(jìn)入阻塞狀態(tài)，它期待消費(fèi)者進(jìn)程執(zhí)行 signal(empty)來(lái)喚醒自己，在此之前，它不可能執(zhí)行signal(mutex)操作，從而 使試圖通過(guò)執(zhí)行wait(mutex)操作而進(jìn)入自己的臨界區(qū)的其他生產(chǎn)者和所有消費(fèi) 者進(jìn)程全部進(jìn)入阻塞狀態(tài)，這樣容易引起系統(tǒng)死鎖。若 signal(

11、mutex)signal(full)互換位置后只是影響進(jìn)程對(duì)臨界資源的釋放次序，而不會(huì)引起系統(tǒng)死鎖，因此可以互換位置。26 .試修改下面生產(chǎn)者-消費(fèi)者問(wèn)題解法中的錯(cuò)誤：答：producer:begin repeat producer an 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;endconsum

12、er: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; /*考慮循環(huán)，應(yīng)改為:out:=(out+1) mod n; */signal(mutex);/* signal(empty); */consumer item in nextc;until false;end第三章1.高級(jí)調(diào)度與低級(jí)調(diào)度的主要任務(wù)是什么？為什么要引入中級(jí)調(diào)度？答：高級(jí)調(diào)度的主要任務(wù)是根據(jù)某種算法，把外存上處于后備隊(duì)列中的那些作業(yè)調(diào)入內(nèi)存。低級(jí)調(diào)度是保存處理機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)信息

13、，按某種算法先取進(jìn)程，再把處理器分配給進(jìn)程。引入中級(jí)調(diào)度的主要目的是為了提高內(nèi)存利用率和系統(tǒng)吞吐量。使那些暫時(shí)不能運(yùn)行的進(jìn)程不再占用內(nèi)存資源， 將它們調(diào)至外存等待，把進(jìn)程狀態(tài)改為就緒 駐外存狀態(tài)或掛起狀態(tài)。7 .在選擇調(diào)度方式和調(diào)度算法時(shí)，應(yīng)遵循的準(zhǔn)則是什么？答：(1)面向用戶的準(zhǔn)則：周轉(zhuǎn)時(shí)間短、響應(yīng)時(shí)間快、截止時(shí)間的保證、優(yōu)先權(quán)準(zhǔn)則。(2)面向系統(tǒng)的準(zhǔn)則：系統(tǒng)吞吐量高、處理機(jī)利用率好、各類資源的平衡利用。8 .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：短作業(yè)優(yōu)先、優(yōu)先權(quán)、高響應(yīng)比優(yōu)先、多級(jí)反饋隊(duì) 列調(diào)度算法。分時(shí)系統(tǒng)的調(diào)度算法：時(shí)間片輪轉(zhuǎn)

14、法。實(shí)時(shí)系統(tǒng)的調(diào)度算法：最早截止時(shí)間優(yōu)先即EDF最低松弛度優(yōu)先即LLF算法10 .試比較FCFSSSPRW種進(jìn)程調(diào)度算法。答：相同點(diǎn)：兩種調(diào)度算法都可以用于作業(yè)調(diào)度和進(jìn)程調(diào)度。不同點(diǎn)：FCFSPS度算法每次都從后備隊(duì)列中選擇一個(gè)或多個(gè)最先進(jìn)入該隊(duì) 列的作業(yè)，將它們調(diào)入內(nèi)存、分配資源、創(chuàng)建進(jìn)程、插入到就緒隊(duì)列。該算法有 利于長(zhǎng)作業(yè)/進(jìn)程，不利于短作業(yè)/進(jìn)程。SPFT法每次調(diào)度都從后備隊(duì)列中選擇 一個(gè)或若干個(gè)估計(jì)運(yùn)行時(shí)間最短的作業(yè)， 調(diào)入內(nèi)存中運(yùn)行。該算法有利于短作業(yè) /進(jìn)程，不利于長(zhǎng)作業(yè)/進(jìn)程。15 .按照調(diào)度方式可將實(shí)時(shí)調(diào)度算法分為哪幾種？答：可分為非搶占式和搶占式兩種算法。而非搶占式算法又分

15、為非搶占式輪轉(zhuǎn)和 優(yōu)先調(diào)度算法；搶占式調(diào)度算法又分為基于時(shí)鐘中斷的搶占式優(yōu)先權(quán)和立即 搶占式優(yōu)先權(quán)調(diào)度算法。16 .什么是最早截止時(shí)間優(yōu)先調(diào)度算法？舉例說(shuō)明。答：根據(jù)任務(wù)的開(kāi)始截止時(shí)間確定的任務(wù)優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法。截止時(shí)間越早則優(yōu)先 級(jí)越高。該算法要求在系統(tǒng)中保持一個(gè)實(shí)時(shí)任務(wù)就緒隊(duì)列，該隊(duì)列按各任務(wù)截止時(shí)間的先后排序。舉例：非搶占式調(diào)度方式用于非周期實(shí)時(shí)任務(wù)。 圖3-9是將該算法用于非搶占調(diào) 度方式之例。該例中具有四個(gè)非周期任務(wù)，它們先后到達(dá)。系統(tǒng)首先調(diào)度 任務(wù)1執(zhí)行，在任務(wù)1執(zhí)行期間，任務(wù)2、3又先后到達(dá)。由于任務(wù)3的開(kāi)始截 止時(shí)間早于任務(wù)2,故系統(tǒng)在任務(wù)1后將調(diào)度任務(wù)3執(zhí)行。在此期間又到達(dá)作

16、業(yè)4,其開(kāi)始截止時(shí)間仍是早于任務(wù)2的，故在任務(wù)3執(zhí)行完后，系統(tǒng)又調(diào)度 任務(wù)4執(zhí)行，最后才調(diào)度任務(wù)2執(zhí)行。圖3-9 EDF算法用于非搶占調(diào)度的調(diào)度方式17 .什么是最低松弛度優(yōu)先調(diào)度算法？舉例說(shuō)明之。答：該算法是根據(jù)任務(wù)緊急（或松弛）的程度，來(lái)確定任務(wù)的優(yōu)先級(jí)。任務(wù)的緊急 程度愈高，為該任務(wù)所賦予的優(yōu)先級(jí)就愈高，以使之優(yōu)先執(zhí)行。例如，一個(gè)任務(wù) 在200 ms時(shí)必須完成，而它本身所需的運(yùn)行時(shí)間就有 100 ms,因此，調(diào)度程序 必須在100 ms之前調(diào)度執(zhí)行，該任務(wù)的緊急程度(松弛程度)為100 ms。又如,另一任務(wù)在400 ms時(shí)必須完成，它本身需要運(yùn)行150 ms,則其松弛程度為250 ms1

17、8 .何謂死鎖？產(chǎn)生死鎖的原因和必要條件是什么？答：死鎖是指多個(gè)進(jìn)程在運(yùn)行過(guò)程中因爭(zhēng)奪資源而造成的一種僵局，當(dāng)進(jìn)程處于這種僵持狀態(tài)時(shí)，若無(wú)外力作用，它們都將無(wú)法再向前推進(jìn)。產(chǎn)生死鎖的原因?yàn)楦?jìng)爭(zhēng)資源和進(jìn)程間推進(jìn)順序非法。其必要條件是：互斥條件、請(qǐng)求和保持條件、不剝奪條件、環(huán)路等待條件。19 .在解決死鎖問(wèn)題的幾個(gè)方法中，哪種方法最易于實(shí)現(xiàn)？哪種方法使資源利用率最高？答：解決死鎖的四種方法即預(yù)防、避免、檢測(cè)和解除死鎖中，預(yù)防死鎖最容易實(shí)現(xiàn)；避免死鎖使資源的利用率最高。20 .請(qǐng)?jiān)敿?xì)說(shuō)明可通過(guò)哪些途徑預(yù)防死鎖。答：(1)按棄“請(qǐng)求和保持”條件，就是如果系統(tǒng)有足夠資源，便一次性把進(jìn)程需要的所有資源分配給它；(2)挨棄“不剝奪”條件，就是已經(jīng)擁有資源的進(jìn)程，當(dāng)它提出新資源請(qǐng)求而不能立即滿足時(shí)，必須釋放它已保持的所有資源，待以后需要時(shí)再重新申請(qǐng)；(3)按棄“環(huán)路等待”條件，就是將所有資源按類型排序標(biāo)號(hào)，所有進(jìn)程對(duì)資源的請(qǐng)求必須嚴(yán)格按序號(hào)遞增的次序提出。21 .在銀行家算法的例子中，如果 P儂出請(qǐng)求向量由Request(0,2,0)改為Request(0,1,0),問(wèn)系統(tǒng)可否將資源分配給它？答：(1)可以。銀行家算法各種資源數(shù)量分別為10、5、7,在T0時(shí)刻的資源分 配如圖所示：(2)具體分析如下： Requst0(0,1,0)