操作系統(tǒng)課后習(xí)題答案第三版

1、一、 名詞解釋1、 操作系統(tǒng)：是位于硬件層之上，所有其它軟件之下的一個(gè)系統(tǒng)軟件，是管理系統(tǒng)中的軟硬資 源，使其得以充分利用并方便用戶使用的程序集合。2、 進(jìn)程：具有一定獨(dú)立功能的程序關(guān)于一個(gè)數(shù)據(jù)集合的一次運(yùn)行活動(dòng)。3、 線程：也稱輕進(jìn)程，是進(jìn)程內(nèi)的一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的執(zhí)行流。4、 設(shè)備無關(guān)性：用戶在使用設(shè)備時(shí)，選用邏輯設(shè)備，而不必面對(duì)一種設(shè)備一種接口.設(shè)備管理實(shí)現(xiàn) 邏輯設(shè)備到物理設(shè)備的映射，這就是設(shè)備無關(guān)性.5、 數(shù)組多路通道：是指連接多臺(tái)設(shè)備.同時(shí)為多臺(tái)設(shè)備服務(wù)，每次輸入/輸出一個(gè)數(shù)據(jù)塊.這樣的通 道叫數(shù)組多路通道.6、 死鎖：一組并發(fā)進(jìn)程，因爭奪彼此占用的資源而無法執(zhí)行下去，這種僵局叫死鎖.7、

2、 文件系統(tǒng)：是指與文件管理有關(guān)的那部分軟件，被管理的文件及管理所需的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的總體.8、 并發(fā)進(jìn)程：進(jìn)程是一個(gè)程序段在其數(shù)據(jù)集合上的一次運(yùn)行過程， 而并發(fā)進(jìn)程是可以與其它進(jìn)程 并發(fā)運(yùn)行的.9、 臨界區(qū)：是關(guān)于臨界資源訪問的代碼段.10、 虛擬存儲(chǔ)器：是一種擴(kuò)大內(nèi)存容量的設(shè)計(jì)技術(shù)，它把輔助存儲(chǔ)器作為計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)器的后援，實(shí)際上不存在的擴(kuò)大的存儲(chǔ)器叫虛擬存儲(chǔ)器11、 動(dòng)態(tài)重定位：在程序運(yùn)行時(shí)，將邏輯地址映射為物理地址的過程叫動(dòng)態(tài)重定位.12、 作業(yè)：用戶要求計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為其完成的計(jì)算任務(wù)的集合。13、中斷：在程序運(yùn)行過程中，出現(xiàn)的某種緊急事件，必須中止當(dāng)前正在運(yùn)行的程序，轉(zhuǎn)去處 理此事件，然后再恢復(fù)

3、原來運(yùn)行的程序，這個(gè)過程稱為中斷。14、 文件：具有符號(hào)名而且在邏輯上具有完整意義的信息項(xiàng)的有序序列。15、進(jìn)程互斥：兩個(gè)或兩個(gè)以上的進(jìn)程，不同時(shí)進(jìn)入關(guān)于同一組共享變量的臨界區(qū)域，否則可能 發(fā)生與時(shí)間有關(guān)的錯(cuò)誤，這種現(xiàn)象叫互斥。16、 系統(tǒng)開銷：指運(yùn)行操作系統(tǒng)程序，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行管理而花費(fèi)的時(shí)間和空間。17、 通道：由通道獨(dú)立控制完成 I/O操作，全部完成后向 CPU發(fā)出中斷，CPU丸行中斷處理程序。18、系統(tǒng)調(diào)用：使用戶或系統(tǒng)程序在程序以及上請(qǐng)求系統(tǒng)為之服務(wù)的一種手段。它的功能由操 作系統(tǒng)的一些程序段完成。二、 簡答題1、 一臺(tái)計(jì)算機(jī)有 8 臺(tái)磁帶機(jī)，他們由 N 個(gè)進(jìn)程競爭使用，每個(gè)進(jìn)程可能需要

4、3 臺(tái)磁帶機(jī)。請(qǐng)問 N為多少時(shí)，系統(tǒng)沒有死鎖危險(xiǎn)。請(qǐng)說明其原因。N=3 時(shí)，無死鎖產(chǎn)生，因?yàn)橘Y源足夠2、 敘述設(shè)備分配時(shí)需要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，及其分配方法。設(shè)備分配時(shí)，系統(tǒng)設(shè)備表，通道控制表，控制器控制表，設(shè)備表分配方法：先查找系統(tǒng)設(shè)備表，找到設(shè)備表，用空間設(shè)備分配無則等待；查控制器控制表，用空間分配否則等待；查通道控制表，有空間分配否則等待，均勻分配成功開始I/O操作3、 請(qǐng)你簡述段頁式虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及地址變換過程。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：段表、頁表、段表控制寄存器；地址變換過程：段號(hào)與段控制寄存器的段表大小比較，小于等于有效，否則出錯(cuò)。段號(hào)-起始地址定位，取出頁表長與頁號(hào)比較，小于等于有效，否則無

5、效；在比較如該段在主存發(fā)展缺頁中斷，物理地址=塊號(hào)*塊長-單元號(hào)（塊號(hào)通過頁號(hào) +起始地址取得）4、 請(qǐng)簡述 SPOOLING 系統(tǒng)的組成及各部分的功能SPOOLING 系統(tǒng)：它使用直接存取的大容量磁盤作為緩沖，將一個(gè)可共享的磁盤空間改造成若干臺(tái)輸入設(shè)備和輸出設(shè)備，并使得I/O設(shè)備與 CPU行操作；SPOOLING 系統(tǒng)的組成：輸入井、輸出井、預(yù)輸入程序、緩輸出程序、井管理程序；輸入井：用于存放提前輸出的作業(yè)；輸出井：用 于存放提前輸出的數(shù)據(jù)；預(yù)輸入程序：用戶控制作業(yè)的提前輸入，填寫預(yù)輸入表；緩輸出程序：用于控制輸出井中的數(shù)據(jù)輸出；井管理程序：用于輸出井中讀入數(shù)據(jù)與主存和將程序結(jié)果存放到輸出井

6、中。5、 假定一個(gè)處理器正在執(zhí)行兩道作業(yè)，一道以計(jì)算為主，一道以輸入輸出為主，你將怎樣賦予 它們占有處理器的優(yōu)先級(jí)？為什么？輸入輸出為主的作業(yè)優(yōu)先級(jí)高，而以計(jì)算為主的作業(yè)優(yōu)先級(jí)低，這樣做提高 CPU外設(shè)的并行程度6、 常用的文件物理結(jié)構(gòu)有哪幾種，請(qǐng)簡述它們。常用的文件物理結(jié)構(gòu)有：連續(xù)文件：把邏輯上連續(xù)的文件信息依次存放在輔存連續(xù)的物理塊中鏈接文件：將邏輯上連續(xù)的用戶文件信息存放在輔存不連續(xù)的塊中，并在每一塊中包含一個(gè)指針，指向與它鏈接的下一塊所在位置，最后一塊放上” -1 ” ,標(biāo)志文件結(jié)束.索引文件：將邏輯上連續(xù)的用戶文件信息存放到輔存不連續(xù)的物理塊中，系統(tǒng)為每一個(gè)文件建立一張索引表，表中按

7、照邏輯記錄存放的物理塊順序記錄了這些物理塊號(hào)7、 I/O系統(tǒng)的控制方式有哪幾種？I/O系統(tǒng)的控制方式:1循環(huán)測試方式 2中斷方式 3DMA式 4通訊方式8、 死鎖產(chǎn)生的必要條件有哪些？死鎖產(chǎn)生的必要條件：1互斥條件 2請(qǐng)求保持條件 3部分分配條件 4循環(huán)等待條件9、 在段頁式存儲(chǔ)器中，為什么段表的每一欄都要給出頁表的長度？在段頁式管理中，由于每段分成若干頁，所以需要在段表中給出頁表長度,以便檢查邏輯地址中的頁號(hào)是否越界.10、請(qǐng)敘述在進(jìn)程通信中有哪幾種通信方式？在進(jìn)程通信中有共享存儲(chǔ)器方式，消息緩沖方式及共享文件方式，其中共享存儲(chǔ)器方式又分為直接通信與間接通信.（信箱通信）11、什么是用戶接口

8、？通常在操作系統(tǒng)和用戶之間提供哪些類型的接口？用戶接口是指用戶和操作系統(tǒng)打交道，請(qǐng)求使用操作系統(tǒng)的途徑和方式。通常在操作系統(tǒng)和用戶之間提供兩類接口： 一類是命令接口， 另一類是程序接口。 命令接口又分為聯(lián)機(jī)控制命令和脫機(jī) 控制命令。12、解釋預(yù)輸入和緩輸出？作業(yè)執(zhí)行前，SPOOLing系統(tǒng)將大批作業(yè)從輸入設(shè)備預(yù)先輸入到磁盤輸入井存放，稱為預(yù)輸入。作業(yè)的執(zhí)行結(jié)果被存入磁盤的輸出井，在作業(yè)執(zhí)行完畢后，由操作系統(tǒng)組織信息成批輸出，稱為緩輸出。13、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的功能是什么？設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的主要功能有：根據(jù)傳輸要求設(shè)置 I/O接口中的有關(guān)的控制寄存器的值，啟動(dòng)設(shè)備、通道或 DMA空制器工作，檢測處理設(shè)備

9、錯(cuò)誤，對(duì)設(shè)備的輸入輸出請(qǐng)求隊(duì)列、睡眠、喚醒等操作進(jìn) 行處理。14、井管理程序有什么功能？它是如何工作的？井管理程序的功能是實(shí)現(xiàn)虛擬輸入和虛擬輸出。當(dāng)作業(yè)請(qǐng)求從外圍設(shè)備輸入文件信息時(shí)， 系統(tǒng)就調(diào)用井管理讀程序，叢輸入井讀出信息到內(nèi)存，供工作使用。當(dāng)作業(yè)請(qǐng)求從打印機(jī)輸出時(shí)，系統(tǒng)就調(diào)用井管理寫程序，把作業(yè)結(jié)果保存到輸出井。15、采用緩沖技術(shù)的目的是什么？緩沖區(qū)的種類有哪些？引入緩沖的目的：在于改善 CPU I/O設(shè)備速度不匹配的問題， 提高 CPU I/O 設(shè)備的并行程度。 可以減少 I/O中斷的次數(shù)和 CPU的中斷處理時(shí)間，解決 DMA 方式或通道方式中可能出現(xiàn)的瓶頸問 題。緩沖區(qū)的種類：硬件緩沖

10、和軟件緩沖，軟件緩沖又可以分為單緩沖、雙緩沖和緩沖池。16、請(qǐng)指出頁式動(dòng)態(tài)地址翻譯機(jī)構(gòu)是什么？并說明其地址翻譯過程。頁式動(dòng)態(tài)地址翻譯機(jī)構(gòu)是由控制寄存器、頁彪、聯(lián)想寄存器等組成的實(shí)現(xiàn)地址轉(zhuǎn)換的硬件機(jī)構(gòu)。地址翻譯過程：由 CP比合出有效地址，由地址轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)將有效地址自動(dòng)分解為頁號(hào)p 和頁內(nèi)偏移量 w,有控制寄存器查出本作業(yè)的頁表始地址，再次頁表內(nèi)根據(jù)P找出與之對(duì)應(yīng)塊號(hào) B,;若頁表中無頁號(hào) P,則發(fā)生缺頁中斷，有中斷機(jī)構(gòu)將相應(yīng)頁調(diào)入內(nèi)存，此時(shí)在查得塊號(hào)B,將 B, W裝入內(nèi)存地址寄存器，得物理地址BW翻譯過程結(jié)束。17、什么是虛擬設(shè)備？實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)備的主要條件是什么？所謂的虛擬設(shè)備技術(shù)是在一類物理設(shè)

11、備上模擬另一類物理設(shè)備的技術(shù)，是將獨(dú)占設(shè)備轉(zhuǎn)化為共享設(shè)備的技術(shù)。通常把用來代替獨(dú)占設(shè)備的那部分外存空間稱為虛擬設(shè)備。實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)備的硬件條件要有大容量的磁盤及中斷機(jī)制、通道 o 軟件條件上要采用多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)。18、多道程序系統(tǒng)的特征是什么？多道程序系統(tǒng)的特征是內(nèi)存中有多道程序，宏觀上并行，微觀上串行。19、Linux的進(jìn)程有哪五種狀態(tài)？TASK_RUNNING;TASK_INTERRUPT 舊 LE;TASK_UNINTERRUPT 舊 LE;TASK_STOPPED;TASK_ZOMBIE.20、試描述虛擬設(shè)備的工作原理？虛擬設(shè)備是利用共享型設(shè)備實(shí)現(xiàn)的數(shù)量較多、速度較快的獨(dú)占型設(shè)備。虛擬設(shè)

12、備的工作原理是在獨(dú)占型設(shè)備和內(nèi)存進(jìn)程之間引入一個(gè)共享型設(shè)備作為過渡，如下圖所示。因?yàn)楣蚕硇驮O(shè)備速度較快，所以進(jìn)程 I/O傳輸所需的時(shí)間較短，提高了進(jìn)程的推進(jìn)速度；又由于信息在獨(dú)占型設(shè)備與共 享型設(shè)備之間的傳輸是連續(xù)進(jìn)行的，即獨(dú)占型設(shè)備在被占用期間一直被使用，因而提高了設(shè)備資源的利用率。其中共享型設(shè)備上的一個(gè)區(qū)域是由若干個(gè)設(shè)備塊所組成的，被稱作虛擬設(shè)備。由于共享型設(shè)備的存儲(chǔ)量很大，這樣的區(qū)域可以有很多，因而虛擬設(shè)備的數(shù)量是很多的，通常比獨(dú)占型的實(shí)設(shè)備多得多。is程1某一區(qū)域獨(dú)占型設(shè)備原傳 輸傳內(nèi)存共享型設(shè)備21、試述樹型目錄結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)樹型目錄結(jié)構(gòu)解決了命名沖突；有利于提高文件的檢索速度；有利于實(shí)

13、現(xiàn)文件共享；有利于用戶對(duì)文件進(jìn)行分門別類地組織。22、什么是進(jìn)程通信？并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程為了協(xié)調(diào)一致地完成指定任務(wù)，進(jìn)程之間具有一定的聯(lián)系，這種聯(lián)系通常采用進(jìn)程間交換數(shù)據(jù)的方式進(jìn)行。進(jìn)程間交換數(shù)據(jù)叫進(jìn)程通信。進(jìn)程之間所交換的信息量，少則是一個(gè)狀態(tài)或數(shù)值，多則是成千上萬個(gè)字節(jié)。因而進(jìn)程通信的類型分為：低級(jí)通信（進(jìn)程間交換少量數(shù)據(jù)，如信號(hào)量機(jī)制）；高級(jí)通信（進(jìn)程間交換大量數(shù)據(jù)）。23、請(qǐng)給出一個(gè)嵌入式操作系統(tǒng)，并說明該操作系統(tǒng)的功能。UC/OS-II是一個(gè)嵌入式操作系統(tǒng)，其功能包括任務(wù)管理、時(shí)間管理、任務(wù)間通信、內(nèi)存管理等。24、操作系統(tǒng)有哪些功能？操作系統(tǒng)主要有五大功能：存儲(chǔ)器管理一一內(nèi)存分配、地址

14、映射、內(nèi)存保護(hù)和內(nèi)存擴(kuò)充。處理機(jī)管理一一作業(yè)和進(jìn)程調(diào)度、進(jìn)程控制和進(jìn)程通信。設(shè)備管理一一緩沖區(qū)管理、設(shè)備分配、設(shè)備驅(qū)動(dòng)和設(shè)備無關(guān)性。文件管理文件存儲(chǔ)空間的管理、文件操作的一般管理、目錄管理、文件的讀寫管理和存取控制。用戶界面管理一一命令界面、程序界面和圖形界面。25、進(jìn)程與程序有何區(qū)別？進(jìn)程是具有獨(dú)立功能的程序關(guān)于某個(gè)數(shù)據(jù)集合的一次運(yùn)行活動(dòng)，是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的獨(dú)立單位。程序是指令的有序序列。進(jìn)程與程序的區(qū)別在于：1）進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的，程序是靜態(tài)的； 2）進(jìn)程是短暫的，程序可以永久保存； 3）進(jìn)程與程序之間 不具有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系：一個(gè)程序可以對(duì)應(yīng)一個(gè)進(jìn)程， 也可以對(duì)應(yīng)多個(gè)進(jìn)程；一個(gè)進(jìn)程可以對(duì)應(yīng)一 個(gè)程序，或者對(duì)應(yīng)一段程序。26、 在文件系統(tǒng)中，為什么將文件控制塊FCB分割為兩部分？文件控制塊（FCB）是操作系統(tǒng)為管理文件而設(shè)置的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，存放了為管理文件所需的所有有 關(guān)信息（文件屬性），文件控制塊是文件存在的標(biāo)志。為加