張堯?qū)W-操作系統(tǒng)課后題答案

1、第一章 緒論1什么是操作系統(tǒng)的基本功能 ?答：操作系統(tǒng)的職能是管理和控制汁算機系統(tǒng)中的所有硬、 軟件資源， 合理 地組織計算機工作流程， 并為用戶提供一個良好的工作環(huán)境和友好的接口。 操作系統(tǒng)的 基本功能包括：處理機管理、存儲管理、設備管理、信息管理(文件系統(tǒng)管理)和用戶接口 等。2什么是批處理、分時和實時系統(tǒng) ?各有什么特征 ?答：批處理系統(tǒng)( batchprocessingsystem )：操作員把用戶提交的作業(yè) 分類，把一批作業(yè)編成一個作業(yè)執(zhí)行序列，由專門編制的監(jiān)督程序( monitor ) 自動依次處理。其主要特征是：用戶脫機使用計算機、 成批處理、多道程序運行。分時系統(tǒng)( times

2、haringoperationsystem )：把處理機的運行時間分成很 短的時間片，按時間片輪轉(zhuǎn)的方式， 把處理機分配給各進程使用。 其主要特征是： 交互性、多用戶同時性、獨立性。實時系統(tǒng)( realtimesystem )：在被控對象允許時間范圍內(nèi)作出響應。其 主要特征是：對實時信息分析處理速度要比進入系統(tǒng)快、 要求安全可靠、 資源利 用率低。3多道程序( multiprogramming )和多重處理( multiprocessing )有 何區(qū)別?答；多道程序 (multiprogramming )是作業(yè)之間自動調(diào)度執(zhí)行、共享系統(tǒng)資源，并不是真正地同時值行多個作業(yè)；而多重處理multi

3、processing ）系統(tǒng)配置多個 CPU ，能真正同時執(zhí)行多道程序。要有效使用多重處理，必須采用 多道程序設計技術(shù)，而多道程序設計原則上 不一定要求多重處理系統(tǒng)的支持。6。設計計算機操作系統(tǒng)時與那些硬件器件有關(guān) 運算器、控制器、存儲器、輸入設備、輸出設備 第二章 作業(yè)管理和用戶接口 2 作業(yè)由哪幾部分組成 ?各有什么功能 ? 答：作業(yè)由三部分組成：程序、數(shù)據(jù)和作業(yè)說明書。程序和數(shù)據(jù)完成用戶所 要求的業(yè)務處理工作，作業(yè)說明書則體現(xiàn)用戶的控制意圖。 3作業(yè)的輸入方式有哪幾種 ?各有何特點 答：作業(yè)的輸入方式有 5 種：聯(lián)機輸入方式、脫機輸入方式、 直接耦合方式、 SPOOLING（Simult

4、aneous Peripheral OperationsOnline）系統(tǒng)和網(wǎng)絡輸入方式，各有如下特點：（1）聯(lián)機輸入方式：用戶和系統(tǒng)通過交互式會話來輸入作業(yè)。（2）脫機輸入方式：又稱預輸入方式，利用低檔個人計算機作為外圍處理 機進行輸入處理， 存儲在后備存儲器上， 然后將此后援存儲器連接到高速外圍設 備上和主機相連，從而在較短的時間內(nèi)完成作業(yè)的輸入工作。（3）直接耦合方式：把主機和外圍低檔機通過一個公用的大容量外存直接 耦合起來，從而省去了在脫機輸入中那種依靠人工干預宋傳遞后援存儲器的過程。（4 ）SPOOLING 系統(tǒng)：可譯為外圍設備同時聯(lián)機操作。在 SPOOLING 系 統(tǒng)中，多臺外圍設

5、備通過通道或 DMA 器件和主機與外存連接起來， 作業(yè)的輸入 輸出過程由主機中的操作系統(tǒng)控制。5）網(wǎng)絡輸入方式：網(wǎng)絡輸入方式以上述幾種輸入方式為基礎(chǔ)，當用戶需要把在計算機網(wǎng)絡中某一臺主機上輸入的信息傳送到同一網(wǎng)中另一臺主機上進 行操作或執(zhí)行時，就構(gòu)成了網(wǎng)絡輸入方式。6操作系統(tǒng)為用戶提供哪些接口 ?它們的區(qū)別是什么 ?答：操作系統(tǒng)為用戶提供兩個接口， 一個是系統(tǒng)為用戶提供的各種命令接口， 用戶利用這些操作命令來組織和控制作業(yè)的執(zhí)行或管理計算機系統(tǒng)。 另一個接口 是系統(tǒng)調(diào)用， 編程人員使用系統(tǒng)調(diào)用來請求操作系統(tǒng)提供服務， 例如申請和釋放 外設等類資源、控制程序的執(zhí)行速度等。8什么是系統(tǒng)調(diào)用 ?系統(tǒng)

6、調(diào)用與一般用戶程序有什么區(qū)別 ?與庫函數(shù)和實用 程序又有什么區(qū)別 ?答：系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)提供給編程人員的唯一接口。 編程人員利用系統(tǒng)調(diào) 用，在源程序一級動態(tài)請求和釋放系統(tǒng)資源，調(diào)用系統(tǒng)中已有的系統(tǒng)功能 來完 成那些與機器硬件部分相關(guān)的工作以及控制程序的執(zhí)行速度等。 因此，系統(tǒng)調(diào)用 像一個黑箱子那樣， 對用戶屏蔽了操作系統(tǒng)的具體動作而只提供有關(guān)的功能。 它 與一般用戶程序、庫函數(shù)和實用程序的區(qū)別是：系統(tǒng)調(diào)用程序是在核心態(tài)執(zhí)行， 調(diào)用它們需要一個類似于硬件中斷處理的中斷處理機制來提供系統(tǒng)服務。9簡述系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)過程。答；用戶在程序中使用系統(tǒng)調(diào)用， 給出系統(tǒng)凋用名和函數(shù)后， 即產(chǎn)生一條相 應的陷

7、入指令， 通過陷入處理機制調(diào)用服務， 引起處理機中斷， 然后保護處理機 現(xiàn)場，取系統(tǒng)調(diào)用功能號并尋找子程序入口， 通過入口地址表來調(diào)用系統(tǒng)子程序， 然后返回用戶程序繼續(xù)執(zhí)行。第三章 用戶管理和配置管理2試比較進程和程序的區(qū)別。答：（ 1）進程是一個動態(tài)概念，而程序是一個靜態(tài)概念，程序是指令的有 序集合，無執(zhí)行含義，進程則強調(diào)執(zhí)行的過程。（2）進程具有并行特征（獨立性，異步性），程序則沒有。 （3）不同的進程可以包含同一個程序，同一程序在執(zhí)行中也可以產(chǎn)生多個 進程。4試比較作業(yè)和進程的區(qū)別。 答：一個進程是一個程序?qū)δ硞€數(shù)據(jù)集的執(zhí)行過程， 是分配資源的基本單位。 作業(yè)是用于需要計算機完成某項任務

8、，而要求計算機所做工作的集合。 一個作 業(yè)的完成要經(jīng)過作業(yè)提交， 作業(yè)收容、作業(yè)執(zhí)行和作業(yè)完成 4 個階段。而進程是 已提交完畢的程序所執(zhí)行過程的描述， 足資源分配的基本單位。 其主要區(qū)別關(guān) 系 如下：（1）作業(yè)是用戶向計算機提交任務的任務實體。在用戶向計算機提交作業(yè) 之后，系統(tǒng)將存儲在外存中的作業(yè)等待隊列中等待執(zhí)行。 而進程則是完成用戶任 務的執(zhí)行實體，是向系統(tǒng)申請分配資源的基本單位。任一進程，只要它被創(chuàng)建， 總有相應的部分存在于內(nèi)存中。（2）一個作業(yè)可由多個進程組成。且必須至少由一個進程組成，但反過來 不成立。（3）作業(yè)的概念主要用在批處理系統(tǒng)中。像 Unix 這樣的分時系統(tǒng)中，則 沒有作

9、業(yè)概念。而進程的概念則用在幾乎所有的多道程序系統(tǒng)中。6什么是臨界區(qū) ?試舉一臨界區(qū)的例子。答：臨界區(qū)是指不允許多個并發(fā)進程交叉執(zhí)行的一段程序。 它是由于不同并 發(fā)進程的程序段共享公用數(shù)據(jù)或公用數(shù)據(jù)變量而引起的。 所以它又被稱為訪問公 用數(shù)據(jù)的那段程序。例如：getspace ：Begin local gtop = top 1Endrelease （ad ）：Begintop ' top十 1stacktop = adEnd8 什么是進程間的互斥 ?什么是進程間同步 ?答：進程間的互斥是指： 一組并發(fā)進程中的一個或多個程序段， 因共享某一 公有資源而導致它們必須以一個不許交叉執(zhí)行的單位執(zhí)

10、行， 即不允許兩個以上的 共享該資源的并發(fā)進程同時進入臨界區(qū)。進程間的同步是指：異步環(huán)境下的一組并發(fā)進程因直接制約互相發(fā)送消息而 進行互相合作、互相等待，各進程按一定的速度執(zhí)行的過程。第四章 進程管理4進程調(diào)度的功能有哪些 ?答：進程調(diào)度的功能有：1）記錄和保存系統(tǒng)中所有進程的執(zhí)行情況；（2）選擇占有處理機的進程；（3）進行進程上下文切換。5進程調(diào)度的時機有哪幾種 ?答：進程調(diào)度的時機有：（1）正在執(zhí)行的進程執(zhí)行完畢。這時如果不選擇新的就緒進程執(zhí)行，將浪 費處理機資源。（2）執(zhí)行中進程自己調(diào)用阻塞原語將自己阻塞起來進入睡眠等待狀態(tài)。（3）執(zhí)行中進程調(diào)用了 P 原語操作，從而因資源不足而被阻塞：

11、或調(diào)用了 V 原語操作激活了等待資源的進程隊列。（4）執(zhí)行中進程提出 I/O 請求后被阻塞。（5）在分時系統(tǒng)中時間片已經(jīng)用完。（6）在執(zhí)行完系統(tǒng)調(diào)用等系統(tǒng)程序后返回用戶程序時，可看做系統(tǒng)進程執(zhí) 行完畢，從而調(diào)度選擇一新的用戶進程執(zhí)行。（7）在 CPU 執(zhí)行方式是可剝奪時，還有：就緒隊列中的某進程的優(yōu)先級 變得高于當前執(zhí)行進程的優(yōu)先級，從而也將引發(fā)進 程調(diào)度。第五章 處理器管理3實現(xiàn)地址重定位的方法有哪幾類 ?答：實現(xiàn)地址重定位的方法有兩種：靜態(tài)地址重定位和動態(tài)地址重定位。（1）靜態(tài)地址重定位是在虛空間程序執(zhí)行之前由裝配程序完成地址映射工 作。靜態(tài)重定位的優(yōu)點是不需要硬件支持， 但是用靜態(tài)地址重

12、定位方法進行地址 變換無法實現(xiàn)虛擬存儲器。 靜態(tài)重定位的另一個缺點是必須占用連續(xù)的內(nèi)存空間 和難以做到程序和數(shù)據(jù)的共享。（2）動態(tài)地址重定位是在程序執(zhí)行過程中，在 CPU 訪問內(nèi)存之前由硬件 地址變換機構(gòu)將要訪問的程序或數(shù)據(jù)地址轉(zhuǎn)換成內(nèi)存地址。 動態(tài)地址重定位的主 要優(yōu)點有： 可以對內(nèi)存進行非連續(xù)分配。 動態(tài)重定位提供了實現(xiàn)虛擬存儲器的基礎(chǔ)。 動態(tài)重定位有利于程序段的共享。形式化描述：略。6動態(tài)分區(qū)式管理的常用內(nèi)存分配算法有哪幾種 ?比較它們各自的優(yōu)缺點。答：動態(tài)分區(qū)式管理的常用內(nèi)存分配算法有最先適應法（FF）、最佳適應法 （BF）和最壞適應法（WF ）。優(yōu)缺點比較： 從搜索速度上看最先適應法

13、最佳， 最佳適應法和最壞適應法都要求把不同 大小的空閑區(qū)按大小進行排隊。 從回收過程來看， 最先適應法也是最佳， 因為最佳適應法和最壞適應法都 必須重新調(diào)整空閑區(qū)的位置。 最佳適應法找到的空閑區(qū)是最佳的， 但是會造成內(nèi)存碎片較多， 影響了內(nèi) 存利用率，而最壞適應法的內(nèi)存碎片最少， 但是對內(nèi)存的請求較多的進程有可能 分配失敗。總之，三種算法各有所長， 針對不同的請求隊列， 它們的效率和功能是不一 樣的。8簡述什么是覆蓋 ?什么是交換 ?覆蓋和交換的區(qū)別是什么 ?答：將程序劃分為若干個功能上相對獨立的程序段， 按照程序的邏輯結(jié)構(gòu)讓 那些不會同時執(zhí)行的程序段共享同一塊內(nèi)存區(qū)的內(nèi)存擴充技術(shù)就是覆蓋。

14、交換 是指先將內(nèi)存某部分的程序或數(shù)據(jù)寫入外存交換區(qū)， 再從外存交換區(qū)中調(diào)入指定 的程序或數(shù)據(jù)到內(nèi)存中來，并讓其執(zhí)行的一種內(nèi)存擴充技術(shù)。與覆蓋技術(shù)相比， 交換不要求程序員給出程序段之間的覆蓋結(jié)構(gòu)， 而且，交換主要是在進程或作業(yè) 之間進行， 而覆蓋則主要在同一個作業(yè)或同一個進程內(nèi)進行。 另外，覆蓋只能覆 蓋那 些與覆蓋程序段無關(guān)的程序段。11 請求頁式管理中有哪幾種常用的頁面置換算法 ?試比較它們的優(yōu)缺點。 答：比較常用的頁面置換算法有：(1 )隨機淘汰算法( randomglongram )。即隨機地選擇某個用戶頁面并 將其換出。(2)輪轉(zhuǎn)法 RR( roundrobin )。輪轉(zhuǎn)法循回換出內(nèi)存

15、可用區(qū)內(nèi)一個可以 被換出的頁，無論該頁是剛被換進或已經(jīng)換進內(nèi)存很長時間。(3) 先進先出法 FIFO(firstinfirstout )。 FIFO 算法選擇在內(nèi)存駐留時間 最長的一頁將其淘汰。( 4)最近最久未使用頁面置換算法 IRU (1east recently unused )。該 算法的基本思想是： 當需要淘汰某一頁時， 選擇離當前時間最近的一段時間內(nèi)最 久沒有使用過的頁面先淘汰。(5)理想型淘汰算法 OPT( optimalreplacementalgorithm)。該算法淘汰在訪問串中將來再也不出現(xiàn)的或是在離當前最遠的位置上出現(xiàn)的頁面。第九章 外部設備管理4 什么是中斷 ?什么叫中斷處理 ?什么叫中斷響應 ?答： 中斷是指計算機在執(zhí)行期間，系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生任何非尋常的或非預期的急 需處理事件，使得 CPU 暫時中斷當前正在執(zhí)行的程序而轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應的事件處 理程序，待處理 完畢后又返回原來被中斷處繼續(xù)執(zhí)行的過程。 CPU 轉(zhuǎn)去執(zhí)行相 應的事件處理程序的過程稱為中斷處理。 CPU 收到中斷請求后轉(zhuǎn)到相應的事件 處理程序稱為中斷響 應。5什么叫關(guān)中斷 ?什么叫開中斷 ?什么叫中斷屏蔽 ?答：把 CPU 內(nèi)部的處理機狀態(tài)字 PSW 的中斷允許位清除從而不允許 CPU 響應中斷叫做關(guān)中斷。設置 CPU 內(nèi)部的處理機狀態(tài)字 PSW 的中斷允許位從而 允許 CP