操作系統(tǒng)練習(xí)題及答案

1、精選文檔一、填空P15 填空題1.設(shè)計現(xiàn)代OS的主要目的是提高資源利用率和便利用戶。2.單道批處理系統(tǒng)是在解決人機沖突和CPU與I/O設(shè)備速度不匹配的沖突中進展起來的。3.在單處理機環(huán)境下的多道程序設(shè)計具有多道、宏觀上同時運行和微觀上交替運行的特點。4.現(xiàn)在操作系統(tǒng)的兩個最基本的特征是并發(fā)和資源共享，除此之外，它還具有虛擬性和異步性的特征。5.從資源管理的角度看，操作系統(tǒng)具有四大功能：處理機管理、存儲器管理、設(shè)備管理和文件管理；為了便利用戶，操作系統(tǒng)還必需供應(yīng)友好的用戶接口。6.操作系統(tǒng)的基本類型主要有批處理系統(tǒng)、分時系統(tǒng)和實時系統(tǒng)。7.批處理系統(tǒng)的主要優(yōu)點是資源利用率高和系統(tǒng)吞吐量大；主要缺

2、點是無交互作用力量和作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間長。8.實現(xiàn)分時系統(tǒng)的關(guān)鍵問題他是人機交互，為此必需引入時間片的概念，并接受時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法。9.分時系統(tǒng)的基本特征是多路性、獨立性、交互性和準(zhǔn)時性。10.若干大事在同一時間間隔內(nèi)發(fā)生稱為并發(fā)；若干大事在同一時刻發(fā)生稱為并行。11.實時系統(tǒng)可分為實時信息處理系統(tǒng)和實時把握系統(tǒng)兩種類型；民航銷售系統(tǒng)屬于實時信息處理系統(tǒng)；而導(dǎo)彈飛行把握系統(tǒng)則屬于實時把握系統(tǒng)。12.為了使實時系統(tǒng)高度牢靠和平安，通常不強求資源利用率。13.當(dāng)前比較流行的微內(nèi)核的操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，是建立在層次化結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上的，而且還接受了客戶機/服務(wù)器模式和面對對象程序設(shè)計技術(shù)。P56 填空題1.在

3、單用戶單任務(wù)環(huán)境下，用戶獨占全機，此時機內(nèi)資源的狀態(tài)，只能由運行程序的操作加以轉(zhuǎn)變，此時的程序執(zhí)行具有封閉性和可再現(xiàn)性特征。2.并發(fā)程序之間的相互制約，是由于它們的共享資源和相互合作而產(chǎn)生的，因而導(dǎo)致程序在并發(fā)執(zhí)行時具有間斷性或異步性特征。3.程序并發(fā)執(zhí)行與挨次執(zhí)行時相比產(chǎn)生了一些新特征，分別是間斷性、失去封閉性和不行再現(xiàn)性。4.引入進程的目的是使程序能正確地并發(fā)執(zhí)行，以提高資源利用率和系統(tǒng)吞吐量，而引入線程的目的是削減并發(fā)執(zhí)行的開銷，提高程序執(zhí)行的并發(fā)程度。5.進程是由進程把握塊、程序段和數(shù)據(jù)段組成，其中進程把握塊是進程存在的唯一標(biāo)志6.進程的最基本特征是動態(tài)性和并發(fā)性，除此之外，它還有獨立

4、特征、異步性和結(jié)構(gòu)特征。7.由于進程的實現(xiàn)是程序的一次執(zhí)行，所以進程有動態(tài)性的基本特征，該特征還表現(xiàn)在進程由創(chuàng)建而產(chǎn)生，由調(diào)度而執(zhí)行，由撤銷（終止）而消亡，即進程具有肯定的生命期。8.引入進程帶來的好處是提高資源利用率和增加系統(tǒng)吞吐量。9.當(dāng)前正在執(zhí)行的進程由于時間片用完而暫停執(zhí)行時，該進程應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榫途w狀態(tài)；若因發(fā)生某種大事而不能連續(xù)執(zhí)行時，應(yīng)轉(zhuǎn)為堵塞狀態(tài)；若終端用戶的懇求而暫停執(zhí)行時，它應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)殪o止就緒狀態(tài)。10.用戶為阻擋進程連續(xù)運行，應(yīng)利用掛起原語；若進程正在執(zhí)行，應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)殪o止就緒狀態(tài)；以后，若用戶要恢復(fù)其運行，應(yīng)利用激活原語，此時進程應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榛顒泳途w狀態(tài)。11.系統(tǒng)中共有5個用戶進程，

5、且當(dāng)前CPU在用戶態(tài)下執(zhí)行，則最多可有4個用戶進程處于就緒狀態(tài)，最多可有4個用戶處于堵塞狀態(tài)。12.同步機制應(yīng)遵循的準(zhǔn)則有空閑讓進、忙則等待、有限等待和讓權(quán)等待。13.在記錄型信號量機制中，S.value0時的值表示可用的臨界資源數(shù)量；每次wait操作意味著申請一個臨界資源，因此應(yīng)將S.value減1，當(dāng)S.value小于0時，進程應(yīng)堵塞。14.在記錄型信號量機制中，每次signal操作意味著釋放一個臨界資源，因此應(yīng)將S.value加1，當(dāng)S.value0時，表示仍有懇求該資源的進程被堵塞，此時應(yīng)喚醒相應(yīng)堵塞隊列中的首進程。15.在利用信號量實現(xiàn)進程互斥時，應(yīng)將臨界區(qū)置于wait操作和sign

6、al操作之間。16.在每個進程中訪問臨界資源的那段代碼稱為臨界區(qū)。為實現(xiàn)對它的共享，應(yīng)保證進程互斥進入自己的臨界區(qū)，為此，在每個進程的臨界區(qū)前應(yīng)設(shè)置進入?yún)^(qū)，臨界區(qū)后應(yīng)設(shè)置退出區(qū)。17.進程通信的類型有共享存儲器、消息系統(tǒng)、管道通信三類，其中管道通信利用共享文件進行通信。18.為實現(xiàn)消息緩沖隊列通信，應(yīng)在PCB中增加消息隊列首指針mq、消息隊列互斥信號量mutex、消息隊列資源信號量Sm三個數(shù)據(jù)項。19.在接受用戶級線程的系統(tǒng)中，OS進行CPU調(diào)度的對象是進程；在接受內(nèi)核支持線程的系統(tǒng)中，CPU調(diào)度的對象是線程。20.線程之所以能削減并發(fā)執(zhí)行的開銷是由于線程基本不擁有資源。P76 填空題1.高級

7、調(diào)度又稱作作業(yè)調(diào)度，其主要功能是依據(jù)肯定的算法從外存的后備隊列中選若干作業(yè)進入內(nèi)存；低級調(diào)度又稱作進程調(diào)度，其主要功能是按肯定算法從就緒隊列中選一個進程投入執(zhí)行。2.進程調(diào)度有搶占調(diào)度和非搶占調(diào)度兩種方式。3.在搶占調(diào)度方式中，搶占的原則有時間片原則、短作業(yè)有限和優(yōu)先權(quán)優(yōu)先。4.在設(shè)計進程調(diào)度程序時，應(yīng)考慮引起調(diào)度的因素、調(diào)度算法的選擇和就緒隊列的組織三個問題。5.為了使作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時間最短，應(yīng)當(dāng)選擇短作業(yè)（進程）優(yōu)先調(diào)度算法；為了使當(dāng)前執(zhí)行的進程總是優(yōu)先權(quán)最高的進程，則應(yīng)選擇馬上搶占的高優(yōu)先權(quán)優(yōu)先調(diào)度算法；而分時系統(tǒng)則常接受時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法。6.高響應(yīng)比優(yōu)先調(diào)度算法綜合考慮了作業(yè)的運行時

8、間和等待時間。7.死鎖產(chǎn)生的主要緣由是競爭資源和進程推動挨次非法。8.死鎖產(chǎn)生的必要條件是互斥條件、懇求與保持條件、不剝奪條件和環(huán)路等待條件。9.通過破壞死鎖產(chǎn)生的四個必要條件可進行死鎖的預(yù)防，其中互斥條件一般是不允許破壞的，一次性安排全部資源破壞的是其中的懇求與保持條件，資源的有序安排破壞的是其中的環(huán)路等待條件。10.在避開死鎖的方法中，允許進程動態(tài)地申請資源，但系統(tǒng)在進行安排運算時應(yīng)先計算資源安排的平安性。若此次安排不會導(dǎo)致系統(tǒng)進入擔(dān)憂全狀態(tài)，便將資源安排給它，否則進程等待。11.解決死鎖的方法有預(yù)防、避開、檢測并解除等，一次性安排全部的資源接受的是其中的預(yù)防死鎖方法，銀行家算法接受的是其

9、中的避開死鎖方法。12. 撤銷進程和剝奪資源是解除死鎖的兩種常用的方法。二、簡答題P11 例16操作系統(tǒng)具有哪幾大特征？它們之間有何關(guān)系？操作系統(tǒng)的特征有并發(fā)、資源共享、虛擬和異步性。它們的關(guān)系如下并發(fā)和共享式操作系統(tǒng)最基本的特征。為了提高計算機資源的利用率。OS必定要接受多道程序設(shè)計技術(shù)，使多個程序共享系統(tǒng)的資源，并發(fā)地執(zhí)行。并發(fā)和共享互為存在的條件。一方面，資源的共享是以程序（進程）的并發(fā)執(zhí)行為條件，若系統(tǒng)不允許程序并發(fā)執(zhí)行，自然不存在資源共享問題；另一方面，若系統(tǒng)不能對資源共享實施有效的管理，協(xié)調(diào)好各個進程對共享資源的訪問，也必將影響到程序的并發(fā)執(zhí)行，甚至根本無法并發(fā)執(zhí)行。虛擬技術(shù)以并發(fā)

10、和資源共享為前提。為了使并發(fā)進程能更便利、更有效地共享資源，操作系統(tǒng)常接受多種虛擬技術(shù)來規(guī)律上增加CPU和設(shè)備的數(shù)量以及存儲器的容量，從而解決眾多并發(fā)進程對有限的系統(tǒng)資源的爭用問題。異步性是并發(fā)和共享的必定結(jié)果。操作系統(tǒng)允很多個并發(fā)進程共享資源、相互合作，使得每個進程的運行過程受到其他進程的制約，不再“一氣呵成”，這必定導(dǎo)致異步性特征的產(chǎn)生。P12 例18微內(nèi)核結(jié)構(gòu)具有哪些優(yōu)點？為什么？微內(nèi)核系統(tǒng)的優(yōu)點如下：提高了系統(tǒng)的可擴展性。在微內(nèi)核結(jié)構(gòu)中，OS的大部分功能都是由相對獨立的服務(wù)器來實現(xiàn)的，用戶可以依據(jù)需要，選配其中的部分或全部服務(wù)器；還可以隨著計算機硬件和OS技術(shù)的進展，相應(yīng)地更新若干服務(wù)

11、器或增加一些新的服務(wù)器。增加了操作系統(tǒng)的牢靠性。由于全部的服務(wù)器都是運行在用戶態(tài)，它們不能直接訪問硬件，因此，當(dāng)某個服務(wù)器消滅錯誤時，通常只會影響到它自己，而不會引起內(nèi)核和其他服務(wù)器的損壞和崩潰?？梢浦残愿谩Ｔ谖?nèi)核的OS中，全部與特定CPU和I/O設(shè)備硬件相關(guān)的代碼均放在內(nèi)核和內(nèi)核下面的硬件隱蔽層中，而操作系統(tǒng)其他絕大部分（即各種服務(wù)器）均與硬件平臺無關(guān)，因而，把操作系統(tǒng)移植到另一硬件平臺上所需做的改動比較小。適用于分布式系統(tǒng)。對用戶進程（即客戶）而言，假如他通過消息傳遞與服務(wù)器通信，那么他只需發(fā)送一個懇求，然后等待服務(wù)器發(fā)來的響應(yīng)，而根本無需知道這條消息在本地機就地處理還是通過網(wǎng)絡(luò)送給遠

12、地機上的服務(wù)器。P18 進程的狀態(tài)1.進程的三種基本狀態(tài)就緒狀態(tài)。進程已獲得除CPU以外的全部必要資源，只要得到CPU，便可馬上執(zhí)行。執(zhí)行狀態(tài)。進程已得到CPU，其程序正在CPU上執(zhí)行。堵塞狀態(tài)。正在執(zhí)行的進程因某種時間（如I/O懇求）的發(fā)生而臨時無法連續(xù)執(zhí)行，只有相應(yīng)大事完成后，才能去競爭CPU。2.進程的掛起狀態(tài)“掛起”的實質(zhì)是使進程不能連續(xù)執(zhí)行，即使掛起后的進程處于就緒狀態(tài)，它也不能參與CPU的競爭。因此，稱被掛起的進程處于靜止?fàn)顟B(tài)；沒被掛起的進程則處于活動狀態(tài)。處于靜止?fàn)顟B(tài)的進程，只有通過“激活”動作，才能轉(zhuǎn)換成活動狀態(tài)P34 例1在操作系統(tǒng)中為什么要引入進程的概念？它會產(chǎn)生什么樣的影

13、響？在操作系統(tǒng)中引入進程的概念，是為了實現(xiàn)多個程序的并發(fā)執(zhí)行。傳統(tǒng)的程序不能與其他程序并發(fā)執(zhí)行，只有在為其創(chuàng)建進程后，才能與其他程序（進程）并發(fā)執(zhí)行。這是由于并發(fā)執(zhí)行的程序（即進程）是“停停走走”地執(zhí)行，只有在為它創(chuàng)建進程后，在它停下時，方能將其現(xiàn)場信息保存在它的PCB中，待下次被調(diào)度執(zhí)行時，再從PCB中恢復(fù)CPU現(xiàn)場并連續(xù)執(zhí)行，而傳統(tǒng)的程序卻無法滿足上述要求。建立進程所帶來的好處是使多個進程能并發(fā)執(zhí)行，這極大地提高了資源利用率和系統(tǒng)吞吐量。但管理進程也需付出肯定的代價，包括進程把握塊及協(xié)調(diào)各個運行機構(gòu)所占用的內(nèi)存空間開銷，以及為進行進程間的切換、同步及通信所付出的時間開銷。P36 例4PCB

14、的作用是什么？進程把握塊的作用，是使一個在多道程序環(huán)境下不能獨立運行的程序，成為一個能獨立運行的基本單位，即一個能與其他進程并發(fā)執(zhí)行的進程。P58 處理機調(diào)度的三個級別1.高級調(diào)度2.低級調(diào)度分兩種方式：非搶占方式搶占方式搶占的原則有：優(yōu)先權(quán)原則、短作業(yè)優(yōu)先原則、時間片原則3.中級調(diào)度P59 調(diào)度算法1.先來先服務(wù)算法（FCFS）2.短作業(yè)（進程）有限（SJF/SPF）3.高優(yōu)先權(quán)有限（HPF）進程優(yōu)先權(quán)的設(shè)置通常分成靜態(tài)和動態(tài)兩種：靜態(tài)優(yōu)先權(quán)動態(tài)優(yōu)先權(quán)4.高響應(yīng)比優(yōu)先調(diào)度算法（HRRN）5.時間片輪轉(zhuǎn)法（RR）6.多級反饋隊列調(diào)度算法（FB）P66 例2試說明低級調(diào)度的主要功能低級調(diào)度用于打

15、算就緒隊列中的哪個進程應(yīng)獲得處理機，并由分派程序把處理機安排給該進程。其主要功能有：保存當(dāng)前進程的處理機現(xiàn)場信息按某種算法選擇投入執(zhí)行的新進程恢復(fù)新進程的現(xiàn)場，從而將處理機安排給新進程P69 例5為什么說多級反饋隊列調(diào)度算法能較好地滿足各方面用戶的需要？對終端型作業(yè)用戶而言，他們提交的作業(yè)大多屬于交換型作業(yè)，作業(yè)通常較小，系統(tǒng)只要能使這些作業(yè)在第一個隊列所規(guī)定的時間片內(nèi)完成，便可使他們都感到滿足。對于短批作業(yè)作業(yè)用戶而言，開頭時他們的作業(yè)像終端型作業(yè)一樣，假如僅在第一個隊列中執(zhí)行一個時間片即可完成，便可獲得與終端型作業(yè)一樣的響應(yīng)時間；對于稍長的作業(yè)，通常也只需在其次隊列和第三隊列各執(zhí)行一個時間

16、片即可完成，其周轉(zhuǎn)時間仍舊很短。對于長批處理作業(yè)用戶而言，他們的作業(yè)將依次在第1，2，n個隊列中運行，然后再按輪轉(zhuǎn)方式運行，用戶不必?fù)?dān)憂其作業(yè)長期得不處處理，而且每往下降一個隊列，其得到的時間片將隨著增加，故可進一步縮短長作業(yè)的等待時間。P70 例7對下面五個非周期性實時任務(wù)，按最早開頭截止時間優(yōu)先調(diào)度算法應(yīng)如何進行CPU調(diào)度？進程到達時間執(zhí)行時間開頭截止時間A1020110B202020C402050D502090E602070P70 例8若有三個周期性任務(wù)，任務(wù)A要求每20ms執(zhí)行一次，執(zhí)行時間為10ms；任務(wù)B要求每50ms執(zhí)行一次，執(zhí)行時間為10ms；任務(wù)C要求每50ms執(zhí)行一次，執(zhí)行

17、時間為15ms，應(yīng)如何按最低松弛度優(yōu)先算法對它們進行CPU調(diào)度？P72 例12在銀行家算法中，若消滅下面的資源安排狀況：ProcessAllocationNeedAvailableP0003200121622P110001650P213542356P300320652P400140656試問：1.該狀態(tài)是否平安？2.當(dāng)進程P2提出懇求Request(1,2,2,2)后，系統(tǒng)能否將資源安排給它？3.假如系統(tǒng)馬上滿足P2的上述懇求，則系統(tǒng)是否馬上進入死鎖狀態(tài)？三、編程題P39 例11試寫出相應(yīng)的程序來描述圖所示的前趨關(guān)系。前趨圖中存在著如下的前趨關(guān)系：S1S2、S1S3、S2S4、S2S5、S3S

18、6、S4S7、S5S7、S6S7因此可分別為它們設(shè)置初始值為0的信號量a、b、c、d、e、f、g、h，具體的程序可描述如下：var a,b,c,d,e,f,g,h:semaphore:=0,0,0,0,0,0,0,0;beginparbeginbegin S1;signal(a);signal(b);end;begin wait(a);S2;signal(c);signal(d);end;begin wait(b);S3;signal(e);end;beginwait(c);S4;signal(f);end;beginwait(d);S5;signal(g);end;beginwait(e):S6;signal(h);end;beginwait(f);wait(g);wait(h);S7;end;parendendP42 例13用信號量實現(xiàn)共享單位中的置換進程與打印