軟件學(xué)院計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)老師畫的題課后答案

1、第1章 ：1. 設(shè)計(jì)現(xiàn)代OS的主要目標(biāo)是什么? 答：方便性，有效性，可擴(kuò)充性、開放性12試從交互性、及時(shí)性以及可靠性方面，將分時(shí)系統(tǒng)與實(shí)時(shí)系統(tǒng)進(jìn)行比較。答：（1）及時(shí)性：實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性的要求與分時(shí)系統(tǒng)類似，都是以人所能接受的等待時(shí)間來確定；而實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的及時(shí)性，是以控制對(duì)象所要求的開始截止時(shí)間或完成截止時(shí)間來確定的，一般為秒級(jí)到毫秒級(jí)，甚至有的要低于100微妙。（2）交互性：實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)具有交互性，但人與系統(tǒng)的交互僅限于訪問系統(tǒng)中某些特定的專用服務(wù)程序。不像分時(shí)系統(tǒng)那樣能向終端用戶提供數(shù)據(jù)和資源共享等服務(wù)。（3）可靠性：分時(shí)系統(tǒng)也要求系統(tǒng)可靠，但相比之下，實(shí)時(shí)系統(tǒng)則要求系統(tǒng)具有

2、高度的可靠性。因?yàn)槿魏尾铄e(cuò)都可能帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至是災(zāi)難性后果，所以在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，往往都采取了多級(jí)容錯(cuò)措施保障系統(tǒng)的安全性及數(shù)據(jù)的安全性。13OS有哪幾大特征？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。第2章 ：6試從動(dòng)態(tài)性，并發(fā)性和獨(dú)立性上比較進(jìn)程和程序?答：(1)動(dòng)態(tài)性是進(jìn)程最基本的特性，表現(xiàn)為由創(chuàng)建而產(chǎn)生，由調(diào)度而執(zhí)行，因得不到資源而暫停執(zhí)行，由撤銷而消亡。進(jìn)程有一定的生命期，而程序只是一組有序的指令集合，是靜態(tài)實(shí)體。(2)并發(fā)性是進(jìn)程的重要特征，同時(shí)也是OS 的重要特征。引入進(jìn)程的目的正是為了使其程序能和其它進(jìn)程的程序并發(fā)執(zhí)行，而

3、程序是不能并發(fā)執(zhí)行的。(3)獨(dú)立性是指進(jìn)程實(shí)體是一個(gè)能獨(dú)立運(yùn)行的基本單位，也是系統(tǒng)中獨(dú)立獲得資源和獨(dú)立調(diào)度的基本單位。對(duì)于未建立任何進(jìn)程的程序，不能作為獨(dú)立單位參加運(yùn)行。7試說明PCB 的作用，為什么說PCB 是進(jìn)程存在的惟一標(biāo)志？答：PCB 是進(jìn)程實(shí)體的一部分，是操作系統(tǒng)中最重要的記錄型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。作用是使一個(gè)在多道程序環(huán)境下不能獨(dú)立運(yùn)行的程序，成為一個(gè)能獨(dú)立運(yùn)行的基本單位，成為能與其它進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程。OS是根據(jù)PCB對(duì)并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程進(jìn)行控制和管理的。8試說明進(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CPU資源（2）執(zhí)行狀態(tài)就緒狀態(tài)：時(shí)間片用完（3）執(zhí)行

4、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)程在運(yùn)行時(shí)存在哪兩種形式的制約？并舉例說明之。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A。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)

5、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)。22試寫出相應(yīng)的程序來描述圖2-17所示的前驅(qū)圖。 答：（a）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;begin wait(c); S4; signal(f); en

6、d;begin wait(d); S5; signal(g); end;begin wait(e); S6; signal(h); end;begin wait(f); wait(g); wait(h); S7; end;parendend（b）Var a, b, c, d, e, f, g, h,i,j; semaphore:= 0,0, 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)

7、; S3; signal(e); signal(f); end;begin wait(c); S4; signal(g); end;begin wait(d); S5; signal(h); end;begin wait(e); S6; signal(i); end;begin wait(f); S7; signal(j); end;begin wait(g);wait(h); wait(i); wait(j); S8;end;parendend28在測(cè)量控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集任務(wù)，把所采集的數(shù)據(jù)送一單緩沖區(qū)；計(jì)算任務(wù)從該單緩沖中取出數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算.試寫出利用信號(hào)量機(jī)制實(shí)現(xiàn)兩者共享單緩沖的同步算法

8、。答：a. Var mutex, empty, full: semaphore:=1, 1, 0;gather:beginrepeatgather data in nextp;wait(empty);wait(mutex);buffer:=nextp;signal(mutex);signal(full);until false;endcompute:beginrepeatwait(full);wait(mutex);nextc:=buffer;signal(mutex);signal(empty);compute data in nextc;until false;endb. Var empt

9、y, full: semaphore:=1, 0;gather:beginrepeatgather data in nextp;wait(empty);buffer:=nextp;signal(full);until false;endcompute:beginrepeatwait(full);nextc:=buffer;signal(empty);compute data in nextc;until false;end38. 試從調(diào)度性，并發(fā)性，擁有資源及系統(tǒng)開銷方面對(duì)進(jìn)程和線程進(jìn)行比較。答：（1）調(diào)度性。線程在OS 中作為調(diào)度和分派的基本單位，進(jìn)程只作為資源擁有的基本單位。（2）并發(fā)性。

10、進(jìn)程可以并發(fā)執(zhí)行，一個(gè)進(jìn)程的多個(gè)線程也可并發(fā)執(zhí)行。（3）擁有資源。進(jìn)程始終是擁有資源的基本單位，線程只擁有運(yùn)行時(shí)必不可少的資源，本身基本不擁有系統(tǒng)資源，但可以訪問隸屬進(jìn)程的資源。（4）系統(tǒng)開銷。操作系統(tǒng)在創(chuàng)建、撤消和切換進(jìn)程時(shí)付出的開銷顯著大于線程。第3章 ：6在搶占調(diào)度方式中，搶占的原則是什么？答：搶占的原則有：時(shí)間片原則、優(yōu)先權(quán)原則、短作業(yè)優(yōu)先權(quán)原則等。22 下面截圖：第4章 ：10在系統(tǒng)中引入對(duì)換后可帶來哪些好處？答：交換技術(shù)將暫不需要的作業(yè)移到外存，讓出內(nèi)存空間以調(diào)入其它作業(yè)，交換到外存的作業(yè)也可以被再次調(diào)入。目的是解決內(nèi)存緊張問題，帶來的好處是進(jìn)一步提高了內(nèi)存利用率和系統(tǒng)吞吐量。19

11、虛擬存儲(chǔ)器有哪些特征？其中最本質(zhì)的特征是什么？答：虛擬存儲(chǔ)器有多次性、對(duì)換性、虛擬性三大特征。最本質(zhì)的特征是虛擬性。26在一個(gè)請(qǐng)求分頁系統(tǒng)中，采用LRU 頁面置換算法時(shí)，假如一個(gè)作業(yè)的頁面走向?yàn)?4 , 3 , 2 ,1 , 4 , 3 , 5 , 4 ,3 , 2 , 1 ,5 ，當(dāng)分配給該作業(yè)的物理塊數(shù)M分別為3和4時(shí)，試計(jì)算訪問過程中所發(fā)生的缺頁次數(shù)和缺頁率 ? 比較所得結(jié)果 ?(參考答案有錯(cuò))答：當(dāng)分配給該作業(yè)的物理塊數(shù)M為3時(shí)，缺頁7次，缺頁率: 7/12=0.583；當(dāng)分配給該作業(yè)的物理塊數(shù)M為4時(shí)，缺頁4次，缺頁率: 4/12=0.333.-以上解答出錯(cuò)。正確解法見下面：答：當(dāng)分

12、配給該作業(yè)的物理塊數(shù)M為3時(shí)，缺頁9次，缺頁率: 9/12=3/4；當(dāng)分配給該作業(yè)的物理塊數(shù)M為4時(shí)，缺頁10次，缺頁率: 10/12=5/6.第5章 ：7有哪幾種I/O控制方式？各適用于何種場(chǎng)合？答：共有四種I/O 控制方式。(1)程序I/O 方式：早期計(jì)算機(jī)無中斷機(jī)構(gòu)，處理機(jī)對(duì)I/O設(shè)備的控制采用程序I/O方式或稱忙等的方式。(2)中斷驅(qū)動(dòng)I/O 控制方式：適用于有中斷機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。(3)直接存儲(chǔ)器訪問（DMA）I/O 控制方式：適用于具有DMA控制器的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。(4)I/O 通道控制方式：具有通道程序的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。9引入緩沖的主要原因是什么？答：引入緩沖的主要原因是：（1）緩

13、和CPU與I/O 設(shè)備間速度不匹配的矛盾（2）減少對(duì)CPU的中斷頻率，放寬對(duì)中斷響應(yīng)時(shí)間的限制（3）提高CPU與I/O 設(shè)備之間的并行性10在單緩沖情況下，為什么系統(tǒng)對(duì)一塊數(shù)據(jù)的處理時(shí)間為max（C,T）+M?答：在塊設(shè)備輸入時(shí)，先從磁盤把一塊數(shù)據(jù)輸入到緩沖區(qū)，耗時(shí)為T；然后由操作系統(tǒng)將緩沖區(qū)數(shù)據(jù)送給用戶區(qū)，耗時(shí)M；接下來由CPU對(duì)塊數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，耗時(shí)C。在單緩沖情況下，磁盤把數(shù)據(jù)輸入到緩沖區(qū)的操作和CPU對(duì)數(shù)據(jù)的計(jì)算過程可以并行展開，所以系統(tǒng)對(duì)每一整塊數(shù)據(jù)的處理時(shí)間為max(C, T) + M。11為什么在雙緩沖情況下，系統(tǒng)對(duì)一塊數(shù)據(jù)的處理時(shí)間為max（T,C）?答：寫入者花費(fèi)時(shí)間T 將數(shù)據(jù)

14、寫滿一個(gè)緩沖區(qū)后再寫另一個(gè)緩沖區(qū)；讀出者花費(fèi)時(shí)間M將一個(gè)緩沖區(qū)數(shù)據(jù)送到用戶區(qū)后再傳送另一個(gè)緩沖區(qū)數(shù)據(jù)，計(jì)算者讀出用戶區(qū)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。由于將數(shù)據(jù)從緩沖區(qū)傳到用戶區(qū)操作必須與讀用戶區(qū)數(shù)據(jù)處理串行進(jìn)行，而且可以與從外存?zhèn)魉蛿?shù)據(jù)填滿緩沖區(qū)的操作并行。因此耗時(shí)大約為max(C+M,T)?？紤]M是內(nèi)存數(shù)據(jù)塊的移動(dòng)耗時(shí)非常短暫可以省略，因此近似地認(rèn)為系統(tǒng)對(duì)一塊數(shù)據(jù)處理時(shí)間為max(C,T)。18試說明SPOOLing 系統(tǒng)的組成。答：SPOOLing 系統(tǒng)由輸入井和輸出井、輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū)、輸入進(jìn)程 SPi 和輸出進(jìn)程 SPo 三部分組成。第6章 ：8試說明順序文件的結(jié)構(gòu)及其優(yōu)點(diǎn)。答：第一種是串結(jié)構(gòu)：

15、各記錄之間的順序與關(guān)鍵字無關(guān)。第二種是順序結(jié)構(gòu)：指文件中的所有記錄按關(guān)鍵字（詞）排列。可以按關(guān)鍵詞長短排序或英文字母順序排序。順序文件的最佳應(yīng)用場(chǎng)合是對(duì)諸記錄進(jìn)行批量存取時(shí)，存取效率最高；只有順序文件才能存儲(chǔ)在磁帶上并有效工作。9在鏈接式文件中常用哪種鏈接方式？為什么？答：鏈接方式分為隱式鏈接和顯式鏈接兩種形式。隱式鏈接是在文件目錄的每個(gè)目錄項(xiàng)中，都含有指向鏈接文件第一個(gè)盤塊和最后一個(gè)盤塊的指針。顯式鏈接則把用于鏈接文件各物理塊的指針，顯式地存放在內(nèi)存的一張鏈接表中。14在UNIX中，如果一個(gè)盤塊的大小為1KB，每個(gè)盤塊號(hào)占4個(gè)字節(jié)，即每塊可放256個(gè)地址。請(qǐng)轉(zhuǎn)換下列文件的字節(jié)偏移量為物理地址

16、。9999； 18000；420000答：首先將邏輯文件的字節(jié)偏移量轉(zhuǎn)換為邏輯塊號(hào)和塊內(nèi)偏移量,就是將字節(jié)偏移量/盤塊大小，商為邏輯塊號(hào)，余數(shù)是塊內(nèi)偏移量。在FCB中，第0-9個(gè)地址為直接地址，第10個(gè)為一次間接地址，第11個(gè)地址為二次間接地址，第12個(gè)地址為三次間接地址。再將文件的邏輯塊號(hào)轉(zhuǎn)換為物理塊號(hào)。使用多重索引結(jié)構(gòu)，在索引節(jié)點(diǎn)中根據(jù)邏輯塊號(hào)通過直接索引或間接索引找到對(duì)應(yīng)的物理塊號(hào)。（1）9999/1024=9余783，則邏輯塊號(hào)為9，直接索引第9個(gè)地址得到物理塊號(hào)，塊內(nèi)偏移地址為783。（2）18000/1024=17余592，則邏輯塊號(hào)為10<17<10+256，通過一次間接索引在第10個(gè)地址可得到物理塊號(hào)，塊內(nèi)偏移地址為592。（3）420000/1024=410余160，則邏輯塊號(hào)為10+256<410，通過二次間接索引在第1