操作系統(tǒng)作業(yè)

1、操作系統(tǒng)作業(yè)第一次作業(yè)書(shū)上的作業(yè)操作系統(tǒng)的兩個(gè)主要目標(biāo)是什么？答：（1） 為計(jì)算機(jī)用戶(hù)提供一個(gè)環(huán)境讓用戶(hù)可以方便地在計(jì)算機(jī)硬件上執(zhí)行程序（2） 以公平有效的方式分配計(jì)算機(jī)的資源用于解決特定的問(wèn)題多道程序設(shè)計(jì)的主要優(yōu)點(diǎn)是什么？答：通過(guò)把各種不同的用戶(hù)提出的對(duì)CPU和I/O設(shè)備的請(qǐng)求相互交替執(zhí)行而更高效地使用CPU。它通過(guò)不斷讓CPU工作而提高CPU的利用率。監(jiān)督程序模式和用戶(hù)模式之間的區(qū)別？答：通過(guò)只能在系統(tǒng)模式（或者稱(chēng)為監(jiān)督程序模式）下執(zhí)行特權(quán)指令可以保證操作系統(tǒng)時(shí)刻控制整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并保證關(guān)鍵數(shù)據(jù)的安全。陷入與中斷之間的區(qū)別？答：中斷是一個(gè)系統(tǒng)中由硬件產(chǎn)生的用于改變執(zhí)行流程的信號(hào)。一個(gè)中斷

2、控制程序來(lái)處理中斷，執(zhí)行完成后返回被中斷的程序指令。陷阱是一個(gè)軟件產(chǎn)生的中斷。例如可以用陷阱提示I/O操作的完成，或者調(diào)用操作系統(tǒng)的系統(tǒng)調(diào)用，或者捕獲算術(shù)運(yùn)算錯(cuò)誤。下面哪些指令是特權(quán)指令？a)設(shè)置定時(shí)器的值；b)讀時(shí)鐘；c)清除內(nèi)存；d)關(guān)閉中斷；e)從用戶(hù)模式切換到監(jiān)督程序模式。答：a,c,d,e是特權(quán)指令補(bǔ)充作業(yè)1. 把下面的應(yīng)用程序分為交互性和批處理兩類(lèi)：字處理、按月生成銀行報(bào)表、計(jì)算圓周率到百萬(wàn)分位、飛行模擬器答：交互性：字處理、飛行模擬器批處理：按月生成銀行報(bào)表、計(jì)算圓周率到百萬(wàn)分位2寫(xiě)出操作系統(tǒng)的五大功能。答：進(jìn)程管理、內(nèi)存管理、文件管理、設(shè)備管理、與用戶(hù)之間的接口。第二次作業(yè)書(shū)上

3、的作業(yè)論述短期、中期、長(zhǎng)期調(diào)度之間的區(qū)別答：短期調(diào)度從就緒隊(duì)列中選擇進(jìn)程執(zhí)行并把CPU分配給它。中期調(diào)度主要在分時(shí)系統(tǒng)中使用。將內(nèi)存中的作業(yè)換出到外存中等到內(nèi)存允許的情況下再換入到內(nèi)存中執(zhí)行。長(zhǎng)期調(diào)度確定把哪個(gè)作業(yè)放到內(nèi)存中執(zhí)行。它們之間的主要區(qū)別是執(zhí)行的頻率不同。短期調(diào)度執(zhí)行頻率高而長(zhǎng)期調(diào)度執(zhí)行頻率低。兩個(gè)進(jìn)程進(jìn)行上下文切換的操作答：通常，操作系統(tǒng)必須保存當(dāng)前運(yùn)行進(jìn)程的狀態(tài)并恢復(fù)下一個(gè)要調(diào)度的進(jìn)程的狀態(tài)。保存一個(gè)進(jìn)程的狀態(tài)通常包括CPU所有寄存器的值和內(nèi)存的分配情況。用戶(hù)級(jí)線程和內(nèi)核級(jí)線程之間的區(qū)別相互對(duì)比的優(yōu)勢(shì)在哪里答：(1)內(nèi)核不知道用戶(hù)級(jí)線程的存在，但內(nèi)核知道內(nèi)核級(jí)線程的存在(2)內(nèi)核

4、調(diào)度內(nèi)核級(jí)線程，而用戶(hù)級(jí)線程則由線程庫(kù)調(diào)度 在要體現(xiàn)系統(tǒng)靈活性的時(shí)候使用用戶(hù)級(jí)線程好，因?yàn)橛脩?hù)級(jí)線程可以自己設(shè)計(jì)自己的調(diào)度。內(nèi)核級(jí)線程則被內(nèi)核知道，所以可以保證一個(gè)線程阻塞時(shí)可以調(diào)度一個(gè)進(jìn)程的另一個(gè)線程，減少系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)。補(bǔ)充作業(yè)1. 假設(shè)有一個(gè)進(jìn)程，它的工作流程是先運(yùn)行150ms，然后進(jìn)行I/O，最后執(zhí)行250ms結(jié)束。如果系統(tǒng)中的進(jìn)程有三個(gè)狀態(tài)，當(dāng)時(shí)間片為200ms時(shí)，請(qǐng)寫(xiě)出進(jìn)程A從被系統(tǒng)接納到運(yùn)行結(jié)束所經(jīng)歷的狀態(tài)轉(zhuǎn)換并說(shuō)明原因。答：被系統(tǒng)接納之后：就緒-運(yùn)行（原因：被調(diào)度執(zhí)行）、運(yùn)行-阻塞（原因：執(zhí)行I/O操作）、阻塞-就緒（原因：I/O操作完成）、就緒-運(yùn)行（原因：被調(diào)度執(zhí)行）、運(yùn)行-就緒

5、（原因：時(shí)間片到）、就緒-運(yùn)行（原因：被調(diào)度執(zhí)行）、結(jié)束。2. 圖中程序的運(yùn)行結(jié)果答：輸出“value=5”。3. 圖中程序運(yùn)行完共有多少進(jìn)程？答：一共有8個(gè)進(jìn)程。第三次作業(yè)什么是忙等待？答：所謂忙等待是不斷測(cè)試等待一個(gè)條件滿(mǎn)足。吸煙者問(wèn)題：有3個(gè)吸煙者和一個(gè)供應(yīng)者。第一個(gè)吸煙者有自己的煙草；第二個(gè)吸煙者有自己的紙；第三個(gè)吸煙者有自己的火柴。供應(yīng)者每次隨機(jī)放兩樣?xùn)|西到桌子上提供給3個(gè)吸煙者之中的一個(gè)以完成吸煙。請(qǐng)用信號(hào)量為吸煙者和供應(yīng)者進(jìn)程編寫(xiě)程序。semaphore a2=0;semaphore agent=1;provider()while(true)set i to value betw

6、een 0 and 2;wait(agent); 假設(shè)有三個(gè)進(jìn)程R、W1、W2共享緩沖區(qū)B。B中只能存放一個(gè)數(shù)。R每次從輸入設(shè)備中讀一個(gè)整數(shù)放入B中。如果這個(gè)整數(shù)是奇數(shù)，由W1取出打印。如果這個(gè)整數(shù)是偶數(shù)，則由W2取出打印。規(guī)定僅當(dāng)B中沒(méi)有數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)已經(jīng)被打印才會(huì)啟動(dòng)R去讀數(shù)。W1、W2對(duì)B中的數(shù)據(jù)不能重復(fù)打印，當(dāng)B中沒(méi)有數(shù)據(jù)時(shí)也不能打印。要求用信號(hào)量操作寫(xiě)出R、W1、W2三個(gè)進(jìn)程的程序。（請(qǐng)?jiān)敿?xì)描述所使用變量的含義）semaphore S0=1（表示緩沖區(qū)中可以存放的數(shù)據(jù)數(shù)目）semaphore S1=0（表示W(wǎng)1可以打印的數(shù)據(jù)數(shù)目）semaphore S2=0（表示W(wǎng)2可以打印的數(shù)據(jù)數(shù)目）

7、R:While (true) Read integer into item wait(S0); put item in B if (item%2= =1) signal(S1); if (item%2= =0) signal(S2); W1:While (true) wait(S1); Take item from B; signal(S0); Print item;W2:While (true) wait(S2); Take item from B; Signal(S0); Print item; 2有一個(gè)鐵籠子，獵手放入老虎，農(nóng)民放入豬，動(dòng)物園等待取走老虎，飯店等待取走豬?；\子中只能放入一

8、個(gè)動(dòng)物。請(qǐng)使用信號(hào)量方法為獵手、農(nóng)民、動(dòng)物園、飯店進(jìn)程編寫(xiě)程序。semaphore no=1,tiger=0;pig=0;hunter()wait(no);put in tiger;signal(tiger);farmer()wait(no);put in pig;signal(pig);zoo()wait(tiger);take tiger;signal(no);hotel()wait(pig);take pig;signal(no);3某寺廟，有小、老和尚若干。有一個(gè)水缸，由小和尚提水入缸供老和尚飲用。水缸可容10桶水。水取自一個(gè)井中，水井窄，每次只能容一個(gè)水桶。水桶總數(shù)為3。水缸每次進(jìn)出

9、也僅1桶水，不可以同時(shí)進(jìn)行。請(qǐng)?jiān)O(shè)置合適的信號(hào)量描述小和尚、老和尚取水、入水的算法。Semaphore bucket=3, well=1, jar=1, empty=10, full=0;Void littlemonk()while(1)wait(empty);wait(bucket);wait(well);取水;signal(well);wait(jar);放水;signal(jar);signal(bucket);signal(full);Void oldmonk()while(1)wait(full);wait(bucket);wait(jar);取水;signal(jar);signal

10、(bucket);signal(empty);附加題1獨(dú)木橋問(wèn)題：某條河上只有一座獨(dú)木橋，兩邊都有人要過(guò)河，為保證安全，一個(gè)方向有人過(guò)河另一個(gè)方向的人就要等待，并且允許一個(gè)方向上的人連續(xù)過(guò)河。請(qǐng)使用信號(hào)量實(shí)現(xiàn)正確的管理。semaphore s=1,s1=1,s2=1;int rc1,rc2;one()wait(s1);rc1+;if(rc1=1) wait(s);signal(s1);walk through;wait(s1);rc1-;if(rc1=0) signal(s);signal(s1);another()wait(s2);rc2+;if(rc2=1) wait(s);signal(

11、s2);walk through;wait(s2);rc2-;if(rc2=0) signal(s);signal(s2);有人給出這樣的獨(dú)木橋問(wèn)題的答案，看看有什么問(wèn)題么？（1）定義兩個(gè)信號(hào)量S1和S2，S1：=1，S2：=0。（2）假定開(kāi)始時(shí)讓河?xùn)|的一個(gè)人先過(guò)橋，則用PV操作管理時(shí)的程序應(yīng)如下： one()                       P（S1）； 

12、;           過(guò)橋；            V（S2）；             another()              &

13、#160;         P（S2）；            過(guò)橋；            V（S1）；            第四次作業(yè)之b,c,db.各個(gè)進(jìn)程的周轉(zhuǎn)時(shí)間c.各個(gè)進(jìn)程的等

14、待時(shí)間d.最小的是SJF 有3個(gè)進(jìn)程共享4個(gè)資源，一次只能保留或者釋放一個(gè)資源。每個(gè)進(jìn)程最大需要2個(gè)單元。說(shuō)明不會(huì)發(fā)生死鎖。答：如果所有的資源都被占用并且還有一個(gè)或多個(gè)進(jìn)程在無(wú)限制的等待更多的資源那么死鎖就會(huì)發(fā)生。但是，如果所有的4個(gè)資源都被占用，那么一定有一個(gè)進(jìn)程已經(jīng)得到了所有的兩個(gè)資源，那么這個(gè)進(jìn)程就可以運(yùn)行完并釋放它占用的兩個(gè)資源，這樣就可以讓其他的進(jìn)程正確地工作完成。a.Need矩陣的樣子是0 0 0 00 7 5 01 0 0 20 0 2 00 6 4 2b.因?yàn)橛幸粋€(gè)執(zhí)行次序是p3、p1、p2、p4、p0可以執(zhí)行完，所以是安全狀態(tài)。c.如果滿(mǎn)足，則系統(tǒng)的available變成1

15、1 0 0allocation變成0 0 1 21 4 2 01 3 5 40 6 3 20 0 1 4這時(shí)的Need是0 0 0 00 3 3 01 0 0 20 0 2 00 6 4 2這時(shí)如果P0先歸還它占有的（0 0 1 2），那么available的值是（1 1 1 2），可以找到一個(gè)執(zhí)行次序p0,p2,p1,p3,p4保證所有進(jìn)程都可以安全執(zhí)行完，會(huì)處于安全狀態(tài)，因此這個(gè)請(qǐng)求會(huì)被滿(mǎn)足。第五次作業(yè)書(shū)上的作業(yè)內(nèi)部碎片與外部碎片之間的區(qū)別？答：一個(gè)作業(yè)占據(jù)了一個(gè)內(nèi)存區(qū)域或者頁(yè)，但是其中的一部分沒(méi)有使用，把沒(méi)有使用的部分成為內(nèi)部碎片。內(nèi)部碎片不會(huì)被操作系統(tǒng)或者其他進(jìn)程使用，除非這個(gè)作業(yè)執(zhí)行

16、完并且釋放它所占用的內(nèi)存區(qū)域。外部碎片是在分區(qū)之間存在的不能夠被使用的小的內(nèi)存。內(nèi)存按順序有100k，500k，200k，300k，600k，用首次適應(yīng)、最佳適應(yīng)和最差適應(yīng)如何放置212k，417k，112k，426k的進(jìn)程？答：（1） 首次適應(yīng)算法 212K 放入 500K 的分區(qū) 417K 放入 600K 的分區(qū) 112K 放入 288K 的分區(qū)(產(chǎn)生新的分區(qū) 288K = 500K - 212K) 426K 必須等待（2） 最佳適應(yīng)算法 212K放入300K的分區(qū) 417K放入500K的分區(qū) 112K放入200K的分區(qū) 426K放入600K的分區(qū)（3） 最差適應(yīng)算法 212K放入600K

17、 的分區(qū) 417K放入500K 的分區(qū) 112K放入388K 的分區(qū) 426K 必須等待在這個(gè)例子中，最佳適應(yīng)算法是最好的。假設(shè)一個(gè)有8個(gè)1k頁(yè)面的邏輯地址空間，映射到一個(gè)32個(gè)頁(yè)框的物理內(nèi)存，問(wèn)：邏輯地址多少位物理地址多少位a. 邏輯地址: 13 bitsb. 物理地址: 15 bits為什么純分段比純分頁(yè)更容易實(shí)現(xiàn)共享可充入模塊。答：因?yàn)槎问腔趦?nèi)存的邏輯劃分而不是物理劃分，因此任意長(zhǎng)度的段都可以通過(guò)段表的一個(gè)表項(xiàng)來(lái)實(shí)現(xiàn)共享。而對(duì)于分頁(yè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，只能對(duì)每個(gè)頁(yè)實(shí)現(xiàn)共享，而頁(yè)面的大小是固定不變的。 有段表段基地址長(zhǎng)度02196001230014290100313275804195296下面的物

18、理地址是多少？a)0,430; b)1,10; c)2,500; d)3,400;e)4,122答：a. 219 + 430 = 649b. 2300 + 10 = 2310c.地址錯(cuò)誤d. 1327 + 400 = 1727e.地址錯(cuò)誤補(bǔ)充作業(yè)1在頁(yè)面大小為4k的系統(tǒng)中，根據(jù)圖中所示頁(yè)表，下面的邏輯地址經(jīng)過(guò)重定位之后的物理地址是什么？a)20;b)4100;c)8300第六次作業(yè) 假設(shè)頁(yè)表在內(nèi)存保存的分頁(yè)系統(tǒng)，a.如果一次訪問(wèn)內(nèi)存用200ns，那么訪問(wèn)一個(gè)頁(yè)內(nèi)的一次數(shù)據(jù)訪問(wèn)用多少時(shí)間？b.如果加入TLB，有75%的命中率，那么內(nèi)存有效訪問(wèn)時(shí)間是多少？a. 400 ns; 200 ns訪問(wèn)頁(yè)表

19、，200 ns訪問(wèn)內(nèi)存中的字b. 有效訪問(wèn)時(shí)間 = (200 ns) + _ (400 ns) = 250 ns.5在一個(gè)虛擬存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中采用頁(yè)式方法對(duì)內(nèi)存空間進(jìn)行管理，它有24位的虛擬地址空間，而實(shí)際的物理地址空間是16位，頁(yè)框大小為2k。假設(shè)有兩個(gè)進(jìn)程A和B。其中A進(jìn)程的0、2頁(yè)已經(jīng)調(diào)入到內(nèi)存的2、3號(hào)頁(yè)框；B進(jìn)程的1、3頁(yè)已經(jīng)調(diào)入到內(nèi)存的7、8號(hào)頁(yè)框。請(qǐng)問(wèn)：A進(jìn)程的虛擬地址12FF可以轉(zhuǎn)換成什么物理地址B進(jìn)程的虛擬地址17BA可以轉(zhuǎn)換成什么物理地址如果不能轉(zhuǎn)換，操作系統(tǒng)會(huì)執(zhí)行什么操作答：A進(jìn)程的12FF轉(zhuǎn)換成物理地址為1AFFB進(jìn)程的17BA無(wú)法轉(zhuǎn)換成物理地址，因?yàn)檫@個(gè)頁(yè)不在內(nèi)存，需要

20、發(fā)生缺頁(yè)中斷，調(diào)入這個(gè)頁(yè)面答：(a) 49172 (b)57348 (c) 615482一臺(tái)計(jì)算機(jī)為每個(gè)進(jìn)程提供65536字節(jié)的地址空間，頁(yè)面的大小為4k。一個(gè)程序有32768字節(jié)的正文，16386字節(jié)的數(shù)據(jù)，15870字節(jié)的堆棧，此程序是否能裝入此地址空間若頁(yè)面大小為512字節(jié)呢答：文本占8頁(yè)，數(shù)據(jù)占5頁(yè)，堆棧占4頁(yè)。因此程序需要17頁(yè)，而實(shí)際上只有65536/4k=16頁(yè)的空間，不足。而如果頁(yè)面有512字節(jié)，正文需要64頁(yè)，數(shù)據(jù)需要33頁(yè)，堆棧需要31頁(yè)，一共128頁(yè)，而實(shí)際上有65536/512=128頁(yè)的空間，所以正好放入。3若兩個(gè)進(jìn)程共享一個(gè)頁(yè)面，該頁(yè)面可否對(duì)一個(gè)進(jìn)程只讀，對(duì)另一個(gè)進(jìn)

21、程可讀寫(xiě)如何實(shí)現(xiàn)答：可以實(shí)現(xiàn)。在頁(yè)表里面為每一頁(yè)增加一個(gè)保護(hù)字段就可以了。第七次作業(yè)書(shū)上的作業(yè) 假設(shè)一個(gè)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器有5000個(gè)柱面，從0到4999。驅(qū)動(dòng)器正在為143的一個(gè)請(qǐng)求服務(wù)，且前面的一個(gè)請(qǐng)求在125。按照FIFO的順序，即將到來(lái)的請(qǐng)求是86，1470，913，1774，948，1509，1022，1750，130。請(qǐng)按照FCFS、SSTF、SCAN、LOOK、C-SCAN、C-LOOK開(kāi)計(jì)算磁頭移動(dòng)距離。答：a. FCFS : 143, 86, 1470, 913, 1774, 948, 1509, 1022, 1750, 130. 總尋道距離7081.b. SSTF : 143, 1

22、30, 86, 913, 948, 1022, 1470, 1509, 1750, 1774. 總尋道距離1745.c. SCAN ：143, 913, 948, 1022, 1470, 1509, 1750, 1774, 4999, 130, 86. 總尋道距離9769.:143, 913, 948, 1022, 1470, 1509, 1750, 1774, 130, 86. 總尋道距離3319.e. C-SCAN : 143, 913, 948, 1022, 1470, 1509, 1750, 1774, 4999, 0, 86, 130. 總尋道距離9985f. C-LOOK : 14

23、3, 913, 948, 1022, 1470, 1509, 1750, 1774, 86, 130.總尋道距離3363.補(bǔ)充作業(yè)1什么是設(shè)備無(wú)關(guān)性？答：設(shè)備獨(dú)立性是指應(yīng)用程序獨(dú)立于具體使用的物理設(shè)備。2以下各項(xiàng)工作由I/O軟件的哪一層完成？a.為一個(gè)磁盤(pán)讀操作計(jì)算磁道、扇區(qū)、磁頭；b.向設(shè)備寄存器寫(xiě)命令；c.檢查用戶(hù)是否允許使用設(shè)備；d.將二進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成ASCII碼以便打印答：a. 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序；b. 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序；c. 設(shè)備獨(dú)立性軟件；d. 用戶(hù)空間的I/O軟件。3為什么在要打印的文件通常都假脫機(jī)輸出到磁盤(pán)上？答：打印機(jī)作為一個(gè)獨(dú)占的設(shè)備無(wú)法保證多個(gè)用戶(hù)共享，這樣用戶(hù)在打印時(shí)經(jīng)常因?yàn)闊o(wú)法

24、申請(qǐng)到打印機(jī)而等待。使用SPOOLing技術(shù)將打印機(jī)這樣的獨(dú)占設(shè)備變成了共享設(shè)備，用戶(hù)需要打印的內(nèi)容只要假脫機(jī)輸出到磁盤(pán)上用戶(hù)就可以認(rèn)為打印成功，方便了用戶(hù)的使用。第八次作業(yè)書(shū)上的作業(yè) 為什么文件分配的位圖必須保存在大容量存儲(chǔ)器中，而不是主存中？答：因?yàn)槿绻４嬖趦?nèi)存中，當(dāng)系統(tǒng)崩潰時(shí)，這些空閑區(qū)間的信息將會(huì)被丟失，而如果保存在大容量存儲(chǔ)器中就可以解決這個(gè)問(wèn)題。補(bǔ)充作業(yè)1假設(shè)要為一個(gè)文件換一個(gè)名字。一種選擇是使用操作系統(tǒng)提供的RENAME方法，另一種方法是：把文件復(fù)制為新文件，然后刪除原來(lái)的文件以實(shí)現(xiàn)重命名。請(qǐng)問(wèn)，這兩種方法在實(shí)現(xiàn)上有什么不同？ 答：RENAME方法是修改目錄文件的文件名部分，而刪除原來(lái)文件再重命名則需要再創(chuàng)立一個(gè)新文件，目錄文件中增加一項(xiàng)，分配新空間；刪除目錄文件中的文件項(xiàng)目，然后回收占用的空間。2請(qǐng)解釋使用索引節(jié)點(diǎn)有什么好處答：減小目錄文件的大小，提高查找文件的效率3 在UNIX中o