操作系統(tǒng)課后題答案

1、課本課后題部分答案第一章1 .設計現(xiàn)代OS勺主要目標是什么？答：（1）有效性（2）方便性（3）可擴充性（4）開放性2 .OS勺作用可表現(xiàn)在哪幾個方面？答：（1）OS乍為用戶與計算機硬件系統(tǒng)之間的接口（2） OS乍為計算機系統(tǒng)資源的管理者（3） O裝現(xiàn)了對計算機資源的抽象13 .OST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基本特征；最基本的特征是并發(fā)性。14 .處理機管理有哪些主要功能？它們的主要任務是什么？答：處理機管理的主要功能是：進程管理、進程同步、進程通信和處理機調(diào)度；進程管理：為作業(yè)創(chuàng)建進程，撤銷已結(jié)束進程，控制進程在運行過程中的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。進程同步：為

2、多個進程（含線程）的運行進行協(xié)調(diào)。通信：用來實現(xiàn)在相互合作的進程之間的信息交換。處理機調(diào)度：（1）作業(yè)調(diào)度。從后備隊里按照一定的算法，選出若干個作業(yè)，為他們分配運行所需的資源（首選是分配內(nèi)存）。（2）進程調(diào)度：從進程的就緒隊列中，按照一定算法選出一個進程，把處理機分配給它，并設置運行現(xiàn)場，使進程投入執(zhí)行。15 .內(nèi)存管理有哪些主要功能？他們的主要任務是什么？北京石油化工學院信息工程學院計算機系3/48計算機操作系統(tǒng)習題參考答案余有明與計07和計G09勺同學們編著3/48答：內(nèi)存管理的主要功能有：內(nèi)存分配、內(nèi)存保護、地址映射和內(nèi)存擴充。內(nèi)存分配：為每道程序分配內(nèi)存。內(nèi)存保護：確保每道用戶程序都只

3、在自己的內(nèi)存空間運行，彼此互不干擾。地址映射：將地址空間的邏輯地址轉(zhuǎn)換為內(nèi)存空間與對應的物理地址。內(nèi)存擴充：用于實現(xiàn)請求調(diào)用功能，置換功能等。16 .設備管理有哪些主要功能？其主要任務是什么？答：主要功能有：緩沖管理、設備分配和設備處理以及虛擬設備等。主要任務：完成用戶提出的I/O請求，為用戶分配I/O設備；提高CPU和I/O設備的利用率；提高I/O速度；以及方便用戶使用I/O設備.17 .文件管理有哪些主要功能？其主要任務是什么？答：文件管理主要功能：文件存儲空間的管理、目錄管理、文件的讀/寫管理和保護。文件管理的主要任務：管理用戶文件和系統(tǒng)文件，方便用戶使用，保證文件安全性。第二章1 .什

4、么是前趨圖？為什么要引入前趨圖？答：前趨圖（PrecedenceGraph）是一個有向無循環(huán)圖，記為DAG（DirectedAcyclicGraph）,用于描述進程之間執(zhí)行的前后關系。2 .畫出下面四條語句的前趨圖：S1=a：=x+y;S2=b:=z+1;S3=c:=a-b;S4=w：=c+1;答：其前趨圖為:5 .在操作系統(tǒng)中為什么要引入進程概念？它會產(chǎn)生什么樣的影響？答：為了使程序在多道程序環(huán)境下能并發(fā)執(zhí)行，并對并發(fā)執(zhí)行的程序加以控制和描述，在操作系統(tǒng)中引入了進程概念。影響：使程序的并發(fā)執(zhí)行得以實行。7 .試說明PCB的作用，為什么說PCB是進程存在的惟一標志？答：PCB是進程實體的一部分

5、，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，成為能與其它進程并發(fā)執(zhí)行的進程。OS1根據(jù)PCB寸并發(fā)執(zhí)行的進程進行控制和管理的。8 .試說明進程在三個基本狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換的典型原因。答：(1)就緒狀態(tài)一執(zhí)行狀態(tài)：進程分配到CP賞源(2)執(zhí)行狀態(tài)一就緒狀態(tài)：時間片用完(3)執(zhí)行狀態(tài)一阻塞狀態(tài)：I/O請求(4)阻塞狀態(tài)一就緒狀態(tài)：I/O完成22.試寫出相應的程序來描述圖2-17所示的前驅(qū)圖。答：(a)Vara,b,c,d,e,f,g,h;semaphores0,0,0,0,0,0,0,0;beginparbeginbeginS1;s

6、ignal(a);signal(b);end;beginwait(a);S2;signal(c);signal(d);end;beginwait(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;parendend(b)Vara,b,c,d,e,f,g,h,i,j;semaphore:=0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;beginparbeginbe

7、ginS1;signal(a);signal(b);end;beginwait(a);S2;signal(c);signal(d);end;beginwait(b);S3;signal(e);signal(f);end;beginwait(c);S4;signal(g);end;beginwait(d);S5;signal(h);end;beginwait(e);S6;signal(i);end;beginwait(f);S7;signal(j);end;beginwait(g);wait(h);wait(i);wait(j);S8;end;parendend第三章第三章處理機調(diào)度與死鎖2.何

8、謂作業(yè)、作業(yè)步和作業(yè)流？答：作業(yè)包含通常的程序和數(shù)據(jù)，還配有作業(yè)說明書。系統(tǒng)根據(jù)該說明書對程序的運行進行控制。批處理系統(tǒng)中是以作業(yè)為基本單位從外存調(diào)入內(nèi)存。作業(yè)步是指每個作業(yè)運行期間都必須經(jīng)過若干個相對獨立相互關聯(lián)的順序加工的步驟。作業(yè)流是指若干個作業(yè)進入系統(tǒng)后依次存放在外存上形成的輸入作業(yè)流；在操作系統(tǒng)的控制下，逐個作業(yè)進程處理，于是形成了處理作業(yè)流。5.試說明低級調(diào)度的主要功能。答：（1）保存處理機的現(xiàn)場信息（2）按某種算法選取進程（3）把處理機分配給進程。8 .在批處理系統(tǒng)、分時系統(tǒng)和實時系統(tǒng)中，各采用哪幾種進程（作業(yè)）調(diào)度算法？答：批處理系統(tǒng)的調(diào)度算法：短作業(yè)優(yōu)先、優(yōu)先權、高響應比優(yōu)先

9、、多級反饋隊列調(diào)度算法。分時系統(tǒng)的調(diào)度算法：時間片輪轉(zhuǎn)法。實時系統(tǒng)的調(diào)度算法：最早截止時間優(yōu)先即EDR最低松弛度優(yōu)先即LLF算法。9 .何謂靜態(tài)和動態(tài)優(yōu)先級？確定靜態(tài)優(yōu)先級的依據(jù)是什么？答：靜態(tài)優(yōu)先級是指在創(chuàng)建進程時確定且在進程的整個運行期間保持不變的優(yōu)先級。動態(tài)優(yōu)先級是指在創(chuàng)建進程時賦予的優(yōu)先權，可以隨進程推進或隨其等待時間增加而改變的優(yōu)先級，可以獲得更好的調(diào)度性能。確定進程優(yōu)先級的依據(jù)：進程類型、進程對資源的需求和用戶要求。11 .在時間片輪轉(zhuǎn)法中，應如何確定時間片的大小？答：時間片應略大于一次典型的交互需要的時間。一般應考慮三個因素：系統(tǒng)對相應時間的要求、就緒隊列中進程的數(shù)目和系統(tǒng)的處理

10、能力。12 .通過一個例子來說明通常的優(yōu)先級調(diào)度算法不能適用于實時系統(tǒng)？答：實時系統(tǒng)的調(diào)度算法很多，主要是基于任務的開始截止時間和任務緊急/松弛程度的任務優(yōu)先級調(diào)度算法，通常的優(yōu)先級調(diào)度算法不能滿足實時系統(tǒng)的調(diào)度實時性要求而不適用。13 .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求？答：（1）終端型作業(yè)用戶提交的作業(yè)大多屬于較小的交互型作業(yè)，系統(tǒng)只要使這些作業(yè)在第一隊列規(guī)定的時間片內(nèi)完成，終端作業(yè)用戶就會感到滿足。(2)短批處理作業(yè)用戶，開始時像終端型作業(yè)一樣，如果在第一隊列中執(zhí)行一個時間片段即可完成，便可獲得與終端作業(yè)一樣的響應時間。對于稍長作業(yè)，通常只需在第二和第三隊列各執(zhí)行

11、一時間片即可完成，其周轉(zhuǎn)時間仍然較短。(3)長批處理作業(yè)，它將依次在第1,2,，n個隊列中運行，然后再按輪轉(zhuǎn)方式運行,用戶不必擔心其作業(yè)長期得不到處理。所以，多級反饋隊列調(diào)度算法能滿足多用戶需求。18 .何謂死鎖？產(chǎn)生死鎖的原因和必要條件是什么？答：死鎖是指多個進程在運行過程中因爭奪資源而造成的一種僵局，當進程處于這種僵持狀態(tài)時，若無外力作用，它們都將無法再向前推進。產(chǎn)生死鎖的原因為競爭資源和進程間推進順序非法。其必要條件是：互斥條件、請求和保持條件、不剝奪條件、環(huán)路等待條件。19 .在解決死鎖問題的幾個方法中，哪種方法最易于實現(xiàn)？哪種方法使資源利用率最高？答：解決死鎖的四種方法即預防、避免、

12、檢測和解除死鎖中，預防死鎖最容易實現(xiàn)；避免死鎖使資源的利用率最高。20 .請詳細說明可通過哪些途徑預防死鎖。答：(1)挨棄“請求和保持”條件，就是如果系統(tǒng)有足夠資源，便一次性把進程需要的所有資源分配給它；(2)挨棄“不剝奪”條件，就是已經(jīng)擁有資源的進程，當它提出新資源請求而不能立即滿足時，必須釋放它已保持的所有資源，待以后需要時再重新申請；(3)挨棄“環(huán)路等待”條件，就是將所有資源按類型排序標號，所有進程對資源的請求必須嚴格按序號遞增的次序提出。21.在銀行家算法的例子中，如果P0發(fā)出請求向量由Request(0,2,0)改為Request(0,1,0),問系統(tǒng)可否將資源分配給它？答：(1)可

13、以。銀行家算法各種資源數(shù)量分別為10、5、7,在T。時刻的資源分配如圖所示：情況進程MaxAllocationNeedAvailableABCABcABCABCPo7530IXp*743332Pi322200122巳902302600P，222211011P4433002431(2)具體分析如下：Requst0(0,1,0)<=Need。(7,4,3);Requst0(0,1,0)<=Available(2,3,0);系統(tǒng)先假定可為Po分配資源，并修改Available0,Allocation0和Neecb向量，由此形成的資源變化情況如下圖所示：情況MaxAllocationNee

14、dAvailable進程ABCABCABCABCPo763010743322JPi322200122Pa902302600P3222211011433002431(3)P0青求資源：P0發(fā)出請求向量Requst0(0,1,0),系統(tǒng)按銀行家算法進行檢查：Requsto(0,1,0)<=Need。(7,4,3);Requst0(0,1,0)<=Available(2,3,0);系統(tǒng)暫時先假定可為P0分配資源，并修改有關數(shù)據(jù)，如下圖所示廠WorkNeedWork+Allocation進程ABCABCABcABCFinishP。32273302Q342TurePi342122200542

15、TUreP2542600302844TUre瑪844011211ID55Ture10554310021057TureAllocation綜上所述系統(tǒng)可以將資源分配給它。22.銀行家算法中出現(xiàn)以下資源分配，試問(1)該狀態(tài)是否安全？(2)若進程P2提出Request(1,2,2,2)后，系統(tǒng)能否將資源分配給它？ProcessAllocationNeedAvailablePq003200121622Pi1000175013542356Pa03320652P*00140656試問：(1)該狀態(tài)是否安全？(2)若進程P2提出請求Request(1,2,2,2)后，系統(tǒng)能否將資源分配給它？答：(1)安全

16、，因為存在安全序列P0,P3,P4,P1,P2(2)系統(tǒng)能分配資源，分析如下。Request(1,2,2,2)<=Need2(2,3,5,6);Request(1,2,2,2)<=Available2(1,3,5,4);系統(tǒng)先假定可為P分配資源，并修改Available2,Allocation2和Need2向量,由此形成的資源變化情況如下圖所示：ProcessAllocationNeedAvailablePo003200120400巴10001750P225762356P303320652P*00140656再利用安全性算法檢查此時系統(tǒng)是否安全。如下圖ProcessWorkAllo

17、cationNeedWork+AHocationFinish巳040025762356J976truePo2g760032001229108trueP】291081000175039108truePa39108033206523121310tmeP43121310001406563121414true由此進行的安全性檢查得知，可以找到一個安全序列P2,P0,P1,P3,P4。第四章2.可采用哪幾種方式將程序裝入內(nèi)存？它們分別適用于何種場合？答：（1）絕對裝入方式，只適用于單道程序環(huán)境。（2）可重定位裝入方式，適用于多道程序環(huán)境。（3）動態(tài)運行時裝入方式，用于多道程序環(huán)境；不允許程序運行時在內(nèi)存

18、中移位置。17.分段和分頁存儲管理有何區(qū)別？答：（1）是信息的物理單位，分頁是為了實現(xiàn)離散分配方式，以消減內(nèi)存的外部零頭，提高內(nèi)存利用率。段則是信息的邏輯單位，它含有一組相對完整的信息。（2）頁的大小固定且由系統(tǒng)決定，由系統(tǒng)把邏輯地址劃分為頁號和頁內(nèi)地址兩部分，是由機械硬件實現(xiàn)的，因而在系統(tǒng)中只能有一種大小的的頁面；而段的長度卻不固定，決定于用戶所編寫的程序，通常由編譯程序在對原程序進行編譯時，根據(jù)信息的性質(zhì)來劃分。（3）分頁的作業(yè)地址空間是一維的，而分段作業(yè)地址空間則是二維的。19 .虛擬存儲器有哪些特征？其中最本質(zhì)的特征是什么？答：虛擬存儲器有多次性、對換性、虛擬性三大特征。最本質(zhì)的特征是

19、虛擬性。20 .實現(xiàn)虛擬存儲器需要哪些硬件支持？答：（1）請求分頁（段）的頁（段）表機制（2）缺頁（段）中斷機構(gòu)（3）地址變換機構(gòu)21 .實現(xiàn)虛擬存儲器需要哪幾個關鍵技術？答：（1）在分頁請求系統(tǒng)中是在分頁的基礎上，增加了請求調(diào)頁功能和頁面置換功能所形成的頁式虛擬存儲系統(tǒng)。允許只裝入少數(shù)頁面的程序（及數(shù)據(jù)），便啟動運行。（2）在請求分段系統(tǒng)中是在分段系統(tǒng)的基礎上，增加了請求調(diào)段及分段置換功能后形成的段式虛擬存儲系統(tǒng)。允許只裝入少數(shù)段（而非所有段）的用戶程序和數(shù)據(jù)，即可啟動運行。25 .在請求分頁系統(tǒng)中，通常采用哪種頁面分配方式？為什么？答：固定分配方式是基于進程的類型（交互型）或根據(jù)程序員、系

20、統(tǒng)管理員的建議，為每個進程分配固定頁數(shù)的內(nèi)存空間，整個運行期間不再改變；采用可變分配方式有全局置換和局部置換兩種，前者易于實現(xiàn)，后者效率高。26 .在一個請求分頁系統(tǒng)中，采用LRU頁面置換算法時，假如一個作業(yè)的頁面走向為4,3,2,1,4,3,5,4,3,2,1,5,當分配給該作業(yè)的物理塊數(shù)/另J為3和4時，試計算訪問過程中所發(fā)生的缺頁次數(shù)和缺頁率？比較所得結(jié)果？答：當分配給該作業(yè)的物理塊數(shù)泌3時，缺頁7次，缺頁率：7/12=0.583;當分配給該作業(yè)的物理塊數(shù)泌4時，缺頁4次，缺頁率：4/12=0.333.28.試說明改進型Clock置換算法的基本原理.答：因為修改過的頁面在換出時付出的開銷

21、比未被修改過的頁面大，在改進型Clock算法中，既考慮頁面的使用情況，還要增加置換代價的因素；在選擇頁面作為淘汰頁面時，把同時滿足未使用過和未被修改作為首選淘汰頁面。第五章7.有哪幾種I/O控制方式？各適用于何種場合？答：共有四種I/O控制方式。(1)程序I/O方式：早期計算機無中斷機構(gòu)，處理機對I/O設備的控制采用程序I/O方式或稱忙等的方式。(2)中斷驅(qū)動I/O控制方式：適用于有中斷機構(gòu)的計算機系統(tǒng)中。(3)直接存儲器訪問(DMAI/O控制方式：適用于具有DM倭制器的計算機系統(tǒng)中。(4)I/O通道控制方式：具有通道程序的計算機系統(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：

22、(1)緩和CPUfI/O設備間速度不匹配的矛盾(2)減少對CPU勺中斷頻率，放寬對中斷響應時間的限制(3)提高CPUfI/O設備之間的并行性17 .何謂設備虛擬？實現(xiàn)設備虛擬時所依賴的關鍵技術是什么？答：設備虛擬是指把獨占設備經(jīng)過某種技術處理改造成虛擬設備?？商摂M設備是指一臺物理設備在采用虛擬技術后，可變成多臺邏輯上的虛擬設備，則可虛擬設備是可共享的設備，將它同時分配給多個進程使用，并對這些訪問該物理設備的先后次序進行控制。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)、輸入進程SPi和輸出進程SPo三部分組成。19 .在實現(xiàn)后臺打印時，SPOOLing系統(tǒng)應為請求I/O的進程提供哪些服務？答：在實現(xiàn)后臺打印時，SPOOLing系統(tǒng)應為請求I/O的進程提供以下服務：(1)由輸出進程在輸出井中申請一空閑盤塊區(qū)，并將要打印的數(shù)據(jù)送入其中；(2)輸出進程為用戶進程申請空白用戶打印表，填入打印要求，將該表掛到請求打印隊列。(3)一旦打印機空閑，輸出進程便從請求打印隊列的隊首取出一張請求打印表，根據(jù)表中要求將要打印的數(shù)據(jù)從輸出井傳送到內(nèi)存緩沖區(qū)，再由打印機進行打印。第六章1.何謂數(shù)據(jù)項、記錄和文件？答