操作系統(tǒng)(1~8章的課后習(xí)習(xí)題答案)

1、：存儲(chǔ)程序式計(jì)算機(jī)的主要特點(diǎn)是：集中順序過程控制（1）過程性：模擬人們手工操作 （2）集中控制：由CPU集中管理 （3)順序性：程序計(jì)數(shù)器：a:批處理系統(tǒng)的特點(diǎn)：早期批處理有個(gè)監(jiān)督程序，作業(yè)自動(dòng)過渡直到全部處理完，而脫機(jī)批處理的特點(diǎn)：主機(jī)與衛(wèi)星機(jī)并行操作。b:分時(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn)：（1）：并行性。共享一臺(tái)計(jì)算機(jī)的眾多聯(lián)機(jī)用戶可以在各自的終端上同時(shí)處理自己的程序。（2）：獨(dú)占性。分時(shí)操作系統(tǒng)采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)的方法使一臺(tái)計(jì)算機(jī)同時(shí)為許多終端上同時(shí)為許多終端用戶服務(wù)，每個(gè)用戶的感覺是自己獨(dú)占計(jì)算機(jī)。操作系統(tǒng)通過分時(shí)技術(shù)將一臺(tái)計(jì)算機(jī)改造為多臺(tái)虛擬計(jì)算機(jī)。（3）：交互性。用戶與計(jì)算機(jī)之間可以進(jìn)行“交互

2、會(huì)話”，用戶從終端輸入命令，系統(tǒng) 通過屏幕（或打印機(jī)）將信息反饋給用戶，用戶與系統(tǒng)這樣一問一答，直到全部工作完成。c：分時(shí)系統(tǒng)的響應(yīng)比較快的原因： 因?yàn)榕坎僮飨到y(tǒng)的作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間較長，而分時(shí)操作系統(tǒng)一般采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)的方法，一臺(tái)計(jì)算機(jī)與許多終端設(shè)備連接，使一臺(tái)計(jì)算機(jī)同時(shí)為多個(gè)終端用戶服務(wù)，該系統(tǒng)對(duì)每個(gè)用戶都能保證足夠快的響應(yīng)時(shí)間，并提供交互會(huì)話功能。：實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)和分時(shí)系統(tǒng)的本質(zhì)區(qū)別：實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)要追求的目標(biāo)是：對(duì)外部請(qǐng)求在嚴(yán)格時(shí)間范圍內(nèi)做出反應(yīng)，有高可靠性和完整性。其主要特點(diǎn)是資源的分配和調(diào)度首先要考慮實(shí)時(shí)性然后才是效率。此外，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)應(yīng)有較強(qiáng)的容錯(cuò)能力，分時(shí)操作系統(tǒng)的工作方式是：一

3、臺(tái)主機(jī)連接了若干個(gè)終端，每個(gè)終端有一個(gè)用戶在使用。用戶交互式地向系統(tǒng)提出命令請(qǐng)求，系統(tǒng)接受每個(gè)用戶的命令，采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)方式處理服務(wù)請(qǐng)求，并通過交互方式在終端上向用戶顯示結(jié)果。用戶根據(jù)上步結(jié)果發(fā)出下道命。分時(shí)操作系統(tǒng)將CPU的時(shí)間劃分成若干個(gè)片段，稱為時(shí)間片。操作系統(tǒng)以時(shí)間片為單位，輪流為每個(gè)終端用戶服務(wù)。每個(gè)用戶輪流使用一個(gè)時(shí)間片而使每個(gè)用戶并不感到有別的用戶存在。分時(shí)系統(tǒng)具有多路性、交互性、“獨(dú)占”性和及時(shí)性的特征。1-4：（1）：嵌入式系統(tǒng)是指計(jì)算機(jī)作為某個(gè)專用系統(tǒng)中的一個(gè)部件而存在，嵌入到更大的，專用的系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，是一種以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟件硬件課裁剪，功能，可

4、靠性，成本，體積，功耗有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。（2）：嵌入式操作系統(tǒng)是一種用途廣泛的系統(tǒng)軟件，過去它主要用于工業(yè)控制和國防系統(tǒng)領(lǐng)域。：多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)是在計(jì)算機(jī)主存中同時(shí)存放幾道相互獨(dú)立的程序，他們?cè)诓僮飨到y(tǒng)控制之下，相互穿插地運(yùn)行。當(dāng)某道程序因某種原因不能繼續(xù)運(yùn)行下去時(shí)（如等待外部設(shè)備傳輸）操作系統(tǒng)便將另一道程序投入運(yùn)行，這樣可以是CPU和各外部設(shè)備盡可能地并行操作，從而提高計(jì)算機(jī)的使用效率。（2）多道程序運(yùn)行的特征：a:多道：計(jì)算機(jī)主存中同時(shí)存放幾道相互獨(dú)立的程序  b：宏觀上并行：同時(shí)進(jìn)入系統(tǒng)的幾道程序都處于運(yùn)行過程中，即它們都開始運(yùn)行，但都未運(yùn)行完畢。c:微觀上串行：從微

5、觀上看，主存中的多道程序輪流或分時(shí)的占有處理機(jī)，交替執(zhí)行。 ：分時(shí)技術(shù)是把處理機(jī)時(shí)間劃分成很短的時(shí)間片（如幾百毫秒）輪地分配給各個(gè)應(yīng)用程序使用，如果某個(gè)程序在分配的時(shí)間片用完之前計(jì)算還未完成，該程序就暫停執(zhí)行，等待下一輪繼續(xù)計(jì)算。此時(shí)處理機(jī)讓給另一個(gè)用戶程序使用。：a:操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中所有軟件與硬件想連接的第一層軟件，它在裸機(jī)上運(yùn)行。同時(shí)是系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件運(yùn)行的基礎(chǔ)。操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)中管理所有硬件和軟件的軟件。操作系統(tǒng)是一個(gè)大型的程序系統(tǒng)，它負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟，硬件資源的分配；控制和協(xié)調(diào)并發(fā)活動(dòng)；提供用戶接口，使用戶獲得良好的工作環(huán)境。 b:操作系統(tǒng)的特性是（1）：并

6、發(fā)  能處理多個(gè)同時(shí)性活動(dòng)的能力。在單機(jī)上，可以在CPU和I/O設(shè)備上同時(shí)操作。（2）：共享  多個(gè)計(jì)算機(jī)任務(wù)對(duì)系統(tǒng)資源的共同享用。（3）：不確定性 操作系統(tǒng)能處理大量的，隨機(jī)的事件序列，使各用戶的計(jì)算任務(wù)正確地完成。：操作系統(tǒng)的資源管理功能包括處理機(jī)管理，存儲(chǔ)管理，輸入/輸出管理和文件系統(tǒng)管理這四大功能。其中處理機(jī)管理 和輸入輸出管理這兩個(gè)功能與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬部件有關(guān)  。1-10：Windows系統(tǒng)是嵌入式操作系統(tǒng)。1-11：UNIX系統(tǒng)是一個(gè)多用戶分時(shí)操作系統(tǒng)，Linux是類似于UNIX操作系統(tǒng)的個(gè)人計(jì)算機(jī)操

7、作系統(tǒng)。1-12：操作系統(tǒng)應(yīng)該解決的基本問題有：a：資源分配的策略和方法  b：協(xié)調(diào)并發(fā)活動(dòng)的關(guān)系  c：保證數(shù)據(jù)的一致性  d：實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存取控制1-13：操作系統(tǒng)的類型主要有：批量操作系統(tǒng)，分時(shí)操作系統(tǒng)，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)這幾種。1-14：在多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)中，所采用的關(guān)鍵技術(shù)有并行處理技術(shù)和虛擬技術(shù)。第二章2-1：操作系統(tǒng)虛擬機(jī)是就是一個(gè)操作系統(tǒng)上，通過虛擬機(jī)軟件的方式，虛擬出另外一臺(tái)機(jī)器出來，操作系統(tǒng)虛擬機(jī)提供了協(xié)助用戶解決問題的環(huán)境，其功能是通過它提供的命令來體現(xiàn)的，用戶也是通過這一組命令和操作系統(tǒng)虛擬機(jī)打

8、交道。2-2：在設(shè)計(jì)操作系統(tǒng)時(shí)，可以考慮的結(jié)構(gòu)組織有模塊結(jié)構(gòu)，接口和運(yùn)行時(shí)的組織結(jié)構(gòu)三個(gè)方面。2-3：處理機(jī)的態(tài)又稱為處理機(jī)的特權(quán)級(jí)，就是處理機(jī)當(dāng)前處于何種狀態(tài)，正在執(zhí)行哪類程序。要區(qū)分處理機(jī)的態(tài)是因?yàn)椴僮飨到y(tǒng)的管理程序和用戶程序在處理機(jī)上執(zhí)行時(shí)，二者的職責(zé)不同，權(quán)限也不同，為此，根據(jù)對(duì)資源和機(jī)器指令的使用權(quán)限，將處理執(zhí)行時(shí)的工作狀態(tài)區(qū)分為不同的態(tài)。2-4：管態(tài)又稱為系統(tǒng)態(tài)，是操作系統(tǒng)的管理程序執(zhí)行時(shí)機(jī)器所處的狀態(tài)。用戶態(tài)又稱為目態(tài)，是用戶 程序執(zhí)行時(shí)機(jī)器所處的狀態(tài)，在此狀態(tài)下禁止使用特權(quán)指令。   這兩者的區(qū)別是管態(tài)可以在它對(duì)應(yīng)的狀態(tài)下中央處理機(jī)可以使用全部的指令，包括一

9、組特權(quán)指令，而用戶態(tài)在它對(duì)應(yīng)的狀態(tài)下禁止使用特權(quán)指令，管態(tài)可以使用所有的資源，允許訪問整個(gè)存儲(chǔ)區(qū)，用戶態(tài)卻不能直接取用資源與改變機(jī)器狀態(tài)，并且只允許用戶程序訪問自己的存儲(chǔ)區(qū)域。2-5：中斷是是指某個(gè)事件（例如電源掉電，定點(diǎn)加法溢出或I/O傳輸結(jié)束等）發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)中止現(xiàn)行程序的運(yùn)行，引出處理該事件的程序進(jìn)行處理，處理完畢后返回?cái)帱c(diǎn)，繼續(xù)執(zhí)行。 在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中要引進(jìn)中斷的原因是為了實(shí)現(xiàn)并發(fā)活動(dòng)，為了實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的自動(dòng)化工作，系統(tǒng)必須具備處理中斷的能力。2-6：按中斷的功能來分，中斷的類型有輸入輸出中斷，外中斷，機(jī)器故障中斷，程序性中斷，訪管中斷。2-7：強(qiáng)迫性中斷，這類中斷事件不是正在

10、運(yùn)行的程序所期待的，而是由某種事故或外部請(qǐng)求信號(hào)所引起的。        自愿中斷是運(yùn)行程序所期待的事件，這種事件是由于運(yùn)行程序請(qǐng)求操作系統(tǒng)服務(wù)而引起的。       例如在按功能所分的五大類中斷中，輸入輸出中斷，外中斷，機(jī)器故障中斷，程序性中斷屬于強(qiáng)迫性中斷，訪管中斷屬于自愿中斷類型。2-8：中斷與俘獲的不同在于：中斷由處理機(jī)外部事件引起的中斷，在x86中稱之為異步中斷，它是隨著CPU的時(shí)鐘隨機(jī)產(chǎn)生的，可能發(fā)生在一條指令執(zhí)行過程中，也可能發(fā)生在一條指令執(zhí)行后，包括I/O中斷，外中斷。   俘獲

11、由處理機(jī)內(nèi)部事件引起的中斷，在x86中稱為異常，也稱為同步中斷，包括訪管中斷，程序性中斷，機(jī)器故障中斷。同步中斷指的是由CPU控制單元產(chǎn)生，是在一條指令執(zhí)行完畢后才會(huì)發(fā)出中斷，如執(zhí)行了一條INT指令。2-9：中斷響應(yīng)是當(dāng)中央處理機(jī)發(fā)現(xiàn)已有中斷請(qǐng)求時(shí)，中止現(xiàn)行程序執(zhí)行，并自動(dòng)引出中斷處理程序的過程。，其實(shí)質(zhì)是交換用戶程序和處理該中斷事件的中斷處理程序的指令執(zhí)行地址和處理器狀態(tài)，以達(dá)到如下目的：（1）保留程序斷點(diǎn)及有關(guān)信息 (2)自動(dòng)轉(zhuǎn)入相應(yīng)的中斷處理程序執(zhí)行。2-12：當(dāng)中斷發(fā)生時(shí)，由中斷源自己引導(dǎo)處理機(jī)進(jìn)入中斷服務(wù)程序的中斷過程稱為向量中斷。      提高中斷的

12、處理速度，在向量中斷中，對(duì)于每一個(gè)中斷類型都設(shè)置一個(gè)中斷向量，中斷向量就是該類型中斷的中斷服務(wù)例行程序的入口地址和處理器狀態(tài)字。2-13：軟件的中斷處理過程主要分為三個(gè)階段過程：（1）保護(hù)現(xiàn)場和傳遞參數(shù)（2）執(zhí)行相應(yīng)的中斷（或自陷）服務(wù)例程（3）恢復(fù)和退出中斷圖如下： 第3章 3-1：系統(tǒng)生成是指為了滿足物理設(shè)備的約束和需要的系統(tǒng)功能，通過組裝一批模塊來產(chǎn)生一個(gè)清晰的，使用方便的操作系統(tǒng)的過程。3-2：系統(tǒng)引導(dǎo)的主要任務(wù)是將操作系統(tǒng)的必要部分裝入主存并使系統(tǒng)運(yùn)行，最終處于命令接受狀態(tài)。3-3：處理應(yīng)用程序分為的步驟有：（1）編輯（修改）：建立一個(gè)新文件，或?qū)σ延械奈募械腻e(cuò)

13、誤進(jìn)行修改。 （2)編譯：將源程序翻譯成浮動(dòng)的目標(biāo)代碼，完成這一步工作需要有相應(yīng)語言編譯器，如源程序是C 語言寫的，那么必須要有C編譯器 （3）連接：將主程序和其他所需要的子程序和例行程序連接裝配在一起，使之成為一個(gè)可執(zhí)行的，完整的主存映像文件 。（4）運(yùn)行：將主存映像文件調(diào)入主存，并啟動(dòng)運(yùn)行，最后得出計(jì)算結(jié)果。這些步驟之間的聯(lián)系，具體表現(xiàn)為：a：每個(gè)步驟處理的結(jié)果產(chǎn)生下一個(gè)步驟所需要的文件。b：一個(gè)步驟能否正確執(zhí)行，依賴于前一個(gè)步驟是否成功的完成。3-4：  靜態(tài)連接與動(dòng)態(tài)連接的區(qū)別在于：靜態(tài)連接，當(dāng)有多個(gè)應(yīng)用程序都需要調(diào)用同一個(gè)庫函數(shù)時(shí)，這多個(gè)應(yīng)用程序的目標(biāo)文

14、件中都將包含這個(gè)外部函數(shù)對(duì)應(yīng)的代碼；動(dòng)態(tài)連接不需要將應(yīng)用程序所需要的外部函數(shù)代碼從庫中提取出來并連接到目標(biāo)文件中，而是在應(yīng)用程序需要調(diào)用外部函數(shù)的地方做記錄，并說明要使用的外部函數(shù)名和引用入口號(hào)，形成調(diào)用鏈表。3-5：用戶與操作系統(tǒng)的接口是：程序接口，命令接口，圖形接口。一個(gè)分時(shí)系統(tǒng)提供的接口有操作接口和程序接口。一個(gè)批處理系統(tǒng)提供的接口是：系統(tǒng)功能調(diào)用和作業(yè)控制語言3-6：Windows系統(tǒng)提供的用戶接口是圖形化用戶界面。       3-8 什么是系統(tǒng)調(diào)用對(duì)操作系統(tǒng)的服務(wù)請(qǐng)求與一般的子程序調(diào)用有什么區(qū)別答：系統(tǒng)調(diào)用是用戶在程序一級(jí)請(qǐng)求操作系

15、統(tǒng)服務(wù)的一種手段，它不是一條簡單的指令，而是帶有一定功能號(hào)的訪管指令。   區(qū)別：操作系統(tǒng)服務(wù)的功能都是與操作系統(tǒng)本身有關(guān)的，對(duì)它的調(diào)用是通過一條訪管指令來實(shí)現(xiàn)的。3-10 簡述系統(tǒng)調(diào)用的執(zhí)行過程答：執(zhí)行過程：在用戶程序中，需要請(qǐng)求操作系統(tǒng)服務(wù)的地方安排一條系統(tǒng)調(diào)用，這樣當(dāng)程序執(zhí)行到這一條指令時(shí)就會(huì)發(fā)生中斷，系統(tǒng)由用戶態(tài)轉(zhuǎn)為管態(tài)，操作系統(tǒng)的訪管中斷處理程序得到控制權(quán)，它將按系統(tǒng)調(diào)用的功能號(hào)，借助例行子程序入口地址表轉(zhuǎn)到相應(yīng)的例行程序去執(zhí)行在完成用戶需要的服務(wù)功能后，退出中斷，返回到用戶程序的斷點(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行。第四章4-1試解釋下列名詞，程序的順序執(zhí)行，程序的并行執(zhí)行答

16、：一個(gè)計(jì)算機(jī)由若干操作組成，若這些操作必須按照某種先后次序來執(zhí)行，以保證操作結(jié)果的正確性，就是程序順序執(zhí)行。程序的并行執(zhí)行時(shí)指：若干程序同時(shí)在系統(tǒng)中運(yùn)行，這些程序的執(zhí)行在時(shí)間上是重疊的，一個(gè)程序的執(zhí)行尚未結(jié)束，另一個(gè)程序的執(zhí)行已經(jīng)開始。4-2.什么是時(shí)間有關(guān)的錯(cuò)誤試舉例說明。答：程序并行執(zhí)行時(shí)共享了公共變量，其執(zhí)行結(jié)果將與并行執(zhí)行的相對(duì)速度有關(guān)，即，給定相同的初始條件，也可能得到不同的結(jié)果，此為與時(shí)間的有關(guān)錯(cuò)誤，例如：在程序A和程序B中，共享了變量N=3，程序A進(jìn)行N+，程序B進(jìn)行printf和N=0操作，由于程序A和程序B共享N，所以A和B的執(zhí)行順序不同會(huì)得到不同的結(jié)果，就產(chǎn)生了時(shí)間有關(guān)錯(cuò)誤

17、的問題。4-3：進(jìn)程是：（1）：進(jìn)程是這樣的計(jì)算部分，它是可以和其他計(jì)算并行的一個(gè)計(jì)算。 （2）：進(jìn)程（有時(shí)稱為任務(wù)）是一個(gè)程序與其數(shù)據(jù)一道通過處理機(jī)執(zhí)行所發(fā)生的活動(dòng)。  （3）：任務(wù)（或稱為進(jìn)程）是由一個(gè)程序以及與它相關(guān)的狀態(tài)信息（包括寄存器內(nèi)容，存儲(chǔ)區(qū)域和鏈接表）所組成的。（4）：所謂進(jìn)程，就是一個(gè)程序在給定活動(dòng)空間和初始環(huán)境下，在一個(gè)處理機(jī)上的執(zhí)行過程。 （5）根據(jù)1978年在廬山召開的全國操作系統(tǒng)會(huì)議上關(guān)于進(jìn)程的討論，結(jié)合國外的各種觀點(diǎn)，國內(nèi)對(duì)進(jìn)程這一概念做了如下描述：進(jìn)程是指一個(gè)具有一定獨(dú)立功能的程序關(guān)于某個(gè)數(shù)據(jù)集合的一次運(yùn)行活動(dòng)。  進(jìn)程與程

18、序的主要區(qū)別：a：程序是指令的有序集合，是一個(gè)靜態(tài)概念，其本身沒有任何運(yùn)行的含義。而進(jìn)程是程序在處理機(jī)上的一次執(zhí)行過程，是一個(gè)動(dòng)態(tài)概念。程序可以作為一種軟件資料長期保存，而進(jìn)程則是有一定生命期的，它能夠動(dòng)態(tài)地產(chǎn)生和消亡。即進(jìn)程可由”創(chuàng)建“而產(chǎn)生，由調(diào)度而執(zhí)行，因得不到資源而暫停，以致最后由”撤銷“而消亡。 b：進(jìn)程是一個(gè)能獨(dú)立運(yùn)行的單位，能與其他進(jìn)程并行地活動(dòng)。 c：進(jìn)程是競爭計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有限資源的基本單位，也是進(jìn)行處理機(jī)調(diào)度的基本單位。4-4：（1） 順序程序的操作是有先后次序的，原因是：以保證操作結(jié)果的正確性。      并發(fā)程序的

19、操作是可以并發(fā)執(zhí)行的，原因：系統(tǒng)中存在大量的操作，就可以進(jìn)行并發(fā)執(zhí)行處理，提高系統(tǒng)的處理能力和計(jì)算機(jī)的利用率。4-6：進(jìn)程的基本狀態(tài)：運(yùn)行狀態(tài)，就緒狀態(tài)，等待狀態(tài)。在一個(gè)系統(tǒng)中必須區(qū)分這幾種狀態(tài)的原因是 ：           1）系統(tǒng)中處理機(jī)的數(shù)目總是少于進(jìn)程數(shù)，只有少數(shù)進(jìn)程能夠獲得處理機(jī)控制權(quán)。           2）有些進(jìn)程已經(jīng)獲得處理機(jī)控制權(quán)（運(yùn)行狀態(tài)）;      

20、     3）有些進(jìn)程希望獲得處理控制權(quán)但因處理機(jī)太少而暫時(shí)得不到（就緒）;           4）有些處理機(jī)因某種原因暫時(shí)不能運(yùn)行（等待）。 4-9：（1） 變遷2發(fā)生的原因是：時(shí)間片到；變遷3發(fā)生的原因是：服務(wù)請(qǐng)求（如請(qǐng)求I/O等）；變遷4發(fā)生的原因是：服務(wù)完成、事件來到。         （2）：在運(yùn)行的狀態(tài)下，進(jìn)程因請(qǐng)求某種服務(wù)而變成等待狀態(tài)，當(dāng)請(qǐng)求的事件完成后，處于等待狀態(tài)的進(jìn)程并不能恢復(fù)到運(yùn)行狀態(tài)，而是

21、轉(zhuǎn)變?yōu)榫途w狀態(tài)，通過重新調(diào)度程序才能轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)行狀態(tài)。         （3）：a：2->1,c:4>1與b:3->2的因果關(guān)系可能發(fā)生，在阻塞的情況下或者運(yùn)行因請(qǐng)求某種服務(wù)，運(yùn)行可變成等待狀況；在喚醒的情況下或者當(dāng)請(qǐng)求的事件完成后，處于等待狀態(tài)的進(jìn)程并不能恢復(fù)到運(yùn)行狀態(tài)，等待可變成就緒；通過重新調(diào)度程序才能轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)行狀態(tài)。4-10：原因：線程在活動(dòng)期間，其狀態(tài)時(shí)不斷變化的，這些變化是有系統(tǒng)運(yùn)行的狀況，同時(shí)存在其他線程和線程本身的算法等因素共同決定的。4-11：進(jìn)程控制塊是一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是標(biāo)識(shí)進(jìn)程存在的實(shí)體。 

22、60;       作用是：當(dāng)系統(tǒng)創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程時(shí)，必須為他設(shè)置一個(gè)進(jìn)程控制塊（PCB），然后根據(jù)PCB的信息對(duì)進(jìn)程實(shí)施控制和管理，進(jìn)程任務(wù)完成時(shí)，系統(tǒng)撤銷它的PCB，進(jìn)程也隨之消亡?？傊M(jìn)程控制塊具有控制和管理的作用。4-12： n個(gè)并發(fā)進(jìn)程共用一個(gè)共用一個(gè)公共變量Q，寫出用信號(hào)燈實(shí)現(xiàn)n個(gè)進(jìn)程互斥時(shí)的程序描述，給出信號(hào)燈值的取值范圍，并說明每個(gè)取值的物理意義。main()    int mutex=1;    cobegin        P1();    

23、0;   P2();        Pn();    coendP1()               P2()          Pn()                                 .      

24、      .           .   P(mutex);       P(mutex);     P(mutex);   cs1;            cs2;          csn;   v(mutex);       v(mutex);   &

25、#160; v(mutex);                             對(duì)于兩個(gè)并發(fā)進(jìn)程，互斥信號(hào)燈的值僅取1、0、-1三個(gè)值。若mutex=1，表示沒有進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)；若mutex=0，表示有一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)；若mutex=-1,表示一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)，另一個(gè)進(jìn)程等待進(jìn)入。4-13 ：圖（a）、（b）分別給出了兩個(gè)進(jìn)程流圖。試用信號(hào)燈的P、V操作分別實(shí)現(xiàn)圖（a）、（b）所示的兩組進(jìn)程之間的同步，并寫出程序描述。a:  P1 &

26、#160;      P2          P3   M          P(S2);       P(S3)  v(S1);      M            M  v(S2);      M           

27、0;M  v(S3);4-15 ：main()int sa=1,sb=0;址空間和其它資源：進(jìn)程間相互獨(dú)立，同一進(jìn)程的各線程間共享。某進(jìn)程內(nèi)的線程在其它進(jìn)程不可見。b.通信：進(jìn)程間通信IPC，線程間可以直接讀寫進(jìn)程數(shù)據(jù)段（如全局變量）來進(jìn)行通信需要進(jìn)程同步和互斥手段的輔助，以保證數(shù)據(jù)的一致性。c.調(diào)度和切換：線程上下文切換比進(jìn)程上下文切換要快得多。d.在多線程OS中，進(jìn)程不是一個(gè)可執(zhí)行的實(shí)體。4-24:（1）：說明一個(gè)進(jìn)程發(fā)生變遷3的原因是：由圖可知變遷3是由運(yùn)行到因I/O而阻塞的一個(gè)進(jìn)程；這個(gè) 變遷發(fā)生的原因是要請(qǐng)求I/O，使程序運(yùn)行受I/O限制，而變遷2是運(yùn)行到低優(yōu)先就緒，變遷4

28、是因I/O而阻塞到高優(yōu)先就緒。一個(gè)進(jìn)程如果在運(yùn)行中超過了它的時(shí)間片就進(jìn)入低優(yōu)先就緒隊(duì)列，若一個(gè)進(jìn)程從阻塞狀態(tài)變?yōu)榫途w狀態(tài)時(shí)則進(jìn)入高優(yōu)先就緒隊(duì)列。（2）：有可能發(fā)生，2->5是指低優(yōu)先變?yōu)楦邇?yōu)先，這情況是，當(dāng)高優(yōu)先級(jí)就緒隊(duì)列為空，則從低優(yōu)先級(jí)就緒隊(duì)列中選中一個(gè)進(jìn)程運(yùn)行；低優(yōu)先級(jí)其次選擇是可轉(zhuǎn)向運(yùn)行狀態(tài)；I/O完成時(shí)，高優(yōu)先就緒，然后可進(jìn)行運(yùn)行程序；當(dāng)運(yùn)行超時(shí)間片時(shí)，又轉(zhuǎn)向低優(yōu)先就緒狀態(tài)；因I/O而阻塞的狀態(tài)，當(dāng)I/O完成，可進(jìn)入高優(yōu)先就緒狀態(tài)，自然的下一步就進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。4-24:（1）：說明一個(gè)進(jìn)程發(fā)生變遷3的原因是：由圖可知變遷3是由運(yùn)行到因I/O而阻塞的一個(gè)進(jìn)程；這個(gè) 變遷發(fā)生的原因

29、是要請(qǐng)求I/O，使程序運(yùn)行受I/O限制，而變遷2是運(yùn)行到低優(yōu)先就緒，變遷4是因I/O而阻塞到高優(yōu)先就緒。一個(gè)進(jìn)程如果在運(yùn)行中超過了它的時(shí)間片就進(jìn)入低優(yōu)先就緒隊(duì)列，若一個(gè)進(jìn)程從阻塞狀態(tài)變?yōu)榫途w狀態(tài)時(shí)則進(jìn)入高優(yōu)先就緒隊(duì)列。（2）：有可能發(fā)生，2->5是指低優(yōu)先變?yōu)楦邇?yōu)先，這情況是，當(dāng)高優(yōu)先級(jí)就緒隊(duì)列為空，則從低優(yōu)先級(jí)就緒隊(duì)列中選中一個(gè)進(jìn)程運(yùn)行；低優(yōu)先級(jí)其次選擇是可轉(zhuǎn)向運(yùn)行狀態(tài)；I/O完成時(shí)，高優(yōu)先就緒，然后可進(jìn)行運(yùn)行程序；當(dāng)運(yùn)行超時(shí)間片時(shí)，又轉(zhuǎn)向低優(yōu)先就緒狀態(tài)；因I/O而阻塞的狀態(tài)，當(dāng)I/O完成，可進(jìn)入高優(yōu)先就緒狀態(tài)，自然的下一步就進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。（3）：該系統(tǒng)的電鍍策略是優(yōu)先級(jí)調(diào)度與時(shí)間片調(diào)

30、度相結(jié)合的調(diào)度方法，具體如下：  a:當(dāng)CPU空閑時(shí)，首先從高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中選擇一個(gè)進(jìn)程來運(yùn)行，給定時(shí)間片為100ms；  b：如果高優(yōu)先級(jí)就緒隊(duì)列為空，則從低優(yōu)先級(jí)就緒隊(duì)列中選擇一個(gè)進(jìn)程運(yùn)行，給定時(shí)間片為500ms；調(diào)度效果是優(yōu)先照顧了I/O量大的進(jìn)程，適當(dāng)照顧了計(jì)算量大的進(jìn)程，同時(shí)，對(duì)提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的資源利用率也是十分有利的。4-26:進(jìn)程調(diào)度的任務(wù)是：（1）記錄進(jìn)程的有關(guān)情況 （2）：決定分配策略 （3）：實(shí)施處理機(jī)的分配和回收4-28:線程調(diào)度的 主要任務(wù)是：線程來執(zhí)行某個(gè)短期的后臺(tái)操作，兩個(gè)調(diào)度程序，分為初始調(diào)度程序和時(shí)間片調(diào)度程序，它們以線程為調(diào)度單位，初始調(diào)度程

31、序負(fù)責(zé)計(jì)算線程優(yōu)先級(jí)，時(shí)間片調(diào)度程序負(fù)責(zé)確定時(shí)間，并分配給線程。第五章： 5-1:虛擬資源是用戶使用的邏輯資源，是操作系統(tǒng)將物理資源改造后，呈現(xiàn)給用戶的可供使用的資源，對(duì)主存儲(chǔ)器而言，用戶使用的虛擬資源是虛擬存儲(chǔ)器。提供給用戶使用虛擬存儲(chǔ)器的手段是邏輯地址空間，用戶在編輯時(shí)使用的是邏輯地址，空間大小不受限制。5-2:常用的資源分配策略有先來先服務(wù)策略和優(yōu)先調(diào)度策略。在先來服務(wù)策略中資源請(qǐng)求隊(duì)列的排序原則是按照提出請(qǐng)求的先后次序排序：在優(yōu)先調(diào)度策略中資源請(qǐng)求隊(duì)列的排序原則是按照提出請(qǐng)求的緊迫程度（即優(yōu)先級(jí)）從高到低排序。5-3:移臂調(diào)度是指在滿足一個(gè)磁盤請(qǐng)求時(shí)，總是選取與當(dāng)前移臂前進(jìn)方

32、向上最近的那個(gè)請(qǐng)求，使移臂距離最短，旋轉(zhuǎn)調(diào)度是指在滿足一個(gè)磁盤請(qǐng)求時(shí)，總是選取與當(dāng)前讀寫磁盤旋轉(zhuǎn)方向上最近的那個(gè)請(qǐng)求，使周旋圈數(shù)最少。5-4:兩種移臂調(diào)度算法有：答：（1）最短尋道時(shí)間優(yōu)先算法（SSTF）定義：最短尋找時(shí)間優(yōu)先調(diào)度算法總是從等待訪問者中挑選時(shí)間最短的那個(gè)請(qǐng)求先執(zhí)行 (2)掃描算法（SCAN)定義：掃描算法又稱電梯調(diào)度算法。SCAN算法是磁頭前進(jìn)方向上的最短查找時(shí)間優(yōu)先算法，它排除了磁頭在盤面局部位置上的往復(fù)移動(dòng)。5-6:死鎖是：在兩個(gè)或多個(gè)并發(fā)進(jìn)程中，如果每個(gè)進(jìn)程持有某種資源而又都等待著別的進(jìn)程釋放它或它們現(xiàn)在保持著資源，在未改變這種狀態(tài)之前都不能向前推進(jìn)，稱這一組進(jìn)

33、程產(chǎn)生了死鎖。例子：設(shè)一個(gè)具有3個(gè)磁帶驅(qū)動(dòng)器的系統(tǒng)，現(xiàn)有3個(gè)進(jìn)程，某時(shí)刻，每個(gè)進(jìn)程都占用了一個(gè)磁帶驅(qū)動(dòng)器。如果每個(gè)進(jìn)程都不釋放已占用的磁帶驅(qū)動(dòng)器，當(dāng)還需要另一個(gè)磁帶驅(qū)動(dòng)器時(shí)，這3個(gè)進(jìn)程就會(huì)處于互相死等的狀態(tài)，這種狀態(tài)成為死鎖。5-7:競爭與死鎖的區(qū)別：兩個(gè)進(jìn)程讀取文件的操作可以理解為競爭，因?yàn)楦偁幉划?dāng)，因此陷入了死循環(huán)，這個(gè)死循環(huán)實(shí)際上就是死鎖。 但是，死鎖不一定是由競爭引起的，譬如，一個(gè)進(jìn)程C的設(shè)定是，它要等待消息C來到才能發(fā)送消息D，而消息C由進(jìn)程D發(fā)出，而進(jìn)程D發(fā)出消息C的條件是收到消息D于是，這也形成了死鎖。總之，競爭肯定是因?yàn)樗梨i，而死鎖不一定因?yàn)楦偁?。第七?-1:“設(shè)備

34、獨(dú)立性”是指用戶在編制程序時(shí)所使用的設(shè)備與實(shí)際使用的設(shè)備無關(guān)，也就是在用戶程序中僅使用邏輯設(shè)備名。引入這一概念的好處是為了方便用戶使用各類設(shè)備，系統(tǒng)能屏蔽設(shè)備的物理特性，為用戶建立虛環(huán)境，提高設(shè)備的利用率。7-3:設(shè)備控制快是記錄設(shè)備的硬件特性，連接和使用情況等信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。它主要包括的內(nèi)容：設(shè)備名，設(shè)備屬性，指向命令轉(zhuǎn)換表的指針，在I/O總線上的設(shè)備地址，設(shè)備狀態(tài)，當(dāng)前用戶進(jìn)程指針，I/O請(qǐng)求隊(duì)列指針。7-4:緩沖是在兩種不同速度的設(shè)備之間傳輸信息時(shí)平滑傳輸過程的常用手段，引入緩沖的原因是用來臨時(shí)存放I/O傳輸信息，以緩解信息的源設(shè)備和目標(biāo)設(shè)備之間速度不匹配的問題。7-5:常用的幾種緩沖技

35、術(shù)有：雙緩沖（對(duì)于一個(gè)具有低頻度活動(dòng)的I/O系統(tǒng)是比較有效的）；緩沖池（緩沖池中的緩沖區(qū)即可用于輸出，也可用于輸入）。7-6:在雙緩沖方案下，為輸入輸出分配兩個(gè)緩沖區(qū)。這兩個(gè)緩沖區(qū)可以用于輸入數(shù)據(jù)，也可以用于輸出數(shù)據(jù)；還可既用于輸入，又用于輸出數(shù)據(jù)。（1）：雙緩沖用于數(shù)據(jù)輸入：  雙緩沖用于數(shù)據(jù)輸入時(shí)，可提高設(shè)備并行操作的能力，讀入數(shù)據(jù)的示意圖如下：a:用雙緩沖讀入數(shù)據(jù)時(shí)，輸入設(shè)備首先填滿buf1;b:進(jìn)程從buf1提取數(shù)據(jù)的同時(shí)，輸入設(shè)備填充buf1；c:當(dāng)buf1空，buf2滿時(shí)，進(jìn)程又可以從buf2提取數(shù)據(jù)，與此同時(shí)，輸入設(shè)備又可填充buf1這兩個(gè)緩沖區(qū)如此交替使用，使CPU和

36、輸入設(shè)備并行操作程度進(jìn)一步提高。只有當(dāng)兩個(gè)緩沖區(qū)都空，進(jìn)程還要提取數(shù)據(jù)時(shí)，該進(jìn)程才被迫等待。7-8:獨(dú)占設(shè)備是讓一個(gè) 應(yīng)用程序在整個(gè)運(yùn)行期間獨(dú)占使用的設(shè)備。獨(dú)占設(shè)備的分配是：獨(dú)占設(shè)備采用獨(dú)享分配的方式或稱為靜態(tài)分配方式，即在一個(gè)應(yīng)用程序執(zhí)行之前，分配它所要使用的這類設(shè)備；當(dāng)該應(yīng)用程序處理完畢撤離時(shí)，收回分配給它的這類設(shè)備。靜態(tài)分配方式實(shí)現(xiàn)簡單，且不會(huì)發(fā)生死鎖，但采用這種分配方式時(shí)外部設(shè)備利用率不高。7-9:共享設(shè)備是：外部設(shè)備中如磁盤等直接存取設(shè)備都能進(jìn)行快速的直接存取。它們往往不是讓一個(gè)應(yīng)用程序獨(dú)占而是被多進(jìn)程共同使用，或者說，這類設(shè)備就是共享設(shè)備。共享設(shè)備分配，采用共享分配方式，即進(jìn)行動(dòng)態(tài)

37、分配，當(dāng)進(jìn)程提出資源申請(qǐng)時(shí)，由設(shè)備管理模塊進(jìn)行分配，進(jìn)程使用完畢后，立即歸還。7-10:虛擬設(shè)備技術(shù) ：由于一臺(tái)設(shè)備可以和輔存中的若干個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域相對(duì)應(yīng)，所以在形式上就好像把一臺(tái)輸入（或輸出）設(shè)備變成了許多虛擬的輸入（或輸出）設(shè)備，也就是說，把一臺(tái)不能共享的輸入（或輸出）設(shè)備轉(zhuǎn)換成了一臺(tái)可共享的緩沖輸入（或輸出）設(shè)備。虛擬設(shè)備是通常把用來代替獨(dú)占型設(shè)備的那部分外存空間，虛擬設(shè)備也是指在一類設(shè)備上模擬另一類設(shè)備，被模擬的設(shè)備。虛擬分配，當(dāng)某個(gè)進(jìn)程需要與獨(dú)占型設(shè)備交換信息時(shí)，系統(tǒng)就將與該獨(dú)占設(shè)備所對(duì)應(yīng)的那部分磁盤，磁鼓的一部分存儲(chǔ)空間分配給它，這種分配方法就稱為設(shè)備的虛擬分配技術(shù)。7-11:現(xiàn)代操作

38、系統(tǒng)大多實(shí)現(xiàn)了虛擬設(shè)備技術(shù)，有的操作系統(tǒng)提供外部設(shè)備聯(lián)機(jī)同時(shí)操作的功能稱為Spool系統(tǒng)，又稱為假脫機(jī)系統(tǒng)。對(duì)于輸入而言，預(yù)輸入是指作業(yè)在執(zhí)行前，預(yù)先把用戶提交的若干個(gè)作業(yè)的信息（程序，數(shù)據(jù)）從低速設(shè)備（紙帶機(jī)，讀卡機(jī)）輸入到高速外設(shè)（磁帶，磁盤）上。當(dāng)用戶程序被作業(yè)調(diào)度程序選中運(yùn)行時(shí)，并發(fā)進(jìn)程試圖從低速輸入設(shè)備上讀數(shù)據(jù)時(shí)，SPOOLing程序截獲此請(qǐng)求，把它轉(zhuǎn)換為從磁盤上讀。對(duì)輸出而言，緩輸出是指為了將獨(dú)享的打印機(jī)改造成為用戶概念上的共享設(shè)備，當(dāng)任何運(yùn)行的互用進(jìn)程要向打印機(jī)輸出信息時(shí)，系統(tǒng)截獲此請(qǐng)求，首先將輸出的信息編制成打印文件，并將它們存放在可共享的快速設(shè)備上。7-13:I/O控制的主要

39、功能是：（1）：解釋用戶的I/O系統(tǒng)調(diào)用 （2）：設(shè)備驅(qū)動(dòng) （3）：中斷處理7-14:使設(shè)備I/O的核心模塊工作，有下列兩種工作方式：（1）通過形式的系統(tǒng)調(diào)用 （2）：設(shè)備處理進(jìn)程第八章8-2：文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)中負(fù)責(zé)管理和存取文件信息的軟件機(jī)構(gòu)，它由負(fù)責(zé)操作和管理的進(jìn)程序嗎，模塊，所需的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（如目錄表，文件控制快，存儲(chǔ)分配表）以及訪問文件的一組操作所組成。 文件系統(tǒng)的主要功能是負(fù)責(zé)文件的存儲(chǔ)并對(duì)存入的文件進(jìn)行保護(hù)，檢索，負(fù)責(zé)對(duì)文件存儲(chǔ)空間和分配等，具體包括：構(gòu)造文件結(jié)構(gòu)，提供存取文件的方法，輔存空間管理，提供文件共享功能，文件保護(hù)，提供一組文件操作命令。8-3:文件的邏輯結(jié)構(gòu)有

40、（1）流式文件 （2）：記錄式文件8-4:對(duì)文件的存取有基本方式是：順序存取和直接存取兩種。順序存取的特點(diǎn)是：順序存取是指一次存取總是在前一次存取的基礎(chǔ)上進(jìn)行，所以不必給出具體的存取位置。隨機(jī)存取則是用戶以任意次序請(qǐng)求某個(gè)記錄。8-7:索引文件是為了克服串聯(lián)文件不適應(yīng)隨機(jī)訪問的缺點(diǎn)，構(gòu)造了不僅能充分利用輔存空間，又能隨機(jī)的訪問文件的任何一部分的索引文件，索引文件將邏輯文件順序的劃分成長度與物理存儲(chǔ)塊長度相同的邏輯快，然后為每個(gè)文件分別建立邏輯快號(hào)的對(duì)照表，這張表就稱為該文件的索引表，用這種方法構(gòu)造的文件就叫做索引文件。8-10:一級(jí)文件的索引結(jié)構(gòu)的構(gòu)造是：在一級(jí)索引文件的構(gòu)造中，利用磁盤塊作為

41、一級(jí)間接索引表塊，若磁盤塊的大小為512B，用于登記磁盤塊號(hào)的表占用2B，這樣會(huì)，一個(gè)磁盤塊可以登記256個(gè)表項(xiàng)；一級(jí)間接索引。文件目錄項(xiàng)中有一組表項(xiàng)，其內(nèi)容登記的是第一級(jí)索引表塊的塊號(hào)，第一級(jí)索引表塊中的索引表項(xiàng)登記的是文件邏輯記錄所在的磁盤塊號(hào)。二級(jí)文件索引結(jié)構(gòu)是，文件目錄項(xiàng)中有一組表項(xiàng)，其內(nèi)容登記的是第二級(jí)索引表塊的塊號(hào)，第二級(jí)索引表塊中的索引表項(xiàng)登記的第一級(jí)索引表塊的塊號(hào)。8-11：文件目錄是記錄系統(tǒng)中所有文件的名字及其存放地址的目錄表，表中還包括關(guān)于文件的說明信息和控制信息。文件目錄項(xiàng)的主要內(nèi)容：（1）：文件名。文件名分為文件的符號(hào)名和內(nèi)部標(biāo)識(shí)符。 （2）：文件的邏輯結(jié)構(gòu)。

42、說明該文件的記錄是否定長，記錄長度及記錄個(gè)數(shù)等。（3）：文件的物理結(jié)構(gòu)，即文件信息在輔存中的位置及排布。 （4）：存取控制信息  （5）管理信息  （6）文件類型。指明文件的類型，例如可分為數(shù)據(jù)文件，目錄文件，塊存儲(chǔ)設(shè)備文件，字符設(shè)備文件。 8-12：一級(jí)文件目錄是系統(tǒng)為所有存入系統(tǒng)的文件建立一張表，用以標(biāo)識(shí)和描述用戶與系統(tǒng)進(jìn)程可以存取的全部文件，其中，每個(gè)文件占一表目，由文件名和文件說明信息組成，這樣的表稱為一級(jí)文件目錄。一級(jí)文件目錄的主要功能是實(shí)現(xiàn)了按名存取的功能，比較簡單。一級(jí)文件目錄要求文件名和文件之間有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，即：不允許兩個(gè)文件有相同的名稱。 8-13：樹型目錄結(jié)構(gòu)是：在多個(gè)目錄系統(tǒng)中（除最末一級(jí)外），任何一級(jí)目錄的目錄項(xiàng)可以描述一個(gè)目錄文件，也可以描述一個(gè)非目錄文件（數(shù)據(jù)文件），而數(shù)據(jù)文件一定在樹葉上，這樣，就構(gòu)成了一個(gè)樹形層次結(jié)構(gòu) 8-14：多級(jí)目錄中，文件的路徑名是由根目錄到該文件的通路上所有目錄文件符號(hào)名和該文件符號(hào)名組成的字符串，相互之間用分隔符分隔。 8-15：當(dāng)前目錄又稱值班目錄，它是當(dāng)前用戶正在使用的文件所在的目錄，當(dāng)指定當(dāng)前目錄后，用戶對(duì)文件的所有訪問都是相對(duì)于“當(dāng)前目錄”進(jìn)行時(shí)。這時(shí)，文件路徑名是由“當(dāng)前目錄”到信息文件的通