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(shè)計(jì)現(xiàn)代OS的主要目標(biāo)是什么？答：（1）有效性（2）方便性（3）可擴(kuò)充性（4）開放性2 .OS的作用可表現(xiàn)在哪幾個(gè)方面？答：（1）OS作為用戶與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之間的接口（2） OS作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的管理者（3） OS實(shí)現(xiàn)了對(duì)計(jì)算機(jī)資源的抽象13 .OS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。14 .處理機(jī)管理有哪些主要功能？它們的主要任務(wù)是什么？答：處理機(jī)管理的主要功能是：進(jìn)程管理、進(jìn)程同步、進(jìn)程通信和處理機(jī)調(diào)度；進(jìn)程管理：為作業(yè)創(chuàng)建進(jìn)程，撤銷已結(jié)束進(jìn)程，控制進(jìn)程在運(yùn)行過程中的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。進(jìn)程同步：

2、為多個(gè)進(jìn)程（含線程）的運(yùn)行進(jìn)行協(xié)調(diào)。通信：用來實(shí)現(xiàn)在相互合作的進(jìn)程之間的信息交換。處理機(jī)調(diào)度：（1）作業(yè)調(diào)度。從后備隊(duì)里按照一定的算法，選出若干個(gè)作業(yè)，為他們分配運(yùn)行所需的資源（首選是分配內(nèi)存）。（2）進(jìn)程調(diào)度：從進(jìn)程的就緒隊(duì)列中，按照一定算法選出一個(gè)進(jìn)程，把處理機(jī)分配給它，并設(shè)置運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)，使進(jìn)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(wù)是什么？北京石油化工學(xué)院信息工程學(xué)院計(jì)算機(jī)系3/48計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)習(xí)題參考答案余有明與計(jì)07和計(jì)G09的同學(xué)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(hù)、地址映射和內(nèi)存擴(kuò)充。內(nèi)存分配：為每道程序分配內(nèi)存。內(nèi)存保護(hù)：確保每道用戶程序都

3、只在自己的內(nèi)存空間運(yùn)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(duì)應(yīng)的物理地址。內(nèi)存擴(kuò)充：用于實(shí)現(xiàn)請(qǐng)求調(diào)用功能，置換功能等。16 .設(shè)備管理有哪些主要功能？其主要任務(wù)是什么？答：主要功能有：緩沖管理、設(shè)備分配和設(shè)備處理以及虛擬設(shè)備等。主要任務(wù)：完成用戶提出的I/O請(qǐng)求，為用戶分配I/O設(shè)備；提高CPU和I/O設(shè)備的利用率；提高I/O速度；以及方便用戶使用I/O設(shè)備.17 .文件管理有哪些主要功能？其主要任務(wù)是什么？答：文件管理主要功能：文件存儲(chǔ)空間的管理、目錄管理、文件的讀/寫管理和保護(hù)。文件管理的主要任務(wù)：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 .

4、什么是前趨圖？為什么要引入前趨圖?答：前趨圖(PrecedenceGraph)是一個(gè)有向無循環(huán)圖，記為DAG(DirectedAcyclicGraph),用于描述進(jìn)程之間執(zhí)行的前后關(guān)系。2 .畫出下面四條語句的前趨圖答：其前趨圖為:樹S4)=ab;S4=w:=c+1;S1=a:=x+y;S2=b:=z+1;S3=c5.在操作系統(tǒng)中為什么要引入進(jìn)程概念？它會(huì)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(duì)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(jìn)程概念。影響：使程序的并發(fā)執(zhí)行得以實(shí)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

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(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)一執(zhí)行狀態(tài)：進(jìn)程分配到CPU資源(2)執(zhí)行狀態(tài)一就緒狀態(tài)：時(shí)間片用完(3)執(zhí)行狀態(tài)一阻塞狀態(tài)：I/O請(qǐng)求(4)阻塞狀態(tài)一就緒狀態(tài)：I/O完成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)Vara,b,c,d,e,f,g,h;semaphore:=0,0,0,0,0,0,0,0;beginparbeginbeginS1

6、;signal(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;semaphores0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;beginparbeginb

7、eginS1;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(jī)調(diào)度與死鎖2.

8、何謂作業(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(duì)程序的運(yùn)行進(jìn)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(gè)作業(yè)運(yùn)行期間都必須經(jīng)過若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立相互關(guān)聯(lián)的順序加工的步驟。作業(yè)流是指若干個(gè)作業(yè)進(jìn)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(gè)作業(yè)進(jìn)程處理，于是形成了處理作業(yè)流。5.試說明低級(jí)調(diào)度的主要功能。答：（1）保存處理機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)信息（2）按某種算法選取進(jìn)程（3）把處理機(jī)分配給進(jìn)程。8 .在批處理系統(tǒng)、分時(shí)系統(tǒng)和實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，各采用哪幾種進(jìn)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(quán)、高響應(yīng)比優(yōu)

9、先、多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度算法。分時(shí)系統(tǒng)的調(diào)度算法：時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法。實(shí)時(shí)系統(tǒng)的調(diào)度算法：最早截止時(shí)間優(yōu)先即EDF、最低松弛度優(yōu)先即LLF算法。9 .何謂靜態(tài)和動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)？確定靜態(tài)優(yōu)先級(jí)的依據(jù)是什么？答：靜態(tài)優(yōu)先級(jí)是指在創(chuàng)建進(jìn)程時(shí)確定且在進(jìn)程的整個(gè)運(yùn)行期間保持不變的優(yōu)先級(jí)。動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)是指在創(chuàng)建進(jìn)程時(shí)賦予的優(yōu)先權(quán)，可以隨進(jìn)程推進(jìn)或隨其等待時(shí)間增加而改變的優(yōu)先級(jí)，可以獲得更好的調(diào)度性能。確定進(jìn)程優(yōu)先級(jí)的依據(jù)：進(jìn)程類型、進(jìn)程對(duì)資源的需求和用戶要求。11 .在時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法中，應(yīng)如何確定時(shí)間片的大小？答：時(shí)間片應(yīng)略大于一次典型的交互需要的時(shí)間。一般應(yīng)考慮三個(gè)因素：系統(tǒng)對(duì)相應(yīng)時(shí)間的要求、就緒隊(duì)列中進(jìn)程的數(shù)目和系統(tǒng)的

10、處理能力。12 .通過一個(gè)例子來說明通常的優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法不能適用于實(shí)時(shí)系統(tǒng)？答：實(shí)時(shí)系統(tǒng)的調(diào)度算法很多，主要是基于任務(wù)的開始截止時(shí)間和任務(wù)緊急/松弛程度的任務(wù)優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法，通常的優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法不能滿足實(shí)時(shí)系統(tǒng)的調(diào)度實(shí)時(shí)性要求而不適用。13 .為什么說多級(jí)反饋隊(duì)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(duì)列規(guī)定的時(shí)間片內(nèi)完成，終端作業(yè)用戶就會(huì)感到滿足。(2)短批處理作業(yè)用戶，開始時(shí)像終端型作業(yè)一樣，如果在第一隊(duì)列中執(zhí)行一個(gè)時(shí)間片段即可完成，便可獲得與終端作業(yè)一樣的響應(yīng)時(shí)間。對(duì)于稍長(zhǎng)作業(yè)，通常只需在第二和第三隊(duì)列各

11、執(zhí)行一時(shí)間片即可完成，其周轉(zhuǎn)時(shí)間仍然較短。(3)長(zhǎng)批處理作業(yè)，它將依次在第1,2,，n個(gè)隊(duì)列中運(yùn)行，然后再按輪轉(zhuǎn)方式運(yùn)行，用戶不必?fù)?dān)心其作業(yè)長(zhǎng)期得不到處理。所以，多級(jí)反饋隊(duì)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(gè)進(jìn)程在運(yùn)行過程中因爭(zhēng)奪資源而造成的一種僵局，當(dāng)進(jìn)程處于這種僵持狀態(tài)時(shí)，若無外力作用，它們都將無法再向前推進(jìn)。產(chǎn)生死鎖的原因?yàn)楦?jìng)爭(zhēng)資源和進(jìn)程間推進(jìn)順序非法。其必要條件是：互斥條件、請(qǐng)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(gè)方法中，哪種方法最易于實(shí)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(yù)防、避

12、免、檢測(cè)和解除死鎖中，預(yù)防死鎖最容易實(shí)現(xiàn)；避免死鎖使資源的利用率最高。20 .請(qǐng)?jiān)敿?xì)說明可通過哪些途徑預(yù)防死鎖。答：(1)挨棄“請(qǐng)求和保持”條件，就是如果系統(tǒng)有足夠資源，便一次性把進(jìn)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(jìn)程，當(dāng)它提出新資源請(qǐng)求而不能立即滿足時(shí)，必須釋放它已保持的所有資源，待以后需要時(shí)再重新申請(qǐng)；(3)挨棄“環(huán)路等待”條件，就是將所有資源按類型排序標(biāo)號(hào)，所有進(jìn)程對(duì)資源的請(qǐng)求必須嚴(yán)格按序號(hào)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(qǐng)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

13、)可以。銀行家算法各種資源數(shù)量分別為10、5、7,在T0時(shí)刻的資源分配如圖所示:MaAllocationNeedAvailable進(jìn)程ABCABCABCABC753010743332P1322200122P,902302600Pa2222y11011已433002431(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Available。，Allocation0和Need0向量，由此形成的資源變化情況如下圖所示:資源情況進(jìn)程MaxAllocationNee

14、dAvailableABCABcABCABCPo763010743322JPl32220012290a302600Pa222211011匕433002431(3)P0請(qǐng)求資源：P。發(fā)出請(qǐng)求向量Requst。(0,1,0)，系統(tǒng)按銀行家算法進(jìn)行檢查：Requsto(0,1,0)<=Need。(7,4,3);Requst0(0,1,0)<=Available(2,3,0);系統(tǒng)暫時(shí)先假定可為P0分配資源，并修改Work|Need|Allocation|Work+Allocation進(jìn)程ABCABCABCABCFinishPo322733020342TurePi342122200542T

15、urePz542600302844TurePa844011211ID55TureP410554310021057Ture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(jìn)程P2提出Request(1,2,2,2)后，系統(tǒng)能否將資源分配給它?ProcessAllocationNeedAvailableP。003200121622Pl10001750Pi13542356瑪0332065200140656試問：(1)該狀態(tài)是否安全？(2)若進(jìn)程P2提出請(qǐng)求Request(1,2,2,2)后，系統(tǒng)能否將資源分配給它?答：(1)安全，因?yàn)榇嬖诎踩蛄?/p>

16、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(1,3,54);系統(tǒng)先假定可為P2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：ProcessAllocationNeedAvailablePo003200120400Pi10001750Pi25762356Pq0332065200140656再利用安全性算法檢查此時(shí)系統(tǒng)是否安全。如下圖ProcessWorkAllocationNeed

17、W0rk*AllocationFinish巳0400257623562976trueP。29760032001229108trueP29108100017503910Strue39108033206523121310trueP43121310001406563121414true由此進(jìn)行的安全性檢查得知，可以找到一個(gè)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(chǎng)合？答：(1)絕對(duì)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(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)裝入方式，用于多道程序環(huán)境；不允許程序運(yùn)行時(shí)在內(nèi)存中移位置。17.分段和

18、分頁存儲(chǔ)管理有何區(qū)另答:（1）是信息的物理單位，分頁是為了實(shí)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(duì)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(hào)和頁內(nèi)地址兩部分，是由機(jī)械硬件實(shí)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(zhǎng)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(duì)原程序進(jìn)行編譯時(shí)，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(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。20 .實(shí)現(xiàn)虛擬

19、存儲(chǔ)器需要哪些硬件支持？答：（1）請(qǐng)求分頁（段）的頁（段）表機(jī)制（2）缺頁（段）中斷機(jī)構(gòu)（3）地址變換機(jī)構(gòu)21 .實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)器需要哪幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)？答：（1）在分頁請(qǐng)求系統(tǒng)中是在分頁的基礎(chǔ)上，增加了請(qǐng)求調(diào)頁功能和頁面置換功能所形成的頁式虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)。允許只裝入少數(shù)頁面的程序（及數(shù)據(jù)），便啟動(dòng)運(yùn)行。（2）在請(qǐng)求分段系統(tǒng)中是在分段系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加了請(qǐng)求調(diào)段及分段置換功能后形成的段式虛擬存儲(chǔ)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(dòng)運(yùn)行。25 .在請(qǐng)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(jìn)程的類型（交互型）或根據(jù)程序員、系統(tǒng)管理員的建議，為每個(gè)進(jìn)

20、程分配固定頁數(shù)的內(nèi)存空間，整個(gè)運(yùn)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(shí)現(xiàn)，后者效率高。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)?,3,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？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=0.333.28.試說明改進(jìn)型Clock置換算法的基本原理.答：因?yàn)樾薷倪^的頁面在換出時(shí)付出的開銷比未被修改過的頁面大，在改進(jìn)型Clock算法中，既考慮頁面的

21、使用情況，還要增加置換代價(jià)的因素；在選擇頁面作為淘汰頁面時(shí)，把同時(shí)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(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)緩和CPU與I/O設(shè)備間速度不匹配的矛盾(2)減少

22、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17 .何謂設(shè)備虛擬？實(shí)現(xiàn)設(shè)備虛擬時(shí)所依賴的關(guān)鍵技術(shù)是什么？答：設(shè)備虛擬是指把獨(dú)占設(shè)備經(jīng)過某種技術(shù)處理改造成虛擬設(shè)備。可虛擬設(shè)備是指一臺(tái)物理設(shè)備在采用虛擬技術(shù)后，可變成多臺(tái)邏輯上的虛擬設(shè)備，則可虛擬設(shè)備是可共享的設(shè)備，將它同時(shí)分配給多個(gè)進(jìn)程使用，并對(duì)這些訪問該物理設(shè)備的先后次序進(jìn)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(jìn)程SPi和輸出進(jìn)程SPo三部分組成。19 .在實(shí)現(xiàn)后臺(tái)打印時(shí)，SPOOLing系統(tǒng)應(yīng)為請(qǐng)求I/O的進(jìn)程提供哪些服務(wù)？答：在實(shí)現(xiàn)后臺(tái)打印時(shí)，SPOOLing系統(tǒng)應(yīng)為請(qǐng)求I/O的進(jìn)程提供以下服務(wù)：(1)由輸出進(jìn)程在輸出井中申請(qǐng)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(jìn)程為用戶進(jìn)程申請(qǐng)空白用戶打印表，填入打印要求，將該表掛到請(qǐng)求打印隊(duì)列。(3)一旦打印機(jī)空閑，輸出進(jìn)程便從請(qǐng)求打印隊(duì)列的隊(duì)首取出一張請(qǐng)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(jī)進(jìn)行打印。第六章1.何謂數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄和文件？答：數(shù)