操作系統(tǒng)-供參考

1、第7章 習(xí)題解答1.什么叫并發(fā)進(jìn)程？答：在多道程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，作為單個(gè)作業(yè)可以同時(shí)執(zhí)行，而每一個(gè)作業(yè)又需要有多個(gè)進(jìn)程的協(xié)作來(lái)完成。因此，系統(tǒng)會(huì)同時(shí)存在著許多進(jìn)程，在單處理器的情況下，這些進(jìn)程輪流的占用處理器，即一個(gè)進(jìn)程的工作沒(méi)有全部完成之前，另一個(gè)進(jìn)程就開(kāi)始工作，我們說(shuō)這些可同時(shí)執(zhí)行的進(jìn)程具有并發(fā)性，并且把可同時(shí)執(zhí)行的進(jìn)程稱(chēng)為“并發(fā)進(jìn)程”。2.臨界區(qū)是怎樣定義？對(duì)臨界區(qū)的管理應(yīng)符合哪些要求？答：并發(fā)進(jìn)程中與共享變量有關(guān)的程序段稱(chēng)為“臨界區(qū)”。對(duì)若干個(gè)并發(fā)進(jìn)程共享某一變量的相關(guān)臨界區(qū)得管理有三點(diǎn)要求：一次至多一個(gè)進(jìn)程能夠進(jìn)入臨界區(qū)，當(dāng)有進(jìn)程在臨界區(qū)執(zhí)行時(shí)，其他想進(jìn)入臨界區(qū)執(zhí)行的進(jìn)程必須等待。不能

2、讓一個(gè)進(jìn)程無(wú)限制的在臨界區(qū)執(zhí)行，即任何一個(gè)進(jìn)入臨界區(qū)的進(jìn)程必須有限的時(shí)間內(nèi)退出臨界區(qū)。不能強(qiáng)迫一個(gè)進(jìn)程無(wú)限期等待鍵入它的臨界區(qū)，即有進(jìn)程退出臨界區(qū)時(shí)應(yīng)讓一個(gè)等待進(jìn)入臨界區(qū)的進(jìn)程進(jìn)入它的臨界區(qū)執(zhí)行。3.采用PV操作作為同步機(jī)構(gòu)時(shí)，假定與某共享變量相關(guān)的信號(hào)量S的值可在-1，l之間，問(wèn)S的初值是哪個(gè)值？當(dāng)S=1，S=0，S=l時(shí)它們各自的物理含義是什么？答：S的初值是 1.Sl，表示有一個(gè)進(jìn)程在等待進(jìn)入臨界區(qū)執(zhí)行。S0，表示已有一個(gè)進(jìn)程在臨界區(qū)執(zhí)行，這時(shí)若有進(jìn)程想進(jìn)入臨界區(qū)則必須等待。Sl，表示無(wú)進(jìn)程在臨界區(qū)執(zhí)行，若有進(jìn)程想進(jìn)入臨界區(qū)則可以立即進(jìn)入。4.A、B兩個(gè)火車(chē)站之間是單軌連接的，現(xiàn)有許多列

3、車(chē)同時(shí)到A站，須經(jīng)A再到達(dá)B站，列車(chē)出B站后又可分路行駛（如圖72）為保證行車(chē)安全，請(qǐng)你當(dāng)調(diào)度時(shí)，你將如何調(diào)度列車(chē)？請(qǐng)你用PV操作為工具設(shè)計(jì)一個(gè)能實(shí)現(xiàn)你的調(diào)度方案的自動(dòng)調(diào)度系統(tǒng)。答：當(dāng)A、B兩站之間無(wú)列車(chē)停駛時(shí)，可讓到達(dá)A站的一列車(chē)進(jìn)人A、B站之間行駛。當(dāng)A石站之間有列車(chē)在行駛時(shí)，則到達(dá)A站者必須在站外等待。當(dāng)有列車(chē)到達(dá)B站后，讓等在A(yíng)站外的一列車(chē)進(jìn)入。1.硬件系統(tǒng)主要由中央處理器（CPU）、主存儲(chǔ)器、輔助存儲(chǔ)器（磁盤(pán)、磁帶等）以及各種輸入輸出設(shè)備（鍵盤(pán)、顯示器、打印機(jī)等）組成。軟件系統(tǒng)由各種程序和數(shù)據(jù)組成。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的資源包括兩大類(lèi)：硬件資源和軟件資源。軟件：系統(tǒng)軟件（通用）、應(yīng)用軟件（專(zhuān)用

4、）。 2.簡(jiǎn)述操作系統(tǒng)的定義。操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一種系統(tǒng)軟件，它統(tǒng)一管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的資源和控制程序的執(zhí)行。3.簡(jiǎn)述操作系統(tǒng)提供的服務(wù)功能。處理用戶(hù)命令；讀/寫(xiě)文件；分配/回收資源；處理硬件/軟件出現(xiàn)的錯(cuò)誤；及其他控制功能。4.從操作系統(tǒng)提供的服務(wù)出發(fā)，操作系統(tǒng)可分哪幾類(lèi)？批處理操作系統(tǒng)、分時(shí)操作系統(tǒng)、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、分布式操作系統(tǒng)。其中批處理操作系統(tǒng)、分時(shí)操作系統(tǒng)、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是基本的操作系統(tǒng)。從資源管理的觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，操作系統(tǒng)功能可分為五大部分：處理器管理、存儲(chǔ)管理、文件管理、設(shè)備管理和作業(yè)管理。5.請(qǐng)分析網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)的區(qū)別：網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)的區(qū)別是：

5、 （1）分布性。分布式操作系統(tǒng)的處理和控制功能均為分布式的；而網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)雖具分布處理功能，但其控制功能卻是集中在某個(gè)或某些主機(jī)或網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中，即集中式控制方式。 （2）并行性。分布式操作系統(tǒng)具有任務(wù)分配功能，可將多個(gè)任務(wù)分配到多個(gè)處理單元上，使這些任務(wù)并行執(zhí)行，從而加速了任務(wù)的執(zhí)行；而網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)通常無(wú)任務(wù)分配功能，網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)用戶(hù)的一個(gè)或多個(gè)任務(wù)通常都在本地計(jì)算機(jī)上處理。 （3）透明性。分布式操作系統(tǒng)通常能很好地隱藏系統(tǒng)內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。包括對(duì)象的物理位置、并發(fā)控制和系統(tǒng)故障等對(duì)用戶(hù)都是透明的。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的透明性則主要指操作實(shí)現(xiàn)上的透明性。（4）共享性。分布式操作系統(tǒng)支持系統(tǒng)中所有用戶(hù)對(duì)分布

6、在各個(gè)站點(diǎn)上的軟硬件資源的共享和透明方式訪(fǎng)問(wèn)。而網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)所提供的資源共享功能僅局限于主機(jī)或網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中資源，對(duì)于其它機(jī)器上的資源通常僅有使用該機(jī)的用戶(hù)獨(dú)占。 （5）健壯性。分布式操作系統(tǒng)由于處理和控制功能的分布性而具有較好的可用性和可靠性，即健壯性。而網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)由于控制功能的集中式特點(diǎn)而使系統(tǒng)重構(gòu)功能較弱，且具有潛在的不可靠性。6.什么是程序狀態(tài)字，有哪幾部分組成？PSW用來(lái)控制指令執(zhí)行順序且保留和指示與程序有關(guān)的系統(tǒng)狀態(tài)。內(nèi)容：程序基本狀態(tài)，中斷碼，中斷屏蔽位。程序的基本狀態(tài)：指令地址、條件碼、目態(tài)/管態(tài)、等待/計(jì)算。 7. 進(jìn)程 的定義：把一個(gè)程序在一個(gè)數(shù)據(jù)集上的一次執(zhí)行稱(chēng)為一個(gè)“進(jìn)

7、程”。2. 進(jìn)程是由 程序 、 數(shù)據(jù)集 和 進(jìn)程控制塊 三部分組成。程序。作用：描述進(jìn)程要完成的功能。數(shù)據(jù)集合。作用：程序在執(zhí)行時(shí)所需要的數(shù)據(jù)和工作區(qū)。程序控制塊。作用：包含進(jìn)程的描述信息和控制信息。它是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志。11. 進(jìn)程的基本調(diào)度狀態(tài)有哪些：運(yùn)行就緒阻塞。進(jìn)程調(diào)度程序從處于就緒狀態(tài)的進(jìn)程中選擇一個(gè)投入運(yùn)行。運(yùn)行進(jìn)程因等待某一事件而進(jìn)入阻塞，因時(shí)間片到達(dá)而回到就緒。處于阻塞狀態(tài)的進(jìn)程當(dāng)所等待的事件發(fā)生時(shí)，便進(jìn)入就緒狀態(tài)。 3. 進(jìn)程的 三種基本狀態(tài) .： 等待態(tài) ：等待某個(gè)事件的完成； 就緒態(tài) ：等待系統(tǒng)分配處理器以便運(yùn)行； 運(yùn)行態(tài) ：占有處理器正在運(yùn)行。4.進(jìn)程的狀態(tài)變化：進(jìn)程

8、在執(zhí)行中狀態(tài)會(huì)不斷地改變，每個(gè)進(jìn)程在任何時(shí)刻總是處于上述三種基本狀態(tài)的某一種基本狀態(tài)，進(jìn)程狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換關(guān)系如下圖所示：運(yùn)行態(tài)等待態(tài) 往往是由于等待外設(shè)，等待主存等資源分配或等待人工干預(yù)而引起的。等待態(tài)就緒態(tài) 則是等待的條件已滿(mǎn)足，只需分配到處理器后就能運(yùn)行。運(yùn)行態(tài)就緒態(tài) 不是由于自身原因，而是由外界原因使運(yùn)行狀態(tài)的進(jìn)程讓出處理器，這時(shí)候就變成就緒態(tài)。例如時(shí)間片用完，或有更高優(yōu)先級(jí)的進(jìn)程來(lái)?yè)屨继幚砥鞯取＞途w態(tài)運(yùn)行態(tài) 系統(tǒng)按某種策略選中就緒隊(duì)列中的一個(gè)進(jìn)程占用處理器，此時(shí)就變成了運(yùn)行態(tài)。5.給出系統(tǒng)總體上的中斷處理過(guò)程。CPU每執(zhí)行完一條指令就去掃描中斷寄存器，檢查是否有中斷發(fā)生，若沒(méi)有中斷就繼續(xù)

9、執(zhí)行下條指令；若有中斷發(fā)生就轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的中斷處理程序。中斷處理過(guò)程可粗略的分為以下四個(gè)過(guò)程： 保護(hù)當(dāng)前正在運(yùn)行程序的現(xiàn)場(chǎng)； 分析是何種中斷，以便轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的中斷處理程序； 執(zhí)行相應(yīng)的中斷處理程序； 恢復(fù)被中斷程序的現(xiàn)場(chǎng)。6.進(jìn)程控制塊包含哪四類(lèi)信息：標(biāo)識(shí)信息；說(shuō)明信息；現(xiàn)場(chǎng)信息；管理信息。7.進(jìn)程調(diào)度中“可搶占”和“非搶占”兩種方式，哪一種系統(tǒng)的開(kāi)銷(xiāo)更大？為什么？可搶占式會(huì)引起系統(tǒng)的開(kāi)銷(xiāo)更大?？蓳屨际秸{(diào)度是嚴(yán)格保證任何時(shí)刻，讓具有最高優(yōu)先數(shù)（權(quán)）的進(jìn)程占有處理機(jī)運(yùn)行，因此增加了處理機(jī)調(diào)度的時(shí)機(jī)，引起為退出處理機(jī)的進(jìn)程保留現(xiàn)場(chǎng)，為占有處理機(jī)的進(jìn)程恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)等時(shí)間（和空間）開(kāi)銷(xiāo)增大。8.試比較進(jìn)

10、程調(diào)度與作業(yè)調(diào)度的不同點(diǎn)。 作業(yè)調(diào)度是宏觀(guān)調(diào)度，它決定了哪一個(gè)作業(yè)能進(jìn)入主存。進(jìn)程調(diào)度是微觀(guān)調(diào)度，它決定各作業(yè)中的哪一個(gè)進(jìn)程占有中央處理器。 作業(yè)調(diào)度是選符合條件的收容態(tài)作業(yè)裝入主存。進(jìn)程調(diào)度是從就緒態(tài)進(jìn)程中選一個(gè)占用處理器。9.常用的作業(yè)調(diào)度算法有哪些？ 先來(lái)先服務(wù)算法 計(jì)算時(shí)間短的作業(yè)優(yōu)先算法 響應(yīng)比最高者優(yōu)先算法 優(yōu)先數(shù)調(diào)度算法 均衡調(diào)度算法10.簡(jiǎn)述中斷裝置的主要職能。中斷裝置的職能主要有三點(diǎn)： 檢查是否有中斷事件發(fā)生； 若有中斷發(fā)生，保護(hù)好被中斷進(jìn)程的斷點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)信息，以便進(jìn)程在適當(dāng)時(shí)候能恢復(fù)執(zhí)行； 啟動(dòng)操作系統(tǒng)的中斷處理程序。11. 作業(yè)調(diào)度 與 進(jìn)程調(diào)度 各自的職責(zé)和相互間的關(guān)系。

11、作業(yè)調(diào)度 的職責(zé)是把 輸入井 中的作業(yè)裝入 主存 ，此時(shí)系統(tǒng)為該作業(yè)創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程，若有多個(gè)作業(yè)被裝入主存儲(chǔ)器，則同時(shí)存在多個(gè)進(jìn)程。它們處于 就緒狀態(tài) 。進(jìn)程調(diào)度 的職責(zé)就是 選擇 當(dāng)前可占用處理器的 進(jìn)程 ，進(jìn)程運(yùn)行中由于某種原因狀態(tài)發(fā)生變化，當(dāng)它讓出處理器時(shí)，進(jìn)程調(diào)度就再選另一個(gè)作業(yè)的進(jìn)程去運(yùn)行。二者相互配合才能實(shí)現(xiàn)多道作業(yè)的并行執(zhí)行。12.一般中斷分為哪幾類(lèi)？硬件中斷、程序中斷、外部中斷、輸入輸出中斷、訪(fǎng)管中斷。強(qiáng)迫性中斷事件：由于外界原因迫使正在運(yùn)行的進(jìn)程被打斷；自愿性中斷：正在運(yùn)行的進(jìn)程所期待的，它表示正在運(yùn)行的進(jìn)程對(duì)操作系統(tǒng)有某種需求。2.中斷優(yōu)先級(jí)是按中斷事件的重要性和緊迫程序來(lái)確

12、定的，是在硬件設(shè)計(jì)時(shí)固定的。一般情況下，優(yōu)先級(jí)的高低順序?yàn)橛布收现袛?，自愿中斷，程序性中斷，外部中斷，輸入輸出中斷?7.頁(yè)式存儲(chǔ)管理中為什么要設(shè)置頁(yè)表？答：因?yàn)轫?yè)式管理時(shí)把作業(yè)分散在主存中的不連續(xù)塊中存放，必須通過(guò)頁(yè)表來(lái)建立邏輯地址中的頁(yè)號(hào)到絕對(duì)地址中的塊號(hào)的映射，作為硬件進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換的依據(jù)。8.頁(yè)式存儲(chǔ)管理中頁(yè)面大小是根據(jù)什么決定的？頁(yè)表的長(zhǎng)度又是根據(jù)什么決定的？答：頁(yè)面的大小是由地址結(jié)構(gòu)決定的。頁(yè)表的長(zhǎng)度是由作業(yè)的信息量決定的，作業(yè)有多少頁(yè)，頁(yè)表中就有多少個(gè)記錄項(xiàng)。9.敘述頁(yè)式存儲(chǔ)管理中地址轉(zhuǎn)換過(guò)程。答：首先，操作系統(tǒng)為每個(gè)作業(yè)創(chuàng)建一張頁(yè)表，它建立了邏輯地址中的頁(yè)號(hào)到絕對(duì)地址中的塊號(hào)的

13、映射。然后，借助于硬件地址轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，在作業(yè)執(zhí)行過(guò)程中，每執(zhí)行一條指令時(shí)，按邏輯地址中的頁(yè)號(hào)查頁(yè)表得到對(duì)應(yīng)的塊號(hào)，再根據(jù)公式“絕對(duì)地址=塊號(hào)塊長(zhǎng)+頁(yè)內(nèi)地址”換算出欲訪(fǎng)問(wèn)的主存單元的絕對(duì)地址。10.主存的分配和去配（回收）：在系統(tǒng)初始化時(shí)，主存除了操作系統(tǒng)所占部分外，整個(gè)用戶(hù)區(qū)是一個(gè)大的空閑區(qū)，可以按作業(yè)需要的空間大小順序分配空閑區(qū)直到不夠時(shí)為止。當(dāng)作業(yè)結(jié)束時(shí)，它的占用分區(qū)被收回。這個(gè)空閑區(qū)又可以根據(jù)新作業(yè)的大小重新用于分配，所以主存中的已占分區(qū)和空閑區(qū)的數(shù)目和大小都是在變化的?？梢杂脙蓮埍怼耙逊峙鋮^(qū)表”和“空閑區(qū)表”來(lái)記錄和管理。11.存儲(chǔ)管理的主要功能：、內(nèi)存區(qū)域的分配和管理：通過(guò)建表、查表、

14、改表和回收登錄內(nèi)存使用情況，系統(tǒng)或用戶(hù)申請(qǐng)內(nèi)存時(shí)按選定的分配算法確定分區(qū)等，保證分配和回收；、內(nèi)存的擴(kuò)充技術(shù)：使用虛擬存儲(chǔ)或自動(dòng)覆蓋技術(shù)提供比實(shí)際內(nèi)存更大的空間；、內(nèi)存的保護(hù)技術(shù)：各道作業(yè)、任務(wù)或進(jìn)程在自己所屬區(qū)域中運(yùn)行，不破壞別的作業(yè)或不被“別人”破壞，更不要破壞整個(gè)系統(tǒng)工作。9.什么叫虛擬存儲(chǔ)器？答：根據(jù)程序執(zhí)行的互斥性和局部性?xún)蓚€(gè)特點(diǎn)，我們?cè)试S作業(yè)裝入的時(shí)候只裝入一部分，另一部分放在磁盤(pán)上，當(dāng)需要的時(shí)候再裝入到主存，這樣以來(lái)，在一個(gè)小的主存空間就可以運(yùn)行一個(gè)比它大的作業(yè)。同時(shí)，用戶(hù)編程的時(shí)候也擺脫了一定要編寫(xiě)小于主存容量的作業(yè)的限制。也就是說(shuō)，用戶(hù)的邏輯地址空間可以比主存的絕對(duì)地址空間要

15、大。對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，好象計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具有一個(gè)容量很大的主存儲(chǔ)器，稱(chēng)為“虛擬存儲(chǔ)器”。13.存儲(chǔ)空間的分配與回收：用 位示圖 進(jìn)行磁盤(pán)存儲(chǔ)空間的分配與回收：和主存頁(yè)式管理的存儲(chǔ)空間分配回收方法類(lèi)似，位示圖用一個(gè)位的信息（0/1）來(lái)表示磁盤(pán)上一個(gè)塊空間是否空閑，所不同的是，主存空間直接以塊號(hào)表示，而磁盤(pán)塊位置則由柱面號(hào)、磁頭號(hào)和扇區(qū)號(hào)三段組成。2.用空閑塊表進(jìn)行磁盤(pán)存儲(chǔ)空間的分配與回收：如同主存管理中的空閑區(qū)表，表每一行記錄一組連續(xù)空閑塊的首塊號(hào)和空閑塊數(shù)，空閑塊數(shù)為“0”的登記項(xiàng)為“空”登記項(xiàng)。27.頁(yè)式存儲(chǔ)管理中為什么要設(shè)置頁(yè)表？答：因?yàn)轫?yè)式管理時(shí)把作業(yè)分散在主存中的不連續(xù)塊中存放，必須通過(guò)頁(yè)表來(lái)建

16、立邏輯地址中的頁(yè)號(hào)到絕對(duì)地址中的塊號(hào)的映射，作為硬件進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換的依據(jù)。8.頁(yè)式存儲(chǔ)管理中頁(yè)面大小是根據(jù)什么決定的？頁(yè)表的長(zhǎng)度又是根據(jù)什么決定的？答：頁(yè)面的大小是由地址結(jié)構(gòu)決定的。頁(yè)表的長(zhǎng)度是由作業(yè)的信息量決定的，作業(yè)有多少頁(yè)，頁(yè)表中就有多少個(gè)記錄項(xiàng)。9.敘述頁(yè)式存儲(chǔ)管理中地址轉(zhuǎn)換過(guò)程。答：首先，操作系統(tǒng)為每個(gè)作業(yè)創(chuàng)建一張頁(yè)表，它建立了邏輯地址中的頁(yè)號(hào)到絕對(duì)地址中的塊號(hào)的映射。然后，借助于硬件地址轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，在作業(yè)執(zhí)行過(guò)程中，每執(zhí)行一條指令時(shí)，按邏輯地址中的頁(yè)號(hào)查頁(yè)表得到對(duì)應(yīng)的塊號(hào)，再根據(jù)公式“絕對(duì)地址=塊號(hào)塊長(zhǎng)+頁(yè)內(nèi)地址”換算出欲訪(fǎng)問(wèn)的主存單元的絕對(duì)地址。10.主存的分配和去配（回收）：在系統(tǒng)

17、初始化時(shí)，主存除了操作系統(tǒng)所占部分外，整個(gè)用戶(hù)區(qū)是一個(gè)大的空閑區(qū)，可以按作業(yè)需要的空間大小順序分配空閑區(qū)直到不夠時(shí)為止。當(dāng)作業(yè)結(jié)束時(shí)，它的占用分區(qū)被收回。這個(gè)空閑區(qū)又可以根據(jù)新作業(yè)的大小重新用于分配，所以主存中的已占分區(qū)和空閑區(qū)的數(shù)目和大小都是在變化的。可以用兩張表“已分配區(qū)表”和“空閑區(qū)表”來(lái)記錄和管理。11.存儲(chǔ)管理的主要功能：、內(nèi)存區(qū)域的分配和管理：通過(guò)建表、查表、改表和回收登錄內(nèi)存使用情況，系統(tǒng)或用戶(hù)申請(qǐng)內(nèi)存時(shí)按選定的分配算法確定分區(qū)等，保證分配和回收；、內(nèi)存的擴(kuò)充技術(shù)：使用虛擬存儲(chǔ)或自動(dòng)覆蓋技術(shù)提供比實(shí)際內(nèi)存更大的空間；、內(nèi)存的保護(hù)技術(shù)：各道作業(yè)、任務(wù)或進(jìn)程在自己所屬區(qū)域中運(yùn)行，不破

18、壞別的作業(yè)或不被“別人”破壞，更不要破壞整個(gè)系統(tǒng)工作。9.什么叫虛擬存儲(chǔ)器？答：根據(jù)程序執(zhí)行的互斥性和局部性?xún)蓚€(gè)特點(diǎn)，我們?cè)试S作業(yè)裝入的時(shí)候只裝入一部分，另一部分放在磁盤(pán)上，當(dāng)需要的時(shí)候再裝入到主存，這樣以來(lái)，在一個(gè)小的主存空間就可以運(yùn)行一個(gè)比它大的作業(yè)。同時(shí)，用戶(hù)編程的時(shí)候也擺脫了一定要編寫(xiě)小于主存容量的作業(yè)的限制。也就是說(shuō)，用戶(hù)的邏輯地址空間可以比主存的絕對(duì)地址空間要大。對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，好象計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具有一個(gè)容量很大的主存儲(chǔ)器，稱(chēng)為“虛擬存儲(chǔ)器”。13.存儲(chǔ)空間的分配與回收：用 位示圖 進(jìn)行磁盤(pán)存儲(chǔ)空間的分配與回收：和主存頁(yè)式管理的存儲(chǔ)空間分配回收方法類(lèi)似，位示圖用一個(gè)位的信息（0/1）來(lái)表示

19、磁盤(pán)上一個(gè)塊空間是否空閑，所不同的是，主存空間直接以塊號(hào)表示，而磁盤(pán)塊位置則由柱面號(hào)、磁頭號(hào)和扇區(qū)號(hào)三段組成。2.用空閑塊表進(jìn)行磁盤(pán)存儲(chǔ)空間的分配與回收：如同主存管理中的空閑區(qū)表，表每一行記錄一組連續(xù)空閑塊的首塊號(hào)和空閑塊數(shù)，空閑塊數(shù)為“0”的登記項(xiàng)為“空”登記項(xiàng)。2.利用位示圖實(shí)現(xiàn)頁(yè)式存儲(chǔ)空間的分配和回收：塊號(hào)=字號(hào)字長(zhǎng)位號(hào)；字號(hào)=i/字長(zhǎng)（即塊號(hào)i除以字長(zhǎng)取整）；位號(hào)=i mod 字長(zhǎng)（即塊號(hào)i除以字長(zhǎng)取余）。2.缺頁(yè)中斷就是要訪(fǎng)問(wèn)的頁(yè)不在主存，需要操作系統(tǒng)將其調(diào)入主存后再進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。影響缺頁(yè)中斷率有哪幾個(gè)主要因素？ 分配給作業(yè)的主存塊數(shù)多則缺頁(yè)率低，反之缺頁(yè)中斷率就高。 頁(yè)面大，缺頁(yè)中斷率

20、低；頁(yè)面小缺頁(yè)中斷率高。 程序編制方法。以數(shù)組運(yùn)算為例，如果每一行元素存放在一頁(yè)中，則按行處理各元素缺頁(yè)中斷率低；反之，按列處理各元素，則缺頁(yè)中斷率高。 頁(yè)面調(diào)度算法對(duì)缺頁(yè)中斷率影響很大，但不可能找到一種最佳算法3.頁(yè)表的構(gòu)造與作用：每個(gè)被裝入主存的作業(yè)都有一張 頁(yè)表 ，指出該作業(yè)邏輯地址中的頁(yè)號(hào)與所占用的主存塊號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。頁(yè)表的長(zhǎng)度由作頁(yè)擁有的頁(yè)面數(shù)決定，行號(hào)對(duì)應(yīng)為頁(yè)號(hào)，行中記錄的是主存中的塊號(hào)。頁(yè)表是硬件進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換的依據(jù)，每執(zhí)行一條指令時(shí)按邏輯地址中的頁(yè)號(hào)查找頁(yè)表并轉(zhuǎn)換成絕對(duì)地址。4.何為頁(yè)表和快表？它們各起什么作用？頁(yè)表指出邏輯地址中的頁(yè)號(hào)與所占主存塊號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。作用：頁(yè)式存儲(chǔ)

21、管理在用動(dòng)態(tài)重定位方式裝入作業(yè)時(shí)，要利用頁(yè)表做地址轉(zhuǎn)換工作。快表就是存放在高速緩沖存儲(chǔ)器的部分頁(yè)表。它起頁(yè)表相同的作用。由于采用頁(yè)表做地址轉(zhuǎn)換，讀寫(xiě)內(nèi)存數(shù)據(jù)時(shí)CPU要訪(fǎng)問(wèn)兩次主存。有了快表，有時(shí)只要訪(fǎng)問(wèn)一次高速緩沖存儲(chǔ)器，一次主存，這樣可加速查找并提高指令執(zhí)行速度。5.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)怎樣實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)保護(hù)？一般硬件設(shè)置了基址寄存器和限長(zhǎng)寄存器。中央處理器在目態(tài)下執(zhí)行系統(tǒng)中，對(duì)每個(gè)訪(fǎng)問(wèn)主存的地址都進(jìn)行核對(duì)，若能滿(mǎn)足：基址寄存器值訪(fǎng)問(wèn)地址基址寄存器值限長(zhǎng)寄存值，則允許訪(fǎng)問(wèn)，否則不允許訪(fǎng)問(wèn)。并且不允許用戶(hù)程序隨意修改這兩個(gè)寄存器的值。這就實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)保護(hù)。6.存儲(chǔ)保護(hù)的目的是什么？怎樣實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)保護(hù)？答：存儲(chǔ)保護(hù)

22、的目的就是為了保護(hù)主存中各區(qū)域內(nèi)的信息不被破壞，它包括存儲(chǔ)的權(quán)限，存儲(chǔ)不可跨越區(qū)域等等。為實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)保護(hù)，必須由硬件和軟件配合實(shí)現(xiàn)。比如在頁(yè)式管理中，要由操作系統(tǒng)提供頁(yè)表，硬件機(jī)構(gòu)確定頁(yè)的使用必須是安全的，如不能訪(fǎng)問(wèn)不屬于自己的頁(yè)等。7.剛被調(diào)出的頁(yè)又立即要用，因而又要把它調(diào)入；而調(diào)入不久又被調(diào)出；調(diào)出不久又再被調(diào)入，如此反復(fù)，使調(diào)度非常頻繁，以至于使大部分時(shí)間都花費(fèi)在來(lái)回調(diào)度上，這種現(xiàn)象 成為抖動(dòng)，又稱(chēng)顛簸。93章 習(xí)題解答1.解釋下列術(shù)語(yǔ)邏輯地址；絕對(duì)地址；地址轉(zhuǎn)換答：邏輯地址：對(duì)于用戶(hù)來(lái)說(shuō)，他無(wú)須知道自己的作業(yè)究竟是在主存的什么位置，他們可以認(rèn)為自己的程序和數(shù)據(jù)就是放在從0地址開(kāi)始一組連續(xù)

23、的地址空間中，這個(gè)地址空間是程序用來(lái)訪(fǎng)問(wèn)信息所用的一系列連續(xù)地址單元的集合，該地址空間就是邏輯地址空間。邏輯地址空間中，地址單元的編號(hào)稱(chēng)為邏輯地址。絕對(duì)地址：主存也被按照連續(xù)的存儲(chǔ)單元進(jìn)行編號(hào)，絕對(duì)地址空間就是主存中一系列連續(xù)存儲(chǔ)信息的物理單元的集合，也稱(chēng)絕對(duì)地址空間為存儲(chǔ)地址空間或物理地址空間。絕對(duì)地址空間中物理單元的編號(hào)稱(chēng)為絕對(duì)地址。 地址轉(zhuǎn)換：由于一個(gè)作業(yè)裝入到與其邏輯地址空間不一致的絕對(duì)地址空間，使得邏輯地址與絕對(duì)地址不同，而引起的對(duì)有關(guān)地址部分的調(diào)整，即邏輯地址轉(zhuǎn)換成絕對(duì)地址的過(guò)程稱(chēng)為重定位，也稱(chēng)為地址轉(zhuǎn)換。2.存儲(chǔ)保護(hù)的目的是什么？怎樣實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)保護(hù)？答：存儲(chǔ)保護(hù)的目的就是為了保護(hù)主

24、存中各區(qū)域內(nèi)的信息不被破壞，它包括存儲(chǔ)的權(quán)限，存儲(chǔ)不可跨越區(qū)域等等。為實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)保護(hù)，必須由硬件和軟件配合實(shí)現(xiàn)。比如在頁(yè)式管理中，要由操作系統(tǒng)提供頁(yè)表，硬件機(jī)構(gòu)確定頁(yè)的使用必須是安全的，如不能訪(fǎng)問(wèn)不屬于自己的頁(yè)等。3.什么叫重定位？重定位的方式有哪兩種？比較它們的不同。答：由于一個(gè)作業(yè)裝入到與其邏輯地址空間不一致的絕對(duì)地址空間，使得邏輯地址與絕對(duì)地址不同，而引起的對(duì)有關(guān)地址部分的調(diào)整，即邏輯地址轉(zhuǎn)換成絕對(duì)地址的過(guò)程稱(chēng)為重定位，也稱(chēng)為地址轉(zhuǎn)換。重定位有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種情況。所謂靜態(tài)重定位是在裝入一個(gè)作業(yè)的時(shí)候，把作業(yè)中的指令地址和數(shù)據(jù)地址全部一次性地轉(zhuǎn)換成絕對(duì)地址。所謂動(dòng)態(tài)重定位是由軟件和硬件相配合

25、來(lái)實(shí)現(xiàn)的。地址重定位不再是裝入的時(shí)候一次完成了，而是設(shè)置一個(gè)基址寄存器，裝入作業(yè)的時(shí)候，將作業(yè)在主存區(qū)域的首地址放入到基址寄存器中。作業(yè)執(zhí)行的時(shí)候，由硬件的地址轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)地對(duì)地址進(jìn)行轉(zhuǎn)換，執(zhí)行指令的時(shí)候，只要將邏輯地址加上基址寄存器的內(nèi)容，就得到了絕對(duì)地址。靜態(tài)重定位和動(dòng)態(tài)重定位的不同在于：靜態(tài)重定位是在作業(yè)裝入的時(shí)候一次完成，動(dòng)態(tài)重定位是在作業(yè)執(zhí)行時(shí)再實(shí)現(xiàn)的。靜態(tài)重定位是軟件支持的，動(dòng)態(tài)重定位是硬件和軟件合作實(shí)現(xiàn)的。靜態(tài)重定位不能實(shí)現(xiàn)主存的移動(dòng)，而動(dòng)態(tài)重定位可以。動(dòng)態(tài)重定位還可能提供虛擬存儲(chǔ)空間。第1章 習(xí)題解答1.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由哪兩大部分組成？答：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是能按照人的要求接受和存儲(chǔ)信息，

26、自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和計(jì)算，并輸出結(jié)果信息的機(jī)器系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由兩大部分組成：硬件（子）系統(tǒng)和軟件（子）系統(tǒng)，其中硬件子系統(tǒng)是系統(tǒng)賴(lài)以工作的實(shí)體，它是有關(guān)的各種物理部件的有機(jī)的結(jié)合。軟件子系統(tǒng)由各種程序以及程序所處理的數(shù)據(jù)組成，這些程序的主要作用是協(xié)調(diào)各個(gè)硬件部件，使整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠按照指定的要求進(jìn)行工作。硬件子系統(tǒng)包括中央處理器、主存存儲(chǔ)器、輸人輸出控制系統(tǒng)和各種外圍設(shè)備。軟件子系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件、支援軟件和應(yīng)用軟件三個(gè)部分。2.什么是計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)？答：操作系統(tǒng)（Operating System縮寫(xiě) OS）是一種系統(tǒng)軟件。它對(duì)程序的執(zhí)行進(jìn)行控制，還使用戶(hù)能方便地使用硬件提供的計(jì)算機(jī)功能，也

27、使硬件的功能發(fā)揮得更好。它是一種用于管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源和控制程序執(zhí)行的系統(tǒng)軟件，它擴(kuò)充系統(tǒng)的功能，為用戶(hù)提供方便的使用接口和良好的運(yùn)行環(huán)境。3.操作系統(tǒng)管理哪些資源？答：操作系統(tǒng)管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的資源，其中硬件資源主要包括中央處理器、主存儲(chǔ)器和各種外圍設(shè)備；軟件資源包括了程序和數(shù)據(jù)，通常這些程序和數(shù)據(jù)是以文件的方式存儲(chǔ)和使用的。它說(shuō)明資源的使用情況，實(shí)現(xiàn)多用戶(hù)共享計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各種資源。4.為什么要把“I/O指令”等定義為特權(quán)指令？答：若用戶(hù)程序中直接使用 IO指令，則可能引起沖突或由于某些意外而造成錯(cuò)誤。例如，用戶(hù)程序中要啟動(dòng)磁帶后取磁帶上的信息，但可能操作員錯(cuò)拿了另一用戶(hù)的磁帶，把它以磁帶機(jī)上

28、，這時(shí)用戶(hù)程序啟動(dòng)磁帶機(jī)后從磁帶上得到的信息實(shí)際上不是自己需要的，就可能造成程序執(zhí)行后得到結(jié)果不正確。更糟糕的是當(dāng)用戶(hù)程序啟動(dòng)磁帶機(jī)的目的是要把一些信息記到磁帶上，將可能覆蓋已在磁帶上的信息，即把另一用戶(hù)磁帶上的信息破壞了。為了防止類(lèi)似于這樣一類(lèi)的錯(cuò)誤啟動(dòng)外圍設(shè)備的工作不是用戶(hù)程序直接做，而是由操作系統(tǒng)來(lái)做。5.操作系統(tǒng)是如何防止用戶(hù)使用特權(quán)指令的？答：為了防止用戶(hù)程序中使用特權(quán)指令，計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)區(qū)分兩種操作模式：目態(tài)和管態(tài)，其中目態(tài)下只能使用除特權(quán)指令以外的指令，管態(tài)下可以使用全部指令。當(dāng)在目態(tài)下使用特權(quán)指令時(shí)，硬件就發(fā)出信號(hào)：“程序使用非法指令”，且不允許程序繼續(xù)執(zhí)行下去。所以可以把用戶(hù)

29、程序置在目態(tài)下運(yùn)行，而操作系統(tǒng)中必須使用特權(quán)指令的那部分程序可在管態(tài)下運(yùn)行，這樣可保證計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的安全可靠。. 什么是設(shè)備獨(dú)立性及好處：設(shè)備獨(dú)立性也稱(chēng)設(shè)備無(wú)關(guān)性，它是指用戶(hù)程序獨(dú)立于具體使用的物理設(shè)備； 設(shè)備分配時(shí)的靈活性 、易于實(shí)現(xiàn)I/O重定向、提高操作系統(tǒng)的可適應(yīng)性和可擴(kuò)展性2. 如何實(shí)現(xiàn)設(shè)備獨(dú)立性。為實(shí)現(xiàn)設(shè)備獨(dú)立性，系統(tǒng)必須在設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序之上設(shè)置一層設(shè)備獨(dú)立性軟件3. 獨(dú)占設(shè)備 是指每次只能供一個(gè)作業(yè)執(zhí)行期間單獨(dú)使用的設(shè)備。如輸入機(jī)、磁帶機(jī)、打印機(jī)等。4. 共享設(shè)備 是指允許幾個(gè)作業(yè)執(zhí)行期間可同時(shí)使用的設(shè)備。5.磁盤(pán)移臂調(diào)度的目的是什么？常用移臂調(diào)度算法有哪些？磁盤(pán)移臂調(diào)度的目的是盡可能

30、地減少輸入輸出操作中的尋找時(shí)間。常用的移臂調(diào)度算法有： 先來(lái)先服務(wù)算法 最短尋找時(shí)間優(yōu)先算法 電梯調(diào)度算法 單向掃描算法。8.什么是輸人井和輸出井？答：在具有通道技術(shù)的系統(tǒng)中，我們利用中央處理器和通道并行工作的能力，用一臺(tái)機(jī)器完成脫機(jī)外圍設(shè)備操作技術(shù)中三臺(tái)機(jī)器的工作。操作系統(tǒng)中包含兩個(gè)程序：“預(yù)輸入程序”代替輸入外圍設(shè)備，“緩輸出程序”代替輸出外圍設(shè)備。系統(tǒng)在磁盤(pán)中劃分出專(zhuān)門(mén)稱(chēng)為“井”的區(qū)域，它分為“輸入井”和“輸出井”，它們分別代替低速的獨(dú)占使用的輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。9.什么是SPOOLING系統(tǒng)？清簡(jiǎn)述它的實(shí)現(xiàn)思想。答：操作系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)聯(lián)機(jī)同時(shí)外圍設(shè)備操作功能的部分稱(chēng)為斯普林（SPOOIJNG）系統(tǒng)。它的實(shí)現(xiàn)思想是：利用中央處理器和通道并行工作的能力，用一臺(tái)機(jī)器完成脫機(jī)外圍設(shè)備操作技術(shù)中三臺(tái)機(jī)器的工作。操作系統(tǒng)中包含兩個(gè)程序：“預(yù)輸入程序”代替輸入外圍設(shè)備，“緩輸出程序”代替輸出外圍設(shè)備。系統(tǒng)在磁盤(pán)中劃分出專(zhuān)門(mén)稱(chēng)為“井”的區(qū)域，它分為“輸入井”和“輸出井”。“預(yù)輸入程序”把作業(yè)流中作業(yè)信息傳送到“輸入井”保存，作業(yè)在執(zhí)行時(shí)只要通過(guò)“輸入井讀”程序從上“輸入井”獲取數(shù)據(jù)，而不去啟動(dòng)低速的外圍設(shè)備。作業(yè)執(zhí)行的