操作系統(tǒng)答案

10：試訴系統(tǒng)調(diào)用與過程調(diào)用之間的主要區(qū)別答：⑴調(diào)用形式和實現(xiàn)方式不同：函數(shù)調(diào)用其轉(zhuǎn)向地址是固定不變的，系統(tǒng)調(diào)用中不包含內(nèi)核服務函數(shù)入口，僅提供功能號調(diào)用，函數(shù)調(diào)用是在用戶態(tài)執(zhí)行的，訪問用戶棧，系統(tǒng)調(diào)用要通過中斷機制從用戶態(tài)轉(zhuǎn)換到核心態(tài)，內(nèi)核服務函數(shù)在核心態(tài)執(zhí)行，訪問核心棧⑵被調(diào)用代碼的位置不同，函數(shù)調(diào)用是靜態(tài)調(diào)用，調(diào)用程序和被調(diào)用代碼處于同一程序內(nèi)，是用戶級程序。系統(tǒng)調(diào)用是動態(tài)調(diào)用，服務代碼位于操作系統(tǒng)中，是系統(tǒng)級程序⑶提供方式不同函數(shù)通常由編程語言提供，不同語言提供的函數(shù)功能,類型，數(shù)量可以不同，系統(tǒng)調(diào)用由操作系統(tǒng)提供，功能類型數(shù)量固定不變⑷調(diào)用的實現(xiàn)不同15：什么是多道程序設計？多道程序設計技術(shù)有什么特點？答：多道程序設計是指允許多個作業(yè)同時進入計算機系統(tǒng)的主存并啟動交替計算的方法，特點為：提高CPU利用率，充分發(fā)揮計算機硬部件并行性16:簡述實現(xiàn)多道程序設計所必須解決的基本問題答：（1）存儲保護和程序浮動：解決各道程序只能訪問自己的主存區(qū)域，并且要求程序從一個主存區(qū)移動到另一個區(qū)且不影響其正確執(zhí)行（2）處理器的管理與分配：解決多道程序的切換和有效運行（3）資源的管理與調(diào)度：解決多道程序共享軟硬件資源時的競爭，協(xié)作,安全問題和資源利用率。18：什么是實時操作系統(tǒng)，其分類是？答:指外部事件或數(shù)據(jù)產(chǎn)生時，能夠?qū)ζ溆枰越邮懿⒆銐蚩斓乃俣冗M行處理,結(jié)果能夠在規(guī)定時間內(nèi)控制產(chǎn)生過程或?qū)刂茖ο笞龀隹焖夙憫?，并控制所有實時任務協(xié)調(diào)運行的操作系統(tǒng)。分類有：過程控制系統(tǒng)，信息查詢系統(tǒng)，事務處理系統(tǒng)32：什么是進程？計算機操作系統(tǒng)中為什么要引入進程？答：進程是可并發(fā)執(zhí)行的程序在某個數(shù)據(jù)集合上的一次計算活動，也是操作系統(tǒng)進行資源分配和保護的基本單位。原因（1）：刻畫系統(tǒng)的動態(tài)性，發(fā)揮系統(tǒng)的并發(fā)性，提高資源利用率。（2）它能解決系統(tǒng)的“共享性”，正確描述程序的執(zhí)行狀態(tài)41：何謂進程控制塊，它包含哪些基本信息？答：進程控制塊，是操作系統(tǒng)用于記錄和刻劃進程狀態(tài)及有關(guān)信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。它包括了進程的標識信息，現(xiàn)場信息，控制信息46：什么是進程切換，試訴進程切換的主要步驟、答：進程切換是讓處于運行態(tài)的進程中斷運行，讓出處理器，這時要做一次進程上下文切換、即保存老進程狀態(tài)而裝入被保護了的新進程的狀態(tài)，以便新進程運行，保存被中斷進程的處理器現(xiàn)場信息。

（1）修改被中斷進程的進程控制塊的有關(guān)信息（2）把被中斷進程的進程控制塊加入有關(guān)隊列（3）選擇下一個占有處理器運行的進程（4）修改被選中進程的進程控制塊的有關(guān)信息（5）根據(jù)被選中進程設置操作系統(tǒng)用到的地址轉(zhuǎn)換和存儲保護信息（6）根據(jù)被選中進程恢復處理器現(xiàn)場56：試訴多線程環(huán)境中，進程和線程的定義。答：進程是操作系統(tǒng)中進行除處理器外的資源分配和保護的基本單位，它有一個獨立的虛擬地址空間，用來容納進程映像，并以進程為單位對各種資源實施保護。線程是操作系統(tǒng)進程中能夠獨立執(zhí)行的實體，是處理器調(diào)度和分派的基本單位。線程是進程的組成部分，每個進程內(nèi)允許包含多個并發(fā)執(zhí)行的實體，這就是多線程。76：試訴中級調(diào)用的主要作用答：根據(jù)主存資源決定主存中所能容納的進程數(shù)目，并根絕進程當前狀態(tài)來決定輔助存儲器和主存中的進程的對換，充分提高主存的利用率和系統(tǒng)吞吐率。6：解釋并發(fā)的無關(guān)性和交互性答：無關(guān)性：一組并發(fā)進程分別在不同的變量集合上操作，一個進程的執(zhí)行與其他并發(fā)進程的進展無關(guān)，交互性：一組并發(fā)進程共享某些變量，一個進程的執(zhí)行可能影響其他并發(fā)進程的結(jié)果。10：什么是臨界區(qū)和臨界資源，臨界區(qū)管理的基本原則是？答：并發(fā)進程中與共享變量有關(guān)的程序段叫“臨界區(qū)”，共享變量代表的資源叫“臨界資源”，基本原則：（1）一次至多一個進程進入臨界區(qū)（2）如果己有進程在臨界區(qū)中，試圖進入此臨界區(qū)的其他進程應等待（3）進入臨界區(qū)內(nèi)的進程應在有限時間內(nèi)退出。14：什么是信號量？如何對其進行分類？答：一個進程在某一特殊點上被迫停止執(zhí)行直到接收到一個對應的特殊變量值,這種特殊變量就是信號量，信號量按其用途分為公用信號量，私有信號量。信號量按其取值分為。二元信號量，一般信號量。17：何謂管程？它有哪些屬性?答：管程是：代表共享資源的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以及由對該共享數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實施操作的一組過程所組成的資源管理程序，共同構(gòu)成了一個操作系統(tǒng)的資源管理模塊。具有：共享性，安全性，互斥性18：試比較管程與進程的不同點18：試比較管程與進程的不同點三（答：（1）管程定義公用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，進程定義私有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（2）：管程把共享變量上的同步操作集中起來統(tǒng)一管理，臨界區(qū)卻分散在每個進程中（3）管程是為了解決進程共享資源互斥而建立的，進程是為了占有系統(tǒng)資源和實現(xiàn)系統(tǒng)并發(fā)性而引入的（4）管程被欲使用共享資源的所有進程調(diào)用，管程和調(diào)用他的進程之間不能并行工作，而進程之間可以并行（5）管程可作為語言或者操作系統(tǒng)的一部分，不必創(chuàng)建和撤銷，進程有生命周期，由創(chuàng)建而產(chǎn)生，撤銷而消亡3：什么是邏輯地址和物理地址？答：邏輯地址是用戶目標程序使用的地址單元稱為邏輯地，一個用戶作業(yè)的目標程序的邏輯地址集合稱為該作業(yè)的邏輯地址空間。物理地址：主存中的實際存儲單元稱為物理地址，物理地址的總體相應構(gòu)成了用戶程序?qū)嶋H運行的物理地址空間。6：什么是移動技術(shù)？在什么情況下采用這種技術(shù)？答：移動技術(shù)是：把主存中的實際存儲單元稱為物理地址（絕對地址），物理地址的總體相應構(gòu)成了用戶程序?qū)嶋H運行的物理地址空間。在未分配表中找不到一個足夠大的空閑區(qū)來裝入作業(yè)時采用移動技術(shù)13：試比較分頁式存儲管理和分段式存儲管理答：分段是信息的邏輯單位，由源程序的邏輯結(jié)構(gòu)所決定，用戶可見，段長可根據(jù)用戶需要來規(guī)定，段起始地址可以從任何主存地址開始。在分段方式中，源程序經(jīng)連結(jié)裝配后仍保持二維結(jié)構(gòu)。分頁是信息的物理單位，與源程序的邏輯結(jié)構(gòu)無關(guān)，用戶不可見，頁長由系統(tǒng)確定，頁面只能以頁大小的整倍數(shù)地址開始。在分頁方式中，源程序經(jīng)連接裝配后變成了一維結(jié)構(gòu)。28:請求分頁存儲管理中，若把進程的頁框數(shù)增加一倍，則缺頁中斷次數(shù)會減少至一半嗎？為什么？答：不會。因為進程所占內(nèi)存大小固定，頁框數(shù)增加一倍，則頁面數(shù)增加一倍，則缺頁中斷次數(shù)會增加，不會減少。2:試訴各種I/O控制方式及其主要優(yōu)缺點答：輪詢方式：使用查詢指令測試設備控制器的忙閑狀態(tài)位，決定主存和設備是否能交換數(shù)據(jù)。程序輪詢和數(shù)據(jù)傳輸占據(jù)了CPU相當一部分處理時間，輪詢方式是一種效率較低的方式。中斷方式：在I/O設備I/O每個數(shù)據(jù)的過程中，無須CPU干預，把I/O操作任務交給設備控制器，因而可使CPU與I/O設備并行工作。僅當輸完一個數(shù)據(jù)時，才需CPU花費極短的時間去做些中斷處理。中斷方式使處理器的利用率提高，能支持多道程序和I/O設備的并行操作，但是若I/O控制器的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)比較小，在緩沖區(qū)裝滿數(shù)據(jù)之后將會發(fā)生中斷。那么，在數(shù)據(jù)傳送過程中，發(fā)生中斷的機會較多，這將耗去大量的CPU處理時間DMA方式：I/O設備能直接與主存交換數(shù)據(jù)而不占用CPU,實際數(shù)據(jù)傳輸操作由DMA直接完成，無需CPU去做中斷處理，CPU的利用率進一步提高,DMA實現(xiàn)簡單，價格低廉，但是DMA要竊用時鐘周期，降低CPU處理效率。通道方式：通道是一個具有輸入輸出處理器控制的輸入輸出部件。通道控制器有自己的指令，即通道命令，能夠根據(jù)程序控制多個外部設備并提供了DMA共享的功能，充分發(fā)揮CPU和設備之間的并行工作能力。解決了I/O操作的獨立性和硬部件工作的并行性，大大減少設備和CPU之間的邏輯聯(lián)系實現(xiàn)設備和CPU,通道之間，設備之間的并行操作，提高整個系統(tǒng)的效率。12：為什么要引入緩沖技術(shù)？基本思想是什么？答：改善中央處理器與外圍設備之間速度不配的矛盾，協(xié)調(diào)邏輯記錄大小與物理記錄大小不一致，提高CPU和I/O設備的并行性。思想：進程執(zhí)行寫操作輸出數(shù)據(jù)時，向系統(tǒng)申請一個緩沖區(qū)，若為順序?qū)懻埱?，則不斷把數(shù)據(jù)填到緩沖區(qū)，直到被裝滿。進程繼續(xù)它的計算，系統(tǒng)將緩沖區(qū)內(nèi)容寫到I/O設備上。進程執(zhí)行讀操作輸入數(shù)據(jù)時，向系統(tǒng)申請一個緩沖區(qū)，系統(tǒng)將一個物理記錄的內(nèi)容讀到緩沖區(qū)，根據(jù)進程要求，把當前需要的邏輯記錄從緩沖區(qū)中選出并傳送給進程。13:試訴常用的緩沖技術(shù)答：單緩沖：每當應用進程發(fā)出I/O請求，操作系統(tǒng)在主存儲器的系統(tǒng)區(qū)開設一個緩沖區(qū)，對于塊設備輸入，先從磁盤讀一塊數(shù)據(jù)到緩沖區(qū)，系統(tǒng)把緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)送到用戶區(qū)，對于塊設備輸出，把數(shù)據(jù)從用戶區(qū)復制到系統(tǒng)緩沖區(qū)，應用程序繼續(xù)請求輸入，直到緩沖區(qū)填滿，由系統(tǒng)寫到磁盤上，對于字符設備輸入，緩沖區(qū)用于暫存用戶輸入的一行數(shù)據(jù)，在輸入期間，用戶進程被掛起等待一行數(shù)據(jù)輸入完畢；在輸出時，用戶進程將第一行數(shù)據(jù)送入緩沖區(qū)后，繼續(xù)執(zhí)行。如果在第一個輸出操作沒有騰空緩沖區(qū)之前，乂有第二行數(shù)據(jù)要輸出，用戶進程應等待，單緩沖技術(shù)無法實現(xiàn)I/O的并行工作雙緩沖：操作系統(tǒng)在主存區(qū)域中分配1,2兩個緩沖區(qū)，輸入數(shù)據(jù)時，首先填滿緩沖區(qū)1,操作系統(tǒng)可從緩沖區(qū)1把數(shù)據(jù)送到用戶進程區(qū)，用戶進程便可對數(shù)據(jù)進行加工計算;與此同時，輸入設備填充緩沖區(qū)2。當緩沖區(qū)1空出后，輸入設備再次向緩沖區(qū)1輸入。操作系統(tǒng)乂可把緩沖區(qū)2的數(shù)據(jù)傳送到用戶進程區(qū)，用戶進程開始加工緩沖2的數(shù)據(jù)。雙緩沖無法解決設備和處理進程速度不匹配的問題。多緩沖：操作系統(tǒng)從主存區(qū)域中分配一組緩沖區(qū)組成循環(huán)緩沖，每個緩沖區(qū)都有一個鏈接指針指向下一個緩沖區(qū)，最后一個緩沖區(qū)指針指向第一個緩沖區(qū)，每個緩沖區(qū)的大小等于物理記錄的大小。多緩沖的緩沖區(qū)是系統(tǒng)的公共資源，可供各個進程共享，并由系統(tǒng)統(tǒng)一分配和管理。由此獲得較高的并行度19:什么是“井”？什么是輸入井和輸出井答：“井”是用作緩沖的存儲區(qū)域，輸入井和輸出井是為了存放從輸入設備輸入的信息以及作業(yè)執(zhí)行的結(jié)果，系統(tǒng)在輔助存儲器上開辟的存儲區(qū)域4：什么是文件的邏輯結(jié)構(gòu)？它有哪幾種組織方式。答：文件的邏輯結(jié)構(gòu)是從用戶觀點出發(fā)，研究用戶概念中的信息組織方式，這種組織方式是獨立于物理環(huán)境構(gòu)造的，有流式文件，記錄式文件兩種組織方式。5：什么是文件的物理結(jié)構(gòu)？它有哪幾種組織方式。答：文件的物理結(jié)構(gòu)和組織是指邏輯文件在物理存儲空間中存放方法和組織關(guān)系。有順序文件和連接文件兩種組織方式19：什么是文件的共享？介紹文件共享的分類和實現(xiàn)思想答：文件的共享是指不同進程共同使用同一個文件，分為文件靜態(tài)共享和文件動態(tài)共享，靜態(tài)共享：操作系統(tǒng)允許一個文件同時屬于多個目錄，但實際上文件僅有一處物理存儲，動態(tài)共享：系統(tǒng)中不同的應用進程或同一用戶的不同進程并發(fā)的訪問通一個文件，共享關(guān)系在進程存在時出現(xiàn)。進程消亡時消亡。29：什么是按名存?。课募到y(tǒng)如何實現(xiàn)文件的按名存取答：當要存取一個文件信息時，先找到其文件控制塊，再找到文件信息盤塊號或首塊物理位置來存取，這種存取方式就是按名存取，文件系統(tǒng)通過文件控制塊來實現(xiàn)按名存取。1】有5個批處理作業(yè)A到E均已到達計算中心，其運行時間分別10、6、2、4和8分鐘：各自的優(yōu)先級分別被規(guī)定為3、5、2,1和4,這里5為最高級。若不考虛系統(tǒng)切換開銷，計算出平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時間?（1）FCFS（按A、B、C、D、E）;（2）優(yōu)先級調(diào)度算法，（3）時間片輪轉(zhuǎn)法（每個作業(yè)獲得相同的2分鐘長的時間片）.答，（t）FCFS調(diào)度算法執(zhí)行次序執(zhí)行時間等待時間周轉(zhuǎn)時間帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間A100101B610162.66C216189D418225.5E8223。3.75作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間T=(10+16+18+22+30)/5=19.2作業(yè)平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間1+2.6649+5.5+3.75)爐438

(2)優(yōu)先級調(diào)度算法執(zhí)行次序執(zhí)行時間等待時間周轉(zhuǎn)時間帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間B6061E8614L75A1014243.4C2242613D426307.5作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間7=(64-14+24+26+30)/5=20作業(yè)平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間W=(l+1.75+2.4+13+7.5)/5=5.13(3)時間片輪轉(zhuǎn)法_技次序ABCDEABDEABEAEA輪轉(zhuǎn)執(zhí)行?作業(yè)執(zhí)行時間等待時間周轉(zhuǎn)時間帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間A1020303B616223使C2463D412164E8202835作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間7-(30+22+6+16+2泌=20.4作業(yè)平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間W=(3+3,66,3+4+3,5)/5=3.4316若有如表所示四個作業(yè)進入系統(tǒng)，分別計算在FCFS、SJF和HRRF算法下的平均周轉(zhuǎn)時間與帶權(quán)平均周轉(zhuǎn)時間串（時間以十進制表示）作業(yè)提交時間（時）估計運行時間（小時）18.002.00:28.500.50?39.000J049.500.20答:SJF貸HRRF作業(yè)開始完成周轉(zhuǎn)開始完成周轉(zhuǎn)匕開始完成周轉(zhuǎn)時間時間時間時間時間時間時間時間時間18.0010.002.00&OO10,002仞28伽10.002,001210.0010.502.0010.3010.80230巾10.1010.602.10；310.5010.601.6010.0010.101.10310.0010.101.102410.6010.801.3010.1010.300.80110.6010.801.30P。平均周T?1.725;疥fT-1.625轉(zhuǎn)時間■例*漓(H帶權(quán)平均W=6,875W"5W-5.67524一個實時系統(tǒng)有4個周期性事件，周期分別為50、100.300和250ms?若假設其

處理分別箱要35、20.10和ms,則該系統(tǒng)可調(diào)度允許的x值最大為多少？答：實時任務可調(diào)度應滿足；35/50+20/100+10/300+x/250<lx〈2S0（L28/30戶25。X0,067=L6,75ms5在一個盆亍里，混裝了數(shù)費:相等的黑白圍棋子.現(xiàn)在用自動分揀系統(tǒng)把黑子、白子分開，設分揀系統(tǒng)有二個進程PL和P2,其中P1揀白子；P2揀黑子.規(guī)定每個進程每次揀一子：當-個進程在揀時，不允許另一個遂程去揀；當一個進程揀了一于時,必須讓另一個逃程去揀,試寫出兩進程P1和P2露井發(fā)正確執(zhí)行的程序.答1:實質(zhì)上是兩個進程的同步問題，設信號量S1和S2分別表示可揀白子和照子，不失一般性，若令先揀白子.varS1,S2:semaphore;S1:=1;S2:*O;cobtgin(processP1

beginrepealP(S1)；揀白子V(S2);untilfalse;end答2,TYPEpickup-chess^MONITORVARflag:boolean;S-black,S-white:coditioa;DEFINEpickup-black^pickup-white;USEwait^signal^checl^release;procedurepickup-black;begincheck(IM);ifflagthenflagi-tnic;pickupabhek;signaKS-whi^IM);beginflag:=true;end.main。{cobeginprocess-B();process-W();coead)process-BO*beginpickupH：he^.pickup-black:();other;endprocess-W()beginpickup*chess.pickup-white();other;end

processP2突ginrepeatP(S2);揀黑子V(S1);untilfalse;endIcoend.release(IM);endprocedurepickup-white;begincheck(IM);ifnotflagthenwait(S-whitefIM);flag:=false;pickupawhite;signal(S-bhckJM);rclease(IM);endbeginflag:=truc;end.cobegin(processPlbegi