操作系統(tǒng)（第三版）習(xí)題答案

本文格式為Word版，下載可任意編輯——操作系統(tǒng)（第三版）習(xí)題答案第一章操作系統(tǒng)引論

1．設(shè)計(jì)現(xiàn)代OS的主要目標(biāo)是什么？答：（1）有效性（2）便利性（3）可擴(kuò)展性（4）開(kāi)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

3．為什么說(shuō)OS實(shí)現(xiàn)了對(duì)計(jì)算機(jī)資源的抽象？

答：OS首先在裸機(jī)上覆蓋一層I/O設(shè)備管理軟件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)計(jì)算機(jī)硬件操作的第一層次抽象；在第一層軟件上再覆蓋文件管理軟件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)硬件資源操作的其次層次抽象。OS通過(guò)在計(jì)算機(jī)硬件上安裝多層系統(tǒng)軟件，加強(qiáng)了系統(tǒng)功能，隱蔽了對(duì)硬件操作的細(xì)節(jié)，由它們共同實(shí)現(xiàn)了對(duì)計(jì)算機(jī)資源的抽象。4．試說(shuō)明推動(dòng)多道批處理系統(tǒng)形成和發(fā)展的主要?jiǎng)恿κ鞘裁矗看穑褐饕獎(jiǎng)恿?lái)源于四個(gè)方面的社會(huì)需求與技術(shù)發(fā)展：（1）不斷提高計(jì)算機(jī)資源的利用率；（2）便利用戶；

（3）器件的不斷更新?lián)Q代；

（4）計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展。5．何謂脫機(jī)I/O和聯(lián)機(jī)I/O？答：脫機(jī)I/O是指事先將裝有用戶程序和數(shù)據(jù)的紙帶或卡片裝入紙帶輸入機(jī)或卡片機(jī)，在外圍機(jī)的控制下，把紙帶或卡片上的數(shù)據(jù)或程序輸入到磁帶上。該方式下的輸入輸出由外圍機(jī)控制完成，是在脫離主機(jī)的狀況下進(jìn)行的。

而聯(lián)機(jī)I/O方式是指程序和數(shù)據(jù)的輸入輸出都是在主機(jī)的直接控制下進(jìn)行的。6．試說(shuō)明推動(dòng)分時(shí)系統(tǒng)形成和發(fā)展的主要?jiǎng)恿κ鞘裁矗?/p>

答：推動(dòng)分時(shí)系統(tǒng)形成和發(fā)展的主要?jiǎng)恿κ歉玫貪M足用戶的需要。主要表現(xiàn)在：CPU的分時(shí)使用縮短了作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間；人機(jī)交互能力使用戶能直接控制自己的作業(yè)；主機(jī)的共享使多用戶能同時(shí)使用同一臺(tái)計(jì)算機(jī)，獨(dú)立地處理自己的作業(yè)。

7．實(shí)現(xiàn)分時(shí)系統(tǒng)的關(guān)鍵問(wèn)題是什么？應(yīng)如何解決？

答：關(guān)鍵問(wèn)題是當(dāng)用戶在自己的終端上鍵入命令時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)能及時(shí)接收并及時(shí)處理該命令，在用戶能接受的時(shí)延內(nèi)將結(jié)果返回給用戶。解決方法：針對(duì)及時(shí)接收問(wèn)題，可以在系統(tǒng)中設(shè)置多路卡，使主機(jī)能同時(shí)接收用戶從各個(gè)終端上輸入的數(shù)據(jù)；為每個(gè)終端配置緩沖區(qū)，暫存用戶鍵入的命令或數(shù)據(jù)。針對(duì)及時(shí)處理問(wèn)題，應(yīng)使所有的用戶作業(yè)都直接進(jìn)入內(nèi)存，并且為每個(gè)作業(yè)分派一個(gè)時(shí)間片，允許作業(yè)只在自己的時(shí)間片內(nèi)運(yùn)行，這樣在不長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，能使每個(gè)作業(yè)都運(yùn)行一次。

8．為什么要引入實(shí)時(shí)OS？

答：實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是指系統(tǒng)能及時(shí)響應(yīng)外部事件的請(qǐng)求，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)該事件的處理，并控制所有實(shí)時(shí)任務(wù)協(xié)調(diào)一致地運(yùn)行。引入實(shí)時(shí)OS是為了滿足應(yīng)用的需求，更好地滿足實(shí)時(shí)控制領(lǐng)域和實(shí)時(shí)信息處理領(lǐng)域的需要。9．什么是硬實(shí)時(shí)任務(wù)和軟實(shí)時(shí)任務(wù)？試舉例說(shuō)明。

答：硬實(shí)時(shí)任務(wù)是指系統(tǒng)必需滿足任務(wù)對(duì)截止時(shí)間的要求，否則可能出現(xiàn)難以預(yù)計(jì)的結(jié)果。舉例來(lái)說(shuō)，運(yùn)載火箭的控制等。軟實(shí)時(shí)任務(wù)是指它的截止時(shí)間并

不嚴(yán)格，偶爾錯(cuò)過(guò)了任務(wù)的截止時(shí)間，對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響不大。舉例：網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容的更新、火車售票系統(tǒng)。

10．在8位微機(jī)和16位微機(jī)中，占據(jù)了統(tǒng)治地位的是什么操作系統(tǒng)？答：?jiǎn)斡脩魡稳蝿?wù)操作系統(tǒng)，其中最具代表性的是CP/M和MS-DOS.

11．試列出WindowsOS中五個(gè)主要版本，并說(shuō)明它們分別較之前一個(gè)版本有何改進(jìn)。答：（1）MicrosoftWindows1.0是微軟公司在個(gè)人電腦上開(kāi)發(fā)圖形界面的首次嘗試。（2）Windows95是混合的16位/32位系統(tǒng)，第一個(gè)支持32位。帶來(lái)了更強(qiáng)大、更穩(wěn)定、更實(shí)用的桌面圖形用戶界面，終止了桌面操作系統(tǒng)間的競(jìng)爭(zhēng)。

（3）Windows98是微軟公司的混合16位/32位Windows操作系統(tǒng)，改良了硬件標(biāo)準(zhǔn)的支持，革新了內(nèi)存管理，是多進(jìn)程操作系統(tǒng)。

（4）WindowsXP是基于Windows2000的產(chǎn)品，擁有新用戶圖形界面月神Luna。簡(jiǎn)化了用戶安全特性，整合了防火墻。

（5）WindowsVista包含了上百種新功能；特別是新幅員形用戶界面和WindowsAero全新界面風(fēng)格、加強(qiáng)的搜尋功能（WindowsIndexingService）、新媒體創(chuàng)作工具以及重新設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)、音頻、輸出（打?。┖惋@示子系統(tǒng)。。12．試從交互性、及時(shí)性以及可靠性方面，將分時(shí)系統(tǒng)不實(shí)時(shí)系統(tǒng)進(jìn)行比較。答：（1）及時(shí)性：實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性的要求與分時(shí)系統(tǒng)類似，都是以人所能接受的等待時(shí)間來(lái)確定；而實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的及時(shí)性，是以控制對(duì)象所要求的開(kāi)始截止時(shí)間或完成截止時(shí)間來(lái)確定的，一般為秒級(jí)到毫秒級(jí)，甚至有的要低于100微妙。

（2）交互性：實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)具有交互性，但人與系統(tǒng)的交互僅限于訪問(wèn)系統(tǒng)中某些特定的專用服務(wù)程序。不像分時(shí)系統(tǒng)那樣能向終端用戶提供數(shù)據(jù)和資源共享等服務(wù)。

（3）可靠性：分時(shí)系統(tǒng)也要求系統(tǒng)可靠，但相比之下，實(shí)時(shí)系統(tǒng)則要求系統(tǒng)具有高度的可靠性。由于任何過(guò)錯(cuò)都可能帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至是災(zāi)難性后果，所以在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，往往都采取了多級(jí)容錯(cuò)措施保障系統(tǒng)的安全性及數(shù)據(jù)的安全性。

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)立進(jìn)程，撤銷已終止進(jìn)程，控制進(jìn)程在運(yùn)行過(guò)程中的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。進(jìn)程同步：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(lái)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)里依照一定的算法，選出若干個(gè)作業(yè)，為他們分派運(yùn)行所需的資源（首選是分派內(nèi)存）。

（2）進(jìn)程調(diào)度：從進(jìn)程的就緒隊(duì)列中，依照一定算法選出一個(gè)進(jìn)程，把處理機(jī)分派給它，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？

答：內(nèi)存管理的主要功能有：內(nèi)存分派、內(nèi)存保護(hù)、地址映射和內(nèi)存擴(kuò)展。內(nèi)存分派：為每道程序分派內(nèi)存。

內(nèi)存保護(hù)：確保每道用戶程序都只在自己的內(nèi)存空間運(yùn)行，彼此互不干擾。地址映射：將地址空間的規(guī)律地址轉(zhuǎn)換為內(nèi)存空間與對(duì)應(yīng)的物理地址。內(nèi)存擴(kuò)展：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)備分派和設(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，為用戶分派I/O設(shè)備；提高CPU和I/O設(shè)備的利用率；提高I/O速度；以及便利用戶使用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(xiě)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，便利用戶使用，保證文件安全性。

18．是什么原因使操作系統(tǒng)具有異步性特征？

答：操作系統(tǒng)的異步性表達(dá)在三個(gè)方面：一是進(jìn)程的異步性，進(jìn)程以人們不可預(yù)知的速度向前推進(jìn)，二是程序的不可再現(xiàn)性，即程序執(zhí)行的結(jié)果有時(shí)是不確定的，三是程序執(zhí)行時(shí)間的不可預(yù)知性，即每個(gè)程序何時(shí)執(zhí)行，執(zhí)行順序以及完成時(shí)間是不確定的。

19．模塊接口法存在哪些問(wèn)題？可通過(guò)什么樣的途徑來(lái)解決？答：（1）模塊接口法存在的問(wèn)題：①在OS設(shè)計(jì)時(shí)，各模塊間的接口規(guī)定很難滿足在模塊完成后對(duì)接口的實(shí)際需求。②在OS設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)者必需做出一系列的決定，每一個(gè)決定必需建立在上一個(gè)決定的基礎(chǔ)上。但模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的各模塊設(shè)計(jì)齊頭并進(jìn)，無(wú)法尋覓可靠的順序，造成各種決定的無(wú)序性，使程序設(shè)計(jì)人員很難做到設(shè)計(jì)中的每一步?jīng)Q定都建立在可靠的基礎(chǔ)上，因此模塊接口法被稱為“無(wú)序模塊法〞。

（2）解決途徑：將模塊接口法的決定順序無(wú)序變有序，引入有序分層法。20．在微內(nèi)核OS中，為什么要采用客戶/服務(wù)器模式？

答：C/S模式具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：⑴數(shù)據(jù)的分布處理和存儲(chǔ)。⑵便于集中管理。⑶靈活性和可擴(kuò)展性。⑷易于改編應(yīng)用軟件。21．試描述什么是微內(nèi)核OS。

答：1）足夠小的內(nèi)核2）基于客戶/服務(wù)器模式

3）應(yīng)用機(jī)制與策略分開(kāi)原理4）采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)。22．在基亍微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的OS中，應(yīng)用了哪些新技術(shù)？

答：在基于微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的OS中，采用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)汁技術(shù)。23．何謂微內(nèi)核技術(shù)？在微內(nèi)核中尋常提供了哪些功能？

答：把操作系統(tǒng)中更多的成分和功能放到更高的層次（即用戶模式）中去運(yùn)行，而留下一個(gè)盡量小的內(nèi)核，用它來(lái)完成操作系統(tǒng)最基本的核心功能，稱這種技術(shù)為微內(nèi)核技術(shù)。在微內(nèi)核中尋常提供了進(jìn)程（線程）管理、低級(jí)存儲(chǔ)器管理、中斷和陷入處理等功能。

24．微內(nèi)核操作系統(tǒng)具有哪些優(yōu)點(diǎn)？它為何能有這些優(yōu)點(diǎn)？答：1）提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性2）加強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性3）可移植性

4）提供了對(duì)分布式系統(tǒng)的支持5）融入了面向?qū)ο蠹夹g(shù)

其次章進(jìn)程管理

1.什么是前趨圖？為什么要引入前趨圖？答：前趨圖(PrecedenceGraph)是一個(gè)有向無(wú)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.試畫(huà)出下面4條語(yǔ)句的前趨圖:S1:a:=x+y;S1S2:b:=z+1;

S3S4S3:c:=a-b;

S2S4:w:=c+1;

3.什么程序并發(fā)執(zhí)行會(huì)產(chǎn)生休止性特征？

答：程序在并發(fā)執(zhí)行時(shí)，由于它們共享系統(tǒng)資源，為完成同一項(xiàng)任務(wù)需要相互合作，致使這些并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程之間，形成了相互制約關(guān)系，從而使得進(jìn)程在執(zhí)行期間出現(xiàn)休止性。

4．程序并發(fā)執(zhí)行時(shí)為什么會(huì)失去封閉性和可再現(xiàn)性？

答：程序并發(fā)執(zhí)行時(shí)，多個(gè)程序共享系統(tǒng)中的各種資源，因而這些資源的狀態(tài)由多個(gè)程序改變，致使程序運(yùn)行失去了封閉性，也會(huì)導(dǎo)致其失去可再現(xiàn)性。5．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。

6．試從動(dòng)態(tài)性，并發(fā)性和獨(dú)立性上比較進(jìn)程和程序?

答：(1)動(dòng)態(tài)性是進(jìn)程最基本的特性，表現(xiàn)為由創(chuàng)立而產(chǎn)生，由調(diào)度而執(zhí)行，因得不到資源而暫停執(zhí)行，由撤銷而消亡。進(jìn)程有一定的生命期，而程序只是一組有序的指令集合，是靜態(tài)實(shí)體。

(2)并發(fā)性是進(jìn)程的重要特征，同時(shí)也是OS的重要特征。引入進(jìn)程的目的正是為了使其程序能和其它進(jìn)程的程序并發(fā)執(zhí)行，而程序是不能并發(fā)執(zhí)行的。(3)獨(dú)立性是指進(jìn)程實(shí)體是一個(gè)能獨(dú)立運(yùn)行的基本單位，也是系統(tǒng)中獨(dú)立獲得資源和獨(dú)立調(diào)度的基本單位。對(duì)于未建立任何進(jìn)程的程序，不能作為獨(dú)立單位參與運(yùn)行。

7．試說(shuō)明PCB的作用，為什么說(shuō)PCB是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志？

答：PCB是進(jìn)程實(shí)體的一部分，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(shuō)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）進(jìn)程的三個(gè)基本狀態(tài)是：執(zhí)行狀態(tài)、就緒狀態(tài)和阻塞狀態(tài)。

就緒狀態(tài)：該進(jìn)程運(yùn)行所需的除CPU以外一切條件都得到滿足，只要獲得CPU資源，便馬上執(zhí)行。

執(zhí)行狀態(tài)：進(jìn)程已獲得CPU，程序正在執(zhí)行。在單處理機(jī)系統(tǒng)中，只能有一個(gè)進(jìn)程處于執(zhí)行狀態(tài)；在多處理機(jī)系統(tǒng)中，則有多個(gè)進(jìn)程處于執(zhí)行狀態(tài)。

阻塞狀態(tài)：正在執(zhí)行的進(jìn)程由于發(fā)生某事件而暫時(shí)無(wú)法繼續(xù)執(zhí)行，便放棄CPU而處于暫停狀態(tài)（阻塞）。此時(shí)即使分派給它處理機(jī)，它也不能運(yùn)行。

（2）三個(gè)基本狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換圖原因如下：

執(zhí)行進(jìn)程調(diào)度把CPU分派給進(jìn)程12時(shí)間片用完就緒4某事件被解除（I/O完成）

圖進(jìn)程的三種基本狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換原因

阻塞3某事件發(fā)生（I/O請(qǐng)求）

圖中：

1就緒狀態(tài)→執(zhí)行狀態(tài)：進(jìn)程分派到CPU資源2執(zhí)行狀態(tài)→就緒狀態(tài)：時(shí)間片用完3執(zhí)行狀態(tài)→阻塞狀態(tài)：I/O請(qǐng)求4阻塞狀態(tài)→就緒狀態(tài)：I/O完成

9．為什么要引入掛起狀態(tài)？該狀態(tài)有哪些性質(zhì)？

答：引入掛起狀態(tài)處于五種不同的需要:終端用戶需要，父進(jìn)程需要，操作系統(tǒng)需要，對(duì)換需要和負(fù)荷調(diào)理需要。處于掛起狀態(tài)的進(jìn)程不能接收處理機(jī)調(diào)度。10．在進(jìn)行進(jìn)程切換時(shí)，所要保存的處理機(jī)狀態(tài)信息有哪些？答：進(jìn)行進(jìn)程切換時(shí)，所要保存的處理機(jī)狀態(tài)信息有：（1）進(jìn)程當(dāng)前暫存信息（2）下一指令地址信息（3）進(jìn)程狀態(tài)信息

（4）過(guò)程和系統(tǒng)調(diào)用參數(shù)及調(diào)用地址信息。11．試說(shuō)明引起進(jìn)程創(chuàng)立的主要事件。