操作系統(tǒng)應用題與參考答案

本文格式為Word版，下載可任意編輯——操作系統(tǒng)應用題與參考答案《操作系統(tǒng)教程》（第三版）CH4應用題參考答案

CH1第1章

一、填空

1．計算機由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩個部分組成，它們構(gòu)成了一個完整的計算機系統(tǒng)。2．按功能劃分，軟件可分為系統(tǒng)軟件和應用軟件兩種。4．操作系統(tǒng)的基本功能是處理機（包含作業(yè)）管理、存儲管理、設備管理和文件管理。5．在分時和批處理系統(tǒng)結(jié)合的操作系統(tǒng)中引入“前臺〞和“后臺〞作業(yè)的概念，其目的是改善系統(tǒng)功能，提高處理能力。

6．分時系統(tǒng)的主要特征為多路性、交互性、獨立性和及時性。7．實時系統(tǒng)與分時以及批處理系統(tǒng)的主要區(qū)別是高及時性和高可靠性。

8．若一個操作系統(tǒng)具有很強的交互性，可同時供多個用戶使用，則是分時操作系統(tǒng)。9．假使一個操作系統(tǒng)在用戶提交作業(yè)后，不提供交互能力，只追求計算機資源的利用率、大吞吐量和作業(yè)流程的自動化，則屬于批處理操作系統(tǒng)。

10．采用多道程序設計技術，能充分發(fā)揮CPU和外部設備并行工作的能力。

二、選擇

1．操作系統(tǒng)是一種B。

A．通用軟件B．系統(tǒng)軟件C．應用軟件D．軟件包

2．操作系統(tǒng)是對C進行管理的軟件。

A系統(tǒng)軟件B．系統(tǒng)硬件C．計算機資源D．應用程序

3．操作系統(tǒng)中采用多道程序設計技術，以提高CPU和外部設備的A。

A．利用率B．可靠性C．穩(wěn)定性D．兼容性

4．計算機系統(tǒng)中配置操作系統(tǒng)的目的是提高計算機的B和便利用戶使用。

A．速度B．利用率C．靈活性D．兼容性

5．C操作系統(tǒng)允大量個用戶在其終端上同時交互地使用計算機。

A．批處理B．實時C．分時D．多道批處理

6．假使分時系統(tǒng)的時間片一定，那么D，響應時間越長。

A．用戶數(shù)越少B．內(nèi)存越少C．內(nèi)存越多D．用戶數(shù)越多

三、問答

1．什么是“多道程序設計〞技術？它對操作系統(tǒng)的形成起到什么作用？

答：所謂“多道程序設計〞技術，即是通過軟件的手段，允許在計算機內(nèi)存中同時存放幾道相互獨立的作業(yè)程序，讓它們對系統(tǒng)中的資源進行“共享〞和“競爭〞，以使系統(tǒng)中的各種資源盡可能地滿負荷工作，從而提高整個計算機系統(tǒng)的使用效率?；谶@種考慮，計算機科學家開始把CPU、存儲器、外部設備以及各種軟件都視為計算機系統(tǒng)的“資源〞，并逐步設計出一種軟件來管理這些資源，不僅使它們能夠得到合理地使用，而且還要高效地使用。具有這種功能的軟件就是“操作系統(tǒng)〞。所以，“多道程序設計〞的出現(xiàn)，加快了操作系統(tǒng)的誕生。

2．怎樣理解“虛擬機〞的概念？

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《操作系統(tǒng)教程》（第三版）CH4應用題參考答案

答：拿操作系統(tǒng)來說，它是在裸機上加載的第一層軟件，是對計算機硬件系統(tǒng)功能的首次擴

充。從用戶的角度看，計算機配置了操作系統(tǒng)后，由于操作系統(tǒng)隱蔽了硬件的繁雜細節(jié)，用戶會感到機器使用起來更便利、簡單了。這樣，通過操作系統(tǒng)的作用使浮現(xiàn)在用戶面前的是一臺功能經(jīng)過擴展了的機器。這臺“機器〞不是硬件搭建成的，現(xiàn)實生活中并不存在具有這種功能的真實機器，它只是用戶的一種感覺而已。所以，就把這樣的機器稱為“虛擬機〞。3．對于分時系統(tǒng)，怎樣理解“從宏觀上看，多個用戶同時工作，共享系統(tǒng)的資源；從微觀上看，各終端程序是輪番運行一個時間片〞？

答：在分時系統(tǒng)中，系統(tǒng)把CPU時間劃分成大量時間片，每個終端用戶可以使用由一個時間片規(guī)定的CPU時間，多個用戶終端就輪番地使用CPU。這樣的效果是每個終端都開始了自己的工作，得到了及時的響應。也就是說，“從宏觀上看，多個用戶同時工作，共享系統(tǒng)的資源〞。但實際上，CPU在每一時刻只為一個終端服務，即“從微觀上看，各終端程序是輪番運行一個時間片〞。

第2章

一、填空

1．進程在執(zhí)行過程中有3種基本狀態(tài)，它們是運行態(tài)、就緒態(tài)和阻塞態(tài)。2．系統(tǒng)中一個進程由程序、數(shù)據(jù)集合和進程控制塊（PCB）三部分組成。3．在多道程序設計系統(tǒng)中，進程是一個動態(tài)概念，程序是一個靜態(tài)概念。

4．在一個單CPU系統(tǒng)中，若有5個用戶進程。假設當前系統(tǒng)為用戶態(tài)，則處于就緒狀態(tài)的用戶進程最多有4個，最少有0個。

注意，題目里給出的是假設當前系統(tǒng)為用戶態(tài)，這說明現(xiàn)在有一個進程處于運行狀態(tài)，因此最多有4個進程處于就緒態(tài)。也可能除一個在運行外，其他4個都處于阻塞。這時，處于就緒的進程一個也沒有。

5．總的來說，進程調(diào)度有兩種方式，即不可剝奪方式和剝奪方式。6．進程調(diào)度程序具體負責中央處理機（CPU）的分派。

7．為了使系統(tǒng)的各種資源得到均衡使用，進行作業(yè)調(diào)度時，應當注意CPU繁忙作業(yè)和I/O繁忙作業(yè)的搭配。

8．所謂系統(tǒng)調(diào)用，就是用戶程序要調(diào)用操作系統(tǒng)提供的一些子功能。9．作業(yè)被系統(tǒng)接納后到運行完畢，一般還需要經(jīng)歷后備、運行和完成三個階段。10．假定一個系統(tǒng)中的所有作業(yè)同時到達，那么使作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間為最小的作業(yè)調(diào)度算法是短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法。

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二、選擇

1．在進程管理中，當C時，進程從阻塞狀態(tài)變?yōu)榫途w狀態(tài)。

A．進程被調(diào)度程序選中B．進程等待某一事件發(fā)生C．等待的事件出現(xiàn)D．時間片到

2．在分時系統(tǒng)中，一個進程用完給它的時間片后，其狀態(tài)變?yōu)锳。

A．就緒B．等待C．運行D．由用戶設定

3．下面對進程的描述中，錯誤的是D。

A．進程是動態(tài)的概念B．進程的執(zhí)行需要CPUC．進程具有生命周期D．進程是指令的集合

4．操作系統(tǒng)通過B對進程進行管理。

A．JCBB．PCBC．DCTD．FCB

5．一個進程被喚醒，意味著該進程D。

A．重新占有CPUB．優(yōu)先級變?yōu)樽畲驝．移至等待隊列之首D．變?yōu)榫途w狀態(tài)

6．由各作業(yè)JCB形成的隊列稱為C。

A．就緒作業(yè)隊列B．阻塞作業(yè)隊列C．后備作業(yè)隊列D．運行作業(yè)隊列

7．既考慮作業(yè)等待時間，又考慮作業(yè)執(zhí)行時間的作業(yè)調(diào)度算法是A。

A．響應比高者優(yōu)先B．短作業(yè)優(yōu)先C．優(yōu)先級調(diào)度D．先來先服務

8．作業(yè)調(diào)度程序從處于D狀態(tài)的隊列中選取適當?shù)淖鳂I(yè)投入運行。

A．就緒B．提交C．等待D．后備

9．A是指從作業(yè)提交系統(tǒng)到作業(yè)完成的時間間隔。

A．周轉(zhuǎn)時間B．響應時間C．等待時間D．運行時間

10．計算機系統(tǒng)在執(zhí)行C時，會自動從目態(tài)變換到管態(tài)。

A．P操作B．V操作C．系統(tǒng)調(diào)用D．I/O指令

三、問答

1．在多道程序設計系統(tǒng)中，如何理解“內(nèi)存中的多個程序的執(zhí)行過程交織在一起，大家都

在走走停停〞這樣一個現(xiàn)象？

答：在多道程序設計系統(tǒng)中，內(nèi)存中存放多個程序，它們以交替的方式使用CPU。因此，從宏觀上看，這些程序都開始了自己的工作。但由于CPU只有一個，在任何時刻CPU只能執(zhí)行一個進程程序。所以這些進程程序的執(zhí)行過程是交織在一起的。也就是說，從微觀上看，每一個進程一會兒在向前走，一會兒又停步不前，處于一種“走走停停〞的狀態(tài)之中。

2．什么是“原語〞、“特權(quán)指令〞、“系統(tǒng)調(diào)用命令〞和“訪管指令〞？它們之間有無一定的聯(lián)系？

答：特權(quán)指令和訪管指令都是CPU指令系統(tǒng)中的指令，只是前者是一些只能在管態(tài)下執(zhí)行的指令，后者是一條只能在目態(tài)下執(zhí)行的指令。原語和系統(tǒng)調(diào)用命令都是操作系統(tǒng)中的功

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《操作系統(tǒng)教程》（第三版）CH4應用題參考答案

能程序，只是前者執(zhí)行時不能被其他程序所打斷，后者沒有這個要求。操作系統(tǒng)中有些系

統(tǒng)調(diào)用命令是以原語的形式出現(xiàn)的，例如創(chuàng)立進程就是一條原語式的系統(tǒng)調(diào)用命令。但并不是所有系統(tǒng)調(diào)用命令都是原語。由于假使那樣的話，整個系統(tǒng)的并發(fā)性就不可能得到充分地發(fā)揮。

3．操作系統(tǒng)是如何處理源程序中出現(xiàn)的系統(tǒng)調(diào)用命令的？

答：編譯程序總是把源程序中的系統(tǒng)調(diào)用命令改寫成為一條訪管指令和相應的參數(shù)。這樣在程序?qū)嶋H被執(zhí)行時，就通過訪管指令進入操作系統(tǒng)，達到調(diào)用操作系統(tǒng)功能子程序的目的。

4．系統(tǒng)調(diào)用與一般的過程調(diào)用有什么區(qū)別？答：系統(tǒng)調(diào)用是指在用戶程序中調(diào)用操作系統(tǒng)提供的功能子程序；一般的過程調(diào)用是指在一個程序中調(diào)用另一個程序。因此它們之間有如下三點區(qū)別。（1）一般的過程調(diào)用，調(diào)用者與被調(diào)用者都運行在一致的CPU狀態(tài)，即或都處于目態(tài)（用戶程序調(diào)用用戶程序），或都處于管態(tài)（系統(tǒng)程序調(diào)用系統(tǒng)程序）；但發(fā)生系統(tǒng)調(diào)用時，發(fā)出調(diào)用命令的調(diào)用者運行在目態(tài)，而被調(diào)用的對象則運行在管態(tài)，即調(diào)用者與被調(diào)用者運行在不同的CPU狀態(tài)。

（2）一般的過程調(diào)用，是直接通過轉(zhuǎn)移指令轉(zhuǎn)向被調(diào)用的程序；但發(fā)生系統(tǒng)調(diào)用時，只能通過訪管指令提供的一個統(tǒng)一的入口，由目態(tài)進入管態(tài)，經(jīng)分析后，才轉(zhuǎn)向相應的操作系統(tǒng)命令處理程序。

（3）一般的過程調(diào)用，在被調(diào)用者執(zhí)行完后，就徑直返回斷點繼續(xù)執(zhí)行；但系統(tǒng)調(diào)用可能會導致進程狀態(tài)的變化，從而引起系統(tǒng)重新分派處理機。因此，系統(tǒng)調(diào)用處理終止后，不一定是返回調(diào)用者斷點處繼續(xù)執(zhí)行。5．試述創(chuàng)立進程原語的主要功能。

答：創(chuàng)立進程原語的主要功能有以下三項。（1）為新建進程申請一個PCB。

（2）將創(chuàng)立者（即父進程）提供的新建進程的信息填入PCB中。

（3）將新建進程設置為就緒狀態(tài)，并依照所采用的調(diào)度算法，把PCB排入就緒隊列中。6．處于阻塞狀態(tài)的一個進程，它所等待的事件發(fā)生時，就把它的狀態(tài)由阻塞改變?yōu)榫途w，讓它到就緒隊列里排隊，為什么不直接將它投入運行呢？

答：只要是涉及管理，就應當有管理的規(guī)則，沒有規(guī)則就不成方圓。假使處于阻塞狀態(tài)的一個進程，在它所等待的事件發(fā)生時就徑直將它投入運行（也就是把CPU從當前運行進程的手中搶奪過來），那么系統(tǒng)就無法控制對CPU這種資源的管理和使用，進而也就失去了設置操作系統(tǒng)的作用。所以，阻塞狀態(tài)的進程在它所等待的事件發(fā)生時，必需先進入就緒隊列，然后再去考慮它使用CPU的問題。7．作業(yè)調(diào)度與進程調(diào)度有什么區(qū)別？

答：作業(yè)調(diào)度和進程調(diào)度（即CPU調(diào)度）都涉及到CPU的分派。但作業(yè)調(diào)度只是選擇參與CPU競爭的作業(yè)，它并不具體分派CPU。而進程調(diào)度是在作業(yè)調(diào)度完成選擇后的基礎上，把CPU真正分派給某一個具體的進程使用。

8．系統(tǒng)中的各種進程隊列都是由進程的PCB鏈接而成的。當一個進程的狀態(tài)從阻塞變?yōu)榫途w狀態(tài)時，它的PCB從哪個隊列移到哪個隊列？它所對應的程序也要跟著移來移去嗎？為什么？

答：當一個進程的狀態(tài)從阻塞變?yōu)榫途w時，它的PCB就從原先在的阻塞隊列移到就緒隊列里。在把進程的PCB從這個隊列移到另一個隊列時，只是移動進程的PCB，進程所對應的程序是不動的。這是由于在進程的PCB里，總是記錄有它的程序的斷點信息。知道了斷點的信息，就能夠知道程序當前應當從哪里開始往下執(zhí)行了。這正是保護現(xiàn)場所起

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《操作系統(tǒng)教程》（第三版）CH4應用題參考答案

的作用。

9．為什么說響應比高者優(yōu)先作業(yè)調(diào)度算法是對先來先服務以及短作業(yè)優(yōu)先這兩種調(diào)度算法的折中？答：先來先服務的作業(yè)調(diào)度算法，重點考慮的是作業(yè)在后備作業(yè)隊列里的等待時間，因此對短作業(yè)不利；短作業(yè)優(yōu)先的作業(yè)調(diào)度算法，重點考慮的是作業(yè)所需的CPU時間（當然，這個時間是用戶自己估計的），因此對長作業(yè)不利?！绊憫雀哒邇?yōu)先〞作業(yè)調(diào)度算法，總是在需要調(diào)度時，考慮作業(yè)已經(jīng)等待的時間和所需運行時間之比，即：

該作業(yè)已等待時間/該作業(yè)所需CPU時間

不難看出，這個比值的分母是一個不變的量。隨著時間的推移，一個作業(yè)的“已等待時間〞會不斷發(fā)生變化，也就是分子在不斷地變化。顯然，短作業(yè)比較簡單獲得較高的響應比。這是由于它的分母較小，只要稍加等待，整個比值就會很快上升。另一方面，長作業(yè)的分母雖然很大，但隨著它等待時間的增加，比值也會逐漸上升，從而獲得較高的響應比。根據(jù)這種分析，可見“響應比高者優(yōu)先〞的作業(yè)調(diào)度算法，既照料到了短作業(yè)的利益，也照料到了長作業(yè)的利益，是對先來先服務以及短作業(yè)優(yōu)先這兩種調(diào)度算法的一種折中。10．短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法總能得到最小的平均周轉(zhuǎn)時間嗎？為什么？答：短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法只有在所有作業(yè)同時到達后備作業(yè)隊列時，才能得到最小的平均周轉(zhuǎn)時間。假使各作業(yè)不是同時到達，這個結(jié)論是不成立的。可以用反例說明，例如，教材上舉有如下例子：考慮有5個作業(yè)A到E，運行時間分別是2、4、1、1、1；到達時間分別是0、0、3、3、3。依照短作業(yè)優(yōu)先的原則，最初只有A和B可以參與選擇，由于其他3個還沒有到達。于是，運行順序應當是A、B、C、D、E。它們每個的周轉(zhuǎn)時間分別是2、6、4、5、6，平均周轉(zhuǎn)時間是4.6。但假使依照順序B、C、D、E、A來調(diào)度，它們每一個的周轉(zhuǎn)時間成為9、4、2、3、4，平均周轉(zhuǎn)時間是4.4。結(jié)果比短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法好。之所以會這樣，就是由于這5個作業(yè)并沒有同時到達。

四、計算

1．有三個作業(yè)：

作業(yè)123到達時間0.00.41.0所需CPU時間841分別采用先來先服務和短作業(yè)優(yōu)先作業(yè)調(diào)度算法。試問它們的平均周轉(zhuǎn)時間各是什么？你是否還可以給出一種更好的調(diào)度算法，使其平均周轉(zhuǎn)時間優(yōu)于這兩種調(diào)度算法？解：（1）采用先來先服務作業(yè)調(diào)度算法時的實施過程如下。

作業(yè)123到達時間0.00.41.0所需CPU時間841開始時間0.08.012.0完成時間8.012.013.0周轉(zhuǎn)時間8.011.612.05

《操作系統(tǒng)教程》（第三版）CH4應用題參考答案

已經(jīng)執(zhí)行完了，或重新調(diào)度，去執(zhí)行別的進程程序。

9．怎樣理解把相對地址劃分成數(shù)對：（頁號，頁內(nèi)位移）的過程對于用戶是“透明〞的？答：在操作系統(tǒng)中，所謂“透明〞，即指用戶不知道的意思。對于分頁式存儲管理來說，用戶向系統(tǒng)提供的相對地址空間，是一個一維的連續(xù)空間。系統(tǒng)接受了這個作業(yè)后，在內(nèi)部把這個相對地址空間劃分成若干頁。由于這種劃分對于用戶來說是根本不知道的，所以說把相對地址劃分成數(shù)對：（頁號，頁內(nèi)位移）的過程對于用戶是“透明〞的。

10．做一個綜述，說明從單一連續(xù)區(qū)存儲管理到固定分區(qū)存儲管理，到可變分區(qū)存儲管理，到分頁式存儲管理，再到請求分頁式存儲管理，每一種存儲管理的出現(xiàn)，都是在原有基礎上的發(fā)展和提高。

答：教材共介紹了5種存儲管理策略，它們適用單一連續(xù)分區(qū)存儲管理單道固定分區(qū)存儲管理于不同的場合，如圖3-9所示。圖中，在單一連續(xù)

多道分區(qū)存儲管理與固定分區(qū)存儲管理之間畫了一條

連續(xù)線，那說明位于線以上的存儲管理策略只適用于

可變分區(qū)存儲管理單道程序設計，以下的適用于多道程序設計；在分頁式存儲管理不連續(xù)可變分區(qū)存儲管理與分頁式存儲管理之間畫了一全部條線，那說明位于線以上的存儲管理策略都要求請求頁式存儲管理為進入內(nèi)存的作業(yè)分派一個連續(xù)的存儲區(qū)，以下

部分的存儲管理策略打破了連續(xù)性的要求；在分頁式圖3-9各種存儲管理策略的適用場合存儲管理與請求頁式存儲管理之間畫了一條線，

那說明位于線以上的存儲管理策略都要求使作業(yè)程序全部進入內(nèi)存，而以下的存儲管理策略打破了全部的要求，只要部分裝入內(nèi)存就可以了。

由此可見，每一種存儲管理的出現(xiàn)，都是在原有存儲管理基礎上的一次發(fā)展和提高。它們從簡單到繁雜，從不完善到逐漸完善。

四、計算

1．在可變分區(qū)存儲管理中，按地址法組織當前的空閑分區(qū)，其大小分別為：10KB，4KB，20KB，18KB，7KB，9KB，12KB和15KB?，F(xiàn)在依次有3個存儲請求為：12KB，10KB，9KB。試問使用最先適應算法時的分派情形如何？那么最正確適應、最壞適應呢？解：我們用表來說明實行各種分派算法時的情形。（1）最先適應算法

請求隊列初始12K10K9K10K10K004K4K4K4K20K8K8K8K最先適應算法18K18K18K9K7K7K7K7K9K9K9K9K12K12K12K12K15K15K15K15K（2）最正確適應算法請求隊列初始12K10K10K4K4K20K20K最正確適應算法18K18K7K7K9K9K12K015K15K11

《操作系統(tǒng)教程》（第三版）CH4應用題參考答案

10K9K004K4K20K20K18K18K7K7K9K00015K15K（3）最壞適應算法

請求隊列初始12K10K9K10K10K10K10K4K4K4K4K20K8K8K8K最壞適應算法18K18K8K8K7K7K7K7K9K9K9K9K12K12K12K12K15K15K15K6K可見，分派算法不同，選擇的分派對象也不一樣。

2．系統(tǒng)內(nèi)存被劃分成8塊，每塊4KB。某作業(yè)的虛擬地址空間共劃分成16個頁面。當前在內(nèi)存的頁與內(nèi)存塊的對應關系如下表所示，未列出的頁表示不在內(nèi)存。

頁號0123塊號2160頁號45911塊號4357試指出對應于以下虛擬地址的絕對地址：（a）20（b）4100（c）8300解：（a）虛擬地址20對應的頁號是0，頁內(nèi)位移是20。用0去查頁表，知道第0頁現(xiàn)在存放在內(nèi)存的第2塊。由于每塊的長度是4KB，所以第2塊的起始地址為8192。因此，虛擬地址20所對應的絕對地址是：8192+20=8212

（b）虛擬地址4100對應的頁號是：4100/4096=1（“/〞是整除運算符）對應的頁內(nèi)位移是：4100@96=4（“%〞是求余運算符）

用1去查頁表，知道第1頁現(xiàn)在存放在內(nèi)存的第1塊。第1塊的起始地址為4096。因此，虛擬地址4100所對應的絕對地址是：4096+4=4100

（c）虛擬地址8300對應的頁號是：8300/4096=2（“/〞是整除運算符）對應的頁內(nèi)位移是：

8300@96=108（“%〞是求余運算符）

用2去查頁表，知道第2頁現(xiàn)在存放在內(nèi)存的第6塊。第6塊的起始地址為6×4K=24576

因此，虛擬地址8300所對應的絕對地址是24576+108=24684

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《操作系統(tǒng)教程》（第三版）CH4應用題參考答案

3．某請求分頁式存儲管理系統(tǒng)，接收一個共7頁的作業(yè)。作業(yè)運行時的頁面走向如下：

1，2，3，4，2，1，5，6，2，1，2，3，7，6，3，2，1，2，3，6

若采用最近最久未用（LRU）頁面淘汰算法，作業(yè)在得到2塊和4塊內(nèi)存空間時，各會產(chǎn)生出多少次缺頁中斷？假使采用先進先出（FIFO）頁面淘汰算法時，結(jié)果又如何？解：（1）采用最近最久未用（LRU）頁面淘汰算法，作業(yè)在得到2塊內(nèi)存空間時所產(chǎn)生的缺頁中斷次數(shù)為18次，如圖3-10（a）所示；在得到4塊內(nèi)存空間時所產(chǎn)生的缺頁中斷次數(shù)為10次，如圖3-10（b）所示。

頁面走向→123421562123763212個內(nèi)存塊→236123421562123763212361234215621237632123缺頁計數(shù)→√√√√√√√√√√√√√√√√√√(a)2塊時的LRU頁面走向→12342156212376321236123421562123763212364個內(nèi)存塊→123421562123763212312342156612376331211342155612276661缺頁計數(shù)→√√√√√√√√√√(b)4塊時的LUR圖3-10LRU時的情形

（2）采用先進先出（FIFO）頁面淘汰算法，作業(yè)在得到2塊內(nèi)存空間時所產(chǎn)生的缺頁中斷

次數(shù)為18次，如圖3-11（a）所示；在得到4塊內(nèi)存空間時所產(chǎn)生的缺頁中斷次數(shù)為14次，如圖3-11（b）所示。

頁面走向→123421562123763212個內(nèi)存塊→236123421562113763211361234215622137632213缺頁計數(shù)→√√√√√√√√√√√√√√√√√√(a)2塊時的FIFO頁面走向→12342156212376321236123444562113766211334個內(nèi)存塊→123334562213776221112223456621337662211123455621137766缺頁計數(shù)→√√√√√√√√√√√√√(b)4塊時的FIFO圖3-11FIFO時的情形

關于先進先出（FIFO）頁面淘汰算法，在給予作業(yè)更多的內(nèi)存塊時，缺頁中斷次數(shù)有可能

上升，這是所謂的異?，F(xiàn)象。但要注意，并不是在任何狀況下都會出現(xiàn)異常。是否出現(xiàn)異常，取決于頁面的走向。此題所給的頁面走向，在FIFO頁面淘汰算法下，并沒有引起異常：2塊時缺頁中斷次數(shù)為18次，4塊時缺頁中斷次數(shù)為14次。

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《操作系統(tǒng)教程》（第三版）CH4應用題參考答案

CH3第4章

一、填空

1．磁帶、磁盤這樣的存儲設備都是以塊為單位與內(nèi)存進行信息交換的。

2．根據(jù)用戶作業(yè)發(fā)出的磁盤I/O請求的柱面位置，來決定請求執(zhí)行順序的調(diào)度，被稱為移臂調(diào)度。

3．DMA控制器在獲得總線控制權(quán)的狀況下能直接與內(nèi)存儲器進行數(shù)據(jù)交換，無需CPU介入。

4．在DMA方式下，設備與內(nèi)存儲器之間進行的是成批數(shù)據(jù)傳輸。5．通道程序是由通道執(zhí)行的。

6．通道是一個獨立與CPU的、專門用來管理輸入/輸出操作的處理機。

7．緩沖的實現(xiàn)有兩種方法：一種是采用專門硬件寄放器的硬件緩沖，一種是在內(nèi)存儲器里開拓一個區(qū)域，作為專用的I/O緩沖區(qū)，稱為軟件緩沖。

8．設備管理中使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有系統(tǒng)設備表（SDT）和設備控制塊（DCB）。9．基于設備的分派特性，可以把系統(tǒng)中的設備分為獨享、共享和虛擬三種類型。10．引起中斷發(fā)生的事件稱為中斷源二、選擇題

1．在對磁盤進行讀/寫操作時，下面給出的參數(shù)中，C是不正確的。

A．柱面號B．磁頭號C．盤面號D．扇區(qū)號

2．在設備管理中，是由B完成真正的I/O操作的。

A．輸入/輸出管理程序B．設備驅(qū)動程序C．中斷處理程序D．設備啟動程序

3．在以下磁盤調(diào)度算法中，只有D考慮I/O請求到達的先后次序。

A．最短查找時間優(yōu)先調(diào)度算法B．電梯調(diào)度算法C．單向掃描調(diào)度算法D．先來先服務調(diào)度算法

4．下面所列的內(nèi)容里，C不是DMA方式傳輸數(shù)據(jù)的特點。

A．直接與內(nèi)存交換數(shù)據(jù)B．成批交換數(shù)據(jù)C．與CPU并行工作D．快速傳輸數(shù)據(jù)

5．在CPU啟動通道后，由A執(zhí)行通道程序，完成CPU所交給的I/O任務。

A．通道B．CPUC．設備D．設備控制器

6．利用SPOOL技術實現(xiàn)虛擬設備的目的是A。

A．把獨享的設備變?yōu)榭梢怨蚕鞡．便于獨享設備的分派C．便于對獨享設備的管理D．便于獨享設備與CPU并行工作

7．尋常，緩沖池位于C中。

A．設備控制器B．輔助存儲器C．主存儲器D．寄放器

8．B是直接存取的存儲設備。

A．磁帶B．磁盤C．打印機D．鍵盤顯示終端

9．SPOOLING系統(tǒng)提高了A的利用率。

A．獨享設備B．輔助存儲器C．共享設備D．主存儲器

10．依照設備的D分類，可將系統(tǒng)中的設備分為字符設備和塊設備兩種。

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《操作系統(tǒng)教程》（第三版）CH4應用題參考答案

A．附屬關系B．分派特性C．操作方式D．工作特性

三、問答

1．基于設備的附屬關系，可以把設備分為系統(tǒng)設備與用戶設備兩類。根據(jù)什么來區(qū)分一個

設備是系統(tǒng)設備還是用戶設備呢？答：所謂“系統(tǒng)設備〞，是指在操作系統(tǒng)生成時就已被納入系統(tǒng)管理范圍的設備；所謂“用戶設備〞是指在完成應用任務過程中，用戶特別需要的設備。因此，判定一個設備是系統(tǒng)設備還是用戶設備，依據(jù)是它在系統(tǒng)生成時，是否已經(jīng)納入了系統(tǒng)的管理范圍。假使是，它就是系統(tǒng)設備；假使不是，它就是用戶設備。2．設備管理的主要功能是什么？答：設備管理的主要功能是：（1）提供一組I/O命令，以便用戶進程能夠在程序中提出I/O請求，這是用戶使用外部設備的“界面〞；（2）記住各種設備的使用狀況，實現(xiàn)設備的分派與回收；（3）對緩沖區(qū)進行管理，解決設備與設備之間、設備與CPU之間的速度匹配問題；（4）依照用戶的具體請求，啟動設備，通過不同的設備驅(qū)動程序，進行實際的I/O操作；I/O操作完成之后，將結(jié)果通知用戶進程，從而實現(xiàn)真正的I/O操作。

3．試分析最短查找時間優(yōu)先調(diào)度算法的“不公允〞之處。例如例4-1里，原來磁臂移到16柱面后，下一個被處理的I/O請求是柱面1。假定在處理16柱面時，到達一個對柱面8的I/O新請求，那么下一個被處理的就不是柱面1而是柱面8了。這有什么弊端存在？

答：最短查找時間優(yōu)先調(diào)度算法，只考慮各I/O請求之間的柱面距離，不去過問這些請求到達的先后次序。這樣一來，可能會出現(xiàn)的弊端是磁頭總是照料鄰近的I/O請求，冷待了早就到達的、位于磁盤兩頭的I/O請求。這對于它們來說，當然是“不公允〞的。

4．總結(jié)設備和CPU在數(shù)據(jù)傳輸?shù)?種方式中，各逍遙“啟動、數(shù)據(jù)傳輸、I/O管理以及善后處理〞各個環(huán)節(jié)所承受的責任。

答：使用“程序循環(huán)測試〞的方式來進行數(shù)據(jù)傳輸，不僅啟動、I/O管理和善后處理等工作要由CPU來承受，即使在數(shù)據(jù)傳輸時，CPU也要做諸如從控制器的數(shù)據(jù)寄放器里取出設備的輸入信息，送至內(nèi)存；將輸出的信息，從內(nèi)存送至控制器的數(shù)據(jù)寄放器，以供設備輸出等工作。因此，在這種方式下，CPU不僅要花費大量時間進行測試和等待，并且只能與設備串行工作，整個計算機系統(tǒng)的效率發(fā)揮不出來。

使用“中斷〞的方式來進行數(shù)據(jù)傳輸，啟動、I/O管理以及善后處理等工作依舊要由CPU來承受，但在設備進行數(shù)據(jù)傳輸時，CPU和外部設備實行了并行工作。在這種方式下，CPU的利用率有了一定的提高。

使用“直接存儲器存取（DMA）〞的方式來進行數(shù)據(jù)傳輸，I/O的啟動以及善后處理是CPU的事情，數(shù)據(jù)傳輸以及I/O管理等事宜均由DMA負責實行。不過，DMA方式是通過“竊取〞總線控制權(quán)的方法來工作的。在它工作時，CPU被掛起，所以并非設備與CPU在并行工作。因此，在一定程度上影響了CPU的效率。

使用“通道〞方式來進行數(shù)據(jù)傳輸，在用戶發(fā)出I/O請求后，CPU就把該請求全部交由通道去完成。通道在整個I/O任務終止后，才發(fā)出中斷信號，請求CPU進行善后處理。這時CPU對I/O請求只去做啟動和善后處理工作，輸入/輸出的管理以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)仁乱耍坑赏ǖ廓毩⑼瓿?，并且真正實現(xiàn)了CPU與設備之間的并行操作。

5．用戶程序中采用“設備類，相對號〞的方式使用設備有什么優(yōu)點？

答：在用戶程序中采用“設備類，相對號〞的方式使用設備的優(yōu)點是：第一，用戶不需要記住系統(tǒng)中每一臺設備的具體設備號，這是十分麻煩的事情；其次，在多道程序設計環(huán)境下，

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《操作系統(tǒng)教程》（第三版）CH4應用題參考答案

9某計算機有cache、內(nèi)存、輔存來實現(xiàn)虛擬存儲器。假使數(shù)據(jù)在cache中，訪問它需

要20ns；假使在內(nèi)存但不在cache，需要60ns將其裝入緩存，然后才能訪問；假使不在內(nèi)存而在輔存，需要12ms將其讀入內(nèi)存，然后，用60ns再讀入cache，然后才能訪問。假設cache命中率為0.9，內(nèi)存命中率為0.6，則數(shù)據(jù)平均訪問時間是多少(ns)？答：506ns。

10有一個分頁系統(tǒng)，其頁表存放在主存里，(1)假使對內(nèi)存的一次存取要1.2微秒，試問實現(xiàn)一次頁面訪問的存取需花多少時間？(2)若系統(tǒng)配置了聯(lián)想存儲器，命中率為80×%，假定頁表表目在聯(lián)想存儲器的查找時間忽略不計，試問實現(xiàn)一次頁面訪問的存取時間是多少？

答：(1)2.4微秒(2)0.8×1.2+0.2×2.4=0.76+0.48=1.24微秒

11給定段表如下：

段號段首址段長02196001230014290100313275804195296給定地址為段號和位移：1）[0，430]、2）[3，400]、3）[1，1]、4）[2，500]、5）[4，42]，試求出對應的內(nèi)存物理地址。

答：1)4492)17273)23014)越界5)1994

12某計算機系統(tǒng)提供24位虛存空間，主存為218B，采用分頁式虛擬存儲管理，頁面

尺寸為1KB。假定用戶程序產(chǎn)生了虛擬地址11123456（八進制），而該頁面分得塊號為100(八進制)，說明該系統(tǒng)如何產(chǎn)生相應的物理地址及寫出物理地址。答：虛擬地址11123456（八進制）轉(zhuǎn)化為二進制為：001001001010011100101110

其中前面為頁號，而后10位為位移：001001001010011100101110。由于主存大小為218B，頁面尺寸為1KB，所以，主存共有256塊。所以，塊號為100(八進制)是合法地址，于是，物理地址為100與位移1100101110并接，得到：八進制物理地址1001100101110。

13主存中有兩個空間區(qū)如下圖，

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《操作系統(tǒng)教程》（第三版）CH4應用題參考答案

0K

15K125K

100K50K

現(xiàn)有作業(yè)序列依次為：Job1要求30K；Job2要求70K；Job3要求50K；使用首次適應、最壞適應和最正確適應算法處理這個作業(yè)序列，試問哪種算法可以滿足分派？為什么？答：首次適應、最壞適應算法處理這個作業(yè)序列可以滿足分派，最正確適應算法不行。由于后者會分割出無法使用的碎片，浪費內(nèi)存，從而，不能滿足所有作業(yè)的內(nèi)存需求。

14設有一頁式存儲管理系統(tǒng)，向用戶提供的規(guī)律地址空間最大為16頁，每頁2048

字節(jié)，內(nèi)存總共有8個存儲塊。試問規(guī)律地址至少應為多少位？內(nèi)存空間有多大？答：規(guī)律地址211×24，故為15位。內(nèi)存大小為23×211=214B=16KB。

15在一分頁存儲管理系統(tǒng)中，規(guī)律地址長度為16位，頁面大小為4096字節(jié)，現(xiàn)

有一規(guī)律地址為2F6AH，且第0、1、2頁依次存在物理塊10、12、14號中，問相應的物理地址為多少？答：由于規(guī)律地址長度為16位，而頁面大小為4096字節(jié)，所以，前面的4位表示頁號。把2F6AH轉(zhuǎn)換成二進制為：0010111101101010，可知頁號為2。故放在14號物理塊中，寫成十六進制為：EF6AH。

16有矩陣：VARA：ARRAY[1‥100,1‥100]OFinteger；元素按行存儲。在

一虛存系統(tǒng)中，采用LRU淘汰算法，一個進程有3頁內(nèi)存空間，每頁可以存放200個整數(shù)。其中第1頁存放程序，且假定程序已在內(nèi)存。程序A：

FORi：＝1TO100DO

FORj：＝1TO100DOA[i,j]：＝0；程序B：

FORj：＝1TO100DO

FORi：＝1TO100DOA[i,j]：＝0；

分別就程序A和B的執(zhí)行進程計算缺頁次數(shù)。

答：題中100×100=10000個數(shù)據(jù)，每頁可以存放200個整數(shù)，故一共存放在50個頁面中。由于元素按行存儲，第1行、第2行放在第1頁，?，第99行、第100行放在第50頁。故對于程序A，缺頁中斷為50次。對于程序B，缺頁中斷為5000次。

17一臺機器有48位虛地址和32位物理地址，若頁長為8KB，問頁表共有多少個

頁表項?假使設計一個反置頁表，則有多少個頁表項?

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《操作系統(tǒng)教程》（第三版）CH4應用題參考答案

答：由于頁長8KB占用13住，所以，頁表項有235個。反置頁表項有219個。

18在虛擬頁式存儲管理中，為解決抖動問題，可采用工作集模型以決定分給進程

的物理塊數(shù)，有如下頁面訪問序列：……251633789162343434443443……

△t1△t2

窗口尺寸△＝9，試求t1、t2時刻的工作集。答：t1時刻的工作集為：{1，2，3，6，7，8，9}。t時刻的工作集為：{3，4}。

19有一個分頁虛存系統(tǒng)，測得CPU和磁盤的利用率如下，試指出每種狀況下的存

在問題和可采取的措施：(1)CPU利用率為13