操作系統(tǒng)原理習(xí)題及答案_第1頁(yè)
操作系統(tǒng)原理習(xí)題及答案_第2頁(yè)
操作系統(tǒng)原理習(xí)題及答案_第3頁(yè)
操作系統(tǒng)原理習(xí)題及答案_第4頁(yè)
操作系統(tǒng)原理習(xí)題及答案_第5頁(yè)
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統(tǒng)、分時(shí)、實(shí)時(shí)、并發(fā)、并行、吞吐量、系統(tǒng)調(diào)用、純碼答:硬件——是指計(jì)算機(jī)物理裝置本身,它是計(jì)算機(jī)軟件運(yùn)行的基礎(chǔ)。軟件——是與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)操作有關(guān)的計(jì)算機(jī)程序、過(guò)程、規(guī)則以及相關(guān)的文檔資料的總核心態(tài)——是處理機(jī)的一種運(yùn)行模式。當(dāng)執(zhí)行操作系統(tǒng)程序時(shí),處理機(jī)處于核心態(tài)。它所有寄存器和內(nèi)存進(jìn)行訪問(wèn)、啟動(dòng)I/O操作等。并發(fā)——是指兩個(gè)或多個(gè)活動(dòng)在同一給定的時(shí)間間隔中進(jìn)行。它是觀上的概念。并行——是指兩個(gè)或多個(gè)活動(dòng)在同一時(shí)刻進(jìn)行。吞吐量——在一段給定的時(shí)間內(nèi),計(jì)算機(jī)所能完成的總工作量。得操作系統(tǒng)服務(wù)的唯一途徑。純碼——是指在執(zhí)行過(guò)程中,本身不作任何變化的代碼,通常是由指令和常數(shù)組成的。答:操作系統(tǒng)是控制和管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)各種硬件和軟件資源、有效地組織多道程序運(yùn)行的系統(tǒng)軟件(或程序集合是用戶(hù)與計(jì)算機(jī)之操作系統(tǒng)應(yīng)具備的五大基本功能,即存儲(chǔ)管理、進(jìn)程和處理機(jī)管理、文件管理、設(shè)備管理、用戶(hù)接口。批處理系統(tǒng)有兩個(gè)特點(diǎn):一是“多道”,二是“成批”。分時(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn)是:同時(shí)性:若干用戶(hù)可同時(shí)上機(jī)使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng);交互性:用戶(hù)能方及時(shí)性:用戶(hù)能在很短時(shí)間內(nèi)得到系統(tǒng)的響應(yīng)。實(shí)時(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn)是:對(duì)時(shí)間的嚴(yán)格限制和對(duì)可靠性的嚴(yán)格要求。答:操作系統(tǒng)的基本特征是:并發(fā)、共享、異步性和抽象性。機(jī)專(zhuān)門(mén)完成快速計(jì)算任務(wù),從而二者可以并行操作。聯(lián)機(jī)I/O是指作業(yè)的輸入、調(diào)入內(nèi)存及結(jié)果的輸出都在CPU直接控制下進(jìn)行。答:現(xiàn)代操作系統(tǒng)通常向用戶(hù)提供如下三種類(lèi)型的接口:程序接口、命令行接口和圖形程序接口的特點(diǎn):①它是程序一級(jí)的接口,也稱(chēng)系統(tǒng)調(diào)用或者廣義指令,是操作系統(tǒng)內(nèi)命令行接口的特點(diǎn):①它是操作系統(tǒng)與用戶(hù)的交互界面;②在提示符之后用戶(hù)從鍵盤(pán)上務(wù)和各種應(yīng)用程序及實(shí)用工具;③它是核外的用戶(hù)接口程序,在用戶(hù)態(tài)下運(yùn)行。微內(nèi)核結(jié)構(gòu)和客戶(hù)-服務(wù)器結(jié)構(gòu)。理程序的控制下在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上交替地執(zhí)行。答:操作系統(tǒng)是裸機(jī)之上的第一層軟件,它只在核心態(tài)模式下運(yùn)行,受硬件保護(hù),與硬件關(guān)系尤為密切。操作系統(tǒng)是整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制管理中心,他所有軟件都建立在操作系統(tǒng)之上。操作系統(tǒng)對(duì)它們既具有支配權(quán)力,又為運(yùn)行建造必備環(huán)境。用戶(hù)程序是在用戶(hù)態(tài)下執(zhí)行,它的權(quán)限較低,只能執(zhí)行指令集中非特權(quán)指令。設(shè)置這兩種不同狀態(tài)的目的是為了保護(hù)操作系統(tǒng)程序(特別是內(nèi)核部分),防止受到用戶(hù)程序的損害。①屏蔽所有中斷②讀時(shí)鐘日期③設(shè)置時(shí)鐘日期④改變指令地址寄存器的內(nèi)容⑤啟動(dòng)打印答:只在核心態(tài)下執(zhí)行的指令有:①屏蔽所有中斷。③設(shè)置時(shí)鐘日期。⑤啟動(dòng)打印機(jī)。答:實(shí)時(shí)系統(tǒng)的一個(gè)重要特征就是對(duì)時(shí)間的嚴(yán)格限制和要求。實(shí)時(shí)系統(tǒng)的首要任務(wù)是調(diào)度一切可利用的資源完成實(shí)時(shí)控制任務(wù),其次才著眼于提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的使用效率。所以,設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)必須首先考慮處理各種事件的時(shí)間限制。5.你熟悉哪些操作系統(tǒng)?想一想你在使用計(jì)算機(jī)過(guò)程中,操作系統(tǒng)如何提供服務(wù)?使用計(jì)算機(jī)過(guò)程中,操作系統(tǒng)為用戶(hù)提供的服務(wù)包括:命令和數(shù)據(jù)輸入/輸出的管理,答:①結(jié)構(gòu)關(guān)系清晰,提高系統(tǒng)的可靠性和安全性。②各層模塊的功能明確,提高系統(tǒng)的可擴(kuò)充性和可移植性。③各層間具有單向依賴(lài)性,增強(qiáng)系統(tǒng)的可維性。④符合軟件工程的思想,便于實(shí)施研制開(kāi)發(fā)。答:UNIX是當(dāng)代最著名的多用戶(hù)、多進(jìn)程、多任務(wù)心外的中間層是shell層;最高層是應(yīng)用9.采用虛擬機(jī)結(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng)其主要優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)是持多道程序處理能力。④多個(gè)不同操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序可以同時(shí)運(yùn)行在同一裸機(jī)之上,是研究操作系統(tǒng)技術(shù)的理想平臺(tái)。②由于應(yīng)用程序運(yùn)行在各自的操作系統(tǒng)之上,因此,系統(tǒng)運(yùn)行性能受到影響。答:①精減核心的功能,提供了一種簡(jiǎn)單的高度模塊化的體系結(jié)構(gòu),提高了系統(tǒng)設(shè)計(jì)及使用的靈活性。②可移植性好。所有與具體機(jī)器特征相關(guān)的代碼,全部隔離在微內(nèi)核中。③可伸縮性好。操作系統(tǒng)能方便地進(jìn)行定制、擴(kuò)充或縮減,以適應(yīng)硬件的快速更新和應(yīng)用需求理器的體系結(jié)構(gòu)和分布式系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。⑥系統(tǒng)安全性好。傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)將安全性功1.解釋以下術(shù)語(yǔ):進(jìn)程、進(jìn)程控制塊、進(jìn)程映像、線程、進(jìn)程的互斥和同步、臨界區(qū)和臨界資源、競(jìng)爭(zhēng)條件、原語(yǔ)、信號(hào)量、管程、死鎖、活鎖、饑餓答:進(jìn)程——具有獨(dú)立功能的程序關(guān)于某個(gè)數(shù)據(jù)集合上的一次運(yùn)行活動(dòng),是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的一個(gè)獨(dú)立單位。信息等的一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),是進(jìn)程組成中最關(guān)鍵的部分。進(jìn)程映像——是對(duì)進(jìn)程在系統(tǒng)中存在和活動(dòng)的實(shí)體的描述,通常由程序、數(shù)據(jù)集合、棧反映,棧用來(lái)保存過(guò)程調(diào)用和相互傳送參數(shù)的蹤跡。線程——進(jìn)程中執(zhí)行運(yùn)算的最小單位,亦即執(zhí)行處理機(jī)調(diào)度的基本單位。進(jìn)程同步——邏輯上相關(guān)的兩個(gè)或多個(gè)進(jìn)程為完成一項(xiàng)任務(wù),通過(guò)協(xié)調(diào)活動(dòng)來(lái)使用同一資源,而產(chǎn)生的執(zhí)行時(shí)序的約束關(guān)系。臨界資源——一次僅允許一個(gè)進(jìn)程使用的資源。臨界區(qū)——在每個(gè)進(jìn)程中訪問(wèn)臨界資源的那段程序。競(jìng)爭(zhēng)條件——兩個(gè)或多個(gè)進(jìn)程同時(shí)訪問(wèn)和操縱相同的數(shù)據(jù)時(shí),最后的執(zhí)行結(jié)果取決于進(jìn)原語(yǔ)——是機(jī)器令的的延伸,往往是為完成某些特定的功能而編制的一段系統(tǒng)程序,其操作具有不可分割性。信號(hào)量——是在多道程序并發(fā)執(zhí)行環(huán)境下使用的一種設(shè)施,用來(lái)保證兩個(gè)或多個(gè)進(jìn)程的管程——一個(gè)管程定義一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和能為并發(fā)進(jìn)程在其上執(zhí)行的一組操作,這組操作能使進(jìn)程同步和改變管程中的數(shù)據(jù)。死鎖——是在一個(gè)進(jìn)程集合中的每個(gè)進(jìn)程都在等待僅由該集合中的其它進(jìn)程才能引發(fā)的事件而無(wú)限期地僵持下去的局面?;铈i——是一個(gè)或多個(gè)進(jìn)程在輪詢(xún)地等待某個(gè)不可能為真的條件為真,導(dǎo)致一直重復(fù)饑餓——這種狀況是:在可以預(yù)計(jì)的時(shí)間內(nèi),某個(gè)或某些進(jìn)程因所需的資源總是被別的2.在操作系統(tǒng)中為什么要引入進(jìn)程概念?它與程序的差別和關(guān)系是怎樣的?其基本特程序在執(zhí)行過(guò)程中就出現(xiàn)了相互制約的新關(guān)系,程序的執(zhí)行出現(xiàn)“走走停停”的新?tīng)顟B(tài)。用程序這個(gè)靜態(tài)概念已不能如實(shí)反映程序并發(fā)執(zhí)行過(guò)程中的這些特征。為此,人們引入了“進(jìn)進(jìn)程和程序是兩個(gè)完全不同的概念。進(jìn)程與程序的主要區(qū)別如表1所示。334程序本身具有順序性,程序的并發(fā)執(zhí)行是通過(guò)進(jìn)程實(shí)現(xiàn)的一個(gè)程序可由多個(gè)進(jìn)程共用進(jìn)程異步前進(jìn),會(huì)相互制約進(jìn)程的基本特征是:①動(dòng)態(tài)性②并發(fā)性③調(diào)度性④異步性⑤結(jié)構(gòu)性。3.PCB的作用是什么?它是怎樣描述進(jìn)程的動(dòng)態(tài)性質(zhì)的?②下述狀態(tài)變遷因果關(guān)系能否發(fā)生?為什么?利用信號(hào)量和相應(yīng)操作可以解決多個(gè)進(jìn)程的互斥和同步問(wèn)題。(有關(guān)P、V操作原語(yǔ)的定義,參見(jiàn)本書(shū)P69-70。)9.N個(gè)進(jìn)程共享某一臨界資源,則互斥信號(hào)量的取值范圍為。其余N-個(gè)進(jìn)程處于阻塞狀態(tài),此時(shí)信號(hào)量的值為-(N-)。答:(參見(jiàn)本書(shū)P6)答:(參見(jiàn)本書(shū)P6-62)答:(參見(jiàn)本書(shū)P86)答:產(chǎn)生死鎖的根本原因是資源有限且操作不當(dāng)。解決死鎖的一般方法有:死鎖的預(yù)防、死鎖的避免、死鎖的檢測(cè)與恢復(fù)等三種。4個(gè)必要條件中的一個(gè)或幾個(gè)(互斥條件不能被破壞),保證系統(tǒng)不會(huì)進(jìn)入死鎖狀態(tài)。根據(jù)檢查結(jié)果決定是否進(jìn)行資源分配。就是說(shuō),在資源分配過(guò)程中若預(yù)測(cè)有發(fā)生死鎖的可能答:(參見(jiàn)本書(shū)P93)答:死鎖預(yù)防的有效方法是:資源有序分配策略——分類(lèi)編號(hào),按序分配。死鎖避免的著名算法是銀行家算法。②造成死鎖的根本原因是資源有限且使用不當(dāng);造成饑餓的原因是資源分配策略或調(diào)度在輪詢(xún)地等待某個(gè)不可能為真的條件為真。20.在生產(chǎn)者-消費(fèi)者問(wèn)題中,如果對(duì)調(diào)生產(chǎn)者(或消費(fèi)者)進(jìn)程中的兩個(gè)P操作和兩個(gè)V操作的次序,會(huì)發(fā)生什么情況?試說(shuō)明之。所有消費(fèi)者進(jìn)程都無(wú)法進(jìn)入自己的臨界區(qū)(在信號(hào)量mutex上阻塞),從而無(wú)法使該生產(chǎn)者21.高級(jí)進(jìn)程通信有哪幾類(lèi)?各自如何實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間通信?22.是否所有的共享資源都是臨界資源?為什么?結(jié)果。設(shè)每個(gè)用戶(hù)程序?qū)?yīng)一個(gè)進(jìn)程。問(wèn):這三個(gè)進(jìn)程間有什么樣的制約關(guān)系?試用P、V設(shè)三個(gè)進(jìn)程分別為A,B和C,如圖1所示。設(shè)一個(gè)互斥信號(hào)量為mutex,其初值為1。A進(jìn)程A進(jìn)程B進(jìn)程C進(jìn)程V(mutex)V(mutex)②設(shè)A,B為兩個(gè)并發(fā)進(jìn)程,它們共享一個(gè)臨界資源。其運(yùn)行臨界區(qū)的算法框圖如圖2-40所示。圖2-39進(jìn)程A,B的算法框圖圖2-40兩個(gè)并發(fā)進(jìn)程臨界區(qū)的算法框圖算法框圖如圖2所示。兩個(gè)進(jìn)程是并發(fā)的,它們共享一個(gè)臨界資源,所以二者應(yīng)互斥地使用該臨界資源,在進(jìn)入臨界區(qū)時(shí)不存在A先B后的時(shí)序關(guān)系,而是哪個(gè)進(jìn)程先到一步就先進(jìn)入自己的臨界區(qū)。改正:A,B兩個(gè)進(jìn)程應(yīng)互斥地進(jìn)入臨界區(qū)。為此,設(shè)立一個(gè)信號(hào)量:互斥信號(hào)量為mutex,B進(jìn)程B進(jìn)程從Q中讀出信息V(empty)圖3②這些進(jìn)程間有什么樣的相互制約關(guān)系?③用P、V操作寫(xiě)出這些進(jìn)程的同步算法。答:①如圖4所示,系統(tǒng)可設(shè)三個(gè)進(jìn)程來(lái)完成這個(gè)任務(wù):R進(jìn)程負(fù)責(zé)從卡片輸入機(jī)上讀入卡片信息,輸入到緩沖區(qū)B1中;C進(jìn)程負(fù)責(zé)從緩沖區(qū)B1中取出信息,進(jìn)行加工處理,中取出信息,并在打印機(jī)上印出。圖4②R進(jìn)程受C進(jìn)程影響,B1放滿信息后R進(jìn)程要等待,等到C進(jìn)程將其中信息全部取中信息放滿后P進(jìn)程才可從中取出它們,進(jìn)行打印。同步算法如圖4所示。26.設(shè)有無(wú)窮多個(gè)信息,輸入進(jìn)程把信息逐個(gè)寫(xiě)入緩沖區(qū),輸出進(jìn)程逐個(gè)從緩沖區(qū)中?、倬彌_區(qū)是環(huán)形的,最多可容納n個(gè)信息;②緩沖區(qū)是無(wú)窮大的。①輸入、輸出兩組進(jìn)程讀/寫(xiě)緩沖區(qū)需要什么條件?②用P、V操作寫(xiě)出輸入、輸出兩組進(jìn)程的同步算法,并給出信號(hào)量含義及初值。答:(1)①輸入、輸出兩組進(jìn)程讀/寫(xiě)緩沖區(qū)需要的條件是:empty——可供使用的緩沖區(qū)數(shù),其初值為n。mutex互斥信號(hào)量,初值為1,表示各進(jìn)程互斥進(jìn)入臨界區(qū),即保證任何時(shí)候只有一兩個(gè)計(jì)數(shù)變量:in和out分別是輸入進(jìn)程和輸出進(jìn)程使用的計(jì)數(shù)量,表沖區(qū)編號(hào),初值都是0。}(2)①輸入、輸出兩組進(jìn)程讀/寫(xiě)緩沖區(qū)需要的條件是所有進(jìn)程都要互斥使用緩沖區(qū);輸入進(jìn)程:信息送往buffer(i);輸出進(jìn)程:從buffer(j)中取出信息;27.假定一個(gè)閱覽室最多可容納100人,讀者進(jìn)入和離開(kāi)閱覽室時(shí)都必須在閱覽室門(mén)口的一張登記表上做標(biāo)識(shí)(進(jìn)入時(shí)登記,離開(kāi)時(shí)去掉登記項(xiàng)),而且每次只允許一人登記或去①應(yīng)編寫(xiě)幾個(gè)程序完成此項(xiàng)工作?程序的主要?jiǎng)幼魇鞘裁?應(yīng)設(shè)置幾個(gè)進(jìn)程?進(jìn)程與程序間的對(duì)應(yīng)關(guān)系如何?答:①完成此項(xiàng)工作可編寫(xiě)一個(gè)或兩個(gè)程序(函數(shù)),要求:進(jìn)程是程序的一次執(zhí)行過(guò)程,程序和進(jìn)程無(wú)一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。S——座位情況,初值為100。mutex——互斥使用登記表,初值為1。第一種方案(僅一個(gè)程序)第二種方案(3個(gè)函數(shù))P(S)}28.在一個(gè)飛機(jī)訂票系統(tǒng)中,多個(gè)用戶(hù)共享一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。各用戶(hù)可以同時(shí)查詢(xún)信息,若有一個(gè)用戶(hù)要訂票,需更新數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí),其余所有用戶(hù)都不可以訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)。請(qǐng)用P、V操作設(shè)計(jì)一個(gè)同步算法,實(shí)現(xiàn)用戶(hù)查詢(xún)與訂票功能。要求:當(dāng)一個(gè)用戶(hù)訂票而需要更新數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí),不能因不斷有查詢(xún)者到來(lái)而使其長(zhǎng)時(shí)間等待。利用信號(hào)量機(jī)制保證其正常執(zhí)行。答:本題是典型的讀者寫(xiě)者問(wèn)題。查詢(xún)信息的用戶(hù)是讀者,訂票用戶(hù)是寫(xiě)者,并且要求寫(xiě)者優(yōu)先。【解法1】讀者寫(xiě)者按先后順序交叉訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù),如圖5所示。計(jì)數(shù)變量:rc——正在運(yùn)行的查詢(xún)者進(jìn)程數(shù)目,初值為0。信號(hào)量:Sw——控制訂票者進(jìn)程的活動(dòng),初值為1。Src——互斥使用rc變量,初值為1。S——當(dāng)訂票者到達(dá)時(shí)封鎖后續(xù)的讀進(jìn)程,初值為1。執(zhí)行讀操作readcount-;寫(xiě)者進(jìn)程執(zhí)行寫(xiě)操作writecount--;}29.某高校計(jì)算機(jī)系開(kāi)設(shè)網(wǎng)絡(luò)課,安排了上機(jī)實(shí)習(xí)。假設(shè)機(jī)房共有2m臺(tái)機(jī)器,有2n學(xué)生的進(jìn)入和計(jì)算機(jī)的分配,如圖6所示。check——檢查工作完成情況,初值為0。與伙伴一起實(shí)習(xí)30.用P、V操作實(shí)現(xiàn)本書(shū)2.6節(jié)介紹的哲學(xué)家進(jìn)餐問(wèn)題的第2種解法,即:僅當(dāng)某哲學(xué)家面前的左、右兩支筷子均可用時(shí),才允許他拿起筷子。答:用P、V操作實(shí)現(xiàn)本書(shū)2.6節(jié)介紹的哲學(xué)家進(jìn)餐問(wèn)題的第2種解法,即:僅當(dāng)某哲學(xué)家面前的左、右兩支筷子均可用時(shí),才允許他拿起筷子。設(shè)立一個(gè)整型數(shù)組state,用來(lái)保存各位哲學(xué)家的狀況:進(jìn)餐(EATING)、思考(THINKING)或者饑餓(HUNGRY,想拿筷子)。一位哲學(xué)家僅當(dāng)其左右鄰座都不進(jìn)餐時(shí),他才能進(jìn)餐。第i位哲學(xué)家的兩位鄰座由宏LEFT和RIGHT定義:如果i是2,則LEFT是1,RIGHT是3。程序中使用一個(gè)信號(hào)量數(shù)組S,每位哲學(xué)家對(duì)應(yīng)其中一個(gè)元素(初值為0)。如果感到饑餓的哲學(xué)家所用的筷子正被別人占用著,他就等待(阻塞)。注意,每個(gè)進(jìn)程都從主代碼RIGHT(i+1)%NEATING2typedefstruct{/*定義結(jié)構(gòu)型信號(hào)量*//*互斥進(jìn)入臨界區(qū)*//*每位哲學(xué)家一個(gè)信號(hào)量*//*哲學(xué)家在思考問(wèn)題*/}}{}{}/*拿到兩根筷子或者等待*//*進(jìn)餐*//*把筷子放回原處*//*試圖拿兩根筷子*//*查看左鄰,現(xiàn)在能否進(jìn)餐*//*查看右鄰,現(xiàn)在能否進(jìn)餐*/{if(state[i]==HUNGRY&&state[LEFT]!=EATING&&state[RIGHT]!=EATING){V(s[i]);}}31.某個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有10臺(tái)可用磁帶機(jī)。在這個(gè)系統(tǒng)上運(yùn)行的所有作業(yè)最多要求4臺(tái)作接近結(jié)束時(shí)才短時(shí)間地要求另一臺(tái)磁帶機(jī)。這些作業(yè)是連續(xù)不斷地到來(lái)的。數(shù)是多少?作為這種策略的后果,實(shí)際上空閑的磁帶機(jī)最少是幾臺(tái)?最多是幾臺(tái)?②若采用銀行家算法將怎樣進(jìn)行調(diào)度?能夠同時(shí)運(yùn)行的最大作業(yè)數(shù)是多少?作為其答:①能同時(shí)運(yùn)行的最大作業(yè)數(shù)是2,實(shí)際上空閑的磁帶機(jī)最少是2臺(tái),最多是4臺(tái)。②作業(yè)對(duì)磁帶機(jī)資源提出請(qǐng)求時(shí),系統(tǒng)判斷:若分配的話,系統(tǒng)是否仍處于安全狀態(tài)。32.設(shè)有三個(gè)進(jìn)程P1,P1,P3,各按如下所示順序執(zhí)行程序代碼:↓其中s1,s2,s3是信號(hào)量,且初值均為1.在執(zhí)行時(shí)能否產(chǎn)生死鎖?如果可能產(chǎn)生死鎖,請(qǐng)說(shuō)明在什么情況下產(chǎn)生答:可能產(chǎn)生死鎖。因?yàn)楫?dāng)進(jìn)程P1執(zhí)行P(s1),進(jìn)程P2執(zhí)行P(s3),進(jìn)程P3執(zhí)行P(s2)一個(gè)防止死鎖產(chǎn)生的辦法是:進(jìn)程申請(qǐng)信號(hào)量時(shí),按序申請(qǐng)。如圖7所示進(jìn)程P1進(jìn)程P2進(jìn)程P3>0,并且所有最大需求量之和小于m+n,試證明:該系統(tǒng)不會(huì)產(chǎn)生死鎖。數(shù)量為17,B資源的數(shù)量為5,C資源的數(shù)量為20。在T時(shí)刻系統(tǒng)狀態(tài)如表2-10所示。系請(qǐng)求資源(0,3,4),能否實(shí)現(xiàn)資源分配?為什么?③在②的基礎(chǔ)上,若進(jìn)程P請(qǐng)求資源(2,0,1),能否實(shí)現(xiàn)資源分配?為什么?④在③的基礎(chǔ)上,若進(jìn)程P,請(qǐng)求資源(0,2,0),能否實(shí)現(xiàn)資源分配?為什么?表2-10T時(shí)刻系統(tǒng)狀態(tài)最大資源需求量已分配資源數(shù)量系統(tǒng)剩余資源數(shù)量P.PP555396241022P.P44225423044答:①T時(shí)刻是安全狀態(tài),因?yàn)榇嬖谝粋€(gè)安全序列{PP,P,P2,P?}。②不能實(shí)現(xiàn)資源分配,因?yàn)樗S嗟馁Y源數(shù)量不夠。③可以分配。當(dāng)分配完成后,系統(tǒng)剩余的資源向量為(0,3,2),這時(shí),仍可找到一個(gè)安全序列{PPs,PpP?,P3}。④不能分配。如果分配的話,則系統(tǒng)剩余的資源向量為(0,1,2),這時(shí)無(wú)法找到一個(gè)安全序列。習(xí)題31.解釋以下術(shù)語(yǔ):作業(yè)調(diào)度、進(jìn)程調(diào)度、周轉(zhuǎn)時(shí)間、平均周轉(zhuǎn)時(shí)間、響應(yīng)時(shí)間、中斷、中斷源、中斷請(qǐng)求、中斷向量答:作業(yè)調(diào)度一是根據(jù)一定的算法,從輸入的一批作業(yè)中選出若干個(gè)作業(yè),分配必要的資源,如內(nèi)存、外設(shè)等,為它建立相應(yīng)的用戶(hù)作業(yè)進(jìn)程和為其服務(wù)的系統(tǒng)進(jìn)程(如輸入、輸出進(jìn)程),最后把它們的程序和數(shù)據(jù)調(diào)入內(nèi)存,等待進(jìn)程調(diào)度程序?qū)ζ鋱?zhí)行調(diào)度,并在作業(yè)完成后作善后處理工作。進(jìn)程調(diào)度一是根據(jù)一定的算法將CPU分派給就緒隊(duì)列中的一個(gè)進(jìn)程。周轉(zhuǎn)時(shí)間一從作業(yè)提交到作業(yè)完成的時(shí)間間隔。平均周轉(zhuǎn)時(shí)間一系統(tǒng)中n個(gè)作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間的算術(shù)平均值。響應(yīng)時(shí)間一從提交第一個(gè)請(qǐng)求到產(chǎn)生第一個(gè)響應(yīng)所用的時(shí)間。中斷—-是指CPU對(duì)系統(tǒng)發(fā)生的某個(gè)事件作出的一種反應(yīng),CPU暫停正在執(zhí)行的程序,保留現(xiàn)場(chǎng)后自動(dòng)地執(zhí)行相應(yīng)的處理程序,處理完該事件后,如被中斷進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)最高,則返回?cái)帱c(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行被“打斷”的程序。中斷源-引起中斷的事件或發(fā)出中斷請(qǐng)求的來(lái)源稱(chēng)為中斷源。中斷請(qǐng)求一中斷源向CPU提出進(jìn)行處理的請(qǐng)求。中斷向量-中斷向量表的表項(xiàng),通常包括相應(yīng)中斷處理程序入口地址和中斷處理時(shí)處理機(jī)狀態(tài)字PSW。2.處理機(jī)調(diào)度的主要目的是什么?答:處理機(jī)調(diào)度的主要目的就是為了分配處理機(jī),處理機(jī)分配由調(diào)度和分派兩個(gè)功能組3.高級(jí)調(diào)度與低級(jí)調(diào)度的主要功能是什么?為什么要引入中級(jí)調(diào)度?答:高級(jí)調(diào)度的主要功能是根據(jù)一定的算法,從輸入的一批作業(yè)中選出若干作業(yè),分配必要的資源,如內(nèi)存、外設(shè)等,為它建立相應(yīng)的用戶(hù)作業(yè)進(jìn)程和為其服務(wù)的系統(tǒng)進(jìn)程(如輸入/輸出進(jìn)程),最后把它們的程序和數(shù)據(jù)調(diào)入內(nèi)存,等待進(jìn)程調(diào)度程序?qū)ζ鋱?zhí)行調(diào)度,并在低級(jí)調(diào)度的主要功能是根據(jù)一定的算法將CPU分派給就緒隊(duì)列中的一個(gè)進(jìn)程。為了使內(nèi)存中同時(shí)存放的進(jìn)程數(shù)目不至于太多,有時(shí)需要把某些進(jìn)程從內(nèi)存移到外存上,以減少多道程序的數(shù)目,為此設(shè)立了中級(jí)調(diào)度。引入中級(jí)調(diào)度的主要目的是為了提高內(nèi)存的利用率和系統(tǒng)吞吐量。它實(shí)際上就是存儲(chǔ)管理中的對(duì)換功能。4.處理機(jī)調(diào)度一般分為哪三級(jí)?其中哪一級(jí)調(diào)度必不可少?為什么?答:處理機(jī)調(diào)度一般分為三級(jí)調(diào)度:高級(jí)調(diào)度(又稱(chēng)作業(yè)調(diào)度)、中級(jí)調(diào)度和低級(jí)調(diào)度其中,進(jìn)程調(diào)度必不可少。CPU是計(jì)算機(jī)最主要的資源。進(jìn)程只有在得到CPU之后才能真正活動(dòng)起來(lái),所有就緒進(jìn)虛擬(或邏輯)的CPU的工作;進(jìn)程調(diào)度的實(shí)現(xiàn)策劣直接影響整個(gè)系統(tǒng)的性能。作業(yè)在其存在過(guò)程中分為提交、后備、執(zhí)行和完成4種狀態(tài)。資源,或運(yùn)行到時(shí),或核心發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中“重新調(diào)度”標(biāo)志被置上。進(jìn)程調(diào)度。運(yùn)行進(jìn)程完成后,由作業(yè)調(diào)度進(jìn)行善后處理工作。間、就緒等待時(shí)間和響應(yīng)時(shí)間。答:分別參見(jiàn)本書(shū)P115,P116和P118。答:Linux系統(tǒng)的調(diào)度方式基本上采用“搶占式優(yōu)先級(jí)”答:(參見(jiàn)本書(shū)P136)答:(參見(jiàn)本書(shū)P127)答:系統(tǒng)調(diào)用的匯編代碼形式通常以trap指令開(kāi)頭,后面是系統(tǒng)調(diào)用號(hào)。機(jī)狀態(tài)字(PSW)的值;利用相應(yīng)的中斷向量(所有的系統(tǒng)調(diào)用都對(duì)應(yīng)一個(gè)中斷向量)轉(zhuǎn)圖9到相應(yīng)的處理程序——所有的陷入事件有一個(gè)總的服務(wù)程序,即陷入總控程序。核心空間。相應(yīng)地,進(jìn)程的上下文從用戶(hù)堆棧切換到系統(tǒng)堆棧。③調(diào)用并運(yùn)行系統(tǒng)調(diào)用處理函數(shù),以系統(tǒng)調(diào)用號(hào)為下標(biāo)檢索系統(tǒng)調(diào)用入口表,從中找到具體的處理函數(shù);然后,轉(zhuǎn)去執(zhí)行該函數(shù),完成具體的服務(wù)。④執(zhí)行完服務(wù)程序,核心檢查是否發(fā)生錯(cuò)誤,并做相應(yīng)處理。如果本進(jìn)程收到信號(hào),則對(duì)信號(hào)做相應(yīng)處理。最后進(jìn)程從系統(tǒng)空間返回到用戶(hù)空間。15.系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)和用戶(hù)程序之間的接口,庫(kù)函數(shù)也是操作系統(tǒng)和用戶(hù)程序間的接口,這句話對(duì)嗎?為什么?答:不正確。①層次不同。系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)提供的、與用戶(hù)程序之間的接口,它一般位于操作系統(tǒng)核心的最高層,屬于操作系統(tǒng)的一部分;而庫(kù)函數(shù)位于用戶(hù)層,屬于用戶(hù)程序而非系統(tǒng)程序。②功能不同。當(dāng)CPU執(zhí)行到用戶(hù)程序中的系統(tǒng)調(diào)用時(shí),處理機(jī)的狀態(tài)就從用戶(hù)態(tài)變?yōu)楹诵膽B(tài),進(jìn)入操作系統(tǒng)內(nèi)部,執(zhí)行它的有關(guān)代碼,從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中各種資源的統(tǒng)一管理,提供對(duì)外的服務(wù);而庫(kù)函數(shù)是程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中為方便用戶(hù)編程,將一些常用的功能模塊整合、編寫(xiě)成的函數(shù),它本身不能實(shí)現(xiàn)處理機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)換,不能直接調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)部的代碼,所以其功能的實(shí)現(xiàn)不是由操作系統(tǒng)完成。③作用不同。所有核外的程序(包括庫(kù)函數(shù))都必須經(jīng)由系統(tǒng)調(diào)用才能進(jìn)入操作系統(tǒng)。作業(yè)運(yùn)行時(shí)間優(yōu)先級(jí)13211323414552作業(yè)到來(lái)的時(shí)間是按作業(yè)編號(hào)順序進(jìn)行的(即后面作業(yè)依次比前一個(gè)作業(yè)遲到一個(gè)時(shí)間單位)。片=1)和非搶占式優(yōu)先級(jí)。②對(duì)于上述每種算法,各個(gè)作業(yè)的周轉(zhuǎn)時(shí)間是多少?平均周轉(zhuǎn)時(shí)間是多少?③對(duì)于上述每種算法,各個(gè)作業(yè)的帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間是多少?平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間是多少?答:①FCFS見(jiàn)圖8;RR見(jiàn)圖9;非搶占式優(yōu)先級(jí)見(jiàn)圖10。作業(yè)10圖81圖10②和③FCFS見(jiàn)表2;RR見(jiàn)表3;非搶占式優(yōu)先級(jí)見(jiàn)表4。到達(dá)時(shí)間運(yùn)行時(shí)間完成時(shí)間周轉(zhuǎn)時(shí)間帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間0211322431545平均周轉(zhuǎn)時(shí)間平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間到達(dá)時(shí)間運(yùn)行時(shí)間完成時(shí)間周轉(zhuǎn)時(shí)間帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間10211213228643152545平均周轉(zhuǎn)時(shí)間平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間到達(dá)時(shí)間運(yùn)行時(shí)間完成時(shí)間周轉(zhuǎn)時(shí)間帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間102113224318545平均周轉(zhuǎn)時(shí)間平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間17.在一個(gè)有兩道作業(yè)的批處理系統(tǒng)中,作業(yè)調(diào)度采用短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法,進(jìn)程調(diào)度采用搶占式優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法。設(shè)作業(yè)序列如表3-9示。作業(yè)名到達(dá)時(shí)間預(yù)估運(yùn)行時(shí)間(分鐘)AB5C8D表6其中給出的作業(yè)優(yōu)先數(shù)即為相應(yīng)進(jìn)程的優(yōu)先數(shù)。其數(shù)值越小,優(yōu)先級(jí)越高。要求:①列出所有作業(yè)進(jìn)入內(nèi)存的時(shí)間及結(jié)束時(shí)間。②計(jì)算平均周轉(zhuǎn)時(shí)間和平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間。③如果進(jìn)程調(diào)度采用非搶占式優(yōu)先級(jí)方式,其結(jié)果如何?答:①和②見(jiàn)表5和圖11。到達(dá)時(shí)間進(jìn)入內(nèi)存時(shí)間結(jié)束時(shí)間周轉(zhuǎn)時(shí)間ABCD平均周轉(zhuǎn)時(shí)間平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間圖11③采用非搶占優(yōu)先權(quán)方式見(jiàn)圖12和表6。圖12到達(dá)時(shí)間進(jìn)入內(nèi)存時(shí)間結(jié)束時(shí)間周轉(zhuǎn)時(shí)間ABCD平均周轉(zhuǎn)時(shí)間平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間18.有5個(gè)待運(yùn)行作業(yè)J1,J2,J3,J4,J5,各自預(yù)計(jì)運(yùn)行時(shí)間分別是9,6,3,5和7答:由于要求在一臺(tái)處理機(jī)上按單道方式(即內(nèi)存中只有(1)按短作業(yè)優(yōu)先法,運(yùn)行次序?yàn)镴3,J4,J2,J5,J1,如表7所示。運(yùn)行時(shí)間完成時(shí)間周轉(zhuǎn)時(shí)間96333J45887平均周轉(zhuǎn)時(shí)間(2)按高響應(yīng)比優(yōu)先法:各作業(yè)的響應(yīng)比(作業(yè)3先執(zhí)行):RR1=1+3/9=1.333,RR2=1RR4=1+3/5=1.600,RR5=1(1)若作業(yè)等待時(shí)間相同,則要求服務(wù)時(shí)間越短,優(yōu)先權(quán)高響應(yīng)比優(yōu)先調(diào)度算法是一種較好的算法,它既照顧到短作業(yè)(進(jìn)程),又考慮了長(zhǎng)應(yīng)處理,試列出其主要處理過(guò)程。軟件主要處理過(guò)程是:保存被中斷程序的現(xiàn)場(chǎng)(如通用寄存器的內(nèi)容);分析中斷原因,由中斷向量得到盤(pán)I/O中斷的處理程序地址;運(yùn)行盤(pán)I/O中斷處理程序,判斷I/O工作是否完成,如正常完成,則做I/O結(jié)束處理;執(zhí)行完中斷處理程序,核心恢復(fù)前面保存的現(xiàn)階段有編輯、編譯、連接、裝入和運(yùn)行。2.解釋以下術(shù)語(yǔ):物理地址、邏輯地址、邏輯地址空間、內(nèi)存空間、重定位、靜態(tài)重定位、動(dòng)態(tài)重定位、碎片、緊縮、虛擬存儲(chǔ)器答:物理地址——內(nèi)存中各存儲(chǔ)單元的地址由統(tǒng)一的基地址順序編址,這種地址稱(chēng)為邏輯地址空間——由程序中邏輯地址組成的地址范圍叫做邏輯地址空間。內(nèi)存空間——由內(nèi)存中的一系列存儲(chǔ)單元所限定的地址范圍稱(chēng)做內(nèi)存空間。重定位——把邏輯地址轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)存物理地址的過(guò)程叫做重定位。靜態(tài)重定位——在目標(biāo)程序裝入內(nèi)存時(shí)所進(jìn)行的重定位。動(dòng)態(tài)重定位——在程序執(zhí)行期間,每次訪問(wèn)內(nèi)存之前進(jìn)行的重定位。一端,這種技術(shù)稱(chēng)為緊縮。虛擬存儲(chǔ)器——是用戶(hù)能作為可編址內(nèi)存對(duì)待的虛擬存儲(chǔ)空間,它使用戶(hù)邏輯存儲(chǔ)器與物理存儲(chǔ)器分離,是操作系統(tǒng)給用戶(hù)提供的一個(gè)比真實(shí)內(nèi)存空間大得多的地址空間。略,將相應(yīng)程序放入分配到的內(nèi)存區(qū)中,從而建立相應(yīng)進(jìn)程的映像。時(shí)裝入方式。間不足以容納要求進(jìn)入內(nèi)存的進(jìn)程或低于某個(gè)預(yù)定限度時(shí),系統(tǒng)就把內(nèi)存中暫時(shí)不能運(yùn)行的5.解釋固定分區(qū)法和動(dòng)態(tài)分區(qū)法的基本原理。答:(分別參見(jiàn)本書(shū)P149和P150)6.說(shuō)明內(nèi)部碎片和外部碎片之間的不同。碎片;動(dòng)態(tài)分區(qū)管理、分段存儲(chǔ)管理都會(huì)產(chǎn)生外部碎片。7.動(dòng)態(tài)分區(qū)法采用的分配算法主要有哪幾種?簡(jiǎn)述各自的實(shí)現(xiàn)方式。fit)、循環(huán)適應(yīng)算法(Next-fit)、最壞適應(yīng)算法(Worst-fit)。最佳適應(yīng)算法--空閑表是以空閑區(qū)的大小為序、按增量形式排列的,分配內(nèi)存空間時(shí),找到第一個(gè)滿足大小要求的空閑區(qū)就把它分配出去;分區(qū)的下一個(gè)空閑分區(qū)開(kāi)始查找,從中選擇滿足大小要求的第一個(gè)空閑區(qū);最壞適應(yīng)算法--最佳適應(yīng)算法的“逆”??臻e表仍以空閑區(qū)的大小為序,但大區(qū)在前、小區(qū)在后。多數(shù)情況下第一個(gè)空閑分區(qū)就應(yīng)滿足要求,否則申請(qǐng)失敗。行時(shí),操作系統(tǒng)就自動(dòng)將該進(jìn)程在內(nèi)存的起始地址裝入基址寄存器,將進(jìn)程的大小裝入限長(zhǎng)寄存器。當(dāng)執(zhí)行指令時(shí),操作對(duì)象的相對(duì)地址首先與限長(zhǎng)寄存器的值進(jìn)虛擬擴(kuò)充——不是物理上,而是邏輯上擴(kuò)充了內(nèi)存容量;部分裝入——每個(gè)作業(yè)不是全部一次性地裝入內(nèi)存,而是只裝入一部分;離散分配——不必占用連續(xù)的內(nèi)存空間,而是“見(jiàn)縫插針”;多次對(duì)換——所需的全部程序和數(shù)據(jù)要分成多次調(diào)入內(nèi)存。兩部分組成;內(nèi)存空間分塊,塊大小與頁(yè)大小相等;系統(tǒng)以塊為單位把內(nèi)存分給各個(gè)進(jìn)程;允許將進(jìn)程的各頁(yè)面離散地裝入內(nèi)存的空閑塊中;利用頁(yè)表實(shí)現(xiàn)頁(yè)號(hào)到物理塊號(hào)的轉(zhuǎn)換。11.在分頁(yè)系統(tǒng)中頁(yè)面大小由誰(shuí)決定?頁(yè)表的作用是什么?如何將邏輯地址轉(zhuǎn)換成物理答:在分頁(yè)系統(tǒng)中頁(yè)面大小由硬件(機(jī)器的地址結(jié)構(gòu))決定頁(yè)表的作用是實(shí)現(xiàn)從頁(yè)號(hào)到物理塊號(hào)的地址映射。地址轉(zhuǎn)換成頁(yè)號(hào)p和頁(yè)內(nèi)地址d,用頁(yè)號(hào)檢索頁(yè)表,從頁(yè)表中得到該頁(yè)的物理塊號(hào)f,把它裝地址到物理地址的轉(zhuǎn)換。①頁(yè)是信息的物理單位,段是信息的邏輯單位。②頁(yè)的大小是由系統(tǒng)確定的,段的長(zhǎng)度因段而異,由用戶(hù)決定③分頁(yè)的進(jìn)程地址空間是一維的,分段的進(jìn)程地址空間是二維的。④分頁(yè)系統(tǒng)很難實(shí)現(xiàn)過(guò)程和數(shù)據(jù)的分離,不便于共享和保護(hù),分段系統(tǒng)卻可以很容易實(shí)現(xiàn)這些功能13.什么是頁(yè)面抖動(dòng)?它與什么有關(guān)?一旦檢測(cè)到抖動(dòng),系統(tǒng)如何消除它?答:系統(tǒng)頻繁地更換頁(yè)面,將大部分時(shí)間都用在來(lái)回進(jìn)行的頁(yè)面調(diào)度上,只有一小部分時(shí)間用于進(jìn)程的實(shí)際運(yùn)算,這種局面稱(chēng)為系統(tǒng)“抖動(dòng)”(Trashing)。頁(yè)面抖動(dòng)與多道程序度、頁(yè)面置換算法、可用內(nèi)存塊數(shù)有關(guān)。好的頁(yè)面置換算法能夠適存塊數(shù)的增加,缺頁(yè)數(shù)也將減少。①采用局部置換策略。②利用工作集策略防止抖動(dòng)。④采用缺頁(yè)頻度法14.何謂工作集?它有什么作用?答:工作集是一個(gè)進(jìn)程在某一小段時(shí)間內(nèi)訪問(wèn)頁(yè)面的集合。利用工作集模型可防止抖動(dòng),也可以進(jìn)行頁(yè)面置換。15.請(qǐng)求分頁(yè)技術(shù)與簡(jiǎn)單分頁(yè)技術(shù)之間的根本區(qū)別是什么?答:請(qǐng)求分頁(yè)技術(shù)與簡(jiǎn)單分頁(yè)技術(shù)之間的根本區(qū)別是:請(qǐng)求分頁(yè)提供虛擬存儲(chǔ)器,而簡(jiǎn)單分頁(yè)系統(tǒng)并未提供虛擬存儲(chǔ)器。16.某虛擬存儲(chǔ)器的用戶(hù)編程空間共3KBKB一用戶(hù)頁(yè)表中已調(diào)入內(nèi)存的頁(yè)面的頁(yè)號(hào)和物理塊號(hào)的對(duì)照表如表4-2所示:頁(yè)號(hào)物理塊號(hào)0512437則邏輯地址0A5C(H)所對(duì)應(yīng)的物理地址為答:125C(H)少內(nèi)存碎片;為了進(jìn)行內(nèi)存保護(hù),在分段存儲(chǔ)管理方式中可以通過(guò)和段表中答:緊縮;段表地址寄存器中的段表長(zhǎng);段長(zhǎng)18.選擇題①外存(如磁盤(pán))上存放的程序和數(shù)據(jù)(A)可由CPU直接訪問(wèn)(B)必須在CPU訪問(wèn)之前移入內(nèi)存②虛擬存儲(chǔ)管理策略可以③請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理中,若把頁(yè)面大小增加一倍,則一般缺頁(yè)中斷次數(shù)(程序順序執(zhí)19.已知段表如表4-3所示。表4-3段表段號(hào)基址長(zhǎng)度合法(0)/非法(1)0010213040斷(2)0.97*(0+3)+0.03*(us答:見(jiàn)表8。內(nèi)存塊數(shù)3587設(shè)頁(yè)面大小是100字,請(qǐng)給出該訪問(wèn)序列的頁(yè)面走向。又設(shè)字,采用FIFO置換算法,求出其缺頁(yè)率。如果采用LRU置換算法,缺頁(yè)率是多少?如果答:該訪問(wèn)序列的頁(yè)面走向?yàn)?,1,0,3,1,2,4,3,見(jiàn)表9。表9LRU675缺頁(yè)率CPU——20%,磁盤(pán)——99.7%,其他I/0設(shè)備——5%下述哪種辦法能改善CPU的利用率?為什么?①用更快的CPU;②用更大的磁盤(pán);③增加多道程序數(shù);⑤用更快的其他I/0設(shè)備18K,7K,9K,12K和15K,對(duì)于連續(xù)的段請(qǐng)求1)12K;2)10K;3)9K,請(qǐng)寫(xiě)出采取首次適首次適應(yīng)法:(3),(1),(4)。最佳適應(yīng)法:(7),(1),(6)。循環(huán)首次適應(yīng)法:(3),(4),(6)。程序A:for(i=0;i<100;i++)for(j=0;j<100;j++)若每頁(yè)可存放200個(gè)整數(shù),程序A和程序B在執(zhí)行過(guò)程中各會(huì)發(fā)生多少次缺頁(yè)?試問(wèn):若每頁(yè)只能存放100個(gè)整數(shù)呢?上面情況說(shuō)明了什么問(wèn)題?a[0][0]a[0][1]a[0][2] a[0][99]…a[99][0]a[99][1]a[99][2]可以看出,數(shù)組的存儲(chǔ)順序與訪問(wèn)順序是一致的。這樣每訪問(wèn)兩行數(shù)組元素就遇到一次缺頁(yè)中斷。如果采用LRU頁(yè)面置換算法,則會(huì)產(chǎn)生50次缺頁(yè)中斷。a[0][0]a[1][0]a[2][0] a[99][0]…a[0][99]a[1][99]a[2][99]…a[上面的結(jié)果說(shuō)明:頁(yè)面越大,缺頁(yè)中斷的次數(shù)越少;頁(yè)面越小,缺頁(yè)中斷次數(shù)越多。另外,缺頁(yè)中斷次數(shù)還與程序的局部化性質(zhì)有關(guān)。文件的邏輯組織、文件的物理組織答:文件——是被命名的相關(guān)信息的集合體,它通常存放在外存(如磁盤(pán)、磁帶)上,文件系統(tǒng)——操作系統(tǒng)中負(fù)責(zé)操縱和管理文件的一整套設(shè)施,它實(shí)現(xiàn)文件的共享和保護(hù),方便用戶(hù)“按名存取”。目錄項(xiàng)——為了加快對(duì)文件的檢索,把文件控制塊集中在一起進(jìn)行管理。這種文件控制路徑——在樹(shù)形目錄結(jié)構(gòu)中,從根出發(fā)經(jīng)由所需子目錄到達(dá)指定文件的通路。當(dāng)前目錄——為節(jié)省文件檢索的時(shí)間,每個(gè)用戶(hù)可以指定一個(gè)目錄作為當(dāng)前工作目錄,文件控制塊——用于描述和控制文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),中包括文件名、文件類(lèi)型、位置、文件的邏輯組織——用戶(hù)對(duì)文件的觀察和使用是從自身處理文件數(shù)據(jù)時(shí)所采用的組織方式來(lái)看待文件組織形式。這種從用戶(hù)觀點(diǎn)出發(fā)所見(jiàn)到的文件組織形式稱(chēng)為文件的邏輯組文件的物理組織——文件在存儲(chǔ)設(shè)備上的存儲(chǔ)組織形式稱(chēng)為文件的物理組織。表11答:UNIX/Linux系統(tǒng)中,文件的類(lèi)型主要分為:普通文件、目錄3.文件的邏輯組織有幾種形式?答:文件的邏輯組織有以下形式:有結(jié)構(gòu)文件和無(wú)結(jié)構(gòu)文件。有結(jié)構(gòu)文件又稱(chēng)為記錄式文件,它在邏輯上可被看成一組連續(xù)順序記錄的集合,又可分為定長(zhǎng)記錄文件和變長(zhǎng)記錄文件兩種。無(wú)結(jié)構(gòu)文件是指文件內(nèi)部不再劃分記錄,它是由一組相關(guān)信息組成的有序字符流,即流式文件。4.文件的物理組織形式主要有哪幾種?各有什么優(yōu)缺點(diǎn)?答:文件的物理組織形式主要有:連續(xù)文件,鏈接文件,索引文件和多重索引文件。見(jiàn)表10。創(chuàng)建文件時(shí)就確定它的長(zhǎng)度很難實(shí)現(xiàn);它不便于文件的動(dòng)態(tài)擴(kuò)充;可能出現(xiàn)外部碎片,從而造成浪費(fèi)克服了連續(xù)文件的缺點(diǎn)一般僅適于順序訪問(wèn),而不利于對(duì)文件的隨機(jī)存??;每個(gè)物理塊上增加一個(gè)連接字,為信息管理增加了一些麻煩索引文件除了具備鏈接文件的優(yōu)點(diǎn)之外,還克服了它的缺點(diǎn)需要增加索引表帶來(lái)的空間開(kāi)銷(xiāo)。往往以?xún)?nèi)存空間為多重索引文件除具有一般索引文件的優(yōu)點(diǎn)外,還可滿足對(duì)靈活性和節(jié)省內(nèi)存的要求間接索引需要多次訪盤(pán)而影響速度5.文件系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)是怎樣的?答:(此題超出本書(shū)內(nèi)容)文件系統(tǒng)本身一般由若干層次構(gòu)成,其中每一層都利用低層的特性。圖13是文件系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)。圖136.文件系統(tǒng)中的目錄結(jié)構(gòu)有哪幾種基本形式?各有何優(yōu)缺點(diǎn)?UNIX/Linux系統(tǒng)中采用哪種目錄結(jié)構(gòu)?答:文件系統(tǒng)中的目錄結(jié)構(gòu)有:?jiǎn)渭?jí)目錄結(jié)構(gòu)、二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)、樹(shù)形目錄結(jié)構(gòu)和非循環(huán)圖目錄結(jié)構(gòu)。見(jiàn)表11。UNIX/Linux系統(tǒng)采用非循環(huán)圖目錄結(jié)構(gòu),即帶鏈接的樹(shù)形目錄結(jié)構(gòu)。文件系統(tǒng)目錄結(jié)構(gòu)單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,能實(shí)現(xiàn)按名存取查找速度慢;不允許重名;不便于共享二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)允許重名:提高了檢索且錄的速度仍不利于文件共享樹(shù)形目錄結(jié)構(gòu)文件的層次和隸屬關(guān)系清晰,便于實(shí)現(xiàn)不同級(jí)別的存取保護(hù)和文件系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)裝卸只能在用戶(hù)級(jí)對(duì)文件進(jìn)行臨時(shí)共享非循環(huán)圖目錄結(jié)構(gòu)具有樹(shù)形結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn),而且實(shí)現(xiàn)對(duì)文件的永久共享管理較復(fù)雜徑名是什么?8.常用的磁盤(pán)空閑區(qū)管理技術(shù)有哪幾種?試簡(jiǎn)要說(shuō)明各自的實(shí)現(xiàn)思想。答:常用的磁盤(pán)空閑區(qū)管理技術(shù)有:空閑空間表法、空閑塊鏈接法、位示圖法、空閑塊空閑空間表法——所有連續(xù)的空閑盤(pán)塊在表中占據(jù)一項(xiàng),其中標(biāo)出第一個(gè)空閑塊號(hào)和該項(xiàng)中所包含的空閑塊個(gè)數(shù),以及相應(yīng)的物理塊號(hào)。利用該表進(jìn)行盤(pán)塊的分配和文件刪除時(shí)盤(pán)塊的回收??臻e塊鏈接法——所有的空閑盤(pán)塊鏈接在一個(gè)隊(duì)列中,用一個(gè)指針(空閑塊鏈頭)指向第1個(gè)空閑塊,而各個(gè)空閑塊中都含有下一個(gè)空閑區(qū)的塊號(hào),最后一塊的指針項(xiàng)記為NULL,表示鏈尾。分配和釋放盤(pán)塊都在鏈頭進(jìn)行。位示圖法——利用一串二進(jìn)位的值來(lái)反映磁盤(pán)空間的分配情況,每個(gè)盤(pán)塊都對(duì)應(yīng)一個(gè)二進(jìn)制位。如果盤(pán)塊是空閑的,對(duì)應(yīng)位是0;如盤(pán)塊已分出去,則對(duì)應(yīng)位是1。空閑塊成組鏈接——把所有空閑盤(pán)塊按固定數(shù)量分組,組與組之間形成鏈接關(guān)系,最后一組的塊號(hào)(可能不滿一組)通常放在內(nèi)存的一個(gè)專(zhuān)用棧結(jié)構(gòu)中。這樣,平常對(duì)盤(pán)塊的分配和釋放是在棧中進(jìn)行(或構(gòu)成新的一組)。9.什么是文件的共享?文件鏈接如何實(shí)現(xiàn)文件共享?答:文件的共享是指系統(tǒng)允許多個(gè)用戶(hù)(進(jìn)程)共同使用某個(gè)或某些文件。文件鏈接是給文件起別名,即將該文件的目錄項(xiàng)登記在鏈接目錄中。這樣,訪問(wèn)該文件的路徑就不只一條。不同的用戶(hù)(或進(jìn)程)就可以利用各自的路徑來(lái)共享同一文件。10.什么是文件保護(hù)?常用的保護(hù)機(jī)制有哪些?答:文件保護(hù)是指文件免遭文件主或其他用戶(hù)由于錯(cuò)誤的操作而使文件受到破壞。常用的保護(hù)機(jī)制有:命名、口令、存取控制、密碼等。11.什么是文件的備份?數(shù)據(jù)備份的方法有哪幾種?按時(shí)機(jī)分,備份分哪幾種?答:文件的備份就是把硬盤(pán)上的文件在其他外部存儲(chǔ)介質(zhì)(如磁帶或軟盤(pán)上)做一個(gè)副通常有以下三種備份方法:完全備份、增量備份和更新備份。完全備份也稱(chēng)簡(jiǎn)單備份,即每隔一定時(shí)間就對(duì)系統(tǒng)做一次全面的備份;增量備份是每隔一段較短的時(shí)間進(jìn)行一次備份,但僅僅備份在這段時(shí)間間隔內(nèi)修改過(guò)的數(shù)據(jù);更新備份是備份從上次進(jìn)行完全備份后至?xí)r間表執(zhí)行正規(guī)的后備;不定期后備是對(duì)文件系統(tǒng)或目錄進(jìn)行的完整的無(wú)規(guī)律的后備,不使用后備時(shí)間表,可以根據(jù)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)進(jìn)入和修改的情況,隨時(shí)進(jìn)行后備。12.硬盤(pán)分區(qū)有哪三種類(lèi)型?Linux可以安裝在哪些分區(qū)上?Linux既可以安裝在主分區(qū)上,也可以安裝在邏輯分區(qū)上。信息來(lái)使用和維護(hù)文件系統(tǒng)。答:一般說(shuō)來(lái),文件系統(tǒng)應(yīng)具備以下功能:①文件管理②目錄管理③文件存儲(chǔ)空間的管理④文件的共享和保護(hù)⑤提供方便的接口。答:文件控制塊與文件一一對(duì)應(yīng),即在文件系統(tǒng)內(nèi)部,給每個(gè)文件唯一地設(shè)置一個(gè)文件控制塊,核心利用這種結(jié)構(gòu)對(duì)文件實(shí)施各種管理。答:在UNIX/Linux系統(tǒng)中,文件存取權(quán)限規(guī)定比較簡(jiǎn)單。用九個(gè)二進(jìn)制位表示,分成三個(gè)域,每個(gè)域三位,它們分別是:r、w和x,分別控制讀、寫(xiě)和執(zhí)行操作。三個(gè)域分別有的文件系統(tǒng)都是一樣的。:(①假設(shè)某個(gè)目錄文件共有254個(gè)文件控制塊,試分別給出采用分解法前后,查找該目錄文件的某個(gè)文件控制塊的平均訪問(wèn)磁盤(pán)次數(shù)。②一般地,若目錄文件分解前占用n個(gè)盤(pán)塊,分解后改用m個(gè)盤(pán)塊存放文件名和文件答:利用“文件控制塊分解法”可以加快文件目錄的檢索速度。在UNIX系統(tǒng)中就采用類(lèi)似方法。其原理是減少因查找文件內(nèi)部號(hào)而產(chǎn)生的訪(I節(jié)點(diǎn)號(hào))的過(guò)程中不需要把文件控制塊的所有內(nèi)容都讀入內(nèi)存,只要把文件名和文件內(nèi)當(dāng)找到所需的文件控制塊后,要把該文件控制塊的全部盤(pán)。因而,在一定條件下采用這種方法并不能減少訪問(wèn)磁盤(pán)的次數(shù)。①采用分解法前:采用分解法后:查找某個(gè)文件控制塊時(shí)先找到它的文件內(nèi)部號(hào),平均需要訪問(wèn)磁盤(pán)次數(shù)為(5+1)/2=3次,然后再根據(jù)文件內(nèi)部號(hào)將該文件控制塊的全部?jī)?nèi)容讀入內(nèi)存,所以需要3+1=4次訪問(wèn)磁盤(pán)②若目錄文件分解前占用n個(gè)盤(pán)塊,分解后改用m個(gè)盤(pán)塊存放文件名和文件內(nèi)部號(hào),則訪問(wèn)磁盤(pán)次數(shù)減少的條件:(m+1)/2+1<(n+1)/2整理得所以,訪問(wèn)磁盤(pán)次數(shù)減少的條件為m<n-2。20.在UNIX系統(tǒng)中,假定磁盤(pán)塊大小是1KB,每個(gè)盤(pán)塊號(hào)占4B,文件索引節(jié)點(diǎn)中的磁盤(pán)地址明細(xì)表如圖5-30所示,請(qǐng)將下列文件的字節(jié)偏移量轉(zhuǎn)換為物理地址(寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程)。:3:一次間接直接地址0圖5-30有關(guān)文件存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)答:①8000/1024=7(/表示整除),8000%1024=832(%表示取模)。使用直接地址,其物理地址是:101#塊內(nèi)832字節(jié)。邏輯塊數(shù)12超出直接地址范圍(10),但是小于266(=10+256),利用一次間接。從428#塊中得到相應(yīng)的物理塊號(hào)為954。所以其物理地址是:954#塊內(nèi)712字節(jié)。邏輯塊數(shù)341超出一次間接地址范圍(266),但是小于65802(=10+256+2562),利用二次間接。從9156#塊中找到物理塊331,再?gòu)?31塊中找到下標(biāo)為75的項(xiàng),進(jìn)而得到物理塊號(hào)333。所以其物理地址是:333#塊內(nèi)816字節(jié)。習(xí)題61.解釋以下術(shù)語(yǔ):存儲(chǔ)設(shè)備、輸入輸出設(shè)備、串行設(shè)備、并行設(shè)備、設(shè)備絕對(duì)地址答:存儲(chǔ)設(shè)備——也稱(chēng)為外存或后備存儲(chǔ)器、輔助存儲(chǔ)器,它們主要是計(jì)算機(jī)用來(lái)存儲(chǔ)信息的設(shè)備。輸入/輸出設(shè)備——輸入設(shè)備是計(jì)算機(jī)用來(lái)接收來(lái)自外部世界信息的設(shè)備,例如,終端設(shè)備,例如,終端屏幕顯示或打印輸出部分、行式打印機(jī)、卡片輸出機(jī)等。備、外置Modem以及老式攝像頭和寫(xiě)字板等設(shè)備。并行設(shè)備——是指8位數(shù)據(jù)同時(shí)通過(guò)并行線進(jìn)行傳送的設(shè)備,如打印機(jī)、掃描儀、磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、光驅(qū)、磁帶機(jī)等。設(shè)備絕對(duì)地址——系統(tǒng)按某種原則為每臺(tái)設(shè)備分配一個(gè)唯一的號(hào)碼,用作硬件(設(shè)備控制器)區(qū)分和識(shí)別設(shè)備的代號(hào)。位組織的,所以這種設(shè)備也稱(chēng)為面向字符的設(shè)備,或簡(jiǎn)稱(chēng)字符設(shè)備。常用的設(shè)備分配算法是:先來(lái)先服務(wù)算法和優(yōu)先級(jí)高的優(yōu)先服務(wù)算法。而實(shí)際上打印數(shù)據(jù)是送到了可享的磁盤(pán)上。沖管理與地址轉(zhuǎn)換。為了克服獨(dú)占設(shè)備速度較慢、資源利用率的缺點(diǎn)。信息輸入和輸出速率相同(或相差不大)時(shí)則可用雙緩沖區(qū);對(duì)于陣發(fā)性的輸入/輸出,可以設(shè)立多個(gè)緩沖區(qū)。②取出請(qǐng)求隊(duì)列中隊(duì)首請(qǐng)求,將相應(yīng)設(shè)備分配給它。③向該設(shè)備控制器發(fā)送命令,啟動(dòng)該設(shè)備工作,完成指定的I/O操作。答:I/O軟件的設(shè)計(jì)目標(biāo):①設(shè)備獨(dú)立性。②對(duì)文件和設(shè)備統(tǒng)一命名。③出錯(cuò)處理。I/O軟件可分為如下4個(gè)層次:中斷處理程序、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、與設(shè)備無(wú)關(guān)的操作系統(tǒng)I/O軟件、用戶(hù)級(jí)I/O軟件。①中斷處理程序——分析中斷原因,并依據(jù)中斷原因調(diào)用相應(yīng)的處理程序.求排在請(qǐng)求隊(duì)列的隊(duì)尾,還要檢查I/O請(qǐng)求的合法性;取出請(qǐng)求隊(duì)列中對(duì)首請(qǐng)求,將相應(yīng)設(shè)備分配給它;向該設(shè)備控制器發(fā)送命令,啟動(dòng)該設(shè)備工作,完成指定的I/O操作;處理來(lái)自設(shè)備的中斷.③與設(shè)備無(wú)關(guān)的操作系統(tǒng)I/O軟件——執(zhí)行所有驅(qū)動(dòng)器共同的I/O功能和為用戶(hù)級(jí)軟件提供統(tǒng)一接口。進(jìn)入操作系統(tǒng),為用戶(hù)進(jìn)程提供相應(yīng)的服務(wù)。①為了讀盤(pán),計(jì)算磁道、扇區(qū)和磁頭。②維護(hù)最近使用的盤(pán)塊所對(duì)應(yīng)的緩沖區(qū)。③把命令寫(xiě)到設(shè)備寄存器中。④檢查用戶(hù)使用設(shè)備的權(quán)限。⑤把二進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成ASCII碼打印。答:①為了讀盤(pán),計(jì)算磁道、扇區(qū)和磁頭——設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。②維護(hù)最近使用的盤(pán)塊所對(duì)應(yīng)的緩沖區(qū)——與設(shè)備無(wú)關(guān)的I/O軟件。③把命令寫(xiě)到設(shè)備寄存器中——設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。④檢查用戶(hù)使用設(shè)備的權(quán)限——用戶(hù)空間的I/O軟件。⑤把二進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成ASCII碼打印——設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。時(shí)間遠(yuǎn)大于旋轉(zhuǎn)延遲時(shí)間與傳輸時(shí)間之和,它是影響磁盤(pán)調(diào)度的主要因素剛完成了125道的請(qǐng)求。如果尋道請(qǐng)求隊(duì)列的順序是:?jiǎn)枺簽橥瓿缮鲜稣?qǐng)求,下列算法各自磁頭移動(dòng)的總量是多少?答:①FCFS磁頭移動(dòng)總量:57+61+56+86+83+56+48+73+45=565磁頭移動(dòng)總量:4+3+20+28+8+3+5+89+2=162磁頭移動(dòng)總量:4+3+25+2+47+28+8+3+5=12516.磁盤(pán)請(qǐng)求以10,22,20,2,40,6,38柱面的次序到達(dá)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器。尋道時(shí)每個(gè)柱面移動(dòng)需要6ms,計(jì)算以下尋道次序和尋道時(shí)間:①先到先服務(wù);②電梯調(diào)度算法(起始移動(dòng)向上)所有情況下磁臂的起始位置都是柱面20。答:尋道時(shí)間=柱面(磁道)移動(dòng)總量×6ms①先到先服務(wù)算法的調(diào)度順序:20→10→22→20→2→40→6→38柱面移動(dòng)總量=10+12+2+18+38+34+32=146;尋道時(shí)間=146×6ms=876ms。②電梯調(diào)度算法的調(diào)度順序:20→22→38→40→10→6→2柱面移動(dòng)總量=2+16+2+30+4+4=58;尋道時(shí)間=58×6ms=348ms。17.假設(shè)有A,B,C,D4個(gè)記錄存放在磁盤(pán)的某個(gè)磁道上,該磁道劃分為4塊,每塊存放一個(gè)記錄,其布局如下表所示:1234記錄號(hào)ABCD現(xiàn)在要順序處理這些記錄。如果磁盤(pán)旋轉(zhuǎn)速度為20ms轉(zhuǎn)一周,處理程序每讀出一個(gè)記錄后花5ms的時(shí)間進(jìn)行處理。試問(wèn)處理完這4個(gè)記錄的總時(shí)間是多少?為了縮短處理時(shí)間應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化分布,試問(wèn)應(yīng)如何安排這些記錄?并計(jì)算處理的總時(shí)間。答:磁盤(pán)旋轉(zhuǎn)速度為20ms轉(zhuǎn)一周,而磁道劃分為4塊,每塊存放一個(gè)記錄,所以讀出一個(gè)記錄要花5ms的時(shí)間。優(yōu)化前處理的總時(shí)間=(5+5)+(5×3+5+5)+(5×3+5+5)+(5×3+5+5)=85ms優(yōu)化后記錄的順序?yàn)锳,C,B,D優(yōu)化后處理的總時(shí)間=(5+5)+(5+5)+(5+5+5)+(5+5)=45ms1.解釋以下術(shù)語(yǔ):可定制性、安全性、保護(hù)、保密、計(jì)算機(jī)病毒、保護(hù)域、存取矩陣答:可定制性——能夠提供對(duì)內(nèi)核進(jìn)行配置或剪裁等功能,可以根據(jù)應(yīng)用需要有選擇地提供或不提供某些功能,以減少系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)。安全性——是指保證文件(信息)不被未授權(quán)人員讀取或修改,它包括技術(shù)、管理、法律及政治等方面的文件,表示總體性問(wèn)題。2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有什么特征?網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的主要功能是什么?答:計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)特征:①分布性。②自治性。③互連性。④可見(jiàn)性。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的功能:①網(wǎng)絡(luò)通信。②資源管理。③網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。④網(wǎng)絡(luò)管理。3.什么是嵌入式系統(tǒng)?嵌入式系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有何異同?件根據(jù)主體設(shè)備及應(yīng)用的需要嵌入在該設(shè)備的內(nèi)部,發(fā)揮著運(yùn)算、處理、存儲(chǔ)及控制等作用。表12對(duì)嵌入式系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了比較。嵌入式系統(tǒng)外觀獨(dú)特,面向應(yīng)用,各不相同具有臺(tái)式機(jī)、筆記本等標(biāo)準(zhǔn)外觀組成面向應(yīng)用的嵌入式微處理器,總線和外部接口多集成在處理器內(nèi)部。軟件與硬件緊密集成在一起通用處理器、標(biāo)準(zhǔn)總線和外設(shè)。軟件和改后重新生成系統(tǒng)再運(yùn)行開(kāi)發(fā)平臺(tái)二次開(kāi)發(fā)性一般不能再做編程開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序可重新編制應(yīng)用程序固定。應(yīng)用軟件與操作系統(tǒng)整合一體,在系統(tǒng)中運(yùn)行多種多樣,與操作系統(tǒng)相互獨(dú)立4.什么是分布式系統(tǒng)?它有哪些主要特征?分布式系統(tǒng)的特征:①分布性。②自治性。③并行性。④全局性。5.什么是分布式操作系

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