《計算機操作系統(tǒng)教程》-(習(xí)題解答)

習(xí)題參考答案第一章一、選擇題1B,2C,3A,4B,5D,6A,7A,8B,9C,10B,11B,12C,13A,14D,15C,16C,17B,18C,19C,20C,21C,22A二、填空題1硬件，軟件2多道程序設(shè)計3多路性，交互性，“獨立”性，及時性4多道程序設(shè)計5文件管理6軟硬件資源，系統(tǒng)軟件第二章一、選擇題1B,2C,3A,4A,5C,6D,7B,8D,9C,10A,11D,12①A,②C,③B,④D,13C,14①A,②B,15B,16C,17B,18D,19A,20C,21C,22D二、簡答題1、簡述進程的概念進程是程序在一個數(shù)據(jù)集合上的一次運行活動，是操作系統(tǒng)進行資源分配和調(diào)度的一個基本單位。2、簡述程序與進程的區(qū)別程序是有序代碼的集合，通常對應(yīng)著文件，可以復(fù)制，其本身沒有任何運行的含義，是一個靜態(tài)的概念。而進程是程序在處理機上的一次執(zhí)行過程，它是一個動態(tài)的概念。進程有被創(chuàng)建、生存到退出消亡的過程，是有一定生命周期的。程序是靜態(tài)的，可以作為一種軟件資料長期存在，是永久的，無生命的。進程更能真實地描述并發(fā)，而程序不能；進程是由進程控制塊、程序段、數(shù)據(jù)段三部分組成；進程具有創(chuàng)建其他進程的功能，而程序沒有。3、簡述PCB的作用描述進程的全部信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；進程存在的標志。4、畫圖說明帶掛起的進程狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換活動就緒活動活動就緒活動阻塞執(zhí)行活激請求靜止就緒靜止阻塞I/O完成起掛時間片完調(diào)度I/O掛起激活I(lǐng)/O完成掛起帶掛起的進程狀態(tài)帶掛起的進程狀態(tài)進程的狀態(tài)反映進程執(zhí)行進程的變化。這些狀態(tài)隨著進程的執(zhí)行和外界條件發(fā)生變化和轉(zhuǎn)換。進程被創(chuàng)建后，已經(jīng)具備了運行的條件，只要獲得CPU就可以運行，所以它首先進入的是就緒狀態(tài)，等待進程調(diào)度程序調(diào)度；一旦被調(diào)度到（分配CPU），獲得CPU，就可以執(zhí)行程序，處于執(zhí)行狀態(tài)；在執(zhí)行狀態(tài)，如果時間片用完，操作系統(tǒng)通過一個時鐘中斷，使它停下來，把它的狀態(tài)再置為就緒狀態(tài)；在執(zhí)行狀態(tài)如果進程申請I/O操作，或者需要等待某種資源，才能繼續(xù)向前推進，這時進程轉(zhuǎn)入阻塞狀態(tài)，不參與進程的調(diào)度；當(dāng)它等待的I/O操作完成了，或者它等待的資源具備了，進程轉(zhuǎn)入就緒狀態(tài)。被掛起的進程可能是就緒的，也可能是阻塞的。處于就緒狀態(tài)，并且是掛起的，我們稱為靜止就緒狀態(tài)，原來就緒狀態(tài)可以稱為動態(tài)就緒狀態(tài)；處于阻塞狀態(tài)，并且是掛起的，稱為靜止阻塞狀態(tài)，原來阻塞狀態(tài)可以稱為動態(tài)阻塞狀態(tài)。5、簡述處理機調(diào)度的三個層次作業(yè)提交后，首先進入操作系統(tǒng)的后備作業(yè)隊列，操作系統(tǒng)的作業(yè)調(diào)度進程負責(zé)處理、判斷，符合條件的作業(yè)被接納，為其創(chuàng)建進程，送入進程的就緒隊列；進程在就緒隊列中等待進程調(diào)度程序的調(diào)度，經(jīng)歷進程的各種狀態(tài)轉(zhuǎn)換，獲得了足夠的CPU時間后，程序執(zhí)行完畢，進程管理程序收回分配給它的所有資源，注銷進程，程序運行結(jié)束退出。高級調(diào)度指的是作業(yè)調(diào)度，即根據(jù)作業(yè)控制塊中的信息，審查系統(tǒng)能否滿足用戶作業(yè)的資源需求，以及按照一定的策略、算法，從后備隊列中選取某些作業(yè)調(diào)入內(nèi)存，并為它們創(chuàng)建進程、分配必要的資源。然后再將新創(chuàng)建的進程插入就緒隊列，準備執(zhí)行。在每次執(zhí)行作業(yè)調(diào)度時，都須考慮接納多少個作業(yè)，接納哪些作業(yè)。低級調(diào)度是指進程調(diào)度。被作業(yè)調(diào)度所接納的進程，宏觀上看都是處于運行狀態(tài)了，但是CPU只有一個，這些進程是以時間片為單位輪流使用CPU的。每一個時刻只能有一個進程使用CPU，處于實際的執(zhí)行狀態(tài)。中級調(diào)度又稱中程調(diào)度(Medium-TermScheduling)。它是一種帶有掛起功能的調(diào)度方式，引入中級調(diào)度的主要目的，是為了提高內(nèi)存利用率和系統(tǒng)吞吐量，使那些暫時不能運行的進程不再占用寶貴的內(nèi)存資源，而將它們調(diào)至外存上去等待（掛起進程），把此時的進程狀態(tài)稱為駐外存狀態(tài)或掛起狀態(tài)。當(dāng)這些進程重新具備運行條件、且內(nèi)存又稍有空閑時，由中級調(diào)度來決定把外存上的哪些具備運行條件的靜態(tài)就緒的進程，重新調(diào)入內(nèi)存，并修改其狀態(tài)為活動就緒狀態(tài)，掛在活動就緒隊列上等待進程調(diào)度。三、計算題1、調(diào)度算法作業(yè)情況調(diào)度算法作業(yè)情況進程名ABCDE平均周轉(zhuǎn)時間到達時間01234服務(wù)時間35261FCFS開始時間0381016完成時間38101617周轉(zhuǎn)時間37813138.8SJF開始時間063115完成時間3115176周轉(zhuǎn)時間41031426.62、平均周轉(zhuǎn)時間：平均周轉(zhuǎn)時間：3a+2b+c3作業(yè)開始時間完成時間周轉(zhuǎn)時間J10aaJ2aa+ba+bJ3a+ba+b+ca+b+c3、1)先來先服務(wù)：作業(yè)號開始時間（時）結(jié)束時間（時）周轉(zhuǎn)時間（分鐘）帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間18:0010:001201.00210:0010:30100100/30(3.33)310:3010:42102102/12(8.5)410:4211:007070/18(3.89)平均984.18執(zhí)行順序:1→2→3→42)短作業(yè)優(yōu)先：作業(yè)號開始時間（時）結(jié)束時間（時）周轉(zhuǎn)時間（分鐘）帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間18:0010:001201.00210:3011:00130130/30(4.33)310:0010:127272/12(6.00)410:1210:304040/18(2.22)平均90.5（分鐘）3.388執(zhí)行順序:1→3→4→2第三章一、選擇題1A,2B,3C,4B,5B,6D,7B,8D,9①B,②D,③F,10B,11A,12D,13B,14C,15B,16D,17D,18B,19B,20B二、填空題1絕對值2S<034,04-（M-1）54,1三、簡答題1、簡述臨界資源與臨界區(qū)系統(tǒng)中同時存在有許多進程，它們共享各種資源，然而有許多資源在某一時刻只能允許一個進程使用，這種每次只允許一個進程訪問的資源叫臨界資源。每個進程中訪問臨界資源的那段代碼稱為臨界區(qū)(Criticalsection)。2、簡述死鎖的概念死鎖是指兩個或兩個以上的進程在執(zhí)行過程中，因爭奪資源而造成的一種互相等待的現(xiàn)象，若無外力推動，它們都將無法推進下去，此時稱系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)或者說系統(tǒng)產(chǎn)生了死鎖。3、簡述死鎖產(chǎn)生的原因1）資源不夠，資源的數(shù)量不是足夠多，不能同時滿足所有進程提出的資源申請，這就造成了資源的競爭，而且資源的使用不允許剝奪。2）進程的推進不當(dāng)，進程的推進次序影響系統(tǒng)對資源的使用。4、簡述死鎖產(chǎn)生的必要條件1）互斥條件：指進程對所分配到的資源進行排它性使用，即在一段時間內(nèi)某資源只由一個進程占用。如果此時還有其它進程請求資源，則請求者只能等待，直至占有資源的進程用畢釋放。2）請求和保持條件：指進程已經(jīng)保持至少一個資源，但又提出了新的資源請求，而該資源已被其它進程占有，此時請求進程阻塞，但又對自己已獲得的其它資源保持不放。3）不剝奪條件：指進程已獲得的資源，在未使用完之前，不能被剝奪，只能在使用完時由自己釋放。4）環(huán)路等待條件：指在發(fā)生死鎖時，必然存在一個進程——資源的環(huán)形鏈。四、綜合題1、A_wait(Mutex)_Bsingal(Mutex)C_wait(S)_D_wait(Mutex)S_0_Mutex__1_2、（1）說明信號量empty,full分別代表什么值，它們的初值是多少？Empty代表空的緩沖器資源個數(shù)，初值是n,full代表滿的緩沖器資源個數(shù)，初值是0（2）解釋語句a、d的作用a是申請一個空的緩沖器資源d釋放一個滿的緩沖器資源（3）語句b、c的作用是什么？b、c的作用是使想緩沖器中送產(chǎn)品的和調(diào)整緩沖器指針的動作不能被分開，生產(chǎn)者之間需要互斥。（4）補充的位置的語句。Signal（mutex）（5）若語句d換成signal(empty);可能會出現(xiàn)什么樣的結(jié)果？生產(chǎn)者不停地生產(chǎn)數(shù)據(jù)，送入緩沖器，數(shù)據(jù)會被覆蓋；消費者進程無法推進。3、（1）說明信號量Rmutex,Wmutex的作用，它們的初值是多少？讀者用互斥信號量Rmutex,寫者用互斥信號量Wmutex，初值1，1（2）解釋變量Readcount的作用記錄讀者個數(shù)（3）解釋語句a、ba：判斷如果是第一個讀者，申請寫信號量，即讀者與寫者互斥；b：讀者個數(shù)加1（4）解釋語句c、d的作用c：申請寫者互斥信號量；d：釋放寫者互斥信號量，實現(xiàn)寫者之間的互斥（5）如果讀者進程改成下列語句,請描述一下會出現(xiàn)什么情況讀者之間互斥，一次只能有一個讀者在讀，不能使讀者共享讀了；在讀的同時可以有寫者在寫，讀的信息不完整。4、intS=1;intSa=0;intSb=0;main(){cobeginfather();mather();son();daughter();coend}father(){while(1){P(S);將一個蘋果放入盤中V(Sa);}}mather(){while(1){P(S);將一個橘子放入盤中V(Sb);}}son(){while(1){P(Sb);從盤中取出橘子V(S);吃橘子；}}daughter(){while(1){P(Sa);從盤中取出蘋果V(S);吃蘋果;}}5、Mutex=1;//A、B文件的互斥信號Sa=1，Sb=1;//同組進程讀文件計數(shù)器的互斥信號Ac=0，Bc=0;//同組正在讀文件的讀者人數(shù)A-Readers:beginP(Sa);IfAc=0thenP(Mutex);Ac=Ac+1;V(Sa);ReadfileP;P(Sa);Ac=Ac-1;IfAc=0thenV(Mutex);V(Sa);end;B-Readers:beginP(Sb);IfBc=0thenP(Mutex);Bc=Bc+1;V(Sb);ReadfileP;P(Sb);Bc=Bc-1;IfBc=0thenV(Mutex);V(Sb);end;6、e1=n,e2=m,f1=0,f2=0,mutex1=1,mutex2=1in1=0,in2=0,out1=0,out2=0P1：生產(chǎn)item1Wait（e1）Wait（mutex1）Item1=>buf1[in1]In1=（in1+1）modnSignal（mutex1）Signal（f1）P2：Wait（f1）Wait（mutex1）Buf1[out1]=>itemOut1=(out1+1)modnSignal（mutex1）Signal（e1）加工item=>ietm2Wait（e2）Wait（mutex2）Item2=>buf2[in2]In2=（in2+1）modmSignal（mutex2）Signal（f2）P3：Wait（f2）Wait（mutex2）Buf2[out2]=>itemOut2=(out2+1)modmSignal（mutex2）Signal（e2）輸出item7、Varcounr:integer:=0;mutex,sofa,empty,full:=1,N,1,0;cut,paymebt,receipt:semaphore:=0,0,0;beginparbeginguest:beginwait(mutex);if((count>N)then;beginsignal(mutex);exitshop;endelsebegincount:=count+1;if(count>1)thenbeginwait(sofa);sitonsofa;wait(empty);getupfromsofa;signal(sofa);endelse/*count=1*/wait(empty);sitonthebaber_chair;signal(full);wait(impty);pay;signal(payment);wait(mutex);count:=count-1;signal(mutex);exitshop;endendbarber:beginrepeatwait(full);cuthair;signal(cut);wait(payment);acceptpayment;sigmal(recipt);untilfalse;endparendend8、求可用資源向量(1,1,2)寫出四個進程的需求矩陣。(2,2,2)(1,0,2)(1,0,3)(4,2,0)當(dāng)前的狀態(tài)是否是安全安全的？如果是安全的，寫出進程安全序列。是安全的，存在安全序列P2->P1->P3->P4如果進程P2發(fā)出資源請求向量（1，0，1），能否將資源分配給它？為什么？可以分配，因為資源（1,0,1）分配后，系統(tǒng)還存在安全序列：P2->P1->P3->P4，系統(tǒng)仍然是安全的，如果進程P1發(fā)出資源請求向量（1，0，1），能否將資源分配給它？為什么？不能分配，因為如果把資源（1,0,1）分配給進程P1，系統(tǒng)中可用資源還剩(0,1,1)個。系統(tǒng)將進入不安全狀態(tài)，所以不能分配。第四章1、B，2、發(fā)送，接收3、信箱頭，信箱體4、1）共享存儲區(qū)通信：共享存儲區(qū)通信可使若干進程共享主存中的某一個區(qū)域，且使該區(qū)域出現(xiàn)在多個進程的虛地址空間中。2）消息傳遞系統(tǒng)：在消息傳遞系統(tǒng)中，進程間的數(shù)據(jù)交換以消息為單位，在計算機網(wǎng)絡(luò)中，消息又稱為報文。程序員直接利用系統(tǒng)提供的一組通信命令（原語）來實現(xiàn)通信。3）管道通信：管道是指用于連接一個讀進程和一個寫進程以實現(xiàn)他們之間通信的一個共享文件，又名pipe文件。第五章一、選擇題1A,2B,3C,4A,5A,6C,7B,8B,9A,10A,11D,12D,13D,14A15B,16C,17C,18B二、填空題1地址映射2界限寄存器3=1\*GB3①頁號及頁內(nèi)偏移量，=2\*GB3②段號及段內(nèi)偏移量4段號、段在內(nèi)存的起始地址、段長度5=1\*GB3①邏輯，=2\*GB3②物理6=1\*GB3①靜態(tài)重定位，=2\*GB3②動態(tài)重定位7地址遞增8頁號和頁框號9存儲空間10=1\*GB3①程序裝入內(nèi)存，=2\*GB3②程序執(zhí)行三、綜合題1、不對，分頁式存儲管理將進程的作業(yè)地址空間劃分為固定大小的頁（通常大小為4KB），每個頁都有一個唯一的頁號。而物理內(nèi)存也被劃分為與之相同大小的物理頁框，每個物理頁框同樣有一個唯一的物理頁框號。當(dāng)進程運行時，每個頁面都會被映射到一個物理頁框上。為了實現(xiàn)這種映射關(guān)系，操作系統(tǒng)會為每個進程維護一個頁表，頁表記錄了每個頁面所對應(yīng)的物理頁框的信息。當(dāng)進程訪問某個頁面時，操作系統(tǒng)會根據(jù)頁表將該頁面映射到對應(yīng)的物理頁框，并將訪問權(quán)限加以控制。2、不對頁面大小一般是2的整數(shù)次冪，但程序不一定正好是2的整數(shù)次冪。最后一頁一般存在頁內(nèi)碎片，非徹底解決。3、（1）1.5*2=3微秒（2）1.5*85%+1.5*2*(1-85%)=1.725微秒4、邏輯地址2F6AH頁面大小4096=212故頁號P=2頁內(nèi)偏移F6AH查頁表得到頁框號11物理地址為：11//F6AH=BF6A5、設(shè)頁號為P，頁內(nèi)位移為W，邏輯地址為A，頁面大小為L。（1）A=1086，P=A/L=1086/1024=1W=1086%1024=62查頁表知頁框號為4物理地址為：4*1024+62=4158（2）A=5020，P=A/L=5020/1024=4W=5020%1024=924查頁表知頁框號為9物理地址為：9*1024+924=10140第六章一、選擇題1B,2A,3D,4A,5D,6A,7B,8D,9B,10A二、填空題1=1\*GB3①先進先出=2\*GB3②最近久用末使用2=1\*GB3①14=2\*GB3②10=3\*GB3③14=4\*GB3④103=1\*GB3①物理地址空間=2\*GB3②機器的地址長度=3\*GB3③內(nèi)存大小4頁面置換5=1\*GB3①最佳算法=2\*GB3②先進先出法=3\*GB3③最近最少使用6地址越界中斷三、綜合題1、FIFO頁面淘汰算法：頁面引用次數(shù)為11次，缺頁次數(shù)為5次，所以缺頁率為5/11；若采用后一種頁面淘汰策略：頁面引用次數(shù)為11次，缺頁次數(shù)為6次，所以缺頁率為6/11；2、邏輯地址：16*2048=215，因此至少要15位。內(nèi)存空間：8*2048K=16K3、FIFO為9次，LRU為7次。4、（1）a數(shù)組占據(jù)200*200*4/256=625(個頁面)（2）根據(jù)程序，代碼應(yīng)占據(jù)1頁，執(zhí)行時，先發(fā)生一次代碼頁的缺頁，將代碼調(diào)入內(nèi)存，執(zhí)行程序，為數(shù)組賦值，需要再把a數(shù)組占據(jù)的每頁都調(diào)入一次，所以總的缺頁次數(shù)為625+1=626.5、（1）虛地址有多少位？12+9=21位（2）一個頁幀有多少字節(jié)？512字節(jié)（3）物理地址中有多少位表示頁幀？32–9=23位（4）頁表有多少項（頁表有多長）？212=4096項（5）頁表需要多少位來存入一個頁表項（頁幀號及一個有效位）？23+1=24位第七章一、選擇題1B,2D,3D,4B,5C,6A,7B,8B,9A,10A,11A,12C,13B,14B,15A,16=1\*GB3①A,=2\*GB3②C,=3\*GB3③D,17A,18A,19D,20D二、填空題1索引，數(shù)據(jù)，索引2文件3文件名，文件在磁盤上的存放地址4按名存取5順序、鏈接和索引6流式文件和記錄式文件7存取控制表8文件控制塊和文件體9數(shù)據(jù)塊10順序文件11索引文件13邏輯結(jié)構(gòu)，物理結(jié)構(gòu)三、綜合題1、系統(tǒng)首先從內(nèi)存中劃出若干個字節(jié)，為每個文件存儲設(shè)備建立一張位示圖。在位示圖中，每個文件存儲設(shè)備的物理塊都對應(yīng)一個比特位。如果該位為“0”，表示所對應(yīng)的塊是空閑塊；反之，如果該位為“1”則表示所對應(yīng)的塊已被分配出去。利用位示圖來進行空閑塊分配時，只需查找圖中的“0”位，并將其置為“1”位；反之，利用位示圖回收空閑塊時只需把相應(yīng)的比特位由“1”改為“0”即可。當(dāng)要刪去一個文件，歸還磁盤空間時，可根據(jù)歸還塊的物理地址計算出相應(yīng)的塊號，由塊號推算出它在位圖中的對應(yīng)位，把這一位的占用標志“1”清成“0”，表示該塊已成為空閑塊。2、文件系統(tǒng)由被管理文件、管理文件所需的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（如目錄表、文件控制塊、存儲分配表）和相應(yīng)的管理軟件以及訪問文件的一組操作所組成。從使用的角度來組織文件，用戶把能觀察到的且可以處理的信息根據(jù)使用要求按照一定形式構(gòu)造成的文件，這種用戶可見的文件外部形式稱為文件的邏輯組織，也稱邏輯結(jié)構(gòu)。而文件系統(tǒng)要從文件的存儲和檢索等管理的角度來組織文件，文件系統(tǒng)根據(jù)存儲設(shè)備的特性、文件的存取方式來決定以怎樣的形式把文件存放到存儲介質(zhì)上，即內(nèi)部的物理存儲形式，稱為文件的物理結(jié)構(gòu)。3、(1)INT（500/32）=16，位示圖需要16字(2)第i字第j位對應(yīng)的塊號是32*(i-1)+j第八章一、選擇題1C,2A,3D,4A,5C,6A,7D,8C,9B,10C,11A,12D,13A,14A,15B,16A,17C,18A,19B,20A,21A,22B,23C,24D,25C,26A,27A,28C,29C二、填空題1=1\*GB3①高的利用率=2\*GB3②死鎖問題2=1\*GB3①系統(tǒng)設(shè)備表=2\*GB3②設(shè)備控制表=3\*GB3③控制器控制表=4\*GB3④通道控制表3=1\*GB3①獨享=2\*GB3②共享=3\*GB3③虛擬4用戶設(shè)備5中斷源6=1\*GB3①DMA方式=2\*GB3②通道控制方式7設(shè)備分配中應(yīng)保證不會引起進程死鎖8通道程序9=1\*