操作系統(tǒng)習(xí)題解答

/習(xí)題（以舊書修訂版為準(zhǔn)） 第一次：25頁(yè)2、8、9、10、11、12、13 第二次：68頁(yè)2、4、8、17、18、22、24、26、38 101頁(yè)1、2、16、20 142頁(yè)1、5、14、15、16、19、23習(xí)題解答：25頁(yè)2、os的作用表現(xiàn)在哪幾個(gè)方面？a.OS作為用戶與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之間的接口；b.OS作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的管理者；c.OS作為擴(kuò)充機(jī)器.8、試從交互性、與時(shí)性、可靠性三個(gè)方面，比較分時(shí)系統(tǒng)與實(shí)時(shí)系統(tǒng)。a.分時(shí)系統(tǒng)是一種通用系統(tǒng)，主要用于運(yùn)行終端用戶程序，因而它具有較強(qiáng)的交互能力；而實(shí)時(shí)系統(tǒng)雖然也有交互能力，但其交互能力不與前者.b.實(shí)時(shí)信息系統(tǒng)對(duì)實(shí)用性的要求與分時(shí)系統(tǒng)類似，都是以人所能接收的等待時(shí)間來(lái)確定；而實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的與時(shí)性則是以控制對(duì)象所要求的開(kāi)始截止時(shí)間和完成截止時(shí)間來(lái)確定的.c.實(shí)時(shí)系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)的可靠性要求要比分時(shí)系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)的可靠性要求高.9、OS具有哪幾大特征?它的最基本特征是什么?a.并發(fā)(Concurrence),共享(Sharing),虛擬(Virtual),異步性(Asynchronism).b.其中最基本特征是并發(fā)和共享.10、處理機(jī)管理具有哪些功能?它們的主要任務(wù)是什么?a.進(jìn)程控制，進(jìn)程同步，進(jìn)程通信和調(diào)度.b.進(jìn)程控制的主要任務(wù)是為作業(yè)創(chuàng)建進(jìn)程，撤銷已結(jié)束的進(jìn)程，以與控制進(jìn)程在運(yùn)行過(guò)程中的狀態(tài)轉(zhuǎn)換.進(jìn)程同步的主要任務(wù)是對(duì)諸進(jìn)程的運(yùn)行進(jìn)行調(diào)節(jié).進(jìn)程通信的任務(wù)是實(shí)現(xiàn)在相互合作進(jìn)程之間的信息交換.調(diào)度分為作業(yè)調(diào)度和進(jìn)程調(diào)度.作業(yè)調(diào)度的基本任務(wù)是從后備隊(duì)列中按照一定的算法，選擇出若干個(gè)作業(yè)，為它們分配必要的資源;而進(jìn)程調(diào)度的任務(wù)是從進(jìn)程的就緒隊(duì)列中，按照一定的算法選出一新進(jìn)程，把處理機(jī)分配給它，并為它設(shè)置運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)，是進(jìn)程投入運(yùn)行.11、內(nèi)存管理有哪些主要功能?它們的主要任務(wù)是什么?a.主要功能:內(nèi)存分配，內(nèi)存保護(hù)，地址映射和內(nèi)存擴(kuò)充等.b.內(nèi)存分配的主要任務(wù)是為每道程序分配內(nèi)存空間，提高存儲(chǔ)器利用率，以減少不可用的內(nèi)存空間，允許正在運(yùn)行的程序申請(qǐng)附加的內(nèi)存空間，以適應(yīng)程序和數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)的需要.內(nèi)存保護(hù)的主要任務(wù)是確保每道用戶程序都在自己的內(nèi)存空間中運(yùn)行，互不干擾.地址映射的主要任務(wù)是將地址空間中的邏輯地址轉(zhuǎn)換為內(nèi)存空間中與之對(duì)應(yīng)的物理地址.內(nèi)存擴(kuò)充的主要任務(wù)是借助虛擬存儲(chǔ)技術(shù)，從邏輯上去擴(kuò)充內(nèi)存容量.12、設(shè)備管理有哪些主要功能?其主要任務(wù)是什么?a.主要功能:緩沖管理，設(shè)備分配和設(shè)備處理，以與虛擬設(shè)備等.b.主要任務(wù):完成用戶提出的I/O請(qǐng)求，為用戶分配I/O設(shè)備；提高CPU和I/O設(shè)備的利用率；提高I/O速度；以與方便用戶使用I/O設(shè)備.13、文件管理有哪些主要功能?其主要任務(wù)是什么?a.主要功能:對(duì)文件存儲(chǔ)空間的管理，目錄管理，文件的讀，寫管理以與文件的共享和保護(hù).b.主要任務(wù):對(duì)用戶文件和系統(tǒng)文件進(jìn)行管理，以方便用戶使用，并保證文件的安全性.68頁(yè)2、試畫出下面4條語(yǔ)句的前趨圖:S1S1S1S4S3S2S4S3S2S3:c:=a-b;S2S4:w:=c+1;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？因?yàn)槌绦虿l(fā)執(zhí)行時(shí)，是多個(gè)程序共享系統(tǒng)中的各種資源，因而這些資源的狀態(tài)是由多個(gè)程序來(lái)改變，致使程序的運(yùn)行失去了封閉性。而程序一旦失去了封閉性也會(huì)導(dǎo)致其再失去可再現(xiàn)性。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.a.處于就緒狀態(tài)的進(jìn)程，當(dāng)進(jìn)程調(diào)度程序?yàn)橹峙淞颂幚頇C(jī)后，該進(jìn)程便由就緒狀態(tài)變?yōu)閳?zhí)行狀態(tài)。b.當(dāng)前進(jìn)程因發(fā)生某事件而無(wú)法執(zhí)行，如訪問(wèn)已被占用的臨界資源，就會(huì)使進(jìn)程由執(zhí)行狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樽枞麪顟B(tài)。c.當(dāng)前進(jìn)程因時(shí)間片用完而被暫停執(zhí)行，該進(jìn)程便由執(zhí)行狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫途w狀態(tài)。17.為什么進(jìn)程在進(jìn)入臨界區(qū)之前應(yīng)先執(zhí)行“進(jìn)入?yún)^(qū)”代碼？而在退出前又要執(zhí)行“退出區(qū)”代碼？為了實(shí)現(xiàn)多個(gè)進(jìn)程對(duì)臨界資源的互斥訪問(wèn)，必須在臨界區(qū)之前加一段用于檢查臨界資源是否正在被訪問(wèn)的代碼，如未被訪問(wèn)，該進(jìn)程可進(jìn)入臨界區(qū)對(duì)此臨界資源進(jìn)行訪問(wèn)；如正被訪問(wèn)，則該進(jìn)程不能進(jìn)入臨界區(qū)訪問(wèn)臨界資源。在退出臨界區(qū)后，執(zhí)行恢復(fù)訪問(wèn)標(biāo)志的代碼為“退出區(qū)”，而在退出前執(zhí)行“退出區(qū)”代碼主要是為了使其它進(jìn)程能再訪問(wèn)此臨界資源。18.同步機(jī)構(gòu)應(yīng)遵循哪些基本準(zhǔn)則？為什么？a.空閑讓進(jìn)、忙則等待、有限等待、讓權(quán)等待四條準(zhǔn)則b.為實(shí)現(xiàn)進(jìn)程能互斥地進(jìn)入到自己的臨界區(qū)22.試寫出相應(yīng)的程序來(lái)描述圖2-17所示的前驅(qū)圖。a.Vara,b,c,d,e,f,g,h;semaphore:=0,0,0,1,0,0,0,0;beginparbeginbeginS1;signal(a);signal(b);end;beginwait(a);S2;signal(c);signal(d);end;beginwait(b);S3;signal(e);end;beginwait(c);S4;signal(f);end;beginwait(d);S5;signal(g);end;beginwait(e);S6;signal(h);end;beginwait(f);wait(g);wait(h);S7;end;parendendb.略24.在生產(chǎn)者—消費(fèi)者問(wèn)題中，如果將兩個(gè)wait操作即wait(full)和wait(mutex)互換位置，或者將signal(mutex)和signal(full)互換位置，結(jié)果會(huì)如何？在生產(chǎn)者—消費(fèi)者問(wèn)題中，如果將兩個(gè)wait操作，即wait(full)和wait(mutex)互換位置后，可能引起死鎖?？紤]系統(tǒng)中緩沖區(qū)全滿時(shí)，若一生產(chǎn)者進(jìn)程先執(zhí)行了wait(mutex)操作并獲得成功，則當(dāng)再執(zhí)行wait(empty)操作時(shí)，它將因失敗而進(jìn)入阻塞狀態(tài)，它期待消費(fèi)者進(jìn)程執(zhí)行signal(empty)來(lái)喚醒自己，在此之前，它不可能執(zhí)行signal(mutex)操作，從而使試圖通過(guò)執(zhí)行wait(mutex)操作而進(jìn)入自己的臨界區(qū)的其他生產(chǎn)者和所有消費(fèi)者進(jìn)程全部進(jìn)入阻塞狀態(tài)，這樣容易引起系統(tǒng)死鎖。若signal(mutex)和signal(full)互換位置后只是影響進(jìn)程對(duì)臨界資源的釋放次序，而不會(huì)引起系統(tǒng)死鎖，因此可以互換位置。26.試修改下面生產(chǎn)者——消費(fèi)者問(wèn)題解法中的錯(cuò)誤：producer:beginrepeat……produceaniteminnextp;wait(mutex);wait(full);buffer(in):=nextp;……signal(mutex);untilfalse;endconsumer:beginrepeat……wait(mutex);wait(empty);nextc:=buffer(out);out:=out+1;signal(mutex);consumeiteminnextc;untilfalse;end38.試從調(diào)度性，并發(fā)性，擁有資源與系統(tǒng)開(kāi)銷方面對(duì)進(jìn)程和線程進(jìn)行比較.a.調(diào)度性。在傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)中，擁有資源的基本單位和獨(dú)立調(diào)度、分派的基本單位都是進(jìn)程，在引入線程的OS中，則把線程作為調(diào)度和分派的基本單位，而把進(jìn)程作為資源擁有的基本單位；b.并發(fā)性。在引入線程的OS中，不僅進(jìn)程之間可以并發(fā)執(zhí)行，而且在一個(gè)進(jìn)程中的多個(gè)線程之間，亦可并發(fā)執(zhí)行，因而使OS具有更好的并發(fā)性；c.擁有資源。無(wú)論是傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)，還是引入了線程的操作系統(tǒng)，進(jìn)程始終是擁有資源的一個(gè)基本單位，而線程除了擁有一點(diǎn)在運(yùn)行時(shí)必不可少的資源外，本身基本不擁有系統(tǒng)資源，但它可以訪問(wèn)其隸屬進(jìn)程的資源；d.開(kāi)銷。由于創(chuàng)建或撤銷進(jìn)程時(shí)，系統(tǒng)都要為之分配和回收資源，如內(nèi)存空間等，進(jìn)程切換時(shí)所要保存和設(shè)置的現(xiàn)場(chǎng)信息也要明顯地多于線程，因此，操作系統(tǒng)在創(chuàng)建、撤消和切換進(jìn)程時(shí)所付出的開(kāi)銷將顯著地大于線程。101頁(yè)1.高級(jí)調(diào)度與低級(jí)調(diào)度的主要任務(wù)是什么？為什么要引入中級(jí)調(diào)度？高級(jí)調(diào)度的主要任務(wù)：用于決定把外存上處于后備隊(duì)列中的哪些作業(yè)調(diào)入內(nèi)存，并為它們創(chuàng)建進(jìn)程，分配必要的資源，然后，再將新創(chuàng)建的進(jìn)程插入就緒隊(duì)列上，準(zhǔn)備執(zhí)行。低級(jí)調(diào)度的主要任務(wù)：用于決定就緒隊(duì)列中的哪個(gè)進(jìn)程應(yīng)獲得處理機(jī)，然后再由分派程序執(zhí)行將處理機(jī)分配給該進(jìn)程的具體操作。引入中級(jí)調(diào)度的主要目的：是為了提高系統(tǒng)資源的利用率和系統(tǒng)吞吐量。2、在搶占調(diào)度方式中,搶占的原則是什么?a.時(shí)間片原則；b.優(yōu)先權(quán)原則；c.短作業(yè)(進(jìn)程)優(yōu)先原則.20.何謂死鎖？產(chǎn)生死鎖的原因和必要條件是什么？a.死鎖是指多個(gè)進(jìn)程因競(jìng)爭(zhēng)資源而造成的一種僵局，若無(wú)外力作用，這些進(jìn)程都將永遠(yuǎn)不能再向前推進(jìn)；b.產(chǎn)生死鎖的原因有二，一是競(jìng)爭(zhēng)資源，二是進(jìn)程推進(jìn)順序非法；c.必要條件是:互斥條件，請(qǐng)求和保持條件，不剝奪條件和環(huán)路等待條件。在銀行家算法中，若出現(xiàn)下述資源分配情：ProcessAllocationNeedAvailableP0003200121622P110001750P213542356P303320652P400140656試問(wèn)：⑴該狀態(tài)是否安全？⑵若進(jìn)程P2提出請(qǐng)求Request(1，2，2，2)后，系統(tǒng)能否將資源分配給它？⑴該狀態(tài)是安全的，因?yàn)榇嬖谝粋€(gè)安全序列<P0P3P4P1P2>。下表為該時(shí)刻的安全序列表。資源情況進(jìn)程WorkNeedAllocationWork+AllocationFinishP0P3P4P1P2162216541987199112991100120652065617502356003203330014100013541654198719911299113121417truetruetruetruetrue⑵若進(jìn)程P2提出請(qǐng)求Request(1，2，2，2)后，系統(tǒng)不能將資源分配給它，若分配給進(jìn)程P2，系統(tǒng)還剩的資源情況為（0，4，0，0），此時(shí)系統(tǒng)中的資源將無(wú)法滿足任何一個(gè)進(jìn)程的資源請(qǐng)求，從而導(dǎo)致系統(tǒng)進(jìn)入不安全狀態(tài)，容易引起死鎖的發(fā)生。142頁(yè)1.可采用哪幾種方式將程序裝入內(nèi)存？它們分別適用于何種場(chǎng)合？將程序裝入內(nèi)存可采用的方式有：絕對(duì)裝入方式、重定位裝入方式、動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)裝入方式；絕對(duì)裝入方式適用于單道程序環(huán)境中，重定位裝入方式和動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)裝入方式適用于多道程序環(huán)境中。5.為什么要引入動(dòng)態(tài)重定位?如何實(shí)現(xiàn)?a.程序在運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常要在內(nèi)存中移動(dòng)位置，為了保證這些被移動(dòng)了的程序還能正常執(zhí)行，必須對(duì)程序和數(shù)據(jù)的地址加以修改，即重定位。引入重定位的目的就是為了滿足程序的這種需要。b.要在不影響指令執(zhí)行速度的同時(shí)實(shí)現(xiàn)地址變換，必須有硬件地址變換機(jī)構(gòu)的支持，即須在系統(tǒng)中增設(shè)一個(gè)重定位寄存器，用它來(lái)存放程序在內(nèi)存中的起始地址。程序在執(zhí)行時(shí)，真正訪問(wèn)的內(nèi)存地址是相對(duì)地址與重定位寄存器中的地址相加而形成的。14.分頁(yè)和分段有何區(qū)別?a.分頁(yè)和分段都采用離散分配的方式，且都要通過(guò)地址映射機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)地址變換，這是它們的共同點(diǎn)；b.對(duì)于它們的不同點(diǎn)有三，第一，從功能上看，頁(yè)是信息的物理單位，分頁(yè)是為實(shí)現(xiàn)離散分配方式，以消減內(nèi)存的外零頭，提高內(nèi)存的利用率，即滿足系統(tǒng)管理的需要，而不是用戶的需要；而段是信息的邏輯單位，它含有一組其意義相對(duì)完整的信息，目的是為了能更好地滿足用戶的需要；第二頁(yè)的大小固定且由系統(tǒng)確定，而段的長(zhǎng)度卻不固定，決定于用戶所編寫的程序；第三分頁(yè)的作業(yè)地址空間是一維的，而分段的作業(yè)地址空間是二維的。15.試全面比較連續(xù)分配和離散分配方式。a.連續(xù)分配是指為一個(gè)用戶程序分配一個(gè)連續(xù)的地址空間，包括單一連續(xù)分配方式和分區(qū)式分配方式，前者將內(nèi)存分為系統(tǒng)區(qū)和用戶區(qū)，系統(tǒng)區(qū)供操作系統(tǒng)使用，用戶區(qū)供用戶使用，是最簡(jiǎn)單的一種存儲(chǔ)方式，但只能用于單用戶單任務(wù)的操作系統(tǒng)中；分區(qū)式分配方式分為固定分區(qū)和動(dòng)態(tài)分區(qū)，固定分區(qū)是最簡(jiǎn)單的多道程序的存儲(chǔ)管理方式，由于每個(gè)分區(qū)的大小固定，必然會(huì)造成存儲(chǔ)空間的浪費(fèi)；動(dòng)態(tài)分區(qū)是根據(jù)進(jìn)程的實(shí)際需要，動(dòng)態(tài)地為之分配連續(xù)的內(nèi)存空間，常用三種分配算法:首次適應(yīng)算法，該法容易留下許多難以利用的小空閑分區(qū)，加大查找開(kāi)銷；循環(huán)首次適應(yīng)算法，該算法能使內(nèi)存中的空閑分區(qū)分布均勻，但會(huì)致使缺少大的空閑分區(qū)；最佳適應(yīng)算法，該算法也易留下許多難以利用的小空閑區(qū)；b.離散分配方式基于將一個(gè)進(jìn)程直接分散地分配到許多不相鄰的分區(qū)中的思想，分為分頁(yè)式存儲(chǔ)管理，分段存儲(chǔ)管理和段頁(yè)式存儲(chǔ)管理.分頁(yè)式存儲(chǔ)管理旨在提高內(nèi)存利用率，滿足系統(tǒng)管理的需要，分段式存儲(chǔ)管理則旨在滿足用戶(程序員)的需要，在實(shí)現(xiàn)共享和保護(hù)方面優(yōu)于分頁(yè)式存儲(chǔ)管理，而段頁(yè)式存儲(chǔ)管理則是將兩者結(jié)合起來(lái)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，即具有分段系統(tǒng)便于實(shí)現(xiàn)，可共享，易于保護(hù)，可動(dòng)態(tài)鏈接等優(yōu)點(diǎn)，又能像分頁(yè)系統(tǒng)那樣很好的解決外部碎片的問(wèn)題，以與為各個(gè)分段可離散分配內(nèi)存等問(wèn)題，顯然是一種比較有效的存儲(chǔ)管理方式；c.綜上可見(jiàn)，連續(xù)分配方式和離散分配方式各有各自的特點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況加以改進(jìn)和利用.16.虛擬存儲(chǔ)器有哪些特征?其中最本質(zhì)的特征是什么？特征：離散性、多次性、對(duì)換性、虛擬性；最本質(zhì)的特征：離散性；最重要的特征：虛擬性。19.在請(qǐng)求分頁(yè)系統(tǒng)中，其頁(yè)表項(xiàng)中包含那些數(shù)據(jù)項(xiàng)?它們的作用是什么?a.在請(qǐng)求分頁(yè)系統(tǒng)中，其頁(yè)表項(xiàng)中包含的數(shù)據(jù)項(xiàng)有頁(yè)號(hào)，物理塊號(hào)，狀態(tài)位P，訪問(wèn)字段A，修改位M和外存地址；b.其中狀態(tài)