北京理工大學(xué)2020年5月《操作系統(tǒng)》作業(yè)考核試題答案

1、(93) 北京理工大學(xué)遠(yuǎn)程教育學(xué)院2019-2020學(xué)年第二學(xué)期操作系統(tǒng)期末試卷（A卷） 學(xué)號(hào) 姓名 成績 應(yīng)用題（每題20分，共100分）1. 試說明操作系統(tǒng)與硬件、其他系統(tǒng)軟件以及用戶之間的關(guān)系。答：操作系統(tǒng)是覆蓋在硬件上的第一層軟件，它管理計(jì)算機(jī)的硬件和軟件資源，并向用戶提供良好的界面。操作系統(tǒng)與硬件緊密相關(guān)，它直接管理著硬件資源，為用戶完成所有與硬件相關(guān)的操作，從而極大地方便了用戶對(duì)硬件資源的使用，并提高了硬件資源的利用率。操作系統(tǒng)是一種特殊的系統(tǒng)軟件，其他系統(tǒng)軟件運(yùn)行在操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上，可獲得操作系統(tǒng)提供的大量服務(wù)，也就是說操作系統(tǒng)是其他系統(tǒng)軟件與硬件之間的接口。而一般用戶使用計(jì)算

2、機(jī)除了需要操作系統(tǒng)支持外，還需要用到大量的其他系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，以使其工作更方便和高效?？梢娪布?、操作系統(tǒng)、其他系統(tǒng)軟件、應(yīng)用程序和用戶之間存在著圖11所示的層次關(guān)系。2. 常見的進(jìn)程調(diào)度算法包括先來先服務(wù)算法、短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法、高優(yōu)先權(quán)優(yōu)先調(diào)度算法和基于時(shí)間片的輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法，請簡述這幾個(gè)算法的調(diào)度思想。答：先來先服務(wù)算法：最簡單的調(diào)度算法，既可以用于作業(yè)調(diào)度，也可以用于程序調(diào)度，當(dāng)作業(yè)調(diào)度中采用該算法時(shí)，系統(tǒng)將按照作業(yè)到達(dá)的先后次序來進(jìn)行調(diào)度，優(yōu)先從后備隊(duì)列中，選擇一個(gè)或多個(gè)位于隊(duì)列頭部的作業(yè)，把他們調(diào)入內(nèi)存，分配所需資源、創(chuàng)建進(jìn)程，然后放入“就緒隊(duì)列”,直到該進(jìn)程運(yùn)行到完成或發(fā)生某事件

3、堵塞后，進(jìn)程調(diào)度程序才將處理機(jī)分配給其他進(jìn)程。短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法：SJF算法是以作業(yè)的長短來計(jì)算優(yōu)先級(jí)，作業(yè)越短，其優(yōu)先級(jí)越高。作業(yè)的長短是以作業(yè)所要求的運(yùn)行時(shí)間來衡量的。SJF算法可以分別用于作業(yè)調(diào)度和進(jìn)程調(diào)度。在把短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法用于作業(yè)調(diào)度時(shí)，它將從外存的作業(yè)后備隊(duì)列中選擇若干個(gè)估計(jì)運(yùn)行時(shí)間最短的作業(yè)，優(yōu)先將它們調(diào)入內(nèi)存運(yùn)行。高優(yōu)先權(quán)優(yōu)先調(diào)度算法：(1)當(dāng)該算法用于作業(yè)調(diào)度時(shí)，系統(tǒng)從后備作業(yè)隊(duì)列中選擇若干個(gè)優(yōu)先級(jí)最高的，且系統(tǒng)能滿足資源要求的作業(yè)裝入內(nèi)存運(yùn)行。(2)當(dāng)該算法用于進(jìn)程調(diào)度時(shí)，將把處理機(jī)分配給就緒進(jìn)程隊(duì)列中優(yōu)先級(jí)最高的進(jìn)程。輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法：時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度是一種最古老，最簡單，

4、最公平且使用最廣的算法。每個(gè)進(jìn)程被分配一個(gè)時(shí)間段，稱作它的時(shí)間片，即該進(jìn)程允許運(yùn)行的時(shí)間。如果在時(shí)間片結(jié)束時(shí)進(jìn)程還在運(yùn)行，則CPU將被剝奪并分配給另一個(gè)進(jìn)程。如果進(jìn)程在時(shí)間片結(jié)束前阻塞或結(jié)束，則CPU當(dāng)即進(jìn)行切換。調(diào)度程序所要做的就是維護(hù)一張就緒進(jìn)程列表，當(dāng)進(jìn)程用完它的時(shí)間片后，它被移到隊(duì)列的末尾。3. 操作系統(tǒng)的主要任務(wù)是什么？請論述其基本功能。答：操作系統(tǒng)的主要任務(wù)是處理諸如：管理與配置內(nèi)存、決定系度統(tǒng)資源供需的優(yōu)先次序、控制輸入與輸出設(shè)備、操作網(wǎng)絡(luò)與管理文件系知統(tǒng)等基本事務(wù)。操作系統(tǒng)具有的幾個(gè)主要功能：（1）處理機(jī)管理：處理機(jī)管理的第一項(xiàng)工作是處理中斷事件。硬件只能發(fā)現(xiàn)中斷事件，捕捉它并

5、產(chǎn)生中斷信號(hào)，但不能進(jìn)行處理，配置了操作系統(tǒng)，就能對(duì)中斷事件進(jìn)行處理。處理機(jī)管理的第二項(xiàng)工作是處理器調(diào)度。處理器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中一種稀有和寶貴的資源，應(yīng)該最大限度地提高處理器的利用率。（2）存儲(chǔ)管理：存儲(chǔ)管理的主要任務(wù)是管理存儲(chǔ)器資源，為多道程序運(yùn)行提供有力的支撐，便于用戶使用存儲(chǔ)資源，提高存儲(chǔ)空間的利用率。（3）設(shè)備管理：設(shè)備管理的主要任務(wù)是管理各類外圍設(shè)備，完成用戶提出的I/O請求，加快I/O信息的傳送速度，發(fā)揮I/O設(shè)備的并行性，提高I/O設(shè)備的利用率，以及提供每種設(shè)備的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和中斷處理程序，為用戶隱蔽硬件細(xì)節(jié)，提供方便簡單的設(shè)備使用方法。（4）文件管理：文件管理是針對(duì)系統(tǒng)中的信息資

6、源的管理。在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中，通常把程序和數(shù)據(jù)以文件形式存儲(chǔ)在外存儲(chǔ)器（又叫輔存儲(chǔ)器）上，供用戶使用，這樣，外存儲(chǔ)器上保存了大量文件，對(duì)這些文件如不能采取良好的管理方式，就會(huì)導(dǎo)致混亂或破壞，造成嚴(yán)重后果。為此，在操作系統(tǒng)中配置了文件管理，它的主要任務(wù)是對(duì)用戶文件和系統(tǒng)文件進(jìn)行有效管理，實(shí)現(xiàn)按名存?。粚?shí)現(xiàn)文件的共享、保護(hù)和保密，保證文件的安全性；并提供給用戶一整套能方便使用文件的操作和命令。4. 請論述基本分頁系統(tǒng)中將邏輯地址L轉(zhuǎn)化為物理地址的過程。 答：假設(shè)一個(gè)邏輯地址空間中的地址為A,頁面的大小為L,則頁號(hào)P和頁內(nèi)地址d可按下式求得：P=IntA/L 即A除以L后取整。d=A mod L即A除以

7、L的余數(shù)。然后根據(jù)頁號(hào)查頁表得到物理塊號(hào)b,計(jì)算得到物理地址B=b×L+d.5.某工廠有一個(gè)可以存放設(shè)備的倉庫，總共有8個(gè)位置可以存放8臺(tái)設(shè)備。生產(chǎn)部門生產(chǎn)的每一臺(tái)設(shè)備都必須入庫。銷售部門可以從倉庫提出設(shè)備供應(yīng)客戶。設(shè)備的出庫和入庫都必須借助運(yùn)輸工具。現(xiàn)在只有一套運(yùn)輸工具，每次只能運(yùn)輸一臺(tái)設(shè)備，系統(tǒng)共使用三個(gè)信號(hào)量，S代表互斥信號(hào)量，表示運(yùn)輸工具；S1和S2均為同步信號(hào)量，S1表示倉庫中可以存放設(shè)備的空閑位置，S2表示倉庫中已經(jīng)被設(shè)備占用了的位置。請?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)能協(xié)調(diào)工作的自動(dòng)調(diào)度管理系統(tǒng)，并利用記錄型信號(hào)量寫出解決此問題的程序代碼，請注明信號(hào)量的初值。答：（1）定義信號(hào)量，說明各信號(hào)量的含義并賦初值：mutex，full，empty：semaphore;mutex：=1;運(yùn)輸工具是否空閑，初值為1 empty：=8;倉庫中尚可存放多少設(shè)備，初值為8 full：0;倉庫中的設(shè)備數(shù)，初值為0（2）PV操作實(shí)現(xiàn)如下beginmutex，full，empty：semaphore;mutex：=1;empty：=8;full：0;cobeginprocessor producerprocessor consumerbeginbegin生產(chǎn)設(shè)備； P（full）; P（empty）; P（mutex）; P（mutex）;將設(shè)備從倉庫取出；將設(shè)備送入倉庫；