(完整版)操作系統(tǒng)課后題答案

1、第一章1設計現(xiàn)代OS勺主要目標是什么？答：（1）有效性 （2）方便性 （3）可擴充性 （4）開放性2.OS勺作用可表現(xiàn)在哪幾個方面？答：（1）OS乍為用戶與計算機硬件系統(tǒng)之間的接口（2）OS乍為計算機系統(tǒng)資源的管理者（3）O或現(xiàn)了對計算機資源的抽象3為什么說O莫現(xiàn)了對計算機資源的抽象？答：OST先在裸機上覆蓋一層I/O設備管理軟件，實現(xiàn)了對計算機硬件操作的第一層次抽 象；在第一層軟件上再覆蓋文件管理軟件，實現(xiàn)了對硬件資源操作的第二層次抽象。OS通過在計算機硬件上安裝多層系統(tǒng)軟件， 增強了系統(tǒng)功能， 隱藏了對硬件操作的細節(jié)， 由它們 共同實現(xiàn)了對計算機資源的抽象。4試說明推動多道批處理系統(tǒng)形成和

2、發(fā)展的主要動力是什么？ 答：主要動力來源于四個方面的社會需求與技術(shù)發(fā)展：（1）不斷提高計算機資源的利用率；（2）方便用戶；（3）器件的不斷更新?lián)Q代；（4）計算機體系結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展。5.何謂脫機I/O和聯(lián)機I/O？答：脫機I/O是指事先將裝有用戶程序和數(shù)據(jù)的紙帶或卡片裝入紙帶輸入機或卡片機，在 外圍機的控制下， 把紙帶或卡片上的數(shù)據(jù)或程序輸入到磁帶上。 該方式下的輸入輸出由外圍 機控制完成，是在脫離主機的情況下進行的。而聯(lián)機I/O方式是指程序和數(shù)據(jù)的輸入輸出都是在主機的直接控制下進行的。6試說明推動分時系統(tǒng)形成和發(fā)展的主要動力是什么？ 答：推動分時系統(tǒng)形成和發(fā)展的主要動力是更好地滿足用戶的需要。

3、主要表現(xiàn)在：CPU的分時使用縮短了作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時間； 人機交互能力使用戶能直接控制自己的作業(yè)； 主機的 共享使多用戶能同時使用同一臺計算機，獨立地處理自己的作業(yè)。7實現(xiàn)分時系統(tǒng)的關(guān)鍵問題是什么？應如何解決？ 答：關(guān)鍵問題是當用戶在自己的終端上鍵入命令時，系統(tǒng)應能及時接收并及時處理該命令， 在用戶能接受的時延內(nèi)將結(jié)果返回給用戶。解決方法： 針對及時接收問題， 可以在系統(tǒng)中設置多路卡， 使主機能同時接收用戶從各個終 端上輸入的數(shù)據(jù)； 為每個終端配置緩沖區(qū)， 暫存用戶鍵入的命令或數(shù)據(jù)。 針對及時處理問題， 應使所有的用戶作業(yè)都直接進入內(nèi)存， 并且為每個作業(yè)分配一個時間片， 允許作業(yè)只在自己 的時間

4、片內(nèi)運行，這樣在不長的時間內(nèi)，能使每個作業(yè)都運行一次。&為什么要引入實時OS?答：實時操作系統(tǒng)是指系統(tǒng)能及時響應外部事件的請求， 在規(guī)定的時間內(nèi)完成對該事件的處 理，并控制所有實時任務協(xié)調(diào)一致地運行。引入實時OS是為了滿足應用的需求，更好地滿 足實時控制領(lǐng)域和實時信息處理領(lǐng)域的需要。9什么是硬實時任務和軟實時任務？試舉例說明。 答：硬實時任務是指系統(tǒng)必須滿足任務對截止時間的要求，否則可能出現(xiàn)難以預測的結(jié)果。 舉例來說，運載火箭的控制等。軟實時任務是指它的截止時間并不嚴格，偶爾錯過了任務的截止時間，對系統(tǒng)產(chǎn)生的影 響不大。舉例：網(wǎng)頁內(nèi)容的更新、火車售票系統(tǒng)。10在8位微機和16位微機中，

5、占據(jù)了統(tǒng)治地位的是什么操作系統(tǒng)？答：單用戶單任務操作系統(tǒng)，其中最具代表性的是CP/M和MS-DOS.11試列出Windows OS中五個主要版本，并說明它們分別較之前一個版本有何改進。答：(1)Microsoft Windows 1.0是微軟公司在個人電腦上開發(fā)圖形界面的首次嘗試。(2)Windows 95是混合的16位/32位系統(tǒng)，第一個支持32位。帶來了更強大、更穩(wěn) 定、更實用的桌面圖形用戶界面，結(jié)束了桌面操作系統(tǒng)間的競爭。(3)Windows 98是微軟公司的混合16位132位Windows操作系統(tǒng)，改良了硬件標準 的支持，革新了內(nèi)存管理，是多進程操作系統(tǒng)。(4)Windows XP是基

6、于Windows 2000的產(chǎn)品，擁有新用戶圖形界面月神Luna。簡 化了用戶安全特性，整合了防火墻。(5)Windows Vista包含了上百種新功能；特別是新版圖形用戶界面和Windows Aero全新界面風格、加強的搜尋功能(Windows Indexing Service)、新媒體創(chuàng)作工具以及重 新設計的網(wǎng)絡、 音頻、 輸出(打印)和顯示子系統(tǒng)。 。12 試從交互性、及時性以及可靠性方面，將分時系統(tǒng)與實時系統(tǒng)進行比較。答：(1)及時性：實時信息處理系統(tǒng)對實時性的要求與分時系統(tǒng)類似，都是以人所能接受 的等待時間來確定； 而實時控制系統(tǒng)的及時性， 是以控制對象所要求的開始截止時間或完成 截

7、止時間來確定的，一般為秒級到毫秒級，甚至有的要低于100微妙。(2) 交互性：實時信息處理系統(tǒng)具有交互性，但人與系統(tǒng)的交互僅限于訪問系統(tǒng)中某 些特定的專用服務程序。不像分時系統(tǒng)那樣能向終端用戶提供數(shù)據(jù)和資源共享等服務。(3)可靠性：分時系統(tǒng)也要求系統(tǒng)可靠，但相比之下，實時系統(tǒng)則要求系統(tǒng)具有高度的可靠性。 因為任何差錯都可能帶來巨大的經(jīng)濟損失， 甚至是災難性后果， 所以在實時系統(tǒng) 中， 往往都采取了多級容錯措施保障系統(tǒng)的安全性及數(shù)據(jù)的安全性。13.OS有哪幾大特征？其最基本的特征是什么？ 答：并發(fā)性、共享性、虛擬性和異步性四個基本特征；最基本的特征是并發(fā)性。14.處理機管理有哪些主要功能？它們的

8、主要任務是什么？答：處理機管理的主要功能是：進程管理、進程同步、進程通信和處理機調(diào)度；進程管理：為作業(yè)創(chuàng)建進程，撤銷已結(jié)束進程，控制進程在運行過程中的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。進程同步：為多個進程(含線程)的運行 _ 進行協(xié)調(diào)。通信：用來實現(xiàn)在相互合作的進程之間的信息交換。處理機調(diào)度：(1)作業(yè)調(diào)度。從后備隊里按照一定的算法，選出若干個作業(yè)，為他們分配運行所需 的資源(首選是分配內(nèi)存)。(2)進程調(diào)度：從進程的就緒隊列中，按照一定算法選出一個進程，把處理機分配給 它，并設置運行現(xiàn)場，使進程投入執(zhí)行。15.內(nèi)存管理有哪些主要功能?他們的主要任務是什么？北京石油化工學院信息工程學院計算機系 3/48計算機操作系統(tǒng)

9、習題參考答案余有明與計 07 和計 G09 的同學們編著 3/48答：內(nèi)存管理的主要功能有：內(nèi)存分配、內(nèi)存保護、地址映射和內(nèi)存擴充。內(nèi)存分配：為每道程序分配內(nèi)存。內(nèi)存保護：確保每道用戶程序都只在自己的內(nèi)存空間運行，彼此互不干擾。 地址映射：將地址空間的邏輯地址轉(zhuǎn)換為內(nèi)存空間與對應的物理地址。 內(nèi)存擴充：用于實現(xiàn)請求調(diào)用功能，置換功能等。16.設備管理有哪些主要功能？其主要任務是什么？答：主要功能有:緩沖管理、設備分配和設備處理以及虛擬設備等。主要任務：完成用戶提出的I/O請求，為用戶分配I/O設備；提高CPU和I/O設備的利用率；提高I/O速度；以及方便用戶使用I/O設備.17文件管理有哪些主

10、要功能？其主要任務是什么？ 答：文件管理主要功能：文件存儲空間的管理、目錄管理、文件的讀/寫管理和保護。文件管理的主要任務：管理用戶文件和系統(tǒng)文件，方便用戶使用，保證文件安全性。18是什么原因使操作系統(tǒng)具有異步性特征？ 答：操作系統(tǒng)的異步性體現(xiàn)在三個方面： 一是進程的異步性， 進程以人們不可預知的速度向 前推進， 二是程序的不可再現(xiàn)性， 即程序執(zhí)行的結(jié)果有時是不確定的， 三是程序執(zhí)行時間的 不可預知性，即每個程序何時執(zhí)行，執(zhí)行順序以及完成時間是不確定的。19模塊接口法存在哪些問題？可通過什么樣的途徑來解決？答：（1）模塊接口法存在的問題：在OS設計時，各模塊間的接口規(guī)定很難滿足在模塊完 成后對

11、接口的實際需求。在OS設計階段，設計者必須做出一系列的決定，每一個決定必須建立在上一個決定的基礎(chǔ)上。 但模塊化結(jié)構(gòu)設計的各模塊設計齊頭并進， 無法尋找可靠的 順序，造成各種決定的無序性， 使程序設計人員很難做到設計中的每一步?jīng)Q定都建立在可靠 的基礎(chǔ)上，因此模塊接口法被稱為“無序模塊法”。（2）解決途徑：將模塊接口法的決定順序無序變有序，引入有序分層法。20.在微內(nèi)核0防，為什么要采用客戶/服務器模式？答：C/S模式具有獨特的優(yōu)點：數(shù)據(jù)的分布處理和存儲。便于集中管理。靈活性和可擴充性。易于改編應用軟件。21.試描述什么是微內(nèi)核OS。答：1）足夠小的內(nèi)核2）基于客戶/服務器模式3）應用機制與策略分

12、離原理4）采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)。22在基于微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的OS中 應用了哪些新技術(shù)？ 答：在基于微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的OS中，采用面向?qū)ο蟮某绦蛟O汁技術(shù)。23何謂微內(nèi)核技術(shù)？在微內(nèi)核中通常提供了哪些功能？ 答：把操作系統(tǒng)中更多的成分和功能放到更高的層次（即用戶模式）中去運行，而留下一個 盡量小的內(nèi)核， 用它來完成操作系統(tǒng)最基本的核心功能， 稱這種技術(shù)為微內(nèi)核技術(shù)。 在微內(nèi) 核中通常提供了進程（線程）管理、低級存儲器管理、中斷和陷入處理等功能。24.微內(nèi)核操作系統(tǒng)具有哪些優(yōu)點？它為何能有這些優(yōu)點？答：1）提高了系統(tǒng)的可擴展性2）增強了系統(tǒng)的可靠性3）可移植性4）提供了對分布式系統(tǒng)的支持5）融入了面向?qū)ο蠹夹g(shù)第二章

13、1.什么是前趨圖？為什么要引入前趨圖？答：前趨圖（Precedence Graph）是一個有向無循環(huán)圖，記為DAG（DirectedAcyclicGraph），用于描述進程之間執(zhí)行的前后關(guān)系。2.畫出下面四條語句的前趨圖：S1=a：=x+y; S2=b:=z+1; S3=c:=a-b;S4=w:=c+1;答：其前趨圖為：3.什么程序并發(fā)執(zhí)行會產(chǎn)生間斷性特征？答：程序在并發(fā)執(zhí)行時， 由于它們共享系統(tǒng)資源， 為完成同一項任務需要相互合作，致使這 些并發(fā)執(zhí)行的進程之間，形成了相互制約關(guān)系，從而使得進程在執(zhí)行期間出現(xiàn)間斷性。4.程序并發(fā)執(zhí)行時為什么會失去封閉性和可再現(xiàn)性？答：程序并發(fā)執(zhí)行時，多個程序共

14、享系統(tǒng)中的各種資源，因而這些資源的狀態(tài)由多個程序改變，致使程序運行失去了封閉性，也會導致其失去可再現(xiàn)性。5在操作系統(tǒng)中為什么要引入進程概念？它會產(chǎn)生什么樣的影響？答：為了使程序在多道程序環(huán)境下能并發(fā)執(zhí)行，并對并發(fā)執(zhí)行的程序加以控制和描述，在操作系統(tǒng)中引入了進程概念。影響：使程序的并發(fā)執(zhí)行得以實行。6.試從動態(tài)性，并發(fā)性和獨立性上比較進程和程序？答：(1)動態(tài)性是進程最基本的特性，表現(xiàn)為由創(chuàng)建而產(chǎn)生，由調(diào)度而執(zhí)行，因得不到資源而暫停執(zhí)行，由撤銷而消亡。進程有一定的生命期，而程序只是一組有序的指令集合，是靜態(tài)實體。(2)并發(fā)性是進程的重要特征，同時也是OS的重要特征。引入進程的目的正是為了使其程序

15、能和其它進程的程序并發(fā)執(zhí)行，而程序是不能并發(fā)執(zhí)行的。(3)獨立性是指進程實體是一個能獨立運行的基本單位，也是系統(tǒng)中獨立獲得資源和獨 立調(diào)度的基本單位。對于未建立任何進程的程序，不能作為獨立單位參加運行。7試說明PCB的作用，為什么說PCB是進程存在的惟一標志？答：PCB是進程實體的一部分，是操作系統(tǒng)中最重要的記錄型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。作用是使一個在多道程序環(huán)境下不能獨立運行的程序，成為一個能獨立運行的基本單位，成為能與其它進程并發(fā)執(zhí)行的進程。O淀根據(jù)PCB寸并發(fā)執(zhí)行的進程進行控制和管理的。&試說明進程在三個基本狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換的典型原因。答：(1)就緒狀態(tài)T執(zhí)行狀態(tài)：進程分配到CPI資源(2)執(zhí)行狀

16、態(tài)T就緒狀態(tài)：時間片用完(3)執(zhí)行狀態(tài)T阻塞狀態(tài)：I/O請求(4)阻塞狀態(tài)T就緒狀態(tài)：I/O完成9為什么要引入掛起狀態(tài)？該狀態(tài)有哪些性質(zhì)？答：引入掛起狀態(tài)處于五種不同的需要：終端用戶需要，父進程需要，操作系統(tǒng)需要，對換北京石油化工學院信息工程學院計算機系 5/48計算機操作系統(tǒng)習題參考答案余有明與計07 和計 G09 勺同學們編著 5/48需要和負荷調(diào)節(jié)需要。處于掛起狀態(tài)的進程不能接收處理機調(diào)度。10在進行進程切換時，所要保存的處理機狀態(tài)信息有哪些？答：進行進程切換時，所要保存的處理機狀態(tài)信息有：(1) 進程當前暫存信息(2) 下一指令地址信息(3) 進程狀態(tài)信息(4) 過程和系統(tǒng)調(diào)用參數(shù)及調(diào)

17、用地址信息。11試說明引起進程創(chuàng)建的主要事件。 答：引起進程創(chuàng)建的主要事件有：用戶登錄、作業(yè)調(diào)度、提供服務、應用請求。12試說明引起進程被撤銷的主要事件。答：引起進程被撤銷的主要事件有：正常結(jié)束、異常結(jié)束（越界錯誤、保護錯、非法指令、 特權(quán)指令錯、運行超時、等待超時、算術(shù)運算錯、I/O故障）、外界干預（操作員或操作系 統(tǒng)干預、父進程請求、父進程終止）。13在創(chuàng)建一個進程時所要完成的主要工作是什么？ 答：（1）OS發(fā)現(xiàn)請求創(chuàng)建新進程事件后，調(diào)用進程創(chuàng)建原語Creat（）；（2）申請空白PCB；（3）為新進程分配資源；（4）初始化進程控制塊；（5）將新進程插入就緒隊列.14在撤銷一個進程時所要完成

18、的主要工作是什么？ 答：（1）根據(jù)被終止進程標識符，從PCB集中檢索出進程PCB讀出該進程狀態(tài)。（2）若被終止進程處于執(zhí)行狀態(tài)，立即終止該進程的執(zhí)行，置調(diào)度標志真，指示該進程被 終止后重新調(diào)度。（3） 若該進程還有子進程， 應將所有子孫進程終止， 以防它們成為不可控進程。（4）將被終止進程擁有的全部資源，歸還給父進程，或歸還給系統(tǒng)。（5）將被終止進程PCB從所在隊列或列表中移出，等待其它程序搜集信息。15試說明引起進程阻塞或被喚醒的主要事件是什么？ 答：a.請求系統(tǒng)服務；b.啟動某種操作；c.新數(shù)據(jù)尚未到達；d.無新工作可做. 16進程在運行時存在哪兩種形式的制約？并舉例說明之。答：（1）間接

19、相互制約關(guān)系。舉例：有兩進程A和B,如果A提出打印請求，系統(tǒng)已把唯一的 一臺打印機分配給了進程B,則進程A只能阻塞； 一旦B釋放打印機，A才由阻塞改為就 緒。（2）直接相互制約關(guān)系。 舉例： 有輸入進程A通過單緩沖向進程B提供數(shù)據(jù)。當緩沖空時， 計算進程因不能獲得所需數(shù)據(jù)而阻塞，當進程A把數(shù)據(jù)輸入緩沖區(qū)后，便喚醒進程B;反 之，當緩沖區(qū)已滿時，進程A因沒有緩沖區(qū)放數(shù)據(jù)而阻塞，進程B將緩沖區(qū)數(shù)據(jù)取走后便 喚醒A。17為什么進程在進入臨界區(qū)之前應先執(zhí)行“進入?yún)^(qū)”代碼？而在退出前又要執(zhí)行“退出 區(qū)”代碼？答：為了實現(xiàn)多個進程對臨界資源的互斥訪問， 必須在臨界區(qū)前面增加一段用于檢查欲訪問 的臨界資源是

20、否正被訪問的代碼，如果未被訪問，該進程便可進入臨界區(qū)對資源進行訪問， 并設置正被訪問標志，如果正被訪問，則本進程不能進入臨界區(qū)，實現(xiàn)這一功能的代碼為北京石油化工學院信息工程學院計算機系 6/48計算機操作系統(tǒng)習題參考答案余有明與計07 和計 G09 的同學們編著 6/48進入?yún)^(qū)代碼；在退出臨界區(qū)后， 必須執(zhí)行退出區(qū)代碼， 用于恢復未被訪問標志， 使其它進程能再訪問此 臨界資源。18.同步機構(gòu)應遵循哪些基本準則？為什么？ 答：同步機構(gòu)應遵循的基本準則是：空閑讓進、忙則等待、有限等待、讓權(quán)等待原因：為實現(xiàn)進程互斥進入自己的臨界區(qū)。19.試從物理概念上說明記錄型信號量wait和signal。答：wa

21、it(S)：當S.value0時，表示目前系統(tǒng)中這類資源還有可用的。執(zhí)行一次wait操 作，意味著進程請求一個單位的該類資源， 使系統(tǒng)中可供分配的該類資源減少一個，因此描述為S.value:=S.value-1；當S.value0時，表示該類資源已分配完畢，進程應調(diào)用block原語自我阻塞，放棄處理機，并插入到信號量鏈表S.L中。signal(S)：執(zhí)行一次signal操作，意味著釋放一個單位的可用資源，使系統(tǒng)中可供分配的該類資源數(shù)增加一個，故執(zhí)行S.value:=S.value+1操作。若加1后S.value1) then block(W, L)unlock(W): W:=W-1;if(W0

22、) then wakeup(W, L)例子：Var W:semaphore:=0；beginrepeatlock(W);critical section unlock(W);remainder sectionuntil false;end26.答：試修改下面生產(chǎn)者消費者問題解法中的錯誤producer:beginrepeatproducer an item in nextp; wait(mutex);wait(full); /*應為wait(empty),而且還應該在wait(mutex)的前面*/buffer(in):=nextp;/*緩沖池數(shù)組游標應前移: in:=(in+1) mod n

23、; */ signal(mutex);/* signal(full); */until false;end consumer: begin repeat wait(mutex); wait(empty); /*應為wait(full),而且還應該在wait(mutex)的前面*/ nextc:=buffer(out);out:=out+1; /*考慮循環(huán)，應改為: out:=(out+1) mod n; */signal(mutex);/* signal(empty); */ consumer item in nextc;until false;end27試利用記錄型信號量寫出一個不會出現(xiàn)死鎖

24、的哲學家進餐問題的算法.答：Var chopstick:array0,4 of semaphore;所有信號量均被初始化為1，第i位哲學家的活動可描述為：RepeatWait(chopsticki);Wait(. chopstick(i+1) mod 5);Ea.t ;Signal(chopsticki);Signal(chopstick(i+1) mod 5)Ea.t ;Think;Until false;28在測量控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集任務，把所采集的數(shù)據(jù)送一單緩沖區(qū)；計算任務從該單 緩沖中取出數(shù)據(jù)進行計算.試寫出利用信號量機制實現(xiàn)兩者共享單緩沖的同步算法。答：a. Var mutex, e

25、mpty, full: semaphore:=1, 1, 0; gather:beginrepeat gather data in nextp; wait(empty); wait(mutex);buffer:=nextp; signal(mutex);signal(full);until false;endcompute:beginrepeatwait(full); wait(mutex); nextc:=buffer; signal(mutex);signal(empty); compute data in nextc; until false;endb. Var empty, full:

26、 semaphore:=1, 0; gather:beginrepeatgather data in nextp; wait(empty); buffer:=nextp;signal(full);until false;endcompute:beginrepeatwait(full); nextc:=buffer; signal(empty); compute data innextc; until false;end 29畫圖說明管程由哪幾部分組成，為什么要引入條件變量？ 答：管程由四部分組成： 管程的名稱； 局部于管程內(nèi)部的共享數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)說明； 據(jù)結(jié)構(gòu)進行操作的一組過程；對局部于管程內(nèi)部的共

27、享數(shù)據(jù)設置初始值的語句；對該數(shù)當一個進程調(diào)用了管程，在管程中時被阻塞或掛起，直到阻塞或掛起的原因解除，而在此期間，如果該進程不釋放管程，則其它進程無法進入管程，被迫長時間地等待。為了解決這個問題，弓I入了條件變量con diti on。30.如何利用管程來解決生產(chǎn)者與消費者問題？答：首先建立一個管程，命名為ProclucerConsumer，包括兩個過程：(1)Put(item)過程。生產(chǎn)者利用該過程將自己生產(chǎn)的產(chǎn)品放到緩沖池，用整型變量count表示在緩沖池中已有的產(chǎn)品數(shù)目，當countn時，表示緩沖池已滿，生產(chǎn)者須等待。(2)get(item)過程。消費者利用該過程從緩沖池中取出一個產(chǎn)品，

28、當count=n the n not full.wait;buffer(i n):=nextp;in:=(i n+1)mod n;coun t:=co un t+1;if no tempty.queue the n no tempty.sig nal;endprocedure entry get(item)beginif coun t=0 the n not full.wait;n extc:=buffer(out); out:=(out+1)mod n;coun t:=co un t-1;if no tfull.que ne the n no tfull.sig nal;end begin

29、in:=out:=0; count:=0 end在利用管程解決生產(chǎn)者一消費者問題時，其中的生產(chǎn)者和消費者可描述為：producer: beginpepeatproduce an inem in nestpPC.put(item);until false;endconsumer: beginrepeatPC.get(item);consume the item in enxtc;until false;end31什么是AND!號量？試利用AND信號量寫出生產(chǎn)者一消費者問題的解法。答：為解決并行帶來的死鎖問題，在wait操作中引入AND條件，其基本思想是將進 程在整個運行過程中所需要的所有臨界資源

30、，一次性地全部分配給進程，用完后一次性釋放。 解決生產(chǎn)者消費者問題可描述如下: var mutex,empty,full:semaphore:=1,n,0;buffer: array0,.,n-1 of item;in,out: integer:=0,0;beginparbeginproducer: beginrepeat produce an item in nextp;wait(empty);wait(s1,s2,s3,.,sn);/s1,s2,.,sn wait(mutex);buffer(in):=nextp;in:=(in+1) mod n;為執(zhí)行生產(chǎn)者進程除empty外其余的條件s

31、ignal(mutex); signal(full);signal(s1,s2,s3,.,sn);until false;endconsumer: beginrepeatwait(full);條件wait(mutex); nextc:=buffer(out);out:=(out+1) mod n; signal(mutex);signal(empty); signal(k1,k2,k3,.,kn); consume the item innextc;until false;endparendend 32什么是信號量集？試利用信號量集寫出讀者一寫者問題的解法。答：對AN信號量加以擴充，形成的信號

32、量集合的讀寫機制。解法：Var RN integer;L,mx: semaphore:=RN,1;begin parbegin reader:begin repeat Swait(L,1,1); Swait(mx,1,1);perform read operation;Ssignal(L,1);until falseend writer:begin repeatSwait(mx,1,1;L,RN,0); perform write operation;Ssignal(mx,1);until falseendparendend 33試比較進程間的低級與高級通信工具。 答：用戶用低級通信工具實現(xiàn)進

33、程通信很不方便， 效率低，通信對用戶不透明，所有操作都 必須由程序員來實現(xiàn)， 而高級通信工具彌補了這些缺陷， 用戶直接利用操作系統(tǒng)提供的一組 通信wait(k1,k2,k3,.,kn); /k1,k2,.,kn為執(zhí)行消費者進程除full外其余的命令，高效地傳送大量的數(shù)據(jù)。34當前有哪幾種高級通信機制？ 答：共享存儲器系統(tǒng)、消息傳遞系統(tǒng)以及管道通信系統(tǒng)。35消息隊列通信機制有哪幾方面的功能？答：（1）構(gòu)成消息（2）發(fā)送消息（3）接收梢息（4）互斥與同步。36為什么要在OS中引入線程？答：在操作系統(tǒng)中引入線程，則是為了減少程序在并發(fā)執(zhí)行時所付出的時空開銷，使OS具有更好的并發(fā)性，提高CPU勺利用率

34、。進程是分配資源的基本單位，而線程則是系統(tǒng)調(diào)度的基本單位。37試說明線程具有哪些屬性？答：（1）輕型實體（2）獨立調(diào)度和分派的基本單位（3）可并發(fā)執(zhí)行（4）共享進程資源。38.試從調(diào)度性，并發(fā)性，擁有資源及系統(tǒng)開銷方面對進程和線程進行比較。答：（1）調(diào)度性。線程在OS中作為調(diào)度和分派的基本單位，進程只作為資源擁有的基本單位。（2）并發(fā)性。進程可以并發(fā)執(zhí)行，一個進程的多個線程也可并發(fā)執(zhí)行。（3）擁有資源。進程始終是擁有資源的基本單位，線程只擁有運行時必不可少的資源，本 身基本不擁有系統(tǒng)資源，但可以訪問隸屬進程的資源。（4）系統(tǒng)開銷。 操作系統(tǒng)在創(chuàng)建、 撤消和切換進程時付出的開銷顯著大于線程。39

35、.為了在多線程OS中實現(xiàn)進程之間的同步與通信，通常提供了哪幾種同步機制？ 答：同步功能可以控制程序流并訪問共享數(shù)據(jù)， 從而并發(fā)執(zhí)行多個線程。共有四種同步模型： 互斥鎖、讀寫鎖、條件變量和信號。40用于實現(xiàn)線程同步的私用信號量和公用信號量之間有何差別？答：（1）私用信號量。當某線程需利用信號量實現(xiàn)同一進程中各線程之間的同步時，可調(diào)用創(chuàng) 建信號量的命令來創(chuàng)建一個私用信號量，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存放在應用程序的地址空間中。（2）公用信號量。公用信號量是為實現(xiàn)不同進程間或不同進程中各線程之間的同步而設置的。其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是存放在受保護的系統(tǒng)存儲區(qū)中，由OS為它分配空間并進行管理。41何謂用戶級線程和內(nèi)核支持線程？答

36、：（1）用戶級線程：僅存在于用戶空間中的線程，無須內(nèi)核支持。這種線程的創(chuàng)建、撤銷、 線程間的同步與通信等功能， 都無需利用系統(tǒng)調(diào)用實現(xiàn)。 用戶級線程的切換通常發(fā)生在一個 應用進程的諸多線程之間，同樣無需內(nèi)核支持。（2）內(nèi)核支持線程：在內(nèi)核支持下運行的線程。無論是用戶進程中的線程，還是系統(tǒng)線程 中的線 程，其創(chuàng)建、撤銷和切換等都是依靠內(nèi)核，在內(nèi)核空間中實現(xiàn)的。在內(nèi)核空間里還 為每個內(nèi)核支持線程設置了線程控制塊，內(nèi)核根據(jù)該控制塊感知某線程的存在并實施控制。42試說明用戶級線程的實現(xiàn)方法。答：用戶級線程是在用戶空間中的實現(xiàn)的，運行在“運行時系統(tǒng)”與“內(nèi)核控制線程”的中 間系統(tǒng)上。運行時系統(tǒng)用于管理和

37、控制線程的函數(shù)的集合。內(nèi)核控制線程或輕型進程LWP可通過系統(tǒng)調(diào)用獲得內(nèi)核提供服務，利用LW進程作為中間系統(tǒng)。43試說明內(nèi)核支持線程的實現(xiàn)方法。答：系統(tǒng)在創(chuàng)建新進程時，分配一個任務數(shù)據(jù)區(qū)PTDA其中包括若干個線程控制塊TCB空間。創(chuàng)建一個線程分配一個TCB有關(guān)信息寫入TCB為之分配必要的資源。當PTDA中的TCB用完，而進程又有新線程時，只要所創(chuàng)建的線程數(shù)目未超過系統(tǒng)允許值，系統(tǒng)可 在為之分配新的TCB在撤銷一個線程時，也應回收線程的所有資源和TCB第三章第三章 處理機調(diào)度與死鎖1高級調(diào)度與低級調(diào)度的主要任務是什么？為什么要引入中級調(diào)度？ 答：高級調(diào)度的主要任務是根據(jù)某種算法，把外存上處于后備隊

38、列中的那些作業(yè)調(diào)入內(nèi)存。 低級調(diào)度是保存處理機的現(xiàn)場信息，按某種算法先取進程，再把處理器分配給進程。 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 不再占用內(nèi)存資源，將它們調(diào)至外存等待，把進程狀態(tài)改為就緒駐外存狀態(tài)或掛起狀態(tài)。2何謂作業(yè)、作業(yè)步和作業(yè)流？ 答：作業(yè)包含通常的程序和數(shù)據(jù)， 還配有作業(yè)說明書。 系統(tǒng)根據(jù)該說明書對程序的運行進行 控制。批處理系統(tǒng)中是以作業(yè)為基本單位從外存調(diào)入內(nèi)存。 作業(yè)步是指每個作業(yè)運行期間都必須經(jīng)過若干個相對獨立相互關(guān)聯(lián)的順序加工的步驟。 作業(yè)流是指若干個作業(yè)進入系統(tǒng)后依次存放在外存上形成的輸入作業(yè)流； 在操作系統(tǒng)的控制 下，

39、逐個作業(yè)進程處理，于是形成了處理作業(yè)流。3.在什么情況下需要使用作業(yè)控制塊JCB?其中包含了哪些內(nèi)容？答：每當作業(yè)進入系統(tǒng)時，系統(tǒng)便為每個作業(yè)建立一個作業(yè)控制塊JCB根據(jù)作業(yè)類型將它插入到相應的后備隊列中。JCB包含的內(nèi)容通常有：1）作業(yè)標識2）用戶名稱3）用戶賬戶4）作業(yè)類型 （CPI繁忙型、I/O芳 名型、批量型、終端型）5）作業(yè)狀態(tài)6）調(diào)度信息（優(yōu)先級、作業(yè)已運行）7）資源要求8）進入 系統(tǒng)時間9）開始處理時間10）作業(yè)完成時間11）作業(yè)退出時間12）資源使用情況等4.在作業(yè)調(diào)度中應如何確定接納多少個作業(yè)和接納哪些作業(yè)？答:作業(yè)調(diào)度每次接納進入內(nèi)存的作業(yè)數(shù)，取決于多道程序度。應將哪些作業(yè)

40、從外存調(diào)入內(nèi) 存，取決于采用的調(diào)度算法。 最簡單的是先來服務調(diào)度算法， 較常用的是短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算 法和基于作業(yè)優(yōu)先級的調(diào)度算法。5.試說明低級調(diào)度的主要功能。答：（1）保存處理機的現(xiàn)場信息（2）按某種算法選取進程（3）把處理機分配給進程。6.在搶占調(diào)度方式中，搶占的原則是什么？ 答：搶占的原則有：時間片原則、優(yōu)先權(quán)原則、短作業(yè)優(yōu)先權(quán)原則等。7.在選擇調(diào)度方式和調(diào)度算法時，應遵循的準則是什么？答：（1）面向用戶的準則：周轉(zhuǎn)時間短、響應時間快、截止時間的保證、優(yōu)先權(quán)準則。（2）面向系統(tǒng)的準則：系統(tǒng)吞吐量高、處理機利用率好、各類資源的平衡利用。8.在批處理系統(tǒng)、 分時系統(tǒng)和實時系統(tǒng)中， 各采用哪幾

41、種進程 （作業(yè)） 調(diào)度算法？答：批處理系統(tǒng)的調(diào)度算法： 短作業(yè)優(yōu)先、 優(yōu)先權(quán)、 高響應比優(yōu)先、 多級反饋隊列調(diào)度算法。分時系統(tǒng)的調(diào)度算法：時間片輪轉(zhuǎn)法。實時系統(tǒng)的調(diào)度算法：最早截止時間優(yōu)先即EDF最低松弛度優(yōu)先即LLF算法。9.何謂靜態(tài)和動態(tài)優(yōu)先級？確定靜態(tài)優(yōu)先級的依據(jù)是什么？ 答：靜態(tài)優(yōu)先級是指在創(chuàng)建進程時確定且在進程的整個運行期間保持不變的優(yōu)先級。動態(tài)優(yōu)先級是指在創(chuàng)建進程時賦予的優(yōu)先權(quán)， 可以隨進程推進或隨其等待時間增加而改 變的優(yōu)先級，可以獲得更好的調(diào)度性能。確定進程優(yōu)先級的依據(jù)：進程類型、進程對資源的需求和用戶要求。10.試比較FCF餉SPF兩種進程調(diào)度算法。答：相同點：兩種調(diào)度算法都

42、可以用于作業(yè)調(diào)度和進程調(diào)度。不同點：FCF碉度算法每次都從后備隊列中選擇一個或多個最先進入該隊列的作業(yè)，將它們調(diào)入內(nèi)存、 分配資源、創(chuàng)建進程、插入到就緒隊列。 該算法有利于長作業(yè)/進程，不利于短作業(yè)/進程。SPF算法每次調(diào)度都從后備隊列中選擇一個或若干個估計運行時間最短的作業(yè)，調(diào)入內(nèi)存中運行。該算法有利于短作業(yè)/進程, 不利于長作業(yè)/進程。11.在時間片輪轉(zhuǎn)法中，應如何確定時間片的大??？答：時間片應略大于一次典型的交互需要的時間。一般應考慮三個因素：系統(tǒng)對相應時間的要求、就緒隊列中進程的數(shù)目和系統(tǒng)的處理能力。12通過一個例子來說明通常的優(yōu)先級調(diào)度算法不能適用于實時系統(tǒng)？答：實時系統(tǒng)的調(diào)度算法很

43、多，主要是基于任務的開始截止時間和任務緊急/松弛程度的任務優(yōu)先級調(diào)度算法，通常的優(yōu)先級調(diào)度算法不能滿足實時系統(tǒng)的調(diào)度實時性要求而不適 用。13為什么說多級反饋隊列調(diào)度算法能較好地滿足各方面用戶的需求？答：（1）終端型作業(yè)用戶提交的作業(yè)大多屬于較小的交互型作業(yè)，系統(tǒng)只要使這些作業(yè)在第一隊列規(guī)定的時間片內(nèi)完成，終端作業(yè)用戶就會感到滿足。（2）短批處理作業(yè)用戶，開始時像終端型作業(yè)一樣，如果在第一隊列中執(zhí)行一個時間 片段即可完成，便可獲得與終端作業(yè)一樣的響應時間。對于稍長作業(yè)，通常只需 在第二和第三隊列各執(zhí)行一時間片即可完成，其周轉(zhuǎn)時間仍然較短。（3） 長批處理作業(yè)，它將依次在第1,2,，n個隊列中運

44、行，然后再按輪轉(zhuǎn)方式運行，用戶不必擔心其作業(yè)長期得不到處理。所以，多級反饋隊列調(diào)度算法能滿足多用戶需求。14為什么在實時系統(tǒng)中，要求系統(tǒng)（尤其是CPU具有較強的處理能力？答：實時系統(tǒng)中通常有著多個實時任務。若處理機的處理能力不夠強， 有可能因為處理機忙不過來而使某些實時任務得不到及時處理，導致發(fā)生難以預料的后果。15按照調(diào)度方式可將實時調(diào)度算法分為哪幾種？答：可分為非搶占式和搶占式兩種算法。而非搶占式算法又分為非搶占式輪轉(zhuǎn)和優(yōu)先調(diào)度算法；搶占式調(diào)度算法又分為基于時鐘中斷的搶占式優(yōu)先權(quán)和立即搶占式優(yōu)先權(quán)調(diào)度算法。16什么是最早截止時間優(yōu)先調(diào)度算法？舉例說明。答：根據(jù)任務的開始截止時間確定的任務優(yōu)

45、先級調(diào)度算法。截止時間越早則優(yōu)先級越高。該算法要求在系統(tǒng)中保持一個實時任務就緒隊列，該隊列按各任務截止時間的先后排序。舉例：非搶占式調(diào)度方式用于非周期實時任務。圖3-9是將該算法用于非搶占調(diào)度方式之例。該例中具有四個非周期任務，它們先后到達。系統(tǒng)首先調(diào)度任務1執(zhí)行，在任務1執(zhí)行期間，任務2、3又先后到達。由于任務3的開始截止時間早于任務2,故系統(tǒng)在任務1后將調(diào)度任務3執(zhí)行。在此期間又到達作業(yè)4,其開始截止時間仍是早于任務2的，故在 任務3執(zhí)行完后，系統(tǒng)又調(diào)度任務4執(zhí)行，最后才調(diào)度任務2執(zhí)行。開嗚聲止時聞L1342迭1NJ12 34圖 3-9 EDF 算法用于非搶占調(diào)度的調(diào)度方式17什么是最低松

46、弛度優(yōu)先調(diào)度算法？舉例說明之。答：該算法是根據(jù)任務緊急（或松弛）的程度，來確定任務的優(yōu)先級。任務的緊急程度愈高， 為該任務所賦予的優(yōu)先級就愈高，以使之優(yōu)先執(zhí)行。例如，一個任務在200 ms時必須完成，而它本身所需的運行時間就有100 ms， 因此， 調(diào)度程序必須在100 ms之前調(diào)度執(zhí)行，該任務的緊急程度(松弛程度)為100 ms。又如，另一任務在400 ms時必須完成，它本身 需要運行150 ms，則其松弛程度為250 ms。18何謂死鎖？產(chǎn)生死鎖的原因和必要條件是什么？答：死鎖是指多個進程在運行過程中因爭奪資源而造成的一種僵局，當進程處于這種僵持狀態(tài)時，若無外力作用，它們都將無法再向前推進

47、。產(chǎn)生死鎖的原因為競爭資源和進程間推進順序非法。 其必要條件是： 互斥條件、請求和 保持條件、不剝奪條件、環(huán)路等待條件。19在解決死鎖問題的幾個方法中，哪種方法最易于實現(xiàn)？哪種方法使資源利用率最高？ 答：解決死鎖的四種方法即預防、避免、檢測和解除死鎖中，預防死鎖最容易實現(xiàn)； 避免死鎖使資源的利用率最高。20.請詳細說明可通過哪些途徑預防死鎖。答：(1)擯棄“請求和保持”條件，就是如果系統(tǒng)有足夠資源，便一次性把進程需要的所 有資源分配給它；(2) 擯棄“不剝奪”條件，就是已經(jīng)擁有資源的進程，當它提出新資源請求而不能立即 滿足時，必須釋放它已保持的所有資源，待以后需要時再重新申請；(3)擯棄“環(huán)路

48、等待”條件，就是將所有資源按類型排序標號，所有進程對資源的請求 必須嚴格按序號遞增的次序提出。21.在銀行家算法的例子中，如果P0發(fā)出請求向量由Request(0,2,0)改為Request(0,1,0), 問系統(tǒng)可否將資源分配給它？答：(1)可以。銀行家算法各種資源數(shù)量分別為10、5、7,在To時刻的資源分配如圖所示：情況進程MaxAllocationNeedAvailableABCAB CABCABCPo1 753010743332P1322200122內(nèi)902302600Pa222211011P*133002431(2)具體分析如下：1Requsto(0,1,0)=Needo(7,4,3

49、);2Requsto(0,1,0)=Available(2,3,0);系統(tǒng)先假定可為P0分配資源，并修改Available0,Allocation0和Need0向量，由此形成 的資源變化情況如下圖所示：進源情況進程MaxAllocationNeedAvailableABCABcABCABCPo763010743322J Pi322200122902302600巳222211011433002431(3)P0請求資源：P0發(fā)出請求向量Requst0(0,1,0),系統(tǒng)按銀行家算法進行檢查:1Requsto(O,1,O)=Needo(7,4,3);2Requsto(O,1,O)=Available

50、(2,3,O);3系統(tǒng)暫時先假定可為P0分配資源，并修改 _有關(guān)數(shù)據(jù)，如下圖所示W(wǎng)orit | Allocation Work+ Allocation |進程ABCAB CABcABcFLnishp0322733020342TurePl342122200542Ture巳542600302844Ture巳844011211ID55TureP斗10554310021057Ture綜上所述系統(tǒng)可以將資源分配給它。22銀行家算法中出現(xiàn)以下資源分配， 試問(1)該狀態(tài)是否安全？（2)若進程P2提出Request（1,2,2,2）后，系統(tǒng)能否將資源分配給它?ProcessAllocationNeedAvailable&00 3 20 0 1216 2 2Pi10 0 01 750巳13 5 42 3560 3 3 20 6 5 2P*00 140 6 5 6試問：（1）該狀態(tài)是否安全？（2）若進程P2提出請求Request（