操作系統(tǒng)課后題答案

1、課本課后題部分答案第一章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度； 進程管理：為作業(yè)創(chuàng)建進程，撤銷已結束進程，控制進程在運行過程中的狀態(tài)轉換。 進程同步：

2、為多個進程（含線程）的運行 進行協(xié)調。通信：用來實現(xiàn)在相互合作的進程之間的信息交換。處理機調度：（1 ）作業(yè)調度。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)習題參考答案余有明與計07和計G09勺同學們編著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

3、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。第二章1

4、. 什么是前趨圖？為什么要引入前趨圖？答：前趨圖（Precedenee Graph） 是一個有向無循環(huán)圖，記為 DAG（Directed AcyclicGraph)，用于描述進程之間執(zhí)行的前后關系。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：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。7試說明PCB的作用，為什么說 PCB是進程存在的惟一標

5、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)結構。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。0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22試寫出相應的程序來描述圖2-17所示的前驅圖。答：( a) Var a, b, c, d, e, f, g, h; semaphores 0, 0,

6、0, 0, 0, 0, 0, 0; beginparbegi nbegi n S1; sig nal(a); sig nal(b); end;begi n wait(a); S2; sig nal(c); sig nal(d); end;begi n wait(b); S3; sig nal(e); end;begi n wait(c); S4; sig nal(f); end;begi n wait(d); S5; sig nal(g); end;begi n wait(e); S6; sig nal(h); end;begi n wait(f); wait(g); wait(h); S7;

7、 end;pare ndend(b) Var a, b, c, d, e, f, g, h,i,j; semaphores 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,0,0, 0;beginparbegi nbegi n S1; sig nal(a); sig nal(b); end;begi n wait(a); S2; sig nal(c); sig nal(d); end;begi n wait(b); S3; sig nal(e); sig nal(f); end;begi n wait(c); S4; sig nal(g); end;begi n wait(d); S5; sig na

8、l(h); end;begi n wait(e); S6; sig nal(i); end;begi n wait(f); S7; sig nal(j); end;begi n wait(g);wait(h); wait(i); wait(j); S8; end;pare ndend第三章第三章處理機調度與死鎖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

9、的輸入作業(yè)流；在操作系統(tǒng)的控制下，逐個作業(yè)進程處理，于是形成了處理作業(yè)流。5試說明低級調度的主要功能。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。&在批處理系統(tǒng)、分時系統(tǒng)和實時系統(tǒng)中，各采用哪幾種進程(作業(yè))調度算法？答：批處理系統(tǒng)的調度算法：短作業(yè)優(yōu)先、優(yōu)先權、高響應比優(yōu)先、多級反饋隊列調度算法。 分時系統(tǒng)的調度算法：時間片輪轉法。實時系統(tǒng)的調度算法：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)

10、建進程時賦予的優(yōu)先權，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。11.在時間片輪轉法中，應如何確定時間片的大小？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)先級調度算法不能適用于實時系統(tǒng)？答：實時系統(tǒng)的調度算法很多，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)先級調度算法，通常的優(yōu)先級調度算法不能滿足實時系統(tǒng)的調度實時性要求而不適 用。13為什么說多級反饋隊列調度算法能較好地滿足各方

11、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個隊列中運行，然后再按輪轉方式運行， 用戶不必擔心其作業(yè)長期得不到處理。所以，多級反饋隊列調度算法能滿足多用戶需求。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

12、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。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

13、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T0時刻的資源分配如圖所示：情況進程MaxAllocationNeedAvailableABCABcABCABCPo/5301043332Pl322200122902302600P3222211011p*4330

14、02431(2 )具體分析如下： Requst 0(0,1,0)<=Need。(7,4,3); Requst 0(0,1,0)<=Available(2,3,0);系統(tǒng)先假定可為P0分配資源，并修改 Available 0, Allocation0和Neecb向量，由此形成的資源變化情況如下圖所示：情撫進程MaxAllocationNeedAvailableABCABCABCABCPd763010743322Pl322200122Pl902302600222211011%433002431(3) P0請求資源：Po發(fā)出請求向量Requsto(O,1,O),系統(tǒng)按銀行家算法進行檢查：

15、 Requst o(O,1,O)<=Need o(7,4,3); Requst o(O,1,O)<=Available(2,3,O); 系統(tǒng)暫時先假定可為P0分配資源，并修改 有關數(shù)據(jù)，如下圖所示ABCABCABcABCFinishPo322733O20342TuxePl342122200542Tiire542600302844TitreP38440112111055TureP410554310021057Tiire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WorkNeedAllocation Work+ Al

16、locationRequest(1,2,2,2) 后，系統(tǒng)能否將資源分配給它?ProcessAllocationNeedAvailablePo003200 121622Pi100017 50Pi13 5 42 3 56Pa03 320 6 52P400 140 6 56試問：(1)該狀態(tài)是否安全？(2)若進程P2提出請求Request( 1,2,2,2 )后，系統(tǒng)能否將資源分配給它？ 答： (1)安全，因為存在安全序列P0,P3,P4,P1,P2(2 )系統(tǒng)能分配資源，分析如下。 Request(1,2,2,2) <= Need2(2,3,5,6); Request(1,2,2,2) &

17、lt;= Available2(1,3,5,4)； 系統(tǒng)先假定可為 P分配資源，并修改 Available 2，Allocation2和Needs向量,由此形成的資源變化情況如下圖所示：ProcessAllocationNeedAvailablePq00 3 20 0 120 4 0 0Pl10 0 017 5 0Pj2 5 7 62 3 56Pa03 3206 52卩40 0 1406 56再利用安全性算法檢查此時系統(tǒng)是否安全。如下圖ProcessWorkAllocationNeedWork+AllocationFinish巳0 4 0 02 5 7 62 3 5 62 97 6truePq

18、2 9 7 6003200 122 9 10 8truePl2 9 10 810 0 01 7 503 9 10 8trueP33 9 10 80 33206 5 23 12 13 10tru巳巴3 12 13 1000 140 6 563 12 14 14true由此進行的安全性檢查得知，可以找到一個安全序列P2,PO,P1,P3,P4。第四章2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合？答：（1）絕對裝入方式，只適用于單道程序環(huán)境。（2）可重定位裝入方式，適用于多道程序環(huán)境。（3）動態(tài)運行時裝入方式，用于多道程序環(huán)境；不允許程序運行時在內(nèi)存中移位置。17. 分段和分頁存儲管理有

19、何區(qū)別？答：（1）是信息的物理單位，分頁是為了實現(xiàn)離散分配方式，以消減內(nèi)存的外部零頭，提高內(nèi) 存利用率。段則是信息的邏輯單位，它含有一組相對完整的信息。（2）頁的大小固定且由系統(tǒng)決定，由系統(tǒng)把邏輯地址劃分為頁號和頁內(nèi)地址兩部分，是由機械硬件實現(xiàn)的，因而在系統(tǒng)中只能有一種大小的的頁面；而段的長度卻不固定，決定于用戶 所編寫的程序，通常由編譯程序在對原程序進行編譯時，根據(jù)信息的性質來劃分。（3 ）分頁的作業(yè)地址空間是一維的，而分段作業(yè)地址空間則是二維的。19. 虛擬存儲器有哪些特征？其中最本質的特征是什么？答：虛擬存儲器有多次性、對換性、虛擬性三大特征。最本質的特征是虛擬性。20. 實現(xiàn)虛擬存儲器

20、需要哪些硬件支持？答：（1）請求分頁（段）的頁（段）表機制（2）缺頁（段）中斷機構（3）地址變換機構21. 實現(xiàn)虛擬存儲器需要哪幾個關鍵技術？答：（1 ）在分頁請求系統(tǒng)中是在分頁的基礎上，增加了請求調頁功能和頁面置換功能所形成的 頁式虛擬存儲系統(tǒng)。允許只裝入少數(shù)頁面的程序（及數(shù)據(jù)），便啟動運行。（2）在請求分段系統(tǒng)中是在分段系統(tǒng)的基礎上，增加了請求調段及分段置換功能后形成的 段式虛擬存儲系統(tǒng)。允許只裝入少數(shù)段（而非所有段）的用戶程序和數(shù)據(jù)，即可啟動運行。25. 在請求分頁系統(tǒng)中，通常采用哪種頁面分配方式？為什么？答：固定分配方式是基于進程的類型 （交互型）或根據(jù)程序員、系統(tǒng)管理員的建議， 為每

21、個進程分配固定頁數(shù)的內(nèi)存空間，整個運行期間不再改變；采用可變分配方式有全局置換和局部置換兩種，前者易于實現(xiàn)，后者效率高。26. 在一個請求分頁系統(tǒng)中，采用LRU頁面置換算法時，假如一個作業(yè)的頁面走向為4,3 ,2 ,1 , 4,3,5,4 ,3,2 , 1 ,5，當分配給該作業(yè)的物理塊數(shù)M分別為3和4時，試計算訪問過程中所發(fā)生的缺頁次數(shù)和缺頁率？比較所得結果？答：當分配給該作業(yè)的物理塊數(shù)M為3時，缺頁7次，缺頁率：7/12=0.583 ;當分配給該作業(yè)的物理塊數(shù) M為4時，缺頁4次，缺頁率：4/12=0.333.28試說明改進型 Clock 置換算法的基本原理.答：因為修改過的頁面在換出時付出

22、的開銷比未被修改過的頁面大，在改進型Clock算法中，既考慮頁面的使用情況，還要增加置換代價的因素；在選擇頁面作為淘汰頁面時， 把同時滿足未使用過和未被修改作為首選淘汰頁面。第五章7 有哪幾種I/O控制方式？各適用于何種場合？答：共有四種I/O控制方式。(1)程序I/O方式：早期計算機無中斷機構，處理機對I/O設備的控制采用程序I/O方式或稱忙等的方式。 中斷驅動I/O控制方式：適用于有中斷機構的計算機系統(tǒng)中。(3) 直接存儲器訪問(DMA I/O控制方式：適用于具有 DM控制器的計算機系統(tǒng)中。(4) 1/0 通道控制方式：具有通道程序的計算機系統(tǒng)中。9.弓I入緩沖的主要原因是什么？答：弓I入

23、緩沖的主要原因是：(1) 緩和CPUf I/O設備間速度不匹配的矛盾(2) 減少對CP啲中斷頻率，放寬對中斷響應時間的限制(3) 提高CPUf I/O設備之間的并行性17何謂設備虛擬？實現(xiàn)設備虛擬時所依賴的關鍵技術是什么？答：設備虛擬是指把獨占設備經(jīng)過某種技術處理改造成虛擬設備?？商摂M設備是指一臺物理設備在采用虛擬技術后，可變成多臺邏輯上的虛擬設備，則可虛擬設備是可共享的設備， 將它同時分配給多個進程使用，并對這些訪問該物理設備的先后次序進行控制。18. 試說明SPOOLing系統(tǒng)的組成。答: SPOOLing系統(tǒng)由輸入井和輸出井、 輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū)、輸入進程SPi和輸出進程SPo三部分組成。19. 在實現(xiàn)后臺打印時，SPOOLing系統(tǒng)應為請求I/O的進程提供哪些服務？答：在實現(xiàn)后臺打印時，SPOOLing系統(tǒng)應為請求I/O的進程提供以下服務：(1) 由輸出進程在輸出井中申請一空閑盤塊區(qū)，并將要打印的數(shù)據(jù)送入其中；(2) 輸出進程為用戶進程申請空白用戶打印表，填入打印要求，將該表掛到請求打印隊列。(3 )一旦打印機空閑，輸出進程便從請求打印