操作系統(tǒng)課后答案詳解

1、第一章操作系統(tǒng)引論思考與練習題1 .什么是操作系統(tǒng)？它的主要功能是什么？2 .什么是多道程序設計技術？多道程序設計技術的主要特點是什么？3 .批處理系統(tǒng)是怎樣的一種操作系統(tǒng)？它的特點是什么？4 .什么是分時系統(tǒng)？什么是實時系統(tǒng)？試從交互性，及時性，獨立性，多路性，可靠性等幾個方面比較分時系統(tǒng)和實施系統(tǒng)。5 .實時系統(tǒng)分為哪倆種類型？6 .操作系統(tǒng)主要特征是什么？7 .操作系統(tǒng)也用戶的接口有幾種？它們各自用在什么場合？8 . “操作系統(tǒng)是控制硬件的軟件”這一說法確切嗎？為什么？9 .設內(nèi)存中有三道程序，A,B,C,它們按ABC的先后順序執(zhí)行，它們進行“計算”和“I/o操作”的時間如表1-2所示，

2、假設三道程序使用相同的I/O設備。表1-2三道程序的操作時間程序操作計算I/o操作計算A203010B305020C102010(1)試畫出單道運行時三道程序的時間關系圖，并計算完成三道程序要花多少時間。(2)試畫出多道運行時三道程序的時間關系圖，并計算完成三道程序要花多少時間。10 .將下列左右兩列詞連接起來形成意義最恰當?shù)?對。DOS網(wǎng)絡操作系統(tǒng)OS/2自由軟件UNIX多任務Linux單任務Windows NT為開發(fā)操作系統(tǒng)而設計 C語言11 .選擇一個現(xiàn)代操作系統(tǒng)，查找和閱讀相關的技術資料，寫一篇關于操作系統(tǒng)如何進行 內(nèi)存管理、存儲管理、設備管理和文件管理的文章。答案1 答：操作系統(tǒng)是控

3、制和管理計算機的軟、硬件資源，合理地組織計算機的工作流程，以方便用戶使用的程序集合。2答：把多個獨立的程序同時放入內(nèi)存，使她們共享系統(tǒng)中的資源。1 ）多道，即計算機內(nèi)存中同時放多道相互獨立的程序。2） 宏觀上并行，是指共識進入系統(tǒng)的多道程序都處于運行過程。3）微觀上串行，是指在單道處理機環(huán)境下，內(nèi)存中的多道程序輪流地占有CPU交替執(zhí)行。3答：批處理操作系統(tǒng)是一種基本的操作系統(tǒng)類型。在該系統(tǒng)中用戶的作業(yè)被成批地輸入到計算機中，然后在操作系統(tǒng)的控制下，用戶的作業(yè)自動的執(zhí)行。特點是：資源利用率高。系統(tǒng)吞吐量大。平均周轉(zhuǎn)時間長。無交互能力。4答：分時系統(tǒng)：允許多個終端用戶同時使用計算機，在這樣的系統(tǒng)中

4、，用戶感覺不到其他用戶的存在，好像獨占計算機一樣。實時系統(tǒng)：對外輸入出信息，實時系統(tǒng)能夠在規(guī)定的 時間內(nèi)處理完畢并作出反應。1 ） 多路性： 分時系統(tǒng)是為多個終端用戶提供服務， 實時系統(tǒng)的多路性主要表現(xiàn)在經(jīng)常對多路的現(xiàn)場信息進行采集以及多多個對象或多個執(zhí)行機構(gòu)進行控制。2 ）獨立性：每個終端向?qū)崟r系統(tǒng)提出服務請求時，是彼此獨立的工作、互不干擾。3 ） 及時性：實時信息處理系統(tǒng)與分時系統(tǒng)對及時性的要求類似， 都以人們能夠接受的等待時間來確定。實時控制系統(tǒng)對一時性的要求更高，是以控制對象所要求的開始截止時間或完成截止時間來確定的。5答：（ 1）實時控制系統(tǒng)（2）實時信息處理系統(tǒng)。6答：1 ）并發(fā)性

5、 2 ）共享性 3 ）虛擬性 4 ）不確定性。7答：兩種，命令接口，程序接口。命令接口：分為聯(lián)機命令接口，脫機命令接口，圖形用戶命令接口。 方便用戶直接控制自己的作業(yè)而提供的接口。程序接口：又稱系統(tǒng)調(diào)用，是為了用戶在程序一級訪問操作系統(tǒng)功能而設置的。8答：不正確，因為操作系統(tǒng)不僅僅是控制硬件，同時它還控制計算機的軟件。9（1）20ms+30ms+10ms+30ms+50ms+20ms+10ms+20ms+10ms=200ms2）10 DOSOS/2UNIXLinuxWindowsNT20ms+30ms+10ms+40ms+20ms+10ms=130ms網(wǎng)絡操作系統(tǒng)自由軟件多任務單任務為開發(fā)操作

6、系統(tǒng)而設計的C語言第二章 進程與線程思考與練習題1 操作系統(tǒng)中為什么要引入進程的概念？為了實現(xiàn)并發(fā)進程之間的合作和協(xié)調(diào)， 以及保證系統(tǒng)的安全，操作系統(tǒng)在進程管理方面要做哪些工作？2 試描述當前正在運行的進程狀態(tài)改變時，操作系統(tǒng)進行進程切換的步驟。3 現(xiàn)代操作系統(tǒng)一般都提供多任務的環(huán)境，是回答以下問題。（ 1 ）為支持多進程的并發(fā)執(zhí)行，系統(tǒng)必須建立哪些關于進程的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)？（ 2 ）為支持進程的狀態(tài)變遷，系統(tǒng)至少應該供哪些進程控制原語？（ 3 ）當進程的狀態(tài)變遷時，相應的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化嗎？4 什么是進程控制塊？從進程管理、中斷處理、進程通信、文件管理、設備管理及存儲管理的角度設計進程控制塊應該包

7、含的內(nèi)容。5 .假設系統(tǒng)就緒隊列中有10個進程，這10個進程輪換執(zhí)行，每隔300ms輪換一次，CPU在進程切換時所花費的時間是10ms,試問系統(tǒng)化在進程切換上的開銷占系統(tǒng)整個時間的比例是多少？6 試述線程的特點及其與進程之間的關系。7 根據(jù)圖2-18 ，回答以下問題。（ 1 ） 進程發(fā)生狀態(tài)變遷1、 3 、 4 、 6、 7 的原因。（ 2 ）系統(tǒng)中常常由于某一進程的狀態(tài)變遷引起另一進程也產(chǎn)生狀態(tài)變遷，這種變遷稱為因果變遷。下述變遷是否為因果變遷： 32,45,72,36 ，是說明原因。（ 3）根據(jù)此進程狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，說明該系統(tǒng)CPU度的策略和效果。8 回答以下問題。（ 1 ）若系統(tǒng)中沒有運行進

8、程，是否一定沒有就緒進程？為什么？（ 2 ）若系統(tǒng)中既沒有運行進程，也沒有就緒進程，系統(tǒng)中是佛就沒有阻塞進程？解釋。（ 3 ）如果系統(tǒng)采用優(yōu)先級調(diào)度策略，運行的進程是否一定是系統(tǒng)中優(yōu)先級最高的進程？為什么？9 假如有以下程序段，回答下面的問題。51: a=3-x;52: b=2*a;53: c=5+a;（1） 并發(fā)程序執(zhí)行的 Bernstein 條件是什么？（2） 是畫圖表示它們執(zhí)行時的先后次序。（3）利用Bernstein條件證明，S1、S2和S3哪兩個可以并發(fā)執(zhí)行，哪兩個不能。答案1. 答： 為了從變化角度動態(tài)地分析研究可以并發(fā)執(zhí)行的程序， 真實的反應系統(tǒng)的獨立性、 并發(fā)性、動態(tài)性和相互制

9、約，操作系統(tǒng)中不得不引入進程的概念。為了防止操作系統(tǒng)及其關鍵的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)受到用戶程序破壞， 將處理機分為核心態(tài)和用戶態(tài)。對進程進行創(chuàng)建、撤銷以及在某些進程狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換控制。2. 答：運行狀態(tài)-就緒狀態(tài)：此進程根據(jù)自身的情況插入到就緒隊列的適當位置，系統(tǒng) 收回處理及轉(zhuǎn)入進程調(diào)度程序重新進行調(diào)度。運行狀態(tài)-阻塞狀態(tài)：一個進程從運行狀態(tài)道阻塞狀態(tài)后。系統(tǒng)會調(diào)用進程調(diào)度程序重新選擇一個進程投入運行。3.（1） 答：為支持多進程的并發(fā)執(zhí)行，系統(tǒng)必須建立的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)式PCB不同狀態(tài)進程的PCB用鏈表組織起來，形成就緒隊列、阻塞隊列。（ 2 ） 答：阻塞原句、喚醒原句、掛起原句、激活原句（3） 答：創(chuàng)建原句：

10、建立進程的PCB并將進程投入就緒隊列。撤銷原句：刪除進程的PCB，并將進程在其隊列中摘除。阻塞原句：將京城 PCB中進程的狀態(tài)從運行狀態(tài)改為阻塞狀態(tài)，并將進程投入阻塞 隊列。喚醒原句：將進程 PCB中進程的狀態(tài)從阻塞狀態(tài)改為就緒狀態(tài)，并將進程從則色隊 列摘下，投入到就緒隊列中。4.答：進程控制塊（PCB是為了描述進程的動態(tài)變化而設置的一個與進程相聯(lián)系的數(shù)據(jù) 結(jié)構(gòu)，用于記錄系統(tǒng)管理進程所需信息。PCB是進程存在的唯一標識，操作系統(tǒng)通過PCB得知進程的尋在。為了進程管理，進程控制塊包括以下幾方面。（ 1 ）進程的描述信息，包括進程標識符、進程名等。（ 2 ）進程的當前狀況。（ 3 ）當前隊列鏈接指

11、針。（ 4 ）進程的家族關系。為了中斷處理，進程控制塊的內(nèi)容應該包括處理機狀態(tài)信息和各種寄存器的內(nèi)容，如通用寄存器、指令計數(shù)器、程序狀態(tài)字（PSW寄存器及棧指針等。為了內(nèi)存管理的需要， 進程控制塊的內(nèi)容應該包括進程使用的信號量、 消息隊列指針等。為了設備管理，進程控制塊的內(nèi)容應該包括進程占有資源的情況。答：就緒隊列中有10個進程，這10個進程輪換執(zhí)行，每隔進程的運行時間是300ms,切換另一個進程所花費的總時間是10ms,隱刺系統(tǒng)化在進程切換上的時間開銷占系統(tǒng)整個時間的比例是： 105. 答：線程是進程內(nèi)的一個相對獨立的運行單元，是操作系統(tǒng)調(diào)度和分派的單位。線程只擁有一點必不可少的資源（一組寄

12、存器和棧） ，但可以和銅屬于一個進程的其他線程共享進程擁有的資源。線程是進程的一部分，是進程內(nèi)的一個實體；一個進程可以有多個線程，但至少必須有一個線程。6.（ 1 ） 答： 1 表示新進程創(chuàng)建后， 進入高優(yōu)先級就緒隊列； 3 表示進程因請求I/O 活等待某件事兒阻塞； 4 表示進程運行的時間片到； 6 表示進程 I/O 完成或等待的時間到達； 7 表示進程運行頑皮而退出。（2） 答：3-2是因果變遷，當一個進程從運行態(tài)變?yōu)樽枞麘B(tài)時，此時CPU空閑，系統(tǒng)首先到高優(yōu)先級隊列中選擇一個進程投入運行。4-5是因果變遷，當一個進程運行完畢時，此時CPU空閑，系統(tǒng)首先到高優(yōu)先級隊列中選擇進程，但如果高優(yōu)先

13、級隊列為空，則從低優(yōu)先隊列中選擇一個進程投入運行。7-2是因果變遷，當一個進程運行完畢時，CPUgl閑，系統(tǒng)首先到高優(yōu)先級隊列中選擇一個進程投入運行。3-6不是因果變遷。一個進程阻塞時由于自身的原因而發(fā)生的，和另一個進程等待 的時間到達沒有因果關系。（ 3 ）答：當進程調(diào)度時，首先從高優(yōu)先級就緒隊列選擇一個進程，賦予它的時間片為100ms。 如果高優(yōu)先級就緒隊列為控， 則從低優(yōu)先級就緒隊列選擇進程， 但賦予該進程的時間片為500ms。這種策略一方面照顧了短進程，一個進程如果在100ms運行完畢它將退出系統(tǒng)，更主要的是照顧了 I/O 量大的進程，進程因 I/O 進入阻塞隊列，當 I/O 完成后它

14、就進 入了高優(yōu)先級就緒隊列，在高優(yōu)先級就緒隊列等待的進程總是優(yōu)于低優(yōu)先級就緒隊 列的進程。而對于計算量較大的進程，它的計算如果在 100ms 的時間內(nèi)不能完成， 它將進入低優(yōu)先級就緒隊列，在這個隊列的進程被選中的機會要少，只有當高優(yōu)先 級就緒隊列為空，才從低優(yōu)先級就緒隊列選擇進程，但對于計算量大的進程，系統(tǒng) 給予的適當照顧時間片增大為500ms。7.（ 1 ） 答：是。若系統(tǒng)中沒有運行進程，系統(tǒng)會馬上選擇一個就緒進程隊列中的進程投入運行。只有在就緒隊列為空時，CPU會空閑。（ 2 ）答：不一定。當系統(tǒng)中所有進程分別等待各自希望發(fā)生的事件時，它們都處于阻塞狀態(tài)，此時系統(tǒng)中既沒有運行進程，也沒有就

15、緒進程。這種情況出現(xiàn)時，如果各個進程沒有相互等待關系，只要等待的時間發(fā)生了，進程就會從等待狀態(tài)轉(zhuǎn)化為就緒狀態(tài)。但如果處于阻塞狀態(tài)的進程相互等待彼此占有的資源，系統(tǒng)就有可能發(fā)生死 鎖。（ 3 ）答：不一定。因為高優(yōu)先級的進程有可能處于等待狀態(tài)，進程調(diào)度程序只能從就緒隊列中挑選一個進程投入運行。被選中進程的優(yōu)先級在就緒隊列中是最高的，但在整個系統(tǒng)中它不一定是最發(fā)哦的，等待隊列中進程的優(yōu)先級有可能高于就緒隊列中所有進程的優(yōu)先級。8.(1) 答：P1和P2并發(fā)執(zhí)行的條件是，當且僅當r(pi) nw(P2)ur(p2)nw(pi)u w(pi)n w(P2)= (3)答：R(S1)=x,W(S2)=a

16、, R(S2)=a,W(S2)=b, R(S3)=a,W(S3)=c所以W(S1) n R(S2)=a, 因此S1和S2不能并發(fā)執(zhí)行。W(S1) n R(S2)=a, 因此S1和S3也不能并發(fā)執(zhí)行。而 R(S2) nW(S3) U R(S3) n W(S2) U W(S2) nW(S3)=, 因此 S2 和 S3 可以并發(fā) 執(zhí)行。第三章 進程同步與通信思考與練習題1. 一下進程之間存在相互制約關系嗎？若存在，是什么制約關系？為什么？(1) 幾個同學去圖書館借同一本書。(2) 籃球比賽中兩隊同學爭搶籃板球。(3) 果汁流水線生產(chǎn)中搗碎、消毒、灌裝、裝箱等各道工序。(4) 商品的入庫出庫。(5)

17、工人做工與農(nóng)民種糧。2 .在操作系統(tǒng)中引入管程的目的是什么？條件變量的作用是什么？3 .說明P、V操作為什么要設計成原語。4 .設有一個售票大廳，可容納 200人購票。如果廳內(nèi)不足 200人則允許進入，超過則在廳 外等候；售票員某時只能給一個購票者服務，購票者買完票后就離開。試問：(1) 購票者之間是同步關系還是互斥關系？(2) 用P、V操作描述購票者的工作過程。5 .進程之間的關系如圖 3-16所示，試用P、V操作描述它們之間的同步。6 有 4 個進程 P1、 P2、 P3、 P4 共享一個緩沖區(qū)，進程P1 向緩沖區(qū)存入消息，進程P2、P3、 P4 從緩沖區(qū)中去消息，要求發(fā)送者必須等三個進程

18、都去過本消息后才能發(fā)送下調(diào)消息。緩沖區(qū)內(nèi)每次只能容納一個消息，用P、 V 操作描述四個進程存取消息的情況。7 分析生產(chǎn)者消費者問題中多個 P 操作顛倒引起的后果。8 讀者寫者問題中寫者優(yōu)先的實現(xiàn)。9 寫一個用信號量解決哲學家進餐問題不產(chǎn)生鎖死的算法。10 一個文件可有若干個不同的進程所共享，每個進程具有唯一的編號。假定文件可有滿足下列限制的若干個不同的進程同時訪問， 并發(fā)訪問該文件的哪些進程的編號的總和不得大于n ，設計一個協(xié)調(diào)對該文件訪問的管程。11 用管程解決讀者寫者問題，并采用公平原則。答案1.（ 1 ）答：存在互斥關系，因為同一本書只能借給一個同學。（ 2 ）答：存在互斥關系，因為籃球

19、只有一個，兩隊只能有一個隊搶到球（ 3 ）答：存在同步關系，因為最后一道工序的開始依賴于前一道工序的完成。（ 4 ）答：存在同步關系，因為商品若沒有入庫就無法出庫，若商品沒有出庫，裝滿了庫房，也就無法再入庫。（ 5 ）答：工人與農(nóng)民之間沒有相互制約關系。2. 答：引入管程的目的是為了實現(xiàn)進程之間的同步和互斥。優(yōu)于使用信號量在解決同步和互斥問題時要設置多個信號量，并使用大量的P、 V 操作，其中 P 操作的排列次序不當，還會引起系統(tǒng)死鎖，因此引入另外一種同步機制。3. 答：用信號量S表示共享資源，其初值為1表示有一個資源。設有兩個進程申請該資源，若其中一個進程先執(zhí)行P 操作。 P 操作中的減1

20、操作有 3 跳及其指令組成：去S 送寄存器R；R-1送S。若P操作不用原語實現(xiàn)，在執(zhí)行了前述三條指令中的2條，即還未執(zhí)行R送S時（此時S值仍為1）,進程被剝奪 CPU另一個進程執(zhí)行也要執(zhí)行P操作，執(zhí)行后 S 的值為 0 ，導致信號量的值錯誤。正確的結(jié)果是兩個進程執(zhí)行完 P 操作后，信號量S 的值為 -1 ，進程阻塞。4.（ 1 ） 答：購票者之間是互斥關系。（2）答： semaphore empty=200;semaphore mutex=1;void buyer（） P(empty);P(mutex);V(mutex);V(empty);5.答：semaphore a,b,c,d,e,f,g

21、=0,0,0,0,0,0,0;void P1()void P2() void P3()void P4()void P5()voidP6()S1;P(a);P(b);P(c); P(e)V(a);S2;S3;S4;S5;P(f)V(b);V(e);V(c);V(f);P(g)V(d);S6P(d);V(g);；6答：semaphore S1=1 ；semaphore S2,S3,S4=0,0,0;int count =0；semaphore mutex=1 ；void P1()/* 發(fā)送進程 */ void P2()/* 接收進程 */ void P3()/*接受進程 */ while(true

22、) while(true) while(true) P(S1);P(S2);P(S3);P(S4);發(fā)送消息； 接收消息； 接收消息；P(mutex); P(mutex); P(mutex); P(mutex);接受進程 */ void P4()/*while(true)接收消息；count=0;count=count+1;count=count+1;count=count+1;V(mutex); if (count=3) V(S1); if (count=3) V(S1); if (count=3)V(S1);V(S2); V(mutex) V(mutex) V(mutex)V(S3);V(

23、s4); 答： semaphore mutex=1 ；semaphore empty=nsemaphore full=0int i,jITEM buffern;ITEM data_p,data_c;void producer()/* 生產(chǎn)者進程*/ void consumer() /*while(true)while(true)produce an item in data_p; P(full);消費者進程*/P(mutex);P(empty);bufferi=data_p;i=(i+1)%n;V(mutex);V(full);P(mutex);data_c=bufferj;j=(j+1)%n

24、;V(mutex);V(empty);consume the item in data_c6.答： semaphore Wmutex ， Rmutex=1；int Rcount=0 ；semaphore mutex=1void reader () /* 讀者進程 */ void writer() /* 寫者進程 */while(true)while(true)P(mutex);P(mutex);P(Rmutex);P(wmutex);If(Rcount=0) P(wmutex);；Rcount=Rcount+1 ;write； /* 執(zhí)行寫操作 */V(Rmutex);V(mutex);V(W

25、mutex);V(mutex);read;/* 執(zhí)行讀操作 */；P(Rmutex) ；Rcount=Rcount-1 ；if ( Rcount=0 ) V ( wmutex) ；V( Rmutex) ； 7.答： semaphore chopstick5=1,1,1,1,1;semaphore mutex=1;void philosopher ()/* 哲學家進餐*/while(true)P(mutex);P(chopsticki);P(chopstick(i+1)%5);V(mutex);；eat ; /* 進餐 */；V(chopsticki);V(chopstick(i+1)%5);；

26、think;/* 思考 */；第四章調(diào)度與死鎖思考與練習題1 .某進程被喚醒后立刻投入運行，能說明該系統(tǒng)采用的是可剝奪調(diào)度算法嗎？2 .在哲學家進餐問題中，如果將先拿起左邊筷子的哲學家稱為左撇子，先拿起右邊筷子的哲學家稱為右撇子。請說明在同時存在左、右撇子的情況下，任何的就坐安排都不能產(chǎn) 生鎖死。3 .系統(tǒng)中有5個資源被4個進程所共享，如果每個進程最多需要 2個這種資源，試問系統(tǒng) 是否會產(chǎn)生鎖死？4 .計算機系統(tǒng)有8臺磁帶機，由N個進程競爭使用，每個進程最多需要3臺。問：N為多少時，系統(tǒng)沒有死鎖的危險？5 .系統(tǒng)有5個進程，它們的到達時間和服務時間如表4-8所示。新進程（沒有運行過）與老進程（

27、運行過的進程）的條件相同時，假定系統(tǒng)選新進程運行。表4-8進程情況進程名到達時間服務時間A03B26C44D65E82若按先來先服務（FCFS）、時間片輪法（時間片 q=1）、短進程優(yōu)先（SPN、最短剩余時 間優(yōu)先（SRTT,時間片q=1）、響應比高者優(yōu)先（HRRN及多級反饋隊列（MFQ第一個 隊列的時間片為1,第i （i1 ）個隊列的時間片 q=2 （i-1 ）算法進行CPUM,請給 出各個進程的完成時間、周轉(zhuǎn)時間、帶權周轉(zhuǎn)時間，及所有的進程的平均周轉(zhuǎn)時間和平 均帶權周轉(zhuǎn)時間。6 .設系統(tǒng)中有5個進程P1、P2、P3、P4、P5,有3種類型白資源 A B、C,其中A資源的 數(shù)量是17, B資

28、源的數(shù)量是5, C資源的數(shù)量是20, T0時刻系統(tǒng)狀態(tài)如表 4-9所示。表4-9 T0時刻系統(tǒng)狀態(tài)進程已分配資源數(shù)量最大資源需求量仍然需求資源數(shù)ABCABCABCP1212559347P2402536134P34054011006P4204425221P5314424110（1）計算每個進程還可能需要的資源，并填入表的“仍然需要資源數(shù)”的欄目。（2） T0時刻系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)？為什么？（3）如果T0時刻進程P2又有新的資源請求（0,3,4 ）,是否實施資源分配？為什么？（4）如果T0時刻，若進程 P4又有新的資源請求（2, 0,1 ）,是否實施資源分配？為什 么？（5）在（4）的基礎上，若

29、進程 P1又有新的資源請求（0,2,0 ）,是否實施資源分配？為 什么？答案1 .答：不能。如果當前就緒列隊為空，這樣被喚醒的進程就是就緒隊列中的唯一的一個進 程，于是調(diào)度程序自然選中它投入運行。2 .答：該題的關鍵是證明該情況不滿足產(chǎn)生死鎖的四個必要條件之一。在死鎖的四個必要條件中，本體對于互斥條件、請求與保持條件、不可剝奪條件肯定是成立的，因此必須 證明環(huán)路條件不成立。對于本體，如果存在環(huán)路條件必須是左、右的哲學家都拿起了左（或右）邊的筷子，而等待右（或左）邊的筷子，而這種情況只能出現(xiàn)在所有哲學家都是左（或右）撇子的 情況下，但由于本題有右（或左）撇子存在，因此不可能出現(xiàn)循環(huán)等待鏈，所以不

30、可能 產(chǎn)生死鎖。3 .答：由于資源數(shù)大于進程數(shù)，所以系統(tǒng)中總會有一個進程獲得資源數(shù)大于等于2,該進程已經(jīng)滿足了它的最大需求，當它運行完畢后會把它占有的資源歸還給系統(tǒng)，此時其余 3個進程也能滿足最大需求而順利運行完畢。因此系統(tǒng)不會產(chǎn)生死鎖。4 .答：當N4時，系統(tǒng)沒有死鎖的危險。因為當 N為1時，它最多需要 3臺磁帶機，系統(tǒng) 中共有8臺，其資源數(shù)已足夠一個進程使用，因此絕對不會產(chǎn)生死鎖，當N為2時，兩個進程最多需要6臺磁帶機，系統(tǒng)中共有 8臺，其資源數(shù)也足夠兩個進程使用，因此也 不會產(chǎn)生死鎖；當N為3時，無論如何分配，3個進程中必有進程得到 3臺磁帶機，該進 程已經(jīng)達到它的最大需求，當它運行完畢

31、后可是放這3臺磁帶機，這就保證了其他兩個進程也可順利執(zhí)行完畢。因此當N4時，也有產(chǎn)生死鎖的危險。5 .(1)先來先服務(FCFS)平均周轉(zhuǎn)時間 T= (3+7+9+12+12) /5=43/5= 平均帶全周轉(zhuǎn)時間 W=(1+6) /5=5= (2)采用時間片輪轉(zhuǎn)(時間片q=1)平均周轉(zhuǎn)時間 T= (4+16+13+14+7) /5=54/5= 平均帶權周轉(zhuǎn)時間 W= (+) /=5=(3)短進程優(yōu)先(SPN1 .平局周轉(zhuǎn)時間T= (3+7+11+14+3) /5=38頁式存儲管理系統(tǒng)是否產(chǎn)生碎片？如何應對此現(xiàn)象？2 .在頁式存儲管理系統(tǒng)中頁表的功能是什么？當系統(tǒng)的地址空間很大時會給頁表的設計

32、帶來哪些新的問題？3 .什么是動態(tài)鏈接？用哪種存儲管理方案可以實現(xiàn)動態(tài)鏈接？4 .某進程的大小為25F3H字節(jié)，被分配到內(nèi)存的 3A6BH字節(jié)開始的地址。但進程運行時， 若使用上、下界寄存器，寄存器的值是多少？如何進行存儲保護？若使用地址、限長寄 存器，寄存器的值是多少？如何進行存儲保護？5 .在系統(tǒng)中采用可變分區(qū)存儲管理，操作系統(tǒng)占用低地址部分的126KB，用戶區(qū)的大小是386KB,采用空閑分區(qū)表管理空閑分區(qū)。若分配時從高地址開始，對于下述的作業(yè)申請 序列：作業(yè) 1申請80KB;作業(yè)2申請56KB;作業(yè)3申請120KB;作業(yè)1完成；作業(yè) 3 完成；作業(yè)4申請156KB;作業(yè)5申請80KR使用

33、首次適應法處理上述作業(yè)，并回答以 下問題。(1) 畫出作業(yè)1、2、3進入內(nèi)存后，內(nèi)存的分布情況。(2) 畫出作業(yè)1、3完成后，內(nèi)存的分布情況。(3) 畫出作業(yè)4、5進入內(nèi)存后，內(nèi)存的分布情況。6 .某系統(tǒng)采用頁式存儲管理策略，某進程的邏輯地址空間為32頁，頁的大小為 2KB,物理地址空間的大小是 4MB7 .某頁式存儲管理系統(tǒng)，內(nèi)存的大小為64KB,被分為16塊，塊號為0、1、2、15。設某進程有4頁，其頁號為0、1、2、3,被分別裝入內(nèi)存的 2、4、7、5,問：(1) 該進程的大小是多少字節(jié)？(2) 寫出該進程每一頁在內(nèi)存的起始地址。(3) 邏輯地址4146對應的物理地址是多少？8 .某段式

34、存儲管理系統(tǒng)的段表如圖所示。段號 段長段始址015KB40KB18 KB80KB210KB100KB請將邏輯地址0,137、1,9000、2,3600、3,230轉(zhuǎn)換成物理地址。答案1 .答：存儲管理的基本任務是為多道程序的并發(fā)執(zhí)行提供良好的存儲器環(huán)境，它包括以下幾個方面。(1)能讓沒到程序“各得其所”，并在不受干擾的環(huán)境中運行時，還可以使用戶從存儲空間的分配、保護等事物中解脫出來。(2)向用戶提供更大的存儲空間，使更多的程序同時投入運行或是更大的程序能在小的 內(nèi)存中運行。(3)為用戶對信息的訪問、保護、共享以及程序的動態(tài)鏈接、動態(tài)增長提供方便。(4)能使存儲器有較高的利用率。2 .答：頁式存

35、儲管理系統(tǒng)產(chǎn)生的碎片，稱為內(nèi)碎片，它是指一個進程的最后一頁沒有沾滿 一個存儲塊而被浪費的存儲空間。減少內(nèi)碎片的辦法是減少頁的大小。3 .答：頁式存儲管理系統(tǒng)中，允許將進程的每一頁離散地存儲在內(nèi)出的任何一個物理頁面 上，為保證進程的正常運行，系統(tǒng)建立了頁表，記錄了進城每一頁被分配在內(nèi)存的物理 號。也表的功能是實現(xiàn)從頁號到物理塊的地址映射。當系統(tǒng)地址很大時，頁表也會變得非常大，它將占有相當大的內(nèi)存空間。4 .答：動態(tài)鏈接是指進程在運行時，只將進程對應的主程序段裝入內(nèi)存，并與主程序段鏈 接上。通常一個大的程序是由一個主程序和若干個子陳旭以及一些數(shù)據(jù)段組成。而段式 存儲管理方案中的段就是按用戶的邏輯段

36、自然形成的，因此可實現(xiàn)動態(tài)鏈接。5 .答：(1)若使用上下界寄存器，上界寄存器的值是3A6BH,下界寄存器的值是 3A6BH+25F3H=605E哨訪問內(nèi)存的地址大于 605EH小于3A6BH時產(chǎn)生越界中斷。(2)若使用地址、限長寄存器，地址寄存器的值是3A6BH限長寄存器的值是 25F3H,當訪問內(nèi)存的地址小于 3A6BH超過3A6BH+25F3H=605E時產(chǎn)生越界中斷。7. (1)寫出邏輯地址的格式。答：進程的邏輯地址空間為 32頁，故邏輯地址中的頁號需要 5位(二進制)，由于每 頁的大小為2KB,因此頁內(nèi)位移需用 11位(二進制)表示，這樣，邏輯地址格式 如圖所示。15 11 100頁

37、號頁內(nèi)位移(2)該進程的頁表有多少項？每項至少占多少位？答：因為進程的邏輯地址空間為 32頁，因此該進程的頁表項有 32項。頁表中應存儲每頁的塊號。因為物理地址空間大小是4MB 4MB的物理地址空間內(nèi)分成4MB/2KB=2K個塊，因此塊號部分需要 11位(二進制)，所以頁表中每項占11位。8. （ 1 ）該進程的大小是多少字節(jié)？答：內(nèi)存的大小為 64位，被分為16塊，所以塊白大小是64KB/16=4KBo因為塊的大小與頁面的大小相等，所以頁的大小是4KB。該進程的大小是 4X4KB=16KB.（ 2 ）寫出該進程每一頁在內(nèi)存的起始地址。答：因為進程頁號為 0、 1 、 2 、 3，被分別裝入內(nèi)

38、存的2 、 4、 7、 5 。第 0 頁在內(nèi)存的起始地址是：2X4KB=8KB第 1 頁在內(nèi)存的起始地址是：4X4KB=16KB第 2 頁在內(nèi)存的起始地址是：7X4KB=28KB第 3 頁在內(nèi)存的起始地址是：5X4KB=20KB（3）邏輯地址4146對應的物理地址是多少？答：邏輯地址 4146對應的物理地址：4146/4096=1,，50。邏輯地址4146對應的 頁號為 1， 頁內(nèi)位移為50。 查找頁表， 得知頁號為 1 的存儲塊號為 4， 所以邏輯地址4146對應的物理跨地址是：4X4096+50=16434。9.答： （1）對于邏輯地址 0,137 ，段號為 0，段內(nèi)位移為137。查段表的

39、0 項得到該段的段始址為40KB段長為15KR由于段號0小于進程的總段數(shù)，故段號合法；段 內(nèi)位移137小于段長15KB,故段內(nèi)地址合法。因此可得到物理地址為：40KB+137B=40960B+137B=41097B。（2）對于邏輯地址1,9000，段號為1 ，段內(nèi)位移為9000。查段表的1 項得到該段的段始址為80KB段長為8KB。由于段號1小于進程的總數(shù)（ 3）對于邏輯地址2,3600，段號為2 ，段內(nèi)位移為3600。差段表的2 項得到該段的段始址為100KB,段長為10KB,故段內(nèi)地址合法。因此可得到物理地址為： 100KB+3600B=102400B+3600B=106000B。第六章

40、虛擬存儲管理思考與練習題1 試說明缺頁與一般中段的主要區(qū)別。2 局布置換和全局置換有何區(qū)別？在多道程序系統(tǒng)中建議使用哪一種？3 虛擬存儲的特征是什么？虛擬存儲器的容量受到哪兩個方面的限制？4 已知頁面走向是1、 2、 1、 3、 1、 2、 4、 2、 1、 3、 4，且進程開始執(zhí)行時，內(nèi)存中沒有頁面，若給該進程分配2 個物理塊，當采用以下算法時的缺頁率是多少？（ 1 ）先進先出置換算法。（ 2 ）假如有一種頁面置換算法，它總是淘汰剛使用過的頁面。5 .在請求頁式存儲管理系統(tǒng)中，使用先進先出（FIFO）頁面置換算法，會產(chǎn)生一種奇怪的現(xiàn)象： 分配給進程的頁數(shù)越多， 進程執(zhí)行時的卻也次數(shù)反而越高。

41、 試舉例說明這一現(xiàn)象。6 某請求頁式系統(tǒng)中，頁的大小為 100 字，一個程序的大小為 1200 字，可能的訪問序列如下：10、205、 110、40、314、 432、320、 225、80、130、 272、420、128，若系統(tǒng)采用LRU置換算法，當分配給該進程的物理塊數(shù)為3時，給出進程駐留的各個頁面的變化情況、頁面淘汰情況及缺頁次數(shù)。7 在一個采用局部置換策略的請求頁式系統(tǒng)中，分配中給進程的物理塊數(shù)為 4 ，其中存放的4個頁面的情況如表。當發(fā)生缺頁時，分別采用下列頁面置換算法時，講置換哪一頁？并解釋原因。進程4個頁面的情況改位頁號存儲塊號加載時間訪問時間訪問位修0230160011116

42、0157002010162103322016511OPT(最佳)置換算法；FIFO (先進先出)置換算法；LRU (最近最少使用)置換算法；Clock置換算法。某虛擬存儲器的用戶空間有 32個頁面，每頁1KB,內(nèi)存大小為16KB,假設某時刻系統(tǒng) 為用戶的第0、1、2、3頁分配得物理塊號是 5、10、4、7,而該用戶進程的長度是 6頁。 試將以下16進制的虛擬地址轉(zhuǎn)換成物理地址。(1) 0X0A5c(2) 0X103C(3) 0X257B(4) 0X8A4C8.在請求頁式存儲管理系統(tǒng)中，頁面大小是100字節(jié)，有一個50X50的數(shù)組按行連續(xù)存放，每個整數(shù)占2字節(jié)。將數(shù)組初始化的程序如下程序A:in

43、t i,j;int a5050;for (i=0;i50;i+)for (j=0;j50;j+) aij=0;程序B:int i,j;int a5050;for (j=0;j50;j+)for (i=0;i50;i+) aij=0;若在程序執(zhí)行過程中，內(nèi)存中只有一個頁面用來存放數(shù)組的信息，試問程序A和程序B執(zhí)行時產(chǎn)生的中斷次數(shù)分別是多少？答案1.答：缺頁中斷與一般中斷一樣，需要經(jīng)歷保護CPU香腸、分析中斷原因、轉(zhuǎn)中斷處理程序進行及恢復中斷現(xiàn)場等步驟。但缺頁中斷是一種特殊的中斷，他與一般中斷的區(qū)別：(1)在指令執(zhí)行期間產(chǎn)生和處理中斷，。通常cpu是在一條至六年個執(zhí)行之后去檢查是 否有中斷發(fā)生，若

44、有邊去處理中斷；否則繼續(xù)執(zhí)行下一跳指令。而缺頁中斷是在指令執(zhí) 行期間發(fā)現(xiàn)所要訪問的指令或數(shù)據(jù)不再內(nèi)存時產(chǎn)生和處理中斷。(2) 一條指令執(zhí)行期間可能產(chǎn)生多次中斷。對于一跳要求讀取多個字節(jié)數(shù)據(jù)的指令，指令中的數(shù)據(jù)可能跨越兩個頁面。1指令執(zhí)行時可能要發(fā)生3次中斷，一次是訪問指令，另外兩次訪問數(shù)據(jù)。2 .答：局部置換是指當前進程在執(zhí)行過程中發(fā)生缺頁時，旨在分配給該進程的物理塊中選擇一頁換出。全局置換是指在所有用戶使用的整個存儲空間中選擇一個頁面換出。在多道程序系統(tǒng)中建議使用局部置換策略。這樣即使某個進程出現(xiàn)了抖動現(xiàn)象，也不致引起其他程序產(chǎn)生抖動，從而將抖動局限在較小的范圍內(nèi)。3 .答：虛擬存儲器的特征

45、有以下幾個方面：(1)離散性：指進程不必裝入連續(xù)的內(nèi)存空間，二十“見縫插針”(2)多次性：只一個進程的程序和數(shù)據(jù)要分多次調(diào)入內(nèi)存。(3)對換性：指進程在運行過程中，允許將部分程序和數(shù)據(jù)換進、換出。(4)虛擬性：指能從邏輯上擴充內(nèi)存容量。虛擬存儲器的容量主要是受計算機的地址長度和外存容量的限制。4.(1)先進先出置換算法。頁面調(diào)度表貝囿走向1 213124213 4物理塊11 13322114物理塊222114433缺頁缺制三缺缺 缺 缺缺 缺 缺答：頁面引用11次，缺頁9次，缺頁率為9/11=%。(3) 假如有一種頁面置換算法，它總是淘汰剛使用過的頁面。頁面調(diào)度表貝囿走向121312 4213

46、 4物理塊1113 11 13 4物理塊22224222缺頁缺缺缺 缺缺 缺缺缺答：頁面引用11次，缺頁8次，缺頁率為8/11=%。5.答：如果一個進程的頁面走向為4、3、2、1、4、3、5、4、3、2、1、5,若給該進程非配3個物理塊，其頁面調(diào)度情況如表所示:貝囿走向4 3 2 1 4 3 5 4 3 2 1 5物理塊14 4 4 1 1 1 55 5物理塊23 3 3 4 4 42 2物理塊32 2 2 3 33 1缺頁缺 缺 缺 缺 缺 缺 缺缺 缺引用12次，缺頁9次。若給該進程分配4個物理塊，其頁面調(diào)度情況如下:貝囿走向4321435 43215物理塊14 444555511物理塊2

47、3333 4 4 4 45物理塊322223333物理塊41111222缺頁缺缺缺缺缺 缺缺 缺 缺 缺引用12次，缺頁10次6.答：由于頁的代謝奧為100字，因此訪問序列10、205、110、40、314、432、320、225、80、130、272、420、128 對應的頁號是0、2、1、0、3、4、3、2、0、1、2、4、1。給該進程分配3個物理塊，采用LRU置換算法，其頁面調(diào)度情況如表。貝面走向0 2103 432012 41物理塊1000002222物理塊222333311物理塊31144004缺頁缺缺 缺缺缺缺 缺 缺缺被淘汰的頁號分別是 2、1、0、4、3、0,共9次。7.進程4

48、個頁面的情況頁號存儲塊號加載時間訪問時間訪問位修改位02301600111160157002010162103322016511（2） OPT（最佳）置換算法；答：OPT（最佳）置換算法是選擇永久不用的也活長時間不用的也，將其患處，題目中沒有給出頁面的將來走向，所以無法判斷將置換哪一頁。（3） FIFO （先進先出）置換算法；答：FIFO （先進先出）置換算法是選擇最先裝入內(nèi)存的頁面，將其換出。從表中可知，應考察的是頁面的加載時間，加載時間最小的是10,因此最先裝入內(nèi)存的是第2頁。（4） LRU （最近最少使用）置換算法；答：LRU （最近最少使用）算法時選擇最近最久沒有被訪問的頁面，將其換出

49、。應考察的是頁面的訪問時間，訪問時間最小的是157,因此最近最久沒有被訪問的是第1頁。（5） Clock置換算法。答：CLOC幽換算法時LRU算法的變種，他首先選擇訪問位和修改位均為0的一頁，將其換出。滿足該條件的是第1頁。8. 0X0A5C物理地址是000（2） 0X103C產(chǎn)生缺頁中斷（3） 0X257B產(chǎn)生越界中斷（4） 0X8A4C地址錯誤9. 答：由題知，數(shù)組a 中有 50X50=2500 個整數(shù)，每個整數(shù)占2 個字節(jié)，數(shù)組共需要2X2500=5000 字節(jié)。兒頁面的大小是100 字節(jié)，則數(shù)組占用的空間為 5000/100=50 頁。對于程序A： 由于數(shù)組是按行存放的，而初始化數(shù)組的

50、程序也是按行進行初始化的。因此當缺頁后調(diào)入的一頁， 位于該頁的所有數(shù)組元素全部進行初始化， 然后再調(diào)入另一頁。 所以缺頁的次數(shù)為 50 次。對于程序 B 由于數(shù)組是按行存放的，而初始化數(shù)組的程序卻是案例額進行初始化的。因此當缺頁后調(diào)入的一頁中，位于該頁撒謊能夠的數(shù)組元素只有一個，所以程序 B每訪問一個元素長生一次缺頁中斷，則整個數(shù)組將長生2500 次缺頁。第七章 設備管理思考與練習題1 數(shù)據(jù)傳輸控制方式有哪幾種？試比較它們的優(yōu)缺點。2 何為設備的獨立性？如何實現(xiàn)設備的獨立性？3 什么是緩沖？為什么要引入緩沖？操作系統(tǒng)如何實現(xiàn)緩沖技術？4 設備分配中為什么可能出現(xiàn)死鎖？5 .以打印機為例說明SP

51、OOLing技術的工作原理。6 假設一個磁盤有200 個柱面，編號為 0199，當前存取臂的位置是在 143號柱面上，并剛剛完成了 125 號柱面的服務請求，如果存在下列請求序列： 86、 147、 91、 177、 94、150、 102、 175、 130 ， 試問： 為完成上述請求， 采用下列算法時存取的移動順序是什么？移動總量是多少？（ 1 ） 先來先服務（FCFS） 。（ 2 ） 最短尋道時間優(yōu)先（SSTF） 。（ 3 ） 掃描算法（SCAN） 。（ 4 ） 循環(huán)掃描算法（C-SCAN） 。7 磁盤的訪問時間分成三部分：尋道時間、旋轉(zhuǎn)時間和數(shù)據(jù)傳輸時間。而優(yōu)化磁盤磁道上的信息分布能減

52、少輸入輸出服務的總時間。例如，有一個文件有10個記錄A,B,C,，J存放在磁盤的某一磁道上，假定該磁盤共有10 個扇區(qū)，每個扇區(qū)存放一個記錄，安排如表所示?，F(xiàn)在要從這個磁道上順序地將AJ 這 10 個記錄讀出，如果磁盤的旋轉(zhuǎn)速度為20ms轉(zhuǎn)一周，處理程序每讀出一個記錄要花4ms進行處理。試問：（ 1 ）處理完10 個記錄的總時間為多少？（ 2 ）為了優(yōu)化分布縮短處理時間，如何安排這些記錄？并計算處理的總時間。8 假設一個磁盤有100 個柱面，每個柱面有10 個磁道，每個磁道有15 個扇區(qū)。當進程的要訪問磁盤有12345 扇區(qū)時，計算該扇區(qū)在磁盤的第幾柱面、第幾磁道、第幾扇區(qū)？9 . 一個文件記錄大小為32B,磁道輸入輸出以磁盤塊為單位，一個盤塊的大小為512B。當用戶進程順序讀文件的各個記錄時， 計算實際啟動磁盤I/O 占用整個訪問請求時間的比例。10 .如果磁盤扇區(qū)的大小固定為512B,每個磁道有80個扇