華工操作系統(tǒng)作業(yè)一及答案

1、第一章：操作系統(tǒng)引論什么是操作系統(tǒng)？可以從哪些角度闡述操作系統(tǒng)的作用？答： 操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)系統(tǒng)軟件是能有效地組織和管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的硬件和軟件資源合理地組織計(jì)算機(jī)工作流程控制程序的執(zhí)行并向用戶提供各種服務(wù)功能使得用戶能夠靈活、 方便、 有效地使用計(jì)算機(jī)并使整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能高效地運(yùn)行的一組程序模塊的集合。作用：控制管理計(jì)算機(jī)的全部硬軟件資源合理組織計(jì)算機(jī)內(nèi)部各部件協(xié)調(diào)工作為用戶提供操作和編輯界面的程序集合。簡要敘述批處理操作系統(tǒng)、分時(shí)操作系統(tǒng)和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的概念及特點(diǎn)。答：采用批量處理作業(yè)方式的操作系統(tǒng)叫多道批量操作系統(tǒng)( Batch Operating System ) 。實(shí)時(shí)操

2、作系統(tǒng)(Real Time Operating System)是指外界事件或數(shù)據(jù)產(chǎn)生時(shí)，能夠接收并以足夠快的速度予以處理， 其處理的結(jié)果又能在規(guī)定的時(shí)間之內(nèi)來控制生產(chǎn)過程或?qū)μ幚硐到y(tǒng)作出快速響應(yīng)。并控制所有實(shí)時(shí)任務(wù)協(xié)調(diào)一致運(yùn)行的操作系統(tǒng)。允許多個(gè)聯(lián)機(jī)用戶同時(shí)使用一臺計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算的操作的系統(tǒng)統(tǒng)稱分時(shí)操作系統(tǒng)( Time Sharing Operating System. ) 。從交互性、及時(shí)性和和可靠性方面將分時(shí)系統(tǒng)和實(shí)時(shí)系統(tǒng)比較。答： 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及前者；B 、實(shí)時(shí)信息系統(tǒng)對實(shí)用性的要

3、求與分時(shí)系統(tǒng)類似都是以人所能接收的等待時(shí)間來確定而實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的及時(shí)性則是以控制對象所要求的開始截止時(shí)間和完成截止時(shí)間來確定的；C 、實(shí)時(shí)系統(tǒng)對系統(tǒng)的可靠性要求要比分時(shí)系統(tǒng)對系統(tǒng)的可靠性要求高。當(dāng)代操作系統(tǒng)的四大基本特征是什么？其最基本的特征是什么？答： 操作系統(tǒng)的特征有并發(fā)性共享性虛擬性異步性。 其中并發(fā)性和共享性是其主要特征。操作系統(tǒng)需要管理哪些資源？它的基本功能是什么？答：硬件資源CPU 打印機(jī)等軟件資源數(shù)據(jù)程序等。操作系統(tǒng)對外提供了哪些接口？答：(1)操作系統(tǒng)的命令接口通過在用戶和操作系統(tǒng)之間提供高級通信來控制程序運(yùn)行用戶通過輸入設(shè)備發(fā)出一系列 命令告訴操作系統(tǒng)執(zhí)行所需功能它包括了鍵盤

4、操作命令和作業(yè)控制命令稱為作業(yè)一級的用 戶接口。命令接口的兩種最普遍和主要的方式是直接命令方式命令行和間接命令方式命令文 件。(2)操作系統(tǒng)的程序接口它是用戶程序和操作系統(tǒng)之間的接口用戶程序通過它們使用系統(tǒng)資源及系統(tǒng)服務(wù)這種 接口方式通常采用若干系統(tǒng)調(diào)用組成。系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)對外提供的一批系統(tǒng)子功能是類特殊的過程調(diào)用由機(jī)器指令完成。(3)操作系統(tǒng)的交互界面它直接支持界面和程序界面提供一個(gè)易用性的操作平臺使用戶非常方便地尋找和使用 各種命令、執(zhí)行各類程序完成各種操作。例菜單驅(qū)動、視窗操作環(huán)境等。交互界面要求是友好的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮簡化命令、用戶響應(yīng)提示、求助和系統(tǒng)后援命令重呼、 確認(rèn)等問題第二章：

5、進(jìn)程管理1.試畫出下面四條語句的前趨圖:a=x+yb=Z+1c=a-bS4: w=c+1答:2.進(jìn)程有什么特征？答：進(jìn)程的主要特征是動態(tài)性：它由 創(chuàng)建”而產(chǎn)生由”調(diào)用 而執(zhí)行因得不到執(zhí)行而暫停執(zhí)行最后”撤銷 而消亡。具有一定的生命周期；并發(fā)性：進(jìn)程的多個(gè)實(shí)體同存于內(nèi)存中能在一段時(shí)間內(nèi)同時(shí)運(yùn)行；獨(dú)立性：進(jìn)程實(shí)體是能獨(dú)立運(yùn)行的單位是系統(tǒng)獨(dú)立獲得資源獨(dú)立調(diào)度的基本單位；異步性：進(jìn)程間是以各自獨(dú)立的不可與之的速度向前頹景的；結(jié)構(gòu)性特征：進(jìn)程實(shí)體有結(jié)構(gòu)它由程序段數(shù)據(jù)觀和進(jìn)程控制塊三部分組成。. PCB有什么作用？ PCB中主要包括什么信息？為什么說 PCB是進(jìn)程存在的唯 一標(biāo)志？答：操作系統(tǒng)管理的進(jìn)程是

6、多種多樣的要對這些進(jìn)程實(shí)施有效的管理必須對進(jìn)程進(jìn)行抽 象。為了便于系統(tǒng)控制和描述進(jìn)程的活動在操作系統(tǒng)核心為進(jìn)程定義了一個(gè)進(jìn)程控制塊PCB。PCB用于描述進(jìn)程的基本情況以及進(jìn)程運(yùn)行和變化的過程它與進(jìn)程一一對應(yīng)。當(dāng)系統(tǒng)創(chuàng)建進(jìn)程時(shí)為進(jìn)程分配一個(gè) PCB在進(jìn)程運(yùn)行過程中系統(tǒng)通過 PCB對進(jìn)程實(shí)施管理和控制進(jìn) 程結(jié)束時(shí)系統(tǒng)將收回 PCB。PCB中的內(nèi)容主要包括調(diào)度信息和現(xiàn)場信息兩大部分。調(diào)度信息包括進(jìn)程名、 進(jìn)程號、優(yōu)先級、當(dāng)前狀態(tài)、資源信息、程序和數(shù)據(jù)的位置信息、隸屬關(guān)系和各種隊(duì)列指針信息等。現(xiàn)場信息主要包括程序狀態(tài)字、時(shí)鐘寄存器和界限寄存器等描述進(jìn)程運(yùn)行情況的信息。在進(jìn)程的整個(gè)生命周期中系統(tǒng)總是通過

7、其PCB對進(jìn)程進(jìn)行控制系統(tǒng)是根據(jù)進(jìn)程的PCB而不是任何別的什么而感知到t進(jìn)程的存在的所以說PCB是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志。.請畫出完整的進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖并說出在什么情況下進(jìn)程會出生何種狀態(tài)轉(zhuǎn)換。答：進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如下：因等待事件而發(fā)生等到某個(gè)事件發(fā)生而睡眠5進(jìn)程的三種基本狀態(tài)是什么？請說明進(jìn)程在三種基本狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換的典型原因。答：三種基本狀態(tài)是就緒、執(zhí)行和阻塞狀態(tài)。進(jìn)程三種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換： 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)生某事件而無法執(zhí)行如訪問已被占用的臨界資源就會使進(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

8、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)。6 進(jìn)程在運(yùn)行時(shí)存在那兩種制約關(guān)系？并舉例說明。答： 1 、間接相互制約 2 、直接制約關(guān)系。間接制約關(guān)系是多個(gè)進(jìn)程間彼此無任何邏輯上的關(guān)系僅由于它們同處于一個(gè)系統(tǒng)共享系統(tǒng)資源而發(fā)生了制約關(guān)系。如分時(shí)系統(tǒng)中有兩個(gè)用戶進(jìn)程分別編譯他們的 PASCAL 源程序在單 CPU 系統(tǒng)中這兩個(gè)進(jìn)程只能分時(shí)占用處理機(jī)編譯各自的源程序它們間存在著間接制約關(guān)系。 直接制約關(guān)系是多個(gè)協(xié)作進(jìn)程之間存在的邏輯上制約關(guān)系即一個(gè)進(jìn)程的執(zhí)行依賴于另一個(gè)進(jìn)程的消息當(dāng)一個(gè)進(jìn)程沒有得到另一個(gè)進(jìn)程的消息時(shí)應(yīng)等待直到消息到達(dá)被喚醒為止。 如共享一緩沖器的讀進(jìn)程和打印進(jìn)程它們間存在著直接制

9、約關(guān)系因?yàn)閮蓚€(gè)進(jìn)程必須同步才能完成共同的任務(wù)。7進(jìn)程同步應(yīng)遵守哪些基本準(zhǔn)則？常用的同步機(jī)制有哪些？答： a. 空閑讓進(jìn).當(dāng)無進(jìn)程處于臨界區(qū)時(shí)表明臨界資源處于空閑狀態(tài)允許一個(gè)請求進(jìn)入臨界區(qū)的進(jìn)程立即進(jìn)入臨界區(qū)以有效利用臨界資源； b. 忙則等待 .當(dāng)已有進(jìn)程處于臨界區(qū)時(shí)表面臨界資源正在被訪問因而其他試圖進(jìn)入臨界區(qū)的進(jìn)程必須等待以保證對臨界資源的互斥訪問； c. 有限等待 .對要求訪問臨界資源的進(jìn)程應(yīng)保證在有限時(shí)間內(nèi)能進(jìn)入自己的臨界區(qū)以免陷入“死等”狀態(tài)；d. 讓權(quán)等待 .當(dāng)進(jìn)程不能進(jìn)入自己的臨界區(qū)時(shí)應(yīng)立即釋放處理機(jī)以免進(jìn)程陷入“忙等”狀態(tài)。8用信號量（signal 和 wait 操作 ） 實(shí)現(xiàn)下

10、圖所示前趨關(guān)系：答：wait (S): while S0 do no -opS :=S-1Single(S): S:=S+1;9.試比較進(jìn)程間低級和高級通信工具。當(dāng)前有哪幾種進(jìn)程間高級通信工具？答：當(dāng)前有哪幾種進(jìn)程間高級通信工具答用戶用低級通信工具實(shí)現(xiàn)進(jìn)程通信很不方便因?yàn)槠湫实屯ㄐ艑τ脩舨煌该魉械牟僮鞫急仨氂沙绦騿T來實(shí)現(xiàn)而高級通信工具則可彌補(bǔ)這些缺陷用戶可直接利用操作系統(tǒng)所提供的一組通信命令高效地傳送大量的數(shù)據(jù)。第三章：處理機(jī)調(diào)度與死鎖.什么是處理機(jī)高級、中級和低級調(diào)度？各級調(diào)度的主要任務(wù)是什么？答：高級調(diào)度又稱為作業(yè)調(diào)度、 長程調(diào)度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

11、創(chuàng)建進(jìn)程、分配必要的資源排在就緒隊(duì)列上。中級調(diào)度平衡負(fù)載調(diào)度中程調(diào)度。低級調(diào)度進(jìn)程調(diào)度、短程調(diào)度。高級調(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。中級調(diào)度的主要任務(wù)根據(jù)存儲資源量和進(jìn)程的當(dāng)前狀態(tài)來決定輔存和主存中進(jìn)程的對換。低級調(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。非搶占式調(diào)度中可能引起調(diào)度的原因有那些？搶占調(diào)度方式中， 搶占的原則是什么？答：非搶占方式占有CPU 一直運(yùn)行采用這種方式可能引起進(jìn)程調(diào)度的幾個(gè)因素進(jìn)程執(zhí)行完畢或因某事件不能

12、繼續(xù) 提出 I/O 請求而暫停在進(jìn)程通信或同步過程中執(zhí)行了 P wait、Block、Wakeup等某種原語操作。搶占調(diào)度方式中搶占的原則： 1 、優(yōu)先權(quán)原則 ； 2、短作業(yè)進(jìn)程優(yōu)先原則； 3、時(shí)間片原則。.比較FCF用口 SPF兩種進(jìn)程調(diào)度算法。答： 先來先服務(wù)調(diào)度算法FCFS 可用于作業(yè)和進(jìn)程調(diào)度利于長作業(yè)CPU 繁忙型不利于短作業(yè)I/O 繁忙型。SPF 是從后備就緒隊(duì)列中選擇一個(gè)或若干個(gè)估計(jì)運(yùn)行時(shí)間最短的作業(yè)將它們調(diào)入內(nèi)存運(yùn)行將處理機(jī)分配給它。適合短的作業(yè)。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：在創(chuàng)建進(jìn)程時(shí)確定的且在進(jìn)程的整個(gè)運(yùn)行期間保持不變。動態(tài)優(yōu)先級：創(chuàng)建

13、進(jìn)程時(shí)賦予的優(yōu)先權(quán)可以隨進(jìn)程的推進(jìn)或等待時(shí)間的增加而改變的以便獲得更好的調(diào)度性能。確定靜態(tài)優(yōu)先級的依據(jù)是 進(jìn)程類型系統(tǒng)進(jìn)程高于一般進(jìn)程 進(jìn)程對資源的需求資源要求少的賦予高優(yōu)先級 用戶要求用戶進(jìn)程緊迫程度和所付費(fèi)用多少來決定。什么是死鎖？產(chǎn)生死鎖的原因和必要條件是什么？答：死鎖多個(gè)進(jìn)程在運(yùn)行過程中因爭奪資源而陷入僵局。產(chǎn)生死鎖的原因： 1 、競爭資源；2、進(jìn)程間推進(jìn)順序非法。產(chǎn)生死鎖的必要條件： 1 、互斥條件（資源獨(dú)占） ； 2、請求和保持條件（占資源A ，要資源 B ） ； 3 、不剝奪條件（未使用完的資源不能被剝奪）； 4、環(huán)路等待條件（資源占用形成環(huán)鏈） 。處理死鎖的四種方法是什么？解除

14、死鎖的兩種方法是什么？答：處理死鎖的四種方法1、預(yù)防死鎖一事先預(yù)防法破壞一個(gè)或幾個(gè)產(chǎn)生死鎖的必要條件實(shí)現(xiàn)簡單、常用資 源利用率和系統(tǒng)吞吐量低；2、避免死鎖一事先預(yù)防法利用算法動態(tài)分配資源防止系統(tǒng)進(jìn)入不安全狀態(tài)實(shí)現(xiàn)較 難資源利用率和系統(tǒng)吞吐量較高；3、檢測死鎖一允許運(yùn)行中發(fā)生死鎖及時(shí)檢測到死鎖及其有關(guān)進(jìn)程和資源4、解除死鎖一與檢測死鎖配套使用掛起或撤銷相關(guān)進(jìn)程回收資源并重新分配檢測 和解除實(shí)現(xiàn)很難資源利用率和系統(tǒng)吞吐量高。.下列A B、C、D四個(gè)進(jìn)程在FCFSffi SJF調(diào)度方式下的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間和調(diào)度先后順序進(jìn)程名到達(dá)時(shí)問服務(wù)時(shí)問A01B1100C21D3100T = (Pl300) /1=6

15、2答，平均周轉(zhuǎn)時(shí)間丁=弓E 調(diào)度先后順序?yàn)椋篕BD .銀行家算法中，若出現(xiàn)下述資源分配情況：ProcessAllocationNeedAvilableP0003200121622P110001750P213542356P303320652P400140656試問：(1)該狀態(tài)是否安全？(2)若進(jìn)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：不安全；不會分配。9.10.資源分配圖法判斷下圖中是否存在死鎖。答：產(chǎn)生死鎖。第四章：存儲器管理.簡述存儲器層次結(jié)構(gòu)分幾層，每層存放什么數(shù)據(jù)，作用是什么？答：分五層層0: CPU內(nèi)寄存器組由編譯器完成分配傳送速度按處，理機(jī)速度

16、；層1:高速緩存cache可幾個(gè)層次MMU控制；層2：主存儲器基本存儲器 MMU與操作系統(tǒng)管理存取策略；層3:外存儲器硬盤聯(lián)機(jī)存儲器 I/O處理；層4:后援存儲器光盤、磁帶機(jī)海量聯(lián)機(jī)存儲器I/O處理。.分區(qū)存儲管理中常用哪些分配策略？比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)。答：1、固定分區(qū)存儲管理其基本思想是將內(nèi)存劃分成若干固定大小的分區(qū)每個(gè)分區(qū)中最多只能裝入一個(gè)作業(yè)。當(dāng)作業(yè)申請內(nèi)存時(shí)系統(tǒng)按一定的算法為其選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)姆謪^(qū)并裝入內(nèi)存運(yùn)行。由于分區(qū)大小是事先固定的因而可容納作業(yè)的大小受到限制而且當(dāng)用戶作業(yè)的地址空間小于分區(qū)的存儲空間時(shí)造成存儲空間浪費(fèi)。2、可變分區(qū)存儲管理可變分區(qū)存儲管理不是預(yù)先將內(nèi)存劃分分區(qū)而是在作

17、業(yè)裝入內(nèi)存時(shí)建立分區(qū)使分區(qū)的大小正好與作業(yè)要求的存儲空間相等。 這種處理方式使內(nèi)存分配有較大的靈活性也提高了內(nèi)存利用率。但是隨著對內(nèi)存不斷地分配、釋放操作會引起存儲碎片的產(chǎn)生。 分頁和分段存儲管理有何區(qū)別？實(shí)現(xiàn)時(shí)需要什么硬件支持？頁表項(xiàng)和段表項(xiàng)中各含有什么信息項(xiàng)？答：頁是信息的物理單位分頁是為離散實(shí)現(xiàn)分配方式以消減內(nèi)存的外零頭提高內(nèi)存的利用率?；蛘哒f分頁僅僅是由于系統(tǒng)管理的需要而不是用戶的需要。段由是信息的邏輯單位它含有一組其意義相對完整的信息。 分段的目的是為了能更好地滿足用戶的需要。頁的大小固定全由系統(tǒng)決定由系統(tǒng)把邏輯地址劃分產(chǎn)號和意內(nèi)的地址兩部分是由機(jī)器硬件實(shí)現(xiàn)的因而在 只能有一種大小的

18、頁面原則是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源程序進(jìn)行編庫時(shí)根據(jù)信息的性質(zhì)來劃分。分頁的作業(yè)地址空間是一維的即單一的線性地址空間程序員只需利用一個(gè)記憶符即可表示一個(gè)地址分段的作業(yè)地址空間則是二維的程序員在標(biāo)識一個(gè)地址時(shí)即需給出段名又需給出段內(nèi)地址。 具有快表的段頁式存儲管理方式中，如何實(shí)現(xiàn)地址變換？答：首先，必須配置一段表寄存器，在其中存放段表始址和段長 TL. 進(jìn)行地址變換時(shí)，先利用段號 S,與段長TL進(jìn)行比較，若S=TL,表示段號太大， 訪問越界， 產(chǎn)生越界中斷信號）于是利用段表始址和段號來求出該段對應(yīng)的段表項(xiàng)在段表中的位置，從中求出該段的頁表始址，并利用邏輯地址中的段內(nèi)頁號P 來獲得對應(yīng)頁的頁表項(xiàng)位置，從中讀出該頁所在的物理塊號b ，再用塊號b 和頁內(nèi)地址構(gòu)成物理地址。在具有快表的段頁式存儲管理方式中，段表和頁表被放在快表內(nèi)，每次訪問它時(shí)，利用段號和頁號去訪問快表，若找到匹配項(xiàng)，便可以從中得到相應(yīng)的物理塊號，用來和業(yè)內(nèi)地址一起生成物理地址； 若找不到匹配項(xiàng)， 則需 3 次訪問內(nèi)存， 得到物理塊號，并將其抄入快表。