計算機(jī)操作系統(tǒng)(第3版)課后習(xí)題答案

計算機(jī)操作系統(tǒng)課后答案

第一章

1.設(shè)計現(xiàn)代OS的主要目標(biāo)是什么？

（1）有效性（2）方便性（3）可擴(kuò)充性（4）開放性

2.OS的作用可表現(xiàn)在哪幾個方面？

（1）OS作為用戶與計算機(jī)硬件系統(tǒng)之間的接口（2）OS作為計算機(jī)系統(tǒng)資源的

管理者（3）OS實(shí)現(xiàn)了對計算機(jī)資源的抽象

3.為什么說OS實(shí)現(xiàn)了對計算機(jī)資源的抽象？

答：OS首先在裸機(jī)上覆蓋一層I/O設(shè)備管理軟件，實(shí)現(xiàn)了對計算機(jī)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(shí)現(xiàn)了對硬件資源操作的

第二層次抽象。OS通過在計算機(jī)硬件上安裝多層系統(tǒng)軟件，增強(qiáng)了系統(tǒng)功能，

隱藏了對硬件操作的細(xì)節(jié)，由它們共同實(shí)現(xiàn)了對計算機(jī)資源的抽象。

4.試說明推動多道批處理系統(tǒng)形成和發(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(jī)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(jī)體系結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展。

5.何謂脫機(jī)I/O和聯(lián)機(jī)I/O?

答：脫機(jī)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(jī)或

K片機(jī)，在外圍機(jī)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(jī)控制完成，是在脫離主機(jī)的情況下進(jìn)行的。

而聯(lián)機(jī)I/O方式是指程序和數(shù)據(jù)的輸入輸出都是在主機(jī)的直接控制下進(jìn)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。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(jī)交互能力使用戶能直接控制自

己的作業(yè)；主機(jī)的共享使多用戶能同時使用同一臺計算機(jī)，獨(dú)立地處理自己的作

業(yè)。

7.實(shí)現(xiàn)分時系統(tǒng)的關(guān)鍵問題是什么？應(yīng)如何解決？

答：關(guān)鍵問題是當(dāng)用戶在自己的終端上鍵入命令時一，系統(tǒng)應(yīng)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(shè)置多路卡，使主機(jī)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(yīng)使所有的用戶作業(yè)都直接進(jìn)入內(nèi)存，并且為每個作業(yè)

分配一個時間片，允許作業(yè)只在自己的時間片內(nèi)運(yùn)行，這樣在不長的時間內(nèi)，能

使每個作業(yè)都運(yùn)行一次。

8.為什么要引入實(shí)時OS?

答：實(shí)時操作系統(tǒng)是指系統(tǒng)能及時響應(yīng)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(shí)時任務(wù)協(xié)調(diào)一致地運(yùn)行。引入實(shí)時OS是為了滿足

應(yīng)用的需求，更好地滿足實(shí)時控制領(lǐng)域和實(shí)時信息處理領(lǐng)域的需要。

9.什么是硬實(shí)時任務(wù)和軟實(shí)時任務(wù)？試舉例說明。

答：硬實(shí)時任務(wù)是指系統(tǒng)必須滿足任務(wù)對截止時間的要求，否則可能出現(xiàn)難以預(yù)

測的結(jié)果。舉例來說，運(yùn)載火箭的控制等。

軟實(shí)時任務(wù)是指它的截止時間并不嚴(yán)格，偶爾錯過了任務(wù)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(jī)和16位微機(jī)中，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(wù)操作系統(tǒng)，其中最具代表性的是CP/M和MS-DOS.

11.試列出WindowsOS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(jìn)。

答（1）MicrosoftWindows1.0是微軟公司在個人電腦上開發(fā)圖形界面的首次

嘗試。（2）Windows95是混合的16位/32位系統(tǒng)，第-一個支持32位。帶來了更

強(qiáng)大、更穩(wěn)定、更實(shí)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）

Windows98是微軟公司的混合16位/32位Windows操作系統(tǒng)，改良了硬件標(biāo)準(zhǔn)

的支持，革新了內(nèi)存管理，是多進(jìn)程操作系統(tǒng)。（4）WindowsXP是基于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）WindowsVista包含了上百種新功能；特別是新版圖形用戶界面和

WindowsAero全新界面風(fēng)格、加強(qiáng)的搜尋功能（WindowsIndexingService）、

新媒體創(chuàng)作工具以及重新設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)、音頻、輸出（打?。┖惋@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(shí)時系統(tǒng)進(jìn)行比較。

答（1）及時性：實(shí)時信息處理系統(tǒng)對實(shí)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(shí)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(shí)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(wù)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(wù)。（3）可靠性：分時系統(tǒng)也要求系統(tǒng)可靠，但相比之下，實(shí)

時系統(tǒng)則要求系統(tǒng)具有高度的可靠性。因?yàn)槿魏尾铄e都可能帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損

失，甚至是災(zāi)難性后果，所以在實(shí)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(jī)管理有哪些主要功能？它們的主要任務(wù)是什么？

答：處理機(jī)管理的主要功能是：進(jìn)程管理、進(jìn)程同步、進(jìn)程通信和處理機(jī)調(diào)度；

進(jìn)程管理：為作業(yè)創(chuàng)建進(jìn)程，撤銷已結(jié)束進(jìn)程，控制進(jìn)程在運(yùn)行過程中的狀態(tài)轉(zhuǎn)

換。進(jìn)程同步：為多個進(jìn)程（含線程）的運(yùn)行進(jìn)行協(xié)調(diào)。

通信：用來實(shí)現(xiàn)在相互合作的進(jìn)程之間的信息交換。

處理機(jī)調(diào)度：

（1）作業(yè)調(diào)度。從后備隊(duì)里按照一定的算法，選出若干個作業(yè)，為他們分配運(yùn)

行所需的資源（首選是分配內(nèi)存）。

（2）進(jìn)程調(diào)度：從進(jìn)程的就緒隊(duì)列中，按照一定算法選出一個進(jìn)程，把處理機(jī)

分配給它，并設(shè)置運(yùn)行現(xiàn)場，使進(jìn)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(wù)是什么？

答：內(nèi)存管理的主要功能有：內(nèi)存分配、內(nèi)存保護(hù)、地址映射和內(nèi)存擴(kuò)充。

內(nèi)存分配：為每道程序分配內(nèi)存。

內(nèi)存保護(hù)：確保每道用戶程序都只在自己的內(nèi)存空間運(yùn)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(yīng)的物理地址。

內(nèi)存擴(kuò)充：用于實(shí)現(xiàn)請求調(diào)用功能，置換功能等。

16.設(shè)備管理有哪些主要功能？其主要任務(wù)是什么？

答：主要功能有：緩沖管理、設(shè)備分配和設(shè)備處理以及虛擬設(shè)備等。

主要任務(wù)：完成用戶提出的I/O請求，為用戶分配I/O設(shè)備;提高CPU和I/O設(shè)

備的利用率；提高I/O速度；以及方便用戶使用I/O設(shè)備.

17.文件管理有哪些主要功能？其主要任務(wù)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(hù)。文件管理的主要任務(wù)：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(jìn)程的異步性，進(jìn)程以人們不可預(yù)

知的速度向前推進(jìn)，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(yù)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：①在OS設(shè)計時，各模塊間的接口規(guī)定很難滿

足在模塊完成后對接口的實(shí)際需求。②在OS設(shè)計階段，設(shè)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(shè)計的各模

塊設(shè)計齊頭并進(jìn)，無法尋找可靠的順序，造成各種決定的無序性，使程序設(shè)計人

員很難做到設(shè)計中的每-?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0S中，為什么要采用客戶/服務(wù)器模式？

答：C/S模式具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：⑴數(shù)據(jù)的分布處理和存儲。⑵便于集中管理。⑶

靈活性和可擴(kuò)充性。⑷易于改編應(yīng)用軟件。

21.試描述什么是微內(nèi)核0S。

答：1）足夠小的內(nèi)核2）基于客戶/服務(wù)器模式3）應(yīng)用機(jī)制與策略分離原理4）

采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)。

22.在基于微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的0S中，應(yīng)用了哪些新技術(shù)？

答：在基于微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的0S中，采用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)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(yùn)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(jìn)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(diǎn)？它為何能有這些優(yōu)點(diǎn)？

答：1）提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性2）增強(qiáng)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)。因?yàn)槲?nèi)核OS結(jié)構(gòu)是建立在模

塊化、層次化結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上的，并采用了客戶/服務(wù)器模式和面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)

計技術(shù)，所以能有這些優(yōu)點(diǎn)。

第二章

1.什么是前趨圖？為什么要引入前趨圖？

答：前趨圖(PrecedenceGraph)是一個有向無循環(huán)圖，記為DAG(Directed

Acyclic

Graph),用于描述進(jìn)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:

Sl=a：=x+y;S2=b：=z+l;S3=c：=a-b；S4=w：=c+l;

答：其前趨圖為:

3.為什么程序并發(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(xiàng)任務(wù)需要相互合

作，致使這些并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程之間，形成了相互制約關(guān)系，從而使得進(jìn)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(yùn)行失去了封閉性，也會導(dǎo)致其失去可再現(xiàn)性。

5.在操作系統(tǒng)中為什么要引入進(jìn)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(jìn)程概念。

影響：使程序的并發(fā)執(zhí)行得以實(shí)行。

6.試從動態(tài)性，并發(fā)性和獨(dú)立性上比較進(jìn)程和程序?

答：(1)動態(tài)性是進(jìn)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(jìn)程有-定的生命期，而程序只是一組

有序的指令集合，是靜態(tài)實(shí)體。

(2)并發(fā)性是進(jìn)程的重要特征，同時也是OS的重要特征。引入進(jìn)程的目的正是

為了使其程序能和其它進(jìn)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(dú)立性是指進(jìn)程實(shí)體是一個能獨(dú)立運(yùn)行的基本單位，也是系統(tǒng)中獨(dú)立獲得資

源和獨(dú)立調(diào)度的基本單位。對于未建立任何進(jìn)程的程序，不能作為獨(dú)立單位參加

運(yùn)行。

7.試說明PCB的作用，為什么說PCB是進(jìn)程存在的惟一標(biāo)志？

答：PCB是進(jìn)程實(shí)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(dú)立運(yùn)行的程序，成為一個能獨(dú)立運(yùn)行的基本單

位，成為能與其它進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程。OS是根據(jù)PCB對并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程進(jìn)行

控制和管理的。

8.試說明進(jìn)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)一執(zhí)行狀態(tài)：進(jìn)程分配到CPU資源

(2)執(zhí)行狀態(tài)一就緒狀態(tài)：時間片用完

(3)執(zhí)行狀態(tài)一阻塞狀態(tài)：I/O請求

(4)阻塞狀態(tài)-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(jìn)程需要，操作系統(tǒng)

需要，對換需要和負(fù)荷調(diào)節(jié)需要。處于掛起狀態(tài)的進(jìn)程不能接收處理機(jī)調(diào)度。

10.在進(jìn)行進(jìn)程切換時，所要保存的處理機(jī)狀態(tài)信息有哪些？

答：進(jìn)行進(jìn)程切換時，所要保存的處理機(jī)狀態(tài)信息有：

(1)進(jìn)程當(dāng)前暫存信息2)下一指令地址信息3)進(jìn)程狀態(tài)信息

(4)過程和系統(tǒng)調(diào)用參數(shù)及調(diào)用地址信息。

11.試說明引起進(jìn)程創(chuàng)建的主要事件。

答：引起進(jìn)程創(chuàng)建的主要事件有：用戶登錄、作業(yè)調(diào)度、提供服務(wù)、應(yīng)用請求。

12.試說明引起進(jìn)程被撤銷的主要事件。

答：引起進(jìn)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(hù)錯、

非法指令、特權(quán)指令錯、運(yùn)行超時、等待超時、算術(shù)運(yùn)算錯、I/O故障)、外界

干預(yù)(操作員或操作系統(tǒng)干預(yù)、父進(jìn)程請求、父進(jìn)程終止)。

13.在創(chuàng)建一個進(jìn)程時所要完成的主要工作是什么？

(1)OS發(fā)現(xiàn)請求創(chuàng)建新進(jìn)程事件后，調(diào)用進(jìn)程創(chuàng)建原語CreatO；

(2)申請空白PCB；3)為新進(jìn)程分配資源；4)初始化進(jìn)程控制塊；

(5)將新進(jìn)程插入就緒隊(duì)列.

14.在撤銷一個進(jìn)程時所要完成的主要工作是什么？

答：1)根據(jù)被終止進(jìn)程標(biāo)識符，從PCB集中檢索出進(jìn)程PCB,讀出該進(jìn)程狀態(tài)。

(2)若被終止進(jìn)程處于執(zhí)行狀態(tài)，立即終止該進(jìn)程的執(zhí)行，置調(diào)度標(biāo)志真，指

示該進(jìn)程被終止后重新調(diào)度。

(3)若該進(jìn)程還有子進(jìn)程，應(yīng)將所有子孫進(jìn)程終止，以防它們成為不可控進(jìn)程。

(4)將被終止進(jìn)程擁有的全部資源，歸還給父進(jìn)程，或歸還給系統(tǒng)。

(5)將被終止進(jìn)程PCB從所在隊(duì)列或列表中移出，等待其它程序搜集信息。

15.試說明引起進(jìn)程阻塞或被喚醒的主要事件是什么？

答：a.請求系統(tǒng)服務(wù)；b.啟動某種操作；c.新數(shù)據(jù)尚未到達(dá)；d.無新工作可

做.

16.進(jìn)程在運(yùn)行時存在哪兩種形式的制約？并舉例說明之。

(1)間接相互制約關(guān)系。舉例：有兩進(jìn)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(jī)分配給了進(jìn)程B,則進(jìn)程A只能阻塞；一旦B釋放打印

機(jī)，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(jìn)程A通過單緩沖向進(jìn)程B提供數(shù)據(jù)。

當(dāng)緩沖空時，計算進(jìn)程因不能獲得所需數(shù)據(jù)而阻塞，當(dāng)進(jìn)程A把數(shù)據(jù)輸入緩沖

區(qū)后，便喚醒進(jìn)程B；反之，當(dāng)緩沖區(qū)已滿時，進(jìn)程A因沒有緩沖區(qū)放數(shù)據(jù)而阻

塞，進(jìn)程B將緩沖區(qū)數(shù)據(jù)取走后便喚醒A。

17.為什么進(jìn)程在進(jìn)入臨界區(qū)之前應(yīng)先執(zhí)行“進(jìn)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(shí)現(xiàn)多個進(jìn)程對臨界資源的互斥訪問，必須在臨界區(qū)前面增加?段用于

檢查欲訪問的臨界資源是否正被訪問的代碼，如果未被訪問，該進(jìn)程便可進(jìn)入臨

界區(qū)對資源進(jìn)行訪問，并設(shè)置正被訪問標(biāo)志，如果正被訪問，則本進(jìn)程不能進(jìn)入

臨界區(qū)，實(shí)現(xiàn)這一功能的代碼為〃進(jìn)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(fù)未被訪問標(biāo)志，使其它進(jìn)程能再訪問此臨界資源。

18.同步機(jī)構(gòu)應(yīng)遵循哪些基本準(zhǔn)則？為什么？

答：同步機(jī)構(gòu)應(yīng)遵循的基本準(zhǔn)則是：空閑讓進(jìn)、忙則等待、有限等待、讓權(quán)等待

原因：為實(shí)現(xiàn)進(jìn)程互斥進(jìn)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：wait(S)：當(dāng)S.valueX)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(jìn)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.valueT；當(dāng)S.value<0時，表示該類

資源已分配完畢，進(jìn)程應(yīng)調(diào)用block原語自我阻塞，放棄處理機(jī)，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.valueWO,則表示在該信號量鏈表中，仍有等待該資源的進(jìn)

程被阻塞，因此應(yīng)調(diào)用wakeup原語，將S.L鏈表中的第一個等待進(jìn)程喚醒。

20.你認(rèn)為整型信號量機(jī)制是否完全遵循了同步機(jī)構(gòu)的四條準(zhǔn)則？

答：整型信號量機(jī)制不完全遵循同步機(jī)制的四條準(zhǔn)則，它不滿足“讓權(quán)等待”準(zhǔn)

則。

21.如何利用信號量機(jī)制來實(shí)現(xiàn)多個進(jìn)程對臨界資源的互斥訪問？并舉例說明

之。

答：為使多個進(jìn)程互斥訪問某臨界資源，只需為該資源設(shè)置一互斥信號量mutex,

并設(shè)其初值為1,然后將各進(jìn)程訪問該資源的臨界區(qū)CS置于wait(mutex)和

signal(mutex)操作之間即可。這樣，每個欲訪問該臨界資源的進(jìn)程在進(jìn)入臨界

區(qū)之前，都要先對mutex執(zhí)行wait操作，若該資源此刻未被訪問，本次wait操

作必然成功，進(jìn)程便可進(jìn)入自己的臨界區(qū)，這時若再有其他進(jìn)程也欲進(jìn)入自己的

臨界區(qū)，此時由于對mutex執(zhí)行wait操作定會失敗，因而該進(jìn)程阻塞，從而保

證了該臨界資源能被互斥訪問。當(dāng)訪問臨界資源的進(jìn)程退出臨界區(qū)后，應(yīng)對

mutex執(zhí)行signal操作，釋放該臨界資源。利用信號量實(shí)現(xiàn)進(jìn)程互斥的進(jìn)程描

述

如下：

Varmutex:semaphore:=1；

begin

parbegin

process1:begin

repeat

wait(mutex)；

criticalsection

signal(mutex)；

remaindersection

untilfalse；

end

process2:begin

repeat

wait(mutex)；

criticalsection

signal(mutex)；

remaindersection

untilfalse；

end

parend

22.試寫出相應(yīng)的程序來描述圖2-17所示的前驅(qū)圖。

答(a)Vara,b,c,d,e,f,g,h;semaphores0,0,0,0,0,0,0,0;

begin

parbegin

beginSI;signal(a);signal(b);end;

beginwait(a);S2;signal(c);signal(d);end;

beginwait(b);S3;signal(e);end;

beginwait(c);S4;signal(f);end;

beginwait(d);S5;signal(g);end;

beginwait(e);S6;signal(h);end;

beginwait(f);wait(g);wait(h);S7;end;

parend

end

(b)Vara,b,c,d,e,f,g,h,i,j;semaphores0,0,0,0,0,0,0,0,0,

0;

begin

parbegin

beginSI;signal(a);signal(b);end;

beginwait(a);S2;signal(c);signal(d);end;

beginwait(b);S3;signal(e);signal(f);end;

beginwait(c);S4;signal(g);end;

beginwait(d);S5;signal(h);end;

beginwait(e);S6;signal(i);end;

beginwait(f);S7;signal(j);end;

beginwait(g);wait(h);wait(i);wait(j);S8;end;

parend

end

23.在生產(chǎn)者消費(fèi)者問題中，如果缺少了signal(full)或signal(empty),對執(zhí)

行結(jié)果有何影響？

答：如果缺少signal(full),那么表明從第一個生產(chǎn)者進(jìn)程開始就沒有改變信

號量full值，即使緩沖池產(chǎn)品已滿，但full值還是0,這樣消費(fèi)者進(jìn)程執(zhí)行

wait(full)時認(rèn)為緩沖池是空而取不到產(chǎn)品，消費(fèi)者進(jìn)程一直處于等待狀態(tài)。

如果缺少signal(empty),在生產(chǎn)者進(jìn)程向n個緩沖區(qū)投滿產(chǎn)品后消費(fèi)者進(jìn)程才

開始從中取產(chǎn)品，這時empty=O,full=n,那么每當(dāng)消費(fèi)者進(jìn)程取走一個產(chǎn)品

empty值并不改變，直到緩沖池取空了，empty值也是0,即使目前緩沖池有n個

空緩沖區(qū)，生產(chǎn)者進(jìn)程要想再往緩沖池中投放產(chǎn)品也會因?yàn)樯暾埐坏娇站彌_區(qū)被

阻塞。

24.在生產(chǎn)消費(fèi)者問題中，如果將兩個wait操作即wait(full)和wait(mutex)

互換位置，或者將signal(mutex)與signal(full)互換位置，結(jié)果如何？

答:將wait(full)和wait(mutex)互換位置后，可能引起死鎖?？紤]系統(tǒng)中緩沖

區(qū)全滿時，若一生產(chǎn)者進(jìn)程先執(zhí)行了wait(mutex)操作并獲得成功，則當(dāng)再執(zhí)行

wait(empty)操作時，它將因失敗而進(jìn)入阻塞狀態(tài)，它期待消費(fèi)者進(jìn)程執(zhí)行

signal(empty)來喚醒自己,在此之前，它不可能執(zhí)行signal(mutex)操作，從

而使試圖通過執(zhí)行wait(mutex)操作而進(jìn)入自己的臨界區(qū)的其他生產(chǎn)者和所有

消費(fèi)者進(jìn)程全部進(jìn)入阻塞狀態(tài)，這樣容易引起系統(tǒng)死鎖。若signal(mutex)和

signal(full)互換位置后只是影響進(jìn)程對臨界資源的釋放次序，而不會引起系統(tǒng)

死鎖，因此可以互換位置。

25.我們在為某一臨界資源設(shè)置一把鎖W,當(dāng)W=1時表示關(guān)鎖，當(dāng)W=0時表示鎖

已打開。試寫出開鎖和關(guān)鎖的原語，并利用他們實(shí)現(xiàn)互斥。

答：整型信號量：lock(W):whileW=1dono-op

W:=l;

unlock(W):W:=0;

記錄型信號量：lock(W):W:=W+1;

if(W>1)thenblock(W,L)

unlock(W):W:=W-1;

if(W>0)thenwakeup(W,L)

例子：

VarW:semaphore:=0；

begin

repeat

lock(W);

criticalsection

unlock(W);

remaindersection

untilfalse;

end

26.試修改下面生產(chǎn)者一消費(fèi)者問題解法中的錯誤：

答：producer:

begin

repeat

produceraniteminnextp;

wait(mutex);

wait(full);/*應(yīng)為wait(empty),而且還應(yīng)該在wait(mutex)的前面*/

buffer(in):=nextp;

/*緩沖池數(shù)組游標(biāo)應(yīng)前移：in:=(in+l)modn;*/

signal(mutex);

/*signal(full);*/

untilfalse;

end

consumer:

begin

repeat

wait(mutex);

wait(empty);/*應(yīng)為wait(full),而且還應(yīng)該在wait(mutex)的前面*/

nextc:=buffer(out);

out:=out+l;/*考慮循環(huán)，應(yīng)改為：out:=(out+1)modn;*/

signal(mutex);/*signal(empty);*/

consumeriteminnextc;

untilfalse;

end

27.試?yán)糜涗浶托盘柫繉懗鲆粋€不會出現(xiàn)死鎖的哲學(xué)家進(jìn)餐問題的算法.

答：Varchopstick:array[0,4]ofsemaphore;

所有信號量均被初始化為1,第i位哲學(xué)家的活動可描述為：

Repeat

Wait(chopstick[i]);

Wait(.chopstick[(i+1)mod5]);

Ea.t;

Signal(chopstick[i]);

Signal(chopstick[(i+1)mod5])

Ea.t;

Think;

Untilfalse;

28.在測量控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集任務(wù)，把所采集的數(shù)據(jù)送一單緩沖區(qū)；計算

任務(wù)從該單緩沖中取出數(shù)據(jù)進(jìn)行計算.試寫出利用信號量機(jī)制實(shí)現(xiàn)兩者共享單

緩沖的同步算法。

答：a.Varmutex,empty,full:semaphore:=1,1,0;

gather:

begin

repeat

gatherdatainnextp;

wait(empty);

wait(mutex);

buffer:=nextp;

signal(mutex);

signal(full);

untilfalse;

end

compute:

begin

repeat

wait(full);

wait(mutex);

nextc:=buffer;

signal(mutex);

signal(empty);

computedatainnextc;

untilfalse;

end

b.Varempty,full:semaphore:=1,0;

gather:

begin

repeat

gatherdatainnextp;

wait(empty);

buffer:=nextp;

signal(full);

untilfalse;

end

compute:

begin

repeat

wait(full);

nextc:=buffer;

signal(empty);

computedatainnextc;

untilfalse;

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：①管程的名稱；②局部于管程內(nèi)部的共享數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)說明；

③對該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行操作的一組過程；④對局部于管程內(nèi)部的共享數(shù)據(jù)設(shè)置初始

值的語句；

當(dāng)一個進(jìn)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(jìn)程不釋放管程，則其它進(jìn)程無法進(jìn)入管程，被迫長時間地

等待。為了解決這個問題，引入了條件變量condition。

30.如何利用管程來解決生產(chǎn)者與消費(fèi)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(dāng)count2n時，表示緩沖池已滿，

生產(chǎn)者須等待。2)get(item)過程。消費(fèi)者利用該過程從緩沖池中取出一個產(chǎn)

品，當(dāng)countWO時，表示緩沖池中已無可取的產(chǎn)品，消費(fèi)者應(yīng)等待。

PC管程可描述如下：

typeproducer-consumer=monitor

Varin,out,count:integer;

buffer:array[0,n-l]ofitem;

notfull,notempty:condition;

procedureentrydot(item)

begin

ifcount>=nthennotfull,wait;

buffer(in):=nextp;

in:=(in+l)modn;

count:=count+l;

ifnotempty.queuethennotempty.signal;

end

procedureentryget(item)

begin

ifcount<=0thennotfull,wait;

nextc:=buffer(out);

out:=(out+l)modn;

count:=count-l;

ifnotfull.quenethennotfull.signal;

end

beginin:=out:=0;

count:=0

end

在利用管程解決生產(chǎn)者一消費(fèi)者問題時，其中的生產(chǎn)者和消費(fèi)者可描述為:

producer:begin

pepeat

produceanineminnestp

PC.put(item);

untilfalse;

end

consumer:begin

repeat

PC.get(item);

consumetheiteminenxtc;

untilfalse;

end

31.什么是AND信號量？試?yán)肁ND信號量寫出生產(chǎn)者一消費(fèi)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(jìn)程在整個運(yùn)行過程中所需要的所有臨界資源，一次性地全部分配給進(jìn)程，用

完后一次性釋放。

解決生產(chǎn)者一消費(fèi)者問題可描述如下：

varmutex,empty,full:semaphore:=1,n,0;

buffer:array[0,...,n-l]ofitem;

in,out:integer:=0,0;

begin

parbegin

producer:begin

repeat

produceaniteminnextp;

wait(empty);

wait(si,s2,s3,...,sn);//si,s2,...,sn為執(zhí)行生產(chǎn)者進(jìn)程除empty外其余的

條件

wait(mutex);

buffer(in):=nextp;

in:=(in+l)modn;

signal(mutex);

signal(full);

signal(si,s2,s3,...,sn);

untilfalse;

end

consumer:begin

repeat

wait(full);

wait(kl,k2,k3,...,kn);//kl,k2,...,kn為執(zhí)行消費(fèi)者進(jìn)程除full外其余的

條件

wait(mutex);

nextc:=buffer(out);

out:=(out+l)modn;

signal(mutex);

signal(empty);

signal(kl,k2,k3,...,kn);

consumetheiteminnextc;

untilfalse;

end

parend

end

32.什么是信號量集？試?yán)眯盘柫考瘜懗鲎x者一寫者問題的解法。

答：對AND信號量加以擴(kuò)充，形成的信號量集合的讀寫機(jī)制。

解法：VarRNinteger;

L,mx:semaphore:=RN,1;

begin

parbegin

reader:begin

repeat

Swait(L,1,1);

Swait(mx,1,1);

performreadoperation;

Ssignal（L,1）;

untilfalse

end

writer:begin

repeat

Swait（mx,1,1;L,RN,0）;

performwriteoperation;

Ssignal（mx,1）;

untilfalse

end

parend

end

33.試比較進(jìn)程間的低級與高級通信工具。

答：用戶用低級通信工具實(shí)現(xiàn)進(jìn)程通信很不方便，效率低，通信對用戶不透明，

所有操作都必須由程序員來實(shí)現(xiàn)，而高級通信工具彌補(bǔ)了這些缺陷，用戶直接利

用操作系統(tǒng)提供的?組通信命令，高效地傳送大量的數(shù)據(jù)。

34.當(dāng)前有哪幾種高級通信機(jī)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(duì)列通信機(jī)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0S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0S具有更好的并發(fā)性，提高CPU的利用率。進(jìn)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(shí)體（2）獨(dú)立調(diào)度和分派的基本單位（3）可并發(fā)執(zhí)行（4）共享進(jìn)

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(jìn)程和線程進(jìn)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(jìn)程只作為資源擁

有的基本單位。

（2）并發(fā)性。進(jìn)程可以并發(fā)執(zhí)行，一個進(jìn)程的多個線程也可并發(fā)執(zhí)行。

（3）擁有資源。進(jìn)程始終是擁有資源的基本單位，線程只擁有運(yùn)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(jìn)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(jìn)程時付出的開銷顯著大于線程。

39.為了在多線程OS中實(shí)現(xiàn)進(jìn)程之間的同步與通信，通常提供了哪幾種同步機(jī)

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(shí)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(dāng)某線程需利用信號量實(shí)現(xiàn)同一進(jìn)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(yīng)用程

序的地址空間中。

（2）公用信號量。公用信號量是為實(shí)現(xiàn)不同進(jìn)程間或不同進(jìn)程中各線程之間的

同步而設(shè)置的。其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是存放在受保護(hù)的系統(tǒng)存儲區(qū)中，由0S為它分配空

間并進(jìn)行管理。

41.何謂用戶級線程和內(nèi)核支持線程？

答（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(shí)現(xiàn)。用戶級線

程的切換通常發(fā)生在?個應(yīng)用進(jìn)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(yùn)行的線程。無論是用戶進(jìn)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(shí)現(xiàn)

的。在內(nèi)核空間里還為每個內(nèi)核支持線程設(shè)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(shí)施控制。

42.試說明用戶級線程的實(shí)現(xiàn)方法。

答：用戶級線程是在用戶空間中的實(shí)現(xiàn)的，運(yùn)行在“運(yùn)行時系統(tǒng)”與“內(nèi)核控制

線程”的中間系統(tǒng)上。運(yùn)行時系統(tǒng)用于管理和控制線程的函數(shù)的集合。內(nèi)核控制

線程或輕型進(jìn)程LWP可通過系統(tǒng)調(diào)用獲得內(nèi)核提供服務(wù)，利用LWP進(jìn)程作為中間

系統(tǒng)。

43.試說明內(nèi)核支持線程的實(shí)現(xiàn)方法。

答：系統(tǒng)在創(chuàng)建新進(jìn)程時一，分配一個任務(wù)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(dāng)PTDA中的TCB用完，而進(jìn)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(yīng)回收

線程的所有資源和TCB。

第三章

1.高級調(diào)度與低級調(diào)度的主要任務(wù)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(wù)是根據(jù)某種算法，把外存上處于后備隊(duì)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(jī)的現(xiàn)場信息，按某種算法先取進(jìn)程，再把處理

器分配給進(jìn)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(yùn)行的進(jìn)程不再占用內(nèi)存資源，將它們調(diào)至外存等待，把進(jìn)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(yùn)行進(jìn)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(yùn)行期間都必須經(jīng)過若干個相對獨(dú)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(jìn)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，逐個作業(yè)進(jìn)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(dāng)作業(yè)進(jìn)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(yīng)的后備隊(duì)列中。JCB包含的內(nèi)容通常有：1）作業(yè)標(biāo)識2）

用戶名稱3）用戶賬戶4）作業(yè)類型（CPU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(yùn)行）7）資源要求8）進(jìn)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(yīng)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(jìn)入內(nèi)存的作業(yè)數(shù)，取決于多道程序度。應(yīng)將哪些作業(yè)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(wù)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(jī)的現(xiàn)場信息（2）按某種算法選取進(jìn)程（3）把處理機(jī)分配給

進(jìn)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(yīng)遵循的準(zhǔn)則是什么？

答：1）面向用戶的準(zhǔn)則：周轉(zhuǎn)時間短、響應(yīng)時間快、截止時間的保證、優(yōu)先權(quán)

準(zhǔn)則。2）面向系統(tǒng)的準(zhǔn)則：系統(tǒng)吞吐量高、處理機(jī)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(shí)時系統(tǒng)中，各采用哪幾種進(jìn)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(yīng)比優(yōu)先、多級反饋隊(duì)

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(shí)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(jìn)程時確定且在進(jìn)程的整個運(yùn)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(jìn)程時賦予的優(yōu)先權(quán)，可以隨進(jìn)程推進(jìn)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(jìn)程優(yōu)先級的依據(jù)：進(jìn)

程類型、進(jìn)程對資源的需求和用戶要求。

10.試比較FCFS和SPF兩種進(jìn)程調(diào)度算法。

答：相同點(diǎn)：兩種調(diào)度算法都可以用于作業(yè)調(diào)度和進(jìn)程調(diào)度。

不同點(diǎn)：FCFS調(diào)度算法每次都從后備隊(duì)列中選擇一個或多個最先進(jìn)入該隊(duì)列的

作業(yè)，將它們調(diào)入內(nèi)存、分配資源、創(chuàng)建進(jìn)程、插入到就緒隊(duì)列。該算法有利于

長作業(yè)/進(jìn)程，不利于短作業(yè)/進(jìn)程。SPF算法每次調(diào)度都從后備隊(duì)列中選擇一個

或若干個估計運(yùn)行時間最短的作業(yè)，調(diào)入內(nèi)存中運(yùn)行。該算法仃利于短作業(yè)/進(jìn)

程，不利于長作業(yè)/進(jìn)程。

11.在時間片輪轉(zhuǎn)法中，應(yīng)如何確定時間片的大??？

答：時間片應(yīng)略大于一次典型的交互需要的時間。一般應(yīng)考慮三個因素：系統(tǒng)對

相應(yīng)時間的要求、就緒隊(duì)列中進(jìn)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(shí)時系統(tǒng)？

答：實(shí)時系統(tǒng)的調(diào)度算法很多，主要是基于任務(wù)的開始截止時間和任務(wù)緊急/松

弛程度的任務(wù)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(shí)時系統(tǒng)的調(diào)度

實(shí)時性要求而不適用。

13.為什么說多級反饋隊(duì)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(duì)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(duì)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(yīng)時間。對于稍長作業(yè)，通

常只需在第二和第三隊(duì)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(duì)列中運(yùn)行，然后再按輪轉(zhuǎn)

方式運(yùn)行，用戶不必?fù)?dān)心其作業(yè)長期得不到處理。所以，多級反饋隊(duì)列調(diào)度算法

能滿足多用戶需求。

14.為什么在實(shí)時系統(tǒng)中，要求系統(tǒng)(尤其是CPU)具有較強(qiáng)的處理能力？

答：實(shí)時系統(tǒng)中通常有著多個實(shí)時任務(wù)。若處理機(jī)的處理能力不夠強(qiáng)，有可能因

為處理機(jī)忙不過來而使某些實(shí)時任務(wù)得不到及時處理，導(dǎo)致發(fā)生難以預(yù)料的后

果。

15.按照調(diào)度方式可將實(shí)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(wù)的開始截止時間確定的任務(wù)優(yōu)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(shí)時任務(wù)就緒隊(duì)列，該隊(duì)列按各任務(wù)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(shí)時任務(wù)。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(wù)，它們先后到達(dá)。

系統(tǒng)首先調(diào)度任務(wù)1執(zhí)行，在任務(wù)1執(zhí)行期間，任務(wù)2、3又先后到達(dá)。由于任

務(wù)3的開始截止時間早于任務(wù)2,故系統(tǒng)在任務(wù)1后將調(diào)度任務(wù)3執(zhí)行。在此期

間又到達(dá)作業(yè)4,其開始截止時間仍是早于任務(wù)2的，故在任務(wù)3執(zhí)行完后，系

統(tǒng)又調(diào)度任務(wù)4執(zhí)行，最后才調(diào)度任務(wù)2執(zhí)行。

1342

開始做止時間<?Ai

任務(wù)執(zhí)行廠.I；.I；I；I一,

任務(wù)到達(dá)1—ftf

1234

圖3-9EDF算法用于非搶占調(diào)度的調(diào)度方式

17.什么是最低松弛度優(yōu)先調(diào)度算法？舉例說明之。

答：該算法是根據(jù)任務(wù)緊急（或松弛）的程度，來確定任務(wù)的優(yōu)先級。任務(wù)的緊急

程度愈高，為該任務(wù)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(wù)

在200ms時必須完成，而它本身所需的運(yùn)行時間就有100ms,因此，調(diào)度程序

必須在100ms之前調(diào)度執(zhí)行，該任務(wù)的緊急程度（松弛程度）為100ms。又如，

另一任務(wù)在400ms時必須完成，它本身需要運(yùn)行150ms,則其松弛程度為250

niSo

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(jìn)程在運(yùn)行過程中因爭奪資源而造成的一種僵局，當(dāng)進(jìn)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(jìn)。

產(chǎn)生死鎖的原因?yàn)楦偁庂Y源和進(jìn)程間推進(jìn)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(shí)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(yù)防、避免、檢測和解除死鎖中，預(yù)防死鎖最容易實(shí)

現(xiàn)；避免死鎖使資源的利用率最高。

20.請?jiān)敿?xì)說明可通過哪些途徑預(yù)防死鎖。

答（1）摧棄“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(jìn)程

需要的所有資源分配給它；

(2)損棄“不剝奪”條件，就是已經(jīng)擁有資源的進(jìn)程，當(dāng)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)推棄“環(huán)路等待”條件，就是將所有資源按類型排序標(biāo)號，所有進(jìn)程對資

源的請求必須嚴(yán)格按序號遞增的次序提出。

21.在銀行家算法的例子中，如果P。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？(此答案有點(diǎn)問題，需重新考慮)

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MaxAllocationNeedAvailable

進(jìn)程ABCABCABCABC

Po753010743332

Pl322200122

3102

902600

p2

222211011

p3

433002431

p4

(2)具體分析如下：

①RequstO(0,1,0)<=NeedO(7,4,3);

②RequstO(0,1,0)<=Available(2,3,0);

系統(tǒng)先假定可為P0分配資源，并修改Available。,Allocation。和Need。向量,

由此形成

的資源變化情況如下圖所示：

^情況MaxAllocationNeedAvailable

進(jìn)程ABCABcABCABC

Po763010743322

Pl322200122

902302600

p2

P3222211011

P4430013.

(3)P0請求資源：P0發(fā)出請求向量Requst0(0,l,0),系統(tǒng)按銀行家算法進(jìn)行檢

查：

①RequstO(0,1,0)<=NeedO(7,4,3);

②RequstO(O,1,0)〈二Available(2,3,0);

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

Work|Need|Allocation|Work+Allocation|

ABCABCABcABcFinish

Po322733020342Ture

Pi342122200542Ture

542600302844Ture

p2

8440112111055Ture

p3

p.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(jìn)

程P2提出

Request。,2,2,2）后，系統(tǒng)能否將資源分配給它?

ProcessAllocationNeedAvailable

Po003200121622

Pi10001750

13542356

P2

03320652

P3

00140656

P4

試問：（1）該狀態(tài)是否安全？

（2）擷程P2提出請求Request（1,2,2,2）后，系統(tǒng)能否將資源分配給它？（參

考答案有錯）

答:（1）安全,因?yàn)榇嬖诎踩蛄衶PO,P3,P4,P1,P2}

⑵若進(jìn)程P2提出請求Request^,2,2,2）后，系統(tǒng)不能將資源分配給它，若

分配給進(jìn)程P2,系統(tǒng)還剩的資源情況為（0,4,0,0）,此時系統(tǒng)中的資源將無

法滿足任何一個進(jìn)程的資源請求，從而導(dǎo)致系統(tǒng)進(jìn)入不安全狀態(tài)，容易引起死鎖

的發(fā)生。

第四章

1.為什么要配置層次式存儲器?

答：設(shè)置多個存儲器可以使存儲器兩端的硬件能并行工作；采用多級存儲系統(tǒng)，

特別是Cache技術(shù)，是減輕存儲器帶寬對系統(tǒng)性能影響的最佳結(jié)構(gòu)方案；在微

處理機(jī)內(nèi)部設(shè)置各種緩沖存儲器，減輕對存儲器存取的壓力。增加CPU中寄存器

數(shù)量大大緩解對存儲器壓力。

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(yùn)行時裝入方式，用于多道程序環(huán)境；不允許程序運(yùn)行時在內(nèi)存中移

位置。

3.何謂靜態(tài)鏈接？何謂裝入時動態(tài)鏈接和運(yùn)行時的動態(tài)鏈接？P120

答：靜態(tài)鏈接是指在程序運(yùn)行前，先將各目標(biāo)模塊及它們所需的庫函數(shù)，鏈接成

一個完整的裝配模塊，以后不再拆開的鏈接方式。

裝入時動態(tài)鏈接是指將用戶源程序編譯后得到的一組目標(biāo)模塊，在裝入內(nèi)存時采

用邊裝入邊鏈接的鏈接方式。

運(yùn)行時動態(tài)鏈接是指對某些目標(biāo)模塊的鏈接，是在程序執(zhí)行中需要該目標(biāo)模塊

時，才對它進(jìn)行的鏈接。

4.在進(jìn)行程序鏈接時，應(yīng)完成哪些工作？

答：由鏈接程序Linker將編譯后形成的一組目標(biāo)模塊，以及它們需要的庫函數(shù)

鏈接在一起，形成一個完整的裝入模塊LoadModule。主要工作是修改程序內(nèi)的

相對地址和修改目標(biāo)程序中的外部調(diào)用標(biāo)號。

5.在動態(tài)分區(qū)分配方式中，應(yīng)如何將各空閑分區(qū)鏈接成空閑分區(qū)鏈？

答：在每個分區(qū)的起始部分，設(shè)置一些控制分區(qū)分配的信息，以及用于鏈接各分

區(qū)所用的前向指針；在分區(qū)尾部設(shè)置一個后向指針，通過前后向鏈接指針，將所

有空閑分區(qū)鏈成一個雙向鏈。當(dāng)分區(qū)分配出去后，把狀態(tài)位由“0”改為“1”。

6.為什么要引入動態(tài)重定位？如何實(shí)現(xiàn)？

答：在程序執(zhí)行過程中，每當(dāng)訪問指令或數(shù)據(jù)時一，將要訪問的程序或數(shù)據(jù)的邏輯

地址轉(zhuǎn)換成物理地址，引入了動態(tài)重定位；

具體實(shí)現(xiàn)方法是在系統(tǒng)中增加一個重定位寄存器，用來裝入程序在內(nèi)存中的起始

地址，程序執(zhí)行時，真正訪問的內(nèi)存地址是相對地址與重定位寄存器中的地址相

加之和，從而實(shí)現(xiàn)動態(tài)重定位。

7.在采用首次適應(yīng)算法回收內(nèi)存時，可能出現(xiàn)哪幾種情況？應(yīng)怎樣處理這些情

況？

答：在采用首次適應(yīng)算法回收內(nèi)存時可能出現(xiàn)4種情況：

(1)回收區(qū)前鄰空閑區(qū)。將回收區(qū)與前鄰空閑區(qū)合并，將前鄰空閑區(qū)大小修改

為兩者之和。

(2)回收區(qū)后鄰空閑區(qū)。將兩區(qū)合并，改后鄰空閑區(qū)始址為|口1收區(qū)始址，大小

為兩者之和。

(3)回收區(qū)前后均鄰空閑區(qū)。將三個分區(qū)合并，修改前鄰空閑區(qū)大小為三者之

和。

(4)回收區(qū)前后均不鄰空閑區(qū)。為回收區(qū)設(shè)置空閑區(qū)表項(xiàng)，填入回收區(qū)始址和

大小并插入空閑區(qū)隊(duì)列。

8.令buddy^x)表示大小為21\地址為x的塊的伙伴系統(tǒng)地址，試寫出

buddy^x)的通用表達(dá)式。

答:當(dāng)xMOD2k+1=0時，budd%(x)=x+2,當(dāng)xMOD2k+1=2k

時，k

buddyK(x)=x-2

9.分區(qū)存儲管理中常用那些分配策略？比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)。

答：分區(qū)存儲管理中的常用分配策略：首次適應(yīng)算法、循環(huán)首次適應(yīng)算法、最佳

適應(yīng)算法、最壞適應(yīng)算法。

首次適應(yīng)算法優(yōu)缺點(diǎn)：保留了高址部分的大空閑區(qū)，有利于后來的大型作業(yè)分配；

低址部分不斷被劃分，留下許多難以利用的小空閑區(qū)，每次查找都從低址開始增

加了系統(tǒng)開銷。

循環(huán)首次適應(yīng)算法優(yōu)缺點(diǎn)：內(nèi)存空閑分區(qū)分布均勻，減少了查找系統(tǒng)開銷；缺乏

大空閑分區(qū)，導(dǎo)致不能裝入大型作業(yè)。

最佳適應(yīng)算法優(yōu)缺點(diǎn)：每次分配給文件的都是最適合該文件大小的分區(qū)，內(nèi)存中

留下許多難以利用的小空閑區(qū)。

最壞適應(yīng)算法優(yōu)缺點(diǎn)：剩下空閑區(qū)不太小，產(chǎn)生碎片幾率小，對中小型文件分配

分區(qū)操作有利；存儲器中缺乏大空閑區(qū)，對大型文件分區(qū)分配不利。

10.在系統(tǒng)中引入對換后可帶來哪些好處？

答：交換技術(shù)將暫不需要的作業(yè)移到外存，讓出內(nèi)存空間以調(diào)入其它作業(yè)，交換

到外存的作業(yè)也可以被再次調(diào)入。目的是解決內(nèi)存緊張問題，帶來的好處是進(jìn)一

步提高了內(nèi)存利用率和系統(tǒng)吞吐量。

11.為實(shí)現(xiàn)對換，系統(tǒng)應(yīng)具備哪幾方面的功能？

答：系統(tǒng)應(yīng)具備三方面功能：對換空間管理，進(jìn)程換出，進(jìn)程換入。

12.在以進(jìn)程為單位進(jìn)行對換時，每次是否都將整個進(jìn)程換出？為什么？

答：在以進(jìn)程為單位進(jìn)行對換時，并非每次都將整個進(jìn)程換出。這是因?yàn)椋?/p>

（1）從結(jié)構(gòu)上講，進(jìn)程由程序段、數(shù)據(jù)段和進(jìn)程控制塊組成的，其中進(jìn)程控制塊

總有部分或全部常駐內(nèi)存，不被換出。

（2）程序段和數(shù)據(jù)段可能正被若干進(jìn)程共享，此時它們也不能換出。

13.為實(shí)現(xiàn)分頁存儲管理，需要哪些硬件的支持？

答：動態(tài)重定位技術(shù)、虛擬存儲技術(shù)、多道程序設(shè)計技術(shù)。

14.較詳細(xì)的說明引入分段存儲管理是為了滿足用戶哪幾方面的需要。

答：1）方便編程。用戶通常把自己的作業(yè)按照邏輯關(guān)系劃分為若干段，每段都

從0編址，并有自己名字和長度。因此，希望要訪問的邏輯地址是由段名和段

內(nèi)偏移量決定。

2）信息共享。在實(shí)現(xiàn)對程序和數(shù)據(jù)的共享時，是以信息邏輯單位為基礎(chǔ)。分頁

系統(tǒng)中的頁是存放信息的物理單位，無完整意義，不便于共享；段是信息的邏輯

單位。為了實(shí)現(xiàn)段的共享，希望存儲管理能與用戶程序分段的組織方式相適應(yīng)。

3）信息保護(hù)。對信息的邏輯單位進(jìn)行保護(hù)，分段能更有效方便地實(shí)現(xiàn)信息保護(hù)

功能。

4）動態(tài)增長。在實(shí)際應(yīng)用中，有些段特別是數(shù)據(jù)段，在使用過程中會不斷增長，

事先又無法確切知道增長多少。分段存儲管理方式能較好解決這個問題。

5）動態(tài)鏈接。運(yùn)行時先將主程序?qū)?yīng)的目標(biāo)程序裝入內(nèi)存并啟動運(yùn)行，運(yùn)行過

程中又需要調(diào)用某段時，才將該段調(diào)入內(nèi)存鏈接。所以動態(tài)鏈接也要求以段作為

管理單位。

15.在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？

答在CPU給出有效地址后，由地址變換機(jī)構(gòu)自動將頁號P送入高速緩沖寄存器，

并將此頁號與高速緩存中的所有頁號比較，若找到匹配頁號，表示要訪問的頁表

項(xiàng)在快表中。可直接從快表讀出該頁對應(yīng)物理塊號，送到物理地址寄存器中。如

快表中沒有對應(yīng)頁表項(xiàng)，則再訪問內(nèi)存頁表，找到后，把從頁表項(xiàng)中讀出物理塊

號送地址寄存器；同時修改快表，將此頁表項(xiàng)存入快表。但若寄存器已滿，則

OS必須找到合適的頁表項(xiàng)換出。

16.為什么說分段系統(tǒng)比分頁系統(tǒng)更易于實(shí)現(xiàn)信息的共享和保護(hù)？

答：分頁系統(tǒng)的每個頁面是分散存儲的，為了實(shí)現(xiàn)信息共享和保護(hù)，頁面之間需

要一一對應(yīng)，為此需要建立大量的頁表項(xiàng)；而分段系統(tǒng)的每個段都從0編址，

并采用?段連續(xù)的地址空間，在實(shí)現(xiàn)共享和保護(hù)時，只需為要共享和保護(hù)的程序

設(shè)置一個段表項(xiàng)，將其中的基址與內(nèi)存地址一一對應(yīng)就能夠?qū)崿F(xiàn)。

17.分段和分頁存儲管理有何區(qū)別？

答：1）頁是信息的物理單位，分頁是為了實(shí)現(xiàn)離散分配方式，