操作系統(tǒng)課后習(xí)題答案總結(jié)

第一章OS引論

1.設(shè)計(jì)現(xiàn)代os的主要目標(biāo)是什么？

方便性，有效性，可擴(kuò)充性和開(kāi)放性.

2.OS的作用可表現(xiàn)為哪幾個(gè)方面？

a.OS作為用戶(hù)與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之間的接口；

b.OS作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的管理者；

c.OS作為擴(kuò)充機(jī)器.

3.試說(shuō)明推動(dòng)多道批處理系統(tǒng)形成和發(fā)展的主要?jiǎng)恿κ鞘裁矗?/p>

不斷提高計(jì)算機(jī)資源利用率和系統(tǒng)吞吐量的需要；

4.何謂脫機(jī)I/O和聯(lián)機(jī)I/O?

a.脫機(jī)輸入輸出方式(Off-LineI/O)是為了解決人機(jī)矛盾及CPU和I/O設(shè)備之

間速度不匹配而提出的.它減少了CPU的空閑等待時(shí)間，提高了I/O速度.具體內(nèi)

容是將用戶(hù)程序和數(shù)據(jù)在一臺(tái)外圍機(jī)的控制下，預(yù)先從低速輸入設(shè)備輸入到磁帶

上，當(dāng)CPU需要這些程序和數(shù)據(jù)時(shí)，在直接從磁帶機(jī)高速輸入到內(nèi)存，從而大大

加快了程序的輸入過(guò)程，減少了CPU等待輸入的時(shí)間，這就是脫機(jī)輸入技術(shù);當(dāng)

程序運(yùn)行完畢或告一段落，CPU需要輸出時(shí)，無(wú)需直接把計(jì)算結(jié)果送至低速輸出

設(shè)備，而是高速把結(jié)果輸出到磁帶上，然后在外圍機(jī)的控制下，把磁帶上的計(jì)算

結(jié)果由相應(yīng)的輸出設(shè)備輸出，這就是脫機(jī)輸出技術(shù).

b.若這種輸入輸出操作在主機(jī)控制下進(jìn)行則稱(chēng)之為聯(lián)機(jī)輸入輸出方式.

5.試說(shuō)明推動(dòng)分時(shí)系統(tǒng)形成和發(fā)展的主要?jiǎng)恿κ鞘裁矗?/p>

用戶(hù)的需要.即對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，更好的滿(mǎn)足了人-機(jī)交互，共享主機(jī)以及便于用戶(hù)上

機(jī)的需求.

6.試說(shuō)明實(shí)時(shí)任務(wù)的類(lèi)型和實(shí)時(shí)系統(tǒng)的類(lèi)型.

a.實(shí)時(shí)任務(wù)的類(lèi)型按任務(wù)執(zhí)行時(shí)是否呈現(xiàn)周期性來(lái)劃分，分為周期性實(shí)時(shí)任務(wù)

和非周期性實(shí)時(shí)任務(wù)；

--根據(jù)對(duì)截止時(shí)間的要求來(lái)劃分，分為硬實(shí)時(shí)任務(wù)和軟實(shí)時(shí)任務(wù)；

b.通常把要同達(dá)行實(shí)時(shí)控制的系統(tǒng)統(tǒng)稱(chēng)為實(shí)時(shí)控制系統(tǒng),把要求對(duì)信息進(jìn)行實(shí)

時(shí)處理的系統(tǒng)成為實(shí)時(shí)

信息處理系統(tǒng).

7.實(shí)現(xiàn)多道程序應(yīng)解決哪些問(wèn)題？

a.處理機(jī)管理問(wèn)題；

b.內(nèi)存管理問(wèn)題；

c.I/O設(shè)備管理問(wèn)題；

d.文件管理問(wèn)題；

e.作業(yè)管理問(wèn)題.

8.試比較單道與多道批處理系統(tǒng)的特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn).

a.單道批處理系統(tǒng)是最早出現(xiàn)的一種OS,它具有自動(dòng)性，順序性和單道性的特

點(diǎn)；

--多道批處理系統(tǒng)則具有調(diào)度性，無(wú)序性和多道性的特點(diǎn)；

b.單道批處理系統(tǒng)是在解決人機(jī)矛盾及CPU和I/O設(shè)備之間速度不匹配的矛盾

中形成的，旨在提高系統(tǒng)

資源利用率和系統(tǒng)吞吐量，但是仍然不能很好的利用系統(tǒng)資源；

-多道批處理系統(tǒng)是對(duì)單道批處理系統(tǒng)的改進(jìn)，其主要優(yōu)點(diǎn)是資源利用率高，

系統(tǒng)吞吐量大；缺點(diǎn)是

平均周轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)，無(wú)交互能力.

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

a.關(guān)鍵問(wèn)題：及時(shí)接收，及時(shí)處理；

b.對(duì)于及時(shí)接收，只需在系統(tǒng)中設(shè)置一多路卡，多路卡作用是使主機(jī)能同時(shí)接

收用戶(hù)從各個(gè)終端上輸

入的數(shù)據(jù)；

一對(duì)于及時(shí)處理，應(yīng)使所有的用戶(hù)作業(yè)都直接進(jìn)入內(nèi)存，在不長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，能

使每個(gè)作業(yè)都運(yùn)行

—

10為什么要引入實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)？

更好地滿(mǎn)足實(shí)時(shí)控制領(lǐng)域和實(shí)時(shí)信息處理領(lǐng)域的需要.

110S具有哪幾大特征?它的最基本特征是什么？

a.并發(fā)(Concurrence),共享(Sharing),虛擬(Virtual),異步性(Asynchronism).

b.其中最基本特征是并發(fā)和共享.

12內(nèi)存管理有哪些主要功能?它們的主要任務(wù)是什么？

a.主要功能：內(nèi)存分配，內(nèi)存保護(hù)，地址映射和內(nèi)存擴(kuò)充等.

b.內(nèi)存分配的主要任務(wù)是為每道程序分配內(nèi)存空間，提高存儲(chǔ)器利用率，以減

少不可用的內(nèi)存空間，

允許正在運(yùn)行的程序申請(qǐng)附加的內(nèi)存空間，以適應(yīng)程序和數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)的需要.

一內(nèi)存保護(hù)的主要任務(wù)是確保每道用戶(hù)程序都在自己的內(nèi)存空間中運(yùn)行，互不

干擾.

一地址映射的主要任務(wù)是將地址空間中的邏輯地址轉(zhuǎn)換為內(nèi)存空間中與之對(duì)應(yīng)

的物理地址.

―內(nèi)存擴(kuò)充的主要任務(wù)是借助虛擬存儲(chǔ)技術(shù)，從邏輯上去擴(kuò)充內(nèi)存容量.

13處理機(jī)管理具有哪些功能?它們的主要任務(wù)是什么？

a.進(jìn)程控制，進(jìn)程同步，進(jìn)程通信和調(diào)度.

b.進(jìn)程控制的主要任務(wù)是為作業(yè)創(chuàng)建進(jìn)程，撤銷(xiāo)已結(jié)束的進(jìn)程，以及控制進(jìn)程

在運(yùn)行過(guò)程中的狀態(tài)

轉(zhuǎn)換.

-一進(jìn)程同步的主要任務(wù)是對(duì)諸進(jìn)程的運(yùn)行進(jìn)行調(diào)節(jié).

--進(jìn)程通信的任務(wù)是實(shí)現(xiàn)在相互合作進(jìn)程之間的信息交換.

-一調(diào)度分為作業(yè)調(diào)度和進(jìn)程調(diào)度.作業(yè)調(diào)度的基本任務(wù)是從后備隊(duì)列中按照一

定的算法，選擇出若干個(gè)

作業(yè)，為它們分配必要的資源;而進(jìn)程調(diào)度的任務(wù)是從進(jìn)程的就緒隊(duì)列中，按照

一定的算法選出一新

進(jìn)程，把處理機(jī)分配給它，并為它設(shè)置運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)，是進(jìn)程投入運(yùn)行.

14設(shè)備管理有哪些主要功能?其主要任務(wù)是什么？

a.主要功能：緩沖管理，設(shè)備分配和設(shè)備處理，以及虛擬設(shè)備等.

b.主要任務(wù)：完成用戶(hù)提出的I/O請(qǐng)求，為用戶(hù)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(hù)使用I/O設(shè)備.

15文件管理有哪些主要功能?其主要任務(wù)是什么？

a.主要功能：對(duì)文件存儲(chǔ)空間的管理，目錄管理，文件的讀，寫(xiě)管理以及文件

的共享和保護(hù).

b.主要任務(wù)：對(duì)用戶(hù)文件和系統(tǒng)文件進(jìn)行管理，以方便用戶(hù)使用，并保證文件

的安全性.

16試在交互性，及時(shí)性和可靠性方面，將分時(shí)系統(tǒng)與實(shí)時(shí)系統(tǒng)進(jìn)行比較.

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(hù)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(duì)實(shí)用性的要求與分時(shí)系統(tǒng)類(lèi)似，都是以人所能接收的等待時(shí)

間來(lái)確定；而實(shí)時(shí)控制

系統(tǒng)的及時(shí)性則是以控制對(duì)象所要求的開(kāi)始截止時(shí)間和完成截止時(shí)間來(lái)確定的.

c.實(shí)時(shí)系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)的可靠性要求要比分時(shí)系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)的可靠性要求高.

17是什么原因使操作系統(tǒng)具有異步性特征？

a.程序執(zhí)行結(jié)果是不確定的，即程序是不可再現(xiàn)的.

b.每個(gè)程序在何時(shí)執(zhí)行，多個(gè)程序間的執(zhí)行順序以及完成每道程序所需的時(shí)間

都是不確定的，即不可

預(yù)知性.

18試說(shuō)明在MS-DOS3.X以前的版本中，其局限性表現(xiàn)在哪幾個(gè)方面？

a.在尋址范圍上，DOS只有1MB,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足用戶(hù)需要.

b.DOS試單用戶(hù)單任務(wù)操作系統(tǒng)，不支持多任務(wù)并發(fā)執(zhí)行,與實(shí)際應(yīng)用相矛盾.

19MS-DOS由哪幾部分組成?每部分的主要功能是什么？

略.

20為什么Microsoft在開(kāi)發(fā)OS/2時(shí)，選中了80286芯片？

設(shè)計(jì)OS/2的主要目標(biāo)之一是既能充分發(fā)揮80286處理器的能力，又能運(yùn)行在

8086處理器環(huán)境下開(kāi)發(fā)的

程序.因?yàn)樵?0286內(nèi)部提供了兩種工作方式：實(shí)方式和保護(hù)方式，使得Intel

80286處理器不僅提供了多

任務(wù)并發(fā)執(zhí)行的硬件支持，而且還能運(yùn)行所有在8086下編寫(xiě)的程序。

21OS/2的主要功能是什么？

a.多任務(wù).

b.進(jìn)程管理.

c.存儲(chǔ)器管理.

d.文件管理.

e.應(yīng)用程序接口API.

f.表示管理.

22多處理機(jī)OS有哪幾種模式?各有何優(yōu)缺點(diǎn)？

a.2種模式：非對(duì)稱(chēng)多處理模式(AsymmetricMultiprocessingModel)和對(duì)稱(chēng)

多處理模式(Symmetric

MultiprocesingModel).

b.前者易于實(shí)現(xiàn)，但資源利用率低.

一后者優(yōu)點(diǎn)是允許多個(gè)進(jìn)程同時(shí)運(yùn)行，缺點(diǎn)是必須小心控制1/0,以保證能將

數(shù)據(jù)送至適當(dāng)?shù)奶幚砥鳎?/p>

同時(shí)還必須注意使各CPU的負(fù)載平衡.

23試說(shuō)明網(wǎng)絡(luò)OS的主要功能.

a.網(wǎng)絡(luò)通信；

b.資源管理；

C.網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；

d.網(wǎng)絡(luò)管理；

e.互操作能力.

24試比較網(wǎng)絡(luò)OS和分布式OS.

a.網(wǎng)絡(luò)OS是基于由一些互聯(lián)的自主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，以計(jì)算機(jī)技

術(shù)和通信技術(shù)高度發(fā)展為

基礎(chǔ)，能實(shí)現(xiàn)相互通信和相互合作功能的系統(tǒng).分布式OS是指多個(gè)分散的處理單

元，經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)連接而

形成的系統(tǒng).

b.在分布性上，兩者都具有分布處理功能，但網(wǎng)絡(luò)OS的控制功能大多集中在某

個(gè)(些)主機(jī)或網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器

中，即集中式，而分布式OS則是較均勻地分布在系統(tǒng)的各個(gè)站點(diǎn)上，是完全分

布式的.

――在并行性上，分布式OS的任務(wù)分配程序可將多個(gè)任務(wù)分配到多個(gè)處理單元上

而實(shí)現(xiàn)并行，網(wǎng)絡(luò)OS中

通常無(wú)任務(wù)分配功能,每個(gè)用戶(hù)的任務(wù)通常在自己(本地)的計(jì)算機(jī)上處理.

一在透明性上，兩者都具透明性，但網(wǎng)絡(luò)OS指在操作實(shí)現(xiàn)上的透明性，而分布

式OS則在系統(tǒng)內(nèi)部的細(xì)

節(jié)上實(shí)現(xiàn)了很好的隱藏，即具有物理上的透明性.

--在共享性上，分布式OS是比較完全的實(shí)現(xiàn)共享，而網(wǎng)絡(luò)OS共享的資源大多

是在主機(jī)或網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中.

-在健壯性上，分布式系統(tǒng)由于處理和控制功能是分布的，還擁有容錯(cuò)技術(shù)實(shí)

現(xiàn)系統(tǒng)重構(gòu)，因而具有

很強(qiáng)的健壯性；而網(wǎng)絡(luò)OS的控制功能大多集中在主機(jī)或服務(wù)器中，是系統(tǒng)具有

潛在的不可靠性，健

壯性差.

第二章

1.試畫(huà)出下面條語(yǔ)句的前趨圖：

S1:a=5-x;S2:b=a*x;S3:c=4*x;S4:d=b+c;S5:e=d+3.

S1->S2->S4->S5

.....S3

2.試?yán)肂ernstein條件證明上題中的S2和S3語(yǔ)句是可以并發(fā)執(zhí)行的，而S3

和S4語(yǔ)句是不能并發(fā)執(zhí)行的？

證明：

R(S2)={x,a},W(S2)=,R(S3)={x}>W(S3)={c};

可見(jiàn)，S2與S3的讀集與寫(xiě)集兩兩不相交，S2與S3的讀集之間也不相交，因而，

他們滿(mǎn)足Bernstein條件，

S2與S3語(yǔ)句是可以并發(fā)執(zhí)行的.

同理可證S3和S4不能滿(mǎn)足Bernstein條件,是不能并發(fā)執(zhí)行的.

3.程序并發(fā)執(zhí)行為什么會(huì)產(chǎn)生間斷性？

因?yàn)槌绦蛟诓l(fā)執(zhí)行過(guò)程中存在相互制約性.

4.程序并發(fā)執(zhí)行為何會(huì)失去封閉性和可再現(xiàn)性？

因?yàn)槌绦虿l(fā)執(zhí)行時(shí)，多個(gè)程序共享系統(tǒng)中的各種資源，資源狀態(tài)需要多個(gè)程序

來(lái)改變，即存在資源共

享性使程序失去封閉性；而失去了封閉性導(dǎo)致程序失去可再現(xiàn)性.

5.在操作系統(tǒng)中為什么要引入進(jìn)程概念?它會(huì)產(chǎn)生什么樣的影響？

為了使程序在多道程序環(huán)境下能并發(fā)執(zhí)行，并能對(duì)并發(fā)執(zhí)行的程序加以控制和描

述，而引入了進(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(dòng)態(tài)性，并發(fā)性和獨(dú)立性上比較進(jìn)程和程序？

a.動(dòng)態(tài)性是進(jìn)程最基本的特性，可表現(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，

以及由撤銷(xiāo)而消亡，因而進(jìn)程由一定的生命期；而程序只是一組有序指令的集合,

是靜態(tài)實(shí)體.

b.并發(fā)性是進(jìn)程的重要特征，同時(shí)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.

c.獨(dú)立性是指進(jìn)程實(shí)體是一個(gè)能獨(dú)立運(yùn)行的基本單位，同時(shí)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.而對(duì)于未建立任何進(jìn)程的程序，都不能作為一個(gè)獨(dú)立的單位參加運(yùn)行.

7.試說(shuō)明PCB的作用?為什么說(shuō)PCB是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志？

a.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).PCB中記

錄了操作系統(tǒng)所需的用于

描述進(jìn)程情況及控制進(jìn)程運(yùn)行所需的全部信息.因而它的作用是使一個(gè)在多道程

序環(huán)境下不能獨(dú)立運(yùn)行

的程序（含數(shù)據(jù)），成為一個(gè)能獨(dú)立運(yùn)行的基本單位，一個(gè)能和其它進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行

的進(jìn)程.

b.在進(jìn)程的整個(gè)生命周期中，系統(tǒng)總是通過(guò)其PCB對(duì)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

的什么而感知到該進(jìn)程的存在的，所以說(shuō)，PCB是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志.

8.試說(shuō)明進(jìn)程在三個(gè)基本狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換的典型原因.

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(wú)法執(zhí)行，如訪(fǎng)問(wèn)已被占用的臨界資源，就會(huì)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).

9.為什么要引入掛起狀態(tài)?該狀態(tài)具有哪些性質(zhì)？

a.引入掛起狀態(tài)處于5中需要：終端用戶(hù)的需要，父進(jìn)程的需要，操作系統(tǒng)的

需要，對(duì)換的需要和負(fù)荷

調(diào)節(jié)的需要.

b.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(shí)，所要保存的處理機(jī)狀態(tài)信息主要有哪些？

a.進(jìn)程當(dāng)前暫存信息；

b.下一條指令地址信息；

C.進(jìn)程狀態(tài)信息；

d.過(guò)程和系統(tǒng)調(diào)用參數(shù)及調(diào)用地址信息.

11試說(shuō)明引起進(jìn)程創(chuàng)建的主要事件.

a.用戶(hù)登陸；

b.作業(yè)調(diào)度；

c.提供服務(wù)；

d.應(yīng)用請(qǐng)求.

12試說(shuō)明引起進(jìn)程撤消的主要事件.

a.正常結(jié)束；

b.異常結(jié)束；

c.外界干預(yù)；

13在創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程時(shí)，需完成的主要工作是什么？

a.操作系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)請(qǐng)求創(chuàng)建新進(jìn)程事件后，調(diào)用進(jìn)程創(chuàng)建原語(yǔ)CreatO；

b.申請(qǐng)空白PCB；

c.為新進(jìn)程分配資源；

d.初始化進(jìn)程控制塊；

e.將新進(jìn)程插入就緒隊(duì)列.

14在撤消一個(gè)進(jìn)程時(shí)，需完成的主要工作是什么？

a.OS調(diào)用進(jìn)程終止原語(yǔ)；

b.根據(jù)被終止進(jìn)程的標(biāo)志符，從PCB集合中檢索出該進(jìn)程的PCB,從中讀出該

進(jìn)程的狀態(tài)；

c.若被終止進(jìn)程正處于執(zhí)行狀態(tài)，應(yīng)立即中止該進(jìn)程的執(zhí)行，并設(shè)置調(diào)度標(biāo)志

為真；

d.若該進(jìn)程還有子孫進(jìn)程，還應(yīng)將其所有子孫進(jìn)程予以終止；

e.將該進(jìn)程所擁有的全部資源，或者歸還給其父進(jìn)程，或者歸還給系統(tǒng)；

f.將被終止進(jìn)程（它的PCB）從所在隊(duì)列（或鏈表）中移出，等待其它程序來(lái)搜集

信息

試說(shuō)明引起進(jìn)程阻塞或被喚醒的主要事件是什么？

a.請(qǐng)求系統(tǒng)服務(wù)；

b.啟動(dòng)某種操作；

c.新數(shù)據(jù)尚未到達(dá)；

d.無(wú)新工作可做.

16試從調(diào)度性，并發(fā)性，擁有資源及系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)幾個(gè)方面，對(duì)進(jìn)程和線(xiàn)程進(jìn)行比

較.

a.在引入線(xiàn)程的OS中，把線(xiàn)程作為調(diào)度和分派的基本單位，而把進(jìn)程作為資源

擁有的基本單位；

b.在引入線(xiàn)程的OS中，不僅進(jìn)程之間可以并發(fā)執(zhí)行，而且在一個(gè)進(jìn)程中的多個(gè)

線(xiàn)程之間，亦可并發(fā)

執(zhí)行，因而使OS具有更好的并發(fā)性；

c.進(jìn)程始終是擁有資源的一個(gè)獨(dú)立單位，線(xiàn)程自己不擁有系統(tǒng)資源，但它可以

訪(fǎng)問(wèn)其隸屬進(jìn)程的資源；

d.在創(chuàng)建，撤消和切換進(jìn)程方面，進(jìn)程的開(kāi)銷(xiāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于線(xiàn)程的開(kāi)銷(xiāo).

17什么是用戶(hù)級(jí)線(xiàn)程和內(nèi)核級(jí)線(xiàn)程?并對(duì)它們進(jìn)行比較.

a.內(nèi)核級(jí)線(xiàn)程是依賴(lài)于內(nèi)核的，它存在于用戶(hù)進(jìn)程和系統(tǒng)進(jìn)程中，它們的創(chuàng)建，

撤消和切換都由內(nèi)核

實(shí)現(xiàn)；

一用戶(hù)級(jí)線(xiàn)程僅存在于用戶(hù)級(jí)中，它們的創(chuàng)建，撤消和切換不利用系統(tǒng)調(diào)用來(lái)

實(shí)現(xiàn)，因而與內(nèi)核無(wú)關(guān)，

內(nèi)核并不知道用戶(hù)級(jí)線(xiàn)程的存在.

b.內(nèi)核級(jí)線(xiàn)程的調(diào)度和切換與進(jìn)程十分相似，調(diào)度方式采用搶占式和非搶占式,

調(diào)度算法采用時(shí)間輪轉(zhuǎn)

法和優(yōu)先權(quán)算法等，當(dāng)由線(xiàn)程調(diào)度選中一個(gè)線(xiàn)程后，再將處理器分配給它；而用

戶(hù)級(jí)線(xiàn)程通常發(fā)生在

一個(gè)應(yīng)用程序的諸線(xiàn)程之間，無(wú)需終端進(jìn)入OS內(nèi)核，切換規(guī)則也較簡(jiǎn)單，因而，

用戶(hù)級(jí)線(xiàn)程的切換

速度較快.

一用戶(hù)級(jí)線(xiàn)程調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用和調(diào)度另一個(gè)進(jìn)程執(zhí)行時(shí)，內(nèi)核把它們看作是整個(gè)

進(jìn)程的行為，內(nèi)核級(jí)線(xiàn)程

調(diào)用是以線(xiàn)程為單位，內(nèi)核把系統(tǒng)調(diào)用看作是該線(xiàn)程的行為.

一對(duì)于用戶(hù)級(jí)線(xiàn)程調(diào)用，進(jìn)程的執(zhí)行速度隨著所含線(xiàn)程數(shù)目的增加而降低，對(duì)

于內(nèi)核級(jí)線(xiàn)程則相反.

18在SolarisOS中，設(shè)置了哪幾種線(xiàn)程?輕型線(xiàn)程的作用是什么？

a.用戶(hù)級(jí)線(xiàn)程，內(nèi)核級(jí)線(xiàn)程和輕型線(xiàn)程；

b.作用：由LWP實(shí)現(xiàn)了在內(nèi)核與用戶(hù)級(jí)線(xiàn)程之間的隔離，從而使用戶(hù)級(jí)線(xiàn)程與

內(nèi)核無(wú)關(guān).

19在SolarisOS中，用戶(hù)級(jí)線(xiàn)程是通過(guò)什么方式來(lái)訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)核的？

通過(guò)LWP來(lái)訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)核.LWP可為內(nèi)核所識(shí)別，但不能識(shí)別用戶(hù)級(jí)線(xiàn)程，通過(guò)建立

用戶(hù)級(jí)線(xiàn)程與LWP之間的

連接，可以實(shí)現(xiàn)用戶(hù)級(jí)線(xiàn)程與內(nèi)核的通信.

第三章1.什么是臨界資源和臨界區(qū)？

a.一次僅允許一個(gè)進(jìn)程使用的資源成為臨界資源.

b.在每個(gè)進(jìn)程中，訪(fǎng)問(wèn)臨界資源的那段程序稱(chēng)為臨界區(qū).

2.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，在退出臨界區(qū)后又

執(zhí)行"退出區(qū)”代碼？

為了實(shí)現(xiàn)多個(gè)進(jìn)程對(duì)臨界資源的互斥訪(fǎng)問(wèn)，必須在臨界區(qū)前面增加一段用于檢

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

區(qū)對(duì)資源進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，并設(shè)置正被訪(fǎng)問(wèn)標(biāo)志，如果正被訪(fǎng)問(wèn)，則本進(jìn)程不能進(jìn)入

臨界區(qū)，實(shí)現(xiàn)這一功能的代碼成為“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(fǎng)問(wèn)標(biāo)志.

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

a.空閑讓進(jìn).

b.忙則等待.

c.有限等待.

d.讓權(quán)等待.

4.試從物理概念上來(lái)說(shuō)明記錄型信號(hào)量和wait和signal操作？

（有待討論）.

5.你認(rèn)為整型信號(hào)量機(jī)制和記錄型信號(hào)量機(jī)制，是否完全遵循了同步機(jī)構(gòu)的四

條準(zhǔn)則？

a.在整型信號(hào)量機(jī)制中，未遵循〃讓權(quán)等待〃的準(zhǔn)則.

b.記錄型信號(hào)量機(jī)制完全遵循了同步機(jī)構(gòu)的〃空閑讓進(jìn)，忙則等待,有限等待,讓

權(quán)等待〃四條準(zhǔn)則.

6.在生產(chǎn)者一消費(fèi)者問(wèn)題中，如果缺少了signal(full)或signal(empty),對(duì)

執(zhí)行結(jié)果會(huì)有何影響？

生產(chǎn)者一消費(fèi)者問(wèn)題可描述如下：

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

buffer:array[0,...,n-1]ofitem;

in,out:integer:=0,0;

begin

parbegin

producer:begin

repeat

produceaniteminnextp;

wait(empty);

wait(mutex);

buffer(in):=nextp;

in:=(in+l)modn;

signal(mutex);

signal(full);

untilfalse;

end

consumer:begin

repeat

wait(full);

wait(mutex);

nextc:=buffer(out);

out:=(out+l)modn;

signal(mutex);

signal(empty);

consumetheiteminnextc;

untilfalse;

end

parend

end

可見(jiàn)，生產(chǎn)者可以不斷地往緩沖池送消息，如果緩沖池滿(mǎn)，就會(huì)覆蓋原有數(shù)據(jù)，

造成數(shù)據(jù)混亂.而

消費(fèi)者始終因wait(full)操作將消費(fèi)進(jìn)程直接送入進(jìn)程鏈表進(jìn)行等待，無(wú)法訪(fǎng)

問(wèn)緩沖池,造成無(wú)限

等待.

7.在生產(chǎn)者一消費(fèi)者問(wèn)題中，如果將兩個(gè)wait操作即wait(full)和

wait(mutex)互換位置；或者是將signal(mutex)與signal(full)互換位置結(jié)果

會(huì)如何？

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(mutex);

buffer(in):=nextp;

in:=(in+l)modn;

signal(full);

signal(mutex);

untilfalse;

end

consumer:begin

repeat

wait(mutex);

wait(full);

nextc:=buffer(out);

out:=(out+l)modn;

signal(mutex);

signal(empty);

consumetheiteminnextc;

untilfalse;

end

parend

end

a.wait(full)和wait(mutex)互換位置后，因?yàn)閙utex在這兒是全局變量,執(zhí)

行完wait(mutex),則mutex

賦值為0,倘若full也為0,則該生產(chǎn)者進(jìn)程就會(huì)轉(zhuǎn)入進(jìn)程鏈表進(jìn)行等待，而生

產(chǎn)者進(jìn)程會(huì)因全局變量

mutex為0而進(jìn)行等待，使full始終為0,這樣就形成了死鎖.

b.而signal(mutex)與signal(full)互換位置后，從邏輯上來(lái)說(shuō)應(yīng)該是一樣的.

8.我們?yōu)槟撑R界區(qū)設(shè)置一把鎖W,當(dāng)W=1時(shí)，表示關(guān)鎖；W=0時(shí)，表示鎖已打

開(kāi).試寫(xiě)出開(kāi)鎖原語(yǔ)和關(guān)鎖原語(yǔ)，并利用它們?nèi)?shí)現(xiàn)互斥.

開(kāi)鎖原語(yǔ)：

unlock(W):

W=0;

關(guān)鎖原語(yǔ)：

lock(W);

if(W==l)dono_op;

W=l;

利用開(kāi)關(guān)鎖原語(yǔ)實(shí)現(xiàn)互斥：

varW:semaphore:=0;

begin

parbegin

process:

begin

repeat

lock(W);

criticalsection

unlock(W);

remaindersection

untilfalse;

end

parend

9.試修改下面生產(chǎn)者一消費(fèi)者問(wèn)題解法中的錯(cuò)誤：

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?cái)?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+l)modn;*/

signal(mutex);

/*signal(empty);*/

consumeriteminnextc;

untilfalse;

end

10試?yán)糜涗浶托盘?hào)量寫(xiě)出一個(gè)不會(huì)出現(xiàn)死鎖的哲學(xué)家進(jìn)餐問(wèn)題的算法.

設(shè)初始值為1的信號(hào)量為口表示I號(hào)筷子被拿(1=1,2,3,4,...,2n),其中n為自

然數(shù).

send(I):

Begin

ifImod2==1then

(

P(cLU)；

P(c[I-lmod5]);

Eat;

V(c[I-lmod5]);

V(c[I]);

)

else

(

P(c[I-lmod5]);

P(c[I]);

Eat;

V(c[I]);

V(c[I-lmod5]);

}

End

11在測(cè)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(jì)算任

務(wù)從該單緩沖中取出數(shù)據(jù)

進(jìn)行計(jì)算.試寫(xiě)出利用信號(hào)量機(jī)制實(shí)現(xiàn)兩者共享單緩沖的同步算法.

intmutex=l;

intempty=n;

intfull=0;

intin=0;

intout=0;

mainO

(

cobegin

send();

obtain();

coend

}

send()

{

while(1)

collectdatainnextp;

wait(empty);

wait(mutex);

buffer(in)=nextp;

in=(in+l)modn;

signal(mutex);

signal(full);

}

}//send

obtain()

(

while(1)

(

wait(full);

wait(mutex);

nextc:=buffer(out);

out:=(out+l)modn;

signal(mutex);

signal(empty);

calculatethedatainnextc;

}//while

}//obtain

12畫(huà)圖說(shuō)明管程由哪幾部分組成?為什么要引入條件變量？

管程由三部分組成:局部于管程的共享變量說(shuō)明；對(duì)該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行操作的一組

過(guò)程；對(duì)局部于管程的

數(shù)據(jù)設(shè)置初始值的語(yǔ)句.(圖見(jiàn)P80)

因?yàn)檎{(diào)用wait原語(yǔ)后，使進(jìn)程等待的原因有多種，為了區(qū)別它們，引入了條件

變量.

13如何利用管程來(lái)解決生產(chǎn)者一消費(fèi)者問(wèn)題？

(見(jiàn)P82)

14什么是AND信號(hào)量?試?yán)肁ND信號(hào)量寫(xiě)出生產(chǎn)者一消費(fèi)者問(wèn)題的解法.

為解決并行所帶來(lái)的死鎖問(wèn)題，在wait操作中引入AND條件，其基本思想是將

進(jìn)程在整個(gè)運(yùn)行過(guò)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(wèn)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

15在單處理機(jī)環(huán)境下，進(jìn)程間有哪幾種通信方式？

a.共享存儲(chǔ)器系統(tǒng)通信方式；

b.消息傳遞系統(tǒng)通信方式；

c.管道通信方式.

16試比較進(jìn)程間的低級(jí)通信工具與高級(jí)通信工具.

用戶(hù)用低級(jí)通信工具實(shí)現(xiàn)進(jìn)程通信很不方便，因?yàn)槠湫实?通信對(duì)用戶(hù)不透明，

所有的操作都必須

由程序員來(lái)實(shí)現(xiàn).而高級(jí)通信工具則可彌補(bǔ)這些缺陷，用戶(hù)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).

17消息隊(duì)列通信機(jī)制應(yīng)有哪幾方面功能？

略

18試比較消息隊(duì)列與管道通信機(jī)制.

a.所謂管道，是指用于連接?個(gè)讀進(jìn)程和一個(gè)寫(xiě)進(jìn)程，以實(shí)現(xiàn)它們之間通信的

共享文件，又稱(chēng)pipe文件.

管道通信是屬于共享存儲(chǔ)器系統(tǒng)的.

b.消息隊(duì)列通信機(jī)制屬于消息傳遞系統(tǒng)通信機(jī)制，存在通信鏈路，有消息的格

式，有若干緩沖隊(duì)列，

采用獨(dú)特的發(fā)送原語(yǔ)和接收原語(yǔ).（詳見(jiàn)P89—90）

第四章

1.高級(jí)調(diào)度與低級(jí)調(diào)度的主要任務(wù)是什么?為什么要引入中級(jí)調(diào)度？

a.作業(yè)調(diào)度又稱(chēng)宏觀調(diào)度或高級(jí)調(diào)度，其主要任務(wù)是按一定的原則對(duì)外存上處

于后備狀態(tài)的作業(yè)進(jìn)行

一選擇，給選中的作業(yè)分配內(nèi)存，輸入輸出設(shè)備等必要的資源，并建立相應(yīng)的

進(jìn)程，以使該作業(yè)的進(jìn)

---程獲得競(jìng)爭(zhēng)處理機(jī)的權(quán)利.

b.進(jìn)程調(diào)度又稱(chēng)微觀調(diào)度或低級(jí)調(diào)度，其主要任務(wù)是按照某種策略和方法選取

一個(gè)處于就緒狀態(tài)的進(jìn)

-一程，將處理機(jī)分配給它.

c.為了提高內(nèi)存利用率和系統(tǒng)吞吐量，引入了中級(jí)調(diào)度.

2.在作業(yè)調(diào)度中需做出哪兩個(gè)決定？

a.接納多少個(gè)作業(yè)；

b.接納哪些作業(yè).

3.在剝奪調(diào)度方式中,有哪些剝奪原則？

a.時(shí)間片原則；

b.優(yōu)先權(quán)原則；

c.短作業(yè)（進(jìn)程）優(yōu)先原則.

4.在OS中引起進(jìn)程調(diào)度的主要因素有哪些？

（有待討論）

5.選擇調(diào)度方式和調(diào)度算法時(shí)，應(yīng)遵循的準(zhǔn)則是什么？

a.面向用戶(hù)的準(zhǔn)則有周轉(zhuǎn)時(shí)間短，響應(yīng)時(shí)間快，截止時(shí)間的保證，以及優(yōu)先權(quán)

準(zhǔn)則.

b.面向系統(tǒng)的準(zhǔn)則有系統(tǒng)吞吐量高，處理機(jī)利用率好，各類(lèi)資源的平衡利用.

6.在批處理系統(tǒng)，分時(shí)系統(tǒng)和實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，各采用哪幾種進(jìn)程（作業(yè)）調(diào)度算法?

（有待討論）

7.為什么說(shuō)多級(jí)反饋隊(duì)列能較好地滿(mǎn)足各種用戶(hù)的需要？

a.對(duì)于終端型作業(yè)用戶(hù)，由于終端型作業(yè)用戶(hù)所提交的作業(yè)，大都屬于交互型

作業(yè)，系統(tǒng)只要能使

這些作業(yè)（進(jìn)程）在第一隊(duì)列所規(guī)定的時(shí)間片內(nèi)完成，便可使終端型作業(yè)用戶(hù)都感

到滿(mǎn)意.

b.對(duì)于短批處理作業(yè)用戶(hù)，很短的批處理型作業(yè)如果僅在第一隊(duì)列中執(zhí)行一個(gè)

時(shí)間片即可完成，便可

--獲得與終端型作業(yè)一樣的相應(yīng)時(shí)間.對(duì)于稍長(zhǎng)的作業(yè)，通常也只需在第二隊(duì)列

和第三隊(duì)列中各執(zhí)行

——個(gè)時(shí)間片即可完成，其周轉(zhuǎn)時(shí)間仍然很短.

c.對(duì)于長(zhǎng)批處理作業(yè)用戶(hù)，用戶(hù)也不必?fù)?dān)心其作業(yè)長(zhǎng)期得不到處理.

8.在按時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法中，在確定時(shí)間片的大小時(shí)，應(yīng)考慮哪些因素？

a.系統(tǒng)對(duì)相應(yīng)時(shí)間的要求；

b.就緒隊(duì)列中進(jìn)程的數(shù)目；

c.系統(tǒng)的處理能力.

9.為實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)度，對(duì)實(shí)時(shí)系統(tǒng)提出了哪些要求？

a.要提供必要的調(diào)度信息；

b.在調(diào)度方式上要具體情況具體分析；

c.要具有快速響應(yīng)外部中斷的能力；

d.快速任務(wù)分派.

10目前常用的調(diào)度方式和算法，能否應(yīng)用到實(shí)時(shí)系統(tǒng)中？

a.對(duì)于時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法，是一種常用于分時(shí)系統(tǒng)的調(diào)度算法；

b.對(duì)于非搶占式優(yōu)先權(quán)調(diào)度算法，可用于要求不太嚴(yán)格的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中；

c.對(duì)于基于時(shí)鐘中斷搶占的優(yōu)先權(quán)調(diào)度算法，有很好的響應(yīng)效果，可用于大多

數(shù)的實(shí)時(shí)系統(tǒng)中；

d.對(duì)于立即搶占（ImmediatePreemption）的優(yōu)先權(quán)調(diào)度，要求操作系統(tǒng)具有快

速響應(yīng)外部時(shí)間的能力.

11在多處理機(jī)系統(tǒng)中，比較有代表性的線(xiàn)程調(diào)度方式有哪幾種？

a.自調(diào)度方式；

b.成組調(diào)度；

c.專(zhuān)用處理機(jī)分配調(diào)度方式.

12試比較自調(diào)度和成組調(diào)度？

a.自調(diào)度方式是系統(tǒng)中有一個(gè)公共的線(xiàn)程或進(jìn)程的就緒隊(duì)列，所有的處理機(jī)在

空閑時(shí)，都可自己從

--該隊(duì)列中取出一個(gè)進(jìn)程或線(xiàn)程運(yùn)行；

b.成組調(diào)度是由系統(tǒng)將一組相關(guān)的進(jìn)程或線(xiàn)程，同時(shí)分配到一組處理機(jī)上運(yùn)行,

進(jìn)程或線(xiàn)程與處理機(jī)

-----■一對(duì)應(yīng)；

c.在一般情況下，成組調(diào)度的性能優(yōu)于自調(diào)度，因?yàn)樽哉{(diào)度存在瓶頸，低效，

線(xiàn)程切換頻繁等問(wèn)題，而

—成組調(diào)度可減少線(xiàn)程的切換和調(diào)度的開(kāi)銷(xiāo)，因而目前得到了廣泛的認(rèn)可.

13在OS/2中采用哪種調(diào)度方式和調(diào)度算法？

在OS/2中采用的是搶占式調(diào)度方式，多優(yōu)先級(jí)的搶占式調(diào)度算法.

14何謂死鎖?產(chǎn)生死鎖的原因和必要條件是什么？

a.死鎖是指多個(gè)進(jìn)程因競(jìng)爭(zhēng)資源而造成的?種僵局，若無(wú)外力作用，這些進(jìn)程

都將永遠(yuǎn)不能再向前推進(jìn)；

b.產(chǎn)生死鎖的原因有二，一是競(jìng)爭(zhēng)資源，二是進(jìn)程推進(jìn)順序非法；

c.必要條件是：互斥條件，請(qǐng)求和保持條件，不剝奪條件和環(huán)路等待條件.

15在解決死鎖問(wèn)題的幾個(gè)方法中，哪種方法最容易實(shí)現(xiàn)?哪種方法使資源的利

用率最局？

a.解決死鎖可歸納為四種方法：預(yù)防死鎖，避免死鎖，檢測(cè)死鎖和解除死鎖；

b.其中，預(yù)防死鎖是最容易實(shí)現(xiàn)的；

c.避免死鎖使資源的利用率最高.

16請(qǐng)?jiān)敿?xì)說(shuō)明可通過(guò)哪些途徑預(yù)防死鎖？

a.推棄“請(qǐng)求和保持”條件,就是如果系統(tǒng)有足夠的資源，便一次性地把進(jìn)程所需

的所有資源分配給它；

b.挨棄"不剝奪”條件，就是已經(jīng)保持了資源的進(jìn)程，當(dāng)它提出新的資源請(qǐng)求而

不能立即得到滿(mǎn)足時(shí)，

一必須釋放它已經(jīng)保持的所有資源，待以后需要時(shí)再重新申請(qǐng)；

c.挨棄''環(huán)路等待”條件，就是將所有資源按類(lèi)型排序標(biāo)號(hào)，所有進(jìn)程對(duì)資源的

請(qǐng)求必須嚴(yán)格按序號(hào)遞增

—的次序提出.

17在銀行家算法的例子中，如果P0發(fā)出的請(qǐng)求向量由Request。(0,2,0)改為

Request。(0,1,0),問(wèn)系統(tǒng)可否將資源分配給它？

可以.

首先，RequestO(0,1,0)<=NeedO(7,4,3),RequestO(0,1,0)<=Available(2,3,0);

分配后可修改得一資源數(shù)據(jù)表(表略)，進(jìn)行安全性檢查，可以找到一個(gè)安全序列

{P1,P4,P3,P2,P0},

或{Pl,P4,P3,P0,P2},因此，系統(tǒng)是安全的，可以立即將資源分配給P0.

第五章

1.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(chǎng)合？

a.首先由編譯程序?qū)⒂脩?hù)源代碼編譯成若干目標(biāo)模塊，再由鏈接程序?qū)⒕幾g后

形成的目標(biāo)模塊和所需的

一庫(kù)函數(shù)鏈接在一起，組成一個(gè)裝入模塊，再由裝入程序?qū)⒀b入模塊裝入內(nèi)存；

b.裝入模塊的方式有：絕對(duì)裝入方式，可重定位方式和動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)裝入方式；

c.絕對(duì)裝入方式適用于單道程序環(huán)境下；

d.可重定位方式適用于多道程序環(huán)境下；

e.動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)裝入方式也適用于多道程序環(huán)境下.

2.何謂靜態(tài)鏈接及裝入時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接和運(yùn)行時(shí)的動(dòng)態(tài)鏈接？

a.靜態(tài)鏈接是指事先進(jìn)行鏈接形成一個(gè)完整的裝入模塊，以后不再拆開(kāi)的鏈接

方—式；

b.裝入時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接是指目標(biāo)模塊在裝入內(nèi)存時(shí)，邊裝入邊鏈接的鏈接方式；

c.運(yùn)行時(shí)的動(dòng)態(tài)鏈接是將某些目標(biāo)模塊的鏈接推遲到執(zhí)行時(shí)才進(jìn)行.

3.在進(jìn)行程序鏈接時(shí)，應(yīng)完成哪些工作？

a.對(duì)相對(duì)地址進(jìn)行修改；

b.變換外部調(diào)用符號(hào).

4.在動(dòng)態(tài)分區(qū)分配方式中，可利用哪些分區(qū)分配算法？

a.首次適應(yīng)算法；

b.循環(huán)首次適應(yīng)算法；

c.最佳適應(yīng)算法.

5.在動(dòng)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？

應(yīng)在每個(gè)分區(qū)的起始地址部分，設(shè)置一些用于控制分區(qū)分配的信.息，以及用于鏈

接各分區(qū)的前向指針；

在分區(qū)尾部則設(shè)置一后向指針，通過(guò)前，后向指針將所有的分區(qū)鏈接成一個(gè)雙向

鏈.

6.為什么要引入動(dòng)態(tài)重定位?如何實(shí)現(xiàn)？

a.為了在程序執(zhí)行過(guò)程中，每當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)指令或數(shù)據(jù)時(shí)，將要訪(fǎng)問(wèn)的程序或數(shù)據(jù)的

邏輯地址轉(zhuǎn)換成物理地

-一址，引入了動(dòng)態(tài)重定位.

b.可在系統(tǒng)中增加一個(gè)重定位寄存器，用它來(lái)裝入（存放）程序在內(nèi)存中的起始

地址，程序在執(zhí)行時(shí)，真

-正訪(fǎng)問(wèn)的內(nèi)存地址是相對(duì)地址與重定位寄存器中的地址相加而形成的，從而

實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)重定位.

7.試用類(lèi)Pascal語(yǔ)言來(lái)描述首次適應(yīng)算法進(jìn)行內(nèi)存分配的過(guò)程.

（略）

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

況？

a.回收區(qū)與插入點(diǎn)的前一個(gè)分區(qū)相鄰接，此時(shí)可將回收區(qū)與插入點(diǎn)的前一分區(qū)

合并，不再為回收分區(qū)

-一分配新表項(xiàng)，而只修改前鄰接分區(qū)的大小；

b.回收分區(qū)與插入點(diǎn)的后一分區(qū)相鄰接，此時(shí)合并兩區(qū)，然后用回收區(qū)的首址

作為新空閑區(qū)的首址，大

—小為兩者之和；

c.回收區(qū)同時(shí)與插入點(diǎn)的前后兩個(gè)分區(qū)鄰接，此時(shí)將三個(gè)分區(qū)合并，使用前鄰

接分區(qū)的首址，大小為

一-三區(qū)之和，取消后鄰接分區(qū)的表項(xiàng)；

d.回收區(qū)沒(méi)有鄰接空閑分區(qū)，則應(yīng)為回收區(qū)單獨(dú)建立一個(gè)新表項(xiàng)，填寫(xiě)回收區(qū)

的首址和大小，并根據(jù)

-—其首址，插入到空閑鏈中的適當(dāng)位置.

9.在系統(tǒng)中引入對(duì)換后帶有哪些好處？

能將內(nèi)存中暫時(shí)不運(yùn)行的進(jìn)程或暫時(shí)不用的程序和數(shù)據(jù)，換到外存上，以騰出足

夠的內(nèi)存空間，把已

具備運(yùn)行條件的進(jìn)程或進(jìn)程所需的程序和數(shù)據(jù)換入內(nèi)存，從而大大地提高了內(nèi)存

的利用率.

10為實(shí)現(xiàn)對(duì)換，系統(tǒng)應(yīng)具備哪幾方面功能？

a.對(duì)對(duì)換空間的管理；

b.進(jìn)程的換出；

C.進(jìn)程的換入.

11在以進(jìn)程為單位進(jìn)行對(duì)換時(shí)，每次是否都將整個(gè)進(jìn)程換出?為什么？

a.以進(jìn)程為單位進(jìn)行對(duì)換時(shí)，每次都將整個(gè)進(jìn)程換出；

b.目的為了解決內(nèi)存緊張的問(wèn)題，提高內(nèi)存的利用率.

12為實(shí)現(xiàn)分頁(yè)存儲(chǔ)管理，需要哪些硬件支持?你認(rèn)為以Intel8086,MC68000,

Intel80286為芯片的微機(jī)，是否適合于實(shí)現(xiàn)分頁(yè)管理？

（有待討論）

13請(qǐng)較詳細(xì)地說(shuō)明，引入分頁(yè)存儲(chǔ)管理（估計(jì)印錯(cuò)了，是分段存儲(chǔ)管理）是為了

滿(mǎn)足用戶(hù)哪幾方面的需要？

a.方便了編程；

b.實(shí)現(xiàn)了分段共享；

c.實(shí)現(xiàn)了分段保護(hù)；

d.實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)鏈接；

e.實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)增長(zhǎng).

14在具有快表的段頁(yè)式存儲(chǔ)管理方式中，如何實(shí)現(xiàn)地址變換？

首先，必須配置一段表寄存器，在其中存放段表始址和段長(zhǎng)TL.進(jìn)行地址變換

時(shí)，先利用段號(hào)S,與段長(zhǎng)TL

進(jìn)行比較，若S〈TL,表示未越界，（若S〉=TL,表示段號(hào)太大，訪(fǎng)問(wèn)越界，產(chǎn)生越

界中斷信號(hào)）于是利用段表

始址和段號(hào)來(lái)求出該段對(duì)應(yīng)的段表項(xiàng)在段表中的位置，從中求出該段的頁(yè)表始址,

并利用邏輯地址中的段

內(nèi)頁(yè)號(hào)P來(lái)獲得對(duì)應(yīng)頁(yè)的頁(yè)表項(xiàng)位置，從中讀出該頁(yè)所在的物理塊號(hào)b,再用塊

號(hào)b和頁(yè)內(nèi)地址構(gòu)成物理地址.

15為什么說(shuō)分段系統(tǒng)較之分頁(yè)系統(tǒng)更易于實(shí)現(xiàn)信息共享和保護(hù)？

a.對(duì)于分頁(yè)系統(tǒng)，每個(gè)頁(yè)面是分散存儲(chǔ)的，為了實(shí)現(xiàn)信息共享和保護(hù)，則頁(yè)面

之間需要---對(duì)應(yīng)起來(lái)，為此

--需要建立大量的頁(yè)表項(xiàng)；

b.而對(duì)于分段系統(tǒng)，每個(gè)段都從0開(kāi)始編址，并采用一段連續(xù)的地址空間，這

樣在實(shí)現(xiàn)共享和保護(hù)時(shí)，只需

一為所要共享和保護(hù)的程序設(shè)置一個(gè)段表項(xiàng)，將其中的基址與內(nèi)存地址一一對(duì)

應(yīng)起來(lái)即可.

16分頁(yè)和分段有何區(qū)別？

a.分頁(yè)和分段都采用離散分配的方式，且都要通過(guò)地址映射機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)地址變

換，這是它們的共同點(diǎn)；

b.對(duì)于它們的不同點(diǎn)有三，第一，從功能上看，頁(yè)是信息的物理單位，分頁(yè)是

為實(shí)現(xiàn)離散分配方式，以消減

—內(nèi)存的外零頭，提高內(nèi)存的利用率，即滿(mǎn)足系統(tǒng)管理的需要，而不是用戶(hù)的

需要；而段是信息的邏輯單位，

一它含有一組其意義相對(duì)完整的信息，目的是為了能更好地滿(mǎn)足用戶(hù)的需要；

c.頁(yè)的大小固定且由系統(tǒng)確定，而段的長(zhǎng)度卻不固定，決定于用戶(hù)所編寫(xiě)的程

序；

d.分頁(yè)的作業(yè)地址空間是一維的，而分段的作業(yè)地址空間是二維的.

17試全面比較連續(xù)分配和離散分配方式.

a.連續(xù)分配是指為一個(gè)用戶(hù)程序分配一個(gè)連續(xù)的地址空間，包括單一連續(xù)分配

方式和分區(qū)式分配方式，前者

將內(nèi)存分為系統(tǒng)區(qū)和用戶(hù)區(qū)，系統(tǒng)區(qū)供操作系統(tǒng)使用，用戶(hù)區(qū)供用戶(hù)使用，

是最簡(jiǎn)單的一種存儲(chǔ)方式，

—但只能用于單用戶(hù)單任務(wù)的操作系統(tǒng)中；分區(qū)式分配方式分為固定分區(qū)和動(dòng)

態(tài)分區(qū)，固定分區(qū)是最簡(jiǎn)單的

一多道程序的存儲(chǔ)管理方式，由于每個(gè)分區(qū)的大小固定，必然會(huì)造成存儲(chǔ)空間

的浪費(fèi)；動(dòng)態(tài)分區(qū)是根據(jù)進(jìn)程

的實(shí)際需要，動(dòng)態(tài)地為之分配連續(xù)的內(nèi)存空間，常用三種分配算法：首次適

應(yīng)算法FF,該法容易留下許多

難以利用的小空閑分區(qū)，加大查找開(kāi)銷(xiāo)；循環(huán)首次適應(yīng)算法，該算法能使內(nèi)

存中的空閑分區(qū)分布均勻，但

-一會(huì)致使缺少大的空閑分區(qū)；最佳適應(yīng)算法，該算法也易留下許多難以利用的

小空閑區(qū)；

b.離散分配方式基于將一個(gè)進(jìn)程直接分散地分配到許多不相鄰的分區(qū)中的思想,

分為分頁(yè)式存儲(chǔ)管理，分段

--存儲(chǔ)管理和段頁(yè)式存儲(chǔ)管理.分頁(yè)式存儲(chǔ)管理旨在提高內(nèi)存利用率，滿(mǎn)足系

統(tǒng)管理的需要，分段式存儲(chǔ)管

-一理則旨在滿(mǎn)足用戶(hù)（程序員）的需要，在實(shí)現(xiàn)共享和保護(hù)方面優(yōu)于分頁(yè)式存儲(chǔ)

管理，而段頁(yè)式存儲(chǔ)管理則是

—將兩者結(jié)合起來(lái)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，即具有分段系統(tǒng)便于實(shí)現(xiàn)，可共享，易于保護(hù)，

可動(dòng)態(tài)鏈接等優(yōu)點(diǎn)，又能像

一分頁(yè)系統(tǒng)那樣很好的解決外部碎片的問(wèn)題，以及為各個(gè)分段可離散分配內(nèi)存

等問(wèn)題，顯然是一種比較有效

--的存儲(chǔ)管理方式；

c.綜上可見(jiàn)，連續(xù)分配方式和離散分配方式各有各自的特點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況

加以改進(jìn)和利用.

第六章

1.在請(qǐng)求分頁(yè)系統(tǒng)中，其頁(yè)表項(xiàng)中包含那些數(shù)據(jù)項(xiàng)？它們的作用是什么？

a.在請(qǐng)求分頁(yè)系統(tǒng)中，其頁(yè)表項(xiàng)中包含的數(shù)據(jù)項(xiàng)有頁(yè)號(hào)，物理塊號(hào)，狀態(tài)位P,

訪(fǎng)問(wèn)字段A,修改位M和

---外存地址；

b.其中狀態(tài)位P指示該頁(yè)是否調(diào)入內(nèi)存，供程序訪(fǎng)問(wèn)時(shí)參考；

c.訪(fǎng)問(wèn)字段A用于記錄本頁(yè)在一段時(shí)間內(nèi)被訪(fǎng)問(wèn)的次數(shù)，或最近已有多長(zhǎng)時(shí)間

未被訪(fǎng)問(wèn)，提供給置換算法

---選擇換出頁(yè)面時(shí)參考；

d.修改位M表示該頁(yè)在調(diào)入內(nèi)存后是否被修改過(guò)；

e.外存地址用于指出該頁(yè)在外存上的地址，通常是物理塊號(hào)，供調(diào)入該頁(yè)時(shí)使

用.

2.一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的虛擬存儲(chǔ)器，其最大容量和實(shí)際容量分別由什么決定？

a.最大容量由內(nèi)存和外存之和決定；

b.實(shí)際容量由內(nèi)存決定.

3.虛擬存貯器有那些特征？其中最本質(zhì)的特征是什么？

a.虛擬存儲(chǔ)器具有離散性，多次性，對(duì)換性和虛擬性的特征；

b.其中最本質(zhì)的特征是離散性，在此基礎(chǔ)上又形成了多次性和對(duì)換性，所表現(xiàn)

出來(lái)的最重要的特征是

--虛擬性.

4.實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)器要那些硬件支持？

a.對(duì)于為實(shí)現(xiàn)請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理方式的系統(tǒng)，除了需要一臺(tái)具有一定容量的內(nèi)

存及外存的計(jì)算機(jī)外，還

--需要有頁(yè)表機(jī)制，缺頁(yè)中斷機(jī)構(gòu)以及地址變換機(jī)構(gòu)；

b.對(duì)于為實(shí)現(xiàn)請(qǐng)求分段存儲(chǔ)管理方式的系統(tǒng)，除了需要一臺(tái)具有一定容量的內(nèi)

存及外存的計(jì)算機(jī)外，還

--需要有段表機(jī)制，缺段中斷機(jī)構(gòu)以及地址變換機(jī)構(gòu)；

5.在實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)器時(shí)的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是什么？

（有待討論）

6.在請(qǐng)求分頁(yè)系統(tǒng)中，頁(yè)表應(yīng)包括那些數(shù)據(jù)項(xiàng)?每項(xiàng)的作用是什么？

（同第一題）

7.在請(qǐng)求分頁(yè)系統(tǒng)中，應(yīng)從何處將所需頁(yè)面調(diào)入內(nèi)存？

a.在進(jìn)行地址變換時(shí)，首先去檢索快表，試圖從中找出所要訪(fǎng)問(wèn)的頁(yè)，若找到，

便修改頁(yè)表項(xiàng)中的訪(fǎng)問(wèn)

一位，對(duì)于寫(xiě)指令，還須將修改位置1,然后利用頁(yè)表項(xiàng)中給出的物理塊號(hào)和

頁(yè)內(nèi)地址，形成物理地址；

b.如果在快表中未找到該頁(yè)的頁(yè)表項(xiàng)，則應(yīng)再到內(nèi)存中去查找頁(yè)表，再?gòu)恼业?/p>

的頁(yè)表項(xiàng)中的狀態(tài)位來(lái)

--了解該頁(yè)是否已調(diào)入內(nèi)存，如果該頁(yè)已調(diào)入內(nèi)存，應(yīng)將此頁(yè)的頁(yè)表項(xiàng)寫(xiě)入快

表，當(dāng)快表已滿(mǎn)時(shí)，應(yīng)先

--調(diào)出按某種算法所確定的頁(yè)的頁(yè)表項(xiàng)，然后再寫(xiě)入該頁(yè)的頁(yè)表項(xiàng)；

c.如果該頁(yè)尚未調(diào)入內(nèi)存，這時(shí)便應(yīng)產(chǎn)生缺頁(yè)中斷，請(qǐng)求OS從外存中把該頁(yè)調(diào)

入內(nèi)存；

d.外存分為文件區(qū)和對(duì)換區(qū)，若系統(tǒng)有足夠的對(duì)換區(qū)空間，可在進(jìn)程運(yùn)行前，

將與該進(jìn)程有關(guān)的文件

--拷貝到對(duì)換區(qū)，需要時(shí)從對(duì)換區(qū)調(diào)入；

e.若系統(tǒng)缺少足夠的對(duì)換區(qū)空間，則凡是不會(huì)被修改的文件，可直接從文件區(qū)

調(diào)入，需換出時(shí)可不必

寫(xiě)入外存，但對(duì)于可能被修改的部分，在將它們換出時(shí)，便須調(diào)到對(duì)換區(qū)，

以后需要時(shí)再?gòu)膶?duì)換區(qū)

--調(diào)入.

8.在請(qǐng)求分頁(yè)系統(tǒng)中，常采用哪幾種頁(yè)面置換算法？

a.最佳置換算法；

b.先進(jìn)先出算法；

c.最近最久未使用LRU置換算法；

d.Clock置換算法；

e.此外，還有最少使用置換算法和頁(yè)面緩沖算法.

9.某虛擬存儲(chǔ)器的用戶(hù)空間共有32個(gè)頁(yè)面，每頁(yè)1KB,主存16KB.假定某時(shí)

刻

--為用戶(hù)的第0,1,2,3頁(yè)分別分配的物理塊號(hào)為5,10,4,7,試將虛擬地

址

—0A5C和093C變換為物理地址.

a.將OA5c變換為2進(jìn)制為：0000,1010,0101,1100,由于頁(yè)面大小為1KB約為2

的10次方，所以O(shè)A5c的頁(yè)號(hào)

-一為2,對(duì)應(yīng)的物理塊號(hào)為:4,所以虛擬地址OA5c的物理地址為125C;

b.將093c變換為2進(jìn)制為：0000,1001,0011,1100,頁(yè)號(hào)也為2,對(duì)應(yīng)的物理

塊號(hào)也為4,此時(shí)虛擬地址

-—093C的物理地址為113c.

10在請(qǐng)求分頁(yè)系統(tǒng)中，通常采用那種頁(yè)面分配方式?為什么？

a.在請(qǐng)求分頁(yè)系統(tǒng)中，有固定和可變分配兩種分配方式；

b.采用固定分配方式是基于進(jìn)程的類(lèi)型(交互型)或根據(jù)程序員，系統(tǒng)管理員的

建議，為每個(gè)進(jìn)程分配

——固定頁(yè)數(shù)的內(nèi)存空間，在整個(gè)運(yùn)行期間不再改變；

c.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(shí)現(xiàn)，后者效率高.

11在一個(gè)請(qǐng)求分頁(yè)系統(tǒng)中，采用LRU頁(yè)面置換算法時(shí)，假如一個(gè)作業(yè)的頁(yè)面走

向

-—為4,3,2,1,4,3,5,4,3,2,1,5,當(dāng)分配給該作業(yè)的物理塊數(shù)M分

別

-一為3和4時(shí)，試計(jì)算訪(fǎng)問(wèn)過(guò)程中所發(fā)生的缺頁(yè)次數(shù)和缺頁(yè)率？比較所得結(jié)果？

a.當(dāng)分配給該作業(yè)的物理塊數(shù)M為3時(shí)，所發(fā)生的缺頁(yè)率為7,缺頁(yè)率為：

7/12=0.583；

b.當(dāng)分配給該作業(yè)的物理塊數(shù)M為4時(shí)，所發(fā)生的缺頁(yè)率為4,缺頁(yè)率為：

4/12=0.333.

12在置換算法中，LRU和LFU哪個(gè)更常用？為什么？

a.LRU與LFU置換算法的頁(yè)面的訪(fǎng)問(wèn)圖完全相同，即使用的硬件是相同的；

b.但是LFU并不能真正訪(fǎng)問(wèn)反映出頁(yè)面的使用情況.

13實(shí)現(xiàn)LRU算法所需的硬件支持是什么？

a.寄存器，用于記錄某進(jìn)程在內(nèi)存中各頁(yè)的使用情況；

b.棧，用于保存當(dāng)前使用的各個(gè)頁(yè)面的頁(yè)面號(hào).

14試說(shuō)明改進(jìn)型Clock置換算法的基本原理.

a.因?yàn)閷?duì)于修改過(guò)的頁(yè)面在換出時(shí)所付出的開(kāi)銷(xiāo)將比未被修改過(guò)的頁(yè)面的開(kāi)銷(xiāo)

大，所以在改進(jìn)型Clock

一算法中，出了須考慮到頁(yè)面的使用情況外，還須再增加一個(gè)置換代價(jià)這一因

素；

b.在選擇頁(yè)面作為淘汰頁(yè)面時(shí)，把同時(shí)滿(mǎn)足未使用過(guò)和未被修改作為首選淘汰

頁(yè)面.

15什么是抖動(dòng)？產(chǎn)生抖動(dòng)的原因是什么？

a.抖動(dòng)(Thrashing)就是指當(dāng)內(nèi)存中已無(wú)空閑空間而又發(fā)生缺頁(yè)中斷時(shí)，需要從

內(nèi)存中調(diào)出一頁(yè)程序或

一數(shù)據(jù)送磁盤(pán)的對(duì)換區(qū)中，如果算法不適當(dāng)，剛被換出的頁(yè)很快被訪(fǎng)問(wèn)，需重

新調(diào)入，因此需再選一頁(yè)

-調(diào)出，而此時(shí)被換出的頁(yè)很快又要被訪(fǎng)問(wèn)，因而又需將它調(diào)入，如此頻繁更

換頁(yè)面，以致花費(fèi)大量的

-一時(shí)間，我們稱(chēng)這種現(xiàn)象為''抖動(dòng)"；

b.產(chǎn)生抖動(dòng)的原因是由于CPU的利用率和多道程序度的對(duì)立統(tǒng)一矛盾關(guān)系引起

的，為了提高CPU利用率，

-可提高多道程序度，但單純提高多道程序度又會(huì)造成缺頁(yè)率的急劇上升，導(dǎo)

致CPU的利用率下降，而

系統(tǒng)的調(diào)度程序又會(huì)為了提高CPU利用率而繼續(xù)提高多道程序度，形成惡性

循環(huán)，我們稱(chēng)這時(shí)的進(jìn)程

是處于“抖動(dòng)”狀態(tài).

16試說(shuō)明請(qǐng)求分段系統(tǒng)中的缺頁(yè)中斷處理過(guò)程？

（見(jiàn)P185圖6-12）

17如何實(shí)現(xiàn)分段共享？

a.可在每個(gè)進(jìn)程的段表中，用相應(yīng)的表項(xiàng)來(lái)指向共享段在內(nèi)存中起始地址；

b.配置相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為共享段表，可在段表項(xiàng)中設(shè)置共享進(jìn)程計(jì)數(shù)Count,

每調(diào)用一次該共享段，

-Count指增1,每當(dāng)一個(gè)進(jìn)程釋放一個(gè)共享段時(shí)，Count執(zhí)行減1操作，若減

為0,則由系統(tǒng)回收該共享

一段的物理內(nèi)存，以及取消在共享段表中該段所對(duì)應(yīng)的表項(xiàng)；

c.對(duì)于一個(gè)共享段，應(yīng)給不同的進(jìn)程以不同的存取權(quán)限；

d.不同的進(jìn)程可以使用不同的段號(hào)去共享該段.

18Intel80386芯片可支持哪幾種方式的存儲(chǔ)管理？

a.不分段也不分頁(yè)的存儲(chǔ)管理方式；

b.分頁(yè)不分段的存儲(chǔ)管理方式；

c.分段不分頁(yè)的存儲(chǔ)管理方式；

d.分段分頁(yè)存儲(chǔ)管理方式.

19試說(shuō)明80386的分段地址變換機(jī)構(gòu)的工作原理.

a.采用段寄存器和虛地址結(jié)構(gòu)；

b.在分段部件中，地址變換是將邏輯地址變換為線(xiàn)性地址，然后送分頁(yè)部件

中.（具體見(jiàn)P191）

20試說(shuō)明80386的兩級(jí)分頁(yè)地址變換機(jī)構(gòu)的原理.

（見(jiàn)P193）

21可通過(guò)哪些途徑來(lái)提高內(nèi)存利用率？

（有待討論,該題可以看成是對(duì)本章的本質(zhì)內(nèi)容的全面概括和總結(jié)）

第七章

1.試畫(huà)出微機(jī)和主機(jī)中常采用的I/O系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

微機(jī)中常采用的I/O系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖為：

主機(jī)中常采用的I/O系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖為：

2.試說(shuō)明設(shè)備控制器的構(gòu)成。

設(shè)備控制器的構(gòu)成如圖所示：

由上圖可見(jiàn)，設(shè)備控制器由以下三部分組成：（1）設(shè)備控制器與處理機(jī)的接口，

該接口用于實(shí)現(xiàn)CPU與設(shè)備控制器之間的通信，提供有三類(lèi)信號(hào)線(xiàn)：數(shù)據(jù)線(xiàn)、地

址線(xiàn)和控制線(xiàn)。（2）設(shè)備控制器與設(shè)備的接口，可以有一個(gè)或多個(gè)接口，且每

個(gè)接口連接一臺(tái)設(shè)備。每個(gè)接口都存在數(shù)據(jù)、控制和狀態(tài)三種類(lèi)型的信號(hào)。（3）

I/O邏輯，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制。其通過(guò)一組控制線(xiàn)與處理機(jī)交互，處理機(jī)利

用該邏輯向控制器發(fā)送I/O命令，I/O邏輯對(duì)收到的命令進(jìn)行譯碼。

3.為了實(shí)現(xiàn)CPU與設(shè)備控制器之間的通信，設(shè)備控制器應(yīng)具有哪些功能？

為了實(shí)現(xiàn)CPU與設(shè)備控制器之間的通信，設(shè)備控制器應(yīng)具有如下功能：（1）接

受和識(shí)別命令。CPU可以向控制器發(fā)送多種不同的命令，設(shè)備控制器應(yīng)能接收并

識(shí)別這些命令。設(shè)置控制寄存器來(lái)存放所接收的命令和參數(shù)。（2）數(shù)據(jù)交換，

指實(shí)現(xiàn)CPU與控制器之間、控制器與設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換。設(shè)置數(shù)據(jù)寄存器來(lái)存

放有關(guān)數(shù)據(jù)。（3）設(shè)備狀態(tài)的了解和報(bào)告?？刂破饔涗浵滤B接設(shè)備的狀態(tài)以

供CPU了解。為此，要在控制器中設(shè)置一狀態(tài)寄存器，用其中的每一位反映設(shè)備

的某一狀態(tài)。（4）地址識(shí)別。配置地址譯碼器以便于正確識(shí)別設(shè)備地址。

4.分別就字節(jié)多路通道、數(shù)據(jù)選擇通道和數(shù)組多路通道進(jìn)行解釋。

①字節(jié)多路通道含有許多非分配型子通道分別連接在低、中速I(mǎi)/O設(shè)備上，子

通道按時(shí)間片輪轉(zhuǎn)方式共享主通道，按字節(jié)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。具體而言，當(dāng)?shù)?/p>

一個(gè)子通道控制其I/O設(shè)備完成一個(gè)字節(jié)的交換后，便立即騰出字節(jié)多路通道

（主通道），讓給第二個(gè)子通道使用；當(dāng)?shù)诙€(gè)子通道也交換完一個(gè)字節(jié)后，又

依樣把主通道讓給第三個(gè)子通道使用，以此類(lèi)推。轉(zhuǎn)輪一周后，重又返回由第

一個(gè)子通道去使用主通道。②數(shù)組選擇通道只含有一個(gè)分配型子通道，一段時(shí)

間內(nèi)只能執(zhí)行一道通道程序、控制一臺(tái)設(shè)備按數(shù)組方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。通道被某

臺(tái)設(shè)備占用后，便一直處于獨(dú)占狀態(tài)，直至設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸完畢釋放該通道，故

而通道利用率較低，主要用于連接多臺(tái)高速設(shè)備。③數(shù)組多路通道是將數(shù)組選擇

通道傳輸速率高和字節(jié)多路通道能使各子通道分時(shí)并行操作的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合而形

成的一種新通道。其含有多個(gè)非分配型子通道分別連接在高、中速I(mǎi)/O設(shè)備上,

子通道按時(shí)間片輪轉(zhuǎn)方式共享主通道，按數(shù)組方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，因而既具有

很高的數(shù)據(jù)傳輸速率，又能獲得令人滿(mǎn)意的通道利用率。

5.如何解決因通道不足而產(chǎn)生的瓶頸問(wèn)題？

解決因通道不足而產(chǎn)生的瓶頸問(wèn)題的最有效方法是增加設(shè)備到主機(jī)間的通路而

不是增加通道。換言之，就是把一個(gè)設(shè)備連接到多個(gè)控制器上，而一個(gè)控制器又

連接到多個(gè)通道上。這種多通路方式不僅可以解決該瓶頸問(wèn)題，而且能夠提高

系統(tǒng)的可靠性，也即不會(huì)因?yàn)閭€(gè)別通道或控制器的故障而使設(shè)備與存儲(chǔ)器之間無(wú)

法建立通路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

6.試說(shuō)明I/O控制發(fā)展的主要推動(dòng)因素是什么？

推動(dòng)I/O控制發(fā)展的主要?jiǎng)恿υ谟诒M量減少主機(jī)對(duì)I/O控制的干預(yù)，把主機(jī)從繁

雜的I/O控制事務(wù)中解脫出來(lái)，以有更多的時(shí)間和精力去完成其數(shù)據(jù)處理任務(wù)。

同時(shí)，中斷機(jī)制在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的引入、DMA控制器的出現(xiàn)和通道研制的成功使

I/O控制的發(fā)展具備了技術(shù)支持和成為可能。

7.有哪幾種I/O控制方式？

有四種I/O控制方式，即程序I/O控制方式、中斷驅(qū)動(dòng)I/O控制方式、直接存儲(chǔ)

器訪(fǎng)問(wèn)DMA控制方式及I/O通道控制方式。

8.試說(shuō)明DMA的工作流程。

以從磁盤(pán)讀入數(shù)據(jù)為例來(lái)說(shuō)明DMA方式的工作流程：當(dāng)CPU要從磁盤(pán)讀入一數(shù)

據(jù)塊時(shí)，便向磁盤(pán)控制器發(fā)送一條讀命令，該命令被送入DMA控制器的命令寄存

器CR中。同時(shí)，還需發(fā)送本次要將數(shù)據(jù)讀入的內(nèi)存起始目標(biāo)地址，該地址被送

入DMA控制器的內(nèi)存地址寄存器MAR中；本次要讀的字（節(jié)）數(shù)則送至DMA控制

器的數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器DC中。另外，還需將磁盤(pán)中數(shù)據(jù)讀取的源地址直接送到DMA控

制器的I/O控制邏輯上。然后，啟動(dòng)DMA控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。此后，CPU便可

去處理其它任務(wù)，而整個(gè)的數(shù)據(jù)傳送便由DMA控制器負(fù)責(zé)控制。當(dāng)DMA控制器已

從磁盤(pán)中讀入一個(gè)字(節(jié))的數(shù)據(jù)，并送入DMA控制器的數(shù)據(jù)寄存器DR后，再

挪用一個(gè)存儲(chǔ)器周期，將該字(節(jié))傳送到MAR所指示的內(nèi)存單元中。接著，便

對(duì)MAR內(nèi)容加1和將DC內(nèi)容減1。若DC內(nèi)容減1后不為0,表示傳送未完，便

準(zhǔn)備再傳送下一個(gè)字(節(jié))，否則，由DMA控制器發(fā)出中斷請(qǐng)求。參圖所示：

9.引入緩沖的主要原因是什么？

操作系統(tǒng)引入緩沖機(jī)制的主要原因可歸結(jié)為以下幾點(diǎn)：(1)緩和CPU與I/O設(shè)備

間速度不匹配的矛盾；(2)減少對(duì)CPU的中斷頻率，放寬對(duì)中斷響應(yīng)時(shí)間的限制；

(3)提高CPU與I/O設(shè)備之間的并行性。

10.為什么在單緩沖情況下，系統(tǒng)對(duì)一塊數(shù)據(jù)的處理時(shí)間為max(C,T)+M?

在塊設(shè)備輸入時(shí)，先從磁盤(pán)把一塊數(shù)據(jù)輸入到緩沖區(qū)，耗時(shí)為T(mén)；然后由操作

系統(tǒng)將緩沖區(qū)數(shù)據(jù)傳送給用戶(hù)區(qū)，耗時(shí)為M；接下來(lái)便由CPU對(duì)這一塊數(shù)據(jù)進(jìn)行

計(jì)算，耗時(shí)為Co在單緩沖情況下，磁盤(pán)把數(shù)據(jù)輸入到緩沖區(qū)的操作和CPU對(duì)

數(shù)據(jù)的計(jì)算過(guò)程可以并行展開(kāi)，所以系統(tǒng)對(duì)每一整塊數(shù)據(jù)的處理時(shí)間為max(C,T)

+Mo

11.為什么在雙緩沖情況下，系統(tǒng)對(duì)一塊數(shù)據(jù)的處理時(shí)間為max(C,T)

該方式又稱(chēng)緩沖對(duì)換方式。寫(xiě)入者花費(fèi)時(shí)間T將數(shù)據(jù)寫(xiě)滿(mǎn)一個(gè)緩沖區(qū)后再寫(xiě)另

一個(gè)緩沖區(qū)；讀出者花費(fèi)時(shí)間M將一個(gè)緩沖區(qū)數(shù)據(jù)送到用戶(hù)區(qū)后再傳送另一個(gè)緩

沖區(qū)數(shù)據(jù)，運(yùn)算者讀出用戶(hù)區(qū)進(jìn)行處理。由于將數(shù)據(jù)從緩沖區(qū)傳送到用戶(hù)區(qū)操

作必須與讀用戶(hù)區(qū)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理串行進(jìn)行，而且它們又可以與從外存?zhèn)魉蛿?shù)據(jù)填

滿(mǎn)緩沖區(qū)的操作并行。因此耗時(shí)大約為max(C+M,T)?？紤]到M是內(nèi)存中數(shù)據(jù)塊

的''搬家”耗時(shí)，非常短暫可以省略，因此近似地認(rèn)為是：max(C,T)o

12.試?yán)L圖說(shuō)明把多緩沖用于輸出時(shí)的情況。

把多緩沖用于輸出時(shí)的情況如圖所示：

13.試說(shuō)明收容輸入工作緩沖區(qū)和提取輸出工作緩沖區(qū)的工作情況。

①收容輸入工作緩沖區(qū)的工作情況為：在輸入進(jìn)程需要輸入數(shù)據(jù)時(shí)，調(diào)用

GetBuf(EmptyQueue)過(guò)程，從EmptyQueue隊(duì)列的隊(duì)首摘下??個(gè)空緩沖區(qū)，把它

作為收容輸入工作緩沖區(qū)Hino然后，把數(shù)據(jù)輸入其中，裝滿(mǎn)后再調(diào)用

PutBuf(InputQueue,Hin)過(guò)程，將該緩沖區(qū)掛在輸入隊(duì)列InputQueue的隊(duì)尾。

②提取輸出工作緩沖區(qū)的工作情況為：當(dāng)要輸出數(shù)據(jù)時(shí)，調(diào)用

GetBuf(OutputQueue)過(guò)程，從輸出隊(duì)列的隊(duì)首取得一裝滿(mǎn)輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)作

為提取輸出的工作緩沖區(qū)Sout。在數(shù)據(jù)提取完后，再調(diào)用PutBuf(EmptyQueue,

Sout)過(guò)程，將該緩沖區(qū)掛到空緩沖隊(duì)列EmptyQueue的隊(duì)尾。

14.什么是安全分配方式和不安全分配方式？

①所謂安全分配方式，是指每當(dāng)進(jìn)程發(fā)出I/O請(qǐng)求后，便進(jìn)入阻塞狀態(tài)，直到

其I/O操作完成時(shí)才被喚醒。在采用這種分配策略時(shí)，一旦進(jìn)程已經(jīng)獲得某種設(shè)

備(資源)后便阻塞，使它不可能再請(qǐng)求任何資源，而在它運(yùn)行時(shí)又不保持任

何資源。因此，這種分配方式已經(jīng)摒棄了造成死鎖的四個(gè)必要條件之一的“請(qǐng)求

和保持”條件，所以分配是安全的。其缺點(diǎn)是進(jìn)程進(jìn)展緩慢，即CPU與I/O設(shè)

備是串行工作的。②所謂不安全分配方式，是指進(jìn)程發(fā)出I/O請(qǐng)求后仍繼續(xù)執(zhí)

行，需要時(shí)又可發(fā)出第二個(gè)I/O請(qǐng)求、第三個(gè)I/O請(qǐng)求。僅當(dāng)進(jìn)程所請(qǐng)求的設(shè)備

已被另一個(gè)進(jìn)程占有時(shí)，進(jìn)程才進(jìn)入阻塞狀態(tài)。其優(yōu)點(diǎn)是一個(gè)進(jìn)程可同時(shí)操作

多個(gè)設(shè)備，從而使進(jìn)程推進(jìn)迅速。而缺點(diǎn)是分配不安全，因?yàn)樗赡芫哂小罢?qǐng)求

和保持”條件，所以可能造成死鎖。因此，在設(shè)備分配程序中還需增加一個(gè)功

能，用于對(duì)本次的設(shè)備分配是否會(huì)發(fā)生死鎖進(jìn)行安全性計(jì)算，僅當(dāng)計(jì)算結(jié)果說(shuō)明

分配是安全的情況下才進(jìn)行分配。

15.為什么要引入設(shè)備獨(dú)立性？如何實(shí)現(xiàn)設(shè)備獨(dú)立性？

在現(xiàn)代操作系統(tǒng)中，為了提高系統(tǒng)的可適應(yīng)性和可擴(kuò)展性，都毫無(wú)例外地實(shí)現(xiàn)

了設(shè)備獨(dú)立性，也即設(shè)備無(wú)關(guān)性。其基本含義是，應(yīng)用程序獨(dú)立于具體使用的物

理設(shè)備，即應(yīng)用程序以邏輯設(shè)備名稱(chēng)來(lái)請(qǐng)求使用某類(lèi)設(shè)備。進(jìn)一步說(shuō)，在實(shí)現(xiàn)

了設(shè)備獨(dú)立性的功能后，可帶來(lái)兩方面的好處：（1）設(shè)備分配時(shí)的靈活性；（2）

易于實(shí)現(xiàn)I/O重定向（指用于I/O操作的設(shè)備可以更換即重定向，而不必改變應(yīng)

用程序）。

為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備的獨(dú)立性，應(yīng)引入邏輯設(shè)備和物理設(shè)備兩個(gè)概念。在應(yīng)用程序中，

使用邏輯設(shè)備名稱(chēng)來(lái)請(qǐng)求使用某類(lèi)設(shè)備；而系統(tǒng)執(zhí)行時(shí)，是使用物理設(shè)備名稱(chēng)。

鑒于驅(qū)動(dòng)程序是一個(gè)與硬件（或設(shè)備）緊密相關(guān)的軟件，必須在驅(qū)動(dòng)程序之上

設(shè)置一層軟件，稱(chēng)為設(shè)備獨(dú)立性軟件，以執(zhí)行所有設(shè)備的