計算機操作系統(tǒng)課后習題答案

第一章緒論

1.什么是操作系統(tǒng)的基本功能

答：操作系統(tǒng)的職能是管理和控制汁算機系統(tǒng)中的所有硬、軟件資源,合理地組織計

算

機工作流程，并為用戶提供一個良好的工作環(huán)境和友好的接口；操作系統(tǒng)的基本功能

包括：

處理機管理、存儲管理、設(shè)備管理、信息管理文件系統(tǒng)管理和用戶接口等；

2.什么是批處理、分時和實時系統(tǒng)各有什么特征

答：批處理系統(tǒng)batchprocessingsysteni：操作員把用戶提交的作業(yè)分類,把一批作

業(yè)編成一個作業(yè)執(zhí)行序列，由專門編制的監(jiān)督程序monitor自動依次處理;其主要特征是：

用戶脫機使用計算機、成批處理、多道程序運行；

分時系統(tǒng)timesharingoperationsystem：把處理機的運行時間分成很短的時間片，

按時間片輪轉(zhuǎn)的方式，把處理機分配給各進程使用；其主要特征是：交互性、多用戶同時

性、獨立性；

實時系統(tǒng)realtimesystem：在被控對象允許時間范圍內(nèi)作出響應(yīng);其主要特征是：對

實時信息分析處理速度要比進入系統(tǒng)快、要求安全可靠、資源利用率低；

3.多道程序multiprogramming和多重處理multiprocessing有何區(qū)別

答；多道程序multiprogramming是作業(yè)之間自動調(diào)度執(zhí)行、共享系統(tǒng)資源,并不是

真正地同時值行多個作業(yè)；而多重處理multiprocessing系統(tǒng)配置多個CPU,能真正同時

執(zhí)行多道程序;要有效使用多重處理,必須采用多道程序設(shè)計技術(shù)，而多道程序設(shè)計原則

上不一定要求多重處理系統(tǒng)的支持；

6.設(shè)計計算機操作系統(tǒng)時與那些硬件落件有關(guān)

運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備

第二章作業(yè)管理和用戶接口

2.作業(yè)由哪幾部分組成各有什么功能

答：作業(yè)由三部分組成：程序、數(shù)據(jù)和作業(yè)說明書;程序和數(shù)據(jù)完成用戶所要求的業(yè)

務(wù)處理工作，作業(yè)說明書則體現(xiàn)用戶的控制意圖；

3.作業(yè)的輸入方式有哪幾種各有何特點

答：作業(yè)的輸入方式有5種：聯(lián)機輸入方式、脫機輸入方式、直接耦合方式、SPOOLING

SimultaneousPeripheralOperationsOnline系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)輸入方式，各有如下特點：

1聯(lián)機輸入方式：用戶和系統(tǒng)通過交互式會話來輸入作業(yè)；

2脫機輸入方式：又稱預(yù)輸入方式,利用低檔個人計算機作為外圍處理機進行輸入處

理,存儲在后備存儲器上,然后將此后援存儲器連接到高速外圍設(shè)備上和主機相連,從而

在較短的時間內(nèi)完成作業(yè)的輸入工作；

3直接耦合方式：把主機和外圍低檔機通過一個公用的大容量外存直接耦合起來,從

而省去了在脫機輸入中那種依靠人工干預(yù)宋傳遞后援存儲器的過程；

4SPOOLING系統(tǒng)：可譯為外圍設(shè)備同時聯(lián)機操作;在SPOOLING系統(tǒng)中，多臺外圍設(shè)備

通過通道或DMA器件和主機與外存連接起來，作業(yè)的輸入輸出過程由主機中的操作系統(tǒng)控

制；

（5）網(wǎng)絡(luò)輸入方式：網(wǎng)絡(luò)輸入方式以.上述幾種輸入方式為基礎(chǔ)，當用戶需要把在計

算機網(wǎng)絡(luò)中某一臺主機上輸入的信息傳送到同一網(wǎng)中另一臺主機上進行操作或執(zhí)行時，

就構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)輸入方式；

4.試述spooling系統(tǒng)的工作原理

6.操作系統(tǒng)為用戶提供哪些接口它們的區(qū)別是什么

答：操作系統(tǒng)為用戶提供兩個接口，一個是系統(tǒng)為用戶提供的各種命令接口，用戶利

用這些操作命令來組織和控制作業(yè)的執(zhí)行或管理計算機系統(tǒng)；另一個接口是系統(tǒng)調(diào)用，編

程人員使用系統(tǒng)調(diào)用來請求操作系統(tǒng)提供服務(wù)，例如申請和釋放外設(shè)等類資源、控制程序

的執(zhí)行速度等；

8.什么是系統(tǒng)調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用與一般用戶程序有什么區(qū)別與庫函數(shù)和實用程序又有什

么區(qū)別

答：系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)提供給編程人員的唯一接口；編程人員利用系統(tǒng)調(diào)用，在源

程序一級動態(tài)請求和釋放系統(tǒng)資源,調(diào)用系統(tǒng)中已有的系統(tǒng)功能來完成那些與機器硬件

部分相關(guān)的工作以及控制程序的執(zhí)行速度等;因此，系統(tǒng)調(diào)用像一個黑箱子那樣,對用戶

屏蔽了操作系統(tǒng)的具體動作而只提供有關(guān)的功能;它與一般用戶程序、庫函數(shù)和實用程

序的區(qū)別是：系統(tǒng)調(diào)用程序是在核心態(tài)執(zhí)行，調(diào)用它們需要一個類似于硬件中斷處理的中

斷處理機制來提供系統(tǒng)服務(wù)；

9.簡述系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)過程；

答；用戶在程序中使用系統(tǒng)調(diào)用，給出系統(tǒng)凋用名和函數(shù)后，即產(chǎn)生一條相應(yīng)的陷入

指令,通過陷入處理機制調(diào)用服務(wù)，引起處理機中斷,然后保護處理機現(xiàn)場,取系統(tǒng)調(diào)用功

能號并尋找子程序入口，通過入口地址表來調(diào)用系統(tǒng)子程序,然后返回用戶程序繼續(xù)執(zhí)

行；

第三章用戶管理和配置管理

2.試比較進程和程序的區(qū)別；

答：1進程是一個動態(tài)概念,而程序是一個靜態(tài)概念,程序是指令的有序集合,無執(zhí)行

含義，進程則強調(diào)執(zhí)行的過程；

2進程具有并行特征獨立性,異步性,程序則沒有；

3不同的進程可以包含同一個程序，同一程序在執(zhí)行中也可以產(chǎn)生多個進程；

4.試比較作業(yè)和進程的區(qū)別；

答：一個進程是一個程序?qū)δ硞€數(shù)據(jù)集的執(zhí)行過程,是分配資源的基本單位;作業(yè)是

用于需要計算機完成某項任務(wù),而要求計算機所做工作的集合；一個作業(yè)的完成要經(jīng)過

作業(yè)提交，作業(yè)收容、作業(yè)執(zhí)行和作業(yè)完成4個階段;而進程是已提交完畢的程序所執(zhí)行

過程的描述,足資源分配的基本單位;其主要區(qū)別關(guān)系如下：

1作業(yè)是用戶向計算機提交任務(wù)的任務(wù)實體;在用戶向計算機提交作業(yè)之后,系統(tǒng)將

存儲在外存中的作業(yè)等待隊列中等待執(zhí)行;而進程則是完成用戶任務(wù)的執(zhí)行實體,是向系

統(tǒng)申請分配資源的基本單位;任一進程,只要它被創(chuàng)建，總有相應(yīng)的部分存在于內(nèi)存中；

2一個作業(yè)可由多個進程組成;且必須至少由一個進程組成，但反過來不成立；

3作業(yè)的概念主要用在批處理系統(tǒng)中；像Unix這樣的分時系統(tǒng)中，則沒有作業(yè)概念；

而進程的概念則用在幾乎所有的多道程序系統(tǒng)中：

6.什么是臨界區(qū)試舉一臨界區(qū)的例子；

答：臨界區(qū)是指不允許多個并發(fā)進程交叉執(zhí)行的一段程序;它是由于不同并發(fā)進程的

程序段共享公用數(shù)據(jù)或公用數(shù)據(jù)變量而引起的;所以它又被稱為訪問公用數(shù)據(jù)的那段程

序；

例如：

getspace：

Beginlocalg

top=top—1

End

release社d：

Begin

top'top十1

stacktop=ad

End

8.什么是進程間的互斥什么是進程間同步

答：進程間的互斥是指：一組并發(fā)進程中的一個或多個程序段,因共享某一公有資源

而導(dǎo)致它們必須以一個不許交叉執(zhí)行的單位執(zhí)行，即不允許兩個以上的共享該資源的并

發(fā)進程同時進入臨界區(qū)；

進程間的同步是指：異步環(huán)境下的一組并發(fā)進程因直接制約互相發(fā)送消息而進行互

和合作、互相等待,各進程按一定的速度執(zhí)行的過程；

15.什么是線程試述線程與進程的區(qū)別，

答；線程是在進程內(nèi)用于調(diào)度和占有處理機的基本單位，它由線程控制表、存儲線程

上下文的用戶棧以及核心棧組成;線程可分為用戶級線程、核心級線程以及用戶/核

心混合型線程等類型;其中用戶級線程在用戶態(tài)卜執(zhí)行,CPU調(diào)度算法和各線程優(yōu)先

級都由用戶設(shè)置，與操作系統(tǒng)內(nèi)核無關(guān);核心級線程的調(diào)度算法及線程優(yōu)先級的控制

權(quán)在操作系統(tǒng)內(nèi)核;混合型線程的控制權(quán)則在用戶和操作系統(tǒng)內(nèi)核二者;線程與進程

的主要區(qū)別有：

1旌程是資源管理的基本單位,它擁有自己的地址空間和各種資源，例如內(nèi)存空間、

外部設(shè)備等；線程只是處理機調(diào)度的基本單位,它只和其他線程一起共享進程資源，

但自己沒有任何資源；

2以進程為單位進行處理機切換和調(diào)度時，由于涉及到資源轉(zhuǎn)移以及現(xiàn)場保護等問

題，將導(dǎo)致處理機切換時間變長，資源利用率降低；以線程為單位進行處理機切換和

調(diào)度時，由于不發(fā)生資源變化,特別是地址空間的變化,處理機切換的時間較短，從而

處理機效率也較高；

3對用戶來說，多線程可減少用戶的等待時間;提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度;例如，當一個進

程需要對兩個不同的服務(wù)器進行遠程過程凋用時，對于無線程系統(tǒng)的操作系統(tǒng)來說

需要順序等待兩個不同調(diào)用返回結(jié)果后才能繼續(xù)執(zhí)行，且在等待中容易發(fā)生進程調(diào)

度;對于多線程系統(tǒng)而言，則可以在同一進程中使用不同的線程同時進行遠程過程調(diào)

用，從而縮短進程的等待時間；

4線程和進程一樣，都有自己的狀態(tài).也有相應(yīng)的同步機制，不過，由于線程沒有單獨

的數(shù)據(jù)和程序空間，因比,線程不能像進程的數(shù)據(jù)與程序那樣,交換到外存存儲空間；

從而線程沒有掛起狀態(tài)；5進程的調(diào)度、同步等控制大多由操作系統(tǒng)內(nèi)核完成，

而線程的控制既可以由操作系統(tǒng)內(nèi)核進行，也可以由用戶控制進行；

第四章進程管理

2.試述作業(yè)調(diào)度的主要功能；

答：作業(yè)調(diào)度的主要功能是:按一定的原則對外存輸入井上的大量后備作業(yè)進行選擇,

給選出的作業(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)進程,使該作業(yè)的相

關(guān)進程獲得競爭處理機的權(quán)利；另外，當作業(yè)執(zhí)行完畢時，還負責回收系統(tǒng)資源；

3.作業(yè)調(diào)度的性能評價標準有哪些這些性能評價標準在任可情況下都能反映調(diào)度策略的

優(yōu)劣嗎

答：對于批處理系統(tǒng)，由于主要用于計算，因而對于作業(yè)的周轉(zhuǎn)時間要求較高;從而作

業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時間或平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間被用來衡量調(diào)度程序的優(yōu)劣;但對于分時系統(tǒng)

來說,平均響應(yīng)時間又被用來衡量調(diào)度策略的優(yōu)劣;對于分時系統(tǒng)，除了要保證系統(tǒng)

吞吐量大、資源利用率高之外,還應(yīng)保證用戶能夠容忍的響應(yīng)時.間；因此,在分時系統(tǒng)

中，僅僅用周轉(zhuǎn)時間或帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間來衡量調(diào)度性能是不夠的；對于實時系統(tǒng)，衡量

調(diào)度算法優(yōu)劣的主要標志則是滿足用戶要求的時限時間；

4.進程調(diào)度的功能有哪些

答：進程調(diào)度的功能有：

1記錄和保存系統(tǒng)中所有進程的執(zhí)行情況；

2選擇占有處理機的進程；

答：動態(tài)分區(qū)式管理的常用內(nèi)存分配算法有最先適應(yīng)法FF、最佳適應(yīng)法BF和最壞適

應(yīng)法WF;

優(yōu)缺點比較：

①從搜索速度上看最先適應(yīng)法最佳，最佳適應(yīng)法和最壞適應(yīng)法都要求把不同大小的

空閑區(qū)按大小進行排隊；

②從回收過程來看,最先適應(yīng)法也是最佳,因為最佳適應(yīng)法和最壞適應(yīng)法都必須重新

調(diào)整空閑區(qū)的位置；

③最佳適應(yīng)法找到的空閑區(qū)是最佳的，但是會造成內(nèi)存碎片較多，影響了內(nèi)存利用率,

而最壞適應(yīng)法的內(nèi)存碎片最少,但是對內(nèi)存的請求較多的進程有可能分配失??；

總之，三種算法各有所長,針對不同的請求隊列，它們的效率和功能是不一樣的7.節(jié)討論

的分區(qū)式管理可以實現(xiàn)虛存嗎如果不能，需要怎樣修改試設(shè)計一個分區(qū)式管理實現(xiàn)虛存

的程序流程圖;如果能,試說明理由；

答:節(jié)討論的分區(qū)式管理不能實現(xiàn)虛存;如果要實現(xiàn)虛存,可以在分區(qū)的基礎(chǔ)之上對每

個分區(qū)內(nèi)部進行請求調(diào)頁式管理；

8.簡述什么是覆蓋什么是交換覆蓋和交換的區(qū)別是什么

答：將程序劃分為若干個功能上相對獨立的程序段,按照程序的邏輯結(jié)構(gòu)讓那些不會

同時執(zhí)行的程序段共享同一塊內(nèi)存區(qū)的內(nèi)存擴充技術(shù)就是覆蓋；交換是指先將內(nèi)存某部

分的程序或數(shù)據(jù)寫入外存交換區(qū),再從外存交換區(qū)中調(diào)入指定的程序或數(shù)據(jù)到內(nèi)存中來，

并讓其執(zhí)行的一種內(nèi)存擴充技術(shù);與覆蓋技術(shù)相比，交換不要求程序員給出程序段之間

的覆蓋結(jié)構(gòu),而且,交換主要是在進程或作業(yè)之間進行,而覆蓋則主要在同一個作業(yè)或同

一個進程內(nèi)進行；另外,覆蓋只能覆蓋那些與覆蓋程序段無關(guān)的程序段；

9.什么是頁式管理靜態(tài)頁式管理可以實現(xiàn)虛存嗎

答：頁式管理就是把各進程的虛擬空間劃分為若干長度相等的頁面，把指令按頁面大

小劃分后存放在內(nèi)存中執(zhí)行或只在內(nèi)存中存放那些經(jīng)常被執(zhí)行或即將被執(zhí)行的頁面，

而那些不被經(jīng)常執(zhí)行以及在近期內(nèi)不可能被執(zhí)行的頁面則存放于外存中，按一定規(guī)則

調(diào)入的一種內(nèi)存管理方式；

靜態(tài)頁式管理不能實現(xiàn)虛存，這是因為靜態(tài)頁式管理要求進程或作業(yè)在執(zhí)行前全部

被裝入內(nèi)存,作業(yè)或進程的大小仍受內(nèi)存可用頁面數(shù)的限制；

11.請求頁式管理中有哪幾種常用的頁面置換算法試比較它們的優(yōu)缺點；

答：比較常用的頁面置換算法有：

1隨機淘汰算法randomglongram;即隨機地選擇某個用戶頁面并將其換出；

2輪轉(zhuǎn)法RRroundrobin;輪轉(zhuǎn)法循回換出內(nèi)存可用區(qū)內(nèi)一個可以被換出的頁，無論該

頁是剛被換進或已經(jīng)換進內(nèi)存很長時間；

3先進先出法FlI?Ofirstinfirstout;FIFO算法選擇在內(nèi)存駐留時間最長的一頁將其

淘汰；

4最近最久未使用頁面置換算法I.RUleastrecentlyunused;該算法的基本思想是：

當需要淘汰某一頁時，選擇離當前時間最近的一段時間內(nèi)最久沒有使用過的頁面先淘汰；

5理想型淘汰算法OPToptimalreplacementalgorithm;該算法淘汰在訪問串中將來再

也不出現(xiàn)的或是在離當前最遠的位置上出現(xiàn)的頁面；

15.段式管理可以實現(xiàn)虛存嗎如果可以，簡述實現(xiàn)方法；

答：段式管理可以實現(xiàn)虛存；

段式管理把程序按照內(nèi)容或過程函數(shù)關(guān)系分成段，每段擁有自己的名字;一個用戶作

業(yè)或進程所包含的段對應(yīng)于一個二維線性虛擬空間段號s與段內(nèi)相對地址w,也就是一個

二維虛擬存儲器;段式管理以段為單位分配內(nèi)存，然后通過地址映射機構(gòu)把段式虛擬地址

轉(zhuǎn)換成實際的內(nèi)存物理地址;只把那些經(jīng)常訪問的段駐留內(nèi)存,而把那些在將來一段時間

內(nèi)不被訪問的段放入外存,待需要時產(chǎn)生缺段中斷，自動調(diào)入；

18.段頁式管理的主要缺點是什么有什么改進辦法

答；段頁式管理的主要缺點是對內(nèi)存中指令或數(shù)據(jù)進行存取時，至少需要對內(nèi)存進行

三次以上的訪問；第一次是由段表地址寄存器取段表始址后訪問段表，由此取出對應(yīng)

段的頁表在內(nèi)存中的地址;第二次則是訪問頁表得到所要訪問的指令或數(shù)據(jù)的物理地

址；只有在訪問了段表和頁表之后，第三次才能訪問真正需要訪問的物理單元;顯然;

這將大大降低CPU執(zhí)行指令的速度；改進辦法是設(shè)置快速聯(lián)想寄存器;在快速聯(lián)想寄

存器中.存放當前最常用的段號S,頁號P和對應(yīng)的內(nèi)存頁面地址與其他控制項；當需

要訪問內(nèi)存空間某一單元時,可在通過段表、頁表進行內(nèi)存地址查找的同時,根據(jù)快速

聯(lián)想寄存器查找其段號和頁號；如果所要訪問的段或頁的地址在快速聯(lián)想寄存器中，

則系統(tǒng)不再訪問內(nèi)存中的段表、頁表而直接把快速聯(lián)想寄存器中的值與頁內(nèi)相對地址

d拼接起來得到內(nèi)存地址；

19.什么是局部性原理什么是抖動你有什么辦法減少系統(tǒng)的抖動現(xiàn)象

答：局部性原理是指在兒乎所有程序的執(zhí)行過程中,在一段時間內(nèi)，CPU總是集中地訪

問程序中的某一個部分而不是對程序的所有部分具有平均的訪問概率;抖動是指當給

進程分配的內(nèi)存小于所要求的工作區(qū)時，由于內(nèi)存外存之間交換頻繁,訪問外存的時

間和輸入輸出處理時間大大增加，反而造成CPU因等待數(shù)據(jù)而空轉(zhuǎn)，使得整個系統(tǒng)性

能大大下降;在物理系統(tǒng)中，為防止抖動的產(chǎn)生，在進行淘汰或替換時,一般總是把缺

頁進程鎖住,不讓其換出，從而防止抖動發(fā)生；防止抖動發(fā)生的另一個辦法是設(shè)置較大

的內(nèi)存工作區(qū)；

第八章文件系統(tǒng)

1.什么是文件、土件系統(tǒng)文件系統(tǒng)有哪些功能

答：在計算機系統(tǒng)中，文件被解釋為一組賦名的相關(guān)字符流的集合,或者是相關(guān)記錄

的集合.

文祎縈端是操作系統(tǒng)中與管理文件有關(guān)的軟件和數(shù)據(jù)；

文件系統(tǒng)的功能是用戶建立文件,撤銷、讀寫修改和復(fù)制文件，以及完成對文件的按

名存取和進行存取控制；

2.文件系統(tǒng)一般按什么分類可以分為哪幾類

答：文件系統(tǒng)一般按性質(zhì)、用途、組織形式、文件中的信息流向或文件的保護級別

等分類；

按文件的性質(zhì)與用途可以分為系統(tǒng)文件、庫文件和用戶文件;按文件的組織形式可以

分為普通文件、目錄文件和特殊文件;按文件中的信息流向可以分為輸入文件、輸出

文件和輸入/輸出文件;按文件的保護級別可以分為只讀文件、讀寫文件、可執(zhí)行文

件和不保護文件；

3JI么是文件的邏輯結(jié)構(gòu)。么是記耒

答：文件的邏輯結(jié)構(gòu)就是用戶可見的結(jié)構(gòu),可分為字符流式的無結(jié)構(gòu)文件和記錄式的

有結(jié)構(gòu)文件兩大類；

記錄是一個具有特定意義的信息單位，它由該記錄在文件中的邏輯地址相對地址與記錄

名所對應(yīng)的一組關(guān)鍵字、屬性及其屬性值所組成；

7.文件的物理結(jié)構(gòu)有哪幾種為什么說串聯(lián)文件結(jié)構(gòu)不適于隨機存取

答：文件的物理結(jié)構(gòu)是指文件在存儲設(shè)備上的存放方法;常用的文件物理結(jié)構(gòu)有連續(xù)

文件、串聯(lián)文件和索引文件3種；

串聯(lián)文件結(jié)構(gòu)用非連續(xù)的物理塊來存放文件信息，這些非連續(xù)的物理塊之間沒有順序關(guān)

系，鏈接成一個串聯(lián)隊列，搜索時只能按隊列中的串聯(lián)指針順序搜索，存取方法應(yīng)該是順

序存取的；否則，為了讀取某個信息塊而造成的磁頭大幅度移動將花去較多的時叵；因此,

串聯(lián)文件結(jié)構(gòu)不適于隨機存取

11.什么是文件目錄文件目錄中包含哪些信息

答:一個文件的文件名和對該文件實施控制管理的說明信息稱為該文件的說明信息,

又稱為該文件的目錄；

文件目錄中包含文件名、與文件名相對應(yīng)的文件內(nèi)部標識以及文件信息在文件存儲設(shè)

備上第一個物理塊的地址等信息;另外還可能包含關(guān)于文件邏輯結(jié)構(gòu)、物理結(jié)構(gòu)、存取控

制和管理等信息；

第九章外部設(shè)備管理

1.設(shè)備管理的目標和功能是什么

答：設(shè)備管理的目標是：選擇和分配輸入/輸出設(shè)備以便進行數(shù)據(jù)傳輸操作；控制輸入

/輸出設(shè)備和CPU或內(nèi)存之間交換數(shù)據(jù),為用戶提供一個友好的透明接口，提高設(shè)備和設(shè)

備之間、CPU和設(shè)備之間，以及進程和進程之間的并行操作，以使操作系統(tǒng)獲得最佳效率;

設(shè)備管理的功能是：提供和進程管理系統(tǒng)的接口；進行設(shè)備分配；實現(xiàn)設(shè)備和設(shè)備、設(shè)

備和CPU等之間的并行操作；進行緩沖區(qū)管理；

4.什么是中斷什么叫中斷處理什么叫中斷響應(yīng)

答：中斷是指計算機在執(zhí)行期間，系統(tǒng)內(nèi)