注：标有“操作系统第二版中文版答案”的答案是从操作系统第二版中文答案的电子书上摘抄的，剩下的是非标准答案(可以忽略~~)。有几道题没有写。以下的相关文档仅供参考！祝各位同学考试愉快！
第一章：引论（P44）
1、什么是多道程序设计？
答：多道程序就是CPU在内存中多个进程之间迅速切换。它一般被用来使CPU 保持忙碌，当有一个或多个进程进行I/O时。（操作系统第二版中文答案）
2、什么是SPOOLing？读者是否认为将来的高级个人计算机会把SPOOLing作为标准功能？
答：SPOOLing是Simultaneous Peripheral Operation On-Line （即外部设备联机并行操作）的缩写，它是关于慢速字符设备如何与计算机主机交换信息的一种技术，通常称为“假脱机技术”。（回答：什么是SPOOLing？百度的~~~）输入SPOOLing是作业中的读入技术，例如：从卡片在磁盘，这样当当前执行的进程完成时，将等候CPU。输出SPOOLing在打印之前首先复制打印文件，而非直接打印。在个人计算机上的输入SPOOLing很少，但输出SPOOLing非常普通。（操作系统第二版中文答案）
3、在早期的计算机中，每个字节的读写直接由CPU处理（既没有DMA）。对于多道程序而言这种组织方式有什么含义？
答：多道程序的主要原因是当等候I/O完成时CPU有事可做。如果没有DMA，I/O 操作时CPU被完全占有，因此，多道程序无利可图（至少在CPU利用方面）。无论程序操作多少I/O操作，CPU都是100%的忙碌。当然，这里是假定主要的延迟是数据复制时的等待。如果I/O很慢的话，CPU可以做其他工作。（操作系统第二版中文答案）
4、系列计算机的思想在20世纪60年代由IBM引入System/360大型机。现在这种思想已经消亡了还是继续活跃着？
答：它依然存在。例如：Interl以各种各样的不同的属性包括速度和能力消耗来产生Pentium I，II，III和4。所有这些机器的体系结构都是兼容的，仅仅是价格上的不同，这些都是家族思想的本质。（操作系统第二版中文答案）
5、缓慢采用GUI的一个原因是支持它的硬件的成本（高昂）。为了支持25行80列字符的单色文本屏幕应该需要多少视频RAM？对于1024*768像素24位色彩位图需要多少视频RAM？在1980年（$5/KB）这些RAM的成本是多少？现在它的成本是多少？
答：25*80字符的单色文本屏幕需要2000字节的缓冲器。1024*768像素24位颜色的位图需要2359296字节。1980年代这两种选择将分别地耗费$10和$11520。而对于当前的价格。将少于$1/MB。（操作系统第二版中文答案）
8、考虑一个有两个CPU的系统，并且每个CPU有两个线程（超线程）。假设有三
个线程P0，P1，P2，分别以运行时间5ms，10ms，20ms开始。运行这些程序需要多少时间？假设这三个程序都是100%限于CPU，在运行时无阻塞，并且一旦设定就不改变CPU。
答：这些程序的运行时间因程序的组合的不同而不同，一共有以下4种情况：1）(P0,P1) and P2 => (5ms + 10ms) and 20ms => 20ms
2）(P0,P2) and P1 => (5ms + 20ms) and 10ms => 25ms
3）(P1,P2) and P0 => (10ms + 20ms) and 50ms => 30ms
4）(P0,P1,P2) => (5ms + 10ms + 20ms) => 35ms
9、一台计算机有一个四级流水线，每一级都花费相同的时间执行其工作，即1ns。这台机器每秒可执行多少条指令？
答：从管道中每纳秒出现一条指令。意味着该机器每秒执行十亿条指令。它对于管道有多少个阶段不予理睬，即使是10-阶段管道，每阶段1nsec，也将执行对每秒十亿条指令。因为无论哪种情况，管道末端输出的指令数都是一样的。（操作系统第二版中文答案）
10、假设一个计算机系统有高速缓存、内存（RAM）以及磁盘，操作系统用虚拟内存。读取缓存中的一个词需要2ns，RAM需要10ns，硬盘需要10ms。如果缓存的命中率是95%，内存的是（缓存失效时）99%，读取一个词的平均时间是多少？答：平均访问时间 = 2ns * 0.95 + 10ns *0.99 *(1-0.95) + 10ms * (1-0.99) *(1-0.95) = 5002.395ns .
14、陷阱和中断的主要差别是什么？
答：陷阱是由程序造成的，并且与它同步。如果程序一而再地被运行，陷阱将总在指令流中相同的位置的精确发生。而中断则是由外部事件和其他时钟造成的，不具有重复性。（操作系统第二版中文答案）
20、有一个文件，其文件描述符是fd，内含下列字节序列：3，1，4，1，5，9，2，6，5，3，5。有如下系统调用：
lseek(fd,3,SEEK_SET);
read(fd,&buffer,4);
其中lseek调用寻找文件中的字节3。在读取操作完成之后，buffer中的内容是什么？
答：包含字节：1，5，9，2.（操作系统第二版中文答案）
22、块特殊文件和字符特殊文件的基本差别是什么？
答：块特殊文件包含被编号的块，每一块都可以独立地读写或者写入。而且可以定位于任何块，并且开始读入或写入。这些对于字符特殊文件是不可能的。（操作系统第二版中文答案）
25、对程序员而言，系统调用就像对其他库过程的调用一样。有无必要让程序员了解哪一个库过程导致了系统调用？在什么情形下，为什么？
答：就程序逻辑而言，库例程调用哪个系统调用是没有关系的。但是，如果需要考虑性能问题，无需系统调用就可以完成的任务将使进程运行更快。所有的系统
调用都会导致用户环境和内核环境的切换开销。更进一步，在多用户系统中，在系统调用完成之前，操作系统可能调度到其他的进程，这将使得调用过程的处理更加迟缓。（操作系统第二版中文答案）
1、于操作系统，下列叙述不正确的是（）。
A、管理系统资源
B、控制程序执行
C、改善人机界面
D、提高用户软件运行速度
2、以下哪个系统不是基本的操作系统（).
A、分时操作系统
B、实时操作系统
C、分布式操作系统
D、多道批处理系统
3、计算机系统由__________和__________组成。
4、分时操作系统具有的四个主要特点是同时性、 _________、__________和_________。
5、多道程序设计的根本目标是( )。
6、多项选择：操作系统设计目标是（）。
A、管理系统资源
B、提高安全性
C、方便用户使用系统
D、使系统能高效工作
7、在（）的控制下，计算机系统能及时处理由过程控制反馈的数据，并作出响应。
A、批处理操作系统
B、实时操作系统
C、分时操作系统
D、多处理机操作系统
8、多项选择:引入多道程序设计的主要目的在于（）。
A、提高实时响应速度
B、充分利用处理机，减少机空闲时间
C、有利于代码共享
D、充分利用外围设备
E、减少存储器碎片
9、计算机发展到第三代，操作系统已成为软件的一个重要分支，最早的操作系统是（）。
10、设计实时操作时( ）不是主要的追求目标。
A、安全可靠
B、资源利用率
C、及时响应
D、快速处理
答案：
1、D
2、C
3、硬件子系统软件子系统
4、独立性及时性交互性
5、提高计算机系统的工作效率
6、C D
7、B
8、BD
9、批处理操作系统
10、B
第二章：进程与线程（P95）
2、假设要设计一种先进的计算机体系结构，它使用硬件而不是中断来完成进程
切换。CPU需要哪些信息？请描述用硬件完成进程切换的过程。
答：应该有一个寄存器包含当前进程表项的指针。当I/O结束时，CPU讲当前的机器状态存入当前进程表项中，然后，将转到中断设备的中断向量，读取另一个过程表项的指针（服务例程）。然后，就可以启动这个进程了。（操作系统第二版中文答案）
3、在所有当代计算机中，至少有部分中断处理程序是用汇编语言编写的。为什么？
答：通常高级语言不允许CPU硬件，而这种访问是必须的。例如：中断处理程序可能需要禁用和启动某个特定的设备服务，或者处理进程堆栈区的数据。另外，中断服务例程需要尽快地执行。（操作系统第二版中文答案）
4、当中断或系统调用把控制转给操作系统时，通常将内核堆栈和被中断进程的运行堆栈分离。为什么？
答：内核使用单独的堆栈有若干的原因。其中两个原因如下：
首先，不希望操作系统崩溃，由于某些用户进程不允许足够的堆栈空间。
第二，如果内核将数据保留在用户空间，然后从操作系统调用返回，那么恶意的用户可能使用这些数据找出某些关于它进程的信息。
（操作系统第二版中文答案）
5、多个作业能够并行运行，比它们顺序执行完成的要快。假设有两个作业同时开始执行，每个需要10分钟的CPU时间。如果顺序执行，那么最后一个作业需要多少时间可以完成？如果并行执行又需要多少时间？假设I/O等待占50%。答：CPU利用率计算公式：CPU利用率 = 1 - p^n.设运行作业所需要的时间为T 顺序执行：T = (10 + 10) / 0.5 = 40(分钟)；
并行执行：p = 0.5, n = 2, CPU利用率 = 1 - 0.5^2 = 0.75, 则T = (10 + 10) / 0.75 = 26.7(分钟).
7、如果创建一个多线程进程，若子进程得到全部父进程线程的副本，会出现问题。假如原有线程之一正在等待键盘输入，现在则成为两个线程在等待键盘输入，每个进程有一个。在单线程进程中也会发生这种问题吗？
答：不会。如果单线程进程在键盘上阻塞，就不能创建子进程。（操作系统第二版中文答案）
9、在本章中，我们介绍了多线程的web服务器，说明它比单线程服务器和有限状态机服务器更好的原因。存在单线程服务器更好一些的情形吗？请给出一个例子。
答：是的。如果服务器是完全CPU绑定的，则不需要多线程。这只会增加不必要的复杂性。假设某个百万人口区域的电话查号系统（类似于114），如果每个（姓名，电话号码）记录为64个字符，整个的数据库则为64MB，这就是很容易全部读入服务器内存中以提高快速的查询。（操作系统第二版中文答案）
11、为什么线程要通过调用thread_yield自愿放弃CPU？毕竟，由于没有周期性的时钟中断，线程可以不交回CPU。
答：进程中线程是相互协作的，而不是相互独立的。如果放弃了是为了应用程序，那么线程将放弃CPU。毕竟，通常是同一个程序员写的代码。（操作系统第二版中文答案）
12、线程可以被时钟中断抢占吗？如果可以，在什么情形下可以？如果不可以，为什么不可以？
答：用户级线程不能被时中断抢占，除非整个进程的时间片用完。内核级线程可以单独地被剥夺。在后一种情况下，如果线程运行过久，时钟将的中断当前的进程，因而当前线程也被中断。内核可以自由地从同一个进程中选取其他线程运行。（操作系统第二版中文答案）
20、在2.3.4节中，描述了一种有高级优先级进程H和低级优先级进程L的情况，导致了H陷入死循环。若采用轮换调度算法而不是优先级调度算法，会发生同样的问题吗？请给予讨论。
答：对于时间片轮转调度，该方法不会出现问题。L迟早会运行，而且最终将离开其临界区。对于优先级调度，L永远得不到运行；而对于时间片轮转，它将周期性地得到一时间片，因此就有机会离开其临界区。（操作系统第二版中文答案）
23、两个进程在一个共享存储器多处理器（即两个CPU）当它们要共享一个公共内存时，图2-23所示的采用变量turn的忙等待解决方案有效吗？
答：是的，它还是会有用的。当然，它依然是忙等待。（操作系统第二版中文答案）
27、如果一个系统只有两个进程，可以使用一个屏障来同步这两个进程吗？为什么？
答：如果程序是操作按阶段进行，直到两个进程都完成当前阶段才能进入下一个阶段，这时就应该使用屏障。（操作系统第二版中文答案）
28、如果线程在内核中实现，可以使用内核信号量对同一个进程中的两个线程进行同步吗？如果线程在用户空间安实现呢？假设在其他进程中没有线程必须访问该信号量。请讨论你的答案。
答：对于内核线程，线程可以在信号量上阻塞，而内核可以运行该进程中的其他线程。因而，使用信号量没有问题。而对于用户级线程，当某个线程在信号量上阻塞时，内核将认为整个进程都被阻塞。而且不再执行它。因此，进程失败。（操作系统第二版中文答案）
30、一个快餐店有四类雇员：（1）领班，接收顾客点的菜单；（2）厨师，准备饭菜；（3）打包工，将饭菜装在袋子里；（4）收银员，将食品袋交给顾客并收钱。每个雇员可被看作一个进行通讯的顺序进程。它们采用的进程间通信方式是什么？请将这个模型与UNIX中进程联系起来。
答：雇员之间通过消息传递进行通信：在该例中，消息为订单、食物和袋子。在UNIX中，该4个进程通过管道连接。（操作系统第二版中文答案）
1、为了使A、B两个进程互斥地访问单个缓冲区，应为之设置一个互斥信号量S，初值为1，相应在的P（S），V（S）操作必须分别安排在（）的两端。
A、该单缓冲区
B、两进程的临界区
C、两进程的程序段
D、两进程的控制块
2、一个进程可以包含多个线程，各线程（）
A、必须串行工作
B、共享分配给进程的主存地址空间
C、共享进程的PCB
D、是独立的资源分配单位
3、PV操作所处理的变量是（）
A、锁变量
B、整型信号量
C、记录型信号量
D、控制变量
4、为了使两个进程能同步运行，最少需要（）个信号量。
A、1
B、2
C、3
D、4
5、共享变量是指（）访问的变量。
A、只能被系统进程
B、只能被多个进程互斥访问的变量
C、只能被用户进程
D、可被多个进程
6、临界区是指并发进程中访问共享变量的（）。
A、管理信息
B、数据
C、信息存储
D、程序
7、多项选择：线程是操作系统的概念，已具有线程管理的操作系统有（）。
A、WINDOWS32
B、OS/2
C、Windows NT
D、DOS6.22
E、Mach
8、多项选择：一个进程向其他进程发送消息时，应组织好一封信件，内容包括（）。
A、接收者名
B、发送者名
C、具体信息
D、等不等回信标志
E、回信存放地址
9、在具有n个进程的系统中，允许m个进程（n≥m≥1）同时进入它们的临界区，其信号量S的值的变化范围是_________，处于等待状态的进程数最多________个。
10、线程与进程的根本区别是把进程作为______单位，而线程是_________单位。答案：
1、B
2、B
3、B
4、B
5、B
6、D
7、BCE
8、BCDE
9、n-m≤S≤m n-m
10、资源分配调度和执行
第三章：存储管理（P139）
2、交换系统通过紧缩来消除空闲区。假设有很多空闲区和数据段随机分布，并且读或写32位长的字需要10ns的时间，紧缩128MB大概需要多少长时间？为了简单起见，假设空闲区中含有字0，内存中最高地址处含有有效数据。
答：几乎整个内存都必须复制，也就是要求读出每一个内存字，然后重写到不同的位置。读4个字节需要10nsec，因此读1个字节需2.5nsec，而还要话费2.5nsec 用于重写，因此，对于每个字节的压缩需要5nsec。其速率为200,000,000字节
/sec。为了复制128MB（2^27 字节，也就是大约1.34*10^8字节），该计算机需要2^27 / 200,000,000sec，也就是大约671msec。该数字是稍微悲观的因为如果内存地步的最初的空间为k字节，那么该k字节无需复制。不过，如果有许多空间和许多数据碎片，因此空洞将非常小，k也就非常小，而误差也非常小。（操作系统第二版中文答案）
3、请比较用位图和链表两种方法来记录空闲内存所需的存储空间。128MB的内存以n字节为单元分配。对于链表，假设内存中数据段和空闲区交替排列，长度均为64KB。并假设链表中的每个结点需要32位的内存地址、16位长度和16位下一个结点域。这两种方法分别需要多少字节的存储空间？哪种方法更好？答：位图：128MB(2^27 字节)的内存以n字节为单元分配，则可以分成（128*2^20）/n = 2^27 /n 个单元，8个单元需要1字节的位图，即总需要 2^27 /8n字节的位图。所以记录内存需要的存储空间大小为：2^27 + 2^27 /8n = 2^27 (1 + 1/8n) 字节；
链表：128MB的内存可有(128MB/64KB = 2^11)个区域，一个节点需要(32 + 16 +16)/8 = 8 字节，所以记录内存需要的存储空间大小为：2^11 * 8 + 2^27 = 2^27 (1 +1/2^13 ) = 2^27 (1 +1/(8*2^10) );
当n < 2^10字节（即1KB）时，位图 > 链表，则使用链表；当n > 1KB时，位图 < 链表，则使用位图。
4、在一个交换系统中，按内存地址排列的空闲区大小是：10KB、4KB、20KB、18KB、7KB、9KB、12KB和15KB。对于连续的段请求：a)12KB,b)10KB,c)9KB。使用首次适配算法，将找出哪个空闲区？使用最佳适配、最差适配、下次适配算法呢？答：首次适配：20KB，10KB，18KB；
最佳适配：12KB，10KB，9KB；
最差适配：20KB，18KB，15KB；
下次适配：20KB，18KB，9KB。（操作系统第二版中文答案）
7、考虑下面的C程序：
int X[N];
int step = M;//M是某个预定义的常量
for(int i = 0;i < N;i +=step)X[i] = X[i] +1;
a）如果这个程序运行在一个页面大小为4KB且有64个TLB表项的机器上时，M 和N取什么值会使得内层循环的每次执行都会引起TLB失效？
b）如果循环重复很多遍，结果会和a）的答案相同吗？请解释。
答：a)M的最小值是4096，才能使内层循环的每次执行时都引起TLB失效，N的值只会影响到X的循环次数，与TLB失效无关。
b)M的值应该大于4096才能在内层循环每次执行时引起TLB失效，但现在N的值要大于64K，所以X会超过256KB。
10、假设一个机器有48位的虚拟地址和32位的物理地址。
a）假设页面大小是4KB，如果只有一级页表，那么在页表里有多少页表项？请解释。
b）假设同一系统有32个TLB表项，并且假设一个程序的指令正好能放入一个页，