习题二参考答案
4、答:
在生产者—消费者问题中,Producer进程中P(empty)与P(mutex)互换先后次序。先执行P(mutex),假设成功,生产者进程获得对缓冲区的访问权,但如果此时缓冲池已满,没有空缓冲区可供其使用,后续的P(empty)原语没有通过,Producer阻塞在信号量empty上,而此时mutex 已被改为0,没有恢复成初值1。切换到消费者进程后,Consumer进程执行P(full)成功,但其执行P(mutex)时由于Producer正在访问缓冲区,所以不成功,阻塞在信号量mutex上。生产者进程与消费者进程两者均无法继续执行,相互等待对方释放资源,会产生死锁。在生产者与消费者进程中,V操作的次序无关紧要,不会出现死锁现象。
5、答:
6、答:
设信号量sp用于控制对盘子的互斥操作,信号量sg1用于计数,表示盘子中的苹果数目,信号量sg2用于计数,表示盘子中的桔子数目。
Semaphore sp=1,sg1=0,sg2=0
dad()
{
while(1)
{ prepare an apple;
p(sp);
put an apple on the plate;
v(sg2);}
}
mom()
{
while(1)
{prepare an orange;
p(sp);
put an orange on the plate;
v(sg1);}
}
son()
{
while(1)
{
p(sg1);
take an orange from the plate;
v(sg);
eat the orange;
}
}
daughter()
{
while(1)
{
p(sg2);
take an apple from the plate;
v(sg);
eat the apple;
}
}
7、答:为了使写者优先,在原来的读优先算法基础上增加一个初值为1的信号量S,使得当至少有一个写者准备访问共享对象时,它可使后续的读者进程等待写完成;初值为0的整型变量writecount,用来对写者进行计数;初值为1的互斥信号量wmutex,用来实现多个写者对writecount的互斥访问。
reader(){
while(1){
P(s);
P(rmutex);
if(readcount= =0)P(mutex);
readcount++;
V(rmutex);
V(S);
读文件;
P(rmutex);
readcount －－;
if (readcount==0)V(mutex);
V(rmutex);
}
}
writer()[
while(1){
P(wmutex);
if(writecount= =0)P(S);
writecount++;
V(wmutex);
P(mutex);
写文件;
V(mutex);
P(wmutex);
writecount- -;
If (writecount= =0)V(S);
V (wmutex);
}
9、答:
信号量sofa:表示等候椅数,初值为n
信号量empty:表示理发椅空,初值为1
信号量full:表示理发椅上有顾客,初值为0
count:记录等候椅上的人数,初值为0
信号量mutux:用来实现对变量count的互斥访问
Var mutex,sofa,empty,full: semaphore=1,n,1,0;
count: integer: =0;
Guest: Barber:
begin begin
repeat repeat
P(mutex); P(full)
if (count>=n) then 剪发;
begin V(empty);
V(mutex); until false
离开; end end
else
begin
count:=count+1;
if (count>1) then //多个顾客时,坐等候椅上
V(mutex);
P(sofa); 坐沙发等;
P(empty); 坐椅子上;
V(sofa);V(full);
else //只有一个顾客时,坐到理发椅上
begin
V(mutex);
P(empty); 坐椅子上; V(full);
end
剪发
离开;
P(mutex);
count:=count-1;
V(mutex);
end
until false
end
11、答:
本题中中共有三类进程,相当于机房管理员进程guard,学生进程student与教师进程teacher。相应的信号量与各个进程描述如下:
semaphore computer=2m;
/*对应于计算机的资源信号量*/
semaphore student=0;
/*对应于欲进入机房的学生*/
semaphore enter=0;
/*用来控制学生就是否可进入机房*/
semaphore finish=test=0; /*用来同步学生与教师——教师须检查实习完毕的学生*/ student_i(){ /*i=1,2,···2n*/
V(student);
/*激活管理员,有学生到达,要进入机房实验*/
P(enter); /*等待管理员激活进入机房*/
进入机房上机实习;
V(finish); /*激活教师已经做完实验*/
P(test); /*等待教师检查作业*/
离开机房;
V(computer); /*所占用的计算机变为空闲*/
}
guard(){
int i;
for(i=0;i++;i P(computer); /*等待有两个空闲计算机*/ P(computer); 1.设某进程所需要的服务时间t=k ?q,k 为时间的个数,q 为时间长度且为常数.当t 为一定值时,令q →0,则有k →∞.从而服务时间为t 的进程的响应时间T 是t 的连续函数.对应于时间片调度方式RR,先来先服务方式FCFS 和线性优先级调度方式SRR,其响应时间函数分别为: T rr (t)=()λμμ-?t T fc (t)=()λμ-1 T sr (t)= ()()() '11 λμμλμ-?-- -t 其中' λ=( )λ?-a b 1=r λ? 取(μλ,)=(50,100),分别改变r 的值,计算 T rr (t), T fc (t)和 T sr (t),并画出其时间变化 图. 2.对实时系统的频率单调调度算法,对于由3个周期组成的实时任务序列,设每个周期为 T i (i=1,2,3),其相应任务的执行时间为 C i (i=1,2,3).计算说明当进程执行时间与周期比 之和为0.7时,能否保证用户所要求的时限(32=1.266). 3.有5个批处理作业(A,B,C,D,E)几乎同时到达一个计算中心,估计运行时间分别为2,4,6,8,10分钟,它们的优先数分别为1,2,3,4,5(数值小的优先级低),在使用最高优先级优先调度算法时,计算作业的平均周转时间. 解答： 1.对(,λμ)=(50，100) T rr (t)=t,T fc (t)=1/50,T sr (t)=1/50-(1-100t)/(100-50t) 0r →时，T sr (t)→1/100+t 1r →时, T sr (t)→2t 图象如下： 只有T sr (t)受r 值影响，且r 值增大，T sr (t)的斜率增大，y 截距由1/100趋向0，服务时间也增加。 题目： 4.假定某页式管理系统,主存为64KB,分成16块,块号为0,1,2,3,4,K K ,15,设某作业有4 内存 1通常情况下，在下列存储管理方式中，（）支持多道程序设计、管理最简单，但存储碎片多；（）使内存碎片尽可能少，而且使内存利用率最高。 Ⅰ．段式；Ⅱ．页式；Ⅲ．段页式；Ⅳ．固定分区；Ⅴ．可变分区 正确答案：Ⅳ；Ⅰ 2为使虚存系统有效地发挥其预期的作用，所运行的程序应具有的特性是（）。 正确答案：该程序应具有较好的局部性(Locality) 3提高内存利用率主要是通过内存分配功能实现的，内存分配的基本任务是为每道程序（）。使每道程序能在不受干扰的环境下运行，主要是通过（）功能实现的。 Ⅰ．分配内存；Ⅱ．内存保护；Ⅲ．地址映射；Ⅳ．对换；Ⅴ．内存扩充；Ⅵ．逻辑地址到物理地址的变换；Ⅶ．内存到外存间交换；Ⅷ．允许用户程序的地址空间大于内存空间。 正确答案：Ⅰ；Ⅱ 4适合多道程序运行的存储管理中，存储保护是 正确答案：为了防止各道作业相互干扰 5下面哪种内存管理方法有利于程序的动态链接（） 正确答案：分段存储管理 6在请求分页系统的页表增加了若干项，其中状态位供（）参考。 正确答案：程序访问 7从下面关于请求分段存储管理的叙述中，选出一条正确的叙述（）。 正确答案：分段的尺寸受内存空间的限制，但作业总的尺寸不受内存空间的限制 8虚拟存储器的特征是基于（）。 正确答案：局部性原理 9实现虚拟存储器最关键的技术是（）。 正确答案：请求调页(段) 10“抖动”现象的发生是由（）引起的。 正确答案：置换算法选择不当 11 在请求分页系统的页表增加了若干项，其中修改位供（）参考。 正确答案：换出页面 12 虚拟存储器是正确答案：程序访问比内存更大的地址空间 13测得某个请求调页的计算机系统部分状态数据为：CPU利用率20％，用于对换空间的硬盘的利用率％，其他设备的利用率5％。由此断定系统出现异常。此种情况下（）能提高CPU的利用率。 正确答案：减少运行的进程数 14在请求调页系统中，若逻辑地址中的页号超过页表控制寄存器中的页表长度，则会引起（）。 正确答案：越界中断 15 测得某个请求调页的计算机系统部分状态数据为：CPU利用率20％，用于对换空间的硬盘的利用率％，其他设备的利用率5％。由此断定系统出现异常。此种情况下（）能提高CPU的利用率。 正确答案：加内存条，增加物理空间容量 16 对外存对换区的管理应以（）为主要目标，对外存文件区的管理应以（）为主要目标。 Ⅰ．提高系统吞吐量；Ⅱ．提高存储空间的利用率；Ⅲ．降低存储费用；Ⅳ．提高换入换出速度。 正确答案：Ⅳ；Ⅱ 17 在请求调页系统中，若所需的页不在内存中，则会引起（）。 正确答案：缺页中断 18 虚拟存储器一般都引入关联存储器技术，关联存储器是 正确答案：按内容寻址 19 在请求分页系统的页表增加了若干项，其中访问位供（）参考。 正确答案：置换算法 20 在动态分区式内存管理中，倾向于优先使用低址部分空闲区的算法是（）；能使内存空间中空闲区分布得较均匀的算法是（）；每次分配时，把既能满足要求，又是最小的空闲区分配给进程的算法是（）。 Ⅰ．最佳适应算法；Ⅱ．最坏适应算法；Ⅲ．首次适应算法；Ⅳ．循环首次适应算法（即Next fit）。 正确答案：Ⅲ；Ⅳ；Ⅰ 操作系统原理试题 一. 名词解释题 1. 中断—— 2. 进程控制块(PCB)――它是进程实体的一部分，是操作系统最重要的记录型数据结构, 是进程存在的唯一标识 3. 虚时钟 4. 段式管理 5. 文件控制块(FCB) 6. 对换(SWAPPING) 7. 系统调用 8. 绝对路径名 9. 特别文件 10.虚设备技术 11.管道 12.中断接收 13.恢复现场 14.页式管理 15.作业步 16.字符流文件 17.通道 18.页面淘汰 19.多道程序设计 20.死锁 21.当前目录 22.快表 23.作业调度 24.原语 25.中断屏蔽 26.地址映射 27.文件目录 28.死锁避免 29.原语 31. CPU 状态 32.虚存 二 . 填空题 1. 分时系统追求的目标是 __及时响应 ___. 2. 用户进程从目态 （常态）转换为管态 （特态）的唯一途径是 ___ 中断 ________ . 3. 从静态的观点看 , 操作系统中的进程是由程序段、数据和 __ 作业控制块 PCB__ 三 部分组成 . 4. 在系统内核中必须包括的处理模块有进程调度、原语管理和 __中断处理 __. 5. 批处理操作系统中 , 作业存在的唯一标志是 _作业控制块 PCB ___. 6. 操作系统中的一种同步机制 , 由共享资源的数据及其在该数据上的一组操作组成 , 该同步机制称为 _管程 ______________ . 7. 在可变分区存储管理中 , 为实现地址映射 , 一般由硬件提供两个寄存器 , 一个是基 址寄存器 , 另一个是 _限长寄存器 ___. 8. 联想寄存器 （相联存储器 ） 的最重要、最独到的特点是 _按内容并行查找 ___. 9. 在虚拟段式存储管理中 , 若逻辑地址的段内地址大于段表中该段的段长 , 则发生 __ 地址越界 __中断 . 10. 文件系统中若文件的物理结构采用顺序结构 , 则文件控制快 FCB 中关于文件的物 理位置应包括 ___ 首块地址和文件长度 _. 11. 在操作系统设计时确定资源分配算法 , 以消除发生死锁的任何可能性 , 这种解决死 锁的方法是 __死锁预防 __. 12. 选择对资源需求不同的作业进行合理搭配 , 并投入运行是由 _作业调度算法 ___来完 成的. 13. 实时系统应具有两个基本特征 : 及时性和 ___可靠性 ___. 14. 磁带上的文件只能采用 _顺序 ______ 存取方式 . 15. 不让死锁发生的策略可以分成静态和动态的两种 , 死锁避免属于 __动态的 ___. 16. 在 UNIX 系统中 , 文件分成三类 , 即普通文件 , 目录文件和 ___特殊文件 __. 17. 在磁盘调度策略中有可能使 I/O 请求无限期等待的调度算法是 __最短寻道时间优先 18. 进程获得了除CPU 外的所有资源,一旦获得CPU 即可执行,这时进程处于—就绪 _ 状态 . 19. ______________________________________________________ 为实现CPU 与外部设备的并行工作，系统必须引入一通道 ____________________________________ 硬件基础. 20. 操作系统为保证不经文件拥有者授权 , 任何其它用户不能使用该文件所提出的解决 措施是 ___文件保密 __. 21. 两个或两个以上程序在计算机系统中同处于开始和结束之间的状态 , 这就称为 __ 并发 ___. 33. 磁盘调度 34. 缓冲技术 36. 进程调度 37. 虚设备 39. 死锁预防 40. 临界资源 — 42. 交换技术 43. 互斥区 段时间内只允许一个进程访问的资源，也称为独立资源 第一章操作系统引论 1.操作系统定义：操作系统是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对硬件功能的首次扩充。 2.操作系统的基本类型：批处理系统，分时系统，实时系统 3.脱机技术：主机与IO设备脱离的技术 4.多道程序技术：在内存中同时有多个程序并存的技术 5.操作系统的基本特性：并发性，共享性，异步性，虚拟技术 6.操作系统的五大功能：处理机管理功能，存储器管理功能，设备管理功能，文件管理功能，用户交流界面（人机接口） 第二章进程管理 1.进程的概念：进程是进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。 2.状态转换图 3.进程控制块PCB，在进程的整个生命周期中，系统总是通过PCB对进程进行控制，因此PCB是进程存在的唯一标志。 4.原语是由若干条指令组成的，用于完成一定功能的一个过程。它与一般过程的区别在于：它们是“原子操作”。所谓原子操作，是指一个操作中的所有动作要么全做，要么全不做。 5.进程同步的主要任务是对多个相关进程在执行持续上进行协调，已使并发执行的诸进程之间能有效的共享资源和互相合作，从而使程序执行具有可再现性。 6.临界资源、临界区、信号的概念、同步、互斥问题的解决方法 临界资源：Critical Resouce 诸进程间应采取互斥方式，实现对这种资源的共享，如打印机，磁带机等。 临界区：人们把在每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区（critical section） 信号： 同步合作直接 互斥竞争间接 7.进程通信的三种类型：共享存储器系统、消息传递系统、管道通信系统 8.线程的概念和两种类型： 线程：被称为轻型进程或进程元，通常一个进程拥有若干个线程。 两种类型：用户级线程和内核支持线程 第三章处理机调度与死锁 1.调度三个层次：高级调度，中级调度，低级调度 2.调度算法： FCFS先来先服务 SPF段作业优先调度 RR时间片轮转法 3.死锁的概念，在多个进程在运行过程中因为争夺资源而造成的一种僵局，当进程处于这种僵局状态时，若无外力作用，他们都将无法再向前推进。 4.死锁的原因和条件 原因：资源不足（根本原因），进程推进顺序非法 必要条件：互斥条件、请求和保持条件、不剥夺条件，环路等待条件。 5.死锁解决的三种方案：摒弃“请求和保持”条件、摒弃“不剥夺”条件、摒弃“环路等待” 阅读代码： 1.基本头文件： types.h param.h memlayout.h defs.h x86.h asm.h mmu.h elf.h 2.进程线程部分： vm.c proc.h proc.c swtch.S kalloc.c 以及相关其他文件代码 强调一下：由于内存管理部分还没有学到，所以请同学们遇到相关的代码和问题时，先将问题记录下来，到学过之后，再结合进程线程管理部分进行深入学习，最后要求对XV6有整体的理解。 请大家围绕如下一些问题阐述原理课的相关内容，以及XV6中是如何实现的。 1.什么是进程，什么是线程？操作系统的资源分配单位和调度单位分别是什么？XV6中的 进程和线程分别是什么，都实现了吗？ 答：进程是在多道程序系统出现以后，为了描述系统内部各作业的活动规律而引进的概念。进程有3个基本状态，运行状态、就绪状态和等待状态（或称阻塞状态）；进程只能由父进程建立，系统中所有的进程形成一种进程树的层次体系；挂起命令可有进程自己和其他进程发出，但是解除挂起命令只能由其他进程发出。进程是具有独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的独立单位。 线程可称为轻量级的进程，是操作系统可以运行调度的最小单位。线程是进程内的一个相对独立的可执行的单元。若把进程称为任务的话，那么线程则是应用中的一个子任务的执行。 不论操作系统中是否引入了线程，操作系统中资源分配的基本单位都是进程。如果操作系统没有引入线程那么进程就是调度的基本单位。线程并不独立拥有资源，它仅仅分配了一些运行必备的资源。一个进程中的多个线程共同分享进程中的资源。在引入了线程的操作系统中，线程就变成了调度的基本单位，进程中的部分线程阻塞并不代表该线程被阻塞。 xv6操作系统实现了一个基于进程（没有实现线程）的简单进程管理机制。通过对proc.h 文件的阅读了解到xv6的进程中定义了一个context结构，一个枚举类型proc_state定义了UNUSED, EMBRYO, SLEEPING, RUNNABLE, RUNNING, ZOMBIE 这6种进程的状态，proc结构定义了进程控制块的内容，cpu结构定义了寄存器和栈指针。 2.进程管理的数据结构是什么？在Windows，Linux，XV6中分别叫什么名字？其中包含哪 些内容？操作系统是如何进行管理进程管理数据结构的？它们是如何初始化的？ 答：进程管理的数据结构是进程控制块（PCB）。在Linux中进程控制块的结构是由一个叫task_struct的数据结构定义的，ask_struct存在/include/ linux/sched.h中，其中包括管理进程 第一章操作系统引论 1. 1 操作系统的目标（了解、知道） a、有效性：提高系统资源的利用率，提高系统的吞吐量。 b、方便性：方便使用计算机系统，避免用户使用机器语言编写程序的繁琐工作。 c、可扩充性：超大规模集成电路（VLSI ）技术、计算机技术以及计算机网络发展的 需求，以便于增加新的功能和模块，并能修改老的功能和模块。 d、开放性：遵循世界标准规范，如开放系统互联（OSI ）国际标准。 1.2 操作系统的作用（知道） A、它作为用户和计算机硬件之间的接口； a、命令方式； b、系统调用方式； c、图形窗口方式 B、它作为计算机系统资源的管理者： a.处理器管理（分配和控制处理机）b、存储器管理（负责内存的分配与回收） c、I/O设备管理（I/O设备的分配与操纵） d、信息管理（信息的存取、共享和保护）。 C、它实现了对计算机资源的抽象： 铺设在硬件上的多层软件系统，增强了系统的功能，隐藏了硬件操作的具体细节，从而方便用户使用。 1.3 推动操作系统发展的主要动力（知道） A、不断提高计算机资源的利用率：最初的动力——计算机系统的昂贵。 B、方便用户使用：改善用户上机、调试的条件，如图形用户界面的出现。 C、器件的不断更新换代：微电子技术的发展，推动OS的功能和性能迅速增强和提高。 D、计算机体系结构的不断发展： 操作系统：单处理机OS OS OS 人工操作方式；脱机输入/输出方式。脱机的优点：减少CPU的空闲时间；提高了I/O速度。 单道批处理系统主要特征：（知道） (a) 自动性：作业自动逐个依次运行，无需人工干预 (b) 顺序性：先调入内存的作业先完成 (c) 单道性：内存始终仅有一道程序运行 多道批处理系统的好处：（知道） 1、提高CPU的利用率； 2、提高内存和I/O设备利用率； 3、增加系统吞吐量。 多道批处理系统（知道）优点：资源利用率高，系统吞吐量大 缺点：平均周转时间长（排队、调度），无交互能力 多道批处理系统应解决的问题：（知道） 1、处理机的管理问题（分配和回收）； 2、内存的的管理问题（分配和保护）； 3、I/O设备的管理问题（共享）； 4、文件管理问题（程序和数据的组织）； 5、作业的管理问题（组织和管理）。 分时系统：（掌握） 定义：在一台主机上连接多个带有显示器和键盘的终端，同时允许多个用户通过终端，以交互的方式使用计算机，共享主机资源。 分时系统特征：（知道） a) 多路性：宏观上多个用户同时工作，微观上每个用户轮流运行一个时间片。 (b) 独立性：每个用户各占一个终端，彼此独立操作。 (c) 及时性：用户请求能在很短时间内获得相应。 (d) 交互性：用户可通过终端与系统进行人机对话。 1．2例题精选 例如何理解虚拟机的概念？ 解:一台仅靠由硬件组成的计算机一般被称为裸机，不易使用。操作系统为用户使用计算机提供了许多服务，从而把一台难于使用的裸机改造成了功能更强大、使用更方便的计算机系统，这种计算机系统称为虚拟机。所谓虚拟，是指把一个物理上的实体变为若干个逻辑上的对应物。前者是实际存在的，而后者是虚的，只是用户的一种感觉。在单CPU的计算机系统中能同时运行多道程序，好像每个程序都独享一个CPU，这就是虚拟。在构造操作系统时，把操作系统分成若干层，每层完成特定的功能，从而形成一个虚拟机。下层的虚拟机为上层的虚拟机提供服务，这样逐次扩充以完成操作系统的功能。 讨论“虚拟”的概念体现在操作系统的方方面面。例如，虚拟存储器，使一台只有4MB内存的计算机可以运行总容量远远超过4 MB的程序；虚拟外设，能够使多个用户同时访问该外设等。 例什么是多道程序设计，它的主要优点是什么？ 解: 所谓多道程序设计是指把一个以上的程序存放在内存中，并且同时处于运行状态，这些程序共享CPU和其他计算机资源。其主要优点是： （1）CPU的利用率高：在单道程序环境下，程序独占计算机资源，当程序等待I／O操作时CPU空闲，造成CPU资源的浪费。在多道程序环境下，多个程序共享计算机资源，当某个程序等待 I／O操作时，CPU可以执行其他程序，这大大地提高了CPU的利用率。 （2）设备利用率高：在多道程序环境下，内存和外设也由多个程序共享，无疑也会提高内存和外设的利用率。 （3）系统吞吐量大：在多道程序环境下，资源的利用率大幅度提高，减少了程序的等待时间，提高了系统的吞吐量。 讨论多道程序在计算机中并发地运行是现代计算机系统的重要特征。早期的单道批处理系统与人工操作相比自动化程度大大提高，但系统中仍有较多的空闲资源，系统的性能较差。多遭批处理系统虽有很多优点，但这种系统交互能力差，作业的平均周转时间长。多道程序处理系统要解决的主要问题是，如何使多个程序合理、有序地共事处理机、内存、外设等资源。 例1.3 A， B两个程序，程序 A按顺序使用CPU 10 S，使用设备甲 5 S，使用 CPU 5 S，使用设备乙 10 S，最后使用 CPU 10 S。程序 B按顺序使用设备甲 10 S，使用 CPU 10 S，使用设备乙5S，使用CPU 5S，使用设备乙 10S。（忽略调度程序执行时间）试问： （1）在顺序环境下执行程序A和程序B，CPU的利用率是多少？ （2）在多道程序环境下， CPU的利用率是多少？ 解（1）程序A和程序B顺序执行时，程序A执行完毕，程序B才开始执行。两个程序共耗时80S，其中占用CPU时间为40S，顺序执行时CPU的利用率为50％。 （2）在多道程序环境下，两个程序并发执行，其执行情况如图所示。可以看出，两个程序共耗时45S，其中占用CPU时间为40S，故此时CPU的利用率为40/45=％。 讨论 (1)在单道程序环境下，程序顺序执行，CPU被一道程序独占，即使CPU空闲，其他程序也不能使用，所以 CPU的利用率低。 （2）在多道程序环境下，若干个程序宏观上同时执行，微观上交替执行。当其中一个程序由于某种原因（例如进行1／O操作）而不能占用CPU时，其他程序就可以占用CPU，提高了CPU的利用率。 Ch1 1. 操作系统的定义（填空题、选择题、简答题） 操作系统是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对硬件系统的首次扩充。操作系统是控制和管理计算机硬件和软件资源，合理的组织计算机的工作流程，以及方便用户的程序集合。 2. 从资源管理的角度看，操作系统的主要功能。（填空题） 处理机管理：用于分配和控制处理机 存储器管理：主要负责内存的分配和回收 i/o设备管理：负责i/o设备的分配和操纵 文件管理：负责文件的存取，共享和保护 3. 理解操作系统的主要特性：并发性、共享性和异步性。（选择 题） 并发性：是指两个或两个以上的事件或活动在同一时间间隔内发生。 共享性：指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用，而不是被一个进程所独占，相应的，把这种资源共同使用称为资源共享，或资源复用。 异步性：在多道程序环境中，允许多个进程并发执行，由于资源有限而进程众多，多数情况，进程的执行不是一贯到底，而是“走走停停”的方式运行。 虚拟技术：指通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物。时分复用技术，空分复用技术。 4. 理解操作系统的基本类型：批处理操作系统、分时操作系统和 实时操作系统。（选择题） 单道批处理系统：自动性，顺序性，单道性。 多道批处理系统：可以进一步提高资源的利用率和系统吞吐量。优点：资源利用率高、系统吞吐量大；缺点：平均周转时间长、无交互能力。好处：1.提高CPU的利用率2.提高内存和i/o设备利用率3.增加系统吞吐量。 分时操作系统：能很好的将一台计算机提供给多个用户同时使用，提高计算机的利用率。它被经常应用于查询系统，满足许多查询用户的需要。 实时操作系统：指系统能及时响应外部事件的请求，在规定事件内完成对事件的处理，并控制所有实时任务协调一致的运行。 5. 用户与操作系统之间的接口：系统调用和操作命令。（填空 题） 用户接口：它是提供给用户使用的接口，用户可通过该接口取得操作系 操作系统解答题练习Revised on November 25, 2020 问答题练习 1、（3分）请列出操作系统所具有的功能中的三个功能。 参考答案：处理机管理，内存管理，设备管理，文件管理，用户界面 2、（3分）请列出用户界面的三个形式。 参考答案：命令界面，程序界面和图形界面 1、设进程的到达时间和完成进程所需的运行时间（服务时间）如上表所示。请用短进程非抢占式调度算法计算各进程的开始运行时间、结束运行时间，周转时间、和等待时间，并计算平均周转时间。 参考答案： 2、（3分）处理机调度算法的效果可以用周转时间和带权周转时间来度量。请说明这两者有什么异同 参考答案：两者都是从作业提交到完成的时间来度量算法的优劣。但后者考虑作业的等待时间对于作业本身的服务时间的相对影响因素，因此当作业的差异性很大时，评价更客观些。 3.在单道批处理系统中，下列三个作业采用先来先服务的调度算法和最高响应比优先算法进行调度，哪一种调度算法的性能较好请完成下表。 参考答案： 先来先服务调度算法： 最高响应比优先调度算法： 综上所述，最高响应比调度算法性能较好。 4. 如果限制为两道的多道程序系统中，有4个作业进入系统，其进入系统时刻、估计运行时间为下图所示。系统采用SJF作业调度算法，采用SRTF进程调度算法，请填充下面表格。 参考答案： 5. 有一个4道作业的操作系统，若在一段时间内先后到达6个作业，其提交时刻和估计运行时间为下表所示： 系统采用剩余SJF调度算法，作业被调度进入系统后中途不会退出，但作业运行时可被剩余时间更短的作业所抢占。 （1）分别给出6个作业的执行时间序列，即开始执行时间、作业完成时间、作业周转时间。 （2）计算平均作业周转时间。 参考答案： 第一章绪论 (1) 第一节N ACHOS概述 (1) 一、引言 (1) 二、Nachos教学用操作系统 (1) 第二节N ACHOS的实验环境 (4) 一、Nachos的安装 (4) 二、Nachos的目录结构 (4) 三、各个部分的编译运行 (4) 四、应用程序的编译 (5) 第二章机器模拟 (6) 第一节概述 (6) 第二节机器模拟的实现 (10) 1. Sysdep模块分析（文件https://www.doczj.com/doc/3617970234.html, sysdep.h） (10) 1.1 PoolFile 函数 (10) 1.2 OpenForWrite 函数 (10) 1.3 OpenForReadWrite 函数 (10) 1.4 Read 函数 (10) 1.5 ReadPartial 函数 (11) 1.6 WriteFile 函数 (11) 1.7 Lseek 函数 (11) 1.8 Tell 函数 (11) 1.9 Close 函数 (11) 1.10 Unlink 函数 (12) 1.11 OpenSocket 函数 (12) 1.12 CloseSocket 函数 (12) 1.13 AssignNameToSocket 函数 (12) 1.14 DeAssignNameToSocket 函数 (12) 1.15 PoolSocket 函数 (12) 1.16 ReadFromSocket 函数 (13) 1.17 SendToSocket 函数 (13) 1.18 CallOnUserAbort 函数 (13) 1.19 Delay 函数 (13) 1.20 Abort 函数 (13) 1.21 Exit 函数 (14) 1.22 RandomInit 函数 (14) 1.23 Random 函数 (14) 1.24 AllocBoundedArray 函数 (14) 1.25 DeallocBoundedArray 函数 (14) 2. 中断模块分析（文件https://www.doczj.com/doc/3617970234.html, interrupt.h） (14) 2.1 PendingInterrupt类 (16) 2.2 Interrupt类 (17) 2.2.1 内部使用方法 (17) 2.2.2 内部使用函数 (18) 2.2.3 对外接口 (18) 3. 时钟中断模块分析（文件https://www.doczj.com/doc/3617970234.html, timer.h） (20) 1操作系统的基本特征有哪些？ 答：操作系统的基本特征： （1）并发。并发是指两个或多个活动在同一给定的时间间隔中进行。（2）共享。共享是指计算机系统中的资源被多个任务所共用。 （3）异步性。在多道程序环境下，各个程序的执行过程有“走走停停”的性质。每一道程序既要完成自己的事情，又要与其他程序共享系统中 的资源。这样，它什么时候得以执行、在执行过程中是否被其他事情 打断（如I/O中断）、向前推进的速度是快还是慢等，都是不可预知的， 由程序执行时的现场所决定。另外，同一程序在相同的初始数据下， 无论何时运行，都应获得同样的结果。这是操作系统所具有的异步性。2操作系统的主要功能有哪些？ 答:操作系统的主要功能包括:存储管理,进程和处理机管理,文件管理,设备管理以及用户接口管理。 3、操作系统一般为用户提供了哪三种界面？它们各有什么特点？ 答： 4、操作系统主要有哪三种基本类型？它们各有什么特点？ 5、操作系统主要有哪些类型的体系结构？UNIX系统和Linux系统各采用哪些结构？ 答：一般说来，操作系统有四种结构：整体结构、层次结构、虚拟机结构、客户机-服务器结构。Linux系统采用的是整体结构。UNIX系统采用的是层次结构。 6、Linux系统有什么特点？ 7、使用虚拟机有哪些优势和不足？ 8、现代计算机系统由什么组成的？ 9、在操作系统中，为什么要引入进程的概念？它与程序的区别和联系分别是什么？ 10、操作系统在计算机系统中处于什么位置？ 11、进程的基本状态有哪几种？ 答：进程的基本状态有三种，分别为运行态、就绪态、阻塞态。 12、你熟悉哪些操作系统？想一想你在使用计算机过程中，操作系统如何提供服务？ 答：我们最熟悉的一般为Windows操作系统，它是由微软（Microsoft）公司推出的一个功能强大的图形界面操作系统。常用的操作系统还有Linux，UNIX 操作系统。 我们在使用计算机时，首先接触的是用户界面，我们可以通过键盘上输入命令，在桌面上点击鼠标完成操作，这时系统就知道执行相应的功能。 13、 PCB的作用是什么？它是怎样描述进程的动态性质的？ 答：进程控制块PCB是进程组成中最关键的部分。每个进程有唯一的进程控制块；操作系统根据PCB对进程实施控制和管理，进程的动态、并发等特征是利用PCB表现出来的；PCB是进程存在的唯一标志。 PCB中有表明进程状态的信息：该进程的状态是运行态、就绪态还是阻塞态，利用状态信息来描述进程的动态性质。 14、PCB表的组织方式主要有哪几种？分别简要说明。 答：PCB表的组织方式主要有：线性方式、链接方式和索引方式。 线性方式是把所有进程的PCB都放在一个表中。 链接方式按照进程的不同状态把它们分别放在不同的队列中。 索引方式是利用索引表记载相应状态进程的PCB地址。 15、进程和线程的区别是什么？ 答：（1）动态性。程序是静态、被动的概念，本身可以作为一种软件资源长期保存；而进程是程序的一次执行过程，是动态、主动的概念，有一定的生命周期，会动态地产生和消亡。 （2）并发性。传统的进程是一个独立运行的单位，能与其他进程并发执行。进程是作为资源申请和调度单位存在的；而通常的程序是不能作为一个独立运行的单位并发执行的。 （3）非对应性。程序和进程无一一对应关系。一个程序可被多个进程共用；一个进程在其活动中又可以顺序地执行若干个程序。 （4）异步性。各个进程在并发执行过程中会产生相互制约关系，造成各自前进速度的不可预测性。而程序本身是静态的，不存在这种异步特征。 第3章处理机调度与死锁 典型例题解析 【例1】（1）3个进程共享4个同种类型的资源，每个进程最大需要2个资源，请问系统是否会因为竞争该资源而死锁？（2）n个进程共享m个同类资源，若每个进程都需要用该类资源，而且各进程对该类资源的最大需求量之和小于m+n。说明该系统不会因竞争该类资源而阻塞。（3）在（2）中，如果没有“每个进程都需要用该类资源”的限制，情况又会如何？（西北工业大学2000年考题） 答：（1）该系统不会因为竞争该类资源而死锁。因为，必有一个进程可获得2个资源，故能顺利完成，并释放出其所占用的2个资源给其他进程使用，使它们也顺利完成。 （2）用Max(i)表示第i个进程的最大资源需求量，need（i）表示第i个进程还需要的资源量，alloc(i)表示第i个进程已分配的资源量。由题中所给条件可知： need（i）>0(对所有的i) max(1)+…max(i)+…+max(n) 一填空： 1．操作系统为用户提供三种类型的使用接口，它们是命令方式和系统调用和图形用户界面。 2．主存储器与外围设备之间的数据传送控制方式有程序直接控制、中断驱动方式、方式和通道控制方式。3．在响应比最高者优先的作业调度算法中，当各个作业等待时间相同时，运行时间短的作业将得到优先调度；当各个作业要求运行的时间相同时，等待时间长的作业得到优先调度。 4．当一个进程独占处理器顺序执行时，具有两个特性：封闭性和可再现性。 5．程序经编译或汇编以后形成目标程序，其指令的顺序都是以零作为参考地址，这些地址称为逻辑地址。6．文件的逻辑结构分流式文 件和记录式文件二种。 7．进程由程度、数据和组成。 8．对信号量S的操作只能通 过原语操作进行，对应每一 个信号量设置了一个等待队 列。 9．操作系统是运行在计算机 裸机系统上的最基本的系统 软件。 10．虚拟设备是指采用技术， 将某个独享设备改进为供多 个用户使用的的共享设备。 11．文件系统中，用于文件 的描述和控制并与文件一一 对应的是文件控制块。 12．段式管理中，以段为单 位，每段分配一个连续区。 由于各段长度不同，所以这 些存储区的大小不一，而且 同一进程的各段之间不要求 连续。 13．逻辑设备表（）的主要 功能是实现设备独立性。 14在采用请求分页式存储管 理的系统中，地址变换过程 可能会因为缺页和越界等原 因而产生中断。 16. 段的共享是通过共享段 表实现的。 17．文件的物理结构分为顺 序文件、索引文件和索引顺 序文件。 18．所谓设备控制器，是一 块能控制一台或多台外围设 备与并行工作的硬件。 19. 的文件系统空闲空间的 管理是采用成组链接法。 20分页管理储管理方式能使 存储碎片尽可能少，而且使 内存利用率较高，管理开销 小。20. 计算机操作系统是方 便用户、管理和控制计算机 软硬件资源的系统软件。 21. 操作系统目前有五大类 型：批处理操作系统、分时 四、计算题 1．有以下三个作业，分别采用先来先服务和短作业优先作业调度算法。试问它们的平均周转时间各是什么？是否还可以给出一种更好的调度算法，使其平均周转时间优于这两种调度算法？ 解：（1）采用先来先服务作业调度算法时的实施过程如下。 这时，作业的调度顺序是1→2→3。其平均周转时间为：（8 + 11.6 + 12）/ 3 = 10.53 （2）采用短作业优先作业调度算法时的实施过程如下。 这里要注意，在作业1运行完毕进行作业调度时，作业2和3都已经到达。由于是实行短作业优先作业调度算法，因此先调度作业3运行，最后调度作业2运行。所以，这时的作业调度顺序是1→3→2。其平均周转时间为：（8 + 8 + 12.6）/ 3 = 9.53 （3）还可以有更好的作业调度算法，使其平均周转时间优于这两种调度算法。例如，如果知道在作业1后面会来两个短作业，那么作业1到达后，先不投入运行。而是等所有作业到齐后，再按照短作业优先作业调度算法进行调度，具体实施过程如下。 这时的作业调度顺序是3→2→1。其平均周转时间为：（1 + 5.6 + 14）/ 3 = 6.87 2．有一组作业，它们的到达时间和所需CPU时间如下所示，分别采用先来先服务和短作业优先作业调度算法，给出它们的调度顺序、作业周转时间以及平均周转时间。 解：（1）采用先来先服务作业调度算法时的实施过程如下： 这时，作业的调度顺序是1→2→3→4，其平均周转时间为：（70 + 60 + 60 + 45）/ 4 = 58.75 （2）采用短作业优先作业调度算法时的实施过程如下： 这时，作业的调度顺序是1→4→3→2，其平均周转时间为：（70 + 5 + 35 + 75）/ 4 = 46.25 三、简答题 1.对临界区的管理应遵循哪些基本准则？ 答：为了合理利用临界资源，保证进程互斥地进入临界区，对临界区的管理应遵循以下准则： （1）空闲让进。当无进程处于临界区时，表明临界资源处于空闲状态，应允许一个请求进入临界区的进程立即进入自己的临界区，以有效地利用临界资源。 （2）忙则等待。当已有进程进入临界区时，表明临界资源正在被访问，因而其他试图进入临界区的进程必须等待，以保证对临界资源的互斥访问。 （3）有限等待。对要求访问临界资源的进程，应保证在有限时间内能进入自己的临界区，以免陷入“死等”状态。 操作系统习题讲解 进程的同步与互斥（三） 赵俊峰 P 、V 题的一般分析过程 1问题的分析确定有哪些进程y 1.问题的分析，确定有哪些进程；2y 2.确定各个进程之间的同步互斥关系；y 3.信号量的设计（初值以及用来实现哪些进程间的同步互斥、是否需要一般变量的辅助） 辅助）；y 4、实现（避免出现不公平现象比如饥饿、避免出现死锁如P 操作的次序问题）。 同学们的问题 1有几个进程进程的划分？ y ：有几个进程，进程的划分？ y 2：if 判断语句与P/V 之间的区别？多余的判断？ y 3：每个进程的行为划分？对于行为的控制？该谁去控制？ 触发行为的条件及被触发的行为？y 5：触发行为的条件及被触发的行为？y 6：需要全面考虑题目要求需要全面考虑题目要求 y 7：什么时候需要计数？ 共享变量需要互斥使用y 8：共享变量需要互斥使用 进程同步与互斥习题（四） 请用信号量解决以下问题 y 把学生和监考老师都看作进程, 学生有N 人, 考场门口每次只能进出个人教师1人. 考场门口每次只能进出一个人, 进考场原则是先来先进. 当N 个学生都进入考场后, 教师才能发卷子. 学生交卷后可以离开考场. 教师要等收上来全部卷子并封装卷子后才能离开考场. (1)(1) 问共需设置几个进程?(2) 试用P 、V 操作解决上述问题中的同步和互斥关系. 进程同步与互斥习题（四） 共享资源：考场门口 请用信号量解决以下问题 y 把学生和监考老师都看作进程, 学生有N 人, 考场门口每次只能进出个人教师1人. 考场门口每次只能进出一个人, 进考场原则是先来先进.c 当N 个学生都进入考场后, 教师才能发卷子. 学生交卷后可以离开考场. d 教师要等收上来全部卷子并封 离同步行为：c d 装卷子后才能离开考场.(1) ? ()问共需设置几个进程(2) 试用P 、V 操作解决上述问题中的同步和互斥关系. 计算机操作系统考试试题汇总 计算机操作系统试题 一填空： 1．操作系统为用户提供三种类型的使用接 口，它们是命令方式和系统调用和图形用户界面。 2．主存储器与外围设备之间的数据传送控制 方式有程序直接控制、中断驱动方式、DMA方式和通道控制方式。 3．在响应比最高者优先的作业调度算法中， 当各个作业等待时间相同时，运行时间短的作业将得到优先调度；当各个作业要求运 行的时间相同时，等待时间长的作业得到优先调度。 4．当一个进程独占处理器顺序执行时，具有 两个特性：封闭性和可再现性。 5．程序经编译或汇编以后形成目标程序，其指令的顺序都是以零作为参考地址，这些地 址称为逻辑地址。 6．文件的逻辑结构分流式文件和记录式文件二种。 7．进程由程度、数据和FCB组成。 8．对信号量S的操作只能通过原语操作进行，对应每一个信号量设置了一个等待队列。 9．操作系统是运行在计算机裸机系统上的最基本的系统软件。 10．虚拟设备是指采用SPOOLING技术，将某个独享设备改进为供多个用户使用的的共享设备。 11．文件系统中，用于文件的描述和控制并 与文件一一对应的是文件控制块。12．段式管理中，以段为单位，每段分配一 个连续区。由于各段长度不同，所以这些存储区的大小不一，而且同一进程的各段之 间不要求连续。 13．逻辑设备表（LUT）的主要功能是实现设备独立性。 14在采用请求分页式存储管理的系统中，地址变换过程可能会因为缺页和越界等原因而产生中断。 16. 段的共享是通过共享段表实现的。17．文件的物理结构分为顺序文件、索引文件和索引顺序文件。 18．所谓设备控制器，是一块能控制一台或多台外围设备与CPU并行工作的硬件。 19. UNIX的文件系统空闲空间的管理是采 用成组链接法。20分页管理储管理方式能使存储碎片尽 可能少，而且使内存利用率较高，管理开销 小。20.计算机操作系统是方便用户、管理 和控制计算机软硬件资源的系统软件。 21.操作系统目前有五大类型：批处理操 作系统、分时操作系统、实时操作 系统、网络操作系统和分布式操作 系统。 22.按文件的逻辑存储结构分，文件分为有结 构文件，又称为记录式文件和无结构文 件，又称流式文件。 23.主存储器与外围设备之间的信息传送操 作称为输入输出操作。 24、在设备管理中，为了克服独占设备速度 较慢、降低设备资源利用率的缺点，引入了 虚拟分配技术，即用共享设备模拟独占 设备。 25、常用的内存管理方法有分区管理、页 式管理、段式管理和段页式管理。 26、动态存储分配时，要靠硬件地址变换机 构实现重定位。 27、在存储管理中常用虚拟存储器方式来 摆脱主存容量的限制。 28、在请求页式管理中，当硬件变换机构 发现所需的页不在内存时，产生缺页中断 信号，中断处理程序作相应的处理。 29、置换算法是在内存中没有空闲页面时 被调用的，它的目的是选出一个被淘汰的页 面。如果内存中有足够的空闲页面存放所 调入的页，则不必使用置换算法。 30、在段页式存储管理系统中，面向用户的 地址空间是段式划分，面向物理实现的地 址空间是页式划分。 31、文件的存储器是分成大小相等的物理 块，并以它为单位交换信息。 32、虚拟设备是通过SPOOLing技术把独 占设备变成能为若干用户共享的设备。 33、缓冲区的设置可分为单缓冲、双缓 冲、多缓冲和缓冲池。 34、在多道程序环境中，用户程序的相对地 址与装入内存后的实际物理地址不同，把相 对地址转换为物理地址，这是操作系统的地 址重地位功能。 35. 在操作系统中，进程是一个资源分配 的基本单位，也是一个独立运行和调度 的基本单位。 36. 在信号量机制中，信号量S > 0时的值表 示可用资源数目；若S < 0，则表示等 待该资源的进程数，此时进程应阻塞。 37. 操作系统提供给编程人员的唯一接口是 系统调用。 38. 设备从资源分配角度可分为独占设备， 共享设备和虚拟设备。 39. 设备管理的主要任务是控制设备和CPU 之间进行I/O操作。 40. 常用的文件存取方法有顺序存取法， 随机存取法和按键存取法。 41. 在页面置换算法中最有效的一种称为 LRU算法。 42. 地址变换机构的基本任务是将虚地址空 间中的逻辑地址变换为内存中的物理地 址。 43．在 UNIX 系统中采用的页面置换算 法是页面缓冲算法。 44．现代操作系统的两个重要特征是 并发和共享。 45．为文件 file.c 的同组用户增加修 改权限的UNIX 命令为chmod g+w file.c。 46．显示目录 mydir 中文件的详细信 息的UNIX 命令为Ls –l mydir。 47. 操作系统的基本类型有批处理操作系 统，分时操作系统和实时操作系统 三种。 48．采用对换方式在将进程换出时，应首先 选择处于阻塞且优先权低的进程换出内存。 49. 能方便实现信息共享的存储管理办法有 段式和段页式。 50．选择距当前磁头最近，且方向一致 的磁盘调度算法循环扫描算法。 51．在页面置换算法中可实现的最有效的一 种称为LRU。 52．UNIX 系统向用户提供的用于创建新进程 的系统调用是fork()。 53．UNIX 系统中用于建立无名管道的系统调 用是pipe()。 54．在成组链结法中，将第一组的空 闲块号和该组的空闲块数目 记入到内存的工作栈中，作为当前 可供分配的空闲盘块号。 54．现代操作系统的两个重要特征是操作系统计算题答案
操作系统习题答案整理
北京大学操作系统期末试题有答案
计算机操作系统期末复习总结
北大操作系统高级课程-陈向群作业-XV6进程线程
操作系统复习总结
操作系统例题汇总
操作系统 期末考试复习总结
操作系统解答题练习
北大操作系统实验指导书nachos
操作系统复习题简答题总结
操作系统第3章练习题
计算机操作系统考试试题汇总
操作系统 计算题
北大操作系统第三章：操作系统习题课(三)
计算机操作系统考试试题汇总
相关主题
文本预览