思考与练习题（第一章）
1.什么是操作系统它的主要功能是什么
答：操作系统是控制和管理计算机的软、硬件资源，合理地组织计算机的工作流程，以方便用户使用的程序集合。其主要功能包括进程管理功能、存储管理功能、设备管理功能和文件管理功能。
2.什么是多道程序设计技术多道程序设计技术的主要特点是什么
答：把多个独立的程序同时放入内存，使它们共享系统中的资源。
（1）多道，即计算机内存中同时放多道相互独立的程序。
（2）宏观上并行，是指同时进入系统的多道程序都处于运行过程中。
（3）微观上串行，是指在单道处理机环境下，内存中的多道程序轮流占用CPU，交替执行。
3.批处理操作系统是怎样的一种操作系统它的特点是什么
答：批处理操作系统是一种基本的操作系统类型。在该系统中，用户的作业（包括程序、数据及程序的处理步骤）被成批地输入到计算机中，然后在操作系统的控制下，用户的作业自动的执行。
特点：单道：（1）自动性。（2）顺序性。（3）单道性。
多道：（1）多道性。（2）无序性。（3）调度性。
4.什么是分时操作系统什么是实时操作系统试从交互性、及时性、独立性、多路性和可靠
性几个方面比较分时操作系统和实时操作系统。
答：分时操作系统：计算机能够同时为多个终端用户服务，而且能在很短的时间内响应用户的要求。实时操作系统：对外部输入的信息，实时系统能够在规定的时间内处理完毕并做出反应。
（1）多路性：分时系统是为多个终端用户提供服务，实时系统的多路性主要表现在经常对多路的现场信息进行采集以及多个对象或多个执行机构进行控制。
（2）独立性：每个终端向实时系统提出服务请求时，是彼此独立的工作、互不干扰。
（3）及时性：实时信息处理系统与分时系统对及时性的要求类似，都以人们能够接受的等待时间来确定。实时控制系统对一时性的要求更高，是以控制对象所要求的开始截止时间或完成截止时间来确定的。
5.实时操作系统分为哪两种类型
答：（1）实时控制系统 （2）实时信息处理系统。 6. 操作系统的主要特征是什么
答：（1）并发性 （2）共享性 （3）虚拟性 （4）不确定性。 7. 操作系统与用户的接口有几种它们各自用在什么场合
答：两种，命令接口和程序接口。
命令接口：分为联机命令接口、脱机命令接口和图形用户命令接口。方便用户直接控 制自己的作业而提供的接口。
程序接口：又称为系统调用，是为用户能在程序一级访问操作系统功能而设置的，是用户程序取得操作系统服务的唯一途径。
8. “操作系统是控制硬件的软件”这一说法确切吗为什么
答：不正确，因为操作系统不仅控制硬件，同时它还控制计算机的软件。
9. 假设内存中有三道程序A 、B 、C ，它们按A →B →C 的先后次序执行，它们进行“计算”
和“I/O 操作”的时间如表1-2所示，假设三道程序使用相同的I/O 设备。
表1-2 三道程序的操作时间
（1）试画出单道运行时三道程序的时间关系图，并计算完成三道程序要花多少时间。 （2）试画出多道运行时三道程序的时间关系图，并计算完成三道程序要花多少时间。 答： （1）
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
I/O 计算
单道运行三道程序要花时间为200。
（2）
20 40 60 80 100 120 140
I/O
计算
多道运行三道程序要花时间为130。
10．
将下列左右两列词语连接起来形成意义最恰当的5对。
DOS
OS/2UNIX Linux 网络操作系统
自由软件
多任务
单任务Windows NT
为开发操作系统而设计C 语言
11． 选择一个现代操作系统，查找和阅读相关的技术资料，写一篇关于该操作系统如何
进行内存管理、存储管理、设备管理和文件管理的文章。
Windows 7 是由微软公司开发的，具有革命性变化的操作系统。该系统旨在让人们的日常电脑操作更加简单和快捷，为人们提供高效易行的工作环境。Win7可供家庭及商业工作环境、笔记本电脑、平板电脑、多媒体中心等使用，下面我将介绍Win7系统是如何进行内存管理、存储管理、设备管理和文件管理的。
Win7的内存管理：Win7会尽可能的使用“可用”的内存空间来缓存用户的预存数据，通过“超级预读”来确定哪些操作是用户常做的，以及把这些需要的数据放到“可用”内存中，这样在用户执行操作时就可以直接从内存读取数据而不用先从硬盘读到内存了。这样，Win7就会把大内存剩余的空间利用上了，在你进行操作时候会有“飞速”的感觉，这就是说Win7越用越快的原因。当然了，这部分空间当有新的需要时候它会即时释放，这超级预读这功能是XP 所没有的，从vista 开始引入，但因为当时大家电脑内存普遍不大，所以没发挥出多少效果，到了Win7时代，经过完善后终于大放异彩。
Win7的存储管理：存储管理要管理的资源是内存储器（简称内存）。它的任务是方便用户使用内存，提高内存的利用率以及从逻辑上扩充内存。
Win7的设备管理：设备管理是操作系统中最复杂、最琐碎的部分。Win7的设备管理器是该操作系统的一个重要应用程序，通过它可以方便地对计算机硬件进行管理。
Win7的文件管理：win7的文件管理是通过资源管理器，通过它可以方便地显示和操作计算机中的文件资源。其中包括文件、文件夹和文件系统，win7支持FAT32、NTFS 和exFAT三种格式文件系统。
思考与练习题（第二章）
1．操作系统中为什么要引入进程的概念为了实现并发进程之间的合作和协调以及保证系统的安全，操作系统在进程管理方面要做哪些工作
答：（1）为了从变化的角度动态地分析研究可以并发执行的程序，真实地反应系统的独立性、并发性、动态性和相互制约，操作系统中就不得不引入“进程”的概念；（2）进程管理的职能就是对系统中的全部进程实行有效地管理，其主要表现是对一个进程进行创建、撤销以及在某些进程状态之间的转换控制。为了防止操作系统及其关键的数据结构（如PCB等）受到用户程序有意或无意的破坏，通常将处理机的执行状态分成核心态和用户态，通常用户的程序会在用户态下运行，不能访问操作系统的区域，从而防止了用户程序对操作系统的破坏。
2．试描述当前正在运行的进程状态改变时，操作系统进行进程切换的步骤。
答：（1）就绪状态→运行状态。处于就绪状态的进程具备了运行的条件，但未能获得处理机，故没有运行。
（2）运行状态→就绪状态。正在运行的进程，由于规定的时间片用完而被暂停执行，该进程就会从运行状态转变为就绪状态。
（3）运行状态→阻塞状态。处于运行状态的进程，除了因为时间片用完而暂停执行外还有可能由于系统中的其他因素的影响而不能继续执行。
3．现代操作系统一般都提供多任务的环境，试回答以下问题。
（1）为支持多进程的并发执行，系统必须建立哪些关于进程的数据结构
（2）为支持进程的状态变迁，系统至少应该供哪些进程控制原语
（3）当进程的状态变迁时，相应的数据结构发生变化吗
答：（1）进程的阻塞与唤醒原语和进程的挂起与激活原语。
（2）系统必须建立进程控制块（Process Control Block，PCB）。
（3）会根据状态的变迁发生相应的变化。例如将进程PCB中进程的状态从阻塞状态改为就绪状态，并将进程从阻塞队列摘下，投入到就绪队列中。
4．什么是进程控制块从进程管理、中断处理、进程通信、文件管理、设备管理及存储管理的角度设计进程控制块应该包含哪些内容。
答：（1）用来描述进程本身的特性、进程的状态、进程的调度信息及对资源的占有情况等的一个数据结构是进程控制块。
（2）应该包含进程描述信息、处理机状态信息、进程调度信息、进程控制和资源占用信息。
5．假设系统就绪队列中有10个进程，这10个进程轮换执行，每隔300ms轮换一次，CPU 在进程切换时所花费的时间是10ms，试问系统在进程切换上的开销占系统整个时间的比例是多少
答：（10*10）/[（300+10）*10]=%
6．试述线程的特点及其与进程之间的关系。
答：（1）特点：线程是进程的一个实体，是被独立调度和分派的基本单位；线程之间的通信要比进程之间的通信方便的多；同一进程内的线程切换也因为线程的轻装而方便的多。
（2）线程与进程的关系：线程是进程的一部分，是进程内的一个实体；一个进程可以有多个线程，但至少必须有一个线程。
7．根据图2-18，回答以下问题。
（1）进程发生状态变迁1、3、4、6、7的原因。
（2）系统中常常由于某一进程的状态变迁引起另一进程也产生状态变迁，这种变迁称为因果变迁。下述变迁3→2,4→5,7→2,3→6是否为因果变迁试说明原因。（3）根据图2-18所示的进程状态转换图说明该系统CPU调度的策略和效果。
图2-18 进程状态转化图
答：（1）变迁1原因：创建进程后，将其按高优先级插入就绪队列；
变迁3原因：进程请求I/O或等待某事件而阻塞；
变迁4原因：时间片用完；
变迁6原因：进程I/O完成或时间完成；
变迁7原因：进程完成而退出。
（2）3→2是因果变迁，当一个进程从运行态变为阻塞态时，此时CPU空闲，系统首先到高优先级队列中选择一个进程。
4→5是因果变迁，当一个进程运行完毕时，此时CPU空闲，系统首先到高优先级队列中选择进程，但如果高优先级队列为空，则从低优先队列中选择一个进程。
7→2 是因果变迁，当一个进程运行完毕时，CPU空闲，系统首先到高优先级队列中选择一个进程。
3→6不是因果变迁。一个进程阻塞时由于自身的原因而发生的，和另一个进程等待的时间到达没有因果关系。
（3）策略：当进程调度时，首先从高优先级就绪队列选择一个进程，赋予它的时间片为100ms。如果高优先级就绪队列为空，则从低优先级就绪队列选择进程，并且赋予该进程的时间片为500ms。
效果：在100ms运行完毕的短进程在运行完毕后就退出系统； I/O量大的进程在I/O 完成后就会进入高优先级就绪队列；在100ms运行不完的进程就会进入低优先级就绪队列，当高优先级就绪队列为空时，被再次执行，给予大时间片500ms。这种策略减少了进程切换次数，减少了系统开销，但大程序因进入低优先级，会运行时间较长。
8．回答以下问题。
（1）若系统中没有运行进程，是否一定没有就绪进程为什么
（2）若系统中既没有运行进程，也没有就绪进程，系统中是否就没有阻塞进程请解释。
（3）如果系统采用优先级调度策略，运行的进程是否一定是系统中优先级最高的进程为什么
答：（1）是，因为一旦系统中没有运行程序，就会从就绪队列中调度进程，只有当就绪队列为空时，系统中才没有进程。
（2）不一定，当运行的程序都因为请求I/O或等待事件时而进入阻塞，系统中就没有就绪进程。
（3）不一定，若优先级高的进程进入阻塞状态时，而且优先级高的就绪队列里没有等待的进程，这时就会调度优先级低的就绪队列的进程。
9．假如有以下程序段，回答下面的问题。
S1: a=3-x;
S2: b=2*a;
S3: c=5+a;
（1）并发程序执行的Bernstein 条件是什么
（2）试画图表示它们执行时的先后次序。
（3）利用Bernstein 条件证明，S1、S2和S3哪两个可以并发执行，哪两个不能。
答：（1）S1和S2并发执行的条件是当且仅当R(S1)∩W(S2)∪R(S2)∩W(S1)∪W(S1)∩
W(S2)={}。
（2）
（3）因为W(S1)∩R(S2)={a}, 所以S1和S2不能并发执行;
W（S1）∩R(S2)={a}, 所以S1和S3也不能并发执行；
R(S2)∩W(S3)∪R(S3)∩W(S2)∪W(S2)∩W(S3)={},所以S2和S3可以并发执行。
思考与练习题（第三章）
1.以下进程之间存在相互制约关系吗若存在，是什么制约关系为什么
（1）几个同学去图书馆借同一本书。
答：存在相互制约关系，是互斥关系；因为他们要借同一本书，存在竞争问题，
一本书只可能被一个人借到，所以是互斥关系。
（2）篮球比赛中两队同学争抢篮板球。
答：存在相互制约关系，是互斥关系；因为两队同学争抢同一个篮板，只能被
一个人抢到，所以存在互斥关系。
（3）果汁流水线生产中捣碎、消毒、灌装、装箱等各道工序。
答：存在相互制约关系，是同步关系；每道工序都有自己特定的任务，前一道
工序完成才能进行下一道工序。
（4）商品的入库和出库。
答：存在相互制约关系，是同步关系；因为商品出库可以为入库提供空间。
（5）工人做工与农民种粮。
答：不存在相互制约关系。
2.在操作系统中引入管程的目的是什么条件变量的作用是什么
答：用信号量可以实现进程之间的同步和互斥，但要设置很多信号量，使用大量的P、V 操作，还要仔细安排多个P操作的排列次序，否则将出现错误的结果或是死锁现象。为了解决这些问题引进了管程；
条件变量的作用是使进程不仅能被挂起，而且当条件满足且管程再次可用时，可以恢复该进程并允许它在挂起点重新进入管程。
3.说明P、V操作为什么要设计成原语。
答: 因为P操作和V操作都是对信号量的操作，是为了实现进程同步和互斥的，互斥要解决的就是如何在一个进程修改共享内存区时不让操作系统切换给另一个同样访问这块共享内存区的进程的问题，所以在执行P、V操作时一定不能让进程切换，所以必须采用原语。
4.设有一个售票大厅可容纳200人购票。如果厅内不足200人则允许进入，超过则在厅外
等候；售票员某时只能给一个购票者服务，购票者买完票后就离开。
（1）购票者之间是同步关系还是互斥关系
答：互斥关系。
（2）用P、V操作描述购票者的工作过程。
答：
semaphore mutex=1;
semaphore empty=200;
semaphore waiting=0；
void purchase()
{
P(waiting);
P(mutex);
buying tickets；
V(mutex);
V(empty);
}
void waiting()
{
P(empty);
waiting；
waiting++;
}
5.进程之间的关系如图3-16所示，试用P、V操作描述它们之间的同步。
答：
semaphore a=b=c=d=e=f=g=0；
{S1,V(a),V(b)}；
{P(a),S2,V(c)}；
{P(b),S3,V(d),V(e)}；
{P(d),S4,V(f)}；
{P(e),S5,V(g)}；
{P(c),P(f),P(g),S6}；
6.有4个进程P1、P2、P3和P4共享一个缓冲区，进程P1向缓冲区中存入消息，进程P2、P3
和P4从缓冲区中取消息，要求发送者必须等三个进程都取过本条消息后才能发送下一条消息。缓冲区内每次只能容纳一个消息，用P、V操作描述四个进程存取消息的情况。
答：
semaphore p1=0;
semaphore p2,p3,p4=1;
semaphore cout=0;
semaphore mutex=1;
void main()
{
P(p2)；P(p3)；P(p4);
V(cout);
}
write p1()
{
P（p1）;P(meux);P(cout);
存入消息;
V(p1);V(metux);
}
read p2()
{
P(mutex);P(p1);
取消息；
V(p1);V(p2);V(metux)；
}
read p3()
{
P(mutex);P(p1)；
取消息；
V(p1);V(p3);V(metux);
}
read p4()
{
P(mutex);P(p1);
取消息;
V(p1);V(p4); V(metux);
}
7.分析生产者—消费者问题中多个P操作颠倒引起的后果。
答：
semaphore mutex=1；
semaphore empty=n；
semaphore full=0；
int i,j；
ITEM buffer[n];
ITEM data_p,data_c;
void producer() /*生产者进程*/
{
while(true)
{
produce an item in data_p;
P(mutex);
P(empty);
buffer[i]=data_p;
i=(i+1)%n;
V(mutex);
V(full);
}
}
void consumer() /*消费者进程*/
{
while(true)
{
P(full);
P(mutex);
data_c=buffer[j];
j=(j+1)%n;
V(mutex);
V(empty);
consume the item in data_c;
}
}
若把生产者进程的P操作颠倒，消费者进程的P操作颠倒，则生产者进程执行到V(mutex)时，消费者就可以执行P(mutex)但由于full=0，消费者进程不可执行P(full);当生产者进程执行完V(full)后，full=1，但由于mutex=0，消费者进程无法执行，造成死锁。
8.读者—写者问题中写者优先算法的实现。
答：
semaphore Wmutex，Rmutex=1;
int Rcount=0;
semaphore mutex=1
void reader（） /*读者进程*/
{
while(true)
{
P(mutex);
P(Rmutex);
If(Rcount==0) P(Wmutex);
Rcount=Rcount+1 ;
V(Rmutex);
V(mutex);
…;
read; /*执行读操作*/
…;
P(Rmutex);
Rcount=Rcount-1;
if （Rcount==0） V（Wmutex）;
V（Rmutex）;
}
}
void writer() /*写者进程*/
{
while(true)
{
P(mutex);
P(Wmutex);
…；
write； /*执行写操作*/
…；
V(Wmutex);
V(mutex);
}
}
9.写一个用信号量解决哲学家进餐问题又不产生死锁的算法。
答：
semaphore chopstick[5]={1,1,1,1,1};
semaphore mutex=1;
void philosopher () /*哲学家进餐*/
{
while(true)
{
P(mutex);
P(chopstick[i]);
P(chopstick[(i+1)%5]);
V(mutex);
…；
eat； /*进餐*/
…；
V(chopstick[i]);
V(chopstick[(i+1)%5]);
…;
think; /*思考*/
…；
}
}
10.一个文件可由若干个不同的进程所共享，每个进程具有唯一的编号。假定文件可由满足
下列限制的若干个进程同时访问，并发访问该文件的那些进程的编号的总和不得大于n，设计一个协调对该文件访问的管程。
答：
monitor monitor_PC;
int identifier[n]={0};
void visit
{
for(i=0;i { int m=0; m=m+identifier[i]; if(m<=n) 访问文件； else break; } } 11.用管程解决读者——写者问题，并采用公平原则。 答： monitor monitor_PC; int recount=0; int i; condition write,read=1; void reader() { cwait(write); while(true) { cwait(read); i=0; …; read; …; csignal(read); } csignal(write); } void writer() { while(true) { cwait(write); i=1; …; write; …; csignal(write); } } void manage() { if(i=0) (); if(i=1) (); } 思考与练习题（第四章） 1．某进程被唤醒后立即投入运行，能说明该系统采用的是可剥夺调度算法吗答：不能说明，因为如果现在就绪队列中没有进程，那么唤醒的进程会立刻投入运行。2．在哲学家进餐问题中，如果将先拿起左边筷子的哲学家称为左撇子，将先拿起右边筷子的哲学家称为右撇子。请说明在同时存在左、右撇子的情况下，任何的就坐安排都不能产生死锁。 答：任何的就坐安排都不会构成环路，这就符合避免死锁的条件，所以不会产生死锁。3．系统中有5个资源被4个进程所共享，如果每个进程最多需要2个这种资源，试问系统是否会产生锁死 答：不会产生死锁。由于资源数大于进程数，所以系统中总会有一个进程获得资源数大于等于2，该进程已经满足了它的最大需求，当它运行完毕后会把它占有的资源归还给系统，此时其余3个进程也能满足最大需求而顺利运行完毕。因此系统不会产生死锁。4．计算机系统有8台磁带机，由N个进程竞争使用，每个进程最多需要3台。问：当N为多少时，系统没有死锁的危险 答：当N<4时，系统没有死锁的危险。因为当n<3时，每个进程分配2台磁带机，还有磁带机剩余，那么当其中的一个进程得到剩余的磁带机则可运行，运行结束后会释放磁 带机，供其他进程使用，系统不会有死锁的危险；当n 为4时，每台分配2台时没有剩余，则会产生死锁，当n >5时同样会死锁。 5． 假设系统有5个进程，它们的到达时间和服务时间如表4-8所示。新进程（没有运行过 的进程）与老进程（运行过的进程）的条件相同时，假定系统选新进程运行。 表4-8 进程情况 若按先来先服务（FCFS ）、时间片轮转法（时间片q=1）、短进程优先（SPN ）、最短剩余时间优先（SRT ，时间片q=1）、响应比高者优先（HRRN ）及多级反馈队列（MFQ ，第1个队列的时间片为1，第i （i >1）个队列的时间片q =2（i -1））算法进行CPU 调度，请给出各个进程的完成时间、周转时间、带权周转时间及所有进程的平均周转时间和平均带权周转时间。 答： 进程名A B C D E 平均 先来先服务 （FCFS ） 时间片轮转法（时间片q=1） 到达时间02468服务时间 36452完成时间39131820周转时间37912128.6带权周转时间1 1.17 2.25 2.4 6 2.56完成时间418172015周转时间4161314710.8带权周转时间 1.33 2.6 7 3.25 2. 8 3.5 2.71完成时间39152011周转时间37111437.6短进程优先（SPN ） 最短剩余时间优 先（SRT ，时间片q=1）响应比高者优先（HRRN) 带权周转时间 1 1.17 2.75 2.8 1.5 1.84完成时间31582010周转时间 31341427.2带权周转时间1 2.171 2.81 1.59完成时间39132015周转时间3791478带权周转时间1 1.17 2.25 2.8 3.5 2.14完成时间317182014周转时间3151414610.4多级反馈队列（MFQ ） 带权周转时间 1 2.5 3.5 2.8 3 2.56 6． 设系统中有5个进程P 1、P 2、P 3、P 4、P 5，有3种类型的资源A 、B 和C ，其中A 资源的数 量是17，B 资源的数量是5，C 资源的数量是20，T 0时刻系统状态如表4-9所示。 表4-9 T 0时刻系统状态 (1)计算每个进程还可能需要的资源，并填入表的“仍然需求资源数”栏目中。 (2)T0时刻系统是否处于安全状态为什么 答：处于安全状态；安全状态是指至少存在一个安全序列使每个进程都可以顺利完成，而序列 (3)如果T0时刻进程P2又有新的资源请求（0，3，4），是否实施资源分配为什么 答：不实施资源分配；因为实施资源分配后系统就不处于安全状态，会发生死锁。 (4)如果T0时刻，若进程P4又有新的资源请求（2，0，1），是否实施资源分配为什么 答：实施资源分配；因为P4请求资源后，仍然存在安全序列 (5)在(4)的基础上，若进程P1又有新的资源请求（0，2，0），是否实施资源分配为什 么 答：不实施资源分配；因为实施资源分配后系统就不处于安全状态，会发生死锁。 思考与练习题（第五章） 1．存储管理的基本任务是为多道程序的并发执行提供良好的存储器环境，这包括哪些方面答： （1）能让没到程序“各得其所”，并在不受干扰的环境中运行时，还可以使用户从存储空间的分配、保护等事物中解脱出来。 （2）向用户提供更大的存储空间，使更多的程序同时投入运行或是更大的程序能在小的内存中运行。 （3）为用户对信息的访问、保护、共享以及程序的动态链接、动态增长提供方便。 （4）能使存储器有较高的利用率。 2．页式存储管理系统是否产生碎片如何应对此现象 答：页式存储管理系统产生的碎片，称为内碎片，它是指一个进程的最后一页没有沾满一个存储块而被浪费的存储空间。减少内碎片的办法是减少页的大小。 3．在页式存储管理系统中页表的功能是什么当系统的地址空间很大时会给页表的设计带来哪些新的问题 答：功能：页式存储管理系统中，允许将进程的每一页离散地存储在内出的任何一个物理页面上，为保证进程的正常运行，系统建立了页表，记录了进程每一页被分配在内存的物理号。页表的功能是实现从页号到物理块的地址映射。 问题：当系统地址很大时，页表也会变得非常大，它将占有相当大的内存空间。 4．什么是动态链接用哪种存储管理方案可以实现动态链接 答：动态链接是指进程在运行时，只将进程对应的主程序段装入内存，并与主程序段链接上。通常一个大的程序是由一个主程序和若干个子程序以及一些数据段组成。而段式存储管理方案中的段就是按用户的逻辑段自然形成的，因此可实现动态链接。 5．某进程的大小为25F3H字节，被分配到内存的3A6BH字节开始的地址。但进程运行时，若使用上、下界寄存器，寄存器的值是多少如何进行存储保护若使用地址、限长寄存器，寄存器的值是多少如何进行存储保护 答：（1）若使用上下界寄存器，上界寄存器的值是3A6BH，下界寄存器的值是3A6BH+25F3H=605EH,当访问内存的地址大于605EH、小于3A6BH时产生越界中断。 （2）若使用地址、限长寄存器，地址寄存器的值是3A6BH，限长寄存器的值是25F3H，当访问内存的地址小于3A6BH，超过3A6BH+25F3H=605EH时产生越界中断。 6．在系统中采用可变分区存储管理，操作系统占用低地址部分的126KB,用户区的大小是386KB，采用空闲分区表管理空闲分区。若分配时从高地址开始，对于下述的作业申请序列：作业1申请80KB；作业2申请56KB；作业3申请120KB；作业1完成；作业3完成；作业4申请156KB；作业5申请80KB。使用首次适应法处理上述作业，并回答以下问题。 （1）画出作业1、2、3进入内存后，内存的分布情况。 （2）画出作业1、3完成后，内存的分布情况。 （3）画出作业4、5进入内存后，内存的分布情况 答： 作业 1、2、3进入内存作业1、3完成 作业4、5进入内存 7．某系统采用页式存储管理策略，某进程的逻辑地址空间为32页，页的大小为2KB，物理地址空间的大小是4MB。 （1）写出逻辑地址的格式。 页号页内位移 15 11 10 0 （2）该进程的页表有多少项每项至少占多少位 答：该进程的页表项有32项，每项至少占11位。 （3）如果物理地址空间减少一半，页表的结构有何变化 答：页表中每项会由占11位变为占10位。 8．某页式存储管理系统，内存的大小为64KB，被分为16块，块号为0、1、2、 (15) 设某进程有4页，其页号为0、1、2、3，被分别装入内存的2、4、7、5，问： （1）该进程的大小是多少字节 答：(64/16)*4=16KB=16384B,该进程的大小为16384字节。 （2）写出该进程每一页在内存的起始地址。 答： 第0页起始地址：8KB； 第1页起始地址：16KB； 第2页起始地址：28KB； 第3页起始地址：20KB。 （3）逻辑地址4146对应的物理地址是多少 答：4146/4096=1……50，所以对应页号为1，页内位移为50；第1页对应内存 第4块，所以物理地址为4*4096+50=16434B。 计算机操作系统习题答 案 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT 第一章操作系统概论 1.单项选择题 ⑴ B; ⑵ B; ⑶ C; ⑷ B; ⑸ C; ⑹ B; ⑺ B；⑻ D；⑼ A；⑽ B； 2.填空题 ⑴操作系统是计算机系统中的一个最基本的系统软件，它管理和控制计算机系统中的各种系统资源； ⑵如果一个操作系统兼有批处理、分时和实时操作系统三者或其中两者的功能，这样的操作系统称为多功能（元）操作系统； ⑶没有配置任何软件的计算机称为裸机； ⑷在主机控制下进行的输入/输出操作称为联机操作； ⑸如果操作系统具有很强交互性，可同时供多个用户使用，系统响应比较及时，则属于分时操作系统类型；如果OS可靠，响应及时但仅有简单的交互能力，则属于实时操作系统类型；如果OS在用户递交作业后，不提供交互能力，它所追求的是计算机资源的高利用率，大吞吐量和作业流程的自动化，则属于批处理操作系统类型； ⑹操作系统的基本特征是：并发、共享、虚拟和不确定性； ⑺实时操作系统按应用的不同分为过程控制和信息处理两种； ⑻在单处理机系统中，多道程序运行的特点是多道、宏观上并行和微观上串行。 第二章进程与线程 1.单项选择题 ⑴ B；⑵ B；⑶ A C B D; ⑷ C; ⑸ C; ⑹ D; ⑺ C; ⑻ A; ⑼ C; ⑽ B; ⑾ D; ⑿ A; ⒀ D; ⒁ C; ⒂ A; 2.填空题 ⑴进程的基本状态有执行、就绪和等待（睡眠、阻塞）； ⑵进程的基本特征是动态性、并发性、独立性、异步性及结构性； ⑶进程由控制块（PCB）、程序、数据三部分组成，其中PCB是进程存在的唯一标志。而程序部分也可以为其他进程共享； ⑷进程是一个程序对某个数据集的一次执行； ⑸程序并发执行与顺序执行时相比产生了一些新特征，分别是间断性、失去封闭性和不可再现性； ⑹设系统中有n（n>2）个进程，且当前不在执行进程调度程序，试考虑下述4种情况： ①没有运行进程，有2个就绪进程，n个进程处于等待状态； ②有一个运行进程，没有就绪进程，n-1个进程处于等待状态； ③有1个运行进程，有1个等待进程，n-2个进程处于等待状态； ④有1个运行进程，n-1个就绪进程，没有进程处于等待状态； 上述情况中不可能发生的情况是①； ⑺在操作系统中引入线程的主要目的是进一步开发和利用程序内部的并行性； ⑻在一个单处理系统中，若有5个用户进程，且假设当前时刻为用户态，则处于就绪状态的用户进程最多有4个，最少0个； 一、选择题 1．在进程的组成部分之中，进程在运行中不可修改的部分是______。 A．私用程序段B．共享程序段 C．数据段D．进程控制块 2．响应比高者优先作业调度算法是以计算时间和______来考虑的。 A．输入时间B．完成时间C．周转时间D．等待时间 3．在消息缓冲通信中，消息队列属于______资源。 A．临界B．共享C．永久D．可剥夺 4．进程间的同步是指进程间在逻辑上的相互______关系。 A．联接B．制约C．继续D．调用 5．最适合于分时系统的进程调度算法是______。 A．先来先服务（FCFS）B．最短作业优先（SSJF） C．优先数法D．轮转法（RR） 6．进程A和进程B通过共享缓冲区协作完成数据处理，进程A负责生产数据并放入缓冲区，进程B从缓冲区中读数据并输出。进程A和进程B之间的关系是______。 A．互斥关系B．同步关系C．互斥和同步D．无制约关系 7．在优先级调度中，______类进程可能被“饿死”，即长时间得不到调度。 A．短进程B．长进程C．低优先级进程D．大内存进程 8．进程从运行状态到阻塞状态可能是由于______。 A．进程调度程序的调度B．现运行进程的时间片耗尽 C．现运行进程执行了wait操作D．现运行进程执行了signal操作 9．银行家算法在解决死锁问题中是用于______的。 A．预防死锁B．避免死锁C．检测死锁D．解除死锁 10．______不是进程调度算法。 A．时间片轮转法B．先来先服务方法 C．响应比高者优先法D．均衡调度算法 11．下面关于线程的叙述中正确的是______。 A．线程包含CPU现场，可以独立执行程序B．每个线程有自己独立的地址空间C．线程之间的通信必须使用系统调用函数D．进程只能包含一个线程 12．并发进程之间______。 A．彼此无关B．必须同步C．必须互斥D．可能需要同步或互斥 13．当一个进程运行时，系统可能基于某种原则强行将其撤下，把处理器分配给其他进程，这种调度方式是______。 A．非剥夺方式B．剥夺方式C．中断方式D．查询方式 14．信号量S不能用于______操作。 A．signal B．wait C．赋初值D．运算表达式 15．______是一种只能进行wait操作和signal操作的特殊变量 A．调度B．进程C．同步D．信号量 16．分配给进程占用处理机的时间到而强迫进程P让出处理器，或有更高优先级的进程要运行，迫使正在运行的进程P让出处理器，则进程P状态变化的情况为______ A．运行态－>就绪态B．运行态－>等待态 C．就绪态－>运行态D．等待态－>就绪态 17．下面关于进程的叙述中正确的是______。 第三章处理机调度与死锁 1，高级调度与低级调度的主要任务是什么？为什么要引入中级调度？ 【解】（1）高级调度主要任务是用于决定把外存上处于后备队列中的那些作业调入内存，并为它们创建进程，分配必要的资源，然后再将新创建的进程排在就绪队列上，准备执行。（2）低级调度主要任务是决定就绪队列中的哪个进程将获得处理机，然后由分派程序执行把处理机分配给该进程的操作。（3）引入中级调度的主要目的是为了提高内存的利用率和系统吞吐量。为此，应使那些暂时不能运行的进程不再占用宝贵的内存空间，而将它们调至外存上去等待，称此时的进程状态为就绪驻外存状态或挂起状态。当这些进程重又具备运行条件，且内存又稍有空闲时，由中级调度决定，将外存上的那些重又具备运行条件的就绪进程重新调入内存，并修改其状态为就绪状态，挂在就绪队列上，等待进程调度。 3、何谓作业、作业步和作业流？ 【解】作业包含通常的程序和数据，还配有作业说明书。系统根据该说明书对程序的运行进行控制。批处理系统中是以作业为基本单位从外存调入内存。 作业步是指每个作业运行期间都必须经过若干个相对独立相互关联的顺序加工的步骤。 作业流是指若干个作业进入系统后依次存放在外存上形成的输入作业流；在操作系统的控制下，逐个作业进程处理，于是形成了处理作业流。 4、在什么情冴下需要使用作业控制块JCB？其中包含了哪些内容？ 【解】每当作业进入系统时，系统便为每个作业建立一个作业控制块JCB，根据作业类型将它插入到相应的后备队列中。 JCB 包含的内容通常有：1) 作业标识2)用户名称3)用户账户4)作业类型（CPU繁忙型、I/O芳名型、批量型、终端型）5)作业状态6)调度信息（优先级、作业已运行）7)资源要求8)进入系统时间9) 开始处理时间10) 作业完成时间11) 作业退出时间12) 资源使用情况等 5．在作业调度中应如何确定接纳多少个作业和接纳哪些作业？ 【解】作业调度每次接纳进入内存的作业数，取决于多道程序度。应将哪些作业从外存调入 第5章死锁 1）选择题 （1）为多道程序提供的可共享资源不足时，可能出现死锁。但是，不适当的_C__ 也可能产生死锁。 A. 进程优先权 B. 资源的线性分配 C. 进程推进顺序 D. 分配队列优先权 （2）采用资源剥夺法可以解除死锁，还可以采用_B___ 方法解除死锁。 A. 执行并行操作 B. 撤消进程 C. 拒绝分配新资源 D. 修改信号量 （3）发生死锁的必要条件有四个，要防止死锁的发生，可以通过破坏这四个必要条件之一来实现，但破坏_A__ 条件是不太实际的。 A. 互斥 B. 不可抢占 C. 部分分配 D. 循环等待 （4）为多道程序提供的资源分配不当时，可能会出现死锁。除此之外，采用不适当的_ D _ 也可能产生死锁。 A. 进程调度算法 B. 进程优先级 C. 资源分配方法 D. 进程推进次序 （5）资源的有序分配策略可以破坏__D___ 条件。 A. 互斥使用资源 B. 占有且等待资源 C. 非抢夺资源 D. 循环等待资源 （6）在__C_ 的情况下，系统出现死锁。 A. 计算机系统发生了重大故障 B. 有多个封锁的进程同时存在 C. 若干进程因竞争资源而无休止地相互等待他方释放已占有的资源 D. 资源数大大小于进程数或进程同时申请的资源数大大超过资源总数 （7）银行家算法在解决死锁问题中是用于_B__ 的。 A. 预防死锁 B. 避免死锁 C. 检测死锁 D. 解除死锁 （8）某系统中有3个并发进程，都需要同类资源4个，试问该系统不会发生死锁的最少资源数是_C__ 。 A. 12 B. 11 C. 10 D. 9 （9）死锁与安全状态的关系是_A__ 。 A. 死锁状态一定是不安全状态 B. 安全状态有可能成为死锁状态 C. 不安全状态就是死锁状态 D. 死锁状态有可能是安全状态 作业2 1.若1页大小为4KB，计算机地址总线为32位，则页号共有多少位？逻辑地址 空间最多包含多少页？逻辑地址60000在第几页？页内偏移是多少？若该页被装进物理块1280中，则物理地址是多少？ 解:所以页内偏移即页内地址占 12 位页号占 32-12=20 位逻辑地址空间最大页数为页 60000=(EA60)16=(1110 1010 0110 0000)2 其中低 12 二进制位为页内偏移，即(A60)16=2656。高 4 二进制位为页号，即(E)16=14。物理块号1280=(500)16 物理地址=(500A60)16=5245536. 2.假定当前磁头位于100号磁道，进程对磁道的请求序列依次为57，61，39， 20，88，161，139，38，175。当采用先来先服务和最短寻道时间优先算法时，总的移动的磁道数分别是多少？（请给出寻道次序和每步移动磁道数） 解：先来先服务最短寻道时间优先 43 +4+ 22+ 19+ 68+ 73+ 22+ 101 + 137 = 489 12 + 27 + 4 +18 + 1+ 18 + 119 + 22 + 14 = 235 。 3.设系统中有三种类型的资源（A，B，C）和五个进程（P1，P2，P3，P4，P5）， A资源的数量17，B资源的数量为5，C资源的数量为20。在T0时刻系统状态如下表所示。系统采用银行家算法来避免死锁。请回答下列问题： （1）T0时刻是否为安全状态？若是，请给出安全序列。 （2）若进程P4请求资源（2，0，1），能否实现资源分配？为什么？ （3）在（2）的基础上，若进程P1请求资源（0，2，0），能否实现资源分配？为什么？ 进程最大资源需求量已分配资源量系统剩余资源数量 A B C A B C A B C P1559212233 P2536402 P3******* P4425204 简答题---练习题 1．文件的物理结构有哪几种为什么说串联文件结构不适合于随机存取 2．在单处理机的请求分页系统中，在CPU上执行的进程A发生缺页中断时进入什么状态系统处理完缺页中断后到就绪队列中再次调度用户进程时，结果调度到的仍然是A 进程，有可能出现这种情况吗为什么 3．目录文件可以分为哪些种类说明它们各自的特点(包括优缺点)。 4．解释ＰＶ操作的含义及其信号量的物理意义。 5．在单处理机的分时系统中，在CPU上执行的进程A用完时间片后，系统进行切换，结果调度到的仍然是A进程。有可能出现上述情况吗为什么 6．常用的文件存储空间的管理方法有哪几种试述它们各自的优缺点。 7．分析死锁与阻塞的根本区别 8．进程的生存周期包括哪三个基本状态作业调度与进程调度的主要区别是什么 9．分析在生产者和消费者问题中，是否可以交换两个P和V操作的顺序，并说明原因。10．判断下列同步问题是否有错若有错则指出错误的原因,并改正（14分）： (1)设p1和P2两进程共用一缓冲区Buf,P1向Buf写信息,P2从Buf中读出信息, 算法描述如图1所示。 (2)设A1和A2为两并发进程,它们共享一临界资源,执行算法见图2. P1进程 P2进程 A1进程 A2进程 向Buf写信息 V(S) V(S1) V(S2) S的初值为0 S1,S2的初值为1 图 1 图 2 11.什么是操作系统的主要功能 12.批处理、分时和实时系统的特征 13.多道程序(multipropramming)和多重处理(multirocessing)有何区别 14.讨论操作系统可以从哪些角度出发，如何把它们统一起来 15.设计计算机操作系统与哪些硬件器件有关 16.终端处理程序应具有那些功能 17.系统调用与一般的过程调用有什么差别 18.命令解释程序的主要作用是什么 19.系统调用的执行过程分可分为哪几步 系统有什么特点 21.什么是进程间的互斥什么是进程间同步 22. 并发进进程所受的制约关系有哪两种引起制约的原因是什么 23.在生产者-消费者问题中，我们设置三个信号灯，一个用于互斥的信号灯mutex,起初值为1；另外两个信号灯是：full(初值为0，用以指示缓冲区内是否有物品)和empty （初值为n,表示可利用的缓冲区数目）。试写出此时的生产者-消费者问题的描述。24.作业调度的性能评价标准有哪些这些性能评价标准在任何情况下都能反映调度策略的优劣吗 25.请说明在生产者－消费者问题的描述中，P操作颠倒会产生死锁吗为什么 个进程共享m个同类资源，每一个资源在任意时刻只能供一个进程使用，每一进程对任意资源都只能使用一有限时间，使用完便立即释放。并且，每个进程对该类资源的最大需求量小于该类资源的数目。设所有进程对资源的最大需要数目之和小于p+m。试证：在该系统中不会发生死锁。 系统采用什么样的进程调度算法它的进程切换调度算法swtch的主要任务是什么 28.存储管理的主要功能是什么 29.段式管理可以实现虚存吗如果可以，简述实现方法。 操作系统习题集 参考教材： 汤小丹等编著，计算机操作系统（第三版），西安电子科技大学出版社，2007年版； 何炎祥等编著，计算机操作系统，清华大学出版社，2005年版； 邹恒明著，计算机的心智操作系统之哲学原理，机械工业出版社，2009年4月。 第一章操作系统引论 1.1 选择题 1．下列哪一条是在操作系统设计中引入多道程序技术的好处？ A. 使并发执行成为可能 B. 简化操作系统的实现 C. 减少对内存容量的需求 D. 便于实施存储保护 2．Windows XP属于下列哪一类操作系统？ A. 单用户单任务 B. 单用户多任务 C. 多用户 D. 批处理 3．下列哪一条不是批处理系统的优点？D A. 吞吐量大 B. 资源利用率高 C. 系统开销小 D. 响应及时 4．能及时处理由过程控制反馈的数据并作出响应的操作系统是（） A、分时系统 B、网络系统 C、实时系统 D、批处理系统 5．UNIX系统是一个__________操作系统。 A、单用户 B、单用户多任务 C、多用户多任务 D、多用户单任务 6．在分时系统中，当用户数一定时，影响响应时间的主要因素是＿＿。 A、时间片 B、调度算法 C、存储分配方式 D、作业的大小 7．Windows NT属于哪一类操作系统？ A、单用户单任务 B、单用户多任务 C、单道批处理 D、多用户 8．多道程序设计技术是指：多道程序可同时进入A ，在A 的位置B ，为使多道进程并发执行必须为每个用户作业创建进程，批处理系统由C 创建，而分时系统由D 创建。 选择答案： （1）内存（2）系统（3）固定（4）不定（5）进程调度（6）中级调度 （7）作业调度（8）输入进程（9）系统调用（10）命令解释进程 1.2 填空题 1．在手工操作阶段，操作员在进行装卸卡片或磁带等手工操作时，CPU处于空闲等待，我们称这种现象为。 2．多道批处理系统的特征为。 3．批量处理系统的缺点为；。 习题一 1.什么是操作系统？它的主要功能是什么？ 答：操作系统是用来管理计算机系统的软、硬件资源，合理地组织计算机的工作流程，以方便用户使用的程序集合； 其主要功能有进程管理、存储器管理、设备管理和文件管理功能。 2.什么是多道程序设计技术？多道程序设计技术的主要特点是什么？ 答：多道程序设计技术是把多个程序同时放入内存，使它们共享系统中的资源； 特点：（1）多道，即计算机内存中同时存放多道相互独立的程序； （2）宏观上并行，是指同时进入系统的多道程序都处于运行过程中； （3）微观上串行，是指在单处理机环境下，内存中的多道程序轮流占有CPU，交替执行。 3.批处理系统是怎样的一种操作系统？它的特点是什么？ 答：批处理操作系统是一种基本的操作系统类型。在该系统中，用户的作业（包括程序、数据及程序的处理步骤）被成批的输入到计算机中，然后在操作系统的控制下，用户的作业自动地执行； 特点是：资源利用率高、系统吞吐量大、平均周转时间长、无交互能力。4.什么是分时系统？什么是实时系统？试从交互性、及时性、独立性、多路性 和可靠性几个方面比较分时系统和实时系统。 答：分时系统：一个计算机和许多终端设备连接，每个用户可以通过终端向计算机发出指令，请求完成某项工作，在这样的系统中，用户感觉不到其他用户的存在，好像独占计算机一样。 实时系统：对外部输入的信息，实时系统能够在规定的时间内处理完毕并作出反应。 比较：（1）交互性：实时系统具有交互性，但人与系统的交互，仅限于访问系统中某些特定的专用服务程序。它不像分时系统那样向终端用户提供数据处理、资源共享等服务。实时系统的交互性要求系统具有连续人机对话的能力，也就是说，在交互的过程中要对用户得输入有一定的记忆和进一步的推断的能力。 （2）及时性：实时系统对及时性没的要求与分时系统类似，都以人们能够接受的等待时间来确定。而及时系统则对及时性要求更高。 （3）独立性：实时系统与分时系统一样具有独立性。每个终端用户提出请求时，是彼此独立的工作、互不干扰。 （4）多路性：实时系统与分时一样具有多路性。操作系统按分时原则为多个终端用户提供服务，而对于实时系统，其多路性主要表现在经常对多路的现场信息进行采集以及对多个对象或多个执行机构进行控制。 （5）可靠性：分时系统虽然也要求可靠性，但相比之下，实时系统则要求系统高度可靠。 5.实时系统分为哪两种类型？ 答：实时控制系统、实时信息处理系统。 6.操作系统的主要特征是什么？ 答：并发性、共享性、虚拟性、不确定性。 7.操作系统与用户的接口有几种？他们各自用在什么场合？ 答：有两种：命令接口、程序接口； 一、单项选择题 二、CADCA CADCC CBDBC DDADB DCAD 1．联想存储器在计算机系统中是用于__C____的。 A．存储文件信息B．与主存交换信息 C．内存地址变换D．内存管理信息 2．作业在执行中发生了缺页中断，经操作系统处理后，应该执行的指令是___D___。 A．被中断的前一条B．被中断的后一条 C．作业的第一条D．被中断的指令 在请求分页存储管理中，当指令的执行所需要的内容不在内存中时，发生缺页中断，当缺页调入内存后，应执行被中断指令。另：缺页中断作为中断与其它中断一样要经历如保护CPU环境，分析中断原因，转入缺页中断处理程序进行处理，恢复CPU环境等几个步骤，但缺页中断又是一种特殊的中断，它与一般中断相比，有着明显的区别，主要表现在下面两个方面：(1)缺页中断是在指令执行期间产生和处理中断信号的。(2)一条指令的执行期间，可能产生多次缺页中断。 3．实现虚拟存储器的目的是__D____。 A．实现存储保护B．实现程序浮动 C．扩充外存容量D．扩充内存容量 4．在段页式存储系统中，一个作业对应___C__。 A．多个段表B．一个段表，一个页表 C．一个段表，多个页表D．多个段表，多个页表 5．在虚拟页式存储管理方案中，完成将页面调入内存的工作的是___A___。 A．缺页中断处理B．页面淘汰过程C．工作集模型应用D．紧缩技术利用 6．采用分页式内存管理时，重定位的工作是由___C___完成的。 A．操作系统B．用户C．地址转换机构D．内存空间分配程序 7．在分页式内存管理系统中可能出现的问题是__B____。 A．颠簸B．不能共享C．外部碎片D．动态链接 8．在下列有关分页式内存管理的叙述中正确的是___D___。 A．程序和数据是在开始执行前一次性和装入的 B．产生缺页中断一定要淘汰一个页面 C．一个被淘汰的页面一定要写回外存 D．在页面中有“访问位”和“修改位”等消息 9. 在可变式分配方案中，最佳适应算法是将空白区在空白区表中按___C___次序排列。 A．地址递增B．地址递减C．容量递增D．容量递减 10. 在可变分区分配方案中，将空白分区按地址递增次序排列是要采用___C___。 A．最佳适应算法B．最差适应算法 C．首次适应算法D．最迟适应算法 第一章 1．操作系统的目标是什么？ 答：方便性，有效性，可扩充性，开放性。 2．什么是计算机操作系统。 答：是计算机系统中的一个系统软件，能有效地组织和管理计算机系统中的硬件和软件资源，合理地组织计算机工作流程，控制程序的执行，并向用户提供各种服务功能，使得用户能够合理、方便、有效地使用计算机，使整个计算机系统能高效运行的一组程序模块的集合。 3．操作系统的三种基本类型是什么。 答：批处理操作系统，分时系统，实时系统 4．试说明多道批处理操作系统的优缺点。 答：优点是资源利用率高，系统吞吐量大。 缺点是平均周转时间长，无交互能力。 5．试叙述多道程序设计的基本概念。 答：在多道批处理系统中，用户所提交的作业首先存放在外存上并排成一个队列，成为“后备队列”；然后，按一定的作业调度算法从后备队列中选择若干个作业调入内存，使它们共享CPU和系统中的各种资源。 6.简述分时系统的工作原理和特征。 答：（1）分时系统采用时间片轮转法，将CPU的访问时间平均分给每个用户，使每个用户都可以访问到中央计算机资源。 （2）分时系统的特性：多路性，独立性，及时性，交互性。 7．操作系统的五大管理功能是什么？ 答： 处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理、用户接口 8．操作系统的四个基本特征。 答：操作系统的四个基本特征分别是： （1）并发性：在多道程序环境下，并发性是指宏观上在一段时间内有多道程序在同时运行。但在单处理机系统中，每一时刻仅能执行一道程序，故微观上这些程序是在交替执行的。 （2）共享性：共享是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。根据资源属性不同分为互斥共享方式和同时访问方式。 （3）虚拟性：在操作系统中的所谓“虚拟”是指通过某种技术把一个物理实体变成若干个逻辑上的对应物。 （4）异步性：在多道程序环境下，允许多个进程并发执行，但由于资源等因素的限制，通常，进程执行并非“一气呵成”，而是以“走走停停”的方式运行。 第三章 第3章处理机调度1）选择题 （1）在分时操作系统中，进程调度经常采用_D_ 算法。 A. 先来先服务 B. 最高优先权 C. 随机 D. 时间片轮转 （2）_B__ 优先权是在创建进程时确定的，确定之后在整个进程运行期间不再改变。 A. 作业 B. 静态 C. 动态 D. 资源 （3）__A___ 是作业存在的惟一标志。 A. 作业控制块 B. 作业名 C. 进程控制块 D. 进程名 （4）设有四个作业同时到达，每个作业的执行时间均为2小时，它们在一台处理器上按单道方式运行，则平均周转时间为_ B_ 。 A. l小时 B. 5小时 C. 2.5小时 D. 8小时 （5）现有3个同时到达的作业J1、J2和J3，它们的执行时间分别是T1、T2和T3，且T1＜T2＜T3。系统按单道方式运行且采用短作业优先算法，则平均周转时间是_C_ 。 A. T1+T2+T3 B. (T1+T2+T3)/3 C. (3T1+2T2+T3)/3 D. (T1+2T2+3T3)/3 （6）__D__ 是指从作业提交给系统到作业完成的时间间隔。 A. 运行时间 B. 响应时间 C. 等待时间 D. 周转时间 （7）下述作业调度算法中，_ C_调度算法与作业的估计运行时间有关。 A. 先来先服务 B. 多级队列 C. 短作业优先 D. 时间片轮转 2）填空题 （1）进程的调度方式有两种，一种是抢占(剥夺)式，另一种是非抢占(非剥夺)式。 （2）在_FCFS_ 调度算法中，按照进程进入就绪队列的先后次序来分配处理机。 （3）采用时间片轮转法时，时间片过大，就会使轮转法转化为FCFS_ 调度算法。 （4）一个作业可以分成若干顺序处理的加工步骤，每个加工步骤称为一个_作业步_ 。 （5）作业生存期共经历四个状态，它们是提交、后备、运行和完成。 （6）既考虑作业等待时间，又考虑作业执行时间的调度算法是_高响应比优先____ 。 3）解答题 （1）单道批处理系统中有4个作业，其有关情况如表3-9所示。在采用响应比高者优先调度算法时分别计算其平均周转时间T和平均带权周转时间W。（运行时间为小时，按十进制计算） 表3-9 作业的提交时间和运行时间 简答题 1．什么是进程？进程和程序有什么区别与联系？ 进程是程序的一次执行过程，它由程序段、数据段和进程控制块（PCB）三个部分构成。 进程是一个动态的概念，从建立到消亡，有自己的生命周期；而程序是计算机指令的集合，是一个静态的概念，只要用户或系统不主动删除，它会一直存在于计算机中。 在多道程序环境下，程序的执行已经失去了它原有的封闭型和可再现性，程序必须以进程为载体才能并发执行。一个程序能对应多个进程，即一个程序可（同时或不同时）依托多个进程被执行。 附加：为什么要建立线程？线程和进程有什么区别和联系？（见何炎祥教材P51页2.4节）为了减轻程序在并发执行时的时空开销。 2.在进程的整个生命周期中，可能要经历哪几种状态？简述引起各种状态变迁的典型原因。参考解答：在一个进程的生命周期中至少要经历三种不同的状态：就绪状态态、执行状态和阻塞（等待）状态。此即为“三状态模型”。 在三状态模型中，三种状态之间可能的变迁与变迁原因为： 就绪状态->执行状态：排在就绪队列中的进程当获得处理机的时候，会由就绪态变为执行态； 执行状态->就绪状态： （1）当采用时间片轮转进行处理机调度的时候，一个正在执行的进程执行完一个时间片，则被迫放弃处理机，由执行态变为就绪态，同时调度程序将处理机被分派给下一个就绪队列里的进程； （2）若采用可剥夺的优先级高者优先的调度方法，当一个进程正处于执行状态的时候，一个更高优先级的进程到来，会使得当前正执行的进程被迫放弃处理机，变为就绪 态，同时调度程序将刚到达的高优先级进程调度到处理机上执行； （3）采用多级反馈队列调度，当有更高优先级的进程到来时，正在执行的进程会放弃处理机，回到本队列的末尾排队，状态也由执行态转为就绪态；等等。 执行状态->阻塞状态： （1）一个正在处理机上执行的进程，由于需要I/O操作，放弃处理机，把自己阻塞起来，等待I/O操作的完成； （2）一个正在处理机上执行的进程，由于执行了P操作而等待，也会把自己置为等待（阻塞）状态； 阻塞状态->就绪状态： （1）当一个进程等待的I/O操作完成的时候，该进程会被唤醒，由阻塞状态变为就绪状态； （2）一个由于执行了P（或wait）操作被阻塞的进程，当其它进程释放了它等待的资源（如执行了V（或signal）操作），则该进程被唤醒，由阻塞态变为就绪态；等等。 在三状态模型的基础上增加“创建状态”和“消失状态”，就变为五状态模型；在此基础上再增加“就绪挂起”和“阻塞挂起”两个状态，就成为七状态模型。 3. 什么是临界资源？什么是临界区？举一个临界资源的例子。 在一段时间内只能由一个进程独占的资源叫临界资源，其它进程若也想使用该资源，只有等该资源释放了才能使用。 而使用临界资源的那段代码（或程序）就叫做临界区。 临界资源可以是硬件资源，也可以是软件资源。如打印机、共享变量等都是临界资源的例子。 4.若某资源为临界资源，则 第二章 1. 什么是前趋图？为什么要引入前趋图？ 答：前趋图(Precedence Graph)是一个有向无循环图，记为DAG(Directed Acyclic Graph)，用于描述进程之间执行的前后关系。 2. 画出下面四条语句的前趋图: S1=a：=x+y; S2=b：=z+1; S3=c：=a – b； S4=w：=c+1; 答：其前趋图为： 3. 什么程序并发执行会产生间断性特征？ 答：程序在并发执行时，由于它们共享系统资源，为完成同一项任务需要相互合作，致使这些并发执行的进程之间，形成了相互制约关系，从而使得进程在执行期间出现间断性。4．程序并发执行时为什么会失去封闭性和可再现性？ 答：程序并发执行时，多个程序共享系统中的各种资源，因而这些资源的状态由多个程序改变，致使程序运行失去了封闭性，也会导致其失去可再现性。 5．在操作系统中为什么要引入进程概念？它会产生什么样的影响? 答：为了使程序在多道程序环境下能并发执行，并对并发执行的程序加以控制和描述，在操作系统中引入了进程概念。 影响: 使程序的并发执行得以实行。 6．试从动态性，并发性和独立性上比较进程和程序? 答：(1)动态性是进程最基本的特性，表现为由创建而产生，由调度而执行，因得不到资源而暂停执行，由撤销而消亡。进程有一定的生命期，而程序只是一组有序的指令集合，是静态实体。 (2)并发性是进程的重要特征，同时也是OS 的重要特征。引入进程的目的正是为了使 其程序能和其它进程的程序并发执行，而程序是不能并发执行的。 (3)独立性是指进程实体是一个能独立运行的基本单位，也是系统中独立获得资源和独 立调度的基本单位。对于未建立任何进程的程序，不能作为独立单位参加运行。 7．试说明PCB 的作用，为什么说PCB 是进程存在的惟一标志？ 答：PCB 是进程实体的一部分，是操作系统中最重要的记录型数据结构。作用是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序，成为一个能独立运行的基本单位，成为能与其它进程并发执行的进程。OS是根据PCB对并发执行的进程进行控制和管理的。 8．试说明进程在三个基本状态之间转换的典型原因。 答：（1）就绪状态→执行状态：进程分配到CPU资源 （2）执行状态→就绪状态：时间片用完 （3）执行状态→阻塞状态：I/O请求 （4）阻塞状态→就绪状态：I/O完成 9．为什么要引入挂起状态？该状态有哪些性质？ 答：引入挂起状态处于五种不同的需要: 终端用户需要，父进程需要，操作系统需要，对换北京石油化工学院信息工程学院计算机系5/48 《计算机操作系统》习题参考答案余有明与计07和计G09的同学们编著 5/48 需要和负荷调节需要。处于挂起状态的进程不能接收处理机调度。 华南理工大学 “计算机操作系统”课程设计大作业 1）给出数据定义和详细说明； struct block_s{ /* 该块的实际长度,不包括block_s的大小。 */ int length; /* 申请该块的作业，为0表示该块空闲。 */ int owner; /* 当该块是空闲块时，offset表示下一空闲块的偏移,offset为TOTAL_BYTE表示该块是最后一个空闲块。 当该块非空闲块时，offset表示作业实际申请的大小。 */ int offset; }; 2）给出实现思想和设计流程； 该算法遍历空闲链表，找第一个大小能满足要求的块。 然后，若找到的块足够大，再把该块切成两块，返回第一块给调用者；把第二块加到空闲区链表中。 该算法遍历整个空闲链表，找一个大小能满足要求的块。并且该块是所有能满足要求的空闲块中，大小最小的块。 然后，若找到的块足够大，再把该块切成两块，返回第一块给调用者；把第二块加到空闲区链表中。 3）调试完成源程序； #include "stdio.h" #include #define m 10 /*假定系统允许的空闲区表最大为m，假定模拟实验中m值为10*/ #define minisize 100 struct { float address; /*已分分区起始地址*/ float length; /*已分分区长度，单位为字节*/ int flag; /*已分配区表登记栏标志，用"0"表示空栏目*/ }used_table[n]; /*已分配区表*/ struct { float address; /*空闲区起始地址*/ float length; /*空闲区长度，单位为字节*/ int flag; /*空闲区表登记栏标志，用"0"表示空栏目，用"1"表示未分配*/ }free_table[m]; /*空闲区表*/ allocate(char J,float xk) { /*采用最优分配算法分配xk大小的空间*/ int i,k; float ad; k=-1; for(i=0;i 1.OS的主要功能 操作系统的基本功能：处理机管理、存储管理、设备管理、信息管理（文件系统管理）、用户接口。 2.OS有哪三种类型？各有什么特点？ 操作系统一般可分为三种基本类型，即批处理系统、分时系统和实时系统。 批处理操作系统的特点是：多道和成批处理。 分时系统具有多路性、交互性、“独占”性和及时性的特征。 实时系统特点：及时响应和高可靠性 3.OS的基本特征是什么？ 并发性、共享性、虚拟技术、异步性 4.OS一般为用户提供了哪三种接口？各有什么特点？ 1.联机命令接口 提供一组命令供用户直接或间接操作。根据作业的方式不同，命令接口又分为联 机命令接口和脱机命令接口。 2.程序接口 程序接口由一组系统调用命令组成，提供一组系统调用命令供用户程序使用。 3.图形界面接口 通过图标窗口菜单对话框及其他元素,和文字组合,在桌面上形成一个直观易懂使用方便的计算机操作环境. 5.OS主要有那些类型的体系结构？ 单体结构、层次结构、微内核结构与客户机-服务器模型、虚拟机结构 6.多道程序设计的主要特点是什么？ 多道程序设计技术是指在内存同时放若干道程序，使它们在系统中并发执行，共享系 统中的各种资源。当一道程序暂停执行时，CPU立即转去执行另一道程序。 [特点]：多道、宏观上并行（不同的作业分别在CPU和外设上执行）、微观上串行（在单CPU上交叉运行）。 7.OS在计算机系统中处于什么地位？ 操作系统在计算机系统中占有特殊重要的位置，所有其他软件都建立在操作系统基础上，并得到其支持和服务；操作系统是支撑各种应用软件的平添。用户利用操作系统提供的命令和服务操纵和使用计算机。可见，操作系统实际上是一个计算机系统硬件、软件资源的总指挥部。操作系统的性能决定了计算机系统的安全性和可靠性。 8.解释一下术语：进程、进程控制块、进程映像、线程、进程的互斥和同步、临界区和临 界资源、竞争条件、原语、信号量、管程、死锁、饥饿 进程：进程是程序在一个数据集合上的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立的基本单位。 进程控制块(Procedure Control Block)：使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序 计算机操作系统作业Newly compiled on November 23, 2020 一、单项选择题 二、CADCA CADCC CBDBC DDADB DCAD 1．联想存储器在计算机系统中是用于__C____的。 A．存储文件信息 B．与主存交换信息 C．内存地址变换 D．内存管理信息 2．作业在执行中发生了缺页中断，经操作系统处理后，应该执行的指令是 ___D___。 A．被中断的前一条 B．被中断的后一条 C．作业的第一条 D．被中断的指令 在请求分页存储管理中，当指令的执行所需要的内容不在内存中时，发生缺页中断，当缺页调入内存后，应执行被中断指令。另：缺页中断作为中断与其它中断一样要经历如保护CPU环境，分析中断原因，转入缺页中断处理程序进行处理，恢复CPU环境等几个步骤，但缺页中断又是一种特殊的中断，它与一般中断相比，有着明显的区别，主要表现在下面两个方面：(1)缺页中断是在指令执行期间产生和处理中断信号的。 (2)一条指令的执行期间，可能产生多次缺页中断。 3．实现虚拟存储器的目的是__D____。 A．实现存储保护 B．实现程序浮动 C．扩充外存容量 D．扩充内存容量 4．在段页式存储系统中，一个作业对应___C__。 A．多个段表 B．一个段表，一个页表 C．一个段表，多个页表 D．多个段表，多个页表 5．在虚拟页式存储管理方案中，完成将页面调入内存的工作的是___A___。 A．缺页中断处理 B．页面淘汰过程 C．工作集模型应用 D．紧缩技术利用6．采用分页式内存管理时，重定位的工作是由___C___完成的。 A．操作系统 B．用户 C．地址转换机构 D．内存空间分配程序 7．在分页式内存管理系统中可能出现的问题是__B____。 A．颠簸 B．不能共享 C．外部碎片 D．动态链接 8．在下列有关分页式内存管理的叙述中正确的是___D___。 A．程序和数据是在开始执行前一次性和装入的 B．产生缺页中断一定要淘汰一个页面 C．一个被淘汰的页面一定要写回外存 D．在页面中有“访问位”和“修改位”等消息 9. 在可变式分配方案中，最佳适应算法是将空白区在空白区表中按___C___次序排列。 A．地址递增 B．地址递减 C．容量递增 D．容量递减 10. 在可变分区分配方案中，将空白分区按地址递增次序排列是要采用___C___。 A．最佳适应算法 B．最差适应算法 C．首次适应算法 D．最迟适应算法 11. 通常，采用紧缩法消除内存碎片的存储技术是___C___。 A．固定分区法 B．动态分区法 C．可重定位分区法 D．交换技术 12. 在请求分页存储管理中，当所访问的页面不在内存时，便产生缺页中断，缺页中断是属于__B__。 A． I／O中断 B．程序中断 C．访管中断 D．外中断 13. 在内存管理中，分段管理和分页管理的主要区别是_D__。 一、单项选择题（本大题共20小题，每小题1分，共20分） 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。 1．在配置多道批处理操作系统的计算机系统中( ) A．用户可联机、调试自己的程序 B．允许用户直接干预作业的执行C．能对外部事件实时响应 D．允许多个作业同时使用不同的外围设备 2．UNIX操作系统是一个( ) A．交互式分时操作系统 B．多道批处理操作系统 C．实时操作系统 D．分布式操作系统 3．若操作系统管理的某用户程序当前正占有中央处理器，该用户程序欲读磁盘上的文件信息，那么用户程序中相应的指令应该是( ) A．启动I/O指令 B．等待I/O指令 C．转移指令 D．访管指令 4．当一次系统调用功能完成后，中央处理器的工作状态应( ) A．保持管态 B．保持目态 C．从管态转换成目态 D．从目态转换成管态 5．分布式操作系统的特点是( ) A．资源共享 B．资源地理位置分散 C．资源位置透明 D．多个用户的程序并行运行 6．引入进程的原因是( ) A．提高资源的利用率和控制程序的执行 B．提高资源的利用率和正确描述程序的执行情况 C．提高程序的执行速度和控制程序的执行 D．提高程序的执行速度和正确描述程序的执行情况 7．进程有三种基本状态，可能的状态转换是( ) A．就绪态到运行态、等待态到就绪态、运行态到等待态 B．就绪态到运行态、就绪态到等待态、等待态到运行态 C．就绪态到运行态、等待态到就绪态、等待态到运行态 D．运行态到就绪态、就绪态到等待态、等待态到运行态 8．处理器不能直接访问的存储器是( ) A．寄存器 B．高速缓冲存储器 C．主存储器 D．辅助存储器 1.什么是虚拟存储器，它有什么特点？ 虚拟存储器指具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种存储器系统。从用户观点看，虚拟存储器具有比实际内存大得多的容量。这既方便了用户，又提高了内存的利用率和系统的吞吐量。 特点：多次性，对换性，虚拟性 2.什么是文件的逻辑结构和物理结构？ 文件的逻辑结构（文件的组织）：从用户角度看到的文件的全貌，也就是它的记录结构，包括流式文件、顺序文件、索引文件和索引顺序文件。 文件的物理结构（文件的存储结构）：文件在外存上的存储组织形式，包括连续文件、串联文件和索引文件。 3.什么是死锁？产生死锁的四个必要条件是什么？ 死锁：当某进程提出资源申请后，使得系统中一些进程处于无休止的阻塞状态，在无外力作用下，永远不能再继续前进。 产生死锁的必要条件：互斥条件：某段时间内某资源只能由一个进程使用。不剥夺条件：资源在未使用完前，不能被剥夺，由使用进程释放。部分分配（请求和保持）：进程因请求资源而阻塞时，对已分配给它的资源保持不放。环路条件：发生死锁时，有向图必构成一环路。死锁的处理方法：预防、避免、检测 死锁产生的原因 1.竞争资源引起进程死锁（2）竞争非剥夺性资源引起死锁3）竞争临时性资源引起死锁 2.进程推进顺序不当引起死锁 4. 处理机调度分为哪三级？各自的主要任务是什么？ 答：作业调度：从一批后备作业中选择一个或几个作业，给它们分配资源，建立进程，挂入就绪队列。执行完后，回收资源。 进程调度：从就绪进程队列中根据某个策略选取一个进程，使之占用CPU。 交换调度：按照给定的原则和策略，将外存交换区中的进程调入内存，把内存中的非执行进程交换到外存交换区中。 5.什么是快表？它在地址转换中起什么作用？ 快表是一个高速、具有并行查询能力的联想存储器，用于存放正运行的进程的当前页号和块号，或者段号和段起始地址。（2分） 加入快表后,在地址转换时，首先在快表中查找，若找到就直接进行地址转换；未找到，则在主存页表继续查找，并把查到的页号和块号放入联想存储器中。快表的命中率很高，有效地提高了地址转换的速度。（3分） 6．什么是设备独立性，它是如何实现的？ 设备独立性即应用程序独立于使用的物理设备，在应用程序中使用逻辑设备名称来请求使用某类设备。系统在执行时，是使用物理设备名称。（3分） 要实现设备独立性必须由设备独立性软件完成，包括执行所有设备的公有操作软件提供统一的接口，其中逻辑设备到物理设备的映射是由逻辑设备表LUT完成的。（2分） 7.进程的基本状态有哪些？这些状态之间是如何转换的？ 进程的基本状态有：就绪，阻塞，执行三种。（2分） 就绪到执行：进程调度 执行到就绪：时间片完 执行到阻塞：I/O请求或等待事件发生 阻塞到就绪：I/O完成或事件已发生（3分）计算机操作系统习题答案
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