操作系统课后答案
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练习题(一)Ⅰ问答题1. 操作系统的两个主要目标是什么?答:方便性与有效性。
2. 试说明操作系统与硬件、其它系统软件以及用户之间的关系?答:与硬件的关系:操作系统是位于硬件层上的第一层软件,它直接管理着计算机的硬件,合理组织计算机工作流程,并提高了硬件的利用率。
与其他系统软件的关系:操作系统是系统软件,但它不同于其它系统软件和应用软件,它为其它系统软件和应用软件提供接口。
应用软件要使用操作系统所提供的服务方可方便使用计算机。
与用户之间的关系:操作系统是为改善人机界面、提供各种服务,为用户使用计算机提供良好运行环境的一种系统软件。
3. 试论述操作系统是建立在计算机硬件平台上的虚拟计算机系统。
答:没有任何软件支持的计算机称为裸机,即使其硬件功能再强,也必定是难于使用的。
而实际呈现在用户面前的计算机系统是经过若干层软件改造的计算机。
裸机位于最里层,它的外面是操作系统,经过操作系统提供的资源管理功能和方便用户的各种服务功能,将裸机改造成功能更强、使用更方便的机器,通常把覆盖了软件的机器称为扩充机器,又称之为虚拟机(Virtual Machine ),这样的计算机系统是概念上和逻辑上的计算机,不是物理上的真实计算机。
4. 什么是操作系统?它有哪些基本功能与基本特征?答:操作系统是位于硬件层之上,所有其它软件层之下的一种系统软件,它控制和管理计算机系统资源、合理组织计算机工作流程、提供用户与计算机系统之间的接口。
操作系统的基本功能有:处理器管理、存储器管理、设备管理、文件管理和提供用户接口。
操作系统的基本特征有:并发性、共享性、虚拟性和不确定性。
5. 请叙述并发和并行两个概念的区别?答:并发性是指两个或多个程序在同一时间段内同时执行,是宏观上的同时。
而并行性是从硬件意义上考虑,是不同硬件部件(如CPU与I/O)在同一时刻的并行,即微观上,多个程序也是同时执行的。
6. 什么是多道程序设计? 在操作系统中使用这种技术有什么好处?答:多道程序设计是指在计算机内存中同时存放若干道已开始运行尚未结束的程序,它们交替运行,共享系统中的各种硬、软件资源,从而使处理机得到充分利用。
操作系统教程第5版课后答案费祥林、骆斌编著第一章操作系统概论习题一一、思考题1.简述现代计算机系统的组成及层次结构。
答:现代计算机系统由硬件和软件两个部分组成。
是硬件和软件相互交织形成的集合体,构成一个解决计算问题的工具。
硬件层提供基本可计算的资源,包括处理器、寄存器、内存、外存及I/O设备。
软件层由包括系统软件、支撑软件和应用软件。
其中系统软件是最靠近硬件的。
2、计算机系统的资源可分成哪几类?试举例说明。
答:包括两大类,硬件资源和信息资源。
硬件资源分为处理器、I/O设备、存储器等;信息资源分为程序和数据等。
3.什么是操作系统?操作系统在计算机系统中的主要作用是什么?答:操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源,合理地对各类作业进行调度,以及方便用户使用的程序的集合。
操作系统在计算机系统中主要起4个方面的作用。
(1)服务用户观点——操作系统提供用户接口和公共服务程序(2)进程交互观点——操作系统是进程执行的控制者和协调者(3)系统实现观点——操作系统作为扩展机或虚拟机(4)资源管理观点——操作系统作为资源的管理者和控制者4.操作系统如何实现计算与操作过程的自动化?答:大致可以把操作系统分为以下几类: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。
其中批处理操作系统能按照用户预先规定好的步骤控制作业的执行,实现计算机操作的自动化。
又可分为批处理单道系统和批处理多道系统。
单道系统每次只有一个作业装入计算机系统的主存储器运行,多个作业可自动、顺序地被装入运行。
批处理多道系统则允许多个作业同时装入主存储器,中央处理器轮流地执行各个作业,各个作业可以同时使用各自所需的外围设备,这样可以充分利用计算机系统的资源,缩短作业时间,提高系统的吞吐率5.操作系统要为用户提供哪些基本的和共性的服务?答:(1)创建程序和执行程序;(2)数据I/O和信息存取;(3)通信服务;(4)差错检测和处理。
第一章操作系统概述课后习题1. 硬件将处理机划分为两种状态,即管态和目态,这样做给操作系统设计带来什么好处 ? 答:便于设计安全可靠的操作系统。
管态和目态是计算机硬件为保护操作系统免受用户程序的干扰和破坏而引入的两种状态。
通常操作系统在管态下运行,可以执行所有机器指令;而用户程序在目态下运行,只能执行非特权指令。
如果用户程序企图在目态下执行特权指令,将会引起保护性中断,由操作系统终止该程序的执行,从而保护了操作系统。
2. 何为特权指令?举例说明之。
如果允许用户执行特权指令,会带来什么后果?答:只能在态下才能执行的指令称为特权指令。
如开关中断、置程序状态寄存器等。
如果允许用户执行特权指令,它将不仅影响当前运行的程序,而且还有可能影响操作系统的正常运行,甚至整个系统。
3. 中断向量在机器中的存储位置是由硬件确定的,还是由软件确定的 ? 答:中断向量在机器中的位置是由硬件确定的。
例如,在 INTEL 80x86 CPU 中,内存空间0x00000——0x003ff为中断向量空间。
4. 中断向量的内容是由操作系统程序确定的还是由用户程序确定的?答:中断向量的内容是由操作系统程序确定的。
向量的内容包括中断处理程序的入口地址和程序状态字(中断处理程序运行环境),中断处理程序是由操作系统装入内存的,操作系统将根据装入的实际地址和该中断处理程序的运行环境来填写中断向量。
5. 中断向量内的处理机状态位应当标明是管态还是目态 ? 为什么? 答:应当标明是管态。
该状态由系统初试化程序设置,这样才能保证中断发生后进入操作系统规定的中断处理程序。
6. 中断和程序并发之间的关系是什么?答:中断是程序并发的必要条件。
如果没有中断,操作系统不能获得系统控制权,无法按调度算法对处机进行重新分配,一个程序将一直运行到结束而不会被打断。
7. 说明“栈”和“堆”的差别.答:栈是一块按后进先出(FIFO)规则访问的存储区域,用来实现中断嵌套和子程序调用的参数和返回断点。
第一章1.下面不属于操作系统的是(C )A、OS/2B、UCDOSC、WPSD、FEDORA2.操作系统的功能不包括(B )A、CPU管理B、用户管理C、作业管理D、文件管理3.在分时系统中,当时间片一定时,(B ),响应越快。
A、内存越大B、用户越少C、用户越多D、内存越小4.分时操作系统的及时性是指( B )A、周转时间B、响应时间C、延迟时间D、A、B和C5.用户在程序设计的过程中,若要得到系统功能,必须通过(D )A、进程调度B、作业调度C、键盘命令D、系统调用6.批处理系统的主要缺点是( C )A、CPU使用效率低B、无并发性C、无交互性D、都不是第二章1、若信号量的初值为2,当前值为-3,则表示有(C )个进程在等待。
A、1B、2C、3D、52、在操作系统中,要对并发进程进行同步的原因是(B )A、进程必须在有限的时间内完成B、进程具有动态性C、并发进程是异步的D、进程具有结构性3、下列选项中,导致创进新进程的操作是(C )I用户成功登陆II设备分配III启动程序执行A、仅I和IIB、仅II和IIIC、仅I和IIID、I,II,III4、在多进程系统中,为了保证公共变量的完整性,各进程应互斥进入临界区。
所谓的临界区是指(D )A、一个缓冲区B、一个数据区C、一种同步机构D、一段程序5、进程和程序的本质区别是(B )A、内存和外存B、动态和静态特征C、共享和独占计算机资源D、顺序和非顺序执行计算机指令6、下列进程的状态变化中,(A )的变化是不可能发生的。
A、等待->运行B、运行->等待C、运行->就绪D、等待->就绪7、能从1种状态变为3种状态的是(D )A、就绪B、阻塞C、完成D、执行8、下列关于进程的描述正确的是(A )A、进程获得CPU是通过调度B、优先级是进程调度的重要依据,一旦确定就不能改变C、在单CPU系统中,任何时刻都有一个进程处于执行状态D、进程申请CPU得不到满足时,其状态变为阻塞9、CPU分配给进程的时间片用完而强迫进程让出CPU,此时进程的状态为(C )。
操作系统课后复习题答案第一章一、简答题3.什么是操作系统?操作系统在计算机系统中的主要作用是什么?操作系统是管理系统资源、控制程序执行、改善人机界面、提供各种服务,并合理组织计算机工作流程和为用户有效地使用计算机提供良好运行环境的一种系统软件.主要作用(1)服务用户—操作系统作为用户接口和公共服务程序(2)进程交互—操作系统作为进程执行的控制者和协调者(3)系统实现—操作系统作为扩展机或虚拟机(4)资源管理—操作系统作为资源的管理者和控制者15.什么是多道程序设计?多道程序设计有什么特点?多道程序设计是指允许多个作业(程序)同时进入计算机系统内存并执行交替计算的方法。
从宏观上看是并行的,在一个时间段,它们都在同时执行,都处于执行的开始点和结束点之间;从微观上看是串行的,在某一时刻,他们在同一台计算机上交替、轮流、穿插地执行。
(1)可以提高CPU、内存和设备的利用率;(2)可以提高系统的吞吐率,使单位时间内完成的作业数目增加;(3)可以充分发挥系统的并行性,使设备和设备之间,设备和CPU 之间均可并行工作。
19.分时系统中,什么是响应时间?它与哪些因素有关?分时系统的响应时间是指用户从终端发出一个命令到系统处理完这个命令并做出回答所需要的时间。
这个时间受时间片长度、终端用户个数、命令本身功能、硬件特性、主存与辅存的交换速度等影响。
23.现代操作系统具有哪些基本功能?请简单叙述之。
(1)处理器管理;(2)存储管理;(3)设备管理;(4)文件管理;(5)联网与通信管理。
/某tip某/简述操作系统资源管理的资源复用技术。
系统中相应地有多个进程竞争使用资源,由于计算机系统的物理资源是宝贵和稀有的,操作系统让众多进程共享物理资源,这种共享称为资源复用。
(1)时分复用共享资源从时间上分割成更小的单位供进程使用;(2)空分复用共享资源从空间上分割成更小的单位供进程使用。
二、应用题2、答:画出两道程序并发执行图如下:(1)两道程序运行期间,CPU存在空闲等待,时间为100至150m之间(见图中有色部分)。
1.什么是操作系统?其主要功能是什么?操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源,有效组织多道程序运行的系统软件(或程序集合),是用户和计算机直接的程序接口.2.在某个计算机系统中,有一台输入机和一台打印机,现有两道程序投入运行,程序A、B 同时运行,A略早于B。
A的运行轨迹为:计算50ms、打印100ms、再计算50ms、打印100ms,结束。
B的运行轨迹为:计算50ms、输入80ms、再计算100ms,结束。
试说明:(1)两道程序运行时,CPU是否空闲等待?若是,在那段时间段等待?(2)程序A、B是否有等待CPU的情况?若有,指出发生等待的时刻。
0 50 100 150 200 250 30050 100 50 10050 100 20 100(1) cpu有空闲等待,在100ms~150ms的时候.(2) 程序A没有等待cpu,程序B发生等待的时间是180ms~200ms.1.设公共汽车上,司机和售票员的活动如下:司机的活动:启动车辆;正常行车;到站停车。
售票员的活动:关车门;售票;开车门。
在汽车不断的到站、停车、行驶过程中,用信号量和P、V操作实现这两个活动的同步关系。
semaphore s1,s2;s1=0;s2=0;cobegin司机();售票员();coendprocess 司机(){while(true){P(s1) ;启动车辆;正常行车;到站停车;V(s2);}}process 售票员(){while(true){关车门;V(s1);售票;P(s2);开车门;上下乘客;}}2.设有三个进程P、Q、R共享一个缓冲区,该缓冲区一次只能存放一个数据,P进程负责循环地从磁带机读入数据并放入缓冲区,Q进程负责循环地从缓冲区取出P进程放入的数据进行加工处理,并把结果放入缓冲区,R进程负责循环地从缓冲区读出Q进程放入的数据并在打印机上打印。
请用信号量和P、V操作,写出能够正确执行的程序。
1.1:存储程序式计算机的主要特点是:集中顺序过程控制(1)过程性:模拟人们手工操作(2)集中控制:由CPU集中管理(3)顺序性:程序计数器1.2:a:批处理系统的特点:早期批处理有个监督程序,作业自动过渡直到全部处理完,而脱机批处理的特点:主机与卫星机并行操作。
b:分时系统的特点:(1):并行性。
共享一台计算机的众多联机用户可以在各自的终端上同时处理自己的程序。
(2):独占性。
分时操作系统采用时间片轮转的方法使一台计算机同时为许多终端上同时为许多终端用户服务,每个用户的感觉是自己独占计算机。
操作系统通过分时技术将一台计算机改造为多台虚拟计算机。
(3):交互性。
用户与计算机之间可以进行“交互会话”,用户从终端输入命令,系统通过屏幕(或打印机)将信息反馈给用户,用户与系统这样一问一答,直到全部工作完成。
c:分时系统的响应比较快的原因:因为批量操作系统的作业周转时间较长,而分时操作系统一般采用时间片轮转的方法,一台计算机与许多终端设备连接,使一台计算机同时为多个终端用户服务,该系统对每个用户都能保证足够快的响应时间,并提供交互会话功能。
1.3:实时信息处理系统和分时系统的本质区别:实时操作系统要追求的目标是:对外部请求在严格时间范围内做出反应,有高可靠性和完整性。
其主要特点是资源的分配和调度首先要考虑实时性然后才是效率。
此外,实时操作系统应有较强的容错能力,分时操作系统的工作方式是:一台主机连接了若干个终端,每个终端有一个用户在使用。
用户交互式地向系统提出命令请求,系统接受每个用户的命令,采用时间片轮转方式处理服务请求,并通过交互方式在终端上向用户显示结果。
用户根据上步结果发出下道命。
分时操作系统将CPU 的时间划分成若干个片段,称为时间片。
操作系统以时间片为单位,轮流为每个终端用户服务。
每个用户轮流使用一个时间片而使每个用户并不感到有别的用户存在。
分时系统具有多路性、交互性、“独占”性和及时性的特征。
(完整版)操作系统课后题答案课本课后题部分答案第⼀章1.设计现代OS的主要⽬标是什么?答:(1)有效性(2)⽅便性(3)可扩充性(4)开放性2.OS的作⽤可表现在哪⼏个⽅⾯?答:(1)OS作为⽤户与计算机硬件系统之间的接⼝(2)OS作为计算机系统资源的管理者(3)OS实现了对计算机资源的抽象13.OS有哪⼏⼤特征?其最基本的特征是什么?答:并发性、共享性、虚拟性和异步性四个基本特征;最基本的特征是并发性。
14.处理机管理有哪些主要功能?它们的主要任务是什么?答:处理机管理的主要功能是:进程管理、进程同步、进程通信和处理机调度;进程管理:为作业创建进程,撤销已结束进程,控制进程在运⾏过程中的状态转换。
进程同步:为多个进程(含线程)的运⾏进⾏协调。
通信:⽤来实现在相互合作的进程之间的信息交换。
处理机调度:(1)作业调度。
从后备队⾥按照⼀定的算法,选出若⼲个作业,为他们分配运⾏所需的资源(⾸选是分配内存)。
(2)进程调度:从进程的就绪队列中,按照⼀定算法选出⼀个进程,把处理机分配给它,并设置运⾏现场,使进程投⼊执⾏。
15.内存管理有哪些主要功能?他们的主要任务是什么?北京⽯油化⼯学院信息⼯程学院计算机系3/48《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 3/48答:内存管理的主要功能有:内存分配、内存保护、地址映射和内存扩充。
内存分配:为每道程序分配内存。
内存保护:确保每道⽤户程序都只在⾃⼰的内存空间运⾏,彼此互不⼲扰。
地址映射:将地址空间的逻辑地址转换为内存空间与对应的物理地址。
内存扩充:⽤于实现请求调⽤功能,置换功能等。
16.设备管理有哪些主要功能?其主要任务是什么?答:主要功能有: 缓冲管理、设备分配和设备处理以及虚拟设备等。
主要任务: 完成⽤户提出的I/O 请求,为⽤户分配I/O 设备;提⾼CPU 和I/O 设备的利⽤率;提⾼I/O速度;以及⽅便⽤户使⽤I/O设备.17.⽂件管理有哪些主要功能?其主要任务是什么?答:⽂件管理主要功能:⽂件存储空间的管理、⽬录管理、⽂件的读/写管理和保护。
操作系统课后练习精选(答案)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。
答:1表示操作系统把处于创建状态的进程移入就绪队列;3表示进程请求I/O或等待某事件;4表示进程用行的时间片用完;6表示I/O完成或事件完成;7表示进程完成。
(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。
下述变迁是否为因果变迁:3~2,4~5,7~2,3~6,是说明原因。
答: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)根据此进程状态转换图,说明该系统CPU调度的策略和效果。
答: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。
这种策略一方面照顾了短进程,一个进程如果在100ms运行完毕它将退出系统,更主要的是照顾了I/O量大的进程,进程因I/O进入阻塞队列,当I/O完成后它就进入了高优先级就绪队列,在高优先级就绪队列等待的进程总是优于低优先级就绪队列的进程。
而对于计算量较大的进程,它的计算如果在100ms的时间内不能完成,它将进入低优先级就绪队列,在这个队列的进程被选中的机会要少,只有当高优先级就绪队列为空,才从低优先级就绪队列选择进程,但对于计算量大的进程,系统给予的适当照顾时间片增大为500ms。
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?答:是,因为当CPU空闲时,系统就会在就绪队列里调度进程,只有当就绪队列为空时,系统中才没有运行程序。
操作系统智慧树知到课后章节答案2023年下韶关学院韶关学院第一章测试1.对于一台PC而言,下列各项中()对系统必不可少。
A:OS B:C语言编辑器 C:杀毒软件 D:Office软件答案:OS2.从用户的角度看,OS是()。
A:合理组织计算机工作流程的软件 B:用户与计算机硬件系统之间的接口 C:控制和管理计算机系统资源的软件 D:一个大型的工具软件答案:用户与计算机硬件系统之间的接口3.配置了OS的计算机是一台比原来的物理计算机功能更加强大的计算机,这样的计算机只是一台逻辑上的计算机,称为()计算机。
A:物理 B:并行 C:共享 D:虚拟答案:虚拟4.与单道程序系统相比,多道程序系统的优点是()。
Ⅰ.CPU利用率高Ⅱ.系统开销小Ⅲ.系统吞吐量大Ⅳ.I/O设备利用率高A:仅Ⅰ、Ⅲ B:仅Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ C:仅Ⅱ、Ⅲ D:仅Ⅰ、Ⅳ答案:仅Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ5.引入多道程序技术的前提条件之一是系统具有()。
A:多CPU技术 B:SPOOLing技术 C:分时功能 D:中断功能答案:中断功能6.下列对OS的叙述中,正确的是()。
A:DOS是一个单用户多任务的OS B:OS都在内核态运行 C:批处理系统的主要缺点是缺少交互性 D:分时系统中常用的原则是使时间片越小越好答案:批处理系统的主要缺点是缺少交互性7.OS的基本类型主要有()。
A:批处理系统、分时系统和多任务系统 B:批处理系统、分时系统和实时系统C:单用户系统、多用户系统和批处理系统 D:实时系统、分时系统和多用户系统答案:批处理系统、分时系统和实时系统8.分时系统的主要目的是()。
A:提高系统吞吐量 B:比较快速地响应用户 C:充分利用内存 D:充分利用I/O 设备答案:比较快速地响应用户9.并发性是指若干事件在()发生。
()A:不同时间间隔内 B:同一时间间隔内 C:同一时刻 D:不同时刻答案:同一时间间隔内10.单处理机系统中,可并行的是()。
Ⅰ.进程与进程Ⅱ.处理机与设备Ⅲ.处理机与通道Ⅴ.设备与设备A:Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ B:Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ C:Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ D:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ答案:Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ第二章测试1.程序运行时独占系统资源,只有程序本身才能改变系统资源状态,这是指()。
操作系统罗宇版部分课后习题答案1.2 操作系统以什么方式组织用户使用计算机?答:操作系统以进程的方式组织用户使用计算机。
用户所需完成的各种任务必须由相应的程序来表达出来。
为了实现用户的任务,必须让相应功能的程序执行。
而进程就是指程序的运行,操作系统的进程调度程序决定CPU在各进程间的切换。
操作系统为用户提供进程创建和结束等的系统调用功能,使用户能够创建新进程。
操作系统在初始化后,会为每个可能的系统用户创建第一个用户进程,用户的其他进程则可以由母进程通过“进程创建”系统调用进行创建。
1.4 早期监督程序(Monitor)的功能是什么?答:早期监督程序的功能是代替系统操作员的部分工作,自动控制作业的运行。
监督程序首先把第一道作业调入主存,并启动该作业。
运行结束后,再把下一道作业调入主存启动运行。
它如同一个系统操作员,负责批作业的I/O,并自动根据作业控制说明书以单道串行的方式控制作业运行,同时在程序运行过程中通过提供各种系统调用,控制使用计算机资源。
1.7 试述多道程序设计技术的基本思想。
为什么采用多道程序设计技术可以提高资源利用率?答:多道程序设计技术的基本思想是,在主存同时保持多道程序,主机以交替的方式同时处理多道程序。
从宏观上看,主机内同时保持和处理若干道已开始运行但尚未结束的程序。
从微观上看,某一时刻处理机只运行某道程序。
可以提高资源利用率的原因:由于任何一道作业的运行总是交替地串行使用CPU、外设等资源,即使用一段时间的CPU,然后使用一段时间的I/O设备,由于采用多道程序设计技术,加之对多道程序实施合理的运行调度,则可以实现CPU和I/O设备的高度并行,可以大大提高CPU与外设的利用率。
1.8 什么是分时系统?其主要特征是什么?适用于哪些应用?答:分时系统是以多道程序设计技术为基础的交互式系统,在此系统中,一台计算机与多台终端相连接,用户通过各自的终端和终端命令以交互的方式使用计算机系统。
每个用户都感觉到好像是自己在独占计算机系统,而在系统内部则由操作系统以时间片轮转的方式负责协调多个用户分享CPU。
主要特征是:并行性:系统能协调多个终端用户同时使用计算机系统,能控制多道程序同时运行。
共享性:对资源而言,系统在宏观上使各终端用户共享计算机系统中的各种资源,而在微观上它们则分时使用这些资源。
交互性:人与计算机以交互的方式进行工作。
独占性:使用户感觉到他在独占使用计算机。
现在的系统大部分都是分时系统,主要应用于人机交互的方面。
2.1什么是中断?什么是异常?它们有何区别?答:中断是指来自CPU执行指令以外的事件发生后,处理机暂停正在运行的程序,转去执行处理该事件的程序的过程。
异常是指源自CPU执行指令内部的事件发生后,处理机暂停正在执行的程序,转去处理该事件的过程。
区别:广义的中断包括中断和异常,统一称为中断。
狭义的中断和异常的区别在于是否与正在执行的指令有关,中断可以屏蔽,而异常不可屏蔽。
2.2什么是多级中断?为什么要把中断分级?试述多级中断的处理原则。
答:中断分级是根据中断的轻重缓急来排序,把紧迫程度大致相当的中断源归并在同一级,而把紧迫程度差别较大的中断源放在不同的级别。
一般来说,高速设备的中断优先级高,慢速设备的中断优先级低。
这就是多级中断。
这所以引入多级中断是因为:为使系统能及时的响应和处理所发生的紧迫中断,同时又不至于发生中断信号丢失,计算机发展早起在设计中断系统硬件时根据各种中断的轻重在线路上作出安排,从而使中断响应能有一个优先次序。
多级中断的处理原则:当多级中断同时发生时,CPU按照由高到低的顺序响应。
高级中断可以打断低级中断处理程序的运行,转而执行高级中断处理程序。
当同级中断同时到时,则按位响应。
2.6 什么是中断向量?其内容是什么?试述中断的处理过程。
答:中断向量:为处理方便,一般为系统中每个中断信号编制一个相应的中断处理程序,并把这些程序的入口地址放在特定的主存单元中。
通常将这一片存放中断处理程序入口地址的主存单元称为中断向量。
中断向量的内容:对不同的系统,中断向量中的内容也不尽相同。
一般每一个中断信号占用连续的两个单元:一个用来存放中断处理程序的入口地址,另一个用来保存在处理中断时CPU应具有的状态。
中断的处理过程:一般包括保存现场,分析中断原因,进入相应的中断处理程序,最后重新选择程序运行,恢复现场等过程。
2.7 中断/异常处理为什么要保存现场和恢复现场?现场应包括哪几方面的内容?答:因为中断处理是一项短暂性的工作,逻辑上处理完后还要回到被中断的程序,从其恢复点继续运行。
为了能实现正确的返回,并继续运行下去,在中断处理前后必须保存和恢复被中断的程序现场。
现场应包括:PC寄存器的内容,通用寄存器以及一些与程序运行相关的特殊寄存器中的内容。
2.8 操作系统内核的主要功能模块有哪些?如果采用微内核模型,原来在内核的功能中,哪些功能在微内核中实现?哪些由用户态运行的进程实现?答:操作系统内核的主要功能模块有:1、系统初始化模块2、进程管理模块3、存储管理模块4、I/O设备管理模块5、文件管理模块采用微内核模型,原来在内核的功能中,少量的进程调度切换代码和中断处理程序在微内核中实现,原来由内核态实现的大部分操作系统系统调用处理等功能转由用户态运行的进程实现。
2.9 从控制轨迹上看,系统调用和程序级的过程调用都相当于在断点处插入一段程序执行,但它们却有质的区别,试述这种差别。
答:这种差别主要在于处理机运行状态的变化。
发生系统调用时,处理机由用户态进入核心态;而程序调用时,运行状态不发生变化,其状态仍然保持在用户态。
2.11 试述终端命令解释程序的处理过程。
答:终端命令解释程序的处理过程如下:①判断命令的合法性②识别命令,如果是简单命令则处理命令,然后继续读取下一条命令③如果是不认识的命令关键字,则在约定目录下查找与命令关键字同名的执行文件,创建子进程去执行“执行文件”程序,等待子进程结束后转继续读取下一条命令。
3.1 什么是进程?为什么要引入此概念?试述进程的特点及它与程序的区别。
答:进程是支持程序执行的机制,是程序针对某一数据集合的执行过程。
引入此概念的原因:随着操作系统的发展而产生。
在监督程序时代以作业形式表示程序运行,那时,作业以同步方式串行地运行每个作业步,当操作系统发展到分时系统时,为了开发同一作业中不同作业步之间的并发,作业机制已经不能满足需要,因而引入了进程机制。
进程的特点:动态性:可动态创建,结束,也可是被调度进程并发性:可以被独立调度,占用处理机运行独立性:尽量把并发事务安排到不同的进程制约性:因访问共享数据或进程间同步而产生制约.与程序的区别:进程是程序的执行过程,程序是静态的,进程是动态的。
一个进程至少是一个可执行程序,同一个程序可以由多个进程分别执行。
3.2进程控制块的作用是什么?PCB中应包括哪些信息?答:进程控制块的作用是:进程控制块用于保存每个进程和资源的相关信息,包括进程标识、空间、运行状态、资源等信息。
以便于操作系统管理和控制进程和资源。
PCB中应包括:1、进程标识信息:本进程的标识、父进程的标识、进程所属用户的标识。
2、处理机状态信息。
保存进程的运行现场信息,包括用户可用寄存器的信息;控制和状态寄存器的信息;栈指针。
3.4 为什么进程状态会发生变化?何时变化?(P54)答:进程在它的生存周期中,由于系统中各进程并发运行及相互制约的结果,使得它的状态不断发生变化。
状态变化的时机:空→创建:当一个新进程被产生来执行一个程序时。
创建→就绪:当进程被创建完成,初始化后,一切就绪准备运行时。
就绪→运行:当处于就绪状态的进程被进程调度程序选中后。
运行→结束:当进程指示它已经完成或者因错流产时。
运行→就绪:处于运行状态的进程在其运行过程中,分给它的处理机时间片用完而让出处理机;或者在可剥夺的操作系统中,当有更高优先级的进程就绪时。
运行→阻塞:当进程请求某样东西且必须等待时。
阻塞→就绪:当进程要等待事件到来时。
3.5 进程创建的主要工作是什么?(P54)答:进程创建时的主要工作如下:1、接收进程运行现场初始值,初始优先级,初始执行程序描述,其它资源等参数。
2、请求分配进程描述块PCB空间,得到一个内部数字进程标识。
3、用从父进程传来的参数初始化PCB表。
4、产生描述进程空间的数据结构,用初始执行文件初始化进程空间,建立程序段,数据段、栈段等。
5、用进程运行现场初始值设置处理机现场保护区。
造一个进程运行栈帧。
6、置好父进程等关系域。
7、将进程置成就绪状态。
8、将PCB表挂入就绪队列,等待时机被调度运行。
3.7 详细说明几个引起进程调度的原因。
(P62)答:1、进程主动放弃处理机时:正在执行的进程执行完毕。
操作系统在处理进程结束系统调用后应请求重新调度。
正在执行的进程发出I/O请求,当操作系统代其启动外设I/O后,在I/O请求没有完成前要将进程变成阻塞状态,应该请求重新调度。
正在执行的进程要等待其它进程或系统发出的事件时。
如等待另一个进程通讯数据,这时操作系统应将现运行进程挂到等待队列,并且请求重新调度。
正在执行的进程得不到所要的系统资源,如要求进入临界区,但没有得到锁时,这时等锁的进程应自动放弃处理机或者阻塞到等锁队列上,并且请求重新调度。
2、为了支持可剥夺的进程调度方式,在以下情况发生时,因为新就绪的进程可能会按某种调度原则剥夺正运行的进程,因此也应该申请进行进程调度:当中断处理程序处理完中断,如I/O中断、通讯中断,引起某个阻塞进程变成就绪状态时,应该请求重新调度。
当进程释放资源,走出临界区,引起其他等待该资源进程从阻塞状态进入就绪状态时,应该请求重新调度。
当进程发系统调用,引起某个事件发生,导致等待事件的进程就绪时。
其它任何原因引起有进程从其它状态变成就绪状态,如进程被中调选中时。
3、为了支持可剥夺调度,即使没有新就绪进程,为了让所有就绪进程轮流占用处理机,可在下述情况下申请进行进程调度:当时钟中断发生,时钟中断处理程序调用有关时间片的处理程序,发现正运行进程时间片到,应请求重新调度。
以便让其他进程占用处理机。
在按进程优先级进行进程调度的操作系统中,任何原因引起进程的优先级发生变化时,应请求重新调度。
如进程通过系统调用自愿改变优先级时或者系统处理时钟中断时,根据各进程等待处理机的时间长短而调整进程的优先级。
3.8 什么时候进行进程调度最为合适?请说明理由。
(P63)答:进程调度的时机:当发生引起调度条件,且当前进程无法继续运行下去时(如发生各种进程放弃处理机的条件)可以马上进行调度与切换。
当中断处理结束或自陷处理结束返回被中断进程的用户态程序执行前,若请求调度标志置上,即可马上进行进程调度与切换。