操作系统 第一章作业

操作系统第三版（孟庆昌）第⼀章习题答案1. 计算机系统主要由哪些部分组成？计算机系统由硬件系统和软件系统两部分组成。

硬件系统主要由中央处理器、存储器、输⼊输出控制系统和各种外部设备组成。

软件分为系统软件、⽀撑软件和应⽤软件。

系统软件由操作系统、实⽤程序、编译程序等组成。

⽀撑软件有接⼝软件、⼯具软件、环境数据库等，它能⽀持⽤机的环境，提供软件研制⼯具。

⽀撑软件也可认为是系统软件的⼀部分。

应⽤软件是⽤户按其需要⾃⾏编写的专⽤程序，它借助系统软件和⽀援软件来运⾏，是软件系统的最外层。

2. 什么是操作系统（OS）？它的主要功能是什么？操作系统是管理计算机硬件与软件资源的计算机程序，同时也是计算机系统的内核与基⽯。

操作系统需要处理如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输⼊与输出设备、操作⽹络与管理⽂件系统等基本事务，提供⼀个让⽤户与系统交互的操作界⾯。

操作系统的功能有：进程管理：中央处理器，在宏内核的情况下多进程只是简单迅速地切换各进程，让每个进程都能够运⾏，在多内核或多处理器的情况下，所有进程透过许多协同技术在各处理器或内核上转换。

内存管理：有许多进程存储于记忆设备上，操作系统必须防⽌它们互相⼲扰对⽅的存储器内容，除⾮透过某些协议在可控制的范围下操作，并限制可访问的存储器范围。

⽂件系统：通常指称管理磁盘数据的系统，可将数据以⽬录或⽂件的型式存储。

每个⽂件系统都有⾃⼰的特殊格式与功能，例如⽇志管理或不需磁盘重整。

⽹络通信：操作系统都具备操作主流⽹上通信协议TCP/IP的能⼒，可以进⼊⽹上世界，并且与其他系统分享诸如⽂件、打印机与扫描仪等资源。

安全机制：操作系统提供外界直接或间接访问数种资源的管道，并有能⼒认证资源访问的请求。

⽤户界⾯：操作系统允许⽤户安装或创造任何他们喜欢的图形⽤户界⾯，改变诸如菜单风格或颜⾊配置等部分。

驱动程序：操作系统通常会主动制订每种设备该有的操作⽅式，⽽驱动程序功能则是将那些操作系统制订的⾏为描述，转译为可让设备了解的⾃定义操作⼿法。

第一章：操作系统引论1.什么是操作系统？可以从哪些角度阐述操作系统的作用？答：操作系统是计算机系统中的一个系统软件，是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，使得用户能够灵活、方便、有效地使用计算机，并使整个计算机系统能高效地运行的一组程序模块的集合。

作用：控制管理计算机的全部硬软件资源，合理组织计算机内部各部件协调工作，为用户提供操作和编辑界面的程序集合。

2、简要叙述批处理操作系统、分时操作系统和实时操作系统的概念及特点。

答：批处理操作系统：通常是把一批作业以脱机方式输入到磁带（磁盘）上，并在系统中配上监督程序（Monitor)，在它的控制下使这批作业能一个接一个地连续处理，直到磁带（磁盘）上所有的作业全部完成。

其特点：（1）自动性；（2）顺序性。

分时操作系统：是指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自己的终端，以交互方式使用计算机，共享主机中的资源。

其特点：（1）多路性；（2）独立性；（3）及时性；（4）交互性。

实时操作系统：是指系统及时（或即时）响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致地运行。

其特点：（1）多路性；（2）独立性；（3）及时性；（4）交互性；（5）可靠性。

3操作系统需要管理哪些资源？它的基本功能是什么？答：硬件资源：CPU，打印机等，软件资源：数据，程序等4操作系统对外提供了哪些接口？答：（1）操作系统的命令接口通过在用户和操作系统之间提供高级通信来控制程序运行，用户通过输入设备发出一系列命令告诉操作系统执行所需功能，它包括了键盘操作命令和作业控制命令，称为作业一级的用户接口。

命令接口的两种最普遍和主要的方式是直接命令方式（命令行）和间接命令方式（命令文件）。

（2）操作系统的程序接口它是用户程序和操作系统之间的接口，用户程序通过它们使用系统资源及系统服务，这种接口方式通常采用若干系统调用组成。

第一章作业1.1. 设计现代OS的主要目标是什么?方便性，有效性，可扩充性和开放性.1.2. OS的作用可表现为哪几个方面?a. OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口；b. OS作为计算机系统资源的管理者；c. OS实现了对计算机资源的抽象.第二章作业2.2. 试画出下面4条语句的前趋图:S1: a:=x+y;S2: b:=z+1;S3: c:=a-b;S4: w:=c+1;语句S2都执行后才能执行，这样语句 S4也只能在c赋值后才能执行。

对应的前驱图如右所示：2.6.a. 动态性是进程最基本的特性，可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，以及由撤销而消亡，因而进程由一定的生命期；而程序只是一组有序指令的集合，是静态实体。

b. 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建立了进程的程序并发执行，而程序本身是不能并发执行的。

c. 独立性是指进程实体是一个能独立运行的基本单位，同时也是系统中独立获得资源和独立调度的基本单位。

而对于未建立任何进程的程序，都不能作为一个独立的单位来运行。

第三章作业3.2. 为什么进程在进入临界区之前应先执行“进入区”代码？而在退出前又要执行“退出区”代码？2. 如何利用Test-and-set指令来实现互斥？它有何缺点？为了实现多个进程对临界资源的互斥访问，必须在临界区之前加一段用于检查临界资源是否正在被访问的代码，如未被访问，该进程可进入临界区对此临界资源进行访问；如正被访问，则该进程不能进入临界区访问临界资源。

在退出临界区后，执行恢复访问标志的代码为“退出区”，而在退出前执行“退出区”代码主要是为了使其它进程能再访问此临界资源。

3.4. 如何利用Test-and-set指令来实现互斥？它有何缺点？Test-and-set指令是一种借助于一条硬件指令，即测试并建立指令TS （Test-and-set）来实现互斥的方法。

第一章OS概述操作系统：操作系统是控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地组织计算机的工作流程，以及方便用户的程序的集合。

其主要功能是实现处理机管理、内存管理、I/O设备管理、文件管理和用户接口。

填空题1．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。

2. 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。

3．现代操作系统的两个重要特征是并发和共享。

4以多道程序设计为基础的现代操作系统具有并发性、虚拟性、共享性、不确定性四个基本特征。

5操作系统提供给编程人员的唯一接口是系统调用。

6现代操作系统的两个重要特征是并发和共享。

7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。

8现代操作系统的两个重要特征是并发和共享。

9对于系统的总体设计目标来说，批处理系统应注重提高系统的效率，尽量增加系统的吞吐量，分时系统应保证用户响应时间；而实时系统则应在保证及时响应和可靠性的前提下，再考虑系统资源的利用率。

吞吐率响应时间10．计算机操作系统是方便用户、管理和控制计算机系统资源的系统软件。

11．在操作系统中的异步性主要是指在系统中进程推进的顺序是走走停停。

12. 现代操作系统的特征是并发、共享、虚拟和异步性。

13.操作系统的五大功能是CPU管理、存储管理、设备管理、文件系统和用户接口。

14．操作系统是运行在计算机基本硬件（或：硬件）系统上的最基本的系统软件。

15.操作系统的主要设计目标是方便用户使用或界面友好和系统能高效工作或资源利用率高。

16. 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。

17．在分时系统中，当用户数目为100时，为保证响应时间不超过2秒，此时时间片最大应为20ms。

分时系统采用的调度方法是时间片轮转调度算法。

2秒/100=20ms选择题1. 实时操作系统追求的目标是（）。

A.高吞吐率B.充分利用内存C. 快速响应D. 减少系统开销2. 操作系统是为了提高计算机的[1利用率]和方便用户使用计算机而配置的基本软件。

第一章练习题及参考答案一、单项选择题1.操作系统是一种（）。

A.应用软件B。

系统软件C。

通用软件D。

工具软件2.操作系统的（）管理部分负责对进程进行调度。

A．存储器 B。

设备 C。

文件 D。

处理机3.（）要保证系统有较高的吞吐能力。

A．批处理系统 B．分时系统 C．网络操作系统 D．分布式操作系统4.操作系统的基本类型主要有（）。

A．批处理系统、分时系统和多任务系统B．单用户系统、多用户系统和批处理系统C．批处理操作系统、分时操作系统及实时操作系统D．实时系统、分时系统和多用户系统5.使多个用户通过与计算机相连的终端、以交互方式同时使用计算机的操作系统（）。

A．单道批处理系统B．多道批处理系统C．分时系统D．实时系统6.计算机操作中，最外层的是（）。

A．硬件系统B．系统软件C．支援软件D．应用软件7.所谓（）是指将一个以上的作业放入主存，并且同时处于运动状态，这些作业贡献共享处理机和外围设备等其他资源。

A．多重处理 B.多道程序设计 C.实时处理 D.共同处理8.下面关于操作系统的叙述中正确的是（）。

A．批处理作业必须具有作业控制信息B．分时系统不一定都具有人机交互能力C．从响应时间的角度看，实时系统与分时系统差不多D．由于采用了分时技术，用户可以独占计算机的资源9．分时操作系统通常采用（）策略为用户服务。

A．时间片加权分配 B．短作业优先 C.时间片轮转 D.可靠性与灵活性10.若把操作系统看作计算机资源的管理者，下列的（）不属于操作系统所管理的资源A．磁盘 B. 内存 C. CPU D. 中断11.在下列操作系统的各个功能组成部分中，（）不需要硬件支持。

A．进程调度 B.时钟管理 C.地址映射 D.中断系统12.在指令系统中只能由操作系统使用的指令称为（）A．系统指令 B.设备指令 C.非特权指令 D. 特权指令二、多项选择题1.操作系统的主要设计目标是（）A.可扩充性B.使得计算机使用方便C.管理计算机资源D.计算机系统能高效工作2.计算机的软件分为（）。

《操作系统》同步练习第一章操作系统引论一、填空题1、操作系统向用户提供了三种接口，分别是：命令接口、程序接口、图形接口。

2、可以从不同的角度来观察OS。

从一般用户的观点，可把OS看作是用户与计算机硬件系统之间的接口；从资源管理观点上看，则可以把OS视为计算机系统资源的管理者。

3、计算机系统中的软硬件资源可以分为四类，分别是：。

4、当前三大种类操作系统分别是：并发、共享、虚拟。

5、多道批处理操作系统的特征是：多道性,无序性,调度性。

6、分时操作系统的特征是：多路性,独立性,及时性,交互性。

7、操作系统的四大特征分别是：并发、共享、虚拟、异步。

最基本的特征是并发。

二、名词解释操作系统: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.脱机IO技术:联机IO技术:多道批处理操作系统:是一种有效但又十分复杂的系统实时操作系统:是指系统能及时(或即时)响应外部事件的请求,在规定时间内完成对该事件的处理,并控制所有实时任务协调.分时操作系统:是为了满足用户需求所形成的一种新型OS.进程:是以异步方式运行的.并以人们不可预知的速度向前推进的.并发:是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生.并行:是指两个或多个事件在同一时刻发生.互斥共享:虚拟:是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.作业调度:是从后备队列中按照一定的算法选择出若干个作业,为它们分配其必需的资源.进程调度:是从进程的就绪队列中选出一新进程,把处理机分配给它,并为它设置运行现场,使进程投入执行.三、问答题1、操作系统的主要任务是什么？答:是为多道程序的运行提供良好的运行环境,以保证多道程序能有条不紊地,高效地运行,并能最大程度地提高系统中各种资源的利用率和方便用户的使用.操作系统主要具有哪几方面功能？答:有处理机管理,存储器管理,设备管理和文件管理.2、处理机管理有那些主要功能？答:是创建和撤消进程(线程),对诸进程(线程)的运行进行协调,实现进程(线程)之间的信息交换,以及按照一定的算法把处理机分配给进程(线程)它们的主要任务是什么？答:进程控制,进程同步,进程通信及调度3、内存管理有那些主要功能？答:内存分配,内存保护,XXX映射,内存扩充它们的主要任务是什么？答: 是为多道程序的运行提供良好的环境,方便用户使用存储器,提高存储器的利用率以及能从逻辑上扩充内存.4、设备管理有那些主要功能？答:具有缓冲管理,设备分配和设备处理以及虚拟设备等功能它们的主要任务是什么？答:完成用户进程提出的I/O请求,为用户进程分配其所需的I/O设备,提高CPU和I/O设备的利用率,提高I/O速度,方便用户使用I/O设备.5、文件管理有那些主要功能？答:具有对文件存储空间的管理,目录管理,文件的读/写管理以及文件的共享与保护等功能.它们的主要任务是什么？答:是对用户文件和系统文件进行管理,以方便用户使用,并保证文件的安全性.6、简要说明操作系统的四大特征。

第1章操作系统引论1.1 典型例题解析【例1】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：操作系统是覆盖在硬件上的第一层软件，它管理计算机的硬件和软件资源，并向用户提供良好的界面。

操作系统与硬件紧密相关，它直接管理着硬件资源，为用户完成所有与硬件相关的操作，从而极大地方便了用户对硬件资源的使用，并提高了硬件资源的利用率。

操作系统是一种特殊的系统软件，其它系统软件与运行在操作系统地基础之上，可获得操作系统提供的大量服务，也就是说，操作系统是其它系统软件和硬件的接口。

而一般用户使用计算机除了需要操作系统支持外，还需要用到大量的其它系统软件和应用软件，以使其工作更加方便和高效。

【例2】操作系统具有哪些特征？它们之间有何关系？答：操作系统的特征有并发、共享、虚拟和异步性。

它们的关系如下：（1）并发和共享是操作系统最基本的特征。

为了提高计算机资源的利用率，操作系统必然要采用多道程序设计技术，使多个程序共享系统的资源，并发的执行。

（2）并发和共享互为存在的条件。

一方面，资源的共享以程序（进程）的并发执行为条件，若系统不允许程序并发执行，自然不存在资源的共享问题；另一方面，若系统不能对资源共享实施有效管理，协调好各个进程对共享资源的访问，也必将影响到程序的并发执行，甚至根本无法并发执行。

（3）虚拟以并发和共享为前提条件。

为了使并发进程能更方便、更有效地共享资源，操作系统经常采用多种虚拟技术来在逻辑上增加CPU和设备的数量以及存储器的容量，从而解决众多并发进程对有限的系统资源的竞争问题。

（4）异步性是并发和共享的必然结果。

操作系统允许多个并发进程共享资源、相互合作，使得每个进程的运行过程受到其他进程的制约，不再“一气呵成”，这必然导致异步性特征的产生。

【例3】简述并发与并行的区别。

答：并行性和并发性是既相似又有区别的两个概念。

并行性是指两个或多个事件在同一时刻发生；而并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。