1 操作系统部分习题参考答案
第一章
2. 一个计算机系统，有一台输入机和一台打印机，现有两道程序投入运行，且程序A先开始做，程序B后开始运行。程序A的运行轨迹为：计算50ms、打印100ms、再计算50ms、打印100ms，结束。程序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有无空闲等待？若有，在哪段时间内等待？为什么会等待？(2)程序A、B有无等待CPU的情况？若有，指出发生等待的时刻。
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150ms之间(见图中有色部分)。
(2) 程序A无等待现象，但程序B有等待。程序B有等待时间段为180ms至200ms间(见图中有色部分)。
5. 在单CPU和两台I/O(I1,I2)设备的多道程序设计环境下，同时投入三个作业运行。它们的执行轨迹如下：
Job1：I2(30ms)、CPU(10ms)、I1(30ms)、CPU(10ms)
Job2：I1(20ms)、CPU(20ms)、I2(40ms)
Job3：CPU(30ms)、I1(20ms)
如果CPU、I1和I2都能并行工作，优先级从高到低为Job1、Job2和Job3，优先级高的作
2 业可以抢占优先级低的作业的CPU。试求：(1)每个作业从投入到完成分别所需的时间。(2)
从作业的投入到完成CPU的利用率。(3)I/O设备利用率。
答：画出三个作业并行工作图如下(图中着色部分为作业等待时间)：
(1) Job1从投入到运行完成需80ms，Job2从投入到运行完成需90ms，Job3从投入到运行完成需90ms。
(2) CPU空闲时间段为：60ms至70ms，80ms至90ms。所以CPU利用率为(90-20)/80=77.78%。
(3) 设备I1空闲时间段为：20ms至40ms，故I1的利用率为(90-20)/90=77.78%。设备I2空闲时间段为：30ms至50ms，故I2的利用率为(90-20)/90=77.78%。
一、单选题
1、关于操作系统的设计目标，方便性是指提供良好的（ ），使计算机系统更加方便使用。
A.计算机机器指令集
B.函数调用接口
C.用户接口
D.设备输入输出指令
正确答案：C
2、下列对操作系统概念的认识与理解，正确的是（ ）。
①操作系统是系统软件；②操作系统是用户与计算机硬件系统之间的接口；③操作系统是计算机系统资源的管理者；④操作系统可看作是扩充机器
A.①②③④
B.①③④
C.①②④
D.①②③
正确答案：A
3、关于操作系统接口及相关实现机制或处理过程，如下理解不正确的选项是（ ）。
A.用户程序只在用户态下运行，如果需要访问系统核心功能，便须通过系统调用接口来进行访问
B.系统调用的主调函数和被调函数运行在相同的系统状态下
C.系统调用通常通过软中断机制首先进入到系统核心空间
D.一般来说，操作系统的命令接口与图形化用户接口往往可以实现同样的操作，但后者更为直观和更方便使用
正确答案：B
4、关于脱机 I/O 和联机 I/O 的认识与理解，如下正确的是（ ）。
①脱机I/O方式是指程序和数据的I/O都是在外围机的控制下完成的；②联机I/O方式是指在主机的直接控制下进行的I/O；③就脱机I/O方式而言，主机负责把计算结果记录到输出磁带上，然后由外围计算机控制实现输出磁带上信息的打印输出；④对于联机I/O方式来说，程序运行结果的输出和打印都是由中央处理机直接控制而完成的
A.①②④
B.①③④
C.①②③④
D.①②③
正确答案：C
5、关于操作系统应当具备的资源管理功能，包括处理机管理、存储器管理、设备管理和文件管理，一般均需支持（ ）等方面的管理控制功能。
①资源分配；②资源共享；③资源保护；④资源回收；
A.①②③④
B.①②③
C.①③④
D.①②④
正确答案：A
6、下列关于单道/多道批处理系统与分时系统及实时系统的理解和描述，不正确的是（ ）。
操作系统习题答案
例1:某分页系统,主存容量为64K,页面大小为1K,对一个4页大的作业,其0、1、2、3页分别被分配到主存的2、4、6、7块中。将十进制的逻辑地址1023、2500、4500转换为物理地址。
1)逻辑地址1023:1023/1K得页号为0,页内地址为1023,查页表找到对应得物理块为2,故物理地址为2*1K+1023=3071。
2)逻辑地址2500:2500/1K得页号为2,页内地址为452,查页表找到对应得物理块为6,故物理地址为6*1K+452=6596。
3)逻辑地址4500:4500/1K得页号为4,页内地址为404,页号大于页表长度,产生越界中断
例2:某系统有224字节的内存,固定分区的大小为216字节,1)进程表中的每个表项至少要用多少位来记录分配给进程的分区？2)界限寄存器必须要有多少位？
1)224字节/ 216字节= 28字节,因此需要8位来存储28个分区中的一个。
2)固定分区的大小为216字节,故最大合法地址就是216-1,二进制中216-1就是16位,所以界限寄存器有16位。
例3:在某简单分页系统中,有224字节的物理内存,256页的逻辑地址空间,且页的大小为210字节,问逻辑地址有多少位？
答:逻辑地址空间包括了256=28个大小为 210字节的页,总的逻辑地址空间就是 210×28=218字节,因此需要18位的地址来表示218字节地址空间。
例4:某系统的用户空间共有32个页面,每页1KB,主存16KB。试问:
1)逻辑地址的有效位就是多少？
2)物理地址需要多少位？
3)假定某时刻系统为用户的第0,1,2,3页分别分配的物理块号为5,10,4,7,试将虚地址0A5CH与093CH变换为物理地址。
答:1)逻辑地址空间包括了32=25个大小为 210字节的页,总的逻辑地址空间就是 25×210=215字节,因此需要15位的地址来表示215字节地址空间。
第2章 操作系统的运行环境
2.2 现代计算机为什么设置目态/管态这两种不同的机器状态？现在的lntel80386设置
了四级不同的机器状态（把管态又分为三个特权级），你能说出自己的理解吗？
答：现在的Intel 80386把执行全部指令的管态分为三个特权级，再加之只能执行非特权指令的目态，这四级不同的机器状态，按照系统处理器工作状态这四级不同的机器状态也被划分管态和目态，这也完全符合处理器的工作状态。
2.6 什么是程序状态字？主要包括什么内容？
答：如何知道处理器当前处于什么工作状态，它能否执行特权指令，以及处理器何以知道它下次要执行哪条指令呢？为了解决这些问题，所有的计算机都有若干的特殊寄存器，如用一个专门的寄存器来指示一条要执行的指令称程序计数器PC，同时还有一个专门的寄存器用来指示处理器状态的，称为程序状态字PSW。
主要内容包括所谓处理器的状态通常包括条件码--反映指令执行后的结果特征；中断屏蔽码--指出是否允许中断，有些机器如PDP-11使用中断优先级；CPU的工作状态--管态还是目态，用来说明当前在CPU上执行的是操作系统还是一般用户，从而决定其是否可以使用特权指令或拥有其它的特殊权力。
2.11 CPU如何发现中断事件？发现中断事件后应做什么工作？
答：处理器的控制部件中增设一个能检测中断的机构，称为中断扫描机构。通常在每条指令执行周期内的最后时刻中扫描中断寄存器，询为是否有中断信号到来。若无中断信号，就继续执行下一条指令。若有中断到来，则中断硬件将该中断触发器内容按规定的编码送入程序状态字PSW的相应位（IBM-PC中是第16~31位），称为中断码。
发现中断事件后应执行相中断处理程序，先由硬件进行如下操作：
1、将处理器的程序状态字PSW压入堆栈
2、将指令指针IP（相当于程序代码段落的段内相对地址）和程序代码段基地址寄存器CS的内容压入堆栈，以保存被子中断程序的返回地址。
