计算机操作系统典型例题解析之二

计算机操作系统典型例题解析之二一、例题解析【例1】操作系统向用户提供了哪几类接口？答：操作系统向用户提供了两类接口：一类是命令接口，另一类是程序接口。

用户利用命令接口提供的操作命令来组织和控制作业的执行，按命令接口对作业控制方式不同，又可以将命令接口分为联机命令接口和脱机命令接口；用户还可以利用程序接口提供的一组系统调用来请求并获得操作系统服务，程序接口在用户编制程序的时候使用。

今年来，为了方便用户的使用，又出现了图形接口。

【例2】试说明作业和进程的状态，并说明引起状态转换的典型原因。

答：作业的状态有提交状态、后备状态、运行状态和完成状态。

当一个作业还未进入算机系统内之前，用户正在向系统提交作业时所处的状态叫做提交状态。

送入计算机并由操作系统将其存放在磁盘上以后，系统为这个作业建立一个作业控制块，并把它插入到后备队列中等待调度运行。

此时，这个作业所处的状态称为后备状态。

当这个作业被作业调度程序选中，并为它分配了必要的资源，建立了一组相应的进程之后，这个作业就由后备状态变为运行状态。

进程有三种状态：就绪状态、执行状态和阻塞状态。

刚建立的进程处于就绪状态；就绪状态的进程被进程调度程序选中，获得处理机运行，此时的状态称为执行状态；对于执行状态的进程，当它使用完分配给它的时间或被更高优先权的进程剥夺处理机后，又回到就绪状态，等待下次调度；进程在执行中若发生了某些事件而暂时无法执行下去，如有输入输出请求并等待输入输出完成，则进入阻塞状态；当引起进程阻塞的事件消失时，如输入输出完成，进程由阻塞状态变为就绪状态，重新获得被调度的资格。

当作业正常运行结束或因发生错误而异常结束时，作业进入完成状态。

此时，由操作系统将作业控制块从当前作业队列中删除，并收回其所占用的资源。

【例3】作业和进程有什么区别和联系？答：作业通常是指用户在一次计算过程中或者一次事物处理过程中要求计算机系统所作的工作的集合，包括用户程序、所需的数据及命令等。

进程是具有独立功能的可并发执行的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独立单位。

作业和进程之间的区别和联系如下：1、作业是用户向计算机提交的任务实体，而进程则是完成用户任务的执行实体，是向系统申请分配资源的基本单位。

2、一个作业可以由多个进程组成，且一个作业至少由一个进程组成。

3、作业的概念主要用在批处理系统中，而进程的概念则用在所有的多道程序系统中。

【例4】若在后备作业队列中等待运行的同时有三个作业1、2、3，已知它们各自的运行时间为a、b、c，且满足a＜b＜c,试证明采用短作业优先调度算法能获得最小平均周转时间。

答：由于短作业优先调度算法总是在后备作业队列中选择运行时间最短的作业作为调度对象，因此对短作业优先调度算法而言，这三个作业的总周转时间为T1=a+(a+b)+(a+b+c)=3a+ab+c ①若不按短作业优先调度算法来调度这三个作业，不失一般性，假定调度顺序为2、1、3，其总周转时间为：T2=b+(b+a)+(b+a+c)=3b+2a+c ②②-①式得：T2-T1=b-a由此可见，短作业优先调度算法能获得最小平均周转时间。

【例5】有5个待运行作业为A、B、C、D、E，它们几乎同时到达，各自的估计运行时间分别为9、6、3、5、x。

试问采用哪种运行次序使得平均周转时间最短？（答案依赖与x）答：由于短作业优先调度算法会使一组作业的平均周转时间最短，所以：当0＜x＜3时，应该采用的运行顺序为：E，C，D，B，A当3≤x≤5时，应该采用的运行顺序为：C，E，D，B，A当5＜x＜6时，应该采用的运行顺序为：C，D，E，B，A当6≤x≤9时，应该采用的运行顺序为：C，D，B，E，A当9＜x时，应该采用的运行顺序为：C，D，B，A，E【例6】有5个批处理作业（A、B、C、D、E）几乎同时到达，估计的运行时间分别为2、4、6、8、10分钟，它们的优先数分别为1、2、3、4、5（1为最低优先数）。

对下面的每种调度算法，分别计算作业的平均周转时间。

（1）最高优先级优先。

（2）时间片轮转（时间片为2分钟）。

（3）FIFO（作业的到达顺序为C、D、B、E、A）（4）短作业优先。

答：为了计算方便，假设这批作业的到达时间为0。

（1）使用最高优先级优先算法时，作业的调度顺序为E、D、C、B、A，各作业的周转时间如下表所示。

平均周转时间为（30+28+24+18+10）/ 5=22分钟(2)使用时间片轮转算法时，作业的调度顺序为：0分钟作业A、B、C、D、E到达，作业A开始运行，作业B、C、D、E等待2分钟作业A运行结束，作业B开始运行，作业C、D、E等待4分钟作业C开始运行，作业D、E、B等待6分钟作业D开始运行，作业E、B、C等待8分钟作业E开始运行，作业B、C、D等待10分钟作业B开始运行，作业C、D、E等待12分钟作业B运行结束，作业C开始运行，作业D、E等待14分钟作业D开始运行，作业E、C等待16分钟作业E开始运行，作业C、D等待18分钟作业C开始运行，作业D、E等待20分钟作业C运行结束，作业D开始运行，作业E等待22分钟作业E开始运行，作业D等待24分钟作业D开始运行，作业E等待26分钟作业D运行结束，作业E开始运行30分钟作业E运行结束各作业的周转时间如下表所以。

平均周转时间为（2+12+20+26+30）/ 5=18分钟（3）使用FIFO（作业到达顺序为C、D、B、E、A）算法时，作业调平均周转时间为（30+18+6+14+28）/ 5=19.2分钟（4）使用短作业优先算法时，作业的调度顺序为A、B、C、D、E，各作业的周转时间如下表所示。

平均周转时间为（2+6+12+20+30）/ 5=14分钟二、单项选择题1．用户作业可以通过( )方式由用户自己按照作业步进行操作。

A、脱机B、自动控制C、在线处理D、联机处理2．( )是操作系统提供的一种专门语言，它由操作系统的专门机制解释处理。

A、c语言B、JCL语言C、Ada语言D、Pascal语言3．作业调度算法中( )调度算法最有利于提高资源利用率。

A、先来先服务B、优先数C、响应比最高优先D、均衡4．终端用户在终端上控制作业的执行要经历四个阶段，.最初阶段是（）。

A、用户注册B、终端连接C、作业控制D、用户退出5．（）是作业存在的唯一标志A、作业名B、进程控制块C、作业控制块D、程序名6．在下面作业调度算法中（）调度算法最有利于小作业，从而提高系统吞吐能力。

A、先来先服务B、计算时间短的作业优先C、优先数D、响应比最高者优先7．当中央处理器处于目态时，它可以执行的指令是( )。

A、计算机系统中的全部指令B、仅限于非特权指令C、仅限于访管指令D、仅限于特权指令8．当中央处理器处于管态时，它可以执行的指令是( )。

A、计算机系统中的全部指令B、仅限于非特权指令C、仅限于访管指令D、仅限于特权指令9．作业调度算法常考虑因素之一是使系统有最高的吞吐率，为此应（）A、不让处理机空闲B、能够处理尽可能多的作业C、使各类用户满意D、不使系统过于复杂10．分时系统操作系统环境下运行的作业通常称为（）A、后台作业B、长作业C、批量型作业D、终端型作业11．当作业进入完成状态（）。

A、将删除该作业并收回其所占资源，同时输出结果B、将该作业的控制块从当前作业队列中删除，收回其所占资源，并输出结果C、将收回该作业所占资源并输出结果D、将输出结果并删除内存中的作业12．在作业调度算法中，若所有作业同时到达，则平均等待时间最短的算法是（）。

A、先来先服务B、优先数C、响应比最高优先D、计算时间短的作业优先13．作业调度程序从处于（）状态的作业队列中选取适当的作业投入运行A、执行B、提交C、完成D、后备14．既考虑作业等待时间，又考虑作业执行时间的调度算法是（）。

A、先来先服务B、优先数C、响应比最高优先D、均衡15、（）是指从作业提交给系统到作业完成的时间间隔。

A、周转时间B、响应时间C、等待时间D、执行时间16．作业从进入后备队列到被调度程序选中的时间间隔称为（）。

A、周转时间B、响应时间C、等待时间D、触发时间三、多项选择题1．响应比最高者优先调度算法是（）调度算法的折衷。

A、先来先服务B、优先数C、电梯调度D、单向扫描E、计算时间短的作业优先2．（）调度算法在作业调度中需要作业计算时间。

A、先来先服务B、计算时间短的作业优先C、响应比最高者优先D、优先数E、均衡3．批处理作业进入计算机系统时必须提交（）。

A、可执行文件B、作业控制说明书C、源程序D、作业所需资源E、运行时的数据4．交互作业的特点是（）。

A、成批处理B、采用人机对话方式C、多道处理D、自动控制E、交互性四、填空题1．把用户要求计算机系统处理的一个问题称为。

作业2．是用户用于描述批处理作业处理过程控制意图的一种特殊程序。

用书写作业控制说明书，规定操作系统如何控制作业的执行。

作业控制说明书主要包括三方面内容，即、和。

作业控制说明书、作业控制语言、作业的基本描述、作业控制描述和资源要求描述3．操作系统为用户提供了相应的两类接口，一类应用于程序一级，称为，另一类应用于用户作业控制一级，称为。

程序接口、命令接口4．用户使用操作系统提供的“”对作业执行的意图写好一份“”，连同该作业的一同提交给计算机系统，操作系统按照用户说明的控制意图来控制作业的执行，作业执行过程中，用户不进行干预。

在这种控制方式下执行的作业就是。

操作系统提供给用户控制批处理作业的用户接口就是。

作业控制语言、作业控制说明书、源程序和初始数据、批处理作业、作业控制语言5．批处理作业的输入包括将作业的、和由输入设备（例如键盘）输入外存并形成初始信息。

常用的输入方式有三种：、和。

程序、数据和作业控制说明书、脱机输入方式；SPOOLING系统输入方式；直接耦合方式6．一个批处理作业从进入计算机系统到运行结束，处于不同的状态，一般可以将作业的状态分成、、和四个状态。

提交、收容、执行、完成7．交互式控制方式就是用户使用操作系统提供的来表达作业执行的控制意图，用户逐条输入命令，操作系统每接到一条命令，就根据命令的要求控制作业的执行。

联机命令接口8．交互式作业的控制方式是联机控制方式，联机作业控制现在一般有、和三种控制方式。

操作控制命令、菜单方式、视窗方式9．当中央处理器处于时可以执行包括特权指令在内的一切机器指令，当中央处理器处于时不允许执行特权指令。

因此，操作系统程序占用中央处理器时，应让中央处理器在下工作，而用户程序占用中央处理器时，应让中央处理器在下工作。

如果中央处理器在工作，却取到了一条特权指令，此时中央处理器将拒绝执行该指令，并形成一个“非法操作”事件。

中断装置识别到该事件后，转交给操作系统处理，由操作系统通知用户“程序中有非法指令”，必须修改。