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练习11.1-1.10题解见书1.11 有一台输入设备和一台输出设备的计算机系统上，运行有两道程序。
两道程序投入运行情况如下：程序1先开始运行，其运行轨迹为：计算50ms、输出100ms、计算50ms、输出100ms，结束；程序2后开始运行，其运行轨迹为：计算50ms、输入100ms、计算100ms、结束。
1. 忽略调度时间，指出两道程序运行时，CPU是否有空闲？在哪部分空闲？指出程序1和程序2. 有无等待CPU的情况？如果有，发生在哪部分？题解:由题画出CPU利用图如下：由图可知，1.CPU有空闲，在100ms~150ms时间段是空闲的。
2.程序1无等待时间，而程序2在一开始的0ms~50ms时间段会等待。
1.12 在计算机系统上运行三道程序，运行次序为程序1、程序2、程序3。
程序1的运行轨迹为：计算20ms、输入40ms、计算10ms。
程序2的运行轨迹为：计算40ms、输入30ms、计算10ms。
程序3的运行轨迹为：计算60ms、输入30ms、计算20ms。
忽略调度时间，画出三道程序运行的时间关系图；完成三道程序共花多少时间？与单道程序比较，节省了多少时间？解答：三道程序运行，完成三道程序共花170ms。
与单道程序（260ms）比较，节省了90ms。
（始终按照1-2-3的次序，即程序1→程序2→程序3→程序1→程序2→（在程序3运行前会停10ms等待输入完成）程序3。
（如果不是按照程序1、2、3的次序完成则会有多种情况。
）1.13 在计算机系统上有两台输入/输出设备，运行两道程序。
程序1的运行轨迹为：计算10ms、输入5ms、计算5ms、输出10ms、计算10ms。
程序2的运行轨迹为：输入10ms、计算10ms、输出5ms、计算5ms、输出10ms。
在顺序环境下，先执行程序1，再执行程序2，求总的CPU利用率为多少？题解：由题画出CPU利用图如下：由图可知，在总共80ms的时间里，CPU空闲时间为40ms，即：CPU利用率=40ms/80ms*100%=50%1.14 一个计算机系统有足够的内存空间存放3道程序，这些程序有一半的时间在空闲等待I/O操作。
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 ）。
【计算机专业】专业课操作系统习题一、单选题1. 操作系统是一组（）。
A. 文件管理程序B. 中断处理程序C. 资源管理程序D. 设备管理程序2. 从用户观点看，操作系统是（）。
A. 用户与计算机之间的接口B. 控制和管理计算机资源的软件C. 合理的组织计算机工作流程的软件D. 由若干层次的程序按一定的结构组成的有机体3. （）不是操作系统关心的主要问题。
A. 管理计算机裸机B. 设计、提供用户程序与计算机硬件系统的界面C. 管理计算机系统资源D. 高级程序设计语言的编译器4. 现代OS具有并发性和共享性，是（）的引入导致的。
A.单道程序B. 磁盘C. 对象D.多道程序5. 引入多道程序的目的在于（）。
A. 充分利用CPU，减少CPU等待时间B. 提高实时响应速度C. 有利于代码共享，减少主、辅存信息交换量D. 充分利用存储器6. 在单一处理机上执行程序，多道程序的执行是在（）进行的。
A. 同一时刻B. 同一时间间隔内C. 某一固定时刻D. 某一固定时间间隔内7. 批处理系统的主要缺点是（）。
A. CPU的利用率不高B. 失去了交互性C. 不具备并行性D. 以上都不是8. 在分时系统中，时间片一定，（），响应时间越长。
A. 内存越多B. 用户数越多C. 后备队列越短D. 用户数越少9. 在下列性质中，哪一个不是分时系统的特征。
（）A. 交互性B. 同时性C. 及时性D. 独占性11. 要求在规定的时间内对外界的请求必须给予及时响应的OS是（）。
A.多用户分时系统B.实时系统C.批处理系统时间D.网络操作系统12.下面6个系统中，必须是实时操作系统的有（）个。
i. 航空订票系统ii. 过程控制系统iii. 机器口语翻译系统iv. 计算机辅助系统v. 办公自动化系统vi. 计算机激光照排系统A.1B.2C.3D.413. （）对多道批处理系统最重要。
A.实时性B.交互性C.共享性D.运行效率14. （）对多用户分时系统最重要。
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。
第一章选择题1.操作系统是(资源的分配者、硬件与应用程序之间的接口、系统服务的提供者)2.操作系统提供给应用程序的接口是(系统调用)3.在设计批处理多道系统时，首先要考虑的是(系统销量和吞吐量)4.操作系统中采用多道程序设计技术来提高CPU和外部设备的(利用率)5.CPU状态分为目态和管态两种，从目态转换到管态的唯一途径是(中断)6.在单处理机系统中，可并行的是(处理机与设备，处理机与DMA，设备与设备)7.分时操作系统允许在一台主机上连接多台终端，多个用户可以通过各自的终端同时交互地使用计算机8.下列选项中，能引起外部中断的事件是(键盘输入)9.处理器执行的指令被分为两类，其中一类称为特权指令，它只允许(操作系统)使用10.计算机系统中判别是否有中断事件发生应是在(执行完一条指令后)填空题1.列举两个你所知道的操作系统名称:(实时操作系统和嵌入式操作系统)2.CPU的工作状态可以分为两种:(管态和目态)3.CPU通过哪一个寄存器来设定它的工作状态?(程序状态字)4.用户进程从目态转换为管态的唯一途径是(中断)5.中断可以分为两类，即同步中断和异步中断。
如果一个用户程序中，出现了算术溢出或除零的错误，那么此时产生的中断属于(同步中断)6.用户程序通过(访问或陷阱指令)来请求操作系统为其提供某种功能的服务，如I/O操作。
7.从资源管理的角度来看，操作系统的主要功能可以分为4个模块: 进程管理、存储管理、(I/O管理、文件管理)8.实时操作系统的两个基本特征是: (实时性和可靠性)第二章选择题1.下列对进程的描述中，错误的是(进程是指令的集合)2.当一个进程被唤醒时，这意味着(该进程变为就绪状态)3.在进程管理中，当(时间片用完时)，进程从阻塞状态变为就绪状态4.下列的进程状态变化中，(就绪->阻塞)变化是不可能发送的5.通常，用户进程被建立后，(随着时间片轮转而撤销与建立)6.进程控制块中包含多种信息，以下信息中不属于进程控制块中内容是(页面大小)7.下列内容不是存放在线程控制块TCB当中的是(页表指针)8.在多进程的系统中，为了保证公共变量的完整性，各进程应互斥进入临界区，所谓临界区是指(一段程序)9.用P、V来管理临界区时，信号量的初值应定义为(1)10.若P、V操作的信号量S初值为1，当前值为-2，则表示等待信号量S的进程个数为(2个)11.设与某资源相关联的信号量初值为3，当前值为1，若M表示该资源的可用个数，N表示等待该资源的进程个数，则M、N分别为(1、0)12.用V操作唤醒一个等待进程时，被唤醒进程的状态变为(就绪)13.对于两个并发进程，设互斥信号量为mutex，若mutex=0，则(表示有一个进程进入临界区)14.下列叙述中正确的是(进程同步是指某些进程之间在逻辑上的相互制约关系)15.在进程调度算法中，(先来先服务算法)属于不可抢占的调度方式16.在下列调度算法中，不会出现"饥饿"(sttarvation)情况的是(时间片轮转算法)17.支持多道程序设计的操作系统在运行过程中，为了实现CPU的共享，会不断地选择新进程来运行。
5．何谓脱机I/O和联机I/O？答：脱机I/O:程序和数据的输入和输出都是在外围机的控制下完成的在脱离主机的情况下进行的。
联机I/O:是指程序和数据的输入输出都是在主机的直接控制下进行的。
了解：【假脱机：在联机情况下实现的同时操作的技术。
】11．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。
13. 什么是时分复用技术?举例说明它能提高资源利用率的根本原因是什么。
答:时分复用技术：将资源在不同的时间片内分配给各进程以使该资源被重复利用，从而提高资源的利用率。
原因: 如采用时分复用技术的虚拟处理机，能够在不同的时间片内处理多个用户的请求，从而使得用户感觉自己独占主机，而处理机在这期间也被充分的利用。
了解:空分复用技术：让同一个频段在不同的空间内得到重复利用，称之为空分复用。
2. 画出下面四条诧句的前趋图: S1:a=x+y;S2:b=z+1; S3:c=a-b ；S4:w=c+1;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。
11．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 完成了解:三个基本状态是什么:(1)就绪状态 (2)执行状态 (3)阻塞状态第三章1．高级调度不低级调度的主要仸务是什么？为什么要引入中级调度？ 答:高级调度的主要任务：用于决定把外存上处于后备队列中的哪些作业调入内存，并为它们创建进程，分配必要的资源，然后，再将新创建的进程插入就绪队列上，准备执行。
习题一1、什么是操作系统？操作系统与普通的程序工作方式有何不同？操作系统是一个大型的程序系统，它负责计算机系统软、硬件资源的分配和管理；控制和协调并发活动；提供用户借口，使用户获得良好的工作环境。
操作系统资源管理的目标是提高系统资源的利用率和方便用户使用。
操作系统实际上是一组计算机程序，与普通的程序工作方式相同。
主要区别在于程序的意图和运行模式不同。
操作系统控制CPU和其它系统资源的使用，并调度CPU运行普通程序的时间。
OS的程序在核心态(kernel mode)下运行，硬件保护它免受用户程序的破坏；而应用程序都在用户态(user mode)下运行，它们不受硬件保护。
2、批处理系统与分时系统各有那些特点？为什么一般而言分时系统对交互式用户的响应比较快？批处理系统：先将程序加载到内存中然后再由CPU执行。
时系统：分时系统是把处理机时间划分成很短的时间片（如几百毫秒）轮流地分配给各个联机作业使用，如果某个作业在分配的时间片用完之前还未完成计算，该作业就暂时中断。
分时系统由于是时间片轮转来运行程序，所以比多道处理系统响应更快。
3、操作系统的主要特征是什么？操作系统的特征有：并发性，共享性，不确定性，虚拟性。
4、操作系统的主要功能是什么？存储器管理的功能处理机管理的功能设备管理的功能文件管理的功能5、多道程序执行时的特征是什么？需要多道程序设计的主要原因是什么？特征：(1)多道：计算机内存中同时存放几道相互独立的程序。
(2)宏观上并行：同时进入系统的几道程序都处于运行过程中，即它们先后开始了各自的运行，但都未运行完毕。
(3)微观上串行：从微观上看，内存中的多道程序轮流地或分时地占有处理机，交替执行(单处理机情况)原因：改善了输入输出量少，外围设备空闲、主机空闲6、何谓脱机I/O和联机I/O？（I/O输入输出）脱机I/O 是指事先将装有用户程序和数据的纸带或卡片装入纸带输入机或卡片机，在外围机的控制下，把纸带或卡片上的数据或程序输入到磁带上。
计算题类型：
1.重定位地址计算：
1)给定逻辑地址，计算物理地址（分段或分页，一级页表或二级页表）
2)给定逻辑地址LA，页长度，计算逻辑地址的页号和偏移
3)给定物理地址RA，页帧长度，计算物理地址的页帧号和偏移
2.有效内存访问时间计算：
给定内存访问时间、快表访问时间及快表命中率、调页时间及缺页率，计算有效内存访问时间
3.磁盘地址及容量计算：
1)给定一维的逻辑扇区编址A，柱面数C、磁头数H、扇区数S，计算物
理c、h、s
2)给定柱面数C、磁头数H、扇区数S，计算磁盘容量
4.文件系统相关计算：
1)给定inode数据结构，盘块大小，地址长度，计算文件最大容量
2)给定卷的容量，簇大小，FAT12/16/32分别需要多少个簇来存放FAT表
3)给定RAID5阵列的磁盘数量n，计算磁盘空间有效利用率
5.给定作业达到时刻、计算时间长度，调度策略，计算响应时间、周转时间
例1：在某个采用分页存储管理的系统中，假定逻辑页面和物理存储块的大小
均为1KB，主存容量为10KB。
某个用户编写的程序P共有4个页面，
被分别装入到主存的第3、4、6、8存储块中。
（1）写出P对应进程的页面映射表；
（2）当P在CPU运行时，执行了一条指令：MOV [2100]，[3100]
请计算指令中的两个操作数的物理地址。
解答：（1）由于页大小为长。
页表应为：
（2
例2：在请求分页式存储管理中，假设一次内存访问时间为100ns，一次快表(TLB)访问时间为20ns，地址转换计算时的快表命中率为80%，请计算
平均有效内存访问时间为多少ns？若缺页率为1‰，且每次缺页中断处
理时间为20ms，请计算平均有效内存访问时间为多少ns？
解答：
如果快表命中（即页号在快表中），则内存访问时间A1=20+100=120ns
如果快表未命中，则内存访问时间
A2=20+100+100=220ns【含一次访问内存中页表】则平均有效内存访问时间
A=A1×80%+A2×20%=120×0.8+220×0.2=140ns
缺页率p=1‰的含义是，每1000次有效内存访问中有2次需要调页处理！
因此，请求页式存储管理过程中，平均有效内存访问时间：
T = (1-p)×A+p×20(ms)
=(1-0.001)×140 + 0.001×20000000(ns)
=139.86+20000
=20139ns
【注】1s=1000ms=1000 000us=1000 000 000ns
例3：假设一个磁盘共有2048个柱面，16个磁头，每个磁道分为64个扇区，
每个扇区容量为512字节，请计算该磁盘的总容量有多少GB？假设磁
盘的一个逻辑盘块大小为2KB，则逻辑盘块号513所对应的首个扇区
的三维物理地址（c，h，s）为多少？
解答：
（1）C=2048=2K个柱面H=16个磁头S=64个扇区/每个磁道每个扇区的容量=512字节=0.5KB
则磁盘总容量=0.5KB×C×H×S = 0.5KB×2K×16×64 = 1GB
（2）1个盘块由2KB/0.5K=4个扇区构成
因此，513号盘块的首块扇区号A=4×513=2052
s = A % S = 2052 % 64= 4
h = ⌊A / S⌋ % H = ⌊2052 / 64⌋ % 16 = 0
c = ⌊A / (S×H)⌋ = ⌊2052 / (64×16)⌋ = 2
结果=（2，0，4）
例4-1：RAID5磁盘阵列共有8块磁盘构成，请计算磁盘空间有效利用率？解答：磁盘空间有效利用率= (n-1) / n = 7 / 8 = 87.5%
例4-2：已知磁盘容量为256MB，簇大小为4KB，对FAT16格式的文件系统
来说，文件分配表应该占用多大磁盘空间？（不考虑文件系统的空间
开销）
解答：整个磁盘逻辑盘块（簇）个数= 256MB/4KB = 256×1024 / 4 = 64K个FAT16文件格式的文件分配表每项占用16bit即2B空间
因此，文件分配表占用空间= 2B×64K = 128KB
例4-3：MINIX文件系统1.0中，每个文件均有唯一的一个inode数据结构，
其中共有9个文件数据块指针zone[0..8]，每个指针为short类型。
前
7个即zone[0..6]为直接数据块指针，zone[7]为一级数据块指针，zone[8]
为二级数据块指针。
而每个数据块大小为1KB。
试计算该文件系统能
够支持的最大文件是多大？
解答：数据块大小为1KB，而每个指针为short整型，级占2B空间，因此1个数据块可以有512个指针。
inode的直接数据块有7个，即可以指出7KB的空间；
inode的一级间接指针块，共有512个指针，可以指出512×1KB = 0.5MB 空间；
inode的二级间接指针块，共有512个指针，可以指出512个一级指针块，共可以指出512×512个数据块，即可以指出512×512×1KB = 0.25GB
空间。
因此，MINIX文件系统1.0的单个文件最大容量为0.25GB+0.5MB+7KB
例5：给定作业达到时刻、计算时间长度，调度策略，计算响应时间、周转时
间
采用SRFS(调度执行结果甘特图：
则响应时间（提交到第1次执行）：
5
61
8
13
20
30
42
例6：在银行家算法中，系统有5个进程和3类资源。
若出现一下资源分配情况：
目前状态是否为安全状态？如果是安全状态，给出一个安全序列，否则给出死锁进程集合。
解答：
(1)P1、P3、P2、P0、P4
(2)P1、P3、P2、P4、P0
(3)P1、P3、P4、P0、P2
(4)P1、P3、P4、P2、P0
(5)P1、P4、P3、P0、P2
(6)P1、P4、P3、P2、P0
(7)P3、P1、P2、P0、P4
(8)P3、P1、P2、P4、P0
(9)P3、P1、P4、P0、P2
(10)P3、P1、P4、P2、P0
(11)P3、P4、P1、P0、P2
(12)P3、P4、P1、P2、P0
调度策略：
1.CPU调度（进程调度）
FCFS（先来先服务）、
SJF（最短作业优先）、
SRJF（最短剩余时间作业优先）、
RR（时间片轮转）
四种方式的作业(任务)调度执行结果的甘特图，并通过甘特图计算响应时间、周转时间等
2.虚拟内存的缺页置换
FIFO（先进先出）；OPT(MIN)（最优置换）；LRU（最近最少使用）；
三种置换策略，计算缺页数及缺页率
3.磁盘调度
FCFS（先来先服务）、
SSTF（最短寻道时间优先）、
SCAN（扫描/电梯法）、
CSCAN（周期扫描法）
CLOOK（周期查看扫描）
五种调度策略的寻道移动磁道数量计算
进程状态变迁及条件
三状态、五状态、七状态
算法：
银行家算法检测死锁
哲学家进餐问题
信号量控制互斥、同步程序编写
简答题例子：
（1）解释什么是并行和并发？
答案：并行是指两个或多个活动在同一时刻同时执行的情况；
并行是指系统中存在着若干个逻辑上相互独立的程序或程序段，它们都已经被启动执行，在相对短的时间内，它们交叉地在CPU上执行的情况。
给使用者一个并行的感觉。
（2）进程与程序之间的联系与区别？
答案：进程是程序的一次执行过程，没有程序就没有进程；
程序是完成某个特定功能的一系列程序语句的集合，只有不被破坏，它就永远存在；
程序是一个静态的概念，而进程是一个动态的概念，它由创建而产生，完成任务后因撤销而消亡；进程是系统进行资源分配和调度的独立单位，而程序不是。
选择题例子：
（1）如果分时系统的时间片一定，那么（ A ），则响应时间越长。
A 用户数越多
B 用户数越少
C 主存容量越大
D 主存容量越小
（2）在分时系统中，当用户数为100时，为保证响应时间不超过2s，系统设置的时间片应为（D）。
A 50ms
B 100ms
C 10ms
D 20ms
（3）若信号量S的初值为2，当前值为-1，则表示有（B）个等待进程。
A 0
B 1
C 2
D 3
判断题例子：
死锁是指系统中的全部进程都处于阻塞状态。
【×】
一个程序在执行过程中可能产生多进程。
【√】
P、V操作既可以用来实现进程间的同步，也可以实现进程间互斥。
【√】
当进程调度未能选中一个进程运行时，就绪队列和阻塞队列一定为空。
【×】。
