操作系统110440113-王力.第七章

（1）画出作业1、2、3进入内存后，内存的分布情况。
（2）画出作业1、3完成后，内存的分布情况。
（3）画出作业4、5进入内存后，内存的分布情况。
7.某系统采用页式存储管理策略，某进程的逻辑地址空间为32页，页的大小为2KB，物理地址空间的大小是4MB。
(1).写出逻辑地址的格式.
答：页号为32，则需要二进制位为5位：2^5-1=31.即0~31共32个页号。页的大小为2kB,即要11个二进制位。
答：在页式管理系统中，进程的若干个页被离散的储存在内存的多个存储块中，为了能找到每个页所对应的存储块。系统为每个进程建立了一张页表。进程中所有的页，依次在页表中有一页表项，其中记录了相应页在内存中的物理块号。
4.什么是动态链接？用哪种存储管理方案可以实现动态链接？
答：动态链接是指进程在运行时，只将进程对应的主程序段装入内存，在主程序段运行过程中，当需要用到哪个子程序段或数据段时，再将这些段调入内存，并与主程序段连接。通常段式管理方式可以以程序段为单位进行调度。
9.某段式存储管理系统的段表如图5-33所示。
请将逻辑地址[0,137]、[1,9000]、[2,3600]、[3,230]转换成物理地址。
答：逻辑地址[0,137], 故物理地址40*1024+137=41079B.
逻辑地址[1,9000] ,9000>8*1024 故产生越界中断。
逻辑地址[2,3600] , 故物理地址100*1024+3600=106000B
(2).该进程的页表有多少项？每一项至少占多少位？
答：进程有32页，故就有32个表项。页的大小有2KB，而物理空间有4MB。则每一个块被分为4*1024 KB%2*1024=2KB，而块号有2*1024个即2^11，即要11个二进制位。即每个表项占11个二进制位。

计算机操作系统课后习题答案第四版计算机操作系统课后习题答案（第四版）计算机操作系统是计算机系统中至关重要的组成部分，它负责管理和控制计算机的硬件和软件资源，为用户提供一个方便、高效、可靠的工作环境。

下面是对计算机操作系统第四版课后习题的答案解析。

一、操作系统的概念1、什么是操作系统？它的主要功能有哪些？操作系统是管理计算机硬件与软件资源的程序，是计算机系统的内核与基石。

它的主要功能包括处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理和用户接口管理等。

处理机管理负责合理分配和调度 CPU 资源，提高 CPU 利用率；存储器管理负责管理内存空间的分配、回收和保护；设备管理负责对外部设备进行有效管理和控制；文件管理负责对文件的存储、检索、共享和保护；用户接口管理则为用户提供了方便的操作界面。

2、操作系统有哪些分类？操作系统可以按照不同的标准进行分类。

按照用户数量，可分为单用户操作系统和多用户操作系统；按照任务数，可分为单任务操作系统和多任务操作系统；按照系统功能，可分为批处理操作系统、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等。

1、什么是进程？进程和程序有什么区别？进程是程序在一个数据集合上的一次执行过程，是系统进行资源分配和调度的基本单位。

进程与程序的区别在于：程序是静态的指令集合，而进程是动态的执行过程；程序可以长期保存，进程具有生命周期；进程具有并发性，而程序没有；进程由程序、数据和进程控制块（PCB）组成。

2、进程的三种基本状态是什么？它们之间是如何转换的？进程的三种基本状态是就绪状态、执行状态和阻塞状态。

当进程已获得除CPU 以外的所有必要资源，只要再获得CPU 便可立即执行时，处于就绪状态；当进程正在 CPU 上运行时，处于执行状态；当进程因等待某一事件而暂时无法继续执行时，处于阻塞状态。

就绪状态到执行状态是通过进程调度实现的；执行状态到就绪状态是时间片用完或出现更高优先级的进程；执行状态到阻塞状态是进程因等待某事件而主动放弃 CPU；阻塞状态到就绪状态是等待的事件发生。

计算机操作系统(第四版)1-8章-课后答案(全)第四版计算机操作系统课后答案第一章1. 操作系统的定义操作系统是一种软件，它管理着计算机系统的硬件和软件资源，并为用户和应用程序提供接口，以方便他们的使用。

2. 操作系统的功能操作系统具有以下功能：- 进程管理：负责创建、执行和终止进程，并管理它们的资源分配。

- 存储管理：管理计算机系统的内存资源，包括内存分配、虚拟内存和页面置换等。

- 文件系统管理：管理计算机系统中的文件和文件夹，包括文件的存储、读写和保护等。

- 设备管理：负责管理计算机系统中的各种设备，如打印机、键盘和鼠标等。

- 用户接口：提供用户与计算机系统进行交互的接口，如命令行界面和图形用户界面。

3. 操作系统的类型操作系统可以分为以下类型：- 批处理操作系统：按照一系列预先定义的指令集来运行任务。

- 分时操作系统：多个用户可以同时使用计算机系统。

- 实时操作系统：对任务的响应时间要求非常高，用于控制系统和嵌入式系统。

- 网络操作系统：支持多台计算机之间的通信和资源共享。

- 分布式操作系统：在多台计算机上分布式地管理和调度任务。

第二章1. 进程与线程的区别进程是计算机系统中正在运行的程序实例，而线程是进程内的一个执行单元。

进程拥有独立的地址空间和资源，而线程共享进程的地址空间和资源。

多个线程可以在同一进程内并发执行，从而提高系统的效率和资源利用率。

2. 进程的状态转换进程可以处于以下状态：- 创建状态：进程正在被创建。

- 就绪状态：进程准备好执行，等待分配CPU资源。

- 运行状态：进程占用CPU资源执行。

- 阻塞状态：进程等待某种事件发生。

- 终止状态：进程完成执行或被终止。

3. 进程调度算法操作系统使用进程调度算法来决定哪个进程应该被执行。

常见的调度算法有：- 先来先服务（FCFS）调度算法：按照进程到达的顺序进行调度。

- 最短作业优先（SJF）调度算法：选择运行时间最短的进程进行调度。

死锁 锁
主讲教师：赵俊峰
死锁
概述
定义 产生原因
死锁预防 死锁避免 锁检测与解除 死锁检测与解除 资源分配图
死锁 锁
死锁的现象
死锁的现象
过桥问题 过桥
交通规则：车辆靠右行驶！ 则 车辆 行驶
死锁的现象
导师的难题 实验室来了一批新的科研资料，王老师想找个学生 把这些资料扫描到电脑当中 然后把它们刻成 张 把这些资料扫描到电脑当中，然后把它们刻成一张 光盘，以便于收藏。他先是给小张打电话，小张不 在 同宿舍的同学答应转告。后来王老师又碰上小 在，同宿舍的同学答应转告。后来王老师又碰上小 李，就吩咐他去做这件事。 小李来到设备科借扫描仪和光盘刻录机，扫描仪已 被人借走，只好先借来刻录机。后来小张听同学转 述了任务，他不知小李已在做此事，因此也去设备 科借 备 恰好此 扫描仪 科借设备，恰好此时扫描仪已还，因此把它借走了。 此把它借走 再后来，小张一直在等着小李还刻录机，小李一直 在等着小张还扫描仪 王老师布置的任务 直没有 在等着小张还扫描仪，王老师布置的任务一直没有 办法完成……
当进行 生产 或n个生产者，每人都送了一个产品后），缓冲区 个生产者 每人都 个产 冲 当进行了生产后（或 全部占满， empty =0 若生产者执行P(mutex)后（此时mutex =0 0），又执行了P(empty)，由 于empty =-1，使生产者因无可用缓冲区而在empty等待 若又有一个消费者进程到达，并执行了P(mutex)，使mutex = -1， 消费者也阻塞，并在mutex 上等待 等待
资源（resources）
在计算机系统中，有各种不同类型的资源：CPU, 时钟、I/O / 设备、内存空间、数据库中的记录等 对于有的资源类型，可能有多个相同的实例，如 三个磁带驱动器，它们中的任何一个都能够用来满 个磁带 动 它们中的任何 个都能够 来满 足进程对磁带驱动器资源的请求。当然，对于任何 一个资源来说，在任何时刻只能被一个进程所使用 资源可以分为两大类：可抢占的（ 资源可以分为两大类 可抢占的（preemptable t bl ）和不可抢占的（nonpreemptable）

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第七章 文 件 管 理
1. 按文件是否有结构分类 1) 有结构文件 (1) 定长记录。 (2) 变长记录。
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第七章 文 件 管 理
2) 无结构文件 如果说在大量的信息管理系统和数据库系统中，广泛采 用了有结构的文件形式的话(即文件是由定长或变长记录构 成的)，那么在系统中运行的大量的源程序、可执行文件、 库函数等，所采用的就是无结构的文件形式，即流式文件。 其文件的长度是以字节为单位的。对流式文件的访问，则是 利用读、写指针来指出下一个要访问的字符。可以把流式文 件看做是记录式文件的一个特例：一个记录仅有一个字节。
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第七章 文 件 管 理
3. 文件系统的接口 为方便用户的使用，文件系统以接口的形式提供了一组 对文件和记录操作的方法和手段。通常是下面两种类型的接 口： (1) 命令接口，是指作为用户与文件系统直接交互的接 口，用户可通过键盘终端键入命令取得文件系统的服务。 (2) 程序接口，是指作为用户程序与文件系统的接口， 用户程序可通过系统调用取得文件系统的服务，例如，用于 创建文件的系统调用Creat，用于打开一个文件的系统调用 Open等。
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第七章 文 件 管 理
7.1.4 文件操作 1. 最基本的文件操作 最基本的文件操作包含下述内容： (1) 创建文件。 (2) 删除文件。 (3) 读文件。 (4) 写文件。 (5) 设置文件的读/写位置。
17
第七章 文 件 管 理
2. 文件的“打开”和“关闭”操作 当用户要求对一个文件实施多次读/写或其它操作时，每 次都要从检索目录开始。为了避免多次重复地检索目录，在 大多数OS中都引入了“打开”(open)这一文件系统调用，当 用户第一次请求对某文件进行操作时，须先利用open系统调 用将该文件打开。

采用高效的文件存储和访问方式， 减少I/O操作次数，提高文件系 统的吞吐量和响应时间。
02
文件系统的可靠性
采用冗余技术、容错技术等手段 提高文件系统的可靠性，防止数 据丢失或损坏。
03
文件系统的可维护 性
提供方便的文件系统维护工具， 方便管理员对文件系统进行管理 和维护。
05
设备管理
设备管理概述
进程同步与通信
进程同步
主要任务是对多个相关进程在执行次序上进行协调，以使并发执行的诸进程之间能有效地共享资源和相互合作。
进程通信
实现进程之间的信息交换，常用的进程通信方式有消息缓冲通信、信箱通信、管道通信等。
03
内存管理
内存管理的基本概念
内存
01
计算机中用于暂时存放CPU中的运算数据，以及与硬盘等外部
逻辑结构与物理结构的关系
文件的逻辑结构是用户进行操作的接口，而物理结构则是操作系统管理
文件的方式，两者需要相互配合才能实现文件的高效管理。
目录结构与文件存储
目录的概念
目录是文件系统中用于管理文件 的一种数据结构，记录了文件的 名称、属性、位置等信息。
目录结构
包括一级目录结构、二级目录结 构、多级目录结构等，不同的目 录结构适用于不同的应用场景。
地址变换机构
将逻辑地址转换为物理地址的机构。
段式存储管理
段
将进程的地址空间划分为若干个段， 每个段是一组完整的逻辑信息。
段表
记录每个段的起始地址和长度等信息。
地址变换
通过段表将逻辑地址转换为线性地址， 再通过页表将线性地址转换为物理地 址。
段的共享与保护
通过段表实现不同进程之间的段共享， 并设置访问权限以实现段的保护。

计算机操作系统【第七章】1．试画出微机和主机中常采用的I/O系统结构图。

微机中常采用的I/O系统结构图为：主机中常采用的I/O系统结构图为：2．试说明设备控制器的构成。

设备控制器的构成如图所示：由上图可见，设备控制器由以下三部分组成：（1）设备控制器与处理机的接口，该接口用于实现CPU与设备控制器之间的通信，提供有三类信号线：数据线、地址线和控制线。

（2）设备控制器与设备的接口，可以有一个或多个接口，且每个接口连接一台设备。

每个接口都存在数据、控制和状态三种类型的信号。

（3）I/O逻辑，用于实现对设备的控制。

其通过一组控制线与处理机交互，处理机利用该逻辑向控制器发送I/O命令，I/O逻辑对收到的命令进行译码。

3．为了实现CPU与设备控制器之间的通信，设备控制器应具有哪些功能？为了实现CPU与设备控制器之间的通信，设备控制器应具有如下功能：（1）接受和识别命令。

CPU可以向控制器发送多种不同的命令，设备控制器应能接收并识别这些命令。

设置控制寄存器来存放所接收的命令和参数。

（2）数据交换，指实现CPU与控制器之间、控制器与设备之间的数据交换。

设置数据寄存器来存放有关数据。

（3）设备状态的了解和报告。

控制器记录下所连接设备的状态以供CPU了解。

为此，要在控制器中设置一状态寄存器，用其中的每一位反映设备的某一状态。

（4）地址识别。

配置地址译码器以便于正确识别设备地址。

4．分别就字节多路通道、数据选择通道和数组多路通道进行解释。

①字节多路通道含有许多非分配型子通道分别连接在低、中速I/O设备上，子通道按时间片轮转方式共享主通道，按字节方式进行数据传送。

具体而言，当第一个子通道控制其I/O 设备完成一个字节的交换后，便立即腾出字节多路通道（主通道），让给第二个子通道使用；当第二个子通道也交换完一个字节后，又依样把主通道让给第三个子通道使用，以此类推。

转轮一周后，重又返回由第一个子通道去使用主通道。

②数组选择通道只含有一个分配型子通道，一段时间内只能执行一道通道程序、控制一台设备按数组方式进行数据传送。

操作系统第四版课后习题答案操作系统第四版课后习题答案在学习操作系统的过程中，课后习题是巩固知识的重要环节。

本文将为大家提供操作系统第四版课后习题的答案，帮助大家更好地理解和掌握相关知识。

第一章引论1. 操作系统的定义是什么？答：操作系统是计算机系统中的一个软件，它管理和控制计算机硬件资源，为用户和应用程序提供一个简单、一致的接口。

2. 操作系统的主要功能有哪些？答：操作系统的主要功能包括进程管理、内存管理、文件系统管理、设备管理和用户接口等。

3. 解释并区分多道程序和多任务操作系统。

答：多道程序操作系统是指能够同时运行多个程序的操作系统，通过时间片轮转的方式实现程序的并发执行。

而多任务操作系统是指能够同时运行多个任务的操作系统，任务之间可以是并行执行的。

第二章进程管理1. 进程和程序的区别是什么？答：进程是程序在执行过程中的实体，包括程序计数器、寄存器和栈等，而程序是存储在磁盘上的可执行文件。

2. 什么是进程控制块（PCB）？答：进程控制块是操作系统中用来管理和控制进程的数据结构，包括进程的标识符、状态、优先级、程序计数器和寄存器等信息。

3. 进程的状态有哪些？答：进程的状态包括就绪状态、运行状态和阻塞状态。

第三章内存管理1. 什么是虚拟内存？答：虚拟内存是一种扩展内存的技术，将磁盘空间作为辅助内存来扩展物理内存的容量。

2. 什么是页面置换算法？答：页面置换算法是用于虚拟内存管理中的一种算法，当物理内存不足时，根据一定的策略选择一个页面将其从内存中置换出去，以便为新的页面腾出空间。

3. 什么是内存分配算法？答：内存分配算法是用于管理和分配内存的一种算法，包括连续分配、非连续分配和分段分页等。

第四章文件系统管理1. 文件系统的作用是什么？答：文件系统是操作系统中用于管理和组织文件的一种机制，它提供了对文件的创建、读写、删除等操作。

2. 什么是文件控制块（FCB）？答：文件控制块是操作系统中用于管理文件的数据结构，包括文件的属性、位置、大小和权限等信息。

进程概念中体现出的两个独立且无关的特点是什么？ 资源所有权和调度/执行。 4.4 给出在单用户多处理系统中使用线程的四个例子。 前台和后台操作，异步处理，加速执行和模块化程序结构。 4.5 哪些资源通常被一个进程中的所有线程共享？ 例如地址空间，文件资源，执行特权等。 4.6 列出用户级线程优于内核级线程的三个优点。 1.由于所有线程管理数据结构都在一个进程的用户地址空间中，线程切换不需要内核模式的特权，因 此，进程不需要为了线程管理而切换到内核模式，这节省了在两种模式间进行切换（从用户模式到内 核模式；从内核模式返回用户模式）的开销。 2.调用可以是应用程序专用的。一个应用程序可能倾向于简单的轮询调度算法，而另一个应用程序可 能倾向于基于优先级的调度算法。 调度算法可以去适应应用程序， 而不会扰乱底层的操作系统调度器。 3.用户级线程可以在任何操作系统中运行，不需要对底层内核进行修改以支持用户级线程。线程库是 一组供所有应用程序共享的应用级软件包。 4.7 列出用户级线程相对于内核级线程的两个缺点。 1.在典型的操作系统中，许多系统调用都会引起阻塞。因此，当用户级线程执行一个系统调用时，不 仅这个线程会被阻塞，进程中的所有线程都会被阻塞。 2.在纯粹的用户级进程策略中，一个多线程应用程序不能利用多处理技术。内核一次只把一个进程分 配给一个处理器，因此一次进程中只能有一个线程可以执行。 4.8 定义 jacketing。 Jacketing 通过调用一个应用级的 I/O 例程来检查 I/O 设备的状态，从而将一个产生阻塞的系统调用 转化为一个不产生阻塞的系统调用。 4.9 简单定义图 4.8 中列出的各种结构。 SIMD：一个机器指令控制许多处理部件步伐一致地同时执行。每个处理部件都有一个相关的数据存储 空间，因此，每条指令由不同的处理器在不同的数据集合上执行。 MIMD：一组处理器同时在不同的数据集上执行不同的指令序列。主/从：操作系统内核总是在某个特 定的处理器上运行，其他处理器只用于执行用户程序，还可能执行一些操作系统实用程序。 SMP：内核可以在任何处理器上执行，并且通常是每个处理器从可用的进程或线程池中进行各自的调 度工作。集群：每个处理器都有一个专用存储器，而且每个处理部件都是一个独立的计算机。 4.10 列出 SMP 操作系统的主要设计问题。 同时的并发进程或线程，调度，同步，存储器管理，可靠性和容错。 4.11 给出在典型的单体结构操作系统中可以找到且可能是微内核操作系统外部子系统中的服务和功能。 设备驱动程序，文件系统，虚存管理程序，窗口系统和安全服务。 4.12 列出并简单解释微内核设计相对于整体式设计的七个优点。 一致接口：进程不需要区分是内核级服务还是用户级服务，因为所有服务都是通过消息传递提供的。 可扩展性：允许增加新的服务以及在同一个功能区域中提供多个服务。 灵活性：不仅可以在操作系统中增加新功能，还可以删减现有的功能，以产生一个更小、更有效的实 现。 可移植性：所有或者至少大部分处理器专用代码都在微内核中。因此，当把系统移植到一个处理器上 时只需要很少的变化，而且易于进行逻辑上的归类。 可靠性：小的微内核可以被严格地测试，它使用少量的应用程序编程接口（API） ，这就为内核外部的 操作系统服务产生高质量的代码提供了机会。 分布式系统支持：微内核通信中消息的方向性决定了它对分布式系统的支持。 面向对象操作系统环境：在微内核设计和操作系统模块化扩展的开发中都可以借助面向对象方法的原 理。

第三章思考与练习题
1．一下进程之间存在相互制约关系吗？若存在，是什么制约关系？为什么？
（1）几个同学去图书馆借同一本书。

（2）篮球比赛中两队同学争抢篮板球。

（3）果汁流水线生产中捣碎、消毒、灌装、装箱等各道工序。

（4）商品的入库出库。

（5）工人做工与农民种粮。

2．在操作系统中引入管程的目的是什么？条件变量的作用是什么？
3．说明P、V操作为什么要设计成原语。

4．设有一个售票大厅，可容纳200人购票。

如果厅内不足200人则允许进入，超过则在厅外等候；售票员某时只能给一个购票者服务，购票者买完票后就离开。

试问：
（1）购票者之间是同步关系还是互斥关系？
（2）用P、V操作描述购票者的工作过程。

5．进程之间的关系如图3-16所示，试用P、V操作描述它们之间的同步。

6．有4个进程P1、P2、P3、P4共享一个缓冲区，进程P1向缓冲区存入消息，进程P2、P3、P4从缓冲区中去消息，要求发送者必须等三个进程都去过本消息后才能发送下调消息。

缓冲区内每次只能容纳一个消息，用P、V操作描述四个进程存取消息的情况。

7．分析生产者——消费者问题中多个P操作颠倒引起的后果。

8．读者——写者问题中写者优先的实现。

9．写一个用信号量解决哲学家进餐问题不产生锁死的算法。

10．一个文件可有若干个不同的进程所共享，每个进程具有唯一的编号。

假定文件可有满足下列限制的若干个不同的进程同时访问，并发访问该文件的哪些进程的编号的总和不得大于n，设计一个协调对该文件访问的管程。

11．用管程解决读者——写者问题，并采用公平原则。

第七章翻译第七组黄常君周妮7.1 List three examples of deadlocks that are not related to a computer system environment.列出三个与一个计算机系统环境不相关的死锁的例子。

Answer:• Two cars crossing a single-lane bridge from opposite directions.两辆车从相反的方向跨越单线桥.• A person going down a ladder while another person is climbing upthe ladder.当一个人下梯子时另一个人在爬上梯子。

• Two trains traveling toward each other on the same track.两列火车朝向对方同样的赛道驶来。

• Two carpenters who must pound nails. There is a single hammerand a single bucket of nails. Deadlock occurs if one carpenter hasthe hammer and the other carpenter has the nails.有两位木匠必须钉钉子。

现在有一个单一的锤子和一桶钉子。

如果一个木匠只分得一把锤子,而另一个木匠只能得钉子。

那么就发生了死锁。

7.2 Suppose that a system is in an unsafe state. Show that it is possible forthe processes to complete their execution without entering a deadlockstate.假设一个系统是在一个不安全的状态。

说明这可能是一个进程完成地执行而没有进入一个死锁状态。

操作系统第7章答案第七章作业赵盈盈20112105931、什么是“设备独立性”？引入这一概念有什么好处？答：设备独立性是指用户在编制程序时所使用的设备与实际使用的设备是无关的，也就是在用户程序中仅使用逻辑设备名。

由系统实现从逻辑设备到物理设备（实际设备）的转换。

好处（蓝体字）：设计I/O软件的一个关键目标之一就是实现设备独立性，也就是说，除了直接与设备打交道的低层软件之外，其他部分的的软件并不依赖于硬件。

I/O软件独立于设备，就可以提高设备管理软件的设计效率，当输入输出设备更新时，没有必要重新编写全部设计设备管理的程序。

在实际应用的一些操作系统中，只要安装相应的设备驱动程序，就可以很方便地安装好新的输入输出设备。

如Windows中，系统可以自动为新安装的输入输出设备寻找和安装相应的设备驱动程序，从而实现输入输出设备的即插即用。

引入设备独立性，可使应用程序独立于物理设备。

独立性可使用户程序独立于某一特定的物理设备。

此时，进程只需用逻辑设备命名去请求使用某类设备。

当系统中有多台该设备时，系统可将其中的任一台设备分配给请求进程，而不必局限于某一指定设备。

这样可以显著的提高资源的利用率和可适应性。

独立性还可以使用户程序独立于设备类型。

例如在进行输入输出的时候，既可以利用显示终端进行输出，也可以利用打印机进行输出。

有了这样的适应性，就看完一很方便的实现输出重定向。

类似地可以实现输入重定向。

即：用户在申请使用设备时，只需要指定设备类型而无须指定具体的物理设备，系统根据当前的请求，及设备分配的情况，在相同类别设备中，选择一个空闲的设备，将其分配给一个申请进程。

统一性：对于不同的设备采用统一的操作方式，在用户程序中使用的是逻辑设备。

设备忙碌或者设备故障时，用户不必修改程序。

改善了系统可适应性和可扩展性。

方便用户。

2、进程的逻辑设备如何与一个物理设备建立对应关系？答：逻辑设备与物理设备的联系通常是由操作系统命令语言中提供的信息实现的。

死锁与调度有关，是非确定的!
并不形成死锁
资源请求需要形成环路等待才死锁，如何描述这种 等待关系?
操作系统 for 2013级本科
-8-
航天软件中心
资源分配图
资源分配图模型
一个进程集合{P1,P2,…,Pn} 一资源类型集合{R1,R2,…,Rm} 资源类型Ri有Wi个实例 R1 R2 P2 记号 P1 P2
- 10 航天软件中心
Байду номын сангаасR2
P4
操作系统 for 2013级本科
P3
P2
死锁的4个必要条件
互斥使用(Mutual exclusion)
至少有一个资源互斥使用
不可抢占(No preemption)
资源只能自愿放弃，如车开走以后
请求和保持(Hold and wait)
进程必须占有资源，再去申请
不合理的信号量使用会导致…
Producer(item) { mutex.P(); emptyBuffers.P(); Enqueue(item); mutex.V(); fullBuffers.V(); } Consumer() { mutex.P(); fullBuffers.P(); item = Dequeue(); mutex.V(); emptyBuffers.V(); }
个可完成的执行序列P1，…Pn，则称系统处于 安全状态
都能执行完成当 然就不死锁
安全序列：上面的执行序列P1，…Pn
如何找到这样的 序列?
操作系统 for 2013级本科
- 17 -
航天软件中心
死锁避免之银行家算法
一个银行家：目前手里只有1亿 第A个开发商：已贷款15亿，资金紧张还需3亿。 第B个开发商：已贷款5亿，还需贷款1亿，运转良好 能收回。 第C个开发商：已贷款2亿，欲贷款18亿 ……

操作系统110440113-王力.第六章练习与思考题1.试说明缺页与一般中段的主要区别。

答 :缺页中断与一般中断一样，需要经历保护CPU香肠、分析中断原因、转中断处理程序进行及恢复中断现场等步骤。

但缺页中断是一种特殊的中断，他与一般中断的区别：（1）在指令执行期间产生和处理中断，。

通常cpu是在一条至六年个执行之后去检查是否有中断发生，若有边去处理中断；否则继续执行下一跳指令。

而缺页中断是在指令执行期间发现所要访问的指令或数据不再内存时产生和处理中断。

（2）一条指令执行期间可能产生多次中断。

对于一跳要求读取多个字节数据的指令，指令中的数据可能跨越两个页面。

该指令执行时可能要发生3次中断，一次是访问指令，另外两次访问数据。

2.局布置换和全局置换有何区别？在多道程序系统中建议使用哪一种？答：局部置换是指当前进程在执行过程中发生缺页时，旨在分配给该进程的物理块中选择一页换出。

全局置换是指在所有用户使用的整个存储空间中选择一个页面换出。

在多道程序系统中建议使用局部置换策略。

这样即使某个进程出现了抖动现象，也不致引起其他程序产生抖动，从而将抖动局限在较小的范围内3.虚拟存储的特征是什么？虚拟存储器的容量受到哪两个方面的限制？答：虚拟存储器的特征有以下几个方面：（1）离散性：指进程不必装入连续的内存空间，二十“见缝插针”。

（2）多次性：只一个进程的程序和数据要分多次调入内存。

（3）对换性：指进程在运行过程中，允许将部分程序和数据换进、换出。

（4）虚拟性：指能从逻辑上扩充内存容量。

虚拟存储器的容量主要是受计算机的地址长度和外存容量的限制。

4.已知页面走向是1、2、1、3、1、2、4、2、1、3、4，且进程开始执行时，内存中没有页面，若给该进程分配2个物理块，当采用以下算法时的缺页率是多少？答：页面引用11次，缺页8次，缺页率为8/11=72.7%。

4.在请求页式存储管理系统中，使用先进先出（FIFO）页面置换算法，会产生一种奇怪的现象：分配给进程的页数越多，进程执行时的却也次数反而越高。

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增加、删除目录
在树型结构目录中，用户可为自己建立UPD，并 可以再创建子目录。 对于一个已不需要的目录，可按如下方法删除： 目录为空-删除该目录，置其上级目录中对应目 录项为空； 目录不空-先删除目录中文件，再删除目录； 所有文件和子目录同时被删除。
30
7.3.3 树型目录的特点 多级目录结构与前两种结构相比，有以下 优点： 1.层次清楚 2.解决了文件重名问题 3.查找速度快
Hash法
系统利用用户提供的文件名并将它变换为文件目
录的索引值，再利用该索引值到目录中去查找
Hash法中的冲突处理方法
在利用Hash法索引查找目录时，如果目录表中相
应的目录项是空的，则表示系统中并无指定文件 如果目录项中的文件名与指定文件名相匹配， 则 表示该目录项正是所要寻找的文件所对应的目录 项，故而可从中找到该文件所在的物理地址 如果在目录表的相应目录项中的文件名与指定文 件名并不匹配，此时须将其Hash值再加上一个常 数形成新的索引值， 再返回到第一步重新开始查 找
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2、两级目录
Wang用户目录 用户名 Wang Zhang Gao Zhang用户目录 Report Test Gao用户目录 Beta Device Misx Beta Misx Device Report Test 指向子目录指针 Alpha Test Alpha Test
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两级目录的优点 提高了检索目录的速度 。 在不同的用户目录中， 可以使用相同的文件名。 不同用户还可使用不同的文件名来访问系统中的 同一个共享文件。
优点： 简单，能实现目录管理的基本功能-按名存取。 缺点： 查找速度慢； 不允许重名； 不便于实现文件共享。

操作系统精髓与设计原理课后答案第1章计算机系统概述1.1 列出并简要地定义计算机的四个主要组成部分。

主存储器，存储数据和程序；算术逻辑单元，能处理二进制数据；控制单元，解读存储器中的指令并且使他们得到执行；输入/输出设备，由控制单元管理。

1.2 定义处理器寄存器的两种主要类别。

用户可见寄存器：优先使用这些寄存器，可以使机器语言或者汇编语言的程序员减少对主存储器的访问次数。

对高级语言而言，由优化编译器负责决定把哪些变量应该分配给主存储器。

一些高级语言，如C语言，允许程序言建议编译器把哪些变量保存在寄存器中。

控制和状态寄存器：用以控制处理器的操作，且主要被具有特权的操作系统例程使用，以控制程序的执行。

1.3 一般而言，一条机器指令能指定的四种不同操作是什么？处理器－寄存器：数据可以从处理器传送到存储器，或者从存储器传送到处理器。

处理器－I/O：通过处理器和I/O模块间的数据传送，数据可以输出到外部设备，或者从外部设备输入数据。

数据处理：处理器可以执行很多关于数据的算术操作或逻辑操作。

控制：某些指令可以改变执行顺序。

1.4 什么是中断？中断：其他模块（I/O，存储器）中断处理器正常处理过程的机制。

1.5 多中断的处理方式是什么？处理多中断有两种方法。

第一种方法是当正在处理一个中断时，禁止再发生中断。

第二种方法是定义中断优先级，允许高优先级的中断打断低优先级的中断处理器的运行。

1.6 内存层次的各个元素间的特征是什么？存储器的三个重要特性是：价格，容量和访问时间。

1.7 什么是高速缓冲存储器？高速缓冲存储器是比主存小而快的存储器，用以协调主存跟处理器，作为最近储存地址的缓冲区。

1.8 列出并简要地定义I/O操作的三种技术。

可编程I/O：当处理器正在执行程序并遇到与I/O相关的指令时，它给相应的I/O模块发布命令（用以执行这个指令）；在进一步的动作之前，处理器处于繁忙的等待中，直到该操作已经完成。

中断驱动I/O：当处理器正在执行程序并遇到与I/O相关的指令时，它给相应的I/O模块发布命令，并继续执行后续指令，直到后者完成，它将被I/O模块中断。

第一章作者：佚名来源：网络1、有一台计算机，具有IMB 内存，操作系统占用200KB ，每个用户进程各占200KB 。

如果用户进程等待I/O 的时间为80 % ，若增加1MB 内存，则CPU 的利用率提高多少？答：设每个进程等待I/O 的百分比为P ，则n 个进程同时等待刀O 的概率是Pn ，当n 个进程同时等待I/O 期间CPU 是空闲的，故CPU 的利用率为1-Pn。

由题意可知，除去操作系统，内存还能容纳4 个用户进程，由于每个用户进程等待I/O的时间为80 % , 故：CPU利用率＝l-（80%)4 = 0.59若再增加1MB 内存，系统中可同时运行9 个用户进程，此时：cPu 利用率＝l-（1-80%)9 = 0.87故增加IMB 内存使CPU 的利用率提高了47 % :87 ％/59 ％=147 %147 ％-100 % = 47 %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180rns 至200ms 间（见图中有色部分）3 设有三道程序，按A 、B 、C优先次序运行，其内部计算和UO操作时间由图给出。

试画出按多道运行的时间关系图（忽略调度执行时间）。

完成三道程序共花多少时间？比单道运行节省了多少时间？若处理器调度程序每次进行程序转换化时lms , 试画出各程序状态转换的时间关系图。