第一章
1．什么是操作系统的基本功能?
答：操作系统的职能是管理和控制计算机系统中的所有硬、软件资源，合理地组织计算机工作流程，并为用户提供一个良好的工作环境和友好的接口。操作系统的基本功能包括：处理机管理、存储管理、设备管理、信息管理(文件系统管理)和用户接口等。
2．什么是批处理、分时和实时系统?各有什么特征?
答：批处理系统(batch processingsystem)：操作员把用户提交的作业分类，把一批作业编成一个作业执行序列，由专门编制的监督程序(monitor)自动依次处理。其主要特征是：用户脱机使用计算机、成批处理、多道程序运行。
分时系统(time sharing operation system)：把处理机的运行时间分成很短的时间片，按时间片轮转的方式，把处理机分配给各进程使用。其主要特征是：交互性、多用户同时性、独立性。
实时系统(real time system)：在被控对象允许时间范围内作出响应。其主要特征是：对实时信息分析处理速度要比进入系统快、要求安全可靠、资源利用率低。
3．多道程序设计和多重处理有何区别?
答；多道程序(multiprogramming)是作业之间自动调度执行、共享系统资源，并不是真正地同时执行多个作业；而多重处理(multiprocessing)系统配置多个CPU，能真正同时执行多道程序。要有效使用多重处理，必须采用多道程序设计技术，而多道程序设计原则上不一定要求多重处理系统的支持。
4．讨论操作系统可以从哪些角度出发，如何把它们统一起来？
答；讨论操作系统可以从以下角度出发：（1）操作系统是计算机资源的管理者；（2）操作系统为用户提供使用计算机及界面；（3）用进程管理观点研究操作系统，即围绕进程运行过程来讨论操作系统。
上述这些观点彼此并不矛盾，分别代表了从不同角度对同一事物（操作系统）的观点。每种观点都有助于理解、分析和设计操作系统。
6．设计计算机操作系统与哪些硬件器件有关？
答；计算机操作系统的重要功能之一是对硬件资源的管理。因此设计计算机操作系统时应考虑下述计算机硬件资源：（1）CPU与指令的长度与执行方式；（2）内存、缓存和高速缓存等存储装置；（3）各类寄存器，包括各种通用寄存器、控制寄存器和状态寄存器；（4）中断机构；（5）外部设备与I/O控制装置；（6）内部总线与外部总线；（7）对硬件进行操作的指令集。
第二章
1. 什么是作业?作业步?
答：把在一次应用业务处理过程中，从输入开始到输出结束，用户要求计算机所做的有关该次业务处理的全部工作称为一个作业。作业由不同的顺序相连的作业步组成。作业步是在一个作业的处理过程中，计算机所做的相对独立的工作。如，编辑输入是一个作业步，它产生源程序文件；编译也是一个作业步，它产生目标代码文件。
2. 作业由哪几部分组成? 各有什么功能?
答：作业由三部分组成：程序、数据和作业说明书。程序和数据完成用户所要求的业务处理工作，作业说明书则体现用户的控制意图。
3．作业的输入方式有哪几种?各有何特点
答：作业的输入方式有5种：联机输入方式、脱机输入方式、直接耦合方式、SPOOLING (Simultaneous Peripheral Operations Online)系统和网络输入方式，各有如下特点：
(1) 联机输入方式：用户和系统通过交互式会话来输入作业。
(2) 脱机输入方式：又称预输入方式，利用低档个人计算机作为外围处理机进行输入处理，存储在后备存储器上，然后将此后援存储器连接到高速外围设备上和主机相连，从而在较短的时间内完成作业的输入工作。
(3) 直接耦合方式：把主机和外围低档机通过一个公用的大容量外存直接耦合起来，从而省去了在脱机输入中那种依靠人工干预来传递后援存储器的过程。
(4) SPOOLING系统：可译为外围设备同时联机操作。在SPOOLING系统中，多台外围设备通过通道或DMA器件和主机与外存连接起来，作业的输入输出过程由主机中的操作系统控制。
(5) 网络输入方式：网络输入方式以上述几种输入方式为基础，当用户需要把在计算机网络中某一台主机上输入的信息传送到同一网中另一台主机上进行操作或执行时，就构成了网络输入方式。
4．试述SPOOLING系统的工作原理。
答：在SPOOLING系统中，多台外围设备通过通道或DMA器件和主机与外存连接起来，作业的输入输出过程由主机中的操作系统控制。操作系统中的输入程序包含两个独立的过程，一个过程负责从外部设备把信息读入缓冲区，另一个过程是写过程，负责把缓冲区中的信息送入到外存输入井中。
在系统输入模块收到作业输入请求后，输入管理模块中的读过程负责将信息从输入装置读入缓冲区。当缓冲区满时，由写过程将信息从缓冲区写到外存输入井中。读过程和写过程反复循环，直到一个作业输入完毕。当读过程读到一个硬件结束标志后，系统再次驱动写过程把最后一批信息写入外存并调用中断处理程序结束该次输入。然后，系统为该作业建立作业控制块JCB，从而使输入井中的作业进入作业等待队列，等待作业调度程序选中后进入内存。
5．操作系统为用户提供哪些接口?它们的区别是什么?
答：操作系统为用户提供两个接口，一个是系统为用户提供的各种命令接口，用户利用这些操作命令来组织和控制作业的执行或管理计算机系统。另一个接口是系统调用，编程人员使用系统调用来请求操作系统提供服务，例如申请和释放外设等类资源、控制程序的执行速度等。
6．作业控制方式有哪几种?调查你周围的计算机的作业控制方式。
答：作业控制的主要方式有两种：脱机方式和联机方式。
脱机控制方式利用作业控制语言来编写表示用户控制意图的作业控制程序，也就是作业说明书。作业控制语言的语句就是作业控制命令。不同的批处理系统提供不同的作业控制语言。
联机控制方式不同于脱机控制方式，它不要求用户填写作业说明书，系统只为用户提供一组键盘或其他操作方式的命令。用户使用操作系统提供的操作命令和系统会话，交互地控制程序执行和管理计算机系统。
7．什么是系统调用?系统调用与一般用户程序有什么区别?与库函数和实用程序又有什么区别?
答：系统调用是操作系统提供给编程人员的唯一接口。编程人员利用系统调用，在源程序一级动态请求和释放系统资源，调用系统中已有的系统功能来完成那些与机器硬件部分相关的工作以及控制程序的执行速度等。因此，系统调用像一个黑箱子那样，对用户屏蔽了操作系统的具体动作而只提供有关的功能。
系统调用与一般用户程序、库函数和实用程序的区别是：系统调用程序是在核心态执行，调用它们需要一个类似于硬件中断处理的中断处理机制来提供系统服务。
8．简述系统调用的实现过程。
答：用户在程序中使用系统调用，给出系统调用名和函数后，即产生一条相应的陷入指令，通过陷入处理机制调用服务，引起处理机中断，然后保护处理机现场，取系统调用功能号并寻找子程序入口，通过入口地址表来调用系统子程序，然后返回用户程序继续执行。
9．为什么说分时系统没有作业的概念？
答：因为咋分时系统中，每个用户得到的时间片有限，用户的程序和数据信息直接输入到内存工作区中和其它程序一起抢占系统资源投入执行，而不必进入外存输入井等待作业调度程序选择。因此，分时系统没有作业控制表，也没有作业调度程序。
第三章
1．有人说，一个进程是由伪处理机执行的一个程序，这话对吗？为什么？
答：对。因为伪处理机的概念只有在执行时才存在，它表示多个进程在单处理机上并发执行的一个调度单位。因此，尽管进程是动态概念，是程序的执行过程，但是，在多个进程并发执行时，仍然只有一个进程占据处理机执行，而其它并发进程则处于就绪或等待状态。这些并发进程就相当于由伪处理机执行的程序。
2．试比较进程和程序的区别。
答：(1) 进程是一个动态概念，而程序是一个静态概念，程序是指令的有序集合，无执行含义，进程则强调执行的过程。
(2) 进程具有并行特征(独立性，异步性)，程序则没有。
(3) 不同的进程可以包含同一个程序，同一程序在执行中也可以产生多个进程。
4．试比较作业和进程的区别。
答：并非对所有的程序均成立。例如：
begin
local x
x:=10
print(x)
end
上述程序中x是内部变量，不可能被外部程序访问，因此这段程序的运行不会受外界环境影响。
4．试比较作业和进程的区别。
答：一个进程是一个程序对某个数据集的执行过程，是分配资源的基本单位。作业是用于需要计算机完成某项任务，而要求计算机所做工作的集合。一个作业的完成要经过作业提交，作业收容、作业执行和作业完成4个阶段。而进程是已提交完毕的程序所执行过程的描述，是资源分配的基本单位。其主要区别关系如下：
(1) 作业是用户向计算机提交任务的任务实体。在用户向计算机提交作业之后，系统将存储在外存中的作业等待队列中等待执行。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。任一进程，只要它被创建，总有相应的部分存在于内存中。
(2) 一个作业可由多个进程组成。且必须至少由一个进程组成，但反过来不成立。
(3) 作业的概念主要用在批处理系统中。像Unix这样的分时系统中，则没有作业概念。而进程的概念则用在几乎所有的多道程序系统中。
6．什么是临界区?试举一临界区的例子。
答：临界区是指不允许多个并发进程交叉执行的一段程序。它是由于不同并发进程的程序段共享公用数据或公用数据变量而引起的。所以它又被称为访问公用数据的那段程序。
例如：
getspace：
begin local g
g=stact[top]
top=top-1
End
release(ad)：
Begin
top=top+1
stack[top]＝ad
End
7．并发进程间的制约有哪两种?引起制约的原因是什么?
答：并发进程所受的制约有两种：直接制约和间接制约。
直接制约是由并发进程互相共享对方的私有资源所引起的。
间接制约是由竞争共有资源而引起的。
8．什么是进程间的互斥?什么是进程间同步?
答：进程间的互斥是指：一组并发进程中的一个或多个程序段，因共享某一公有资源而导致它们必须以一个不许交叉执行的单位执行，即不允许两个以上的共享该资源的并发进程同时进入临界区。
进程间的同步是指：异步环境下的一组并发进程因直接制约互相发送消息而进行互相合作、互相等待，使得各进程按一定的速度执行的过程。
9．试比较P，V原语法和加锁法实现进程间互斥的区别。
答：互斥的加锁实现是这样的：当某个进程进入临界区之后，它将锁上临界区，直到它退出临界区时为止。并发进程在申请进入临界区时，首先测试该临界区是否是上锁的，如果该临界区已被锁住，则该进程要等到该临界区开锁之后才有可能获得临界区。
加锁法存在如下弊端：(1) 循环测试锁定位将损耗较多的CPU计算时间；(2) 产生不公平现象。
P，V原语法采用信号量管理相应临界区的公有资源，信号量的数值仅能由P，V原语操作改变，而P，V原语执行期间不允许中断发生。其过程是这样的：当
某个进程正在临界区内执行时，其他进程如果执行了P原语，则该进程并不像lock时那样因进不了临界区而返回到lock的起点，等以后重新执行测试，而是在等待队列中等待由其他进程做V原语操作释放资源后，进入临界区，这时P
原语才算真正结束。若有多个进程做P原语操作而进入等待状态之后，一旦有V 原语释放资源，则等待进程中的一个进入临界区，其余的继续等待。
总之，加锁法是采用反复测试lock而实现互斥的，存在CPU浪费和不公平现像，P，V原语使用了信号量，克服了加锁法的弊端。
10．
答：设第I块缓冲区的公有信号量为metex[I]，保证生产者进程和消费者
进程对同一块缓冲区操作的互斥，初值为1；
设信号量avail为生产者进程的私有信号量，初值为m；
设信号量full为消费者进程的私有信号量，初值为0。
用信号量和P、V操作描述发送过程deposit(data) 和接收过程remove(data) 如下：
deposit(data)：
begin
P(avail)
选择一个空缓冲区i
P(mutex[i])
送数据入缓冲区i
V(mutex[i])
V(full)
End
remove(data)：
begin
P(full)
选择一个满缓冲区i
P(mutex[i])
取缓冲区i中的数据
V(mutex[i])
V(avail)
End
12．
答：定义数组buf[0],buf[1]。
设bufempty[0],buffull[1]是Pa的公有信号量;
设bufempty[1],buffull[0]是Pb的公有信号量;
初值为:
bufempty[0]= bufempty[1]=n
buffull[0]= buffull[1]=0
用信号量和P、V操作描述发送过程send(i,m) 和接收过程receive(i,m) 如下：
send (i,m)：
begin
local x
P(bufempty[i])
按FIFO选择一个空缓冲区buf[i](x) buf[i](x)=m
buf[i](x)置满标记
V(buffull[i])
End
receive(i,m)：
begin
local x
P(buffull[i])
按FIFO选择一个满缓冲区buf[i](x) m=buf[i](x)
buf[i](x)置空标记
V(bufempty[i])
End
Pa调用send(0,m)和receive(1,m)
Pb调用send(1,m)和receive(0,m)
14．
答：设信号量c[i]，初值为1；i=0,1,2,3,4。i表示第i号筷子。
（1）第i个哲学家要吃饭：
eat(i)：
begin
P(c[i])
P(c[i+1 mod 5])
吃饭
V(c[i+1 mod 5])
V(c[i])
End
该过程能保证两个邻座不同时吃饭，但有可能出现每人只拿到一支筷子，谁也吃不上饭的情况。
（1）为解决上述情况，让奇数号的哲学家先取右手边的筷子，偶数号的哲学家先取左手边的筷子。这样只要有一个哲学家拿到了一支筷子，就阻止了邻座的哲学家吃法的企图，从而不会死锁，除非某哲学家永远吃下去。
算法描述如下：
eat(i)：
begin
if i mod 2 == 0 then
{
P(c[i])
P(c[i+1 mod 5])
吃饭
V(c[i+1 mod 5])
V(c[i])
}
else
{
P(c[i+1 mod 5])
P(c[i])
吃饭
V(c[i])
V(c[i+1 mod 5])
}
End
另解：最多只允许4个哲学家同时要求进餐，这样至少有一位哲学家能取到两只筷子并可以进餐，进餐后释放两只筷子，其他哲学家可以陆续进餐。
设哲学家进餐信号量sm=4;筷子信号量c[i]=1(i=0,1,2,3,4)
eat(i)：
begin
P(sm)
P(c[i])
P(c[i+1 mod 5])
吃饭
V(c[i+1 mod 5])
V(c[i])
V(sm)
End
15．什么是线程? 试述线程与进程的区别。
答；线程是在进程内用于调度和占有处理机的基本单位，它由线程控制表、存储线程上下文的用户栈以及核心栈组成。线程可分为用户级线程、核心级线程以及用户／核心混合型线程等类型。其中用户级线程在用户态下执行，CPU调度算法和各线程优先级都由用户设置，与操作系统内核无关。核心级线程的调度算法及线程优先级的控制权在操作系统内核。混合型线程的控制权则在用户和操作系统内核二者。
线程与进程的主要区别有：
(1) 进程是资源管理的基本单位，它拥有自己的地址空间和各种资源，例如内存空间、外部设备等；线程只是处理机调度的基本单位，它只和其他线程一起共享进程资源，但自己没有任何资源。
(2) 以进程为单位进行处理机切换和调度时，由于涉及到资源转移以及现场保护等问题，将导致处理机切换时间变长，资源利用率降低。以线程为单位进行处理机切换和调度时，由于不发生资源变化，特别是地址空间的变化，处理机切换的时间较短，从而处理机效率也较高。
(3) 对用户来说，多线程可减少用户的等待时间。提高系统的响应速度。例如，当一个进程需要对两个不同的服务器进行远程过程凋用时，对于无线程系统的操作系统来说需要顺序等待两个不同调用返回结果后才能继续执行，且在等待中容易发生进程调度。对于多线程系统而言，则可以在同一进程中使用不同的线程同时进行远程过程调用，从而缩短进程的等待时间。
(4) 线程和进程一样，都有自己的状态．也有相应的同步机制，不过，由于线程没有单独的数据和程序空间，因此，线程不能像进程的数据与程序那样，交换到外存存储空间。从而线程没有挂起状态。
(5) 进程的调度、同步等控制大多由操作系统内核完成，而线程的控制既可以由操作系统内核进行，也可以由用户控制进行。
思考题：读者与写者关系问题（读者优先）。
答：设写者互斥信号量wm=1;读者计数器readcount=0;互斥操作readcount 的信号量rm=1;
reader()
begin
P(rm)
Readcount:=readcount+1
If readcount==1 then P(wm)
V(rm)
读数据
P(rm)
Readcount:=readcount-1
If readcount==0 then V(wm)
V(rm)
end
writer()
begin
P(wm)
写数据
V(wm)
end
第四章
1．什么是分级调度?分时系统中有作业调度的概念吗?如果没有，为什么? P86 答：处理机调度问题实际上也是处理机的分配问题。显然只有那些参与竞争处理及所必需的资源都已得到满足的进程才能享有竞争处理机的资格。这时它们处于内存就绪状态。这些必需的资源包括内存、外设及有关数据结构等。从而，在进程有资格竞争处理机之前，作业调度程序必须先调用存储管理、外设管理程序，并按一定的选择顺序和策略从输入井中选择出几个处于后备状态的作业，为它们分配资源和创建进程，使它们获得竞争处理机的资格。
另外，由于处于执行状态下的作业一般包括多个进程，而在单机系统中，每一时刻只能有一个进程占有处理机，这样，在外存中，除了处于后备状态的作业外，还存在处于就绪状态而等待得到内存的作业。我们需要有一定的方法和策略为这部分作业分配空间。因此处理机调度需要分级。
一般来说，处理机调度可分为4级：
(1) 作业调度: 又称宏观调度，或高级调度。
(2) 交换调度：又称中级调度。其主要任务是按照给定的原则和策略，将处于外存交换区中的就绪状态或等待状态的进程调入内存，或处于内存就绪状态或等待状态的进程交换到外存交换区。交换调度主要涉及到内存管理与扩充。
(3) 进程调度：又称微观调度或低级调度。其主要任务是按照某种策略和方法选取一个处于就绪状态的进程占用处理机。在确立了占用处理机的进程之后，系统必须进行进程上下文切换以建立与占用处理机进程相适应的执行环境。
(4) 线程调度：进程中相关堆栈和控制表等的调度。
2．试述作业调度的主要功能。 P88
答: 作业调度的主要功能是：
（1）记录系统中各作业的状况。
（2）按一定的原则对外存输入井上的大量后备作业进行选择。
（3）给选出的作业分配内存、输入输出设备等必要的资源，并建立相应进程，使该作业的相关进程获得竞争处理机的权利。
（4）当作业执行完毕时，还负责回收系统资源。
3．作业调度的性能评价标准有哪些?这些性能评价标准在任何情况下都能反映调度策略的优劣吗?
答：调度的性能评价标准：
（1）对所有作业应该是公平合理的；
（2）应使设备有高的利用率；
（3）每天执行尽可能多的作业；
（4）有快的响应时间。
不能。对于批处理系统，由于主要用于计算，因而对于作业的周转时间要求较高。从而作业的平均周转时间或平均带权周转时间被用来衡量调度程序的优劣。但对于分时系统来说，平均响应时间又被用来衡量调度策略的优劣。对于分时系统，除了要保证系统吞吐量大、资源利用率高之外，还应保证用户能够容忍
的响应时间。因此，在分时系统中，仅仅用周转时间或带权周转时间来衡量调度性能是不够的。
对于实时系统，衡量调度算法优劣的主要标志则是满足用户要求的时限时间。
4．进程调度的功能有哪些? P91
答：进程调度的功能有：
(1)记录和保存系统中所有进程的执行情况；
(2)选择占有处理机的进程；
(3)进行进程上下文切换。
5．进程调度的时机有哪几种? P92
答：进程调度的时机有：
(1)正在执行的进程执行完毕。这时如果不选择新的就绪进程执行，将浪费处理机资源。
(2)执行中进程自己调用阻塞原语将自己阻塞起来进入睡眠等待状态。
(3)执行中进程调用了P原语操作，从而因资源不足而被阻塞：或调用了V 原语操作激活了等待资源的进程队列。
(4)执行中进程提出I／O请求后被阻塞。
(5)在分时系统中时间片已经用完。
(6)在执行完系统调用等系统程序后返回用户程序时，可看做系统进程执行完毕，从而调度选择一新的用户进程执行。
(7)在CPU执行方式是可剥夺时，还有：就绪队列中的某进程的优先级变得高于当前执行进程的优先级，从而也将引发进程调度。
6．假设有4道作业，它们的提交时间及执行时间由下表给出：
作业号提交时刻(时) 执行时间(小时)
1 10:00 2
2 10:20 1
3 10:40 0.5
4 10:50 0.3
计算在单道程序环境下，采用先来先服务调度算法和最短作业优先调度算法时的平均周转时间和平均带权周转时间，并指出它们的调度顺序。
答: (1)先来先服务调度：
调度顺序： 1、2、3、4
1 Ts1：10:00 Te1：12:00 Tr1：
2 Tw1: 0
2 Ts2：10:20 Te2：13:00 Tr2：1 Tw2: 1.7
3 Ts3：10:40 Te3：13:30 Tr3: 0.5 Tw3：2.3
4 Ts4：10:50 Te4：13:50 Tr4: 0.3 Tw4：2.7
T=0.25*(2+2.7+2.8+3)=2.625(h)
W=0.25*(4+0+1.7／1+2.3／0.5+2.7／0.3)=4.825
(2)最短作业优先调度:
调度顺序： 4、3、2、1
1 Ts4: 10:50 Te4：11:10 Tr4：0.3 Tw4：0
2 Ts3：10:40 Te3：11:40 Tr3: 0.5 Tw3：0.5
3 Ts2；10:20 Te2：12:40 Tr2: 1 Tw2: 1.3
4 Ts1：10:00 Te1: 14:40 Tr1：2 Tw1：2.7
T：0.25*(0.3+1+2.3+4.7)= 2.075(h)
W: 0.25*(4+0+1+1.3+2.7／2)=1.9125
以上是4个作业提交完后的调度情况（提交过程中运行其它作业）。如果边提交边调度，又如何？
第五章
1．存储管理的主要功能是什么? P109 5.1节
答：存储管理的主要功能包括以下几点：
(1)在硬件的支持下完成统一管理内存和外存之间数据和程序段自动交换的虚拟存储。
(2)将多个虚存的一维线性空间或多维线性空间变换到内存的唯一的一维物理线性地址。
(3)控制内外存之间的数据传输。
(4)实现内存的分配和回收。
(5)实现内存信息的共享与保护。
2．什么是虚拟存储器?其特点是什么? P110
答：由进程中的目标代码、数据等的虚拟地址组成的虚拟空间称为虚拟存储器。虚拟存储器不考虑物理存储器的大小和信息存放的实际位置，只规定每个进程中相互关联信息的相对位置。每个进程都拥有自己的虚拟存储器，且虚拟存储器的容量是由计算机的地址结构和寻址方式来确定。
实现虚拟存储器要求有相应的地址变换机构，以便把指令的虚拟地址变换为实际物理地址；另外，由于内存空间较小，进程只有部分内容存放于内存中，待执行时根据需要再调入内存。
3．实现地址重定位的方法有哪几类? P111
答：实现地址重定位的方法有两种：静态地址重定位和动态地址重定位。
(1) 静态地址重定位是在虚空间程序执行之前由装配程序完成地址映射工作。静态重定位的优点是不需要硬件支持，但是用静态地址重定位方法进行地址变换无法实现虚拟存储器。静态重定位的另一个缺点是必须占用连续的内存空间和难以做到程序和数据的共享。
(2)动态地址重定位是在程序执行过程中，在CPU访问内存之前由硬件地址变换机构将要访问的程序或数据地址转换成内存地址。动态地址重定位的主要优点有：
①可以对内存进行非连续分配。
②动态重定位提供了实现虚拟存储器的基础。
③动态重定位有利于程序段的共享。
4．常用的内存信息保护方法有哪几种?它们各自的特点是什么? P113 答：常用的内存保护方法有硬件法、软件法和软硬件结合保护法三种。
上下界保护法是一种常用的硬件保护法。上下界存储保护技术要求为每个进程设置对上下界寄存器。上下界寄存器中装有被保护程序和数据段的起始地址和终止地址。在程序执行过程中，在对内存进行访问操作时首先进行访问地址合法性检查，即检查经过重定位之后的内存地址是否在上、下界寄存器所规定的范围之内。若在规定的范围之内,则访问是合法的；否则是非法的，并产生访问越界中断。
保护键法也是一种常用的软件存储保护法。保护键法为每—个被保护存储块分配一个单独的保护键。在程序状态字中则设置相应的保护键开关字段，对不同的进程赋予不同的开关代码以和被保护的存储块中的保护键匹配。保护键可以设置成对读写同时保护的或只对读写进行单项保护的。如果开关字段与保护键匹配或存储块未受到保护，则访问该存储块是允许的，否则将产生访问出错中断。
另外一种常用的硬软件内存保护方式是：界限存储器与CPU的用户态，核心态相结合的保护方式。在这种保护方式下，用户态进程只能访问那些在界限寄存器所规定范围内的内存部分，而核心态进程则可以访问整个内存地址空间。
6．动态分区式管理的常用内存分配算法有哪几种?比较它们各自的优缺点。 P118 答：动态分区式管理的常用内存分配算法有最先适应法(FF)、最佳适应法(BF)和最坏适应法(WF)。
优缺点比较：
①从搜索速度上看最先适应法最佳，最佳适应法和最坏适应法都要求把不同大小的空闲区按大小进行排队。
②从回收过程来看，最先适应法也是最佳，因为最佳适应法和最坏适应法都必须重新调整空闲区的位置。
③最佳适应法找到的空闲区是最佳的，但是会造成内存碎片较多，影响了内存利用率，而最坏适应法的内存碎片最少，但是对内存的请求较多的进程有可能分配失败。
总之，三种算法各有所长，针对不同的请求队列，它们的效率和功能是不一样的。
8．简述什么是覆盖?什么是交换?覆盖和交换的区别是什么? P121 答：将程序划分为若干个功能上相对独立的程序段，按照程序的逻辑结构让那些不会同时执行的程序段共享同一块内存区的内存扩充技术就是覆盖。交换是指先将内存某部分的程序或数据写入外存交换区，再从外存交换区中调入指定的程序或数据到内存中来，并让其执行的一种内存扩充技术。与覆盖技术相比，交换不要求程序员给出程序段之间的覆盖结构，而且，交换主要是在进程或作业之间进行，而覆盖则主要在同一个作业或同一个进程内进行。另外，覆盖只能覆盖那些与覆盖程序段无关的程序段。
9．什么是页式管理?静态页式管理可以实现虚存吗? P123
答：页式管理就是把各进程的虚拟空间划分为若干长度相等的页，把指令按页面大小划分后存放在内存中执行或只在内存中存放那些经常被执行或即将被执行的页，而那些不被经常执行以及在近期内不可能被执行的页则存放于外存中，按一定规则调入的一种内存管理方式。
静态页式管理不能实现虚存，这是因为静态页式管理要求进程或作业在执行前全部被装入内存，作业或进程的大小仍受内存可用页面数的限制。
10.什么是请求页式管理? P127
答：请求页式管理是动态页式内存管理的一种，它在作业或进程开始执行之前，不把作业或进程的程序段和数据段一次性的全部装入内存，而只装入被认为是经常反复执行和调用的工作区部分。其他部分则在执行过程中动态装入。
请求页式管理的调入方式是，当需要执行某条指令而又发现它不在内存时，或当执行某条指令需要访问其他数据或指令时，而这些指令和数据又不在内存中，从而发生缺页中断，系统将外存中相应的页调入内存。
11.请求页式管理中有哪几种常用的页面置换算法?试比较它们的优缺点。 P129
答：比较常用的页面置换算法有：
(1) 随机淘汰算法(randomglongram)。即随机地选择某个用户页面并将其换出。
(2) 轮转法RR(roundrobin)。轮转法循回换出内存可用区内一个可以被换出的页，无论该页是刚被换进或已经换进内存很长时间。
(3) 先进先出法FIFO(firstinfirstout)。FIFO算法选择在内存驻留时间最长的一页将其淘汰。
(4) 最近最久未使用页面置换算法LRU(1east recently unused)。该算法的基本思想是：当需要淘汰某一页时，选择离当前时间最近的一段时间内最久没有使用过的页面先淘汰。
该算法很难实现，比较常用的近似算法：最不经常使用页面淘汰算法LFU、最近没有使用页面淘汰算法NUR。
(5) 理想型淘汰算法OPT(optimalreplacementalgorithm)。该算法淘汰在访问串中将来再也不出现的或是在离当前最远的位置上出现的页面。
12.什么是Belady现象?找出一个Belady现象的例子。P131
答：使用FIFO算法时，在未给进程或作业分配足它所要求的页面数时，有时会出现分配的页面数增多，缺页次数反而增加的奇怪现象。这种现象称为Belady 现象。
假设进程P共有5个页，访问顺序是：1,2,3,4,1,2,5,1,2,3,4,5的缺页情况。
分配3个页面，缺页9次：缺页率9/12=75%
分配4个页面，缺页10次：缺页率10/12=83.3%
此例就出现分配的页面数增多，缺页次数反而增加的奇怪现象，即Belady 现象。
14.什么是段式管理?它与页式管理有何区别? P133
答：段式管理就是将程序按照内容或过程(函数)关系分成段，每段拥有自己的名字。一个用户作业或进程所包含的段对应于一个二维线性虚拟空间，也就是一个二维虚拟存储器。段式管理程序以段为单位分配内存，然后通过地址映射机构把段式虚拟地址转换成实际的内存物理地址。同页式管理时一样，段式管理也采用只把那些经常访问的段驻留内存，而把那些在将来一段时间内不被访问的段放入外存，待需要时自动调入相关段的方法实现二维虚拟存储器。
段式管理和页式管理的主要区别有：
(1) 页式管理中源程序进行编译链接时是将主程序、子程序、数据区等按照线性空间的一维地址顺序排列起来。段式管理则是将程序按照内容或过程(函数)关系分成段，每段拥有自己的名字。一个用户作业或进程所包含的段对应于一个二维线性虚拟空间，也就是一个二维虚拟存储器。
(2) 同动态页式管理一样，段式管理也提供了内外存统一管理的虚存实现。与页式管理不同的是：段式虚存每次交换的是一段有意义的信息，而不是像页式虚存管理那样只交换固定大小的页，从而需要多次的缺页中断才能把所需信息完整地调入内存。
(3) 在段式管理中，段长可根据需要动态增长。这对那些需要不断增加或改变新数据或子程序的段来说，将是非常有好处的。
(4) 段式管理便于对具有完整逻辑功能的信息段进行共享。
(5) 段式管理便于进行动态链接，而页式管理进行动态链接的过程非常复杂。
15.段式管理可以实现虚存吗?如果可以，简述实现方法。P133
答：段式管理可以实现虚存。
段式管理把程序按照内容或过程(函数)关系分成段，每段拥有自己的名字。一个用户作业或进程所包含的段对应于一个二维线性虚拟空间(段号s与段内相对地址w)，也就是一个二维虚拟存储器。段式管理以段为单位分配内存，然后通过地址映射机构把段式虚拟地址转换成实际的内存物理地址。只把那些经常访问的段驻留内存，而把那些在将来一段时间内不被访问的段放入外存，待需要时产生缺段中断，自动调入。
16.为什么要提出段页式管理?它与段式管理及页式管理有何区别? P138
答：因为段式管理和页式管理各有所长。段式管理为用户提供了一个二维的虚拟地址空间，反映了程序的逻辑结构，有利于段的动态增长以及共享和内存保护等，这极大地方便了用户。而分页系统则有效地克服了碎片，提高了存储器的利用效率。从存储管理的目的来讲，主要是方便用户的程序设计和提高内存的利用率。所以人们提出了将段式管理和页式管理结合起来让其互相取长补短的段页式管理。段页式管理与段式和页式管理相比，其访问时间较长。因此，执行效率低。
17.为什么说段页式管理时的虚拟地址仍是二维的?
答：因为在段页式内存管理中，对每一段内的地址空间进行分页式管理只是为了克服在内存分配过程中产生的大量碎片，从而提高存储器的利用效率，它并没有改变段内地址空间的一维结构，所以段页式内存管理中的虚拟地址仍然和段式内存管理中的虚拟地址一样，是二维结构的。
18.段页式管理的主要缺点是什么?有什么改进办法?
答：段页式管理的主要缺点是对内存中指令或数据进行存取时，至少需要对内存进行三次以上的访问。第一次是由段表地址寄存器取段表始址后访问段表，由此取出对应段的页表在内存中的地址。第二次则是访问页表得到所要访问的指令或数据的物理地址。只有在访问了段表和页表之后，第三次才能访问真正需要访问的物理单元。显然。这将大大降低CPU执行指令的速度。
改进办法是设置快速联想寄存器。在快速联想寄存器中．存放当前最常用的段号s，页号p和对应的内存页面地址与其他控制项。当需要访问内存空间某一单元时，可在通过段表、页表进行内存地址查找的同时，根据快速联想寄存器查找其段号和页号。如果所要访问的段或页的地址在快速联想寄存器中，则系统不再访问内存中的段表、页表而直接把快速联想寄存器中的值与页内相对地址d 拼接起来得到内存地址。
19. 什么是局部性原理?什么是抖动?你有什么办法减少系统的抖动现象? P140
答：局部性原理是指在几乎所有程序的执行过程中，在一段时间内，CPU 总是集中地访问程序中的某一个部分而不是对程序的所有部分具有平均的访问概率。
抖动是指当给进程分配的内存小于所要求的工作区时，由于内存外存之间交换频繁，访问外存的时间和输入输出处理时间大大增加，反而造成CPU因等待
数据而空转，使得整个系统性能大大下降。
在物理系统中，为防止抖动的产生，在进行淘汰或替换时，一般总是把缺页进程锁住，不让其换出，从而防止抖动发生。防止抖动发生的另一个办法是设置较大的内存工作区。
第六章
1．简述Linux系统进程的概念?
答：P148
2．Linux进程上下文由哪几部分组成？为什么说核心程序不是进程上下文上午一部分？进程页表也在核心区，它们也不是进程上下文上午一部分吗？
答：进程上下文由task_struct结构、用户栈和核心栈的内容、用户地址空间的征文段、数据段、硬件寄存器的内容以及页表等组成。
核心页表被所有进程共享，所以不是进程上下文的一部分。而进程页表是进程上下文的一部分。
4．Linux的调度策略是什么? 调度时应该封锁中断吗？如果不封锁，会发生什么问题？
答：Linux使用三种调度策略，动态优先数调度SCHED_OTHER,先来先服务调度SCHED_FIFO和轮转法调度SCHED_RR。其中动态优先级调度策略用于普通进程，后两种调度策略用于实时进程。
在调度时应封锁中断，否则在调度过程中由于中断会使进程上下文的切换出现错误。
6． Linux在哪几种情况下发生调度?
答：两种情况：一是进程自动放弃处理机时主动装入调度过程，二是在由核心态转入用户态时，系统设置了高优先级就绪进程的强迫调度标识need_resched时发生调度。
8．什么是软中断?
答：P162
13．Linux存储管理策略中交换和请求调页方式有何区别?
答：P171
第八章
1．什么是文件、文件系统？文件系统有哪些功能？ P198
答：在计算机系统中，文件被解释为一组赋名的相关字符流的集合，或者是相关纪录的集合。
文件系统是操作系统中与管理文件有关的软件和数据。
文件系统的功能是为用户建立文件、撤销、读写、修改和复制文件，以及完成对文件的按名存取和进行存取控制。
2、文件一般按什么分类？可以分为哪几类？ P199
答：文件一般按性质、用途、组织形式、文件中的信息流向或文件的保护级别等分类。
按性质和用途可分为系统文件、库文件和用户文件。
按文件的组织形式可分为普通文件、目录文件和特殊文件。
按文件中的信息流向可分为输入文件、输出文件和输入/输出文件。
按文件的保护级别可分为只读文件、读写文件、可执行文件和不保护文件。
3、什么是文件的逻辑结构？什么是纪录？P200
答：文件的逻辑结构就是用户可见的结构，可分为字符流式的
无结构文件和记录式的有结构文件两大类。
记录是一个具有特定意义的信息单位，他由该纪录在文件中的逻辑地址（相对位置）与记录名所对应的一组关键字、属性及其属性值所组成。
7、文件的物理结构有哪几种？为什么说串联文件结构不适于随机存取？P205
答：文件的物理结构是指文件在存储设备上的存取方法。常用的文件的物理结构有连续文件、串联文件和索引文件三种。
串联文件结构用非连续的物理块来存取文件信息。这些非连续的物理块之间没有顺序关系，链接成一个串联队列。搜索时只能按队列中的串联指针顺序搜索，存取方法应该是顺序存取的。否则，为了读取某个信息块而造成的磁头大幅度移动将花去较多的时间。因此，串联文件结构不适于随机存取。
9、常用的文件存储设备的管理方法有哪些？试述主要优缺点。P209
答：文件存储设备的管理实质上是一个空闲块的组织和管理问题。有3种不同的空闲块管理方法，即空闲文件目录、空闲块链和位示图。
空闲文件目录管理方法就是把文件存储设备中的空闲块的块号统一放在一个称为空闲文件目录的物理块中，其中空闲文件目录的每个表项对应一个由多个空闲块构成的空闲区。该方法实现简单，适于连续文件结构的文件存储区的分配与回收。但是由于回收时不进行合并，所以使用该方法容易产生大量的小块空闲区。
空闲块链法把文件存储设备上的所有空闲块链接在一起，从链头分配空闲块，把回收的空闲块插入到链尾。该方法不占用额外的空间，但实现复杂。
位示图法是从内存中划出若干字节，每个比特位对应一个物理块的使用情况。如果该位为0表示对应的块是空闲的，为1表示对应的物理块已分配出去。位示图法在查找空闲块时无需启动外设，但要占用内存空间。
11、什么是文件目录？文件目录中包含哪些信息？P211
答：一个文件的文件名和对该文件实施控制管理的说明信息成为该文件的说明信息，又称为该文件的文件控制块(FCB)。把所有的FCB组织在一起，就构成了文件目录，即文件控制块的有序集合。
文件目录中包含文件名、与文件名相对应的文件内部标识以及文件信息在文件存储设备上的第一个物理块的地址等信息。另外还可能包含关于文件的逻辑结构、物理结构、存取控制信息和管理等信息。
13、文件存取控制方式有哪几种？试比较它们各自的优缺点。P216
答：文件存取控制方式一般有存取控制矩阵、存取控制表、口令和密码术4种方式。
存取控制矩阵方式以一个二维矩阵来进行存取控制。而且矩阵的一维是所有的用户。另一维是所有的文件。对应的矩阵元素则是用户对文件的存取控制权。存取控制矩阵的方法在概念上比较简单，但是当用户和文件较多时，存取控制矩阵将变得非常庞大，从而时间和空间的开销都很大。
存取控制表以文件为单位，把用户按某种关系划分为若干组，同时规定每组的存取限制。这样所有用户组对文件权限的集合就形成了该文件的存取控制表。存取控制表方法占用空间较小，搜索效率也较高，但要对用户分组，引入了额外的开销。
口令方式有两种。一种是当用户进入系统时，为建立终端进程时获得系统使用权的口令。另一种方式是，每个用户在创建文件时，为每个创建的文件设置一个口令，且将其置于文件说明中。当任一用户想使用该文件时，都必须首先提供口令。口令方式比较简单，占用的内存单元以及验证口令所费时间都非常少。不过，相对来说，口令方式保密性能比较差。
密码术方式在用户创建源文件并写入存储设备时对文件进行编码加密，在读出文件时对文件进行译码解密。加密方式具有保密性强的优点。但是，由于加密解密工作要耗费大量的处理时间，因此，加密技术是以牺牲系统开销为代价的。
第九章
1. 设备管理的目标和功能是什么?
答：设备管理的目标是：
(1) 选择和分配输入／输出设备以便进行数据传输操作；
(2) 控制输入／输出设备和CPU(或内存)之间交换数据;
(3) 为用户提供一个友好的透明接口;
(4) 提高设备和设备之间、CPU和设备之间，以及进程和进程之间的并行操作，以使操作系统获得最佳效率。
设备管理的功能是：
(1) 提供和进程管理系统的接口；
(2) 进行设备分配；
(3) 实现设备和设备、设备和CPU等之间的并行操作；
(4) 进行缓冲区管理。
2．数据传送控制方式有哪几种?试比较它们各自的优缺点。
答：数据传送控制方式有程序直接控制方式、中断控制方式、DMA方式和通道方式4种。
程序直接控制方式就是由用户进程来直接控制内存或CPU和外围设备之间的数据传送。它的优点是控制简单，也不需要多少硬件支持。它的缺点是CPU
和外围设备只能串行工作;设备之间只能串行工作,无法发现和处理由于设备或其他硬件所产生的错误。
中断控制方式是利用向CPU发送中断的方式控制外围设备和CPU之间的数据传送。它的优点是大大提高了CPU的利用率且能支持多道程序和设备的并行操作。它的缺点是由于数据缓冲寄存器比较小，如果中断次数较多，仍然占用了大量CPU时间；在外围设备较多时，由于中断次数的急剧增加，可能造成CPU无法响应中断而出现中断丢失的现象；如果外围设备速度比较快，可能会出现CPU
来不及从数据缓冲寄存器中取走数据而丢失数据的情况。
DMA方式是在外围设备和内存之间开辟直接的数据交换通路进行数据传送。它的优点是除了在数据块传送开始时需要CPU的启动指令，在整个数据块传送结束时需要发中断通知CPU进行中断处理之外，不需要CPU的频繁干涉。它的缺点是在外围设备越来越多的情况下，多个DMA控制器的同时使用，会引起内存地址的冲突并使得控制过程进一步复杂化。
通道方式是使用通道来控制内存或CPU和外围设备之间的数据传送。通道是一个独立与CPU的专管输入／输出控制的机构，它控制设备与内存直接进行数据交换。它有自己的通道指令，这些指令受CPU启动，并在操作结束时向CPU发中断信号。该方式的优点是进一步减轻了CPU的工作负担，增加了计算机系统的并行工作程度。缺点是增加了额外的硬件，造价昂贵。
3．什么是通道?试画出通道控制方式时的CPU、通道和设备的工作流程图。
答：通道是一个独立与CPU的专管输入／输出控制的机构，它控制设备与内存直接进行数据交换。它有自己的通道指令，这些指令受CPU启动，并在操作结束时向CPU发中断信号。
4. 什么是中断?什么叫中断处理?什么叫中断响应?
答: 中断是指计算机在执行期间，系统内发生任何非寻常的或非预期的急需处理事件，使得CPU暂时中断当前正在执行的程序而转去执行相应的事件处理程序，待处理完毕后又返回原来被中断处继续执行的过程。
CPU转去执行相应的事件处理程序的过程称为中断处理。
CPU收到中断请求后转到相应的事件处理程序称为中断响应。
5．什么叫关中断?什么叫开中断?什么叫中断屏蔽?
答：把CPU内部的处理机状态字PSW的中断允许位清除从而不允许CPU响应中断叫做关中断。
设置CPU内部的处理机状态字PSW的中断允许位从而允许CPU响应中断叫做开中断。
中断屏蔽是指在中断请求产生之后，系统用软件方式有选择地封锁部分中断而允许其余部分的中断仍能得到响应。
6．什么是陷阱?什么是软中断?试述中断、陷阱和软中断之间异同。
答：陷阱指处理机和内存内部产生的中断，它包括程序运算引起的各种错误，如地址非法、校验错、页面失效。存取访问控制错、从用户态到核心态的切换等都是陷阱的例子。软中断是通信进程之间用来模拟硬中断的一种信号通信方式。
8．什么是缓冲?为什么要引入缓冲?
答：缓冲即是使用专用硬件缓冲器或在内存中划出一个区域用来暂时存放输入输出数据的器件。
引入缓冲是为了匹配外设和CPU之间的处理速度，减少中断次数和CPU的中断处理时间，同时解决DMA或通道方式时的数据传输瓶颈问题。
13．什么是I/O控制?它的主要任务是什么?
答：I/O控制是指从用户进程的输入输出请求开始，给用户进程分配设备和启动有关设备进行I/O操作，并在I/O操作完成之后响应中断，直至善后处理为止的整个系统控制过程。
15．设备驱动程序是什么？为什么要有设备驱动程序？用户进程怎样使用驱动程序?
答：设备驱动程序是驱动外部物理设备和相应DMA控制器或I/O控制器等器件，使之可以直接和内存进行I/O操作的子程序的集合。它们负责设置相应设备有关寄存器的值，启动设备进行I/O操作，指定操作的类型和数据流向等。
设备驱动程序屏蔽了直接对硬件操作的细节，为编程者提供操纵设备的友好接口。
用户进程通过调用设备驱动程序提供的接口来使用设备驱动程序。
首页入门学 习 程序 员 计算机考 研 计算机电子书 下载 硬件知 识 网络知 识 专业课程答案 下载 视频教程下载 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
操作系统练习题 第一章引言 (一单项选择题 1操作系统是计算机系统的一种( 。A.应用软件 B.系统软件c.通用软件D.工具软件 2.操作系统目的是提供一个供其他程序执行的良好环境,因此它必须使计算机( A.使用方便 B.高效工作 C.合理使用资源 D.使用方便并高效工作 3.允许多个用户以交互方式使用计算机的操作系统是( 。A.分时操作系统 B.批处理单道系统 C.实时操作系统 D.批处理多道系统 4.下列系统中( 是实时系统。A.计算机激光照排系统 B.办公自动化系统 C.化学反应堆控制系统 D.计算机辅助设计系统 5.操作系统是一种系统软件,它( 。A.控制程序的执行 B.管理计算机系统的资源 C.方便用户使用计算机 D.管理计算机系统的资源和控制程序的执行 6.计算机系统把进行( 和控制程序执行的功能集中组成一种软件,称为操作系统 A.CPU管理 B.作业管理 C.资源管理 D.设备管理 7.批处理操作系统提高了计算机系统的工作效率,但( 。 A.不能自动选择作业执行 B.无法协调资源分配 c.不能缩短作业执行时间 D在作业执行时用户不能直接干预 8.分时操作系统适用于( 。A.控制生产流水线B.调试运行程序c.大量的数据处理D.多个计算机资源共享 9.在混合型操作系统中,“前台”作业往往是指( 。A.由批量单道系统控制的作业 B.由批量多道系统控制的作业 c.由分时系统控制的作业D.由实时系统控制的作业
10.在批处理兼分时的系统中,对( 应该及时响应,使用户满意。A.批量作业B.前台作业c.后台作业D.网络通信 11.实时操作系统对可靠性和安全性要求极高,它( 。A.十分注重系统资源的利用率B.不强调响应速度 c.不强求系统资源的利用率 D.不必向用户反馈信息 12.分布式操作系统与网络操作系统本质上的不同之处在于( 。A.实现各台计算机之间的通信B.共享网络个的资源 c.满足较大规模的应用 D.系统中若干台计算机相互协作完成同一任务 13.SPOOL技术用于( 。A.存储管理B.设备管理C.文件管理 D.作业管理 14.( 为用户分配主存空间,保护主存中的程序和数据不被破坏,提高主存空间的利用率。 A处理器管理 B.存储管理 c.文件管理 D.作业管理 (二填空题 1. 计算机系统是按用户要求接收和存储信息,自动进行_______并输出结果信息的系统。 2.计算机是由硬件系统和_______系统组成。 3.软件系统由各种_______和数据组成。 4.计算机系统把进行_______和控制程序执行的功能集中组成一种软件称为操作系统。 5.操作系统使用户合理_______,防止各用户间相互干扰。 6.使计算机系统使用方便和_______是操作系统的两个主要设计目标。 7.批处理操作系统、_______和实时操作系统是基本的操作系统。 8.用户要求计算机系统中进行处理的一个计算机问题称为_______。
MODERN OPERATING SYSTEMS SECOND EDITION PROBLEM SOLUTIONS ANDREW S.TANENBAUM Vrije Universiteit Amsterdam,The Netherlands PRENTICE HALL UPPER SADDLE RIVER,NJ 07458课后答案网 w w w .k h d a w .c o m
SOLUTIONS TO CHAPTER 1PROBLEMS 1.An operating system must provide the users with an extended (i.e.,virtual)machine,and it must manage the I/O devices and other system resources. 2.Multiprogramming is the rapid switching of the CPU between multiple processes in memory.It is commonly used to keep the CPU busy while one or more processes are doing I/O. 3.Input spooling is the technique of reading in jobs,for example,from cards,onto the disk,so that when the currently executing processes are ?nished,there will be work waiting for the CPU.Output spooling consists of ?rst copying printable ?les to disk before printing them,rather than printing directly as the output is generated.Input spooling on a personal computer is not very likely,but output spooling is. 4.The prime reason for multiprogramming is to give the CPU something to do while waiting for I/O to complete.If there is no DMA,the CPU is fully occu-pied doing I/O,so there is nothing to be gained (at least in terms of CPU utili-zation)by multiprogramming.No matter how much I/O a program does,the CPU will be 100percent busy.This of course assumes the major delay is the wait while data are copied.A CPU could do other work if the I/O were slow for other reasons (arriving on a serial line,for instance). 5.Second generation computers did not have the necessary hardware to protect the operating system from malicious user programs. 6.It is still alive.For example,Intel makes Pentium I,II,and III,and 4CPUs with a variety of different properties including speed and power consumption.All of these machines are architecturally compatible.They differ only in price and performance,which is the essence of the family idea. 7.A 25×80character monochrome text screen requires a 2000-byte buffer.The 1024×768pixel 24-bit color bitmap requires 2,359,296bytes.In 1980these two options would have cost $10and $11,520,respectively.For current prices,check on how much RAM currently costs,probably less than $1/MB. 8.Choices (a),(c),and (d)should be restricted to kernel mode. 9.Personal computer systems are always interactive,often with only a single user.Mainframe systems nearly always emphasize batch or timesharing with many users.Protection is much more of an issue on mainframe systems,as is ef?cient use of all resources. 10.Every nanosecond one instruction emerges from the pipeline.This means the machine is executing 1billion instructions per second.It does not matter at all how many stages the pipeline has.A 10-stage pipeline with 1nsec per 课后答案网 w w w .k h d a w .c o m
操作系统概第七版中文版习题答案（全） 1.1在多道程序和分时环境中，多个用户同时共享一个系统，这种情况导致多种安全问题。a. 列出此类的问题 b.在一个分时机器中，能否确保像在专用机器上一样的安全度？并解释之。 答：a.窃取或者复制某用户的程序或数据；没有合理的预算来使用资源（CPU，内存，磁盘空间，外围设备）ｂ．应该不行，因为人类设计的任何保护机制都会不可避免的被另外的人所破译，而且很自信的认为程序本身的实现是正确的是一件困难的事。 1.2资源的利用问题在各种各样的操作系统中出现。试例举在下列的环境中哪种资源必须被严格的管理。（ａ）大型电脑或迷你电脑系统（ｂ）与服务器相联的工作站（ｃ）手持电脑 答：（ａ）大型电脑或迷你电脑系统：内存和CPU资源，外存，网络带宽（ｂ）与服务器相联的工作站：内存和CPU资源（ｃ）手持电脑：功率消耗，内存资源 1.3在什么情况下一个用户使用一个分时系统比使用一台个人计算机或单用户工作站更好？ 答：当另外使用分时系统的用户较少时，任务十分巨大，硬件速度很快，分时系统有意义。充分利用该系统可以对用户的问题产生影响。比起个人电脑，问题可以被更快的解决。还有一种可能发生的情况是在同一时间有许多另外的用户在同一时间使用资源。当作业足够小，且能在个人计算机上合理的运行时，以及当个人计算机的性能能够充分的运行程序来达到用户的满意时，个人计算机是最好的，。 1.4在下面举出的三个功能中，哪个功能在下列两种环境下，(a)手持装置(b)实时系统需要操作系统的支持？(a)批处理程序(b)虚拟存储器(c)分时 答：对于实时系统来说，操作系统需要以一种公平的方式支持虚拟存储器和分时系统。对于手持系统，操作系统需要提供虚拟存储器，但是不需要提供分时系统。批处理程序在两种环境中都是非必需的。 1.5描述对称多处理（ＳＭＰ）和非对称多处理之间的区别。多处理系统的三个优点和一个缺点？ 答：ＳＭＰ意味着所以处理器都对等，而且I/O可以在任何处理器上运行。非对称多处理有一个主处理器控制系统，与剩下的处理器是随从关系。主处理器为从处理器安排工作，而且I/O也只在主处理器上运行。多处理器系统能比单处理器系统节省资金，这是因为他们能共享外设，大容量存储和电源供给。它们可以更快速的运行程序和增加可靠性。多处理器系统能比单处理器系统在软、硬件上也更复杂（增加计算量、规模经济、增加可靠性） 1.6集群系统与多道程序系统的区别是什么？两台机器属于一个集群来协作提供一个高可靠性的服务器的要求是什么？ 答：集群系统是由多个计算机耦合成单一系统并分布于整个集群来完成计算任务。另一方面，多道程序系统可以被看做是一个有多个CPU组成的单一的物理实体。集群系统的耦合度比多道程序系统的要低。集群系统通过消息进行通信，而多道程序系统是通过共享的存储空间。为了两台处理器提供较高的可靠性服务，两台机器上的状态必须被复制，并且要持续的更新。当一台处理器出现故障时，另一台处理器能够接管故障处理的功能。 1.7试区分分布式系统（distribute system）的客户机-服务器（client-server）模型与对等系统（peer-to-peer）模型 答：客户机-服务器（client-server）模型可以由客户机和服务器的角色被区分。在这种模型下，客户机向服务器发出请求，然后服务器满足这种请求。对等系统（peer-to-peer）模
《操作系统教程》习题答案
习题1 1．单项选择题 （1）大中小型计算机是以为中心的计算机系统。 A、CPU B、存储器 C、系统总线 D、通道 （2）以下关于操作系统的说法正确的是。 A、批处理系统是实现人机交互的系统 B、批处理系统具有批处理功能，但不具有交互能力 C、分时系统是实现自动控制，无须人为干预的系统 D、分时系统即具有分时交互能力，又具有批处理能力 （3）操作系统的职能是管理软硬件资源、合理地组织计算机工作流程和。 A、为用户提供良好的工作环境和接口 B、对用户的命令作出快速响应 C、作为服务机构向其它站点提供优质服务 D、防止有人以非法手段进入系统 （4）设计实时操作系统时，首先应考虑系统的。 A、可靠性和灵活性 B、实时性和可靠性 C、优良性和分配性 D、灵活性和分配性 （5）多道程序设计是指。 A、在分布式系统中同一时刻运行多个程序 B、在一台处理器上并行运行多个程序 C、在实时系统中并发运行多个程序 D、在一台处理器上并发运行多个程序 （6）以下关于并发性和并行性的说法正确的是。 A、并发性是指两个及多个事件在同一时刻发生 B、并发性是指两个及多个事件在同一时间间隔内发生 C、并行性是指两个及多个事件在同一时间间隔内发生 D、并发性是指进程，并行性是指程序 （1）B （2）B （3）A （4）B （5）D （6）B 2．填空题 （1）微机是以总线为纽带构成的计算机系统。 （2）在批处理兼分时系统中，往往把由分时系统控制的作业称为前台作业，把由批处理系统控制的作业称为后台作业。 （3）在分时系统中，若时间片长度一定，则用户数越多，系统响应时间越慢。 （4）分布式操作系统能使系统中若干台计算机协同完成一个共同的任务，分解问题成为子计算并使之在系统中各台计算机上并行执行，以充分利用各计算机的优势。 （5）用户通过网络操作系统可以网络通信、资源共享，从而大大扩展了计算机的应用范围。 3．简答题 （1）什么是操作系统？现代操作系统的基本特征是什么？并发性 （2）什么是批处理系统，衡量批处理系统好坏的主要指标是什么？及时性 （3）试述分时系统的原理及其特性。时间片原则交互性同时性独立性及时性
第5章死锁 1）选择题 （1）为多道程序提供的可共享资源不足时，可能出现死锁。但是，不适当的_C__ 也可能产生死锁。 A. 进程优先权 B. 资源的线性分配 C. 进程推进顺序 D. 分配队列优先权 （2）采用资源剥夺法可以解除死锁，还可以采用_B___ 方法解除死锁。 A. 执行并行操作 B. 撤消进程 C. 拒绝分配新资源 D. 修改信号量 （3）发生死锁的必要条件有四个，要防止死锁的发生，可以通过破坏这四个必要条件之一来实现，但破坏_A__ 条件是不太实际的。 A. 互斥 B. 不可抢占 C. 部分分配 D. 循环等待 （4）为多道程序提供的资源分配不当时，可能会出现死锁。除此之外，采用不适当的_ D _ 也可能产生死锁。 A. 进程调度算法 B. 进程优先级 C. 资源分配方法 D. 进程推进次序 （5）资源的有序分配策略可以破坏__D___ 条件。 A. 互斥使用资源 B. 占有且等待资源 C. 非抢夺资源 D. 循环等待资源 （6）在__C_ 的情况下，系统出现死锁。 A. 计算机系统发生了重大故障 B. 有多个封锁的进程同时存在 C. 若干进程因竞争资源而无休止地相互等待他方释放已占有的资源 D. 资源数大大小于进程数或进程同时申请的资源数大大超过资源总数 （7）银行家算法在解决死锁问题中是用于_B__ 的。 A. 预防死锁 B. 避免死锁 C. 检测死锁 D. 解除死锁 （8）某系统中有3个并发进程，都需要同类资源4个，试问该系统不会发生死锁的最少资源数是_C__ 。
A. 12 B. 11 C. 10 D. 9 （9）死锁与安全状态的关系是_A__ 。 A. 死锁状态一定是不安全状态 B. 安全状态有可能成为死锁状态 C. 不安全状态就是死锁状态 D. 死锁状态有可能是安全状态 （10）如果系统的资源有向图_ D __ ，则系统处于死锁状态。 A. 出现了环路 B. 每个进程节点至少有一条请求边 C. 没有环路 D. 每种资源只有一个，并出现环路 （11）两个进程争夺同一个资源，则这两个进程 B 。 A. 一定死锁 B. 不一定死锁 C. 不死锁 D. 以上说法都不对 （12）设有4个可用的某类资源，由3个进程共享，每个进程最多可申请 B 个资源而使系统不会死锁。 A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 2）填空题 （1）在有m（m>=2）个进程的系统中出现死锁时，处于死锁状态中的进程个数k应该满足的条件是_2<=k<=m____ 。 （2）银行家算法中，当一个进程提出的资源请求将导致系统从安全状态进入不安全状态时，系统就拒绝它的资源请求。 （3）对待死锁，一般应考虑死锁的预防、避免、检测和解除四个问题。典型的银行家算法是属于避免死锁，破坏环路等待条件是属于预防死锁，而剥夺资源是检测和解除死锁的基本方法。 （4）死锁检测方法要解决两个问题，一是判断系统是否出现了死锁，二是当有死锁发生时怎样去解除死锁。 3）判断题 （1）在发生死锁的四个必要条件中，要四个同时不具备才不会发生死锁。 解：错。在发生死锁的四个必要条件中，只要有一个条件不具备，就不会发生死锁。 （2）若系统处于不安全状态，则一定产生了死锁。 解：错。若系统处于不安全状态，不一定产生死锁。 （3）如果系统处于安全状态，则安全序列一定是唯一的。 解：错。如果系统处于安全状态，则安全序列不一定唯一。 （4）在对系统资源分配图进行简化时，不同的简化次序会得到相同的简化结果。 解：对。 （5）计算机产生死锁的根本原因是资源有限和操作次序不当。 解：对。
第三章内存管理习题 1.IBM360有一个设计，为了对2KB大小的块进行加锁，会对每个块分配一个4bit的密钥，这个密钥存在PSW（程序状态字）中，每次内存引用时，CPU都会进行密钥比较。但该设计有诸多缺陷，除了描述中所言，请另外提出至少两条缺点。 A：密钥只有四位，故内存只能同时容纳最多十六个进程；需要用特殊硬件进行比较，同时保证操作迅速。 2.在图3-3中基址和界限寄存器含有相同的值16384，这是巧合，还是它们总是相等？如果这只是巧合，为什么在这个例子里它们是相等的？ A：巧合。基地址寄存器的值是进程在内存上加载的地址；界限寄存器指示存储区的长度。 3.交换系统通过紧缩来消除空闲区。假设有很多空闲区和数据段随机分布，并且读或写32位长的字需要10ns的时间，紧缩128MB大概需要多长时间？为了简单起见，假设空闲区中含有字0，内存中最高地址处含有有效数据。 A：32bit=4Byte===>每字节10/4=2.5ns 128MB=1282^20=2^27Byte 对每个字节既要读又要写，22.5*2^27=671ms 4.在一个交换系统中，按内存地址排列的空闲区大小是10MB，4MB，20MB，18MB，7MB，9MB，12MB，和15MB。对于连续的段请求： (a) 12MB (b) 10MB (c) 9MB
使用首次适配算法，将找出哪个空闲区？使用最佳适配、最差适配、下次适配算法呢？ A：首次适配算法：20MB，10MB，18MB；最佳适配算法：12MB，10MB，9MB；最差适配算法：20MB；18MB；15MB；下次适配算法：20MB；18MB；9MB； 5.物理地址和虚拟地址有什么区别？ A：实际内存使用物理地址。这些是存储器芯片在总线上反应的数字。虚拟地址是指一个进程的地址空间的逻辑地址。因此，具有32位字的机器可以生成高达4GB的虚拟地址，而不管机器的内存是否多于或少于4GB。 6.对下面的每个十进制虚拟地址，分別使用4KB页面和8KB页面计算虚拟页号和偏移量：20000，32768，60000。 A：转换为二进制分别为：0100111000100000 虚拟地址应该是16位1000000000000000 1110101001100000 4KB页面偏移量范围0～4027，需要12位来存储偏移量，剩下4位作为页号；同理8KB页面需要13位来存储偏移量，剩下3位作为页号；所以，4KB | 8KB 页号| 偏移量| 页号| 偏移量20000 | 0100 111000100000 | 010 0111000100000 32768 | 1000 000000000000 | 100 0000000000000 60000 | 1110 101001100000 | 111 0101001100000 7. 使用图3-9的页表，给出下面每个虚拟地址对应的物理地址：
内存1通常情况下，在下列存储管理方式中，（）支持多道程序设计、管理最简单，但存储碎片多；（）使内存碎片尽可能少，而且使内存利用率最高。 Ⅰ．段式；Ⅱ．页式；Ⅲ．段页式；Ⅳ．固定分区；Ⅴ．可变分区 正确答案：Ⅳ；Ⅰ 2为使虚存系统有效地发挥其预期的作用，所运行的程序应具有的特性是（）。 正确答案：该程序应具有较好的局部性(Locality) 3提高内存利用率主要是通过内存分配功能实现的，内存分配的基本任务是为每道程序（）。使每道程序能在不受干扰的环境下运行，主要是通过（）功能实现的。Ⅰ．分配内存；Ⅱ．内存保护；Ⅲ．地址映射；Ⅳ．对换；Ⅴ．内存扩充；Ⅵ．逻辑地址到物理地址的变换；Ⅶ．内存到外存间交换；Ⅷ．允许用户程序的地址空间大于内存空间。 正确答案：Ⅰ；Ⅱ 4适合多道程序运行的存储管理中，存储保护是 正确答案：为了防止各道作业相互干扰 5下面哪种内存管理方法有利于程序的动态链接（）？ 正确答案：分段存储管理
6在请求分页系统的页表增加了若干项，其中状态位供（）参考。 正确答案：程序访问 7从下面关于请求分段存储管理的叙述中，选出一条正确的叙述（）。 正确答案：分段的尺寸受内存空间的限制，但作业总的尺寸不受内存空间的限制8虚拟存储器的特征是基于（）。 正确答案：局部性原理 9实现虚拟存储器最关键的技术是（）。 正确答案：请求调页(段) 10“抖动”现象的发生是由（）引起的。 正确答案：置换算法选择不当 11 在请求分页系统的页表增加了若干项，其中修改位供（）参考。 正确答案：换出页面 12 虚拟存储器是正确答案：程序访问比内存更大的地址空间 13测得某个请求调页的计算机系统部分状态数据为：CPU利用率20％，用于对换空间的硬盘的利用率97.7％，其他设备的利用率5％。由此断定系统出现异常。此种情况下（）能提高CPU的利用率。
习题五设备管理 一、单项选择题 1、在操作系统中，用户在使用I/O设备时，通常采用（）。 A.物理设备名 B.逻辑设备名 C.虚拟设备名 D.设备牌号 2、操作系统中采用缓冲技术的目的是为了增强系统（）的能力。 A.串行操作 B. 控制操作 C.重执操作 D.并行操作 3、操作系统采用缓冲技术，能够减少对CPU的（）次数，从而提高资源的利用率。 A. 中断 B.访问 C. 控制 D. 依赖 4、CPU输出数据的速度远远高于打印机的打印速度，为了解决这一矛盾，可采用（）。 A.并行技术 B.通道技术 C.缓冲技术 D.虚存技术 5、引入缓冲技术是为了（）． A.提高设备利用率 B.提高内存接口 C.扩充相对地址空间 D.提高CPU和I/O设备之间交换信息的速度 6、通道是一种（）。 A.I/O端口 B.数据通道 C.I/O专用处理机 D.软件工具 7、设备管理的主要程序之一是设备分配程序，当进程请求在内存和外设之间传送信息时， 设备分配程序分配设备的过程通常是（）。 A、先分配设备，再分配控制器，最后分配通道 B、先分配控制器，再分配设备，最后分配通道 C、先分配通道，再分配设备，最后分配控制器 D、先分配通道，再分配控制器，最后分配设备 8、下列描述中，不是设备管理的功能的是（）。 A．实现外围设备的分配与回收B．缓冲管理与地址转换 C．实现按名存取D．实现I/O操作 9、用户编制的程序与实际使用的物理设备无关是由（）功能实现的。 A．设备分配B．设备驱动C．虚拟设备D．设备独立性 10、SPOOLing技术利用于（）。 A.外设概念 B.虚拟设备概念 C.磁带概念 D.存储概念 11、通过硬件和软件的功能扩充，把原来独立的设备改造成能为若干用户共享的设备，这种 设备称为（）。 A．存储设备B．系统设备 C．用户设备D．虚拟设备 12、采用SPOOLing技术的目的是（）。 A、提高外设和主机的利用率 B、提高内存和主机效率 C、减轻用户编程负担 D、提高程序的运行速度 13、假脱机技术一般不适用于（）。 A、分时系统 B、多道批处理系统 C、网络操作系统 D、多处理机系统
第四章文件系统习题 Q1: 给出文件/etc/passwd的五种不同的路径名。（提示：考虑目录项”.”和”…”。） A: /etc/passwd /./etc/passwd /././etc/passwd /./././etc/passwd /etc/…/etc/passwd /etc/…/etc/…/etc/passwd /etc/…/etc/…/etc/…/etc/passwd /etc/…/etc/…/etc/…/etc/…/etc/passwd Q2：在Windows中，当用户双击资源管理器中列出的一个文件时，就会运行一个程序，并以这个文件作为参数。操作系统要知道运行的是哪个程序，请给出两种不同的方法。 A:Windows使用文件扩展名。每种文件扩展名对应一种文件类型和某些能处理这种类型的程序。另一种方式时记住哪个程序创建了该文件，并运行那个程序。Macintosh以这种方式工作。
Q3：在早期的UNIX系统中，可执行文件（a.out）以一个非常特別的魔数开始，这个数不是随机选择的。这些文件都有文件头，后面是正文段和数据段。为什么要为可执行文件挑选一个非常特别的魔数，而其他类型文件的第一个字反而有一个或多或少是随机选择的魔数？ A：这些系统直接把程序载入内存，并且从word0（魔数）开始执行。为了避免将header作为代码执行，魔数是一条branch指令，其目标地址正好在header之上。按这种方法，就可能把二进制文件直接读取到新的进程地址空间，并且从0 开始运行。 Q4: 在UNIX中open系统调用绝对需要吗？如果没有会产生什么结果？ A: open调用的目的是：把文件属性和磁盘地址表装入内存，便与后续调用的快速访问。 首先，如果没有open系统调用，每次读取文件都需要指定要打开的文件的名称。系统将必须获取其i节点，虽然可以缓存它，但面临一个问题是何时将i节点写回磁盘。可以在超时后写回磁盘，虽然这有点笨拙，但它可能起作用。 Q5:在支持顺序文件的系统中总有一个文件回绕操作，支持随机存取
练习答案 练习1 1.1-1.10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？ 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。问多大比例的CPU时间被浪费掉了。 题解：由题画图如下： 因为每个程序有一半的时间在等待I/O操作，所以在并发状态下，程序1、程序2、程序3所占时间比依次减半（如上图），所以浪费的时间比例为1/8。 练习2 2.1-2.17题解见书 2．18 某系统中进程状态变化如图2.22所示，当对系统中的进程进行观察时，发现某一进程产生的一次状态变化会引起另一进程发生状态变化。 （1）在什么情况下，一个进程的状态变化3能够立即引起另一进程的状态变化1？ （2）在什么情况下，一个进程的状态变化2能够立即引起另一进程的状态变化1？ （3）进程的状态变化3是否可能引起另一进程的状态变化2？进程的状态变化3是否可能引起另一进程的状态变化1？
第一章： 一、3、10、15、23、27、35 3.什么是操作系统？操作系统在计算机系统中的主要作用是什么？ 操作系统是管理系统资源、控制程序执行、改善人机界面、提供各种服务,并合理组织计算机工作流程和为用户有效地使用计算机提供良好运行环境的一种系统软件. 主要作用 (1)服务用户—操作系统作为用户接口和公共服务程序 (2)进程交互—操作系统作为进程执行的控制者和协调者 (3)系统实现—操作系统作为扩展机或虚拟机 (4)资源管理—操作系统作为资源的管理者和控制者 10.试述系统调用与函数（过程）调用之间的区别。 （1）调用形式和实现方式不同； （2）被调用的代码位置不同； （3）提供方式不同 15.什么是多道程序设计？多道程序设计有什么特点？ 多道程序设计是指允许多个作业（程序）同时进入计算机系统内存并执行交替计算的方法。从宏观上看是并行的，从微观上看是串行的。 （1）可以提高CPU、内存和设备的利用率； （2）可以提高系统的吞吐率，使单位时间内完成的作业数目增加； （3）可以充分发挥系统的并行性，使设备和设备之间，设备和CPU之间均可并行工作。 23.现代操作系统具有哪些基本功能？请简单叙述之。 （1）处理器管理； （2）存储管理； （3）设备管理； （4）文件管理； （5）联网与通信管理。 27.什么是操作系统的内核？ 内核是一组程序模块，作为可信软件来提供支持进程并发执行的基本功能和基本操作，通常驻留在内核空间，运行于内核态，具有直接访问计算机系统硬件设备和所有内存空间的权限，是仅有的能够执行特权指令的程序。 35.简述操作系统资源管理的资源复用技术。
系统中相应地有多个进程竞争使用资源，由于计算机系统的物理资源是宝贵和稀有的，操作系统让众多进程共享物理资源，这种共享称为资源复用。 （1）时分复用共享资源从时间上分割成更小的单位供进程使用； （2）空分复用共享资源从空间上分割成更小的单位供进程使用。 . 二、2、5 2、答：画出两道程序并发执行图如下： (1) (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、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)：
习题一操作系统概论 一．选择题 1. 计算机的操作系统是一种（）. A. 应用软件 B.系统软件 C.工其软件 D 字表处理软件 2. 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 3．计算机操作系统的功能是（）. A.把源程序代码转换为标准代码 B.实现计算机用户之间的相互交流 C.完成计算机硬件与软件之间的转换 D.控制、管理计算机系统的资源和程序的执行 4. 在分时系统中，时间片一定时，（），响应时间越长. A.内存越多 B.用户数越多 C.内存越少 D 用户数越少 5．操作系统的（）管理部分负责对进程进行调度. A.主存储器 B.控制器 C.运算器 D 处理机 6. 从用户的观点看，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.合理地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 7. 操作系统的功能是进行处理机管理、（）管理、设备管理及信息管理. A.进程 B.存储器 C.硬件 D.软件 8. 操作系统中采用多道程序设计技术提高CPU和外部设备的（）. A.利用率 B.效率 C.稳定性 D.兼容性 9. 操作系统是现代计算机系统不可缺少的组成部分，是为了提高计算机的（）和方便用户使用计算机而配备的一种系统软件. A. CPU的利用率不高 B.资源利用率 C.不具备并行性 D.以上都不是 10. 所谓（）是指将一个以上的作业放入主存，并且同时处于运行状态，这些作业共享处理机的时间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.并行执行 11．（）操作系统允许在一台主机上同时连接多台终端，多个用户可以通过各自的终端同时交互地使用计算机. A.网络 B.分布式 C.分时 D.实时 12. 分时操作系统通常采用（）策略为用户服务. A.可靠性和灵活性 B.时间片轮转 C.时间片加权分配 D.短作业优先
操作系统习题解答 1.存储程序式计算机的主要特点是什么？ 答：主要特点是以顺序计算为基础，根据程序规定的顺序依次执行每一个操作，控制部件根据程序对整个计算机的活动实行集中过程控制，即为集中顺序过程控制。这类计算是过程性的，实际上这种计算机是模拟人们的手工计算的产物。即首先取原始数据，执行一个操作，将中间结果保存起来；再取一个数，和中间结果一起又执行一个操作，如此计算下去。在遇到多个可能同时执行的分支时，也是先执行完一个分支，然后再执行第二个分支，直到计算完毕。 2.批处理系统和分时系统各具有什么特点？ 答：批处理系统是在解决人—机矛盾以及高速度的中央处理机和低速度的I/O设备这两对矛盾的过程中发展起来的。它的出现改善了CPU和外设的使用情况，其特点是实现了作业的自动定序、自动过渡，从而使整个计算机系统的处理能力得以提高。 在多道系统中，若采用了分时技术，就是分时操作系统，它是操作系统的另一种类型。它一般采用时间片轮转的办法，使一台计算机同时为多个任务服务。对用户都能保证足够快的响应时间，并提供交互会话功能。它与批处理系统之间的主要差别在于，分时系统是人机交互式系统，响应时间快；而批处理系统是作业自动定序和过渡，无人机交互，周转时间长。 3.实时系统的特点是什么？一个实时信息处理系统和一个分时系统从外表看来很相似，它们有什么本质的区别呢？ 答：实时系统对响应时间的要求比分时系统更高，一般要求响应时间为秒级、毫秒级甚至微秒级。将电子计算机应用到实时领域，配置上实时监控系统，便组成各种各样的专用实时系统。实时系统按其使用方式不同分为两类：实时控制系统和实时信息处理系统。实时控制是指利用计算机对实时过程进行控制和提供监督环境。实时信息处理系统是指利用计算机对实时数据进行处理的系统。实时系统大部分是为特殊的实时任务设计的，这类任务对系统的可靠性和安全性要求很高。 与分时系统相比，实时系统没有那样强的交互会话功能，通常不允许用户通过实时终端设备去编写新的程序或修改已有的程序。实时终端设备通常只是作为执行装置或询问装置，属专用系统。 4.什么是多道程序设计技术？试述多道程序运行的特征。 答：多道程序设计技术是在计算机内存中同时存放几道相互独立的程序，使它们在管理程序控制下，相互穿插地运行。 多道程序运行的特征如下： (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)。 5.什么是操作系统？从资源管理的角度去分析操作系统，它的主要功能是什么？ 答：操作系统是一个大型的程序系统，它负责计算机的全部软、硬件资源的分配与回收，控制与协调等并发活动，实现信息的存取和保护。它提供用户接口，使用户获得良好的工作环境，为用户扩展新的系统功能提供软件平台，操作系统使整个计算机系统实现了高效率和高度自动化。
操作系统教程第5版课后答案 费祥林、骆斌编着 第一章操作系统概论 习题一 一、思考题 1.简述现代计算机系统的组成及层次结构。 答：现代计算机系统由硬件和软件两个部分组成。是硬件和软件相互交织形成的集合体，构成一个解决计算问题的工具。硬件层提供基本可计算的资源，包括处理器、寄存器、内存、外存及I/O设备。软件层由包括系统软件、支撑软件和应用软件。其中系统软件是最靠近硬件的。 2、计算机系统的资源可分成哪几类？试举例说明。 答：包括两大类，硬件资源和信息资源。硬件资源分为处理器、I/O设备、存储器等；信息资源分为程序和数据等。 3.什么是操作系统？操作系统在计算机系统中的主要作用是什么？ 答：操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地对各类作业进行调度，以及方便用户使用的程序的集合。 操作系统在计算机系统中主要起4个方面的作用。 （1）服务用户观点——操作系统提供用户接口和公共服务程序 （2）进程交互观点——操作系统是进程执行的控制者和协调者 （3）系统实现观点——操作系统作为扩展机或虚拟机 （4）资源管理观点——操作系统作为资源的管理者和控制者 4.操作系统如何实现计算与操作过程的自动化？ 答：大致可以把操作系统分为以下几类：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。其中批处理操作系统能按照用户预先规定好的步骤控制作业的执行，实现计算机操作的自动化。又可分为批处理单道系统和批处理多道系统。单道系统每次只有一个作业装入计算机系统的主存储器运行，多个作业可自动、顺序地被装入运行。批处理多道系统则允许多个作业同时装入主存储器，中央处理器轮流地执行各个作业，各个作业可以同时使用各自所需的外围设备，这样可以充分利用计算机系统的资源，缩短作业时间，提高系统的吞吐率 5．操作系统要为用户提供哪些基本的和共性的服务？ 答：（1）创建程序和执行程序；（2）数据I/O和信息存取；（3）通信服务；（4）差错检测和处理。为了保证高效率、高质量的工作，使得多个应用程序能够有效的共享系统资源，提高系统效率，操作系统还具备一些其他的功能：资源分配，统计，保护等。 6.试述操作系统所提供的各种用户接口。 答：操作系统通过程序接口和操作接口将其服务和功能提供给用户。程序接口由一组系统调用组成，在应用程序中使用“系统调用”可获得操作系统的低层服务，访问或使用系统管理的各种软硬件资源，是操作系统对外提供服务和功能
5.1为什么对调度程序而言，区分CPU约束程序和I/O约束程序很重要？ 答：在运行I/O操作前，I/0限制的程序只运行很少数量的计算机操作。而CPU约束程序一般来说不会使用很多的CPU。另一方面，CPU约束程序会利用整个时间片，且不做任何阻碍I/O操作的工作。因此，通过给I/O约束程序优先权和允许在CPU 约束程序之前运行，可以很好的利用计算机资源。 5.3考虑用于预测下一个CPU区间长度的指数平均公式。将下面的值赋给算法中的参数的含义是什么？ A.a=0 且t0=100 ms B.a=0.99 且t0=10 ms 答：当a=0且t0=100ms时，公式总是会预测下一次的CPU区间为100毫秒。当a=0.99且t0=10毫秒时，进程将给予更高的重量以便能和过去相比。因此，调度算法几乎是无记忆的，且简单预测未来区间的长度为下一次的CPU执行的时间片。 5.4考虑下面一组进程，进程占用的CPU区间长度以毫秒来计算： 进程区间时间优先级 P110 3 P2 1 1 P3 2 3 P4 1 4 P5 5 2 假设在0时刻进程以P1、P2、P3、P4、P5的顺序到达。 a.画出4 个Gantt 图分别演示用FCFS、SJF、非抢占优先级（数字小代表优先级高）和RR（时间片＝1）算法调度时进程的执行过程。 b.每个进程在每种调度算法下的周转时间是多少？ c.每个进程在每种调度算法下的等待时间是多少？ d.哪一种调度算法的平均等待时间最小？ 答a.
FCFS： SJF： 非抢占优先级： RR： b.周转时间： c.等待时间： d.从上表中可以看出SJF的等待时间最小。