第一章操作系统引论
1．1操作系统的目标、作用
1．1．1 操作系统的目标
计算机操作系统是随着计算机研究和应用的发展逐步形成并发展起来的，它是计算机系统中最基本的系统软件。设置操作系统的主要目标是：
1．方便性；
2．有效性；
3．可扩充性；
4．开放性；
1．1．2 操作系统的作用
（1）提供用户与硬件系统之间的软件接口，使用户能通过操作系统方便地使用计算机。
（2）控制和管理计算机系统的软、硬件资源，使之得到有效利用。（3）作为虚拟机，合理组织计算机系统的工作流程，以增强系统的处理能力。
总之，所谓计算机操作系统是指控制和管理计算机的软、硬件资源，合理组织计算机的工作流程，方便用户使用的程序和数据的集合。
操作系统能够把一台“裸机”改造成一台功能更强大，用户使用更方便灵活，更安全可靠的“虚拟机”。所谓虚拟，是指把一个物理上的实体变为若干个逻辑上的对应物。前者是实际存在的，而后者是虚的，只是用户的一种感觉。
1．1．3操作系统功能
从资源管理的角度看，操作系统具备五大功能。
1．进程管理
进程管理又称“处理机管理”，其主要功能是对中央处理器（CPU）进行管理。为了提高宝贵的CPU资源的利用率，克服单道程序技术的缺点，操作系统采用多道程序技术，即在内存中同时驻留若干道已经开始但又尚未结束的程序，当一个程序因等待某一条件而不能运行下去时，就把CPU的使用权交给另一个程序；或者，当出现了一个比当前运行的程序更重要的可执行程序时，后者应能抢占CPU的使用权。多道程序设计的特点是多个程序共享CPU资源，CPU的利用率较高。在多道环境下，程序之间并不再是孤立的，它们之间存在着直接或间接的联系，需要通过同步、互斥等通信手段协调它们之间的关系。如果多道程序之间的关系
失调，则可能产生死锁，必须采取各种手段预防、避免、检测和解决死锁问题。
在多道程序设计环境中，为了保证系统的安全，将指令分成特权指令和非特权指令。只允许操作系统程序执行的指令称为特权指令，一般用户不允许使用特权指令。指令集合中除特权指令之外的指令称为非特权指令。
在多道程序设计环境中，中央处理器交替她执行操作系统程序和用户程序。当CPU正在执行操作系统程序时，称CPU处于系统态（又称管态、核心态）；当 CPU正在执行用户程序时，称CPU处于用户态（又称目态）。
2．存储管理
存储管理的主要功能是管理内存资源。由于多道程序共享内存资源，需要合理地为它们分配内存空间，将程序地址空间快速正确地映射到物理地址空间，并保证用户的程序和数据能够相互隔离、互不干扰。随着用户程序的不断增大，内存资源常常捉襟见肘，所以需要解决内存扩充的问题。即把内存和外存统一起来管理，只需要把程序的一部分调入内存，另一部分仍留在外存中，程序可以在内、外存之间互换，为用户提供一个容量比实际内存大得多的虚拟存储器，以保证大程序的运行。3、设备管理
计算机外部设备的种类繁多、功能差异很大，管理困难。操作系统设备管理的主要功能是按一定的策略为进程分配外设、启动外设进行数据传送，使用户不必了解设备以及接口的技术细节就可以方便地对设备进行操作。为了弥补CPU和外部设备速度的差异，提高CPU和外设之间的并行能力，系统采用了中断技术、通道技术、缓冲技术和虚拟设备技术等，为用户提供了功能强大、界面友好的设备使用手段。
4．文件管理
计算机系统中大量信息总是以文件形式保存在外存储器上。操作系统必须向用户提供能快速、有效、合理地存取这些数据的手段。文件管理的主要任务是有效管理文件的存储空间，合理组织和管理文件系统的目录，支持对文件的存储、读写操作，解决文件信息的共享、保护及访问控制等。
5作业管理
作业是用户需要计算机完成任务的总和，它是完成用户任务所需要的程序、数据以及如何对这些程序、数据进行处理的命令的集合。作业管理的主要任务是根据用户的要求对作业的实际运行进行合理的组织和相应的控制，即作业的调度和控制。
l．l．4 操作系统的分类
从操作系统的功能出发可以把它分成以下几种类型：
（1）批处理（操作）系统；
（2）分时系统；
（3）实时系统；
（4）网络操作系统；
（5）分布式操作系统。
1．批处理系统（单道和多道）
批处理系统也称为作业处理系统。在批处理系统中，操作人员将作业成批地装入计算机中，由操作系统在计算机中某个特定区域（一般称为输入井）将其组织好并按一定的算法选择其中的一个或几个作业，将其调人内存使其运行。运行结束后，把结果放入“输出井”，由计算机统一输出后，交给用户。
批处理系统的主要优点是系统吞吐量大，资源利用率高。所谓“吞吐量”是指单位时间内系统所能完成的任务的总和。批处理系统的主要缺点是交互能力比较差。
2．分时系统
所谓“分时”，是指在不同的时间间隔内，不同设备访问（共享）同一个其他设备。分时系统允许多个用户同时使用一台计算机。不同用户通过各自的终端以交互方式使用计算机，共享主机的各种软、硬件资源。分时系统的主要特点是：
（1）同时性：也称为多路性。若干用户同时与一台计算机相连，宏观上看各个用户在同时使用计算机，他们是并行的；微观上看各个用户在轮流使用计算机。
（2）交互性：用户通过终端设备（如键盘、鼠标）向系统发出请求，并根据系统的响应结果再向系统发出请求，直至得到满意的结果。这种“你问，我答”式的人机交互方式是分时系统的显著特征，所以分时系统也称为交互式系统。
（3）独立性：每个用户使用各自的终端与系统交互，彼此独立、互不干扰。从用户角度来说，他好像独占整个计算机，其他用户根本就不存在一样。
（4）及时性：所谓及时性是指用户向系统发出请求后，应该在较短的时间内得到响应。这里“响应时间”是衡量分时系统性能的重要指标之一。所谓响应时间是指从用户发出命令到系统给予反应所经历的时间。该时间间隔的大小由用户所能接受的等待时间来确定，一般为2～3s。影响响应时间的因素很多，主要有系统开销、用户数目、时间片的大
小，以及系统和用户之间交换的数据量的多少等。
分时系统的出现提高了系统资源的利用率，减少了系统维护人员，节省了开支，促进了计算机的普及，显著地提高了研究、检查和调试程序的效率。
3．实时系统
实时系统是指能够及时响应随机发生的外部事件，并在规定的时间范围内完成对该事件处理的系统。实时系统可分为实时控制系统和实时信息处理系统。
（1）实时控制系统：实时控制系统要求尽快地测量出被控系统的各种数据，并尽快地做出响应（处理）。这种系统的特点是响应速度快，可靠性要求高，在军事和工业控制领域应用广泛。
（2）实时信息处理系统：根据用户提出的查询请求进行信息检索和处理，并在较短的时间内对用户做出正确的响应。例如，把计算机用于民航飞机票的预定、查询、售票及情报检索系统等。
（3）实时系统的特征：实时系统最主要的特征就是其快速的处理能力，适应这种实时性的要求。实时系统在设计时力求简单而实用。一般的实时系统都拥有高精度的实时时钟；具有快速的中断响应和中断处理能力；支持多道程序设计，任务调度算法简单、实用，数据结构简洁、明了,任务切换速度快，能够处理时间驱动的任务（周期性任务）和事件驱动的任务；可靠性高；具有较强的系统再生能力。
4．网络操作系统
计算机网络是通过通信设施把地理上分散的具有自制能力的计算机连接起来，以实现数据交换、资源共享和互操作为目的的计算机系统。网络操作系统是建立在主机操作系统基础上，用于管理网络通信和共享资源，协调各主机上任务的运行，并向用户提供统一的、有效的网络接口的软件集合，包括网络管理、通信、资源共享、系统安全和多种网络应用服务。
5．分布式操作系统
分布式操作系统也是通过通信网络将物理上分散且具有自制能力的计算机系统互连起
来，实现信息和资源共享，协作完成任务。但分布式系统要求一个统一的操作系统实现系统资源的统一般地说管理。分布式操作系统负责管理分布式系统中的所有资源，包括整个系统的资源分配和调度、任务划分、数据传输、协调工作，并为用户提供一个统一的界面，用户通过该界面使用系统资源时无须了解资源的位置。
1．1．5 操作系统的特征
操作系统具有4个基本特征。
1．并发性
并发性又称为同时性，是指在操作系统中同时存在许多活动，这些活动都已经开始但又没有结束。在操作系统中，并发性和并行性是既相似又有区别的两个概念。其中并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生；而并行性是指两个或多个事件在同一时刻发生。在单处理机系统中，每一时刻仅能执行一道程序。因此，宏观上程序是并发运行的，微观上程序是交替运行的。
2．共享性
由于操作系统的共发性，这时整个系统的软、硬件资源不再为某个程序所独占，而是由许多程序共同使用，即许多程序共享系统中的各种资源。资源共享是由于并发而引起的，如果没有共发性，系统中只允许一个程序运行，所有资源都由该程序独享，自然不存在共享性的问题；但是，如果操作系统不对被共享的资源实施有效的管理，并发程序也无法正常运行。可以说，并发性和共享性是操作系统的两个最基本的特征。3．不确定性
在多道程序设计中，各个程序之间存在着直接或间接的联系，程序的推进速度受它的运行环境的影响。这时同一程序和数据的多次运行可能得到不同的结果；程序的运行时间、运行顺序也具有不确定性；外部输入的请求、运行故障发生的时间不可预测。这些都是不确定性的表现。4．虚拟性
操作系统中经常使用“虚拟”这个概念。在只有一个CPU的计算机上可以同时运行多个程序，每个程序都好像独占了一个CPU；苦于用户分时使用同一台计算机，好像每人都在使用一台独立的计算机一样；在一台物理内存只有IMB的计算机上运行了总容量超过5MB的程序，好像用户拥有一台内存为5MB甚至更大的计算机一样，等等，都是操作系统虚拟性的表现。
1．1．6 操作系统的性能评价
一般从5个方面对操作系统的性能进行评价。
1．可靠性
作为用户来说，希望操作系统是绝对可靠的。但由于操作系统的并发性、共享性等特点，要做到绝对可靠是比较困难的。一般采取如下措施希望产生一个可靠性较好的操作系统。
（1）在系统设计时尽可能避免可能的软、硬件故障。
（2）在系统运行过程中，一旦出错应能及时检测，减少损失。
（3）系统一旦出现错误，要能迅速找出其原因，确定其发生的位置，
尽快地排除错误。
（4）尽快地对因错误造成的损失进行修复。
2．方便性
计算机硬件只能识别二进制0和1代码，用户如果直接使用裸机很不方便，裸机上配置了操作系统以后，大大地提高了计算机系统处理能力。用户通过操作系统提供的接口使用计算机，更易学习，更方便。3．效率
效率是操作系统的一个重要的性能指标。一般由4个参数来衡量系统的效率。
（1）系统的吞吐量：即在单位时间内系统处理作业的数量。吞吐量越大，系统的效率越高。
（2）资源利用率：即系统中各部件的使用程度，要求资源利用率要高。
（3）批处理系统的作业周转时间：要求作业周转时间越短越好。（4）响应时间：从用户向系统发出请求到获得系统的应答所需的时间。响应时间越短
越好。
4．可维护性
系统维护是指对已经交付给用户的操作系统所进行的软件工程活动。其中包括改正性维护、适应性维护和完善性维护等。
5可移植性
操作系统应能适应不同系列机型的变化，即当计算机CPU的系列发生变化时，相应的操作系统应做到不作修改或少作修改，就能在新的计算机上运行。
1．1．7 操作系统的结构分析
1．模块化结构
这种操作系统由许多标准的、可兼容的基本单位构成，称之为模块。采用模块化结构的操作系统被划分成若干模块，各个模块功能上相对独立，模块之间通过规定的接口相互调用。各个模块可以单独设计，最后把各个模块连接起来合成一个完整的软件系统。设计时要求模块之间的关系尽可能地少。模块化结构的操作系统可由多人分工，同时设计一个系统，缩短了系统开发周期。但由于模块之间形成了较复杂的调用关系，相互依赖，造成结构不清晰，从而使得分析、移植和维护系统较为困难。
2．层次化结构
为了避免模块化结构的缺陷，采用层次化结构。所谓层次化结构是将操
作系统分成许多基本的模块，将这些模块按照某种逻辑关系排成若干层，各层之间只能单向依赖，即上层软件基于下层软件之上，不能构成循环。层次化结构的特点是把整体问题局部化，把一个大型复杂系统分解成若干单向依赖的层次，大大地简化了接口设计，整个系统的正确性由各层次的正确性来保证，易于保证可靠性，也便于维护和移植。
具体的设计方法有自底向上和自顶向下两种。
3．虚拟机结构
虚拟机结构在裸机上扩展了一层软件，向上提供了若干台虚拟机。这些虚拟机不是那种具有文件等良好特征的扩展计算机，而仅仅是裸机硬件的精确复制。它包含有核心态／用户态、I／O功能、中断，以及真实硬件的全部内容。因为每台虚拟机与裸机完全一样，所以每台虚拟机可以运行裸机上能够运行的任何操作系统。虽然虚拟机是裸机的精确复制，实际上它是一个具有比裸机更方便、灵活的计算机。例如，在奔腾CPU 上运行老的MS—DOS程序，此时程序运行在虚拟8086模式下。
4．客户/服务器结构
现代操作系统的一个趋势是将传统的操作系统代码放置到更高层，从操作系统中去掉尽可能多的东西，而只留下一个最小的核心。通常的方法是把大多数操作系统功能，如文件服务、进程服务等，由用户进程来实现。为了获取某项服务，用户进程（称为客户进程）将该请求发送给一个服务器进程，服务器进程完成此操作后，把结果返回给客户进程。这样，服务器以用户进程的形式运行，而不是运行在核心态，所以它们不直接访问硬件。某个服务器的崩溃不会导致整个系统的崩溃。客户／服务器结构的另一个优点是它更适用于分布式系统。
5. 对象结构
随着的计算机的发展，面向对象技术得到了广泛的重视和应用，由于其具有数据隐藏以及消息激活对象等特征，被广泛应用于操作系统的设计和实现中，特别是在网络操作系统和分布式操作系统中。面向对象的操作系统中的对象是操作系统管理的信息和资源的抽象，可以被视为受保护的信息或资源的总称。它拥有自己的状态和存储空间，而且其状态（也就是存储内容）只能由事先定义好的操作来改变。而改变这些对象状态的操作又需要其他对象发来相应的消息后才能被启动，所以容易采取某种手段对对象实施保护。 Windows NT就被称为对象操作系统。1．1．8 UNIX操作系统概述
UNIX操作系统是一个通用的、交互式、多用户、多任务的分时系统，它是目前世界上使用得最为广泛的操作系统之一，不仅被广泛用于微型计算机和工作站上，而且在小型、中型、大型乃至巨型计算机上处处都可
以看到它的应用。
1969年AT&T公司的Bell实验室的Ken Thompson和Dennis Ritchie PDP-7 UNIX V1。
1973年Ritchie用C语言重写并增加了多道程序设计功能形成UNIX V.3。1976年正式发表UNIX V6.0，向大学及研究所公开源代码推动了UNIX的迅速发展。
1978年发布了UNIX V.7 PDP—11/70。
1978年加利福尼亚州立大学Beykeley分校的UNIX小组开发成功3BSD UNIX，增加了虚存、分页和页面替换功能。
1979年发布了4BSD UNIX以一种通用方式提供了对Internet网络协议TCP ／IP的支持。
1982年和1983年先后发布了UNIX SystemⅢ和UNIX System UNIX SystemⅤ。
1983年美国计算机协会授予Ken Thompson和Dennis Ritchie ACM图灵奖。1983年 4．2BSD UNIX问世，实现了不同网络之间的通信，包括以大网和令牌环网等局域网与 NSFNET等广域网之间的通信。
1986年又发布了4．3BSD UNIX，它不仅改正了4．ZBSD中的错误，而且性能上有很大提高，还支持Xerox网络协议。
1993年发布的4．4BSD UNIX有一个崭新的文件系统组织。自4．4BSD发布后，Beykeley分校的UNIX小组停止了对UNIX的研究工作。
UNIX在微型计算机上的发展：
DEC公司把UNIX移植到工作站上称之为Ultrix和OSF／l。
微软公司为Intel8088家族重写了UNIX取名为XENIX他们开发的Windows／NT操作系统也受到UNIX的极大影响。
IMB公司在他们的PC机、工作站和大型机上也都配有UNIX称为AIX。
事实上，几乎在所有的通用计算机上都可以得到UNIX。UNIX不仅广泛应用于操作系统的教学中，而且在政府机关、军事、工商企业、过程控制等各个方面都在迅速扩大应用范围。这种持续开发、竞相移植、广泛应用在操作系统发展史上是极为罕见的。
1．UNIX操作系统的结构
从计算机系统的角度来看，UNIX操作系统是一个层次型结构，如图1．l 所示。
（1）硬件层：由计算机所需的硬件和必要的软件组成。
（2）内核层：该层是UNIX操作系统的核心，它直接与硬件层打交道，需要计算机硬件对其提供支持。内核层的功能大致有进程管理，存储管理，设备管理和文件管理。
（3）核外层：核外层是内核层与用户之间的接口，包括各种编程语言处理程序和其他系统程序。用户通过Shell命令语言解释程序使用操作系统提供给用户的各种服务。
（4）应用层：包括用户编写的各种应用软件。
2.UNIX操作系统的特点
UNIX操作系统成功的关键在于它对少数关键思想作了恰如其分的选择并加以精细的实现。追求简单性和一致性是UNIX操作系统的主导思想，其简洁性、高效性和高可移植性受到了普通用户和程序开发人员的交口称赞。简而言之，UNIX操作系统具有下述特点；
（1）多用户和多任务： UNIX操作系统支持多用户操作，多个用户可以同时使用一台计算机。UNIX操作系统的多任务特点大大地提高了系统资源的利用率和用户使用的灵活性。
（2）可移植性好：UNIX操作系统的绝大部分代码及其实用程序是用C语言书写的，易于理解、易于修改、易于扩充，具有较好的可移植性。（3）层次式的文件系统：UNIX操作系统采用树形结构的文件系统，分为基本文件系统和可装卸的文件卷两部分，具有良好的安全性、共事性等特点。UNIX操作系统的文件采用统一的无格式的字符流，既可以对文件进行顺序读写又可以进行随机读写，使用户可以灵活地对文件内容进行组织。
（4）文件、设备的统一性：UNIX操作系统把普通文件、目录文件、外部设备均按文件进行统一处理，简化了系统设计，便于用户使用。（5）灵活、丰富的系统调用：一般的操作系统仅在汇编语言级提供系统调用功能，而UNIX操作系统则在高级语言级提供系统调用，因此，在UNIX操作系统上开发应用程序具有更大的灵活性和可移植性。
（6）功能强大的Shell和丰富的软件工具：UNIX操作系统的命令解释器Shell具有高级程序设计语言的能力，利用它可以方便地组织已有的工具，极大地提高了系统的效率。UNIX操作系统提供了众多的实用程序和软件开发工具，为用户营造了一个友好、方便、高效的程序设计环境，使软件开发变得容易、快捷。
1．2例题精选
例1.1如何理解虚拟机的概念？
解:一台仅靠由硬件组成的计算机一般被称为裸机，不易使用。操作系统为用户使用计算机提供了许多服务，从而把一台难于使用的裸机改造成了功能更强大、使用更方便的计算机系统，这种计算机系统称为虚拟机。所谓虚拟，是指把一个物理上的实体变为若干个逻辑上的对应物。前者是实际存在的，而后者是虚的，只是用户的一种感觉。在单CPU的
计算机系统中能同时运行多道程序，好像每个程序都独享一个CPU，这就是虚拟。在构造操作系统时，把操作系统分成若干层，每层完成特定的功能，从而形成一个虚拟机。下层的虚拟机为上层的虚拟机提供服务，这样逐次扩充以完成操作系统的功能。
讨论 “虚拟”的概念体现在操作系统的方方面面。例如，虚拟存储器，使一台只有4MB内存的计算机可以运行总容量远远超过4 MB的程序；虚拟外设，能够使多个用户同时访问该外设等。
例1.2什么是多道程序设计，它的主要优点是什么？
解: 所谓多道程序设计是指把一个以上的程序存放在内存中，并且同时处于运行状态，这些程序共享CPU和其他计算机资源。其主要优点是：
（1）CPU的利用率高：在单道程序环境下，程序独占计算机资源，当程序等待I／O操作时CPU空闲，造成CPU资源的浪费。在多道程序环境下，多个程序共享计算机资源，当某个程序等待I／O操作时，CPU可以执行其他程序，这大大地提高了CPU的利用率。
（2）设备利用率高：在多道程序环境下，内存和外设也由多个程序共享，无疑也会提高内存和外设的利用率。
（3）系统吞吐量大：在多道程序环境下，资源的利用率大幅度提高，减少了程序的等待时间，提高了系统的吞吐量。
讨论多道程序在计算机中并发地运行是现代计算机系统的重要特征。早期的单道批处理系统与人工操作相比自动化程度大大提高，但系统中仍有较多的空闲资源，系统的性能较差。多遭批处理系统虽有很多优点，但这种系统交互能力差，作业的平均周转时间长。多道程序处理系统要解决的主要问题是，如何使多个程序合理、有序地共事处理机、内存、外设等资源。
例1.3 A， B两个程序，程序 A按顺序使用CPU 10 S，使用设备甲 5 S，使用 CPU 5 S，使用设备乙 10 S，最后使用 CPU 10 S。程序 B按顺序使用设备甲10 S，使用CPU 10 S，使用设备乙5S，使用CPU 5S，使用设备乙10S。（忽略调度程序执行时间）试问：
（1）在顺序环境下执行程序A和程序B，CPU的利用率是多少？
（2）在多道程序环境下， CPU的利用率是多少？
解（1）程序A和程序B顺序执行时，程序A执行完毕，程序B才开始执行。两个程序共耗时80S，其中占用CPU时间为40S，放顺序执行时CPU 的利用率为50％。
（2）在多道程序环境下，两个程序并发执行，其执行情况如图所示。可以看出，两个程序共耗时45S，其中占用CPU时间为40S，故此时CPU
的利用率为40/45=88.89％。
讨论
(1)在单道程序环境下，程序顺序执行，CPU被一道程序独占，即使CPU空闲，其他程序也不能使用，所以 CPU的利用率低。
（2）在多道程序环境下，若干个程序宏观上同时执行，微观上交替执行。当其中一个程序由于某种原因（例如进行1／O操作）而不能占用CPU时，其他程序就可以占用CPU，提高了CPU的利用率。
（3）在该例中，当程序 A使用完设备甲时，由于 CPU正被程序 B占用，所以程序 A必须等待一段时间（如虚线所示）。同理，当程序B第二次使用完CPU准备使用设备动时，由于此时设备乙正被程序 A占用，所以程序 B也必须等待一段时间（如虚线所示），这时 CPU将空闲（如虚线所示）。
例1.4 试述分时系统与实时系统，并比较它们的区别。
解: 分时系统是指在一个系统中多个用户分时地使用同一计算机。实时系统是指计算机及时响应外部事件的请求，在规定时限内完成对该事件的处理，并控制所有实时设备和实时任务协调一致地运行。
实时系统与分时系统的主要区别有两点。
(1)分时系统的目标是提供一种通用性很强的系统，有较强的交互能力，而实时系统则大都是具有特殊用途的专用系统，交互能力略差；
（2）分时系统对响应时间虽有要求，但一般来说，响应时间由人所能承受的等待时间来确定；而实时系统对响应时间要求更高，一般由控制系统或信息处理系统所能接受的延迟时间来决定。
1．3习题
填空题：
当CPU执行操作系统代码时，称处理机处于
（A）执行态（B）目态（C）管态（D）就绪态
在下列性质中，不是分时系统的特征。
（A）多路性（B）交互性（C）独占性（D）成批性
下列仅一条指令只能在管态下执行。
（A）读取时钟指令（B）访管指令（C）屏蔽中断指令（D）取数指令何谓管态（系统态）和目态（用户态）？
一般从哪几方面对操作系统的性能进行评价？
试说出几种你所熟悉的操作系统名称，并说明其特征。
试列举UNIX操作系统的特点。
根据你使用计算机系统的经验，说明操作系统的作用。
试说明批处理系统、分时系统和实时系统的主要特征。
如何理解网络操作系统的主要功能？
操作系统概论自学考试大纲 第一章引论 （一）内容简介 本章介绍了学习操作系统必须先掌握的一些基础知识，包括以下几部分内容： 1.计算机系统 2.操作系统 3.操作系统的形成和操作系统的基本类型 4.操作系统的发展 5.处理器的工作状态 6.操作系统与用户的接口 （二）学习的目的与要求 了解操作系统在计算机系统中的作用；各类操作系统的特点；用户与操作系统的关系；处理器的工作状态和系统功能调用的作用。 重点是：操作系统在计算机系统中的作用；各类操作系统的特点；程序状态字的作用；系统功能调用。 （三）考核知识点与考核要求 根据本章内容的特点，和大纲要求掌握的重点，该章考核可以出以下题型：选择题，名词解释，问答题。 名词解释：操作系统、嵌入式操作系统、特权指令 问答题： 1. 计算机系统由哪些部分组成？ 2. 从资源管理的观点看，操作系统有哪些功能？ 3. 各类操作系统的特点？ 4. 操作系统为什么要提供“系统功能调用”？ 第二章处理器管理 （一）课程内容 本章介绍了操作系统中处理器管理部分的实现，包括以下几部分内容： 1.多道程序设计 2.进程的概念 3.进程控制块 4.进程队列 5.中断与中断处理 6.处理器调度 7.线程的概念 （二）学习目的与要求 通过本章学习应该掌握多道程序设计时如何提高计算机系统效率的；进程和程序有什么区别；进程的基本状态以及状态的变化；处理器调度策略；中断的作用。
重点是：多道程序设计，进程，处理器调度。 （三）考核知识点与考核要求 根据本章内容的特点，和大纲要求掌握的重点，该章考核可以出以下题型：选择题，名词解释，问答题，综合题。 名词解释：多道程序设计，进程，中断，线程 问答题： 1.进程有哪些基本状态，画出进程基本状态变化图。 2.进程控制块的作用和基本内容？ 3.简述中断响应的过程。 4.设计调度算法的原则有哪些？ 5.有哪些作业调度策略，其各自的特点是什么？ 6.有哪些进程调度策略，其各自的特点是什么？ 7.在分时系统中采用时间片轮转的调度策略有哪些优越性？ 8.采用多线程技术有哪些优越性？ 综合题（辅导时可以修改下时间） 1．在单道批处理系统中，有四个作业到达输入井和需要的计算时间如表所示，现采用响应比最高者优先算法，忽略作业调度所需的时间。当第一个作业进入系统后就可开始调度。 （1）填充表中空白处 （2）四个作业的执行次序为__________________。 （3）四个作业的平均周转时间为__________________。 2．在某计算中心的一道单道程序设计系统中，有A、B、C三个作业在等待处理，它们到达系统的时间和估计需计算的时间如下表所示： 法调度时各自的等待时间和完成时间。
《操作系统导论》期末考试A卷 姓名：专业： 学号：学习中心： 成绩： 一、单项选择题（每小题2分，共30分） 1．N个进程共享M台打印机（其中N＞M），假设每台打印机为临界资源，必须独占使用，则打印机的互斥信号量的取值范围为( )。 A.-(N-1)～M B.-(N-M)～M C.-(N-M)～1 D.-(N-1)～1 2．如果允许不同用户的文件可以具有相同的文件名，通常采用（）来保证文件存取的安全。 A．重名翻译机构 B．建立索引表 C．建立指针 D．多级目录结构 3．在单一处理机上，将执行时间有重叠的几个程序称为（）。 A．顺序程序 B．多道程序 C．并发程序 D．并行程序 4．为了提高设备分配的灵活性，用户申请设备时应指定（）号。 A．设备类相对 B．设备类绝对 C．相对 D．绝对 5．文件系统中，目录管理最基本的功能是（）。 A．实现按名存取 B.管理文件存储器的空闲空间 C.指出分配给文件的盘块的地址 D.管理文件存储器的空闲空间，并指出分配给文件的盘块的地址 6．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 7．临界区是指并发进程中访问共享变量的（）段。 A．管理信息 B．信息存储 C．数据 D．程序 8．产生系统死锁的原因可能是由于（）。
A．进程释放资源 B．一个进程进入死循环 C．多个进程竞争资源出现了循环等待 D．多个进程竞争共享型设备 9．下面关于批处理操作系统的叙述错误的是（）。 A．批处理操作系统可以分为批处理单道系统和批处理多道系统 B．单道系统是指一次只有一个作业装入计算机系统的主存中运行的系统 C．批处理系统具有用户与计算机的直接交互能力，提高了系统资源的利用率 D．“通道”和“中断”技术的出现，使得输入输出设备与中央处理器可以并行工作10．由固定分区发展为分页存储管理方式的主要推动力是（） A．提高内存利用率 B．提高系统吞吐量 C．满足用户需要 D．更好地满足多道程序运行的需要 11．下列用于实现虚拟设备的技术是（）。 A．PCB B．DMA C．SPOOLing D．FCB 12．破坏“部分分配条件”主要用于实现死锁的（）。 A．预防 B．避免 C．检测 D．恢复 13．一个实行分页存贮管理的系统，内存块长度为2K,现有一作业其地址空间大小为5K,那么该作业装入内存后的存贮总量是（）。 A．4k B．5k C．6k D．7k 14. 一个分段存储管理系统中，地址长度为32位，其中段号占8位，则最大段长是（） A. 28字节 B. 216字节 C. 224字节 D. 232字节 15. 一台计算机有8台磁带机，它们由N个进程竞争使用，每个进程可能需要3台磁带机。 如果要求系统没有死锁危险，请问N可以取的最大值是( )。 A.1 B.2 C.3 D.4 二、填空题（每空2分，共20分） 1.设备的输入/输出控制方式分为:程序I/O方式、、、。 2．一个被创建的进程包括、、三部分，且这个新创建的进程处于 状态。 3．文件在磁盘上面存贮结构主要有、和三种。 三、简答题(每小题5分，共20分） 1．什么是设备的独立性？它有什么好处？
第三章 一、单项选择题 1.基址寄存器和界限寄存器是属于( ) A.指令寄存器 B.通用寄存器 C.控制寄存器 D.时钟寄存器 2.存储管理实际管理的是( ) A.辅助存储器 B.全部主存储器 C.主存储器中的用户区 D.主存储器中的系统区 3.页式存储管理中，若不使用快表，则采用二级页表时，每访问一个操作数要访问主存( ) A.1次 B.2次 C.3次 D.4次 4.可用来长期存储大量信息的存储器是( ) A.寄存器 B.高速缓冲存储器 C.主存储器 D.辅助存储器 5.可变分区存储管理的主存分配算法中，查找次数最少的是( ) A.随机适应分配算法 B.最先适应分配算法 C.最优适应分配算法 D.最坏适应分配算法 6.页式存储管理中，作业运行时，该作业的页表是放在( ) A.磁盘中 B.主存系统区中 C.主存用户区中 D.用户程序中 7、处理器不能直接访问的存储器是（） A、寄存器 B、高速缓冲存储器 C、主存储器 D、光盘 则它的最大页号和最大页地址是（） A、256和65536 B、255和65535 C、256和65535 D、255和65536 9.价格昂贵、存取速度最快，但容量较小的存储器是（） A.寄存器 B.高速缓冲存储器 C.主存储器 D.辅助存储器 10.程序状态字寄存器是属于（） A.指令寄存器 B.通用寄存器 C.控制寄存器 D.时钟寄存器 11.处理器中仅设置一个界限寄存器的存储管理方式是（） A.页式存储管理 B.可变分区存储管理 C.固定分区存储管理 D.单用户连续存储管理 12．处理器不能直接访问的存储器是( ) A．寄存器 B．高速缓冲存储器 C．主存储器 D．辅助存储器
福师《操作系统导论》在线作业 1. 进程具有并发性和（）两个重要属性。 A. 动态性 B. 静态性 C. 封闭性 D. 易用性 满分：2 分 2. 主要由于（）原因，使UNIX易于移植。 A. UNIX是由机器指令书写的 B. UNIX大部分由汇编少部分用C语言编写 C. UNIX是用汇编语言编写的 D. UNIX小部分由汇编大部分用C语言编写 满分：2 分 3. 下面( )种页面置换算法会产生Belady异常现象。 A. 先进先出页面置换算法（FIFO） B. 最近最久未使用页面置换算法（LRU） C. 最不经常使用页面置换算法（LFU） D. 最佳页面置换算法（OPT） 满分：2 分 4. 在一个以批处理为主的系统中，为了保证系统的吞吐率，总是要力争缩短用户作业的（）。 A. 周转时间 B. 运行时间 C. 提交时间 D. 完成时间 满分：2 分 5. 产生系统死锁的原因可能是由于（）。 A. 进程释放资源 B. 一个进程进入死循环 C. 多个进程竞争，资源出现了循环等待 D. 多个进程竞争共享型设备 满分：2 分 6. 产生死锁的基本原因是系统资源不足和（）。 A. 进程推进顺序非法 B. 进程调度不当 C. 系统中进程太多 D. CPU运行太快 满分：2 分 7. UNIX系统中，文件存贮器的管理采用的是（）。 A. 位图法 B. 空闲块表法 C. 成组连接法 D. 单块连接法 满分：2 分
8. 避免死锁的一个著名的算法是（）。 A. 先入先出法 B. 银行家算法 C. 优先级算法 D. 资源按序分配法 满分：2 分 9. 并发性是指若干事件在（）发生。 A. 同一时刻 B. 同一时间间隔内 C. 不同时刻 D. 不同时间间隔内 满分：2 分 10. 文件系统采用二级文件目录可以（）。 A. 缩短访问存储器的时间 B. 实现文件共享 C. 节省内存空间 D. 解决不同用户间的文件命名冲突 满分：2 分 11. 实现进程互斥时，用( )对应，对同一个信号量调用PV操作实现互斥。 A. 一个信号量与一个临界区 B. 一个信号量与一个相关临界区 C. 一个信号量与一组相关临界区 D. 一个信号量与一个消息 满分：2 分 12. 对进程间互斥地使用临界资源最准确的描述是（）。 A. 互斥地进入临界区 B. 互斥地进入各自的临界区 C. 互斥地进入同一临界区 D. 互斥地进入各自的同类临界区 满分：2 分 13. 段式和页式存储管理的地址结构很类似，但是它们之间有实质上的不同，下列哪项不是其具体表现（）。 A. 页是的地址是一维的，段式的地址是二维的 B. 分页是操作系统进行的，分段是用户确定的 C. 各页可以分分散存放在主存，每段必须占用连续的主存空间 D. 页式采用静态重定位方式，段式采用动态重定位方式 满分：2 分 14. 对于记录型信号量，在执行一次P操作时，信号量的值应当为减1；当其值为( )时，进程应阻塞。 A. 大于0 B. 小于0 C. 大于等于0 D. 小于等于0 满分：2 分
“操作系统概论”习题解答之第4章文件管理 第4章习题解答 1、什么叫文件？ 答：所谓文件是指逻辑上具有完整意义的信息集合。 2、文件系统应具有哪些功能？ 答：文件系统主要是实现“按名存取”。为了能正确地按名存取，文件系统具有如下功能： ①、实现从逻辑文件到物理文件间的转换。 ②、有效地分配文件的存储空间。 ③、建立文件目录。 ④、提供合适的存取方法以适应各种不同的应用。 ⑤、实现文件的安全性。 ⑥、提供一组文件操作。 3、解释下列术语并说明它们之间的关系： 存储介质、卷、块、记录、文件。 答：存储介质：指信息的载体，可用来记录信息的磁带、硬磁盘组、软磁盘片、光盘、卡片等称为存储介质。 卷：存储介质的物理单位定义为卷。 块：存储介质上可连续存储信息的一个区域称为块，也叫物理记录。 记录：记录分为逻辑记录和物理记录，逻辑记录指按逻辑上独立的含义划分的信息单位；物理记录即块。 文件：把逻辑上具有完整意义的信息集合称为文件。 一卷存储介质可以被分成若干个块，能用来存放一个或多个文件；一个文件可以由多个记录组成，这样的文件被称为记录式文件；一个记录可占用存储介质上的一块，或一块中可以存放多个记录。 4、什么是文件的逻辑结构和存储结构？ 答：用户是从使用的角度来组织文件，用户把能观察到的且可以处理的信息根据使用要求构造成文件，这种构造方式称为文件的逻辑结构。文件系统是从文件的存储和检索的角度来组织文件，在存储媒介上的文件构造方式称为文件的存储结构。 5、解释顺序文件、链接文件和索引文件。
答：1、顺序结构： 将一个文件逻辑上连续的信息存放在存储介质（磁盘）中相邻的块上，这种存储结构保证了逻辑记录顺序和物理块顺序相一致。 （磁带上的文件只能是顺序结构的，因为磁带机本身就是个顺序存取的设备。） 2、链接结构（串联结构）： 文件所占用的存储介质物理块不再要求连续（相邻）的，可以分散在存储媒介上。在结构上，采用链表的结构方式，将每一块的最后一个单元用来存放下一个物理块的地址，形成指针链。最后一块的最后一个单元为0表示结束。 3、索引结构： 和链接结构一样，也是一个非连续存储的结构，但它不采用链接方式，而是为每一个文件建立一张索引表，索引表中存放文件中每一个记录存放的物理地址。 6、解释记录的成组和分解操作。采用这种技术有什么优点？ 答：1、当文件的一个逻辑记录的长度小于一个物理块的长度的时候，我们可以把若干个逻辑记录合并成一组存到一个物理块中，这个工作称为成组。访问某个记录的时候，需要把这个记录从它所在的块中的一组记录中分离出来，这一工作称为分解。 2、记录的成组和分解可以提高存储空间的利用率，并且可以减少存储设备的启动次数。因为I/O操作每次都要读进来一块，成组后，就意味着一次读进来多个连续的记录，当顺序访问记录的时候，可以节省I/O次数。但是，成组和分解都需要设立缓冲区，成组时先在缓冲区中将记录成组，然后再将组存放到物理块中，分解的时候是将块读到缓冲区中，再进行访问记录的分离。缓冲区的建立增加了系统的开销。其次，成组与分解需要软件做额外的工作。 7、假定某个文件由长度为80个字符的100个逻辑记录组成，磁盘存储空间被划分成长度为2048个字符的块，为有效地使用磁盘空间，你可采用成组方式把文件存放到磁盘上，回答下列问题： ①、该文件至少占用多少磁盘存储块？ ②、若该文件是以链接结构形式在磁盘上的，现用户要求使用第28个逻辑记录，写出系统为满足用户要求而应做的主要工作。 答：①、每块能存放的记录个数为「2048／80」＝25个。 一共需要 100／25＝4块。
第一章操作系统概论 一、填空题 1、一个计算机系统有和两部分组成，操作系统是中的重要组成部分。 2、操作系统的主要任务是的使用状况，满足对资源的要求，提高系统资源利用率，协调各程序对资源的使用冲突。 3、操作系统为用户提供的两级接口是是。 4、操作系统是控制和管理计算机系统内各种、有效地组织多道程序运行的，是与计算机之间的接口。 5、从资源分配的角度讲，计算机系统中的资源分为、、、和用户界面。 6、根据服务对象不同，常用的处理操作系统主要分为如下三种类型： 允许多个用户在其终端上同时交互地使用计算机的操作系统成为，它通常采用策略为用户服务；允许用户把若干个作业提交给计算机系统集中处理的操作系统成为，衡量这种系统性能的一个主要指标是系统的；在的控制下，计算机系统能及时处理由过程控制反馈的数据并作出相应。设计这种系统时，应首先考虑系统的。 7、UNIX系统是操作系统，DOS系统是操作系统。 8、现代操作系统通常为用户提供三种界面：、和。 9、计算机中CPU的工作分为系统态和用户态两种。系统态运行程序，用户态运行程序。 10、计算机系统结构的第一个重要突破是采用技术。 11、操作系统的生成过程是运行操作系统厂商提供的或。 12、操作系统的五大类是，，，，。 13、多用户系统的关键技术是在用户之间有。 14、分时系统追求的目标为，实时系统则追求。 15、网络操作系统的用户工作时必须知道。 16、分布式操作系统需要全局的，所有的CPU运行同样的。 17、批处理系统加上就是多道批处理系统。 18、现在的网络操作系统常用的有和。 二、选择题 1、操作系统是一种（）。 A、应用软件 B、系统软件 C、通用软件 D、工具软件 2、操作系统是一组（）程序。 A、文件管理 B、中断处理 C、资源管理 D、设备管理 3、操作系统是计算机系统的核心软件。按功能特征的不同，可以把操作系统分为（1）、（2）、（3）、个人机系统、网络操作系统和分布式操作系统等基本类型。其中（1）的主要目标是提高系统的吞吐率和效率，而（2）、是一旦有处理请求和要求处理的数据时，CPU就应该立即处理该数据并将结果及时送回，例如（4）等。 （1）、（2）、（3）供选择的答案为：
第三章复习题 一、单项选择题 1. 多道程序设计是指（C）。 A. 把一个计算问题的程序分成多个可独立执行的程序模块 B. 一个处理器上同时运行多个程序 C. 把多个计算问题同时装入主存储器并行执行 D. 每个用户同时编制多个程序 2. 进程队列是把（B）链接在一起而形成的。 A. 进程 B. 进程控制块PCB C. 程序 D. 数据 3. 把一个进程让出处理器，由另一个进程占用处理器的过程称为（C）。 A. 进程转换 B. 进程阻塞 C. 进程切换 D. 进程撤销 4. UNIX采用的进程调度算法是（D）。 A. 先来先服务调度算法 B. 时间片轮转调度算法 C. 分级调度算法 D. 动态优先数调度算法 5. 一种能使作业平均周转时间最短的作业调度算法是（B）算法。 A. 先来先服务 B. 计算时间短者优先 C. 响应比高者优先 D. 均衡调度 6. 程序是静止的，而进程是（A）的。 A. 动态的 B. 活动的 C. 不动的 D. 顺序的 5. 操作系统把一些能完成特定功能、不可中断的过程称为（B）。 A. 程序 B. 原语 C. 进程 D. 语句 6. 若某系统的进程调度采用优先级调度算法，则对具有相同优先级的进程经常又使用 （A）算法。 A. 先来先服务 B. 按优先级 C. 轮转法 D. 任何 7. LRU页面调度算法总是选择（A）页面调出主存储器。 A. 最近最久未被使用 B. 在贮存中驻留时间最长的 C. 最近被访问的次数最少的 D. 最先被装入主存储器的 8. 原语是操作系统中用来完成特定功能的程序模块，它们的执行是（D）的。 A. 可并发 B. 可交叉 C. 可被中断 D. 不可被中断 9. 下列对进程的属性描述错误的是（D）。 A. 进程具有动态性 B. 进程可以并发执行 C. 进程具有等待态、就绪态和运行态三种基本状态 D. 多个不同的进程不可以包含相同的程序 10. 一个作业被选中装入主存储器后，系统就为该作为创建一个（A）。 A. 进程 B. 文件 C. 作业 D. 程序 11. 作业调度选中了一个作业且把它装入主存储器时就为该作业创建了一个进程，该进程 （C）。 A. 立即可占用处理器运行
福师10春学期《操作系统导论》在线作业一 一、单选题（共30 道试题，共60 分。） 1. 并发性是指若干事件在（）发生。 A. 同一时刻 B. 同一时间间隔内 C. 不同时刻 D. 不同时间间隔内 2. 在操作系统中进程是一个具有一定独立功能程序在某个数据集合上的一次( )。 A. 并发活动 B. 运行活动 C. 单独操作 D. 关联操作 3. 进程从运行状态进入就绪状态的原因可能是( )。 A. 被选中占有处理机 B. 等待某一事件 C. 等待的事件已发生 D. 时间片用完 4. 产生死锁的四个必要条件是互斥条件、请求和保持条件、不剥夺条件和（）。 A. 线性增长条件 B. 环路条件 C. 无序释放条件 D. 有序请求条件 E. 无序请求条件 5. 进程是操作系统中可以并行工作的基本单位，也是核心调度及资源分配的最小单位，它由（）组成。 A. 程序、数据和标识符 B. 程序、数据和PCB C. 程序、标识符和PCB D. 数据、标识符和PCB 6. 为保证系统数据库的完整性，可以把信号量定义为某个库文件（或记录）的锁，初值为1，任何进程存取该库文件（或记录）之前先对它作一个操作，存取之后对它作一个（），从而做到对该文件（或记录）任一时刻只有一个进程可存取，但要注意使用不当引起的死锁。 A.联机操作 B. V操作 C. 输出操作 D. 读操作 E. 写操作 F. P操作 7. 正在执行的进程由于其时间片完而被暂停执行，此时进程应从运行态变为（）状态。 A. 静止阻塞 B. 活动阻塞 C. 静止就绪 D. 活动就绪 8. 产生系统死锁的原因可能是由于（）。 A. 进程释放资源 B. 一个进程进入死循环 C. 多个进程竞争，资源出现了循环等待 D. 多个进程竞争共享型设备 9. 避免死锁的一个著名的算法是（）。 A. 先入先出法 B. 银行家算法 C. 优先级算法 D. 资源按序分配法 10. 若干个等待占有CPU并运行的进程按一定次序链接起来的队列为（）。 A. 运行队列 B. 后备队列 C. 等待队列 D. 就绪队列 11. 位示图方法可用于( )。 A. 盘空间的管理 B. 盘的驱动调度 C. 文件目录的查找 D. 页式虚拟存贮管理中的页面调度 12. 进程具有并发性和（）两个重要属性。 A. 动态性 B. 静态性 C. 封闭性 D. 易用性 13. 实现进程互斥时，用( )对应，对同一个信号量调用PV操作实现互斥。 A. 一个信号量与一个临界区 B. 一个信号量与一个相关临界区 C. 一个信号量与一组相关临界区 D. 一个信号量与一个消息
第四章复习题 一、单项选择题 1. 在可变分区存储管理中，若采用最先适应分配算法宜将空闲区按（B）次序登记在空 闲区表中。 A. 地址递减 B. 地址递增 C. 长度递减 D. 长度递增 2. 采用固定分区存储管理的计算机系统中（D）的做法是错误的。 A. 为作业分配的分区不能小于作业长度 B. 可同时在多个分区中各装一个作业 C. 不允许多个作业同时存放在一个分区中 D. 一个分区中可同时装入多个作业 3. 不适宜采用虚拟存储管理技术的存储管理方式是（D）。 A. 页式 B. 段式 C. 段页式 D. 可变分区 4. 在多道程序设计系统中，采用了页式存储管理。如果允许并行工作的道数为n(n>1)，则 系统中同时建立的页表数一定为（C）。 A. 1 B. n C. <=n D. n+1 5. 在单用户连续存储管理中，可供用户使用的主存区域起始地址存放在（B）。 A. 基址寄存器 B. 界限寄存器 C. 限长寄存器 D. 相联寄存器 6. 重定位的含义是（C）。 A. 把主存中的一个程序从一个区域重新定位到另一个区域 B. 把绝对地址转换成逻辑地址 C. 把逻辑地址换砖成绝对地址 D. 把辅助存储器中的程序定位到主存的某个区域 7. 在分页式存储管理中，逻辑地址由页号和页内地址两部分组成。因而，分页的工作是在 （C）时进行的。 A. 用户编制程序 B. 地址转换 C. 操作系统装入作业 D. 系统初始化 8. 采用固定分区存储管理的计算机系统中（D）的做法是错误的。 A. 为作业分配的分区不能小于作业长度 B. 可同时在多个分区中各装一个作业 C. 不允许多个作业同时存放在一个分区中 D. 一个分区中可同时装入多个作业 9. 在分页式虚拟存储管理中，若发现所要访问的页面不在主存储器中，则硬件要产生一个 （C）中断。 A. I/O B. 缺段 C. 缺页 D. 访管 10. 主存储器的每个存储单元都有一个地址与其对应，假定这些地址用n个二进制位来区分， 则主存储器的容量为（D）。 A. 2n个字 B. 2n-1个字 C. 2n-1个字节 D. 2n个字节 11. LRU页面调度算法总是选择（C）页面调出。 A. 最先进入 B. 最后进入 C. 最近最久未访问 D. 最近经常访问
一、单项选择题 7．计算机主存储器中，存储单元的编址单位是( ) A．二进制位B．字节 C．字D．块 8．计算机系统中，存取速度最快的存储器是( ) A．寄存器B．主存储器 C．高速缓冲存储器D．辅助存储器 9．减少可变分区存储管理中碎片的措施是( ) A．增大分区长度B．增加分区数目 C．采用移动技术D．减少分区长度 10．可变分区存储管理中，通常分配最快的算法是( ) A．最先适应分配B．最优适应分配 C．最坏适应分配D．随机分配 7、存储管理中的地址转换(重定位)指的是( ) A、将绝对地址转换成逻辑地址 B、将物理地址转换成逻辑地址 C、将逻辑地址转换成绝对地址 D、将物理地址转换成相对地址 8、页式管理系统中，页面调度算法淘汰最近使用次数最少的算法是( ) A、FIFO B、FILO C、LRU D、LFU 9、可以采用静态重定位方式转换地址的管理内存方案是( ) A、页式管理 B、页式虚拟管理 C、可变分区管理 D、固定分区管理 8．处理器不能 ．．直接访问的存储器是() A．寄存器B．高速缓冲存储器 C．主存储器D．辅助存储器 9．断电停机后，存储信息随之消失的存储器是() A．磁盘B．磁带 C．主存储器D．U盘 10．处于运行状态的操作系统程序应放在() A．寄存器中B．高速缓冲存储器中 C．主存储器中D．辅助存储器中 8.价格昂贵、存取速度最快，但容量较小的存储器是（） A.寄存器 B.高速缓冲存储器 C.主存储器 D.辅助存储器
9.程序状态字寄存器是属于（） A.指令寄存器 B.通用寄存器 C.控制寄存器 D.时钟寄存器 10.处理器中仅设置一个界限寄存器的存储管理方式是（） A.页式存储管理 B.可变分区存储管理 C.固定分区存储管理 D.单用户连续存储管理 7、处理器不能 ．．直接访问的存储器是（） A、寄存器 B、高速缓冲存储器 C、主存储器 D、光盘 ） A、256和65536 B、255和65535 C、256和65535 D、255和65536 9、页式存储管理中，作业运行时，该作业的页表是放在（） A、磁盘 B、主存系统区 C、主存用户区 D、用户程序 7.可用来长期存储大量信息的存储器是( ) A.寄存器 B.高速缓冲存储器 C.主存储器 D.辅助存储器 8.可变分区存储管理的主存分配算法中，查找次数最少的是( ) A.随机适应分配算法 B.最先适应分配算法 C.最优适应分配算法 D.最坏适应分配算法 9.页式存储管理中，作业运行时，该作业的页表是放在( ) A.磁盘中 B.主存系统区中 C.主存用户区中 D.用户程序中 7．基址寄存器和界限寄存器是属于（） A．指令寄存器B．通用寄存器 C．控制寄存器D．时钟寄存器 8．存储管理实际管理的是（） A．辅助存储器B．全部主存储器 C．主存储器中的用户区D．主存储器中的系统区 9．页式存储管理中，若不使用快表，则采用二级页表时，每访问一个操作数要访问主存（） A．1次B．2次
第1章操作系统概论 (1) 试说明什么是操作系统，它具有什么特征？其最基本特征是什么？ 解： 操作系统就是一组管理与控制计算机软硬件资源并对各项任务进行合理化调度，且附加了各种便于用户操作的工具的软件层次。 现代操作系统都具有并发、共享、虚拟和异步特性，其中并发性是操作系统的最基本特征，也是最重要的特征，其它三个特性均基于并发性而存在。 (2) 设计现代操作系统的主要目标是什么？ 解： 现代操作系统的设计目标是有效性、方便性、开放性、可扩展性等特性。其中有效性指 的是OS应能有效地提高系统资源利用率和系统吞吐量。方便性指的是配置了OS后的计算机应该更容易使用。这两个性质是操作系统最重要的设计目标。开放性指的是OS应遵循世界标准规范，如开放系统互连OSI国际标准。可扩展性指的是OS应提供良好的系统结构，使得新设备、新功能和新模块能方便地加载到当前系统中，同时也要提供修改老模块的可能，这种对系统软硬件组成以及功能的扩充保证称为可扩展性。 (3) 操作系统的作用体现在哪些方面？ 解： 现代操作系统的主要任务就是维护一个优良的运行环境，以便多道程序能够有序地、高效地获得执行，而在运行的同时，还要尽可能地提高资源利用率和系统响应速度，并保证用户操作的方便性。因此操作系统的基本功能应包括处理器管理、存储器管理、设备管理和文件管理。此外，为了给用户提供一个统一、方便、有效的使用系统能力的手段，现代操作系 统还需要提供一个友好的人机接口。在互联网不断发展的今天，操作系统中通常还具备基本 的网络服务功能和信息安全防护等方面的支持。 (4) 试说明实时操作系统和分时操作系统在交互性、及时性和可靠性方面的异同。 解： 交互性：分时系统能够使用户和系统进行人-机对话。实时系统也具有交互性， 但人与系统的交互仅限于访问系统中某些特定的专用服务程序。 及时性：分时系统的响应时间是以人能够接受的等待时间为标准，而实时控制系 统对响应时间要求比较严格，它是以控制过程或信息处理中所能接受的延迟为标 准。 可靠性：实时系统要求系统可靠性要比分时系统高。在实时系统中往往采用多级 容错措施来保证系统的安全及数据的安全。 (5) 试比较分布式操作系统和网络操作系统的异同。 解： 它们的区别在于：分布式操作系统的设计思想和网络操作系统是不同的，这决定了它们
第一章操作系统概论 1.单项选择题 ⑴B; ⑵B; ⑶C; ⑷B; ⑸C; ⑹B; ⑺B；⑻D；⑼A；⑽B； 2.填空题 ⑴操作系统是计算机系统中的一个最基本的系统软件，它管理和控制计算机系统中的各种系统资源； ⑵如果一个操作系统兼有批处理、分时和实时操作系统三者或其中两者的功能，这样的操作系统称为多功能（元）操作系统； ⑶没有配置任何软件的计算机称为裸机； ⑷在主机控制下进行的输入/输出操作称为联机操作； ⑸如果操作系统具有很强交互性，可同时供多个用户使用，系统响应比较及时，则属于分时操作系统类型；如果OS可靠，响应及时但仅有简单的交互能力，则属于实时操作系统类型；如果OS在用户递交作业后，不提供交互能力，它所追求的是计算机资源的高利用率，大吞吐量和作业流程的自动化，则属于批处理操作系统类型； ⑹操作系统的基本特征是：并发、共享、虚拟和不确定性； ⑺实时操作系统按应用的不同分为过程控制和信息处理两种； ⑻在单处理机系统中，多道程序运行的特点是多道、宏观上并行和微观上串行。
第二章进程与线程 1.单项选择题 ⑴B；⑵B；⑶ A C B D; ⑷C; ⑸C; ⑹D; ⑺C; ⑻A; ⑼C; ⑽B; ⑾D; ⑿A; ⒀D; ⒁C; ⒂A; 2.填空题 ⑴进程的基本状态有执行、就绪和等待（睡眠、阻塞）； ⑵进程的基本特征是动态性、并发性、独立性、异步性及结构性； ⑶进程由控制块（PCB）、程序、数据三部分组成，其中PCB是进程存在的唯一标志。而程序部分也可以为其他进程共享； ⑷进程是一个程序对某个数据集的一次执行； ⑸程序并发执行与顺序执行时相比产生了一些新特征，分别是间断性、失去封闭性和不可再现性； ⑹设系统中有n（n>2）个进程，且当前不在执行进程调度程序，试考虑下述4种情况： ①没有运行进程，有2个就绪进程，n个进程处于等待状态； ②有一个运行进程，没有就绪进程，n-1个进程处于等待状态； ③有1个运行进程，有1个等待进程，n-2个进程处于等待状态； ④有1个运行进程，n-1个就绪进程，没有进程处于等待状态； 上述情况中不可能发生的情况是①； ⑺在操作系统中引入线程的主要目的是进一步开发和利用程序内部的并行性；
操作系统概论 1.计算机硬件主要由中央处理器、存储器、输入输出控制系统和各种输入输出设备组成；计算机系统包 括硬件子系统和软件子系统。 2.操作系统三种基本类型：批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统。 3.输入输出控制系统管理外围设备与主存储器之间的信息传送。 4.操作系统的功能可以分为处理管理、存储管理、设备管理和文件管理 5.进程：一个进程在一个数据集上的一次执行。程序是一组指令的有序集合，是一个静态实体。进程是 一个动态实体，有自己的生命周期一个进程可以对应很多程序。进程三种基本状态：运行、就绪、等待态。 6.进程控制块包含四类信息：①标识信息：用于标识一个进程包括进程名。②说明信息：用于说明进程 情况，包括进程状态等待原因进程程序和数据存放位置。③现场信息：用于保留进程存放在cup中的信息，包括通用、控制和程序状态字寄存器的内容。④管理信息：用于进程调度包括进程优先数队列指针。 7.中断：由于某些时间的出现，中止现行进程的运行，而转去处理出现的事件内，待适当的时候让被中 止的进程继续运行，这个过程就是中断。 8.中断处理程序：对出现的事件进行处理的程序.是操作系统的组成部分 9.中断响应：通常在cup执行完一条指令后，硬件的中断装置立即检查有无中断事件发生，若有则暂停 运行进程的运行而让操作系统中的中断处理程序占用cpu. 10.单用户连续存储管理和固定分区存储管理都为静态重定位。 11.移动的条件：移动一道作业时，应先判定它是否在与外围设备交换信息。若是则暂不能移动该作业必 须等待信息交换结束后才可移动。 12.快表：把存放的高速缓冲存储器中的部分页表称为快表 13.什么是虚拟存储器：对分页式存储器实现虚拟存储器只需将作业的全部信息作为副本存放在磁盘上， 作业呗调度投入到运行时，至少把作业的第一页信息装入主存中，在作业执行过程中访问到不在主存储器中的页时，再把它们装入 14.逻辑文件类型：流式文件、记录式文件。 15.文件存储结构：顺序文件、链接文件、索引文件。存取方式：顺序存取、随机存取。 16.文件安全性包括：文件保护和保密 17.读一个文件一次调用：打开文件、读文件、关闭文件；写一个文件:建立文件、写文件、关闭文件。用 户可调用删除操作要求删除一个有权删除的文件但删除一个文件前应先关闭 18.传输一次信息传输操作所花的时间有三部分：①寻找时间：把移动臂移到指定的柱面所花的时间，机 械操作，花费时间较长。②延迟时间：等待指定的扇区旋转到磁头位置下所花时间。这个与扇区的位置有关。③传送时间：指定的磁头把磁道上的信息读到主存或把主存的信息写到磁道上所花的时间。 19.缓冲技术：操作系统中利用缓冲区来缓解处理与外围设备之间工作速度不匹配的矛盾而采用的技术， 包括：单缓冲技术、双缓冲技术和缓冲池技术。 20.操作系统中实现联机同时外围设备操作功能部分也称为斯普令系统，它由三个部分组成(1)预输入程序 (2)井管理程序(3)缓输出程序 21.进程的互斥与同步（1）进程的互斥：指当有若干个进程都要使用一个公共资源时，任何时刻最多只允 许一个进程去使用该资源，其他要使用它的进程必须等待，直到该资源的占用者释放了该资源（2）进程的同步：指在并发进程之间存在一种制约关系，一个进程的执行依赖另一个进程的消息，当一个进程没有得到另一个进程的消息时应等待，直到消息到达才被唤醒 22.通信原语 Send(N,M) 把信件M送到指定的信箱N中. Receive(N,Z) 从指定信箱N取出一封信，存 到指定的地址Z中
操作系统概论第四章文件管理习题解答 集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-
“操作系统概论”习题解答之第4章文件管理 第4章习题解答 1、什么叫文件？ 答：所谓文件是指逻辑上具有完整意义的信息集合。 2、文件系统应具有哪些功能？ 答：文件系统主要是实现“按名存取”。为了能正确地按名存取，文件系统具有如下功能： ①、实现从逻辑文件到物理文件间的转换。 ②、有效地分配文件的存储空间。 ③、建立文件目录。 ④、提供合适的存取方法以适应各种不同的应用。 ⑤、实现文件的安全性。 ⑥、提供一组文件操作。 3、解释下列术语并说明它们之间的关系： 存储介质、卷、块、记录、文件。 答：存储介质：指信息的载体，可用来记录信息的磁带、硬磁盘组、软磁盘片、光盘、卡片等称为存储介质。 卷：存储介质的物理单位定义为卷。 块：存储介质上可连续存储信息的一个区域称为块，也叫物理记录。 记录：记录分为逻辑记录和物理记录，逻辑记录指按逻辑上独立的含义划分的信息单位；物理记录即块。
文件：把逻辑上具有完整意义的信息集合称为文件。 一卷存储介质可以被分成若干个块，能用来存放一个或多个文件；一个文件可以由多个记录组成，这样的文件被称为记录式文件；一个记录可占用存储介质上的一块，或一块中可以存放多个记录。 4、什么是文件的逻辑结构和存储结构？ 答：用户是从使用的角度来组织文件，用户把能观察到的且可以处理的信息根据使用要求构造成文件，这种构造方式称为文件的逻辑结构。文件系统是从文件的存储和检索的角度来组织文件，在存储媒介上的文件构造方式称为文件的存储结构。 5、解释顺序文件、链接文件和索引文件。 答：1、顺序结构： 将一个文件逻辑上连续的信息存放在存储介质（磁盘）中相邻的块上，这种存储结构保证了逻辑记录顺序和物理块顺序相一致。 （磁带上的文件只能是顺序结构的，因为磁带机本身就是个顺序存取的设备。） 2、链接结构（串联结构）： 文件所占用的存储介质物理块不再要求连续（相邻）的，可以分散在存储媒介上。在结构上，采用链表的结构方式，将每一块的最后一个单元用来存放下一个物理块的地址，形成指针链。最后一块的最后一个单元为0表示结束。 3、索引结构：
答： 进行作业调度是在作业1运行完成之后，10:00开始进行调度，作业1的等待时间为:2小时，作业2的等待时间为1.7小时，作业3的等待时间为1.5小时，作业4的等待时间为1小时响应比为： 作业1：2/2=1 作业2：1.7/0.5=3.4 作业3：1.5/0.1=15 作业4：1/0.4=2.5 因为作业1为先运行，所以实际作业3的响应比最高，执行作业3，之后继续调度，重新计算响应比 作业2：1.8/0.5=3.6 作业4：1.1/0.4=2.75 因此作业的执行顺序为作业1,3,2,4 平均周转时间：(2+2+2+1.5)/4=1.875
答： var plate : integer; sp:semaphore； /* 盘子里可以放几个水果 */ sg1:semaphore; /* 盘子里有桔子 */ sg2:semaphore; /* 盘子里有苹果 */ sp := 1; /* 盘子里允许放一个水果*/ Sg1, := 0; /* 盘子里没有桔子 */ sg2 := 0; /* 盘子里没有苹果*/ cobegin process father begin L1:削一个苹果； P(sp); 把苹果放入plate； V(sg2); goto L1; end; process mother begin L2:剥一个桔子； P(sp); 把桔子放入plate； V(sg1); goto L2; end; process son begin L3: P(sg1); 从plate中取桔子； V(sp); 吃桔子； goto L3; end; process daughter begin L4: P(sg2); 从plate中取苹果； V(sp); 吃苹果； goto L4; end; coend
操作系统概论第三章答案
第三章 一、单项选择题 1.基址寄存器和界限寄存器是属于( ) A.指令寄存器 B.通用寄存器 C.控制寄存器 D.时钟寄存器 2.存储管理实际管理的是( ) A.辅助存储器 B.全部主存储器 C.主存储器中的用户区 D.主存储器中的系统区 3.页式存储管理中，若不使用快表，则采用二级页表时，每访问一个操作数要访问主存( ) A.1次 B.2次 C.3次 D.4次 4.可用来长期存储大量信息的存储器是( ) A.寄存器 B.高速缓冲存储器 C.主存储器 D.辅助存储器 5.可变分区存储管理的主存分配算法中，查找次数最少的是( ) A.随机适应分配算法 B.最先适应分配算法 C.最优适应分配算法 D.最坏适应分配算法 6.页式存储管理中，作业运行时，该作业的页表
是放在( ) A.磁盘中 B.主存系统区中 C.主存用户区中 D.用户程序中 7、处理器不能直接访问的存储器是（） A、寄存器 B、高速缓冲存储器 C、主存储器 D、光盘 8、若页式存储管理中的地址格式为 23 16 15 0 则它的最大页号和最大页内地址是（）A、256和65536 B、255和65535 C、256和65535 D、255和65536 9.价格昂贵、存取速度最快，但容量较小的存储器是（） A.寄存器 B.高速缓冲存储器 C.主存储器 D.辅助存储器 10.程序状态字寄存器是属于（） A.指令寄存器 B.通用寄存器 C.控制寄存器 D.时钟寄存器 11.处理器中仅设置一个界限寄存器的存储管理方式是（）
A.页式存储管理 B.可变分区存储管理 C.固定分区存储管理 D.单用户连续存储管理 12．处理器不能直接访问的存储器是() A．寄存器B．高速缓冲存储器C．主存储器D．辅助存储器13．断电停机后，存储信息随之消失的存储器是() A．磁盘B．磁带C．主存储器 D．U盘 14．处于运行状态的操作系统程序应放在() A．寄存器中B．高速缓冲存储器中C．主存储器中D．辅助存储器中15、存储管理中的地址转换(重定位)指的是( ) A、将绝对地址转换成逻辑地址 B、将物理地址转换成逻辑地址 C、将逻辑地址转换成绝对地址 D、将物理地址转换成相对地址 16、页式管理系统中，页面调度算法淘汰最近使用次数最少的算法是( )
2015秋福师《操作系统导论》在线作业一(100分) 一、单选题（共30 道试题，共60 分。） 1. 通道是一种特殊的（）。 A. I/O 设备 B. 设备控制器 C. 处理机 D. I/O控制器 满分：2 分 2. 产生系统死锁的原因可能是由于（）。 A. 进程释放资源 B. 一个进程进入死循环 C. 多个进程竞争，资源出现了循环等待 D. 多个进程竞争共享型设备 满分：2 分 3. 正在执行的进程由于其时间片完而被暂停执行，此时进程应从运行态变为（）状态。 A. 静止阻塞 B. 活动阻塞 C. 静止就绪 D. 活动就绪 满分：2 分 4. 在设计实时操作系统时，首先要考虑的是（）。 A. 灵活性和可适应性 B. 交互性和响应时间 C. 周转时间和系统吞吐量 D. 实时性和可靠性 满分：2 分 5. 对计算机系统起着控制和管理作用的是________。 A. 硬件 B. 操作系统 C. 编译系统 D. 应用程序 满分：2 分 6. 目录文件所存放的信息是________。 A. 某一文件存放的数据信息 B. 某一文件的文件目录 C. 该目录中所有数据文件目录 D. 该目录中所有子目录文件和数据文件的目录 满分：2 分 7. 对磁盘进行移臂调度的目的是为了缩短________时间。 A. 寻找 B. 延迟 C. 传送 D. 启动
8. 实现进程互斥时，用( )对应，对同一个信号量调用PV操作实现互斥。 A. 一个信号量与一个临界区 B. 一个信号量与一个相关临界区 C. 一个信号量与一组相关临界区 D. 一个信号量与一个消息 满分：2 分 9. 根据文件系统的规定，要使用一个文件，应该先执行________操作。 A. 建立 B. 读写 C. 查询 D. 打开 满分：2 分 10. 作业调度的关键在于________。 A. 选择恰当的进程管理程序 B. 选择恰当的作业调度算法 C. 用户作业准备充分 D. 有一个较好的操作环境 满分：2 分 11. 产生死锁的基本原因是系统资源不足和（）。 A. 进程推进顺序非法 B. 进程调度不当 C. 系统中进程太多 D. CPU运行太快 满分：2 分 12. 处理器执行的指令被分成两类，其中有一类称为特权指令，它只允许________使用。 A. 操作员 B. 联机用户 C. 操作系统 D. 目标程序 满分：2 分 13. 在可变式分区分配方案中，某一作业完成后，系统收回其主存空间，并与相邻空闲区合并，为此需修改空闲区表，造成空闲区数减1的情况是( )。 A. 无上邻空闲区，也无下邻空闲区 B. 有上邻空闲区，但无下邻空闲区 C. 有下邻空闲区，但无上邻空闲区 D. 有上邻空闲区，也有下邻空闲区 满分：2 分 14. 用户程序中的输入，输出操作实际上是由________完成。 A. 程序设计语言 B. 编译系统 C. 操作系统 D. 标准库程序 满分：2 分