操作系统与应用程序的关系
操作系统主要可以分为两大部分：内核和内核之外的一些程序。
内核就是直接控制最底层的硬件，而我们日常所用到的软件，大都是通过内核之外一些程序与内核之间的接口完成的，例如WINDOWS API 就是为我们提供了应用程序与内核的接口，以实现硬件上的一些操作。操作系统（Operating System，简称OS）是一管理电脑硬件与
软件资源的程序，同时也是计算机系统的内核与基石。操作系统是一个庞大的管理控制程序，大致包括 5 个方面的管理功能:进程与处理机管理、作业管理、存储管理、设备管理、文件管理。目前微机上常见的操作系统有DOS、OS/2、UNIX 、XENIX 、LINUX 、Windows、
Netware等。
应用软件是用户可以使用的各种程序设计语言, 以及用各种程序设计语言编制的应用程序的集合, 分为应用软件包和用户程序. 应用软件包是利用计算机解决某类问题而设计的程序的集合, 供多用户使用。
内核系统与应用程序的关系
在Linux 系统中，内核为用户程序提供了两方面的支持。其一是系统调用接口，即中断调用int 0x80 ；另一方面是通过开发环境库
函数或内核库函数与内核进行信息交流。不过内核库函数仅供内核创建的任务0 和任务1 使用，它们最终还是去调用系统调用。因此内核对所有用户程序或进程实际上只提供系统调用这一种统一的接口。
lib/目录下内核库函数代码的实现方法与基本C函数库libc中类似
函数的实现方法基本相同，为了使用内核资源，最终都是通过内嵌汇编代码调用了内核系统调用功能。
系统调用主要提供给系统软件编程或者用于库函数的实现。而一般用户开发的程序则是通过调用像libc等库函数来访问内核资源。
这些库中的函数或资源通常被称为应用程序编程接口（API），其中定义了应用程序使用的一组标准编程接口。通过调用这些库中的程
序，应用程序代码能够完成各种常用工作，例如，打开和关闭、对文件或设备的访问、进行科学计算、出错处理以及访问组和用户标识号ID等系统信息。
在UNIX类操作系统中，最为普遍使用的是基于POSIX标准的API
接口。Linux当然也不例外。API与系统调用的区别在于：为了实现
某一应用程序接口标准，例如POSIX，其中的API可以与一个系统调
用对应，也可能由几个系统调用的功能共同实现。当然某些API函数可能根本就不需要使用系统调用，即不使用内核功能。因此函数库可以看做实现像POSIX标准的主体界面，应用程序不用管它与系统调用
之间到底存在什么关系。无论一个操作系统提供的系统调用有多么大
的区别，但只要它遵循同一个API标准，那么应用程序就可以在这些
操作系统之间具有可移植性。
系统调用是内核与外界接口的最高层。在内核中，每个系统调用都有一个序列号（在include/unistd.h头文件中定义），并且常以
宏的形式实现。应用程序不应该直接使用系统调用，因为这样的话，
程序的移植性就不好了。因此目前Linux 标准库（Linux Standard
Base，LSB）和许多其他标准都不允许应用程序直接访问系统调用宏。
库函数一般包括 C 语言没有提供的执行高级功能的用户级函数，如输入/ 输出和字符串处理函数。某些库函数只是系统调用的增强功能版。例如，标准I/O 库函数fopen 和fclose 提供了与系统调用open 和
close 类似的功能，不过是在更高的层次上。在这种情况下，系统调
用通常能提供比库函数略微好一些的性能，但是库函数却能提供更多的功能，而且更具检错能力。
实际上软件程序还可以细分成两种：系统程序软件和应用程序软件。系统程序软件实际上就是我们所说的驱动程序，它们的目的只有一个，就是为了驱动硬件，使之能正常地完成某种硬件功能，比如网
卡的发送数据功能，声卡的播放声音功能。应用程序软件则用来接收用户的输入请求，进行很多业务运算后，再通过驱动程序驱动硬件去完成用户所要求的任务，有时候应用程序软件也负责把运算的最终结果反馈给用户。画成图就是图一那样，注意，在整个软件系统中，也只有驱动程序最清楚硬件的功能及工作方式，如果上面应用程序想要硬件完成什么样的任务，必须使用相应的驱动程序所提供的那些接口才行。驱动程序直接驱动硬件进行工作，而应用程序则只需要知道这些接口，通过它们间接去驱动硬件来完成任务。这种策略看似简单好用，但也会受到两方面因素的制约。
图一
首先，一个计算机系统里面的硬件设备通常不会只有一个。比方我的魅族MP3里除了音频解码器外，自然也有用来存储歌曲的设备。
这些设备各具不同的功能，完成这些功能的操作也就各不相同，就决定了写出来的驱动程序也是各式各样的，最后导致他们提供给应用程序使用的接口也是千变万化的，如图二那样，用不同颜色的箭头表示不同的接口使用。这大大增加了应用程序开发的难度，因为应用程序开发者不仅要考虑上层业务逻辑的处理，还要非常熟悉各种驱动所提供出来的不同接口。
图二: 一个应用使用多个硬件设备
其次，一个计算机系统里面同时运行着的应用程序通常也不会只有一个，这些应用程序会竞争使用总量特定的硬件设备资源。比方你和朋友在用qq聊天的同时，也听着千千静听放出来的音乐，他们都要使用屏幕设备show出界面，也都要使用物理内存(2)来运行程序代码。但
是屏幕只有一个，内存也只有那么多，所以在整个计算机系统范围内，必须有某种机制来管理分配这些特定硬件资源的使用。如图三，设计的时候，这种机制要么放在应用程序中实现，要么放在驱动程序中实
现，但无论放在哪一方，都是会给这一方的程序开发者带来额外的负担。
图二一个应用使用多个硬件设备
图三: 多个应用使用多个硬件设备
引入操作系统之后
上面之所以说额外，那是因为对于应用程序开发者来讲，其重点要考虑的是业务逻辑如何实现，而不是去考虑硬件资源的管理分配，也最好用不着去区分那么多驱动程序的不同接口。类似的，对于驱动程序开发者来说，其要考虑的重点是如何正确的驱动特定的硬件，而不是
去考虑硬件资源的管理分配上。那这部分“额外”的工作由谁去做呢，这正是后来出现的操作系统(3)的职责所在。
图五: 引入操作系统后的情况
如图五，操作系统帮我们考虑对各种硬件资源的分配管理，并完成对各种驱动程序所提供接口的抽象，形成一套简单一致的接口给上层的应用程序去使用。如此，应用程序开发人员只需要知道操作系统所提供的这套编程接口(API)，就可以实现不同的业务应用。前面我们讲
系统程序软件实际上就是驱动程序，但这里我们讲系统程序软件是操作系统。概念上，我们认为操作系统依赖于驱动程序这一层，但实际上，驱动程序是嵌入到操作系统中去的，所以我们认为驱动程序是操作系统的一部分。这种镶嵌大大增加了以往驱动程序开发者的工作难度，因为他们不仅要熟悉手头的硬件工作原理，更重要的是要确保他们写的驱动能正确的镶嵌到操作系统里面去，这就要求他们同时也必
须熟练掌握操作系统提供出来的，用来完成镶嵌工作的各种接口。
计算机操作系统进程调度实验研究报告
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操作系统实验题：设计一若干并发进程的进程调度程序 一、实验目的 无论是批处理系统、分时系统还是实时系统，用户进程数一般都大于处理机数，这将导致用户进程互相争夺处理机。这就要求进程调度程序按一定的策略，动态地把处理及分配给处于就绪队列中的某一进程，以使之执行。进程调度是处理机管理的核心内容。本实验要求采用最高优先数优先的调度算法（即把处理机分配给优先数最高的进程）和先来先服务算法编写和调试一个简单的进程调度程序。通过本实验可以加深理解有关进程控制块、进程队列的概念。并体会了优先数和先来先服务调度算法的具体实施办法。 二、实验要求 用高级语言编写和调试一个进程调度程序，以加深对进程的概念及进程调度算法的理解． 三、实验内容 进程调度算法：采用最高优先数优先的调度算法（即把处理机分配给优先数最高的进程）和先来先服务算法（将用户作业和就绪进程按提交顺序或变为就绪状态的先后排成队列，并按照先来先服务的方式进行调度处理）。 每个进程有一个进程控制块（PCB）表示。进程控制块可以包含如下信息：进程名、优先数、到达时间、需要运行时间、已用CPU时间、进程状态等等。 进程的优先数及需要的运行时间可以事先人为地指定（也可以由随机数产生）。进程的到达时间为进程输入的时间。 进程的运行时间以时间片为单位进行计算。 每个进程的状态可以是就绪W（Wait）、运行R（Run）、或完成F（Finish）三种状态之一。 就绪进程获得CPU后都只能运行一个时间片。用已占用CPU时间加1来表示。 如果运行一个时间片后，进程的已占用CPU时间已达到所需要的运行时间，则撤消该进程，如果运行一个时间片后进程的已占用CPU时间还未达所需要的运行时间，也就是进程还需要继续运行，此时应将进程的优先数减1（即降低一级），然后把它插入就绪队列等待CPU。 每进行一次调度程序都打印一次运行进程、就绪队列、以及各个进程的PCB，以便进行检查。重复以上过程，直到所要进程都完成为止。 四、实验算法流程
实验一、进程控制实验 1.1 实验目的 加深对于进程并发执行概念的理解。实践并发进程的创建和控制方法。观察和体验进程的动态特性。进一步理解进程生命期期间创建、变换、撤销状态变换的过程。掌握进程控制的方法，了解父子进程间的控制和协作关系。练习Linux 系统中进程创建与控制有关的系统调用的编程和调试技术。 1.2 实验说明 1）与进程创建、执行有关的系统调用说明进程可以通过系统调用fork()创建子进程并和其子进程并发执行.子进程初始的执行映像是父进程的一个复本.子进程可以通过exec()系统调用族装入一个新的执行程序。父进程可以使用wait()或waitpid()系统调用等待子进程的结束并负责收集和清理子进程的退出状态。 fork()系统调用语法: #include
Exec 执行成功后将用一个新的程序代替原进程，但进程号不变，它绝不会再返回到调用进程了。如果exec 调用失败，它会返回-1。 wait() 系统调用语法: #include
《操作系统》练习题及参考答案 一、单项选择题（每小题1分，共15分） 1.操作系统是一种（） A.系统软件 B.系统硬件 C.应用软件 D.支援软件 2.MS—DOS的存贮管理采用了（） A.段式存贮管理 B.段页式存贮管理 C.单用户连续存贮管理 D.固定式分区存贮管理 3.用户程序在目态下使用特权指令将引起的中断是属于（） A.硬件故障中断 B.程序中断 C.外部中断 D.访管中断 4.MS—DOS中用于软盘整盘复制的命令是（） https://www.doczj.com/doc/ad7677171.html,P B.DISKCOPY C.SYS D.BACKUP 5.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 6.下列算法中用于磁盘移臂调度的是（） A.时间片轮转法 B.LRU算法 C.最短寻找时间优先算法 D.优先级高者优先算法 7.在以下存贮管理方案中，不适用于多道程序设计系统的是（） A.单用户连续分配 B.固定式分区分配 C.可变式分区分配 D.页式存贮管理 8.已知，作业的周转时间=作业完成时间－作业的到达时间。现有三个同时到达的作业J1，J2和J3，它们的执行时间分别是T1，T2和T3，且T1 A.T1＋T2＋T3 B.（T1＋T2＋T3） C.T1＋T2＋T3 D. T1＋T2＋T3 9.任何两个并发进程之间（） A.一定存在互斥关系 B.一定存在同步关系 C.一定彼此独立无关 D.可能存在同步或互斥关系 10.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
11.用磁带作为文件存贮介质时，文件只能组织成（） A.顺序文件 B.链接文件 C.索引文件 D.目录文件 12.一作业8：00到达系统，估计运行时间为1小时，若10：00开始执行该作业，其响应比是（） A.2 B.1 C.3 D.0.5 13.多道程序设计是指（） A.在实时系统中并发运行多个程序 B.在分布系统中同一时刻运行多个程序 C.在一台处理机上同一时刻运行多个程序 D.在一台处理机上并发运行多个程序 14.文件系统采用多级目录结构后，对于不同用户的文件，其文件名（） A.应该相同 B.应该不同 C.可以相同，也可以不同 D.受系统约束 15.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 二、双项选择题（每小题2分，共16分） 1.能影响中断响应次序的技术是（）和（）。 A.时间片 B.中断 C.中断优先级 D.中断屏蔽 E.特权指令 2.文件的二级目录结构由（）和（）组成。 A.根目录 B.子目录 C.主文件目录 D.用户文件目录 E.当前目录 3.驱动调度算法中（）和（）算法可能会随时改变移动臂的运动方向。 A.电梯调度 B.先来先服务 C.扫描 D.单向扫描 E.最短寻找时间优先 4.有关设备管理概念的下列叙述中，（）和（）是不正确的。 A.通道是处理输入、输出的软件 B.所有外围设备的启动工作都由系统统一来做 C.来自通道的I/O中断事件由设备管理负责处理 D.编制好的通道程序是存放在主存贮器中的 E.由用户给出的设备编号是设备的绝对号
第二章进程管理 1.操作系统主要是对计算机系统全部 (1) 进行管理，以方便用户、提高计算机使 用效率的一种系统软件。它的主要功能有：处理机管理、存储管理、文件管理、 (2) 管 理和设备管理等。Windows和Unix是最常用的两类操作系统。前者是一个具有图形界面的 窗口式的 (3) 系统软件，后者是一个基本上采用 (4) 语言编制而成的 的系统软件。在 (5) 操作系统控制下，计算机能及时处理由过程控制反馈的信息 并作出响应。 供选答案： (1): A. 应用软件 B. 系统软硬件 C. 资源 D. 设备 (2): A. 数据 B. 作业 C. 中断 D. I/O (3): A. 分时 B. 多任务 C. 多用户 D. 实时 (4): A. PASCAL B. 宏 C. 汇编 D. C (5): A. 网络 B. 分时 C. 批处理 D. 实时 答案：CBBDD 2.操作系统是对计算机资源进行的 (1) 系统软件，是 (2) 的接口。 在处理机管理中，进程是一个重要的概念，它由程序块、 (3) 和数据块三部 分组成，它有3种基本状态，不可能发生的状态转换是 (4) 。 虚拟存储器的作用是允许程序直接访问比内存更大的地址空间，它通常使用 (5) 作为它的一个主要组成部分。 供选答案： (1): A. 输入和输出 B. 键盘操作 C. 管理和控制 D. 汇编和执行 (2): A. 软件和硬件 B. 主机和外设 C. 高级语言和机器语言 D. 用户和计算机 (3): A. 进程控制块 B. 作业控制块 C. 文件控制块 D. 设备控制块 (4): A. 运行态转换为就绪态 B. 就绪态转换为运行态 C. 运行态转换为等待态 D. 等待态转换为运行态 (5): A. 软盘 B. 硬盘 C. CDROM D. 寄存器 答案：CDADB 3.在计算机系统中，允许多个程序同时进入内存并运行，这种方法称为 D。 A. Spodling技术 B. 虚拟存储技术 C. 缓冲技术 D. 多道程序设计技术 4.分时系统追求的目标是 C。 A. 高吞吐率 B. 充分利用内存 C. 快速响应 D. 减少系统开销 5.引入多道程序的目的是 D。
一、概念题（每空0.5分，共34分） 1.现代操作系统的两个最基本的特征是（）和（）。 2.操作系统是计算机系统中的一个（），它管理和控制计算机系统中的（）。 3.允许多个用户以交互方式使用计算机的操作系统称为（），允许多个用户将多个作业提交给计算机集中处理的操作系统称为（），计算机系统能及时处理过程控制数据并做出响应的操作系统称为（）。 4.用户与操作系统之间的接口主要分为（）和（）两类。 5.作业的输入方式有五种，如联机输入方式、（），（），（）和（）。 6.进程控制块的初始化工作包括（），（）和（）。 7.程序并发执行与顺序执行时相比产生了一些新特性，分别是：（），（）和（）。 8.进程是一个程序对某个数据集的（）。 9.如果系统有N个进程，则在等待队列中进程的个数最多可为（）个。 10.在操作系统中，不可中断执行的操作称为（）。 11.如果信号量的当前值为-4，则表示系统中在该信号量上有（）个等待进程。 12.在操作系统中引入线程概念的主要目的是（）。 13.在单用户单任务环境下，用户独占全机，此时机内资源的状态，只能由运行程序的操作加以改变，此时的程序执行具有( )性和( )性。 14.并发程序之间的相互制约，是由于它们( )和( )而产生的，因而导致程序在并发执行时，具有( )特征。 15.在多用户环境下，由多个程序共享一台计算机，机内资源的状态将由多个程序来改变，因此使程序失去了在顺序执行时具有的( )和( )特性。 16.进程最基本的特征是( )，因为进程的实质是程序的一次执行过程，而且该特征还表现在进程由( )而产生，由( )而执行，由( )而消亡，即进程具有一定的生命期。 17.在操作系统中，进程是一个( )的基本单位，也是一个( )和( )的基本单位。 18.当前进程若因时间片用完而被暂停执行时，该进程应转变为( )状态；若因发生某事件而不被继续运行时，该进程应转变为( )状态。处于就绪状态的进程被调度应转变为( )状态。 19.用户为阻止进程继续运行，应利用( )原语；若进程正在执行，应转变为( )状态。不久，若用户要恢复其运行，应利用( )原语，此时进程应转变为( )状态。 20.每执行一次V操作，表示( )；若S.value <= 0，则表示( )，此时应( )。 21.在利用信号量实现进程互斥时，应将( )置于( )和( )之间。 22.在每个进程中访问( )的那段代码称为临界区。为实现对它的共享，应保证进程( )
实验一进程管理 一、目的 进程调度是处理机管理的核心内容。本实验要求编写和调试一个简单的进程调度程序。通过本实验加深理解有关进程控制块、进程队列的概念，并体会和了解进程调度算法的具体实施办法。 二、实验内容及要求 1、设计进程控制块PCB的结构（PCB结构通常包括以下信息：进程名（进程ID）、进程优先数、轮转时间片、进程所占用的CPU时间、进程的状态、当前队列指针等。可根据实验的不同，PCB结构的内容可以作适当的增删）。为了便于处理，程序中的某进程运行时间以时间片为单位计算。各进程的轮转时间数以及进程需运行的时间片数的初始值均由用户给定。 2、系统资源(r1…r w),共有w类，每类数目为r1…r w。随机产生n进程P i(id,s(j,k)，t),0<=i<=n,0<=j<=m,0<=k<=dt为总运行时间，在运行过程中，会随机申请新的资源。 3、每个进程可有三个状态（即就绪状态W、运行状态R、等待或阻塞状态B），并假设初始状态为就绪状态。建立进程就绪队列。 4、编制进程调度算法：时间片轮转调度算法 本程序用该算法对n个进程进行调度，进程每执行一次，CPU时间片数加1，进程还需要的时间片数减1。在调度算法中，采用固定时间片（即：每执行一次进程，该进程的执行时间片数为已执行了1个单位），这时，CPU时间片数加1，进程还需要的时间片数减1，并排列到就绪队列的尾上。 三、实验环境 操作系统环境：Windows系统。 编程语言：C#。 四、实验思路和设计 1、程序流程图
2、主要程序代码 //PCB结构体 struct pcb { public int id; //进程ID public int ra; //所需资源A的数量 public int rb; //所需资源B的数量 public int rc; //所需资源C的数量 public int ntime; //所需的时间片个数 public int rtime; //已经运行的时间片个数 public char state; //进程状态，W（等待）、R（运行）、B（阻塞） //public int next; } ArrayList hready = new ArrayList(); ArrayList hblock = new ArrayList(); Random random = new Random(); //ArrayList p = new ArrayList(); int m, n, r, a,a1, b,b1, c,c1, h = 0, i = 1, time1Inteval;//m为要模拟的进程个数，n为初始化进程个数 //r为可随机产生的进程数（r=m-n） //a，b，c分别为A，B，C三类资源的总量 //i为进城计数，i=1…n //h为运行的时间片次数，time1Inteval为时间片大小（毫秒） //对进程进行初始化，建立就绪数组、阻塞数组。 public void input()//对进程进行初始化，建立就绪队列、阻塞队列 { m = int.Parse(textBox4.Text); n = int.Parse(textBox5.Text); a = int.Parse(textBox6.Text); b = int.Parse(textBox7.Text); c = int.Parse(textBox8.Text); a1 = a; b1 = b; c1 = c; r = m - n; time1Inteval = int.Parse(textBox9.Text); timer1.Interval = time1Inteval; for (i = 1; i <= n; i++) { pcb jincheng = new pcb(); jincheng.id = i; jincheng.ra = (random.Next(a) + 1); jincheng.rb = (random.Next(b) + 1); jincheng.rc = (random.Next(c) + 1); jincheng.ntime = (random.Next(1, 5)); jincheng.rtime = 0;
第二章作业 1.操作系统中为什么要引入进程的概念？为了实现并发进程中的合作和协调，以及保证系统的安全，操作系统在进程管理方面要做哪些工作？ 答：为了从变化角度动态地分析研究可以并发执行的程序，真实的反应系统的独立性、并发性、动态性和相互制约，操作系统中不得不引入进程的概念。 为了防止操作系统及其关键的数据结构如：PCB等，受到用户程序破坏，将处理机分为核心态和用户态。对进程进行创建、撤销以及在某些进程状态之间的转换控制。 2.试描述当前正在运行的进程状态改变时，操作系统进行进程切换的步骤。答：分为两种情况： （1）：运行状态就绪状态：根据进程的自身的情况插入到就绪队列的适当位置，系统收回处理及转入进程调度程序重新进行调度。 （2）：运行状态→阻塞状态：系统会调用进程调度程序重新选择一个进程投入运行。 3.现代操作系统一般都提供多任务的环境，是回答以下问题。 为支持多进程的并发执行，系统必须建立哪些关于进程的数据结构？ 答：系统必须建立PCB。 为支持进程的状态变迁，系统至少应该供哪些进程控制原语？ 答：阻塞、唤醒、挂起和激活原语。 当进程的状态变迁时，相应的数据结构发生变化吗？ 答：会根据状态的变迁发生相应的变化。例如：将进程PCB中进程的状态从阻塞状态改为就绪状态，并将进程从阻塞队列摘下，投入到就绪队列中。 4.什么是进程控制块？从进程管理、中断处理、进程通信、文件管理、设备管理及存储管理的角度设计进程控制块应该包含的内容。 答：PCB：描述进程本身的特征、状态、调度信息以及对资源占有情况等的数据结构，是进程存在的唯一标识。 进程控制块所包含的内容： ①进程信息描述；②CPU信息状态；③进程调度信息；④进程控制和资源占用信息。 5.假设系统就绪队列中有10个进程，这10个进程轮换执行，每隔300ms轮换一次，CPU在进程切换时所花费的时间是10ms，试问系统化在进程切换上的开销占系统整个时间的比例是多少？ 解：P=(10*10)/[(300+10)*10]=3.2% 6.试述线程的特点及其与进程之间的关系。 答：线程的特点：是被独立分派和调度的基本单位。线程与进程的关系：线程是进程的一部分，是进程内的一个实体；一个进程可以有多个线程，但至少必须有一个线程。
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( B )。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(D ) 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 )。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( C )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( D )。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( C )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( D )。 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( B)。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( C )。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( B)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( C )。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( D )。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( B)。A．存储管理B．设备管理C．文件管理D．作业管理14．( B )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_数据处理____并输出结果信息的系统。 2.计算机是由硬件系统和_软件系统______系统组成。3．软件系统由各种_程序______和数据组成。4．计算机系统把进行_资源管理______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_共享资源_____，防止各用户间相互干扰。6．使计算机系统使用方便和_高效工作______是操作系统的两个主要设计目标。7．批处理操作系统、分时操作系统_______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__作业_____。9．批处理操作系统按照预先写好的_作业说明书______控制作业的执行。10．在多道操作系统控制下，允许多个作业同时装入_内存______，使中央处理器轮流地执行各个作业。11．批处理操作系统提高了计算机系统的_工作效率______，但在作业执行时用户不能直接干预作业的执行。12．在分时系统中，每个终端用户每次可以使用一个由_时间片______规定的cPu时间。13分时系统具有同时性、独立性、及时性和__交互性_____等特点。14．在批处理兼分时系统中，往往把由分时系统控
第二章操作系统进程(练习题答案)
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第二章进程管理 1.操作系统主要是对计算机系统全部 (1) 进行管理，以方便用户、提高计算机使 用效率的一种系统软件。它的主要功能有：处理机管理、存储管理、文件管理、 (2) 管 理和设备管理等。Windows和Unix是最常用的两类操作系统。前者是一个具有图形界面的 窗口式的 (3) 系统软件，后者是一个基本上采用 (4) 语言编制而成的 的系统软件。在 (5) 操作系统控制下，计算机能及时处理由过程控制反馈的信息 并作出响应。 供选答案： (1): A. 应用软件 B. 系统软硬件 C. 资源 D. 设备 (2): A. 数据 B. 作业 C. 中断 D. I/O (3): A. 分时 B. 多任务 C. 多用户 D. 实时 (4): A. PASCAL B. 宏 C. 汇编 D. C (5): A. 网络 B. 分时 C. 批处理 D. 实时 答案：CBBDD 2.操作系统是对计算机资源进行的 (1) 系统软件，是 (2) 的接口。 在处理机管理中，进程是一个重要的概念，它由程序块、 (3) 和数据块三部 分组成，它有3种基本状态，不可能发生的状态转换是 (4) 。 虚拟存储器的作用是允许程序直接访问比内存更大的地址空间，它通常使用 (5) 作为它的一个主要组成部分。 供选答案： (1): A. 输入和输出 B. 键盘操作 C. 管理和控制 D. 汇编和执行 (2): A. 软件和硬件 B. 主机和外设 C. 高级语言和机器语言 D. 用户和计算机 (3): A. 进程控制块 B. 作业控制块 C. 文件控制块 D. 设备控制块 (4): A. 运行态转换为就绪态 B. 就绪态转换为运行态 C. 运行态转换为等待态 D. 等待态转换为运行态 (5): A. 软盘 B. 硬盘 C. CDROM D. 寄存器 答案：CDADB 3.在计算机系统中，允许多个程序同时进入内存并运行，这种方法称为 D。 A. Spodling技术 B. 虚拟存储技术 C. 缓冲技术 D. 多道程序设计技术 4.分时系统追求的目标是 C。 A. 高吞吐率 B. 充分利用内存 C. 快速响应 D. 减少系统开销 5.引入多道程序的目的是 D。
《操作系统》综合练习题 一、填空题 1.操作系统的基本功能包括（ 1 ）管理、（ 2 ）管理、（ 3 ）管理、（ 4）管理以及提供用户接口。 2.系统调用与一般函数调用的执行方式有着明显的不同，系统调用运行在（ 5 ）态，一般函数调用 运行在( 6 )态。 3.进程并发执行时有间断性、（7）和（8）的特点。 4.进程的基本特征有（ 9 ）、（ 10 ）、独立、异步及结构特征。 5.UNIX系统的文件目录项由两部分构成，即文件名和（ 11 ）； 6.临界资源的概念是（12），而临界区是指（13）。 7.产生死锁的原因可以归结为两点：（14）和（15）。 8.段页式存储管理中，是将作业分（ 16 ），（ 17 ）内分（ 18 ），内存分配以（ 19 ）为单位。 9.分页存储管理方式中，在不考虑使用快表的情况下，每条访问内存的指令需要（ 20 ）次访问内 存； 10.在操作系统中，不可中断执行的操作称为（ 21 ）操作； 11.进程访问临界资源的代码段称为（ 22 ），为保证进程互斥，应在进程的临界区前设置（ 23 ）， 在临界区后设置（ 24 ）。 12.银行家算法中，当一个进程提出的资源请求将导致系统从（ 25 ）进入（ 26 ）时，系统就拒绝 它的资源请求。 13.页面调入策略要解决（27）、（28）两个问题。 14.最佳置换算法是选择（29）或（30）的页面做为被淘汰的页面。 15.UNIX系统中，用于创建进程的两个常用系统调用是( 31 )和( 32 )。 16.进程调度负责（ 33 ）的分配工作。 17.通常操作系统内核提供（ 34 ）功能和（ 35 ）功能。 参考答案： 1、（1）存储管理；（2）处理机管理；（3）文件管理；（4）设备管理； 2、（5）系统态(核心态) ；（6）用户态； 3、（7）失去封闭性；（8）不可再现性 4、（9）动态；（10）并发； 5、（11）索引结点； 6、(12)一次仅允许一个进程访问的资源；(13)进程中访问临界资源的那段程序代码；
实验一进程管理 1．实验目的： （1）加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别； （2）进一步认识并发执行的实质； （3）分析进程争用资源的现象，学习解决进程互斥的方法； （4）了解Linux系统中进程通信的基本原理。 2．实验预备内容 （1）阅读Linux的sched.h源码文件，加深对进程管理概念的理解； （2）阅读Linux的fork()源码文件，分析进程的创建过程。 3．实验内容 （1）进程的创建： 编写一段程序，使用系统调用fork() 创建两个子进程。当此程序运行时，在系统中有一个父进程和两个子进程活动。让每一个进程在屏幕上显示一个字符：父进程显示字符“a”，子进程分别显示字符“b”和“c”。试观察记录屏幕上的显示结果，并分析原因。 源代码如下： #include
else{ pid2 = fork(); if(pid2<0){ fprintf(stderr,"childprocess1 failed"); exit(-1); } else if(pid2 == 0){ printf("c\n"); } else{ printf("a\n"); sleep(2); exit(0); } } return 0; } 结果如下： 分析原因： pid=fork(); 操作系统创建一个新的进程（子进程），并且在进程表中相应为它建立一个新的表项。新进程和原有进程的可执行程序是同一个程序；上下文和数据，绝大部分就是原进程（父进程）的拷贝，但它们是两个相互独立的进程！因此，这三个进程哪个先执行，哪个后执行，完全取决于操作系统的调度，没有固定的顺序。 （2）进程的控制 修改已经编写的程序，将每个进程输出一个字符改为每个进程输出一句话，再观察程序执行时屏幕上出现的现象，并分析原因。 将父进程的输出改为father process completed 2/11
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_______。
操作系统实验实验二进程管理 学号 1215108019 姓名克帆 学院信息学院 班级 12电子2
实验目的 1、理解进程的概念，明确进程和程序的区别。 2、理解并发执行的实质。 3、掌握进程的创建、睡眠、撤销等进程控制方法。 实验容与要求 基本要求：用C语言编写程序，模拟实现创建新的进程；查看运行进程；换出某个进程；杀死进程等功能。 实验报告容 1、进程、进程控制块等的基本原理。 进程是现代操作系统中的一个最基本也是最重要的概念，掌握这个概念对于理解操作系统实质，分析、设计操作系统都有其非常重要的意义。为了强调进程的并发性和动态性，可以给进程作如下定义：进程是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一个独立单位。 进程又就绪、执行、阻塞三种基本状态，三者的变迁图如下： 由于多个程序并发执行，各程序需要轮流使用CPU，当某程序不在CPU上运行时，必须保留其被中断的程序的现场，包括：断点地址、程序状态字、通用寄存器的容、堆栈容、程序当前状态、程序的大小、运行时间等信息，以便程序再次获得CPU时，能够正确执行。为了保存这些容，需要建立—个专用数据结构，我们称这个数据结构为进程控制块PCB （Process Control Block）。 进程控制块是进程存在的惟一标志，它跟踪程序执行的情况，表明了进程在当前时刻的状态以及与其它进程和资源的关系。当创建一个进程时，实际上就是为其建立一个进程控制块。 在通常的操作系统中，PCB应包含如下一些信息： ①进程标识信息。为了标识系统中的各个进程，每个进程必须有惟一的标识名或标 识数。 ②位置信息。指出进程的程序和数据部分在存或外存中的物理位置。 ③状态信息。指出进程当前所处的状态，作为进程调度、分配CPU的依据。 ④进程的优先级。一般根据进程的轻重缓急其它信息。 这里给出的只是一般操作系统中PCB所应具有的容，不同操作系统的PCB结构是不同的，我们将在2.8节介绍Linux系统的PCB结构。
操作系统进程管理实验 实验题目： （1）进程的创建编写一段程序，使用系统调用fork( )创建两个子进程。当此程序运行时，在系统中有一个父进程和两个子进程活动。让每一个进程在屏幕上显示一个字符：父进程显示字符“a”；子进程分别显示字符“b”和字符“c”。试观察记录屏幕上的显示结果，并分析原因。 （2）进程的控制修改已编写的程序，将每个进程输出一个字符改为每个进程输出一句话，在观察程序执行时屏幕上出现的现象，并分析原因。 （3）编制一段程序，使其实现进程的软中断通信。要求：使用系统调用fork( )创建两个子进程，再用系统调用signal( )让父进程捕捉键盘上来的中断信号（即按Del键）；当捕捉到中断信号后，父进程调用系统调用kill( )向两个子进程发出信号，子进程捕捉到信号后分别输出下列信息后终止：Child process 1 is killed by parent! Child process 2 is killed by parent! 父进程等待两个子进程终止后，输出如下的信息后终止：Parent process is killed! 在上面的程序中增加语句signal(SIGINT, SIG_IGN)和signal(SIGQUIT, SIG_IGN)，观察执行结果，并分析原因。 （4）进程的管道通信编制一段程序，实现进程的管道通信。使用系统调用pipe( )建立一条管道线；两个进程P1和P2分别向管道各写一句话：Child 1 is sending a message! Child 2 is sending a message! 而父进程则从管道中读出来自于两个子进程的信息，显示在屏幕上。要求父进程先接收子进程P1发来的消息，然后再接收子进程P2发来的消息。 实验源程序及报告： （1）、进程的创建 #include
习题集 - 2 - 进程管理 1. 在优先级调度中，__________类进程可能被“饿死”，即长时间得不到调度。 A．短进程 B．长进程 C．低优先级进程 D．大内存进程 解： C。优先级调度算法（PRI）的基本思想是：内核为每个进程赋予一个优先级，进程按照优先级的大小顺序在就绪队列中排队，内核将CPU分配给就绪队列头部的第一个进程——优先级最大的进程。因此，进程的优先级越低，在就绪队列中的排队位置就越靠近队列尾，获得运行之前的等待时间就越长。低优先级的进程必须等待所有高优先级进程运行结束后才会被调度运行。如果不断有高优先级的进程加入就绪队列，那么低优先级进程就会一直等待下去。这就是所谓的“饿死”现象。 2. 在下面的系统调用中，__________不会导致进程阻塞。 A．读/写文件 B．获得进程PID C．申请内存 D．发送消息 解： B。当正在执行的进程需要使用某种资源或等待某个事件时，如果资源已被其他进程占用或事件尚未出现，该进程不能获得所需的资源而无法继续运行，于是，进程将被阻塞。进程在阻塞状态中等待资源被释放，或等待事件的发生。所以，进程在执行系统调用时，如果需要使用某种资源，就可能导致进程阻塞。“读/写文件”需要使用设备和文件缓冲区；“申请内存”需要分配内存资源；“发送消息”需要使用消息缓冲区。 3. 下面关于临界区的叙述中，正确的是__________ A．临界区可以允许规定数目的多个进程同时执行 B．临界区只包含一个程序段 C．临界区是必须互斥地执行的程序段 D．临界区的执行不能被中断 解： C。临界段（临界区）的概念包括两个部分：①临界资源：必须互斥访问的资源。例如，需要独占使用的硬件资源，多个进程共享的变量、结构、队列、栈、文件等软件资源。②临界区：访问临界资源的、必须互斥地执行的程序段。即，当一个进程在某个临界段中执行时，其他进程不能进入相同临界资源的任何临界段。
1操作系统概述自测题1 选择题 1.以下_____操作系统中的技术是用“时间”来换取“空间”的。 A.虚拟存储器 B.缓冲技术 C.SPOOLing技术 D.快表 2.设计实时操作系统必须首先考虑系统的______。 A.效率 B.可移植性 C.可靠性 D.使用的方便性 3.一个作业第一次执行时用了5min，而第二次执行时用了6min,这说明了操作系统的______特点。 A.并发性 B.共享性 C.虚拟性 D.不确定性 4.下述操作系统类型中，哪个操作系统一定是由多台计算机组成的系统？ A.实时 B.批处理 C.分时 D.分布式 5.操作系统中，以下______采用了以“空间”换“时间”的技术。 A.终端技术 B.缓冲技术 C.通道技术 D.虚拟存储技术 6.按照所起的作用和需要的运行环境，操作系统属于_______。 A.支撑软件 B.用户软件 C.应用软件 D.系统软件 7.操作系统的主要功能是存储器管理、设备管理、文件管理、用户接口和 ______。 A.进程管理 B.用户管理 C.信息管理 D.操作系统管理 8.操作系统的最基本的两个特征是资源共享和_______。 A.多道程序设计 B.程序的并发执行 C. 中断 D.程序顺序执行 9.采用多道程序设计技术可以提高CPU和外部设备的______。
A.稳定性 B.可靠性 C.利用率 D.兼容性 10.在计算机系统中，操作系统是_______。 A.处于裸机之上的第一层软件 B.处于硬件之下的底层软件 C.处于应用软件之上的系统软件 D.处于系统软件之上的用户软件 11.操作系统是对_____进行管理的软件。 A.软件 B.硬件 C.计算机资源 D.程序 12.从用户的观点，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.是扩充裸机功能的软件，是比裸机功能更强、使用方便的虚拟机 13.操作系统的基本类型是_____。 A.批处理系统、分时系统和多任务系统 B.实时系统、分时系统和批处理系统 C.单用户系统、多用户系统和批处理系统 D.实时系统、分时系统和多用户系统 14.为了使系统中的所有用户都得到及时的响应，操作系统应该是___. A.实时系统 B.批处理系统 C.分时系统 D.网络系统 15.如果分时系统的时间片一定，那么____会使响应时间越长。 A.用户数越少 B.用户数越多 C.内存越少 D.内存越多 16._______类型的操作系统允许在一台主机上同时连接多台终端，多个用户可以通过多台终端同时交互地使用计算机。
实验三操作系统进程管理 一、实验目的 1) 掌握系统进程的概念，加深对Linux / UNIX进程管理的理解。 2) 学会使用ps命令和选项。 3) 列出当前shell中的进程。 4) 列出运行在系统中的所有进程。 5) 根据命令名搜索特定的进程。 6) 使用kill命令终止进程。 7) 根据用户名查找和终止进程。 二、实验内容和相应的答案截图，三、实验结果分析 步骤1：创建一个普通用户（参见实验二），以普通用户身份登录进入GNOME。 步骤2：打开一个“终端”窗口（参见实验二）。 步骤3：回顾系统进程概念，完成以下填空： 1) Linux系统中，几乎每一个启动的进程，都会由内核分配一个唯一的__PID__进程标识符，用于跟踪从进程启动到进程结束。 2) 当启动新进程的时候，内核也给它们分配系统资源，如__内存_和__CPU_。 3) 永远不向父进程返回输出的进程叫做__僵进程__。 4) 由父进程派生出来的进程叫做____子___进程。 5) ___父_进程是一个派生另一个进程的进程。 6) 运行用于提供服务的Linux系统进程是_______________。 7) 如果父进程在子进程之前结束，它创建了一个______________进程。 步骤4：回顾ps命令和信息。基本的ps命令显示当前shell中的进程信息，用户只能够查看当前终端窗口中初始化的进程。输入ps命令，将结果填入表3-3中。 表3-3 实验记录 下面，在当前终端窗口中，练习使用给出的每个选项的ps命令。
输入ps -f 命令，显示运行在系统中的某个进程的完全信息，填入表3-4中。 表3-4 实验记录 步骤5：列出系统中运行的所有进程。 输入ps -ef 命令，显示运行在系统中的各个进程的完全信息。执行该命令，并与ps –f 命令的输出结果对照，一致吗？有何不同？ 答：不一致，后者显示了所有进程的完全可用信息，多了很多。 分析当前终端窗口中的输出结果，记录下来用于写实验报告。 a. 显示了多少个进程？答：59 b. 进程ID的PID是什么？ c. 启动进程的命令(CMD) 是什么？答：sched d. 请观察，什么命令的PID号是1？答：init[5] e. 执行ps –ef >aaa命令，将ps命令的输出送到文本文件aaa。再次运行cat aaa | wc命令，计算进程的数目。其中，cat是显示文本文件命令。“|”是管道命令，就是将前一个命令的输出作为后一个命令的输入。wc 命令用来计算文本的行数，第一个数字显示的是行的数目，可以用来计算进程的数目。计算出进程数目并做记录。 执行man ps命令，可以打开Linux用户命令手册。了解ps命令的用法。输入wq命令可退出用户手册的阅读。man命令可以执行吗？结果如何？ 答：Man ps时出现