北京理工大學2020年5月《操作系統(tǒng)》作業(yè)考核試題答案

1、(93) 北京理工大學遠程教育學院2019-2020學年第二學期操作系統(tǒng)期末試卷（A卷） 學號 姓名 成績 應用題（每題20分，共100分）1. 試說明操作系統(tǒng)與硬件、其他系統(tǒng)軟件以及用戶之間的關系。答：操作系統(tǒng)是覆蓋在硬件上的第一層軟件，它管理計算機的硬件和軟件資源，并向用戶提供良好的界面。操作系統(tǒng)與硬件緊密相關，它直接管理著硬件資源，為用戶完成所有與硬件相關的操作，從而極大地方便了用戶對硬件資源的使用，并提高了硬件資源的利用率。操作系統(tǒng)是一種特殊的系統(tǒng)軟件，其他系統(tǒng)軟件運行在操作系統(tǒng)的基礎之上，可獲得操作系統(tǒng)提供的大量服務，也就是說操作系統(tǒng)是其他系統(tǒng)軟件與硬件之間的接口。而一般用戶使用計算

2、機除了需要操作系統(tǒng)支持外，還需要用到大量的其他系統(tǒng)軟件和應用軟件，以使其工作更方便和高效?？梢娪布?、操作系統(tǒng)、其他系統(tǒng)軟件、應用程序和用戶之間存在著圖11所示的層次關系。2. 常見的進程調(diào)度算法包括先來先服務算法、短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法、高優(yōu)先權優(yōu)先調(diào)度算法和基于時間片的輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法，請簡述這幾個算法的調(diào)度思想。答：先來先服務算法：最簡單的調(diào)度算法，既可以用于作業(yè)調(diào)度，也可以用于程序調(diào)度，當作業(yè)調(diào)度中采用該算法時，系統(tǒng)將按照作業(yè)到達的先后次序來進行調(diào)度，優(yōu)先從后備隊列中，選擇一個或多個位于隊列頭部的作業(yè)，把他們調(diào)入內(nèi)存，分配所需資源、創(chuàng)建進程，然后放入“就緒隊列”,直到該進程運行到完成或發(fā)生某事件

3、堵塞后，進程調(diào)度程序才將處理機分配給其他進程。短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法：SJF算法是以作業(yè)的長短來計算優(yōu)先級，作業(yè)越短，其優(yōu)先級越高。作業(yè)的長短是以作業(yè)所要求的運行時間來衡量的。SJF算法可以分別用于作業(yè)調(diào)度和進程調(diào)度。在把短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法用于作業(yè)調(diào)度時，它將從外存的作業(yè)后備隊列中選擇若干個估計運行時間最短的作業(yè)，優(yōu)先將它們調(diào)入內(nèi)存運行。高優(yōu)先權優(yōu)先調(diào)度算法：(1)當該算法用于作業(yè)調(diào)度時，系統(tǒng)從后備作業(yè)隊列中選擇若干個優(yōu)先級最高的，且系統(tǒng)能滿足資源要求的作業(yè)裝入內(nèi)存運行。(2)當該算法用于進程調(diào)度時，將把處理機分配給就緒進程隊列中優(yōu)先級最高的進程。輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法：時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度是一種最古老，最簡單，

4、最公平且使用最廣的算法。每個進程被分配一個時間段，稱作它的時間片，即該進程允許運行的時間。如果在時間片結(jié)束時進程還在運行，則CPU將被剝奪并分配給另一個進程。如果進程在時間片結(jié)束前阻塞或結(jié)束，則CPU當即進行切換。調(diào)度程序所要做的就是維護一張就緒進程列表，當進程用完它的時間片后，它被移到隊列的末尾。3. 操作系統(tǒng)的主要任務是什么？請論述其基本功能。答：操作系統(tǒng)的主要任務是處理諸如：管理與配置內(nèi)存、決定系度統(tǒng)資源供需的優(yōu)先次序、控制輸入與輸出設備、操作網(wǎng)絡與管理文件系知統(tǒng)等基本事務。操作系統(tǒng)具有的幾個主要功能：（1）處理機管理：處理機管理的第一項工作是處理中斷事件。硬件只能發(fā)現(xiàn)中斷事件，捕捉它并

5、產(chǎn)生中斷信號，但不能進行處理，配置了操作系統(tǒng)，就能對中斷事件進行處理。處理機管理的第二項工作是處理器調(diào)度。處理器是計算機系統(tǒng)中一種稀有和寶貴的資源，應該最大限度地提高處理器的利用率。（2）存儲管理：存儲管理的主要任務是管理存儲器資源，為多道程序運行提供有力的支撐，便于用戶使用存儲資源，提高存儲空間的利用率。（3）設備管理：設備管理的主要任務是管理各類外圍設備，完成用戶提出的I/O請求，加快I/O信息的傳送速度，發(fā)揮I/O設備的并行性，提高I/O設備的利用率，以及提供每種設備的設備驅(qū)動程序和中斷處理程序，為用戶隱蔽硬件細節(jié)，提供方便簡單的設備使用方法。（4）文件管理：文件管理是針對系統(tǒng)中的信息資

6、源的管理。在現(xiàn)代計算機中，通常把程序和數(shù)據(jù)以文件形式存儲在外存儲器（又叫輔存儲器）上，供用戶使用，這樣，外存儲器上保存了大量文件，對這些文件如不能采取良好的管理方式，就會導致混亂或破壞，造成嚴重后果。為此，在操作系統(tǒng)中配置了文件管理，它的主要任務是對用戶文件和系統(tǒng)文件進行有效管理，實現(xiàn)按名存?。粚崿F(xiàn)文件的共享、保護和保密，保證文件的安全性；并提供給用戶一整套能方便使用文件的操作和命令。4. 請論述基本分頁系統(tǒng)中將邏輯地址L轉(zhuǎn)化為物理地址的過程。 答：假設一個邏輯地址空間中的地址為A,頁面的大小為L,則頁號P和頁內(nèi)地址d可按下式求得：P=IntA/L 即A除以L后取整。d=A mod L即A除以

7、L的余數(shù)。然后根據(jù)頁號查頁表得到物理塊號b,計算得到物理地址B=b×L+d.5.某工廠有一個可以存放設備的倉庫，總共有8個位置可以存放8臺設備。生產(chǎn)部門生產(chǎn)的每一臺設備都必須入庫。銷售部門可以從倉庫提出設備供應客戶。設備的出庫和入庫都必須借助運輸工具?，F(xiàn)在只有一套運輸工具，每次只能運輸一臺設備，系統(tǒng)共使用三個信號量，S代表互斥信號量，表示運輸工具；S1和S2均為同步信號量，S1表示倉庫中可以存放設備的空閑位置，S2表示倉庫中已經(jīng)被設備占用了的位置。請設計一個能協(xié)調(diào)工作的自動調(diào)度管理系統(tǒng)，并利用記錄型信號量寫出解決此問題的程序代碼，請注明信號量的初值。答：（1）定義信號量，說明各信號量的含義并賦初值：mutex，full，empty：semaphore;mutex：=1;運輸工具是否空閑，初值為1 empty：=8;倉庫中尚可存放多少設備，初值為8 full：0;倉庫中的設備數(shù)，初值為0（2）PV操作實現(xiàn)如下beginmutex，full，empty：semaphore;mutex：=1;empty：=8;full：0;cobeginprocessor producerprocessor consumerbeginbegin生產(chǎn)設備； P（full）; P（empty）; P（mutex）; P（mutex）;將設備從倉庫取出；將設備送入倉庫；