操作系統(tǒng)練習題及答案75404

1、- 一 14（77rd - r*一、填空P15填空題1 .設計現(xiàn)代OS的主要目的是 提高資源利用率 和方便用戶。2 .單道批處理系統(tǒng)是在解決 人機矛盾和CPU與I/O設備速度不匹配的矛盾中發(fā)展起來的。3 .在單處理機環(huán)境下的多道程序設計具有多道、宏觀上同時運行和微觀上交替運行的特點。4 .現(xiàn)在操作系統(tǒng)的兩個最基本的特征是并發(fā)和資源共享，除此之外，它還具有 虛擬性和異步性的特征。5 .從資源管理的角度看，操作系統(tǒng)具有四大功能：處理機管理、存儲器管理、設備管理和文件管理；為了方便用戶，操作系統(tǒng)還必須提供友好的用戶接口 。6 .操作系統(tǒng)的基本類型主要有 批處理系統(tǒng)、分時系統(tǒng)和實時系統(tǒng)。7 .批處理系

2、統(tǒng)的主要優(yōu)點是 資源利用率高和系統(tǒng)吞吐量大；主要缺點是無交互作用能力和作業(yè)平均周轉時間長。8 .實現(xiàn)分時系統(tǒng)的關鍵問題他是 人機交互，為此必須引入時間片的概念，并采用時間片輪轉調(diào)度算法。9 .分時系統(tǒng)的基本特征是 多路性、獨立性、交互性和及時性。10 .若干事件在同一時間間隔內(nèi)發(fā)生稱為并發(fā)；若干事件在同一時刻發(fā)生稱為 并行。11 .實時系統(tǒng)可分為 實時信息處理系統(tǒng) 和實時控制系統(tǒng) 兩種類型；民航銷售系統(tǒng)屬于 實時信息處理系統(tǒng)；而導彈飛行控制系統(tǒng)則 屬于實時控制系統(tǒng)。12 .為了使實時系統(tǒng)高度可靠和安全，通常不強求資源利用率。13 .當前比較流行的微內(nèi)核的操作系統(tǒng)結構，是建立在層次化結構的基礎上

3、的，而且還采用了客戶機/服務器模式和面向?qū)ο蟪绦蛟O計技術。P56填空題1 .在單用戶單任務環(huán)境下，用戶獨占全機，此時機內(nèi)資源的狀態(tài)，只能由運行程序的操作加以改變，此時的程序執(zhí)行具有封閉性和可再現(xiàn)性特征。2 .并發(fā)程序之間的相互制約， 是由于它們的共享資源和相互合作而產(chǎn)生的，因而導致程序在并發(fā)執(zhí)行時具有 間斷性或異步性 特征。3 .程序并發(fā)執(zhí)行與順序執(zhí)行時相比產(chǎn)生了一些新特征，分別是間斷性、失去封閉性和不可再現(xiàn)性。4 .引入進程的目的是 使程序能正確地并發(fā)執(zhí)行，以提高資源利用率和系統(tǒng)吞吐量，而引入線程的目的是 減少并發(fā)執(zhí)行的開銷，提高程序執(zhí)行的并發(fā)程度。5 .進程是由進程控制塊、程序段和數(shù)據(jù)段組

4、成，其中進程控制塊 是進程存在的唯一標志6 .進程的最基本特征是動態(tài)性和并發(fā)性，除此之外，它還有獨立特征、異步性和結構特征。7 .由于進程的實現(xiàn)是程序的一次執(zhí)行，所以進程有動態(tài)性的基本特征，該特征還表現(xiàn)在進程由創(chuàng)建而產(chǎn)生，由調(diào)度而執(zhí)行，由撤銷（終止）而消亡，即進程具有一定的生命期。8 .引入進程帶來的好處是提高資源利用率和增加系統(tǒng)吞吐量。9 .當前正在執(zhí)行的進程由于時間片用完而暫停執(zhí)行時，該進程應轉變?yōu)榫途w狀態(tài)；若因發(fā)生某種事件而不能繼續(xù)執(zhí)行時，應轉為阻塞狀態(tài)；若終端用戶的請求而暫停執(zhí)行時，它應轉變?yōu)殪o止就緒狀態(tài)。10 .用戶為阻止進程繼續(xù)運行，應利用掛起原語；若進程正在執(zhí)行，應轉變?yōu)?靜止就

5、緒狀態(tài)；以后，若用戶要恢復其運行，應利用激活原語，此時進程應轉變?yōu)?活動就緒狀態(tài)。11 .系統(tǒng)中共有5個用戶進程，且當前CPU在用戶態(tài)下執(zhí)行，則最多可有4個用戶進程處于就緒狀態(tài)，最多可有4個用戶處于阻塞狀態(tài)。12 .同步機制應遵循的準則有 空閑讓進、忙則等待、有限等待和讓權等待。13 .在記錄型信號量機制中，S.value>0時的值表示可用的臨界資源數(shù)量；每次wait操作意味著申請一個臨界資源，因此應將14 value減1 ,當S.value小于0時，進程應阻塞。14 .在記錄型信號量機制中，每次 signal操作意味著釋放一個臨界資源,因此應將S.value加1,當S.value00時

6、，表示仍有請 求該資源的進程被阻塞，此時應喚醒相應阻塞隊列中的首進程 。15 .在利用信號量實現(xiàn)進程互斥時，應將臨界區(qū)置于wait操作和signal操作之間。16 .在每個進程中訪問 臨界資源的那段代碼稱為臨界區(qū)。為實現(xiàn)對它的共享，應保證進程互斥進入自己的臨界區(qū)，為此，在每個進程的臨界區(qū)前應設置進入?yún)^(qū)，臨界區(qū)后應設置退出區(qū)。17 .進程通信的類型有共享存儲器、消息系統(tǒng)、管道通信三類，其中管道通信利用共享文件進行通信。18 .為實現(xiàn)消息緩沖隊列通信，應在PCB中增加消息隊列首指針 mq、消息隊列互斥信號量 mutex、消息隊列資源信號量 Sm三一.-,- +7rd r -一 -一 *個數(shù)據(jù)項。1

7、9 .在采用用戶級線程的系統(tǒng)中，OS進彳f CPU調(diào)度的對象是 進程；在采用內(nèi)核支持線程的系統(tǒng)中，CPU調(diào)度的對象是 線程。20 .線程之所以能減少并發(fā)執(zhí)行的開銷是因為線程基本不擁有資源。P76填空題1 .高級調(diào)度又稱作作業(yè)調(diào)度，其主要功能是按照一定的算法從外存的后備隊列中選若干作業(yè)進入內(nèi)存；低級調(diào)度又稱作進程調(diào)度，其主要功能是按一定算法從就緒隊列中選一個進程投入執(zhí)行。2 .進程調(diào)度有搶占調(diào)度和非搶占調(diào)度兩種方式。3 .在搶占調(diào)度方式中，搶占的原則有時間片原則、短作業(yè)有限和優(yōu)先權優(yōu)先。4 .在設計進程調(diào)度程序時，應考慮 引起調(diào)度的因素、調(diào)度算法的選擇和就緒隊列的組織三個問題。5 .為了使作業(yè)的

8、平均周轉時間最短，應該選擇短作業(yè)（進程）優(yōu)先 調(diào)度算法；為了使當前執(zhí)行的進程總是優(yōu)先權最高的進程，則應選擇立即搶占的高優(yōu)先權優(yōu)先 調(diào)度算法；而分時系統(tǒng)則常采用 時間片輪轉調(diào)度算法。6 .高響應比優(yōu)先調(diào)度算法綜合考慮了作業(yè)的運行時間和等待時間。7 .死鎖產(chǎn)生的主要原因是競爭資源和進程推進順序非法。8 .死鎖產(chǎn)生的必要條件是互斥條件、請求與保持條件、不剝奪條件和環(huán)路等待條件。9 .通過破壞死鎖產(chǎn)生的四個必要條件可進行死鎖的預防，其中互斥條件一般是不允許破壞的，一次性分配所有資源破壞的是其中的請求與保持條件，資源的有序分配破壞的是其中的環(huán)路等待條件。10 .在避免死鎖的方法中，允許進程動態(tài)地申請資源

9、，但系統(tǒng)在進行分配運算時應先計算資源分配的安全性。若此次分配不會導致系統(tǒng)進入不安全狀態(tài)，便將資源分配給它，否則進程 等待。11 .解決死鎖的方法有預防、避免、檢測并解除等，一次性分配所有的資源采用的是其中的預防死鎖方法，銀行家算法采用的是其中的避免死鎖方法。12 .撤銷進程和剝奪資源是解除死鎖的兩種常用的方法。二、簡答題P11 例 16操作系統(tǒng)具有哪幾大特征？它們之間有何關系？操作系統(tǒng)的特征有并發(fā)、資源共享、虛擬和異步性。它們的關系如下并發(fā)和共享式操作系統(tǒng)最基本的特征。為了提高計算機資源的利用率。OS必然要采用多道程序設計技術，使多個程序共享系統(tǒng)的資源，并發(fā)地執(zhí)行。并發(fā)和共享互為存在的條件。一

10、方面，資源的共享是以程序（進程）的并發(fā)執(zhí)行為條件，若系統(tǒng)不允許程序并發(fā)執(zhí)行，自然不存在資源共享問題；另一方面，若系統(tǒng)不能對資源共享實施有效的管理，協(xié)調(diào)好各個進程對共享資源的訪問，也必將影響到程序 的并發(fā)執(zhí)行，甚至根本無法并發(fā)執(zhí)行。虛擬技術以并發(fā)和資源共享為前提。為了使并發(fā)進程能更方便、更有效地共享資源，操作系統(tǒng)常采用多種虛擬技術來邏輯上增加CPU和設備的數(shù)量以及存儲器的容量，從而解決眾多并發(fā)進程對有限的系統(tǒng)資源的爭用問題。異步性是并發(fā)和共享的必然結果。操作系統(tǒng)允許多個并發(fā)進程共享資源、相互合作，使得每個進程的運行過程受到其他進程的制約，不再“一氣呵成”，這必然導致異步性特征的產(chǎn)生。P12 例

11、18微內(nèi)核結構具有哪些優(yōu)點？為什么？微內(nèi)核系統(tǒng)的優(yōu)點如下：提高了系統(tǒng)的可擴展性。 在微內(nèi)核結構中，OS的大部分功能都是由相對獨立的服務器來實現(xiàn)的，用戶可以根據(jù)需要，選配其中的部分或全部服務器；還可以隨著計算機硬件和OS技術的發(fā)展，相應地更新若干服務器或增加一些新的服務器。增強了操作系統(tǒng)的可靠性。由于所有的服務器都是運行在用戶態(tài)，它們不能直接訪問硬件，因此，當某個服務器出現(xiàn)錯誤時，通常只會影響到它自己，而不會引起內(nèi)核和其他服務器的損壞和崩潰?？梢浦残愿?。在微內(nèi)核的OS中，所有與特定 CPU和I/O設備硬件相關的代碼均放在內(nèi)核和內(nèi)核下面的硬件隱藏層中，而 操作系統(tǒng)其他絕大部分（即各種服務器）均與

12、硬件平臺無關，因而，把操作系統(tǒng)移植到另一硬件平臺上所需做的改動比較小。適用于分布式系統(tǒng)。 對用戶進程（即客戶）而言，如果他通過消息傳遞與服務器通信，那么他只需發(fā)送一個請求，然后等待服 tSo' 14（77rd-*務器發(fā)來的響應，而根本無需知道這條消息在本地機就地處理還是通過網(wǎng)絡送給遠地機上的服務器。P18進程的狀態(tài)1 .進程的三種基本狀態(tài)就緒狀態(tài)。進程已獲得除 CPU以外的所有必要資源，只要得到 CPU ,便可立即執(zhí)行。執(zhí)行狀態(tài)。進程已得到 CPU ,其程序正在CPU上執(zhí)行。阻塞狀態(tài)。正在執(zhí)行的進程因某種時間（如 I/O請求）的發(fā)生而暫時無法繼續(xù)執(zhí)行，只有相應事件完成后，才能去競爭 C

13、PU。2 .進程的掛起狀態(tài)“掛起”的實質(zhì)是使進程不能繼續(xù)執(zhí)行，即使掛起后的進程處于就緒狀態(tài)，它也不能參與CPU的競爭。因此，稱被掛起的進程處于靜止狀態(tài)；沒被掛起的進程則處于活動狀態(tài)。處于靜止狀態(tài)的進程，只有通過“激活”動作，才能轉換成活動狀態(tài)P34 例 1在操作系統(tǒng)中為什么要引入進程的概念？它會產(chǎn)生什么樣的影響？在操作系統(tǒng)中引入進程的概念，是為了實現(xiàn)多個程序的并發(fā)執(zhí)行。傳統(tǒng)的程序不能與其他程序并發(fā)執(zhí)行，只有在為其創(chuàng)建進程后, 才能與其他程序（進程）并發(fā)執(zhí)行。這是因為并發(fā)執(zhí)行的程序（即進程）是“停停走走”地執(zhí)行，只有在為它創(chuàng)建進程后，在它停下時，方能將其現(xiàn)場信息保存在它的PCB中，待下次被調(diào)度執(zhí)

14、行時，再從 PCB中恢復CPU現(xiàn)場并繼續(xù)執(zhí)行，而傳統(tǒng)的程序卻無法滿足上述要求。建立進程所帶來的好處是使多個進程能并發(fā)執(zhí)行，這極大地提高了資源利用率和系統(tǒng)吞吐量。但管理進程也需付出一定的代價，包括進程控制塊及協(xié)調(diào)各個運行機構所占用的內(nèi)存空間開銷，以及為進行進程間的切換、同步及通信所付出的時間開銷。P36 例 4PCB的作用是什么？進程控制塊的作用，是使一個在多道程序環(huán)境下不能獨立運行的程序，成為一個能獨立運行的基本單位，即一個能與其他進程并發(fā)執(zhí)行的進程。P58處理機調(diào)度的三個級別1 .高級調(diào)度2 .低級調(diào)度分兩種方式：非搶占方式搶占方式搶占的原則有：優(yōu)先權原則、短作業(yè)優(yōu)先原則、時間片原則3 .中

15、級調(diào)度P59調(diào)度算法1 .先來先服務算法（FCFS）2 .短作業(yè)（進程）有限（SJF/SPF）3 .高優(yōu)先權有限（HPF）進程優(yōu)先權的設置通常分成靜態(tài)和動態(tài)兩種：靜態(tài)優(yōu)先權動態(tài)優(yōu)先權4 .高響應比優(yōu)先調(diào)度算法（HRRN ）5 .時間片輪轉法（RR）6 .多級反饋隊列調(diào)度算法（FB）P66 例 2試說明低級調(diào)度的主要功能低級調(diào)度用于決定就緒隊列中的哪個進程應獲得處理機，并由分派程序把處理機分配給該進程。其主要功能有： 保存當前進程的處理機現(xiàn)場信息按某種算法選擇投入執(zhí)行的新進程恢復新進程的現(xiàn)場，從而將處理機分配給新進程P69 例 5為什么說多級反饋隊列調(diào)度算法能較好地滿足各方面用戶的需要？對終端型

16、作業(yè)用戶而言，他們提交的作業(yè)大多屬于交換型作業(yè)，作業(yè)通常較小，系統(tǒng)只要能使這些作業(yè)在第一個隊列所規(guī)定的時 間片內(nèi)完成，便可使他們都感到滿意。對于短批作業(yè)作業(yè)用戶而言，開始時他們的作業(yè)像終端型作業(yè)一樣，如果僅在第一個隊列 中執(zhí)行一個時間片即可完成，便可獲得與終端型作業(yè)一樣的響應時間；對于稍長的作業(yè)，通常也只需在第二隊列和第三隊列各執(zhí) 行一個時間片即可完成，其周轉時間仍然很短。對于長批處理作業(yè)用戶而言，他們的作業(yè)將依次在第1, 2,，n個隊列中運行，然后再按輪轉方式運行，用戶不必擔心其作業(yè)長期得不到處理，而且每往下降一個隊列，其得到的時間片將隨著增加，故可 進一步縮短長作業(yè)的等待時間。P70 例

17、7對下面五個非周期性實時任務，按最早開始截止時間優(yōu)先調(diào)度算法應如何進行CPU調(diào)度?進程到達時間執(zhí)行時間開始截止時間A1020110B202020C402050D502090E602070P70 例 8若有三個周期性任務，任務 A要求每20ms執(zhí)行一次，執(zhí)行時間為 10ms ;任務B要求每50ms執(zhí)行一次，執(zhí)行時間為 10ms ;任務C要求每50ms執(zhí)行一次，執(zhí)行時間為15ms ,應如何按最低松弛度優(yōu)先算法對它們進行CPU調(diào)度？P72 例 12在銀行家算法中，若出現(xiàn)下面的資源分配情況:ProcessAllocationNeedAvailableP0003200121622P110001650P2

18、13542356P300320652P400140656試問：1 .該狀態(tài)是否安全？2 .當進程P2提出請求Request(1,2,2,2)后，系統(tǒng)能否將資源分配給它?3 .如果系統(tǒng)立即滿足 P2的上述請求，則系統(tǒng)是否立即進入死鎖狀態(tài)？三、編程題P39 例 11試寫出相應的程序來描述圖所示的前趨關系。-幫品-前趨圖中存在著如下的前趨關系:S1fS2、S1-S3、S2-S4、S2-S5、S3-S6、S4-S7、S5-S7、S6-S7因此可分別為它們設置初始值為0的信號量a、b、c、d、e、f、g、h,具體的程序可描述如下:vara,b,c,d,e,f,g,h:semaphore:=0,0,0,0

19、,0,0,0,0;beginparbeginbeginS1;signal(a);signal(b);end;beginwait(a);S2;signal(c);signal(d);end;beginwait(b);S3;signal(e);end;beginwait(c);S4;signal(f);end;beginwait(d);S5;signal(g);end;beginwait(e):S6;signal(h);end;beginwait(f);wait(g);wait(h);S7;end;parendendP42 例 13用信號量實現(xiàn)共享單位中的置換進程與打印進程計算進程不斷地計算出結果并將它放入單緩沖區(qū)中，打印進程則負責