北方工業(yè)大學(xué)-計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)-作業(yè)總復(fù)習(xí)答案

1、1.1什么是操作系統(tǒng)的根本功能? 答：操作系統(tǒng)的職能是管理和控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的所有硬、軟件資源，合理地組織計(jì)算機(jī)工作流程，并為用戶提供一個(gè)良好的工作環(huán)境和友好的接口。操作系統(tǒng)的根本功能包括：處理機(jī)管理、存儲(chǔ)管理、設(shè)備管理、信息管理(文件系統(tǒng)管理)和用戶接口等。 1.2什么是批處理、分時(shí)和實(shí)時(shí)系統(tǒng)?各有什么特征? 答：批處理系統(tǒng)(batch processing system)：操作員把用戶提交的作業(yè)分類，把一批作業(yè)編成一個(gè)作業(yè)執(zhí)行序列，由專門編制的監(jiān)督程序(monitor)自動(dòng)依次處理。其主要特征是：用戶脫機(jī)使用計(jì)算機(jī)、成批處理、多道程序運(yùn)行。 分時(shí)系統(tǒng)(time sharing operat

2、ion system)：把處理機(jī)的運(yùn)行時(shí)間分成很短的時(shí)間片，按時(shí)間片輪轉(zhuǎn)的方式，把處理機(jī)分配給各進(jìn)程使用。其主要特征是：交互性、多用戶同時(shí)性、獨(dú)立性。實(shí)時(shí)系統(tǒng)(real time system)：在被控對(duì)象允許時(shí)間范圍內(nèi)作出響應(yīng)。其主要特征是：對(duì)實(shí)時(shí)信息分析處理速度要比進(jìn)入系統(tǒng)快、要求平安可靠、資源利用率低。 1.3多道程序(multiprogramming)和多重處理(multiprocessing)有何區(qū)別? 答：多道程序(multiprogramming)是作業(yè)之間自動(dòng)調(diào)度執(zhí)行、共享系統(tǒng)資源，并不是真正地同時(shí)執(zhí)行多個(gè)作業(yè)；而多重處理(multiprocessing)系統(tǒng)配置多個(gè)CPU，能

3、真正同時(shí)執(zhí)行多道程序。要有效使用多重處理，必須采用多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)，而多道程序設(shè)計(jì)原那么上不一定要求多重處理系統(tǒng)的支持。2.2 作業(yè)由哪幾局部組成？各有什么功能？答：作業(yè)由三局部組成：程序、數(shù)據(jù)和作業(yè)說(shuō)明書。程序和數(shù)據(jù)完成用戶所要求的業(yè)務(wù)處理工作，系統(tǒng)通過(guò)作業(yè)說(shuō)明書控制文件形式的程序和數(shù)據(jù)，使之執(zhí)行和操作。2.4試述SPOOLING系統(tǒng)的工作原理。 答：在SPOOLING系統(tǒng)中，多臺(tái)外圍設(shè)備通過(guò)通道或DMA器件和主機(jī)與外存連接起來(lái)，作業(yè)的輸入輸出過(guò)程由主機(jī)中的操作系統(tǒng)控制。操作系統(tǒng)中的輸人程序包含兩個(gè)獨(dú)立的過(guò)程，一個(gè)過(guò)程負(fù)責(zé)從外部設(shè)備把信息讀入緩沖區(qū)，另一個(gè)過(guò)程是寫過(guò)程，負(fù)責(zé)把緩沖區(qū)中的信息送

4、人到外存輸入井中。 在系統(tǒng)輸人模塊收到作業(yè)輸人請(qǐng)求后，輸人管理模塊中的讀過(guò)程負(fù)責(zé)將信息從輸人裝置讀人緩沖區(qū)。當(dāng)緩沖區(qū)滿時(shí)，由寫過(guò)程將信息從緩沖區(qū)寫到外存輸人井中。讀過(guò)程和寫過(guò)程反復(fù)循環(huán)，直到一個(gè)作業(yè)輸入完畢。當(dāng)讀過(guò)程讀到一個(gè)硬件結(jié)束標(biāo)志后，系統(tǒng)再次驅(qū)動(dòng)寫過(guò)程把最后一批信息寫入外存并調(diào)用中斷處理程序結(jié)束該次輸入。然后，系統(tǒng)為該作業(yè)建立作業(yè)控制塊JCB，從而使輸入井中的作業(yè)進(jìn)人作業(yè)等待隊(duì)列，等待作業(yè)調(diào)度程序選中后進(jìn)人內(nèi)存。2.5 操作系統(tǒng)為用戶提供哪些接口?它們的區(qū)別是什么?答：操作系統(tǒng)為用戶提供兩個(gè)接口，一個(gè)是系統(tǒng)為用戶提供的各種命令接口，用戶利用這些操作命令來(lái)組織和控制作業(yè)的執(zhí)行或管理計(jì)算機(jī)系

5、統(tǒng)。另一個(gè)接口是系統(tǒng)調(diào)用，編程人員使用系統(tǒng)調(diào)用來(lái)請(qǐng)求操作系統(tǒng)提供效勞，例如申請(qǐng)和釋放外設(shè)等類資源、控制程序的執(zhí)行速度等。2.7 什么是系統(tǒng)調(diào)用？系統(tǒng)調(diào)用與一般用戶程序有什么區(qū)別？與庫(kù)函數(shù)和實(shí)用程序又有什么區(qū)別？答：系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)提供應(yīng)編程人員的唯一接口。編程人員利用系統(tǒng)調(diào)用，在源程序以及動(dòng)態(tài)請(qǐng)求和釋放系統(tǒng)資源，調(diào)用系統(tǒng)中已有的系統(tǒng)功能來(lái)完成那些與機(jī)器硬件局部相關(guān)的工作以及控制程序的執(zhí)行速度等。因此，系統(tǒng)調(diào)用像一個(gè)黑箱子那樣，對(duì)用戶屏蔽了操作系統(tǒng)的具體動(dòng)作而只提供有關(guān)的功能。它與一般用戶程序、庫(kù)函數(shù)和實(shí)用程序的區(qū)別是：系統(tǒng)調(diào)用程序是在核心態(tài)執(zhí)行，調(diào)用它們需要一個(gè)類似于硬件中斷處理的中斷處理機(jī)

6、制來(lái)提供系統(tǒng)效勞。3.2試比擬進(jìn)程和程序的區(qū)別。答：1進(jìn)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)概念，而程序是一個(gè)靜態(tài)概念，程序是指令的有序集合，無(wú)執(zhí)行含義，進(jìn)程那么強(qiáng)調(diào)執(zhí)行的過(guò)程。2進(jìn)程具有并行特征，程序那么沒(méi)有。3不同的進(jìn)程可以包含同一個(gè)程序，同一程序在執(zhí)行中也可以產(chǎn)生多個(gè)進(jìn)程。3.3 我們說(shuō)程序的并發(fā)執(zhí)行將導(dǎo)致最終結(jié)果失去封閉性。這話對(duì)所有的程序都成立嗎？試舉例說(shuō)明。答：并非對(duì)所有的程序均成立。例如：begin local xx :=10print(x)end上述程序中x是內(nèi)部變量，不可能被外部程序訪問(wèn)，因此這段程序的運(yùn)行不會(huì)受外部環(huán)境影響。3.4 試比擬作業(yè)和進(jìn)程的區(qū)別。答：一個(gè)進(jìn)程是一個(gè)程序?qū)δ硞€(gè)數(shù)據(jù)集的執(zhí)行過(guò)

7、程，是分配資源的根本單位。作業(yè)是用于需要計(jì)算機(jī)完成某項(xiàng)任務(wù)，而要求計(jì)算機(jī)所做工作的集合。一個(gè)作業(yè)的完成要經(jīng)過(guò)作業(yè)提交，作業(yè)收容、作業(yè)執(zhí)行和作業(yè)完成4個(gè)階段。而進(jìn)程是已提交完畢的程序所執(zhí)行過(guò)程的描述，足資源分配的根本單位。其主要區(qū)別關(guān)系如下： (1)作業(yè)是用戶向計(jì)算機(jī)提交任務(wù)的任務(wù)實(shí)體。在用戶向計(jì)算機(jī)提交作業(yè)之后，系統(tǒng)將存儲(chǔ)在外存中的作業(yè)等待隊(duì)列中等待執(zhí)行。而進(jìn)程那么是完成用戶任務(wù)的執(zhí)行實(shí)體，是向系統(tǒng)申請(qǐng)分配資源的根本單位。任一進(jìn)程，只要它被創(chuàng)立，總有相應(yīng)的局部存在于內(nèi)存中。 (2)一個(gè)作業(yè)可由多個(gè)進(jìn)程組成。且必須至少由一個(gè)進(jìn)程組成，但反過(guò)來(lái)不成立。 (3)作業(yè)的概念主要用在批處理系統(tǒng)中。像Un

8、ix這樣的分時(shí)系統(tǒng)中，那么沒(méi)有作業(yè)概念。而進(jìn)程的概念那么用在幾乎所有的多道程序系統(tǒng)中。3.6什么是臨界區(qū)?試舉一臨界區(qū)的例子。 答:臨界區(qū)是指不允許多個(gè)并發(fā)進(jìn)程交叉執(zhí)行的一段程序。它是由于不同并發(fā)進(jìn)程的程序段共享公用數(shù)據(jù)或公用數(shù)據(jù)變量而引起的。所以它叉被稱為訪問(wèn)公用數(shù)據(jù)的那段程序。例如：getspace：begin local g g=stacktop top=top-1endrelease(ad):begin top=top+1stacktop=adend3.8什么是進(jìn)程間的互斥，什么是進(jìn)程間同步？答：進(jìn)程間的互斥是指：一組井發(fā)進(jìn)程中的一個(gè)或多個(gè)程序段，因共享某一公有資源而導(dǎo)致它們必須以一個(gè)

9、不許交叉執(zhí)行的單位執(zhí)行，即不允許兩個(gè)以上的共享該資源的并發(fā)進(jìn)程同時(shí)進(jìn)入臨界區(qū)。 進(jìn)程間的同步是指：異步環(huán)境下的一組并發(fā)進(jìn)程因直接制約互相發(fā)送消息而進(jìn)行互相合作、互相等待是各進(jìn)程按一定的速度執(zhí)行的過(guò)程。3.11 兩進(jìn)程Pa，Pb通過(guò)兩FIFO緩沖區(qū)隊(duì)列連接如圖E1.1，每個(gè)緩沖區(qū)長(zhǎng)度等于傳送消息長(zhǎng)度。進(jìn)程Pa，Pb之間的通信滿足如下條件：a至少有一個(gè)空緩沖區(qū)存在時(shí)，相應(yīng)的發(fā)送進(jìn)程才能發(fā)送一個(gè)消息。b當(dāng)緩沖隊(duì)列中至少存在一個(gè)非空緩沖區(qū)時(shí)，相應(yīng)的接收進(jìn)程才能接受一個(gè)消息。試描述發(fā)送過(guò)程send(i,m)和接收過(guò)程receivei，m。這里i代表緩沖隊(duì)列。答：定義數(shù)組 buf0，buf1,bufemp

10、ty0,buffull1是Pa的私有信息量，buffull0,bufempty1是Pb的私有信息量。初始時(shí)： bufempty0=bufempty1=n,(n為緩沖區(qū)隊(duì)列的緩沖區(qū)個(gè)數(shù))buffull0=buffull1=0send(I,m)beginlocal xP(bufemptyI)按FIFO方式選擇一個(gè)空緩沖區(qū)bufI(x)bufI(x)=mbufI(x)置滿標(biāo)記VbuffullIEndreceive(I,m)beginlocal xP(buffullI)按FIFO方式選擇一個(gè)裝滿數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)bufI(x)m=bufI(x)bufI(x)置空標(biāo)記VbufemptyIEndPa調(diào)用send

11、0，m和receive(1,m)Pb調(diào)用send1，m和receive(0，m3.13 編寫一個(gè)程序使用系統(tǒng)調(diào)用fork生成3個(gè)子進(jìn)程，并使用系統(tǒng)調(diào)用pipe創(chuàng)立一管道，使得這3個(gè)子進(jìn)程和父進(jìn)程公用同一個(gè)管道進(jìn)行信息通信。答：mainint r,p1,p2,p3,fd2;char buf50,s5;pipe(fd);while(p1=fork()=-1);if(p1=0) Lock(fd1,1,0); sprintf(buf,child process P1 is sending message!n); printf(“child process P1!n);write(fd1,buf,50)

12、;sleep(5);lockf(fd1,0,0);exit(0);else while(p2=fork()=-1); if(p2=0) sprintf(buf,child process P2 is sending message!n); printf(“child process P2!n);write(fd1,buf,50);sleep(5);lockf(fd1,0,0);exit(0); else while(p3=fork()=-1); if(p3=0) sprintf(buf,child process P3is sending message!n); printf(“child p

13、rocess P3!n);write(fd1,buf,50);sleep(5);lockf(fd1,0,0);exit(0); wait(0);if(e=read(fd0,s,50)= -1)printf(“cant read pipen);else printf(“%sn,s);wait(0);if(r=read(fd0,s,50)= -1) printf(“cant read pipen)else printf(“%sn,s);exit(0); 3.14設(shè)有5個(gè)哲學(xué)家，共享一張放有五把椅子的桌子，每人分得一把椅子。但是，桌子上總共只有五支筷子，在每人兩邊分開各放一支。哲學(xué)家們?cè)诙亲羽囸I時(shí)才

14、試圖分兩次從兩邊拾起筷子就餐。條件： (1)只有拿到兩支筷子時(shí)，哲學(xué)家才能吃飯。 (2)如果筷子已在他人手上，那么該哲學(xué)家必須等到他人吃完之后才能拿到筷子。 (3)任一哲學(xué)家在自己未拿到兩支筷子吃飯之前，決不放下自己手中的筷子。試： (1)描述一個(gè)保證不會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)鄰座同時(shí)要求吃飯的通信算法。 (2)描述一個(gè)既沒(méi)有兩鄰座同時(shí)吃飯，又沒(méi)有人餓死(永遠(yuǎn)拿不到筷子)的算法。在什么情況下，5個(gè)哲學(xué)家全部吃不上飯?答(1) 設(shè)信號(hào)量coc4，初始值均為l，分別表示I號(hào)筷子被拿(I=0，1，2，3，4)。Send(I):第I個(gè)哲學(xué)家要吃飯Begin P(cI); P(c (I+1) mod 5 ); eat

15、; V(c (I+1) mod 5 ); V(cI);end該過(guò)程能保證兩鄰座不同時(shí)吃飯，但會(huì)出現(xiàn)5個(gè)哲學(xué)家一人拿一支筷子,誰(shuí)也吃不上飯的死鎖情況。答(2) 解決的思路如下：讓奇數(shù)號(hào)的哲學(xué)家先取右手邊的筷子，讓偶數(shù)號(hào)的哲學(xué)家先取做左手邊的筷子。這樣，任何一個(gè)哲學(xué)家拿到一支筷子之后，就已經(jīng)阻止了他鄰座的一個(gè)哲學(xué)家吃飯的企圖，除非某個(gè)哲學(xué)家一直吃下去，否那么不會(huì)有人餓死。Send(I):第I個(gè)哲學(xué)家要吃飯BeginIf (I mod 2) = = 0Then P(cI); P(c (I+1) mod 5 ); eat; V(cI); V(c (I+1) mod 5 );else P(c (I+1)

16、 mod 5 ); P(cI); eat; V(c (I+1) mod 5 );V(cI);End3.15 什么是線程？試述線程與進(jìn)程的區(qū)別。答：線程是在進(jìn)程內(nèi)用于調(diào)度和占有處理機(jī)的根本單位，它由線程控制表、存儲(chǔ)線程上下文的用戶棧以及核心棧組成。線程可分為用戶級(jí)線程、核心級(jí)線程以及用戶、核心混合型線程等類型。其中用戶級(jí)線程在用戶態(tài)下執(zhí)行，CPU調(diào)度算法和各線程優(yōu)先級(jí)都由用戶設(shè)置，與操作系統(tǒng)內(nèi)核無(wú)關(guān)。核心級(jí)線程的調(diào)度算法及線程優(yōu)先級(jí)的控制權(quán)在操作系統(tǒng)內(nèi)核?；旌闲途€程的控制權(quán)那么在用戶和操作系統(tǒng)內(nèi)核二者。線程與進(jìn)程的主要區(qū)別有：1進(jìn)程是資源管理的根本單位，它擁有自己的地址空間和各種資源，例如內(nèi)存空

17、間、外部設(shè)備等；線程只是處理及調(diào)度的根本單位，它只和其他線程一起共享進(jìn)程資源，但自己沒(méi)有任何資源。2以進(jìn)程為單位進(jìn)行處理機(jī)切換和調(diào)度時(shí)，由于涉及到資源轉(zhuǎn)移以及現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)等問(wèn)題，將導(dǎo)致處理機(jī)切換時(shí)間變長(zhǎng)，資源利用率降低。以線程為單位進(jìn)行處理機(jī)切換和調(diào)度時(shí)，由于不發(fā)生資源變化，特別是地址空間的變化，處理機(jī)切換的時(shí)間較短，從而處理機(jī)效率也較高。3對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，多線程可減少用戶的等待時(shí)間，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。例如，當(dāng)一個(gè)進(jìn)程需要對(duì)兩個(gè)不同的效勞進(jìn)行遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用時(shí)，對(duì)于無(wú)線進(jìn)程系統(tǒng)的操作系統(tǒng)來(lái)說(shuō)需要順序等待兩個(gè)不同的調(diào)用返回結(jié)果后才能繼續(xù)執(zhí)行，且在等待中容易發(fā)生進(jìn)程調(diào)度。對(duì)于多線程系統(tǒng)而言，那么可以在同一進(jìn)

18、程中使用不同的線程同時(shí)進(jìn)行遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用，從而縮短進(jìn)程的等待時(shí)間。4線程和進(jìn)程一樣，都有自己的狀態(tài)，也有相應(yīng)的同步機(jī)制，不過(guò)，由于線程沒(méi)有單獨(dú)的數(shù)據(jù)和程序空間，因此，線程不能像進(jìn)程的數(shù)據(jù)與程序那樣，交換到外存存儲(chǔ)空間。從而線程沒(méi)有掛起狀態(tài)。5進(jìn)程的調(diào)度、同步等控制大多數(shù)由操作系統(tǒng)內(nèi)核完成，而線程的控制既可以由操作系統(tǒng)內(nèi)核進(jìn)行，也可以由用戶控制進(jìn)行。4.1什么是分級(jí)調(diào)度？分時(shí)系統(tǒng)中有作業(yè)調(diào)度的概念嗎？如果沒(méi)有，為什么？答：處理機(jī)調(diào)度為她實(shí)際上也是處理機(jī)的分配問(wèn)題。顯然只有那些參與競(jìng)爭(zhēng)處理及所必需的資源都已得到滿足的進(jìn)程才能享有競(jìng)爭(zhēng)處理機(jī)的資格。這是他們處于內(nèi)存就緒狀態(tài)。這些必需的資源包括內(nèi)存、外設(shè)

19、及有關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。從而，在進(jìn)程有資格警長(zhǎng)處理機(jī)之前，作業(yè)調(diào)度程序必須先調(diào)用存儲(chǔ)管理、外設(shè)管理程序，并按一定的選擇順序和策略從輸入并中選擇出幾個(gè)處于后備狀態(tài)的作業(yè)，為他們分配資源和創(chuàng)立進(jìn)程，使他們獲得競(jìng)爭(zhēng)處理機(jī)的資格。另外，由于處于執(zhí)行狀態(tài)下的作業(yè)一般包括多個(gè)進(jìn)程，而在單機(jī)系統(tǒng)中，每一時(shí)刻只能有一個(gè)進(jìn)程占有處理機(jī)，這樣，在外存中，除了處于后備狀態(tài)的作業(yè)外，外存在處于就緒狀態(tài)而等待得到內(nèi)存的作業(yè)。我們需要有一定的方法和策略為這局部作業(yè)分配空間。因此處理機(jī)調(diào)度需要分級(jí)。一般來(lái)說(shuō)，處理機(jī)調(diào)度可分為4級(jí)：1作業(yè)調(diào)度：又稱宏觀調(diào)度，或高級(jí)調(diào)度。2交換調(diào)度：又稱中級(jí)調(diào)度。其主要任務(wù)是按照給定的原那么和策略，

20、將處于外存交換區(qū)中的就緒狀態(tài)或等待狀態(tài)或內(nèi)存等待狀態(tài)的進(jìn)程交換到外存交換區(qū)。交換調(diào)度主要涉及到內(nèi)存管理與擴(kuò)充。因此在有寫書本中也把它歸入內(nèi)存管理局部。3進(jìn)程調(diào)度：又稱微觀調(diào)度或低級(jí)調(diào)度。其主要任務(wù)是按照某種策略和方法選取一個(gè)處于就緒狀態(tài)的進(jìn)程占用處理機(jī)。在確立了占用處理機(jī)的進(jìn)程之后，系統(tǒng)必須進(jìn)行進(jìn)程上下文切換以建立與占用處理機(jī)進(jìn)程相適應(yīng)的執(zhí)行環(huán)境。4線程調(diào)度：進(jìn)程中相關(guān)堆棧和控制表等的調(diào)度。在分時(shí)系統(tǒng)中，一般不存在作業(yè)調(diào)度，而只有線程調(diào)度、進(jìn)程調(diào)度和交換調(diào)度。這是因?yàn)樵诜謺r(shí)系統(tǒng)中，為了縮短響應(yīng)時(shí)間，作業(yè)不是建立在外存，而是直接建立在內(nèi)存中。在分時(shí)系統(tǒng)中，一旦用戶和系統(tǒng)的交互開始，用戶馬上要進(jìn)行

21、控制。因此，分時(shí)系統(tǒng)中沒(méi)有作業(yè)提交狀態(tài)和后備狀態(tài)。分時(shí)系統(tǒng)的輸入信息經(jīng)過(guò)終端緩沖區(qū)為系統(tǒng)直接接收，或立即處理，或經(jīng)交換調(diào)度暫存外存中。4.3 作業(yè)調(diào)度的性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)有哪些？ 這些性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)在任何情況下都能反映調(diào)度策略的優(yōu)劣嗎？答：對(duì)于批處理系統(tǒng)，由于主要用于計(jì)算，因而對(duì)于作業(yè)的周轉(zhuǎn)時(shí)間要求較高。從而作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間或平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間被用來(lái)衡量調(diào)度程度的優(yōu)劣。但對(duì)于分時(shí)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，平均響應(yīng)時(shí)間又被用來(lái)衡量調(diào)度策略的優(yōu)劣。對(duì)于分時(shí)系統(tǒng)，除了要保證系統(tǒng)吞吐量大、資源利用率高之外，還應(yīng)保證用戶能夠容忍的響應(yīng)時(shí)間。因此，在分時(shí)系統(tǒng)中，僅僅用周轉(zhuǎn)時(shí)間或帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間來(lái)衡量調(diào)度性能是不夠的。 對(duì)于實(shí)時(shí)系統(tǒng)來(lái)

22、說(shuō)，衡量調(diào)度算法優(yōu)劣的主要標(biāo)志那么是滿足用戶要求的時(shí)限時(shí)間。4.4進(jìn)程調(diào)度的功能有哪些?答：進(jìn)程調(diào)度的功能有：(1)記錄和保存系統(tǒng)中所有進(jìn)程的執(zhí)行情況；(2)選擇占有處理機(jī)的進(jìn)程；(3)進(jìn)行進(jìn)程上下文切換。4.5 進(jìn)程調(diào)度的時(shí)機(jī)有哪幾種?答：進(jìn)程調(diào)度的時(shí)機(jī)有： (1)正在執(zhí)行的進(jìn)程執(zhí)行完畢。這時(shí)如果不選擇新的就緒進(jìn)程執(zhí)行，將浪費(fèi)處理機(jī)資源。 (2)執(zhí)行中進(jìn)程自己調(diào)用阻塞原語(yǔ)將自己阻塞起來(lái)進(jìn)入睡眠等待狀態(tài)。(3)執(zhí)行中進(jìn)程調(diào)用了P原語(yǔ)操作，從而因資源缺乏而被阻塞：或調(diào)用了V原語(yǔ)操作激活了等待資源的進(jìn)程隊(duì)列。 (4)執(zhí)行中進(jìn)程提出IO請(qǐng)求后被阻塞。(5)在分時(shí)系統(tǒng)中時(shí)間片已經(jīng)用完。(6)在執(zhí)行完系

23、統(tǒng)調(diào)用等系統(tǒng)程序后返回用戶程序時(shí)，可看做系統(tǒng)進(jìn)程執(zhí)行完畢，從而調(diào)度選擇一新的用戶進(jìn)程執(zhí)行。 (7)在CPU執(zhí)行方式是可剝奪時(shí)，還有：就緒隊(duì)列中的某進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)變得高于當(dāng)前執(zhí)行進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)，從而也將引發(fā)進(jìn)程調(diào)度。5.1 存儲(chǔ)管理的主要功能是什么？答：存儲(chǔ)管理的主要功能包括以下幾點(diǎn)：1在硬件的支持下完成統(tǒng)一管理內(nèi)存和外存之間數(shù)據(jù)和程序段自動(dòng)交換的虛擬存儲(chǔ)器功能。2將多個(gè)虛存的一維線性空間或多維線性空間變換到內(nèi)存的唯一的一維物理線性地址空間。3控制內(nèi)外存之間的數(shù)據(jù)傳輸。4實(shí)現(xiàn)內(nèi)存的分配和回收。5實(shí)現(xiàn)內(nèi)存信息的共享與保護(hù)。5.2什么是虛擬存儲(chǔ)器?其特點(diǎn)是什么? 答：由進(jìn)程中的目標(biāo)代碼、數(shù)據(jù)等的虛擬地址

24、組成的虛擬空間稱為虛擬存儲(chǔ)器。虛擬存儲(chǔ)器不考慮物理存儲(chǔ)器的大小和信息存放的實(shí)際位置，只規(guī)定每個(gè)進(jìn)程中相互關(guān)聯(lián)信息的相對(duì)位置。每個(gè)進(jìn)程都擁有自己的虛擬存儲(chǔ)器且虛擬存儲(chǔ)器的容量是由計(jì)算機(jī)的地址結(jié)構(gòu)和尋址方式來(lái)確定。 實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)器要求有相應(yīng)的地址轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，以便把指令的虛擬地址變換為實(shí)際物理自址；另外，由于內(nèi)存空間較小，進(jìn)程只有局部?jī)?nèi)容存放于內(nèi)存中，待執(zhí)行時(shí)根據(jù)需要再凋指令入內(nèi)存。5.3 實(shí)現(xiàn)地址重定位的方法有哪幾類？答：實(shí)現(xiàn)地址重定位的方法有兩類：靜態(tài)地址重定位和動(dòng)態(tài)地址重定位。1靜態(tài)地址重定位是在虛擬空間程序執(zhí)行之前由裝配程序完成地址映射工作。靜態(tài)重定位的優(yōu)點(diǎn)是不需要硬件支持，但是用靜態(tài)地址重定

25、位方法進(jìn)行地址變換無(wú)法實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)器。靜態(tài)重定位的另一個(gè)缺點(diǎn)是必須占用連續(xù)的內(nèi)存空間和難以做到程序和數(shù)據(jù)的共享。2動(dòng)態(tài)地址重定位是在程序執(zhí)行過(guò)程中，在CPU訪問(wèn)內(nèi)存之前由硬件地址變換機(jī)構(gòu)將要訪問(wèn)的程序或數(shù)據(jù)地址轉(zhuǎn)換成內(nèi)存地址。動(dòng)態(tài)地址重定位的主要優(yōu)點(diǎn)有：1. 可以對(duì)內(nèi)存進(jìn)行非連續(xù)分配。2. 動(dòng)態(tài)重定位提供了實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)器的根底。3. 動(dòng)態(tài)重定位有利于程序段的共享。5.6動(dòng)態(tài)分區(qū)式管理的常用內(nèi)存分配算法有哪幾種？比擬它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)。答：動(dòng)態(tài)分區(qū)式管理的常用內(nèi)存分配算法有最先適應(yīng)法FF、最正確適應(yīng)法BF和最壞適應(yīng)法WF。優(yōu)缺點(diǎn)比擬：1從搜索速度上看最先適應(yīng)法最正確，最正確適應(yīng)法和最壞適應(yīng)法都要求

26、把不同大小的空閑區(qū)按大小進(jìn)行排隊(duì)。2從回收過(guò)程來(lái)看，最先適應(yīng)法也是最正確，因?yàn)樽钫_適應(yīng)法和最壞適應(yīng)法都必須重新調(diào)整空閑區(qū)的位置。3最正確適應(yīng)法找到的空閑區(qū)是最正確的，但是會(huì)造成內(nèi)存碎片較多，影響了內(nèi)存利用率，而最壞適應(yīng)法的內(nèi)存碎片最少，但是對(duì)內(nèi)存的請(qǐng)求較多的進(jìn)程有可能分配失敗?？傊N算法各有所長(zhǎng)，針對(duì)不同的請(qǐng)求隊(duì)列，它們的效率和功能是不一樣的。5.8簡(jiǎn)述什幺是覆蓋?什么是交換?覆蓋和交換的區(qū)別是什么? 答：將程序劃分為假設(shè)干個(gè)功能上相對(duì)獨(dú)立的程序段，按照程序的邏輯結(jié)構(gòu)讓那些不會(huì)同時(shí)執(zhí)行的程序段共享同一塊內(nèi)存區(qū)的內(nèi)存擴(kuò)充技術(shù)就是覆蓋。 交換是指先將內(nèi)存某局部的程序和數(shù)據(jù)寫入外存交換區(qū)，再?gòu)?/p>

27、外存交換區(qū)中調(diào)入指定的程序或數(shù)據(jù)到內(nèi)存中來(lái)，并讓其執(zhí)行的一種內(nèi)存擴(kuò)充技術(shù)。 - 與覆蓋技術(shù)相比，交換不要求程序員給出程序段之間的覆蓋結(jié)構(gòu)，而且，變換主要是在進(jìn)程或作業(yè)之間進(jìn)行，而覆蓋那么主要在同一個(gè)作業(yè)或同一個(gè)進(jìn)程內(nèi)進(jìn)行。另外，覆蓋只能覆蓋那些與覆蓋程序段無(wú)關(guān)的程序段。5.9什么是頁(yè)式管理?靜態(tài)頁(yè)式管理可以實(shí)現(xiàn)虛存嗎？ 答：頁(yè)式管理就是把各進(jìn)程的虛擬空間劃分為假設(shè)干長(zhǎng)度相等的頁(yè)面，把指令按頁(yè)面大小劃分后存放在內(nèi)存中執(zhí)行或只在內(nèi)存中存放那些經(jīng)常被執(zhí)行或即將被執(zhí)行的頁(yè)面，而那些不被經(jīng)常執(zhí)行以及在近期內(nèi)不可能被執(zhí)行的頁(yè)面那么存放于外存中，按一定規(guī)那么調(diào)入的一種內(nèi)存管理方式。 靜態(tài)頁(yè)式管理不能實(shí)現(xiàn)虛存

28、，這是因?yàn)殪o態(tài)頁(yè)式管理要求進(jìn)程或作業(yè)在執(zhí)行前全部被裝人內(nèi)存，作業(yè)或進(jìn)程的大小仍受內(nèi)存可用頁(yè)面數(shù)的限制。5.10 什么是請(qǐng)求頁(yè)式管理？ 答：請(qǐng)求頁(yè)式管理是動(dòng)態(tài)頁(yè)式內(nèi)存管理的一種，它在作業(yè)或進(jìn)程開始執(zhí)行之前，不把作業(yè)或進(jìn)程的程序段和數(shù)據(jù)段一次性的全部裝入內(nèi)存，而只裝入被認(rèn)為是經(jīng)常反復(fù)執(zhí)行和調(diào)用的工作區(qū)局部。其他局部那么在執(zhí)行過(guò)程中動(dòng)態(tài)裝入。請(qǐng)求頁(yè)式管理的調(diào)入方式是，當(dāng)需要執(zhí)行某條指令而又發(fā)現(xiàn)它不在內(nèi)存時(shí)，或當(dāng)執(zhí)行某條指令需要訪問(wèn)其他數(shù)據(jù)或指令時(shí)，而這些指令和數(shù)據(jù)又不在內(nèi)存中，從而發(fā)生缺頁(yè)中斷，系統(tǒng)將外存中相應(yīng)的頁(yè)面調(diào)入內(nèi)存。5.11 請(qǐng)求頁(yè)式管理中有哪幾種常用的頁(yè)面置換算法？試比擬它們的優(yōu)缺點(diǎn)。答

29、：比擬常用的頁(yè)面置換算法有：（1） 隨機(jī)淘汰算法random glongram。即隨機(jī)地選擇某個(gè)用戶頁(yè)面并將其換出。（2） 輪轉(zhuǎn)法RPround robin。輪轉(zhuǎn)法循環(huán)換出內(nèi)存可用區(qū)一個(gè)可以被換出的頁(yè)，無(wú)論該頁(yè)是剛被換進(jìn)或已經(jīng)換進(jìn)內(nèi)存很長(zhǎng)時(shí)間。（3） 先進(jìn)先出法FIFOfirst in first out。FIFO算法選擇在內(nèi)存駐留時(shí)間最長(zhǎng)的一頁(yè)將其淘汰。（4） 最近最久未使用頁(yè)面置換算法LRUleast recently unused。該算法的根本思想是：當(dāng)需要淘汰某一頁(yè)時(shí)，選擇離當(dāng)前時(shí)間最近的一段時(shí)間內(nèi)最久沒(méi)有使用過(guò)的頁(yè)面先淘汰。（5） 理想型淘汰算法OPT(optimal replace

30、ment algorithm)。該算法淘汰在訪問(wèn)串中將來(lái)再也不出現(xiàn)的或是在離當(dāng)前最遠(yuǎn)的位置上出現(xiàn)的頁(yè)面。RP和FIFO都是基于CPU按線性順序訪問(wèn)地址空間這一假設(shè)，但是實(shí)際上CPU在很多時(shí)候并非是按線性順序訪問(wèn)地址空間的，因而它們的內(nèi)存利用率不高。此外FIFO算法還存在著Belady現(xiàn)象。LRU算法的完全實(shí)現(xiàn)是相當(dāng)困難的，因而在實(shí)際系統(tǒng)中往往要采取LRU的近似算法，常用的近似算法有最不經(jīng)常使用頁(yè)面淘汰算法LFUleast frequently used和最近沒(méi)有使用頁(yè)面淘汰算法NUR。OPT算法由于必須預(yù)先知道每一個(gè)進(jìn)程的指令訪問(wèn)串，所以它是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。 5.14什么是段式管理?它與頁(yè)式管理有

31、何區(qū)別? 答：段式管理就是將程序按照內(nèi)容或過(guò)程(函數(shù))關(guān)系分成段，每段擁有自己的名字。一個(gè)用戶作業(yè)或進(jìn)程所包含的段對(duì)應(yīng)于一個(gè)二維線性虛擬空間，也就是一個(gè)二維虛擬存儲(chǔ)器。段式管理程序以段為單位分配內(nèi)存，然后通過(guò)地址映射機(jī)構(gòu)把段式虛擬地址轉(zhuǎn)換成實(shí)際的內(nèi)存物理地址。同頁(yè)式管理時(shí)一樣，段式管理也采用只把那些經(jīng)常訪問(wèn)的段駐留內(nèi)存，而把那些在將來(lái)一段時(shí)間內(nèi)不被訪問(wèn)的段放入外存，待需要時(shí)自動(dòng)調(diào)人相關(guān)段的方法實(shí)現(xiàn)二維虛擬存儲(chǔ)器。 段式管理和頁(yè)式管理的主要區(qū)別有： (1) 頁(yè)式管理中源程序進(jìn)行編譯鏈接時(shí)是將主程序、子程序、數(shù)據(jù)區(qū)等按照線性空間的一維地址順序排列起來(lái)。段式管理那么是將程序按照內(nèi)容或過(guò)程(函數(shù))關(guān)系

32、分成段，每段擁有自己的名字-一個(gè)用戶作業(yè)或進(jìn)程所包含的段對(duì)應(yīng)于一個(gè)二維線性虛擬空間，也就是一個(gè)二維虛擬存儲(chǔ)器。 (2) 同動(dòng)態(tài)頁(yè)式管理一樣，段式管理也提供了內(nèi)外存統(tǒng)一管理的虛存實(shí)現(xiàn)。與頁(yè)式管理不同的是：段式虛存每次交換的是一段有意義的信息，而不是像頁(yè)式虛存管理那樣只交換固定大小的頁(yè)，從而需要屢次的缺頁(yè)中斷才能把所需信息完整地調(diào)入內(nèi)存。 (3) 在段式管理中，段長(zhǎng)可根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)增長(zhǎng)。這對(duì)那些需要不斷增加或改變新數(shù)據(jù)或子程序的段來(lái)說(shuō)，將是非常有好處的。 (4) 段式管理便于對(duì)具有完整邏輯功能的信息段進(jìn)行共享。(5) 段式管理便于進(jìn)行動(dòng)態(tài)鏈接，而頁(yè)式管理進(jìn)行動(dòng)態(tài)鏈接的過(guò)程非常復(fù)雜。5.16為什么要提

33、出段頁(yè)式管理?它與段式管理及頁(yè)式管理有何區(qū)別? 答：因?yàn)槎问焦芾砗晚?yè)式管理各有所長(zhǎng)。段式管理為用戶提供了一個(gè)二維的虛擬地址空間，反映了程序的邏輯結(jié)構(gòu)，有利于段的動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)以及共享和內(nèi)存保護(hù)等，這極大地方便了用戶。而分頁(yè)系統(tǒng)那么有效地克服了碎片，提高了存儲(chǔ)器的利用效率。從存儲(chǔ)管理的目的來(lái)講，主要是方便用戶的程序設(shè)計(jì)和提高內(nèi)存的利用率。所以人們提出了將段式管理和頁(yè)式管理結(jié)合起來(lái)讓其互相取長(zhǎng)補(bǔ)短的段頁(yè)式管理。段頁(yè)式管理與段式和頁(yè)式管理相比，其訪問(wèn)時(shí)間較長(zhǎng)。因此，執(zhí)行效率低。5.19 什么是局部性原理？什么是抖動(dòng)？你有什么方法減少系統(tǒng)的抖動(dòng)現(xiàn)象？答：局部性原理是指在幾乎所有程序的執(zhí)行過(guò)程中，在一段時(shí)間內(nèi)

34、，CPU總是集中地訪問(wèn)程序中的某一局部而不是對(duì)程序的所有局部具有平均的訪問(wèn)概率。抖動(dòng)是指當(dāng)給進(jìn)程分配的內(nèi)存小于所要求的工作區(qū)時(shí)，由于內(nèi)存外存之間交換頻繁，訪問(wèn)外存的時(shí)間和輸入輸出處理時(shí)間大大增加，造成CPU因等待數(shù)據(jù)而空轉(zhuǎn)，使得整個(gè)系統(tǒng)性能大大下降。在物理系統(tǒng)中，為了防止抖動(dòng)的產(chǎn)生，在進(jìn)行淘汰或置換時(shí)，一般總是把缺頁(yè)進(jìn)程鎖住，不讓其換出，從而防止抖動(dòng)發(fā)生。防止抖動(dòng)發(fā)生的另一個(gè)方法是設(shè)置較大的內(nèi)存工作區(qū)。8.1 什么是文件、文件系統(tǒng)？文件系統(tǒng)有哪些功能？答：在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，文件被解釋為一組賦名的相關(guān)字符流的集合，或者是相關(guān)記錄的集合。文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)中與管理文件有關(guān)的軟件和數(shù)據(jù)。文件系統(tǒng)的功能

35、是為用戶建立文件，撤銷、讀寫修改和復(fù)制文件，以及完成對(duì)文件的按名存取和進(jìn)行存取控制。8.3 什么是文件的邏輯結(jié)構(gòu)？什么是記錄？ 文件的邏輯結(jié)構(gòu)就是用戶可見(jiàn)的結(jié)構(gòu)，可分為字符流式的無(wú)結(jié)構(gòu)文件和記錄式的有結(jié)構(gòu)文件兩大類。記錄是一個(gè)具有特定意義的信息單位，它由該記錄在文件中的邏輯地址相對(duì)位置與記錄名所對(duì)應(yīng)的一組關(guān)鍵字、屬性及其屬性值所組成。87文件的物理結(jié)構(gòu)有哪幾種?為什么說(shuō)串聯(lián)文件結(jié)構(gòu)不適于隨機(jī)存取?文件的物理結(jié)構(gòu)是指文件在存儲(chǔ)設(shè)備上的存放方法。常用的文件物理結(jié)構(gòu)有連續(xù)文件、串聯(lián)文件和索引文件3種。串聯(lián)文件結(jié)構(gòu)用非連續(xù)的物理塊來(lái)存放文件信息。這些非連續(xù)的物理塊之間沒(méi)有順序關(guān)系，鏈接成一個(gè)串聯(lián)隊(duì)列。

36、搜索時(shí)只能按隊(duì)列中的串聯(lián)指針順序搜索，存取方法應(yīng)該是順序存取的。否那么，為了讀取某個(gè)信息塊而造成的磁頭大幅度移動(dòng)將花去較多的時(shí)間。因此，串聯(lián)文件結(jié)構(gòu)不適于隨機(jī)存取。8.9常用的文件存儲(chǔ)設(shè)備的管理方法有哪些?試述主要優(yōu)缺點(diǎn)。 答：文件存儲(chǔ)設(shè)備的管理實(shí)質(zhì)上是一個(gè)空閑塊的組織和管理問(wèn)題。有3種不同的空閑塊管理方法。即空閑文件目錄、空閑塊鏈和位示圖。 空閑文件目錄管理方法就是把文件存儲(chǔ)設(shè)備中的空閑塊的塊號(hào)統(tǒng)一放在一個(gè)稱為空閑文件目錄的物理塊中，其中空閑文件目錄的每個(gè)表項(xiàng)對(duì)應(yīng)一個(gè)由多個(gè)空閑塊構(gòu)成的空閑區(qū)。該方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，適于連續(xù)文件結(jié)構(gòu)的文件存儲(chǔ)區(qū)的分配與回收。但是由于回收時(shí)不進(jìn)行合并，所以使用該方法容

37、易產(chǎn)牛大量的小塊空閑區(qū)。 空閑塊鏈法把文件存儲(chǔ)設(shè)備上的所有空閉塊鏈接在一起，從鏈頭分配空閑塊，把回收的空閑塊插入到鏈尾。該方法不占用額外的空間，但實(shí)現(xiàn)復(fù)雜。 位示圖法是從內(nèi)存中劃出假設(shè)干字節(jié)，每個(gè)比特位對(duì)應(yīng)一個(gè)物理塊的使用情況。如果該位為0那么表示對(duì)應(yīng)的是空閑塊，為l那么表示對(duì)應(yīng)的物理塊已分配出去。位示圖法在查找空閑 塊時(shí)無(wú)需啟動(dòng)外設(shè),但要占用內(nèi)存空間。8.11 什么是文件目錄？文件目錄中包含哪些信息？答：一個(gè)文件的文件名和對(duì)該文件實(shí)施控制管理的說(shuō)明信息稱為該文件的說(shuō)明信息，又稱為該文件的目錄。文件目錄中包含文件名、與文件名相對(duì)應(yīng)的文件內(nèi)部標(biāo)識(shí)以及文件信息在文件存儲(chǔ)設(shè)備上第一個(gè)物理塊的地址等信

38、息。另外還可能包含關(guān)于文件邏輯結(jié)構(gòu)、物理結(jié)構(gòu)、存取控制和管理等信息。8.14設(shè)文件SQRT由連續(xù)結(jié)構(gòu)的定長(zhǎng)記錄組成，每個(gè)記錄的長(zhǎng)度為500字節(jié)，每個(gè)物理塊密，l000字節(jié)，且物理結(jié)構(gòu)是連續(xù)結(jié)構(gòu)并采用直接存取方式；試按照?qǐng)D723所示文件系統(tǒng)模型，寫出系統(tǒng)調(diào)用Read(SQRT，5，15000)的各層執(zhí)行結(jié)果。其中，SQRT為文件名，5為記錄號(hào)，l5000為內(nèi)存地址。 答：(簡(jiǎn)述) 第l層用戶接口層，把系統(tǒng)調(diào)用轉(zhuǎn)化成內(nèi)部調(diào)用格式。 第2層符號(hào)文件系統(tǒng)層，把第l層提供的用戶文件名轉(zhuǎn)化成系統(tǒng)內(nèi)部的唯一標(biāo)識(shí)符fd。 第3層根本文件系統(tǒng)層根據(jù)參數(shù)fd找到文件的說(shuō)明信息。 第4層存取控制驗(yàn)證層根據(jù)存取控制信

39、息和用戶訪問(wèn)要求，檢驗(yàn)文件訪問(wèn)的合法性。 第5層邏輯文件系統(tǒng)層根據(jù)文件邏輯結(jié)構(gòu)找到第5個(gè)記錄對(duì)應(yīng)的邏輯地址2000，并將其轉(zhuǎn)換為相對(duì)塊號(hào)2。 第6層物理文件系統(tǒng)層根據(jù)文件的物理結(jié)構(gòu)把相對(duì)塊號(hào)2轉(zhuǎn)換成物理地址如1000000。 第7層文件存儲(chǔ)設(shè)備分配模塊和設(shè)備策略模塊把物理塊號(hào)轉(zhuǎn)換成具體磁盤的柱面號(hào)、磁道號(hào)和扇區(qū)號(hào)，然后準(zhǔn)備啟動(dòng)輸入設(shè)備命令。 第8層啟動(dòng)輸入輸出層由設(shè)備處理程序執(zhí)行讀操作，把第5個(gè)記錄讀到內(nèi)存地址15000處。9.1 設(shè)備管理的目標(biāo)和功能是什么？答：設(shè)備管理的目標(biāo)是：選擇和分配輸入輸出設(shè)備以便進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸操作；控制輸入輸出設(shè)備和CPU或內(nèi)存之間交換數(shù)據(jù)；為用戶提供一個(gè)友好的透明接

40、口；提供設(shè)備和設(shè)備之間、CPU和設(shè)備之間，以及進(jìn)程和進(jìn)程之間的并行操作，以使操作系統(tǒng)獲得最正確效率。設(shè)備管理的功能是：提供和進(jìn)程管理系統(tǒng)的接口；進(jìn)行設(shè)備分配；實(shí)現(xiàn)設(shè)備和設(shè)備、設(shè)備和CPU等之間的并行操作；進(jìn)行緩沖區(qū)管理。9.2數(shù)據(jù)傳送控制方式有哪幾種？試比擬它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)。答：數(shù)據(jù)傳送控制方式有程序直接控制方式、中斷控制方式、DMA方式和通道方式4種。 程序直接控制方式就是由用戶進(jìn)程來(lái)直接控制內(nèi)存或CPU和外圍設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳送。它的優(yōu)點(diǎn)是控制簡(jiǎn)單，也不需要多少硬件支持。它的缺點(diǎn)是；CPU和外圍設(shè)備只能串行工作；設(shè)備之間只能串行工作；無(wú)法發(fā)現(xiàn)和處理由于設(shè)備或其他硬件所產(chǎn)生的錯(cuò)誤。 中斷控制方式是利用向CPU發(fā)送中斷的