自考操作系統(tǒng)課后答案

1、第一章引論1、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由哪些部分組成?答：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件子系統(tǒng)和軟件子系統(tǒng)組成。2、什么是計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)?答：操作系統(tǒng) 是計(jì)算機(jī)的一種系統(tǒng)軟件，由它統(tǒng)一管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的資源和控制程序的執(zhí)行。操作系統(tǒng)既是一種資源管理程序，又是一種其他程序執(zhí)行的控制程序，其目的是提供一個(gè)供其它程序執(zhí)行的良好環(huán)境。3、操作系統(tǒng)管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的哪些資源?答：操作系統(tǒng)管理的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源包括兩大類：硬件資源和軟件資源。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件資源主要包括CPU、主存儲器、輔助存儲器(磁帶、磁盤等)以及各種輸入輸出設(shè)備(鍵盤、顯示器、打印機(jī)等)；軟件資源包括各種程序和數(shù)據(jù)。4、操作系統(tǒng)怎樣為用戶提供良好的運(yùn)行環(huán)境?答：操作

2、系統(tǒng)是一種系統(tǒng)程序，其目的是提供一個(gè)供其他程序執(zhí)行的良好環(huán)境。首先操作系統(tǒng)要使得計(jì)算機(jī)系統(tǒng)使用方便：操作系統(tǒng)為用戶提供方便的使用接口，用戶按需要輸入命令或從提供的菜單中選擇命令，操作系統(tǒng)按命令去控制程序的執(zhí)行；用戶也可以請求操作系統(tǒng)的功能模塊為其服務(wù)，而不必了解硬件的特性。其次操作系統(tǒng)要使得計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能高效地工作：操作系統(tǒng)擴(kuò)充硬件的功能，而硬件的功能發(fā)揮的更好；操作系統(tǒng)使擁護(hù)合理共享資源，防止各用戶間的干擾；操作系統(tǒng)以文件形式管理軟件資源，保證信息的安全和快速存取。5、操作系統(tǒng)怎樣提高系統(tǒng)的效率?答：為提高系統(tǒng)的效率：操作系統(tǒng)擴(kuò)充硬件的功能，使硬件的功能發(fā)揮得更好；操作系統(tǒng)使用戶合理共享資源，

3、防止各用戶間的相互干擾；操作系統(tǒng)以文件形式管理軟件資源，保證信息安全和快速存取。6、批處理操作系統(tǒng)怎樣實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)操作的自動(dòng)化?答：用戶把準(zhǔn)備好的一批作業(yè)信息，包括程序、數(shù)據(jù)、作業(yè)控制說明書通過相應(yīng)的輸入設(shè)備傳送到大容量的磁盤上等待處理。操作系統(tǒng)中的作業(yè)調(diào)度程序按照某種原則從磁盤上選擇若干作業(yè)裝入主存儲器，主存儲器中的這些作業(yè)可以占用中央處理機(jī)運(yùn)行。當(dāng)某個(gè)作業(yè)執(zhí)行結(jié)束時(shí)，啟動(dòng)打印機(jī)，輸出計(jì)算結(jié)果。然后又可以從磁盤上選擇作業(yè)裝入主存儲器，讓其運(yùn)行。這樣，在作業(yè)控制說明書的控制下，無需認(rèn)為干預(yù)，批處理操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)操作的自動(dòng)化。7、分時(shí)操作系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是什么?答：分時(shí)操作系統(tǒng)支持多道程序同時(shí)

4、執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互對話，主要有以下特點(diǎn)：同時(shí)性允許多個(gè)終端用戶同時(shí)使用一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；獨(dú)立性用戶在各自的終端上請求系統(tǒng)服務(wù)，彼此獨(dú)立，互不干擾；及時(shí)性分時(shí)系統(tǒng)對用戶的請求能在較短的時(shí)間內(nèi)給出應(yīng)答，使用戶覺得系統(tǒng)即時(shí)響應(yīng)了對他的請求而感到滿意。交互性采用了人-機(jī)對話的工作，用戶在終端上可以直接輸入、調(diào)試和運(yùn)行自己的程序，能及時(shí)修改程序中的錯(cuò)誤且直接獲得結(jié)果。8、什么是“前臺”作業(yè)?什么是“后臺”作業(yè)?為什么對“前臺”作業(yè)要及時(shí)響應(yīng)?答：批處理操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制無需人為干預(yù)，分時(shí)操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互對話，這兩種操作系統(tǒng)各具有各自的優(yōu)點(diǎn)。為了充分發(fā)揮批處理系統(tǒng)和分時(shí)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上

5、配置的操作系統(tǒng)往往具有批處理能力，有提供分時(shí)交互的能力。這樣，用戶可以先在分時(shí)系統(tǒng)的控制下，以交互式輸入、調(diào)試和修改自己的程序；然后，可以把調(diào)試好的程序轉(zhuǎn)交給批處理系統(tǒng)自動(dòng)控制其執(zhí)行而產(chǎn)生結(jié)果。這些由分時(shí)系統(tǒng)控制的作業(yè)稱為前臺作業(yè)，而那些由批處理系統(tǒng)控制的作業(yè)稱為后臺作業(yè)。在這樣的系統(tǒng)中，對前臺作業(yè)應(yīng)該及時(shí)響應(yīng)，使用戶滿意；對后臺作業(yè)可以按一定的原則進(jìn)行組合，以提高系統(tǒng)的效率。9、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的主要特征是什么?答：能使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接受到外部信號后及時(shí)進(jìn)行處理，并且在嚴(yán)格的規(guī)定時(shí)間內(nèi)處理結(jié)束，再給出反饋信號的操作系統(tǒng)統(tǒng)稱實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，簡稱實(shí)時(shí)系統(tǒng)。其特征是：(1)及時(shí)響應(yīng)，快速處理 實(shí)時(shí)系統(tǒng)的時(shí)間

6、要求是強(qiáng)制性嚴(yán)格規(guī)定的，僅當(dāng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)返回一個(gè)正確的結(jié)果時(shí)，才能認(rèn)為系統(tǒng)的功能是正確的。(2)高可靠性和安全性 不強(qiáng)求系統(tǒng)資源的利用率10、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)都是配置在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的操作系統(tǒng)，它們之間有什么本質(zhì)上的不同?答：分布式操作系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)本質(zhì)的不同之處在于，分布式操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中的多臺計(jì)算機(jī)沒有主次之分；分布式操作系統(tǒng)能使系統(tǒng)中若干臺計(jì)算機(jī)相互協(xié)作完成一個(gè)共同的任務(wù)。把一個(gè)計(jì)算問題分成若干個(gè)可并行執(zhí)行的子運(yùn)算，讓每個(gè)子計(jì)算在系統(tǒng)中的各計(jì)算機(jī)上并行執(zhí)行，充分利用各計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢。這樣，一個(gè)程序就分布在幾臺計(jì)算機(jī)并行執(zhí)行，相互協(xié)作得到結(jié)果。11、從資源管理的角度來看，操作

7、系統(tǒng)的基本功能可分成哪些部分?答：從資源管理的角度來看，操作系統(tǒng)的基本功能可分為五大部分（1）處理器管理 為用戶地分處理器時(shí)間，盡可能地使處理器處于忙狀態(tài)，提高處理器的工作效率。（2）存儲管理 實(shí)現(xiàn)對主存儲器的管理，為用戶分配主存空間，保護(hù)主存中的程序和數(shù)據(jù)不被破壞，提高主存空間的利用率。（3）文件管理 面向用戶實(shí)現(xiàn)按文件名存取文件，管理用戶信息的存儲、檢索、共享和保護(hù)，合理地分配和使用文件的存儲空間。（4）設(shè)備管理 負(fù)責(zé)管理各種外圍設(shè)備，包括設(shè)備的分配、啟動(dòng)以及SPOOL的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。（5）作業(yè)管理 實(shí)現(xiàn)作業(yè)調(diào)度和控制作業(yè)的執(zhí)行。作業(yè)調(diào)度從等待處理的作業(yè)中選擇可以裝入主存儲器的作業(yè)，對已經(jīng)裝入

8、主存儲器的作業(yè)按用戶的意圖控制其執(zhí)行。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(1)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)既有操作系統(tǒng)程序，又有用戶程序，在什么情況下操作系統(tǒng)程序才能占用中央處理器？這道題解答了三方面的內(nèi)容：一個(gè)是程序和CPU之間的占用關(guān)系；一個(gè)是操作系統(tǒng)開始時(shí)占用CPU；最后一個(gè)是，操作系統(tǒng)在中斷裝置判斷有事件發(fā)生時(shí)才讓操作系統(tǒng)占用CPU。簡單的說，就是操作系統(tǒng)是總管，沒事的時(shí)候他等待，“有事”中斷他出面。答：一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，尤其是采用多道程序設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，不僅有操作系統(tǒng)和其他的系統(tǒng)軟件，而且還有若干應(yīng)用程序。這些程序只有占用中央處理執(zhí)行時(shí)才能履行自己職責(zé)。而中央處理器在任何時(shí)刻最多只能被一個(gè)程序占用。計(jì)算機(jī)開啟時(shí)，自動(dòng)執(zhí)行

9、引導(dǎo)程序。引導(dǎo)程序首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化的工作，然后把操作系統(tǒng)中的核心裝入主存儲器。此后操作系統(tǒng)便等待用戶請求（事件）的發(fā)生，當(dāng)有某個(gè)事件出現(xiàn)，硬件便能識別并能發(fā)生一個(gè)中斷，從而通知操作系統(tǒng)，由它的服務(wù)程序去處理，處理結(jié)束后，又等待下一個(gè)事件發(fā)生。中斷是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一個(gè)重要的組成部分。中斷裝置由一些特定的寄存器的控制線路組成，CPU每執(zhí)行完一條指令，中斷裝置都要判斷是否有事件發(fā)生。如果沒有事件發(fā)生，CPU繼續(xù)執(zhí)行；若有事件發(fā)生，中斷裝置中斷原先占用CPU的程序的執(zhí)行，讓操作系統(tǒng)的處理事件服務(wù)程序占用CPU對事件進(jìn)行處理，處理完后，再讓被中斷的程序繼續(xù)占用CPU執(zhí)行下去。(2)闡述硬件的中斷裝置的

10、作用。答：中斷是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一個(gè)重要的組成部分。在中斷機(jī)制中的硬件部分(中斷裝置)的作用就是在CPU每執(zhí)行完一條指令后，判別是否有事件發(fā)生，如果沒有事件發(fā)生，CPU繼續(xù)執(zhí)行；若有事件發(fā)生，中斷裝置中斷原先占用CPU的程序的執(zhí)行，把被中斷程序的斷點(diǎn)保存起來，讓操作系統(tǒng)的處理服務(wù)程序占用CPU對事件進(jìn)行處理，處理完后，再讓被中斷的程序繼續(xù)占用CPU執(zhí)行下去。所以中斷裝置的作用總的來說就是使操作系統(tǒng)可以控制各個(gè)程序的執(zhí)行，為用戶提供各種服務(wù)。(3)操作系怎樣讓多個(gè)程序同時(shí)執(zhí)行?以上幾道題均涉及到中斷機(jī)制，其實(shí)說的就是這個(gè)機(jī)制的作用，中斷機(jī)制包括硬件部分和軟件部分，硬件就是中斷裝置，由它來發(fā)現(xiàn)事件并

11、告訴軟件(操作系統(tǒng))，再配合操作系統(tǒng)來處理事件，所以計(jì)算機(jī)的任務(wù)管理就是由操作系統(tǒng)和中斷裝置的密切配合完成的。答：一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，尤其是采用多道程序設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，不僅有操作系統(tǒng)和其他的系統(tǒng)軟件，而且還有若干應(yīng)用程序。這些程序只有占用中央處理執(zhí)行時(shí)才能履行自己職責(zé)。而中央處理器在任何時(shí)刻最多只能被一個(gè)程序占用。中斷裝置在判別到有某個(gè)事件發(fā)生時(shí)，就會(huì)觸發(fā)一個(gè)中斷讓操作系統(tǒng)去占用處理器。操作系統(tǒng)對事件處理結(jié)束后，又主動(dòng)讓出處理器，并根據(jù)對事件處理情況從那些具備占用處理器條件的程序中選擇一個(gè)，讓它占用處理器，直到系統(tǒng)再一次發(fā)生事件而被中斷。操作系統(tǒng)總是按照預(yù)定的策略去選擇可占用處理器的程序，系統(tǒng)中

12、若干程序可以交替地占用處理器，形成多個(gè)程序同時(shí)執(zhí)行的狀態(tài)。(4)為什么要把“啟動(dòng)I/O”等指令定義為特權(quán)指令?答：一個(gè)程序可以在其它程序等待外圍設(shè)備傳送信息時(shí)占用處理器執(zhí)行，在執(zhí)行中如果它也使用啟動(dòng)指令去啟動(dòng)一臺正在工作的外圍設(shè)備，那么就會(huì)造成沖突。為保護(hù)輸入輸出的完整性，把“啟動(dòng)I/O”等的一類可能影響系統(tǒng)安全的指令定義為特權(quán)指令。特權(quán)指令只允許操作系統(tǒng)使用，用戶程序不能使用特權(quán)指令。用戶程序若要啟動(dòng)I/O，必須請求操作系統(tǒng)代為啟動(dòng)，這種方式不但可以保證安全地使用外圍設(shè)備，正確地傳送信息，而且可減少用戶為啟動(dòng)設(shè)備而必須了解外圍設(shè)備特性以及啟動(dòng)等工作，大大方便了用戶。(5)怎樣限制用戶程序中使

13、用特權(quán)指令?這三道題中的關(guān)鍵字是“特權(quán)指令”、CPU的兩種工作方式“管態(tài)”和“目態(tài)”、訪問地址、基址、限長寄存器等。弄清了這幾個(gè)關(guān)鍵字的意義，也就清楚了系統(tǒng)中“硬件保護(hù)”的實(shí)現(xiàn)方法。答：為了保證正確的操作，應(yīng)該限制用戶程序使用特權(quán)指令，為此，中央處理器設(shè)置了兩種工作方式：管態(tài)和目態(tài)。在管態(tài)下，中央處理器可執(zhí)行包含特權(quán)指令在內(nèi)的一切指令；在目態(tài)下，中央處理器不準(zhǔn)執(zhí)行特權(quán)指令。操作系統(tǒng)在管態(tài)下工作，用戶程序在目態(tài)下工作。如果中央處理器在目態(tài)下取到了特權(quán)指令，中央處理器就拒絕執(zhí)行該指令，并產(chǎn)生“非法操作”事件經(jīng)中斷裝置和操作系統(tǒng)通知用戶修改。(6)操作系統(tǒng)與硬件如何配合來實(shí)現(xiàn)存儲保護(hù)的?答：主存儲器

14、往往同時(shí)裝入了操作系統(tǒng)程序和若干用戶程序，為了保證正確操作，必須對主存儲器區(qū)域進(jìn)行存儲保護(hù)。存儲保護(hù)隨著主存儲器管理方式的不同，實(shí)現(xiàn)保護(hù)的方法也有所不同，一般是操作系統(tǒng)與硬件配合來實(shí)現(xiàn)存儲保護(hù)。在連續(xù)分配的存儲系統(tǒng)中，硬件中設(shè)置了兩個(gè)寄存器來限定用戶程序執(zhí)行時(shí)可以訪問的空間范圍。這兩個(gè)寄存器是基址寄存器和限長寄存器，用來限定用戶程序執(zhí)行時(shí)可以訪問的主存空間范圍。程序執(zhí)行時(shí)，系統(tǒng)對每一個(gè)訪問內(nèi)存的地址進(jìn)行核對：基址寄存器值訪問地址基址寄存器值+限長寄存器值成立，則允許訪問；否則，不允許訪問。這樣就保護(hù)了該區(qū)域以外的存儲信息不受到破壞，一旦程序執(zhí)行中出錯(cuò)也不會(huì)涉及其他程序。(7)為什么要研究操作系

15、統(tǒng)的結(jié)構(gòu)?答：操作系統(tǒng)是一種程序量大且接口復(fù)雜的系統(tǒng)軟件。設(shè)計(jì)一個(gè)操作系統(tǒng)要投入大量的人力和花費(fèi)較長的時(shí)間。因而，如何保證操作系統(tǒng)能正確，高效地工作至關(guān)重要。由于程序的結(jié)構(gòu)是影響程序質(zhì)量的內(nèi)在因素，因此，有必要對操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。正確性、高效性、可維護(hù)性和可移值性是操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要方面。(8)應(yīng)從哪些方面考慮操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?答：操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)追求以下目標(biāo)：正確性：一個(gè)結(jié)構(gòu)良好的操作系統(tǒng)不僅能保證正確性而且易于驗(yàn)證其正確性；高效性：核心程序是影響計(jì)算機(jī)系統(tǒng)效率的的關(guān)鍵所在應(yīng)遵循少而精的原則，使處理既有效又靈活?？删S護(hù)性：操作系統(tǒng)要容易維護(hù)可移植性：在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，盡量減少與硬

16、件直接有關(guān)的程序量并將其獨(dú)立封裝(9)操作系統(tǒng)采用層次結(jié)構(gòu)有什么優(yōu)點(diǎn)?操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法有：無序模塊法、內(nèi)核擴(kuò)充法、層次結(jié)構(gòu)法和管程設(shè)計(jì)法等。答：各種設(shè)計(jì)方法總的目標(biāo)都要保證操作系統(tǒng)工作的可靠性。層次結(jié)構(gòu)法的最大特點(diǎn)是把整體問題局部化，采用層次結(jié)構(gòu)不僅結(jié)構(gòu)清晰，而且便于調(diào)試，有利于功能的增加，刪減和修改。層次結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)是有利于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試，正確性容易得到保證，也提高了可維護(hù)性和可移植性。(10)用戶怎樣使用操作系統(tǒng)提供的接口?答：用戶是通過操作系統(tǒng)來使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的，操作系統(tǒng)為用戶提供兩種類型的使用接口：使用接口就是指如何輸入命令和輸出結(jié)果。操作員接口就是操作員怎么輸入命令。程序員

17、接口就是程序程序員怎么用程序來使用操作系統(tǒng)的功能。操作員接口：用戶可以用作業(yè)控制語言寫出控制作業(yè)執(zhí)行步驟的作業(yè)說明書，也可以從鍵盤上輸入操作控制命令或從命令菜單中選擇命令指出作業(yè)的執(zhí)行步驟。程序員接口：操作系統(tǒng)提供了許多不同功能的子程序-系統(tǒng)功能調(diào)用，用戶可以在程序中調(diào)用這些子程序。(11)操作系統(tǒng)為什么要提供系統(tǒng)調(diào)用？答：在用戶編寫的源程序一級，用戶使用程序設(shè)計(jì)語言描述算題任務(wù)的邏輯要求，有一些要求的實(shí)現(xiàn)只有通過操作系統(tǒng)的功能程序才能完成。操作系統(tǒng)編制了許多不同功能的子程序，用戶程序在執(zhí)行中可以調(diào)用這些子程序。由操作系統(tǒng)提供的這些子程序稱為系統(tǒng)功能調(diào)用程序，簡稱系統(tǒng)調(diào)用。系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)提

18、供給用戶程序的服務(wù)接口。第三章處理器管理1、什么是多道程序設(shè)計(jì)？答：讓多個(gè)計(jì)算問題同時(shí)裝入一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主存儲器并行執(zhí)行，這種設(shè)計(jì)技術(shù)稱“多道程序設(shè)計(jì)”，這種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)稱“多道程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)” 或簡稱“多道系統(tǒng)”。2、多道程序設(shè)計(jì)怎樣提高系統(tǒng)效率？答：多道程序設(shè)計(jì)利用了系統(tǒng)與外圍設(shè)備的并行工作能力，從而提高工作效率。具體表現(xiàn)為：提高了處理器的利用率；充分利用外圍設(shè)備資源：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配置多種外圍設(shè)備，采用多道程序設(shè)計(jì)并行工作時(shí)，可以將使用不同設(shè)備的程序搭配在一起同時(shí)裝入主存儲器，使得系統(tǒng)中各外圍設(shè)備經(jīng)常處于忙碌狀態(tài)，系統(tǒng)資源被充分利用；發(fā)揮了處理器與外圍設(shè)備以及外圍設(shè)備之間的并行工作能力；從總體

19、上說，采用多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)后，可以有效地提高系統(tǒng)中資源的利用率，增加單位時(shí)間內(nèi)的算題量，從而提高了吞吐率。復(fù)習(xí)題1-3涉及了多道程序設(shè)計(jì)的各個(gè)問題，多道程序設(shè)計(jì)的目的是讓系統(tǒng)提高效率多干活，也就是讓外設(shè)和處理器可以并行工作，提高效率體現(xiàn)在處理器的利用率、外圍設(shè)備的利用率以及并行的工作能力方面。不過由于增加了進(jìn)程調(diào)度等時(shí)間開銷，對于每個(gè)計(jì)算問題而言反而要延長時(shí)間。這就是整體效率與個(gè)體效率之間的關(guān)系。3、多道程序設(shè)計(jì)一定能提高系統(tǒng)效率嗎？答：多道程序設(shè)計(jì)對算題量和算題時(shí)間的影響。 采用多道程序設(shè)計(jì)能改變系統(tǒng)資源的使用情況，提高系統(tǒng)效率。但是應(yīng)注意以下兩個(gè)問題：可能延長程序的執(zhí)行時(shí)間；并行工作道數(shù)與

20、系統(tǒng)效率不成正比。從表面上看，增加并行工作道數(shù)就可提高系統(tǒng)效率，但實(shí)際上并行工作道數(shù)與系統(tǒng)效率是不成正比，因?yàn)椴⑿械牡罃?shù)要根據(jù)系統(tǒng)配置的資源和用戶對資源的要求而定：(1)主存儲器的大小限制了可同時(shí)裝入的程序數(shù)量；(2)外圍設(shè)備的數(shù)量也是一個(gè)制約條件；(3)多個(gè)程序同時(shí)要求使用同一資源的情況也會(huì)經(jīng)常發(fā)生?？傊?，多道程序設(shè)計(jì)能提高系統(tǒng)資源的使用效率，增加單位時(shí)間的算題量；但是對每個(gè)計(jì)算問題來說，從算題開始到全部完成所需要的時(shí)間可能延長，另外在確定并行工作道數(shù)時(shí)應(yīng)綜合系統(tǒng)的資源配置和用戶對資源的要求。4、操作系統(tǒng)中為什么要引入“進(jìn)程”？答：程序是具有特定功能的一組指令或語句的集合，它指出了處理器執(zhí)行

21、操作的步驟。在多道程序設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，可能有多個(gè)程序同時(shí)運(yùn)行，而同一個(gè)程序也可能多次并行執(zhí)行，僅用程序的概念不能正確反映出程序執(zhí)行時(shí)的活動(dòng)規(guī)律和狀態(tài)變化，為了從變化的角度動(dòng)態(tài)研究程序的執(zhí)行，就需要引入“進(jìn)程”的概念。進(jìn)程是指一個(gè)程序在一個(gè)數(shù)據(jù)集合上的一次執(zhí)行(三個(gè)“一”)。程序是靜止的，進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的(執(zhí)行)，進(jìn)程包括程序和程序處理的對象，進(jìn)程能夠得到程序處理的結(jié)果。5、可再入程序有什么特性？答：可再入程序是指一個(gè)能夠被多個(gè)用戶同時(shí)調(diào)用的程序。(可以再次調(diào)入)。它的特性有兩點(diǎn)：(1) 可再入程序必須是純代碼，在執(zhí)行時(shí)自身不改變；(2) 一個(gè)可再入程序要求調(diào)用者提供工作區(qū)，以保證程序以同樣方式為各用

22、戶服務(wù)。6、進(jìn)程有哪些基本狀態(tài)？它們的變化關(guān)系是怎樣的？答:通常，根據(jù)進(jìn)程執(zhí)行過程中不同時(shí)刻的狀態(tài)，可歸納為三種基本狀態(tài)：等待態(tài)：等待某個(gè)事件的完成； 就緒態(tài)：等待系統(tǒng)分配處理器以便運(yùn)行； 運(yùn)行態(tài)：占有處理器正在運(yùn)行。進(jìn)程在執(zhí)行中狀態(tài)會(huì)不斷地改變，每個(gè)進(jìn)程在任何時(shí)刻總是處于上述三種基本狀態(tài)的某一種基本狀態(tài).運(yùn)行態(tài)等待態(tài) 往往是由于等待外設(shè)，等待主存等資源分配或等待人工干預(yù)而引起的。等待態(tài)就緒態(tài) 則是等待的條件已滿足，只需分配到處理器后就能運(yùn)行。運(yùn)行態(tài)就緒態(tài) 不是由于自身原因，而是由外界原因使運(yùn)行狀態(tài)的進(jìn)程讓出處理器，這時(shí)候就變成就緒態(tài)。例如時(shí)間片用完，或有更高優(yōu)先級的進(jìn)程來搶占處理器等。就緒態(tài)

23、運(yùn)行態(tài) 系統(tǒng)按某種策略選中就緒隊(duì)列中的一個(gè)進(jìn)程占用處理器，此時(shí)就變成了運(yùn)行態(tài)。這幾道題中復(fù)習(xí)到了進(jìn)程的定義，它是程序在一個(gè)數(shù)據(jù)集合上的一次執(zhí)行。講到進(jìn)程的屬性：進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的、多個(gè)不同進(jìn)程包含相同的程序(可再入的程序)、進(jìn)程的三種基本狀態(tài)：等待態(tài)、就緒態(tài)和運(yùn)行態(tài)及其如何變化的情況、進(jìn)程可以并發(fā)執(zhí)行。為了標(biāo)識每個(gè)并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程，就要給每個(gè)進(jìn)程進(jìn)行“登記造冊”，這就是進(jìn)行控制塊。7、闡述進(jìn)程控制塊的作用？答：進(jìn)程控制塊(Process Control Block,簡稱PCB)，是操作系統(tǒng)為進(jìn)程分配的用于標(biāo)志進(jìn)程，記錄各進(jìn)程執(zhí)行情況的。進(jìn)程控制塊是進(jìn)程存在的標(biāo)志，它記錄了進(jìn)程從創(chuàng)建到消亡動(dòng)態(tài)變化的狀況

24、，進(jìn)程隊(duì)列實(shí)際也是進(jìn)程控制塊的鏈接。操作系統(tǒng)利用進(jìn)程控制塊對進(jìn)程進(jìn)行控制和管理。進(jìn)程控制塊的作用有：(1)記錄進(jìn)程的有關(guān)信息，以便操作系統(tǒng)的進(jìn)程調(diào)度程序?qū)M(jìn)程進(jìn)行調(diào)度。這些信息包括標(biāo)志信息、說明信息、現(xiàn)場信息和管理信息等；(2)標(biāo)志進(jìn)程的存在，進(jìn)程控制塊是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志8、進(jìn)程能否訪問自己的進(jìn)程控制塊內(nèi)容？進(jìn)程控制塊是系統(tǒng)為程序建立的用于標(biāo)志進(jìn)程，記錄各進(jìn)程執(zhí)行情況的。進(jìn)程本身不能訪問或者修改自己的進(jìn)程控制塊的內(nèi)容，但父進(jìn)程可以訪問或修改其子孫進(jìn)程的進(jìn)程控制塊內(nèi)容，以便對它的子孫進(jìn)程進(jìn)行必要的管理和控制。9、處理器為什么要區(qū)分“目態(tài)”和“管態(tài)”兩種操作模式？答：硬件提供的指令系統(tǒng)中有一部分

25、不允許用戶程序直接使用，這些不允許用戶程序使用的指令稱特權(quán)指令，特權(quán)指令只允許操作系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度、控制或啟動(dòng)外圍設(shè)備的程序使用。為了避免錯(cuò)誤地使用特權(quán)指令，處理器分為兩種操作模式：目態(tài)-只能執(zhí)行特權(quán)指令以外的指令、管態(tài)-可執(zhí)行指令系統(tǒng)中的一切指令。若程序處于目態(tài)操作模式，一旦出現(xiàn)特權(quán)指令，處理器就能識別出程序非法使用指令，形成程序性中斷事件，終止程序的執(zhí)行。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中往往把用戶程序置于目態(tài)下運(yùn)行，已保證計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的安全可靠。10、中斷裝置發(fā)現(xiàn)中斷事件后應(yīng)做哪些事？答：中斷裝置發(fā)現(xiàn)了中斷事件后，由操作系統(tǒng)的中斷處理程序?qū)χ袛嗍录M(jìn)行處理，中斷處理程序的主要工作有：保護(hù)被中斷進(jìn)程的現(xiàn)場信息 把中

26、斷時(shí)的通用寄存器，控制寄存器內(nèi)容及舊PSW保存到被中斷進(jìn)程的進(jìn)程控制塊中。分析中斷原因 根據(jù)舊PSW的中斷碼可知發(fā)生該中斷的具體原因。處理發(fā)生的中斷事件 一般只做一些簡單處理，在多數(shù)情況下把具體的處理交給其他程序模塊去做。特別要注意中斷優(yōu)先級和中斷屏蔽是不同的系統(tǒng)處理的，中斷優(yōu)先級是硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)固定的，由中斷裝置(硬件)根據(jù)它決定對同時(shí)產(chǎn)生的中斷事件的響應(yīng)次序。而中斷屏蔽位則是由中斷處理程序(操作系統(tǒng))設(shè)置的，二者的結(jié)合可以使整個(gè)系統(tǒng)改變響應(yīng)中斷的次序。11、說明中斷屏蔽的作用？答：中斷優(yōu)先級只是規(guī)定了中斷裝置響應(yīng)同時(shí)出現(xiàn)的中斷的次序，當(dāng)中斷裝置響應(yīng)了某個(gè)中斷后中斷處理程序在進(jìn)行處理時(shí)，中斷

27、裝置也可能去響應(yīng)另一個(gè)中斷事件。因此會(huì)出現(xiàn)優(yōu)先級低的中斷事件的處理打斷優(yōu)先級高的中斷事件的處理，使得中斷事件的處理順序與響應(yīng)順序不一致，而且會(huì)形成多重嵌套處理，使多現(xiàn)場保護(hù)、程序返回等工作變的復(fù)雜。中斷屏蔽技術(shù)就是為了解決上述問題而提出的，在一個(gè)中斷處理沒有結(jié)束之前不響應(yīng)其他中斷事件，或者只響應(yīng)比當(dāng)前級別高的中斷事件。于是，當(dāng)中斷裝置檢查到有中斷事件后，便去查看PSW中中斷屏蔽標(biāo)志，如果沒有屏蔽就響應(yīng)該中斷；否則，暫時(shí)不響應(yīng)該中斷，待屏蔽標(biāo)志消除后再響應(yīng)。12、為什么不能屏蔽自愿中斷事件？答：自愿中斷事件是正在運(yùn)行程序所期待中的事件，它是正在運(yùn)行程序?yàn)檎埱笳{(diào)用操作系統(tǒng)的某個(gè)功能服務(wù)而執(zhí)行一條“

28、訪管指令”所引起的中斷。當(dāng)處理器執(zhí)行到訪管指令時(shí)就產(chǎn)生一個(gè)中斷，因而進(jìn)程自愿中斷的斷點(diǎn)是確定的。自愿中斷不同于強(qiáng)迫性中斷，強(qiáng)迫中斷不是當(dāng)前進(jìn)程所期待的，而是由于外部請求或意外而被迫打斷當(dāng)前進(jìn)程的。自愿中斷是用戶程序訪問系統(tǒng)功能的手段，在進(jìn)程中是確定的，因而不能屏蔽。13、哪些中斷事件一定會(huì)引起進(jìn)程狀態(tài)的變化？哪些中斷事件可能引起進(jìn)程狀態(tài)變化？有不引起進(jìn)程狀態(tài)變化的中斷事件嗎？這道題比較模糊，如果說有一些中斷事件是“可能”引起狀態(tài)變化而不是“一定”引進(jìn)進(jìn)程狀態(tài)變化的，那它也就是一種可能不引起狀態(tài)變化的事件。若題中的“不引起”是指任何情況下均不會(huì)引起任何進(jìn)程狀態(tài)變化。則這類中斷事件應(yīng)該是不存在的。

29、因?yàn)檫@類中斷毫無意義。 進(jìn)程在執(zhí)行中狀態(tài)會(huì)不斷地改變，每個(gè)進(jìn)程在任何時(shí)刻總是處于三種基本狀態(tài)之一：等待態(tài)、就緒態(tài)、運(yùn)行態(tài)。 中斷事件是否引起進(jìn)程狀態(tài)的變化，還要看該中斷事件的中斷優(yōu)先級和進(jìn)程PSW的中斷屏蔽位。曉津認(rèn)為：硬件故障中斷和自愿中斷是一定會(huì)引起進(jìn)程狀態(tài)變化的，而其他中斷則可能引起進(jìn)程狀態(tài)變化.答案： 一定會(huì)引起進(jìn)程狀態(tài)變化的中斷事件：硬件故障中斷、輸入輸出中斷、自愿中斷； 可能會(huì)引起變化的中斷事件：外部性中斷事件、程序性中斷事件，例如定點(diǎn)溢出及除數(shù)為“0”等，不同的用戶可以有不同的處理要求，所以有可能改變也有可能不改變； 有不引起變化的中斷事件：外部性中斷事件。引起外部中斷的原因很多

30、，因此處理方法也就截然不同。例如時(shí)鐘中斷也是一種外部中斷，但大多數(shù)情況下，時(shí)鐘中斷不改變進(jìn)程的狀態(tài).14、在一個(gè)單處理器的多道程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，現(xiàn)有兩道作業(yè)同時(shí)執(zhí)行，其中以運(yùn)算為主，另一道以輸入輸出為主，你將怎樣賦予作業(yè)進(jìn)程占有處理器的優(yōu)先數(shù)？解釋為什么？答：賦于輸入輸出作業(yè)以較高的優(yōu)先權(quán)。確定作業(yè)的優(yōu)先數(shù)一般從任務(wù)的緊迫性和系統(tǒng)效率等方面考慮。交互式作業(yè)進(jìn)程的優(yōu)先數(shù)大于批處理作業(yè)進(jìn)程的優(yōu)先數(shù)。15、假定就緒隊(duì)列中的進(jìn)程按優(yōu)先數(shù)自大到小順序排列，當(dāng)即有進(jìn)程要加入就緒隊(duì)列時(shí)，應(yīng)將它的優(yōu)先數(shù)排入相應(yīng)的位置，試就單向鏈接的方式寫出實(shí)現(xiàn)進(jìn)程入隊(duì)的程序。解：這就是一個(gè)單向鏈表的插入操作，用類C語言描述如下

31、：procedure Insert(Queue ReadyQue,Pointer P) /ReadyQue 是就緒隊(duì)列指針，P是要插入隊(duì)列進(jìn)程指針 /P中的priority指示其進(jìn)程的優(yōu)先數(shù) /P中的Next指示其后繼進(jìn)程指針 Pointer P1=ReadyQue, P2=ReadyQue; /P1指示比P優(yōu)先數(shù)小的第一個(gè)進(jìn)程指針 /P2指示比P優(yōu)先數(shù)大的第一個(gè)進(jìn)程指針 while(P-prioritypriority & P1-Next) /查找要插入位置的前后結(jié)點(diǎn) P2=P1; P1=P1-Next; /查到后將P插入到就緒隊(duì)列中 P-Next=P1; P2-Next=P; /End P

32、rocedure16、當(dāng)進(jìn)程調(diào)度選中一個(gè)進(jìn)程后，怎樣才能讓它占用處理器？答：當(dāng)進(jìn)程調(diào)度選中一個(gè)進(jìn)程后，把選中進(jìn)程的進(jìn)程控制塊中有關(guān)的現(xiàn)場信息，如通用寄存器、控制寄存器和程序狀態(tài)字寄存器的內(nèi)容送入處理器相應(yīng)的寄存器中，處理器就按該進(jìn)程的要求工作，達(dá)到了進(jìn)程占用處理器的目的。17、在分級調(diào)度算法中，為什么對不同就緒隊(duì)列中的進(jìn)程規(guī)定使用不同長度的時(shí)間片？答：在分級調(diào)度算法中，對不同就緒隊(duì)列中的進(jìn)程，可規(guī)定使用不同長度的時(shí)間片，一般來說，第一級就緒隊(duì)列的時(shí)間片短一些，以的各級就緒隊(duì)列的時(shí)間片逐級延長，最后一級就緒隊(duì)列的時(shí)間片最長，這樣運(yùn)行時(shí)間短的里程只需經(jīng)過前面幾級隊(duì)列就能得到結(jié)果，且它們被優(yōu)先調(diào)度，

33、有利于提高系統(tǒng)的吞吐率。而對運(yùn)行時(shí)間長的進(jìn)程在進(jìn)入了低級就緒隊(duì)列后可得到較長的時(shí)間片，以減少調(diào)度次數(shù)來保證系統(tǒng)效率。對經(jīng)常使用外圍設(shè)備的進(jìn)程來說，每次等待外圍設(shè)備傳輸結(jié)束后總是排入第一級就緒隊(duì)列，它們會(huì)被優(yōu)先調(diào)度，有利于處理器與外圍設(shè)務(wù)以及外圍設(shè)備之間的并行工作，從而提高資源的使用效率。18、有5個(gè)進(jìn)程P1，P2,P3，P4，P5它們同時(shí)依次進(jìn)入就緒隊(duì)列，它們的優(yōu)先數(shù)和所需要的處理器時(shí)間如表 3-1所示進(jìn)程處理器時(shí)間優(yōu)先數(shù)P1103P211P323P414P552忽略進(jìn)行調(diào)度等所花費(fèi)的時(shí)間，請回答下列問題a、寫出分別采用“先來先服務(wù)”和“非搶占式的優(yōu)先數(shù)”調(diào)度算法選中進(jìn)程執(zhí)行的順序。b、分別計(jì)

34、算出上述兩種算法使進(jìn)程在就緒隊(duì)列中的等待時(shí)間以及兩種算法下的平均等待時(shí)間。解釋如下：按照優(yōu)先數(shù)從大到小的順序進(jìn)程被調(diào)入處理器是優(yōu)先數(shù)調(diào)度法的原則。但由于不是搶占式的優(yōu)先數(shù)調(diào)度法，則在首先進(jìn)入處理器的進(jìn)程運(yùn)行時(shí)不會(huì)被更高優(yōu)先數(shù)的進(jìn)程打斷，因此，首先運(yùn)行P1進(jìn)程。在P1執(zhí)行過程中，P2、P3、P4、P5相繼進(jìn)入進(jìn)程隊(duì)列。進(jìn)程調(diào)度算法按照優(yōu)先數(shù)從高到低的次序進(jìn)行排列，等P1運(yùn)行完畢時(shí)，此時(shí)應(yīng)是P4調(diào)入，以此類推，之后相繼進(jìn)入CPU的應(yīng)該是P3、P5、P2。 注：根據(jù)教材第三章的解釋(第43頁12行)，是優(yōu)先數(shù)從高到低的順序排列，而根據(jù)Unix系統(tǒng)的實(shí)際情況，則是優(yōu)先數(shù)最小的進(jìn)程優(yōu)先權(quán)最高(第223頁

35、倒5行).按此算法可得到的進(jìn)程執(zhí)行順序?yàn)镻1P2P5P3P4.(這兩種不同的順序并不表明實(shí)際進(jìn)入處理器的進(jìn)程其順序會(huì)相反，因?yàn)樵趯?shí)際的操作系統(tǒng)中，確定優(yōu)先數(shù)的原則和其進(jìn)程調(diào)度算法總是配套的。)解：a)采用先來先服務(wù)法的執(zhí)行順序是P1P2P3P4P5。這是由其進(jìn)入的順序所確定的。采用“非搶占式的優(yōu)先數(shù)”調(diào)度算法時(shí)，各進(jìn)程的執(zhí)行順序是P1P4P3P5P2.b)如表所示：先來先服務(wù)法：進(jìn)程等待時(shí)間運(yùn)行時(shí)間P1010P2101P3112P4131P5145平均等待時(shí)間(0+10+11+13+14)/5=9.6非搶占式的優(yōu)先數(shù)調(diào)度算法：進(jìn)程等待時(shí)間運(yùn)行時(shí)間P1010P4101P3112P5135P218

36、1平均等待時(shí)間(0+10+11+13+18)/5=10.4存儲器管理1、解釋下列術(shù)語：邏輯地址、絕對地址、重定位、程序浮動(dòng)、存儲保護(hù)答：邏輯地址：用戶程序中使用的從“0”地址開始的連續(xù)地址。絕對地址：主存儲器以字節(jié)為單位編址單位，每個(gè)字節(jié)都有一個(gè)地址與其對應(yīng)，這些主存儲器的地址編號就是絕對地址。重定位：為了保證作業(yè)的正確執(zhí)行，必須根據(jù)分配給作業(yè)的主存區(qū)域?qū)ψ鳂I(yè)中指令和數(shù)據(jù)的存放進(jìn)行重定位，這種把邏輯地址轉(zhuǎn)換成絕對地址的工作稱為“重定位”或“地址轉(zhuǎn)換”。重定位的方式有“靜態(tài)重定位”和“動(dòng)態(tài)重定位”兩種。程序浮動(dòng)：若作業(yè)執(zhí)行時(shí)，被改變了存放區(qū)域仍能正確執(zhí)行，則稱程序是可浮動(dòng)的。采用動(dòng)態(tài)重定位的系統(tǒng)

37、支持“程序浮動(dòng)”存儲保護(hù)：存儲管理中為了防止各作業(yè)相互干擾和保護(hù)各區(qū)域內(nèi)的信息不被破壞而采取的對各作業(yè)的存儲區(qū)域進(jìn)行保護(hù)的措施。2、比較各種存儲管理方式的特征（包括主存空間的分配方式、是否要有硬件的地址轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)作支撐、適合單道或多道系統(tǒng)等）、重定位方式、地址轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)（操作系統(tǒng)和硬件怎樣配合）、存儲保護(hù)的實(shí)現(xiàn)（操作系統(tǒng)和硬件各自做些什么工作)。答：存儲管理方式特征重定位地址轉(zhuǎn)換存儲保護(hù)單分區(qū)管理除操作系統(tǒng)占用的一部分存儲空間外，其余的用戶區(qū)域作為一個(gè)連續(xù)的分區(qū)分配給用戶使用 不需要硬件轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu) 適用于單道系統(tǒng)靜態(tài)方式界限寄存器值+邏輯地址絕對地址主存最大地址絕對地址界限地址固定分區(qū)的管理分區(qū)數(shù)

38、目、大小固定 設(shè)置上、下限寄存器 不需要硬件轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu) 適用于多道系統(tǒng)靜態(tài)方式邏輯地址+下限地址絕對地址。下限地址絕對地址上限地址可變分區(qū)的管理可變分區(qū)管理方式不是把作業(yè)裝入到已經(jīng)劃分好的分區(qū)中，而是在作業(yè)要求裝入主存儲器時(shí)，根據(jù)作業(yè)需要的主存量和當(dāng)時(shí)的主存情況決定是否可以裝入該作業(yè)。 分區(qū)數(shù)目大小不定 設(shè)置基址、限長寄存器 適用于多道程序系統(tǒng) 需要硬件地址轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)重定位邏輯地址+基址寄存器的值絕對地址?；分到^對地址基址值+限長值頁式存儲管理主存儲器分為大小相等的塊 程序中的邏輯地址進(jìn)行分頁，頁的大小與塊的大小一致。 用頁表登記塊頁分配情況 需要硬件的支持 適用于多道系統(tǒng)動(dòng)態(tài)重定位邏輯地址

39、的頁號部分頁表中對應(yīng)頁號的起始地址與邏輯地址的頁內(nèi)地址部分拼成絕對地址。由頁表中的標(biāo)志位驗(yàn)證存取是否合法，根據(jù)頁表長度判斷是否越界段存儲管理程序分段 每一段分配一個(gè)連續(xù)的主存區(qū)域，作業(yè)的各段可被裝到不相連的幾個(gè)區(qū)域中。 設(shè)置段表記錄分配情況 需要硬件機(jī)構(gòu) 適用于多道系統(tǒng)動(dòng)態(tài)重定位邏輯地址中的段號查段表得到本段起始地址+段內(nèi)地址絕對地址由段表中的標(biāo)志位驗(yàn)證存取是否合法，根據(jù)段表長度判斷是否越界頁式虛擬存儲管理類似頁式管理將作業(yè)信息保存在磁盤上部分裝入主存 需要硬件支持 適用于多道系統(tǒng)動(dòng)態(tài)重定位類似頁式管理： 邏輯地址的頁號部分頁表中對應(yīng)頁號的起始地址與邏輯地址的頁內(nèi)地址部分拼成絕對地址。 若該頁

40、對應(yīng)標(biāo)志為0，則硬件形成缺頁中斷先將該頁調(diào)入主存類似頁式管理段式虛擬存儲管理類似段式管理將作業(yè)信息保存在磁盤上部分裝入主存 需要硬件支持 適用于多道系統(tǒng)動(dòng)態(tài)重定位類似段式管理類似段式管理3、在可變分區(qū)管理方式下，采用移動(dòng)技術(shù)有什么特點(diǎn)？移動(dòng)一道作業(yè)時(shí)操作系統(tǒng)要做哪些工作？答：采用移動(dòng)技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是：1）可以使分散的空閑區(qū)集中起來，可以容納新的作業(yè)，提高主存空間的利用率2）方便作業(yè)執(zhí)行過程中擴(kuò)充主存空間，一道作業(yè)在執(zhí)行中要求增加主存量時(shí)，只要移動(dòng)鄰近作業(yè)就可以增加它所點(diǎn)的分區(qū)長度。移動(dòng)一道作業(yè)時(shí)操作系統(tǒng)要進(jìn)行的處理：1）判斷被移動(dòng)的作業(yè)是否在與外圍設(shè)備交換信息，如是則不能移動(dòng)，否則可以移動(dòng)。2

41、）操作系統(tǒng)在移動(dòng)作業(yè)信息時(shí)先移動(dòng)作業(yè)信息的存儲位置。3）修改主存分配表中和保存在進(jìn)程控制塊中的分區(qū)起始地址和長度信息。4）采取必要措施，盡量減少移動(dòng)的作業(yè)數(shù)和信息量，提高系統(tǒng)效率。4、解釋頁式存儲管理中為什么要設(shè)置頁表和快表？答：在頁式存儲管理中，主存被分成大小相等的若干塊，同時(shí)程序邏輯地址也分成與塊大小一致的若干頁，這樣就可以按頁面為單位把作業(yè)的信息放入主存，并且可以不連續(xù)存放，為了在作業(yè)執(zhí)行過程中準(zhǔn)確地查表邏輯地址與絕對地址的的對應(yīng)關(guān)系，就需要為每個(gè)作業(yè)建立一張頁表，表示邏輯地址中的頁號與主存中塊號的對應(yīng)關(guān)系。頁表一般存放在主存中，當(dāng)要按給定的邏輯地址訪問主存時(shí)，要先訪問頁表，計(jì)算出絕對地

42、址，這樣兩次訪主存延長了指令執(zhí)行周期，降低了執(zhí)行速度，而設(shè)置一個(gè)高速緩沖寄存器將頁表中的一部分存放進(jìn)去，這部分頁表就是快表，訪問主存時(shí)二者同時(shí)進(jìn)行，由于快表存放的是經(jīng)常使用的頁表內(nèi)容，訪問速度很快，這樣可以大大加快查找速度和指令執(zhí)行速度。5、什么叫虛擬存儲器？怎樣確定虛擬存儲器的容量？虛擬存儲器是為“擴(kuò)大”主存容量而采用的一種設(shè)計(jì)技巧，它利用作業(yè)在只裝入部分信息時(shí)就可以執(zhí)行的特性和程序執(zhí)行中表現(xiàn)出來的局部性特性，借助于大容量的輔助存儲器實(shí)現(xiàn)小主存空間容納大邏輯地址空間的作業(yè)。虛擬存儲器的容量由計(jì)算機(jī)的地址結(jié)構(gòu)(地址總線位數(shù))決定。如計(jì)算機(jī)的地址總線位數(shù)為32位，則最大的虛存容量為232=429

43、4967296B=4GB6、敘述頁式虛擬存儲器的基本原理。答：頁式虛擬存儲器是在頁式存儲的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)虛擬存儲器的，其工作原理是：首先把作業(yè)信息作為副本存放在磁盤上，作業(yè)執(zhí)行時(shí)，把作業(yè)信息的部分頁面裝入主存，并在頁表中對相應(yīng)的頁面是否裝入主存作出標(biāo)志。作業(yè)執(zhí)行時(shí)若所訪問的頁面已經(jīng)在主存中，則按頁式存儲管理方式進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換，得到絕對地址，否則產(chǎn)生“缺頁中斷”由操作系統(tǒng)把當(dāng)前所需的頁面裝入主存。若在裝入頁面時(shí)主存中無空閑塊，則由操作系統(tǒng)根據(jù)某種“頁面調(diào)度”算法選擇適當(dāng)?shù)捻撁嬲{(diào)出主存換入所需的頁面。7、用可變分區(qū)方式管理主存時(shí)，假定主存中按地址順序依次有五個(gè)空閑區(qū)，空閑區(qū)的大小依次為32K、10K、5

44、K，228K，100K.現(xiàn)有五個(gè)作業(yè)J1，J2，J3,J4，J5.它們各需主存1K,10K,108K,28K和115K.若采用最先適應(yīng)分配算法能把這五個(gè)作業(yè)按J1-J5的次序全部裝入主存?你認(rèn)為按怎樣的次序裝入這五個(gè)作業(yè)可使主存空間利用率最高？答：按最先適應(yīng)算法時(shí)32K空閑區(qū)可裝入J1、J2，剩下21K。228K空閑區(qū)中裝入J3，J4，剩下92K,結(jié)果是J5無法裝入。仍按最先適應(yīng)算法，若調(diào)整作業(yè)裝入次序?yàn)镴4、J1、J2、J3、J5。即在32K空閑區(qū)中依次裝入J4(28K),J1(1K)(或先J1再J4),剩下3K，在10K空閑區(qū)中裝入J3剛好，在228K空閑區(qū)中裝入J3和J5， 剩下5K。這

45、時(shí)的主存空間利用率最高。8、某采用頁式虛擬存儲管理的系統(tǒng)，一個(gè)共7頁的作業(yè)，作業(yè)執(zhí)行時(shí)依次訪問的頁為1，2，3，4，2，1，5，6，2，1，2，3，7，6，3，2，1，2，3，6。若采用最近最少使用（LRU算法），作業(yè)得到兩塊主存和四塊主存空間時(shí)各會(huì)產(chǎn)生多少次中斷？如果采用先進(jìn)先出（FIFO)算法又會(huì)怎樣的結(jié)果？答：當(dāng)采用LRU算法兩塊主存空間時(shí)（紅色為所缺頁）當(dāng)前頁23421562123763212361234215621237632123調(diào)出頁1234215612376312缺頁中斷共16次LRU算法時(shí)四塊主存空間時(shí)：當(dāng)前頁123421562123763212361234215621237

46、63212312342156612376331211342155612276661調(diào)出頁345617缺頁中斷共6次當(dāng)采用FIFO算法兩塊主存空間時(shí)：訪問頁12342156212376321236當(dāng)前頁123421562113763211361234215622137632213調(diào)出頁1234215621376321缺頁中斷共16次采用FIFO算法四塊主存空間時(shí)：訪問頁12342156212376321236當(dāng)前頁12344456211376621133123334562213776221112223456621337662211123455621137766調(diào)出頁1234562137缺頁中斷共

47、10次9、有一個(gè)程序要把100*100數(shù)組置初值“0”，現(xiàn)假定有兩個(gè)主存塊可用來存放數(shù)組信息，主存塊的大小為可存放200個(gè)數(shù)組元素，數(shù)組中的元素按行編址。兩個(gè)主存塊的初始狀態(tài)都為空，若程序編制如下： （a) Var A:array1.100 of array1.100 of integer; for j:=1 to 100 do for i:=1 to 100 do Ai,j=0 (b) Var A:array1.100 of array1.100 of integer; for i:=1 to 100 do for j:=1 to 100 do Ai,j=0當(dāng)采用LRU頁面調(diào)度算法時(shí)各會(huì)產(chǎn)生

48、多少次缺頁中斷？答：由于主存地址是連續(xù)的，二維數(shù)組按行的順序進(jìn)行排列，在每個(gè)主存塊可以存放二行數(shù)組，初始狀態(tài)下主存中有兩頁、四行數(shù)組。（a)方案編制的程序，第一次訪問的是A1,1,即第一個(gè)單元;第二次訪問的是A2,1,在主存中也就是訪問第101個(gè)單元，這樣，第一次調(diào)入的兩個(gè)頁只能命中四次，當(dāng)訪問5,1時(shí)就產(chǎn)生缺頁中斷，這時(shí)調(diào)入一個(gè)頁面，包括兩行，則訪問6,1時(shí)命中。依次下去當(dāng)訪問7,1,9,1.99,1時(shí)均產(chǎn)生缺頁中斷。內(nèi)循環(huán)結(jié)束后，進(jìn)入外循環(huán)，訪問1,2.100,2.直到訪問完每個(gè)數(shù)據(jù)。每隔一次訪問均產(chǎn)生一次中斷。因此本方案的總的缺頁中斷次數(shù)是：50*100-2=4998次。（B）方案時(shí)，因

49、為在主存中按1,1,1,2,1,3.1,100的順序訪問，則第一次訪問的四行均沒有中斷，訪問到5,1時(shí)，產(chǎn)生一次中斷，調(diào)入一頁，依此類推，訪問到7,1,9,1.99,1時(shí)產(chǎn)生中斷，總共的中斷次數(shù)為：100/2-2=48次（根據(jù)LRU算法，每次調(diào)入的頁面是一個(gè)頁面）10、某采用段式存儲管理的系統(tǒng)為裝入主存的一個(gè)作業(yè)建立如表4-1所示 的段表。段號段長主存起始地址06602219114033002100903580123749601959回答下列問題： a、計(jì)算該作業(yè)訪問0,432，1,10，2,500,3,400時(shí)（方括號中第一元素為段號，第二元素為段內(nèi)地址）的絕對地址。 b、總結(jié)段式存儲管理的

50、地址轉(zhuǎn)換過程。答：a、 0,432（432660) 22194322651 1,10 （10100所以地址越界,產(chǎn)生中斷） 3,400（4009、假定某磁盤的旋轉(zhuǎn)速度是每圈20ms，格式化時(shí)每個(gè)盤面被分成10個(gè)扇區(qū)，現(xiàn)有10個(gè)邏輯記錄存放在同一磁道上。 扇區(qū)號邏輯記錄1A2B3C4D5E6F7G8H9I10J處理程序要順序處理這些記錄，每讀出一個(gè)記錄后處理程序要花4ms的時(shí)間進(jìn)行處理，然后再順序讀下一個(gè)記錄并處理，直到處理完這些記錄，回答： a.順序處理完這10個(gè)記錄總共花費(fèi)了多少時(shí)間？ b.請給出一種記錄優(yōu)化分布的方案，使處理程序能在最短時(shí)間內(nèi)處理完成這10個(gè)記錄，并計(jì)算優(yōu)化分布時(shí)需要花費(fèi)的

51、時(shí)間。答:a.順序處理完這10個(gè)記錄所費(fèi)時(shí)間：讀一個(gè)記錄的時(shí)間是20/10=2ms每條記錄處理時(shí)間為4ms.計(jì)算如下：A記錄：246ms B記錄：因?yàn)?ms后已轉(zhuǎn)到第4扇區(qū)，因此還要轉(zhuǎn)過8個(gè)扇區(qū)方能到達(dá)第2扇區(qū)取B記錄，所需時(shí)間為：2*8+2+4=22ms. 同樣的，C.J記錄和B記錄訪問一樣，會(huì)有8個(gè)扇區(qū)的空轉(zhuǎn)時(shí)間。總的時(shí)間為：622*9=204msb.要使處理程序在最短時(shí)間內(nèi)處理完畢，則根據(jù)我們上面的計(jì)算，把B記錄安排在第扇區(qū)4上，把C記錄存放在扇區(qū)7上.按照這個(gè)辦法，可以得到記錄的優(yōu)化分布如下分配：ABCDEFGHI時(shí)每處理一個(gè)記錄后剛好轉(zhuǎn)入下一記錄扇區(qū)，所以處

52、理時(shí)間總和為：10*(2+4)=60ms10、假定有一個(gè)磁盤組共100個(gè)柱面，每個(gè)柱面上有8個(gè)磁道，每個(gè)盤面被劃分成8個(gè)扇區(qū)?，F(xiàn)有一個(gè)含有6400個(gè)邏輯記錄的文件，邏輯記錄的大小與扇 區(qū)大小一致，該文件以順序結(jié)構(gòu)的形式被存放到磁盤上。柱面、磁道、扇區(qū)的編號均從“0”開始，邏輯記錄的編號也從“0”開始。文件信息從0柱面、0磁道、0扇區(qū)開始存放。試問: a.該文件的第 3680個(gè)邏輯記錄應(yīng)存放在哪個(gè)柱面的第幾磁道的第幾個(gè)扇區(qū)？ b.第78柱面的第6磁道的第6扇區(qū)應(yīng)存放在了該文件的第幾個(gè)邏輯記錄？ 解：a.因?yàn)樵诖疟P中，文件是按柱面磁道扇區(qū)為序存放的。計(jì)算如下：（題中 表示求整除的值?柱面號=368

53、0/(8*8) =57磁道號=(3680 mod 64)/8=4扇區(qū)號(3680 mod 64)mod 8=0b.反過來也可計(jì)算：邏輯記錄號=78*64 + 6*8 +6 =504611、解釋通道命令、通道程序、通道地址字和通道狀態(tài)字答：通道命令是計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備提供的用于使用輸出設(shè)備的操作命令，每一條通道命令規(guī)定了設(shè)備的一種操作。通常由命令碼、數(shù)據(jù)主存地址、傳送字節(jié)個(gè)數(shù)及標(biāo)志碼等部分組成。通道程序是由一組通道命令組成的，這一級通道命令規(guī)定了通道執(zhí)行一次輸入輸出操作應(yīng)用的工作。通道地址字（CAW）是在具有通道的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，用來存放通道程序首地址的主存固定單元。通道狀態(tài)字（CSW）是用于記錄通道

54、和設(shè)備執(zhí)行情況的主存單元。通常包括通道命令地址、設(shè)備狀態(tài)、通道狀態(tài)和剩余字節(jié)個(gè)數(shù)等幾個(gè)字段。通道狀態(tài)字采用雙機(jī)器字（64位）表示。12、中央處理器與通道之間是怎樣配合工作的？答：首先，中為處理器執(zhí)行“啟動(dòng)I/O”指令去啟動(dòng)通道，如啟動(dòng)成功，則通道執(zhí)行指定的通道程序去控制外設(shè)工作。當(dāng)通道工作正常完成時(shí)，即通道狀態(tài)字中僅有通道結(jié)束、控制器結(jié)束和設(shè)備結(jié)束時(shí)，通道形成一個(gè)輸入輸出正常結(jié)束中斷事件。此時(shí)操作系統(tǒng)使有關(guān)進(jìn)程從等等狀態(tài)進(jìn)入就緒狀態(tài)。如果通道工作時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障或設(shè)備特殊情況（如硬件故障、缺紙等）時(shí)形成操作異常結(jié)束的I/O中斷事件。此時(shí)由操作系統(tǒng)組織通道復(fù)執(zhí)（重新執(zhí)行程序）或產(chǎn)生有關(guān)信息請求用戶

55、或操作員來處理。總之，中央處理器是借助于I/O中斷來實(shí)現(xiàn)配合工作的。通道借助I/O中斷請求CPU進(jìn)行干預(yù)，CPU根據(jù)產(chǎn)生的I/O中斷事件了解輸入輸出操作的執(zhí)行情況，對通道操作而言，當(dāng)操作正常結(jié)束或異常結(jié)束（如設(shè)備故障、設(shè)備特殊情況引起異常結(jié)束）形成I/O中斷，由CPU根據(jù)相應(yīng)情況分別處理。13、輸入井和輸出井的作用是什么？答：為實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)備，必須在磁盤上劃出的專用存儲空間，這部分空間就是“井”，其中又分為兩部分：用于存放作業(yè)的初始信息的井是輸入井，存放作業(yè)執(zhí)行結(jié)果的是輸出井。14、SPOOL系統(tǒng)由哪些部分組成？簡述它們的功能。答：SPOOL系統(tǒng)由三部分程序組成：預(yù)輸入程序。通過該程序把作業(yè)流中

56、每個(gè)作業(yè)的初始信息傳送到“輸入井”保存起來以以備作業(yè)執(zhí)行時(shí)使用。井管理程序：包括井管理讀程序和井管理寫程序兩個(gè)功能，井管理讀程序負(fù)責(zé)從輸入機(jī)上讀取文件信息供用戶使用，井管理寫程序負(fù)責(zé)把作業(yè)執(zhí)行產(chǎn)生的結(jié)果保存到輸出井中。緩輸出程序。它負(fù)責(zé)查看“輸出井”中是否有待輸出的結(jié)果信息，若有則啟動(dòng)打印機(jī)把作業(yè)結(jié)果輸出。15、實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)備的主要條件是什么？答：實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)備的硬件條件：大容量磁盤；中斷裝置和通道；中央處理器與通道并行工作的能力。實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)備的軟件條件是要求操作系統(tǒng)采用多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)。 16、SPOOL系統(tǒng)為什么能提高獨(dú)占設(shè)備的利用率？ 答：SPOOL系統(tǒng)借助硬件的中斷裝置和通道技術(shù)使得中央處

57、理器與各種外圍設(shè)備以及各外圍設(shè)備之間均可并行工作。操作系統(tǒng)采用多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)，合理分配處理器，實(shí)現(xiàn)聯(lián)機(jī)的外圍設(shè)備同時(shí)操作。作業(yè)執(zhí)行時(shí)從磁盤上讀寫信息來代替從輸入機(jī)和打印機(jī)的讀寫操作，不僅使多個(gè)作業(yè)可以同時(shí)執(zhí)行，而且加快了作業(yè)的執(zhí)行速度，提高了單位時(shí)間內(nèi)處理作業(yè)的能力。在作業(yè)執(zhí)行的同時(shí)還可利用輸入機(jī)繼續(xù)預(yù)輸入作業(yè)信息和利用打印機(jī)輸出結(jié)果，于是，整個(gè)系統(tǒng)可以是第一批作業(yè)的執(zhí)行結(jié)果在打印輸出，第二批作業(yè)正在處理，第三批作業(yè)信息正在預(yù)輸入到磁盤的“輸入井”中。這種聯(lián)機(jī)同時(shí)操作極大地提高了獨(dú)占設(shè)備的利用率，也使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各種資源被充分利用。17、實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)備后從哪些方面提高了系統(tǒng)效率?答：實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)

58、備后系統(tǒng)從輸入、輸出以及作業(yè)執(zhí)行速度方面均提高了效率。具體如上題答案中所述。作業(yè)管理1、解釋作業(yè)和作業(yè)步答：用戶要求計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理的一個(gè)問題稱為一個(gè)作業(yè)。任何一個(gè)作業(yè)都要經(jīng)過若干加工步驟才能得到結(jié)果，作業(yè)的每一個(gè)加工步驟就是一個(gè)“作業(yè)步”。2、闡述程序、作業(yè)、作業(yè)步和進(jìn)程之間的聯(lián)系和區(qū)別。答：程序是具有特定功能的一組指令或語句的集合，它指出了處理器執(zhí)行操作的步驟；進(jìn)程是一個(gè)程序在一個(gè)數(shù)據(jù)集合上的一次執(zhí)行，進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的，是程序的執(zhí)行，相同的程序可以有多個(gè)不同的進(jìn)程，進(jìn)程可以并發(fā)執(zhí)行，進(jìn)程有就緒、運(yùn)行、等待三種基本狀態(tài)。作業(yè)是指用戶要求計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理的一個(gè)問題。作業(yè)步是指作業(yè)的每一個(gè)加工步驟。當(dāng)用

59、戶要求處理問題時(shí)（有一個(gè)作業(yè)），首先要用某種程序語言編制源程序，并準(zhǔn)備好加工數(shù)據(jù)，并把源程序和數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)中，在系統(tǒng)的控制下進(jìn)行編譯、裝配，然后系統(tǒng)創(chuàng)建處理問題的進(jìn)程，運(yùn)行后得到結(jié)果，這里的編譯、裝配和運(yùn)行就是作業(yè)的加工步驟（作業(yè)步）。3、操作系統(tǒng)提供哪些手段供用戶控制和管理他的作業(yè)？答：操作系統(tǒng)提供兩種說明作業(yè)加工步驟的手段：作業(yè)控制語言和操作控制命令。用戶使用操作系統(tǒng)提供的“作業(yè)控制語言”對作業(yè)執(zhí)行的控制意圖寫好一份“作業(yè)控制說明書”，連同該作業(yè)的源程序和初始數(shù)據(jù)一同提交給系統(tǒng)，操作系統(tǒng)按照用戶說明的控制意圖來自動(dòng)控制作業(yè)的執(zhí)行。這種控制方式稱為“批處理方式”，把采用批處理控制方式的作

60、業(yè)稱“批處理作業(yè)” 。用戶使用操作系統(tǒng)提供的“操作控制命令”來表達(dá)對作業(yè)執(zhí)行的控制意圖。用戶通過逐條輸入命令，操作系統(tǒng)把命令執(zhí)行情況通知用戶并讓用戶再輸入下一條命令，以控制作業(yè)執(zhí)行直到結(jié)束。這種采用交互控制方式的作業(yè)稱為“交互式作業(yè)”。對于來自終端的作業(yè)也稱為“終端作業(yè) 。4、什么叫作業(yè)調(diào)度？作業(yè)調(diào)度選擇作業(yè)的必要條件是什么？答：作業(yè)調(diào)度是指按一定的策略從“輸入井”中選擇資源能得到滿足的作業(yè)裝入主存儲器，使作業(yè)能有機(jī)會(huì)占用處理器執(zhí)行。作業(yè)調(diào)度選擇作業(yè)的必要條件是系統(tǒng)中現(xiàn)有的尚未分配的資源能夠滿足該作業(yè)的資源要求。5、作業(yè)調(diào)度算法的選擇主要應(yīng)根據(jù)哪些因素來決定？答：作業(yè)調(diào)度是指按一定的策略從“輸