操作系統(tǒng)課后習(xí)題答案

操作系統(tǒng)課后習(xí)題答案

第一章

1.設(shè)計(jì)現(xiàn)代OS的主要目標(biāo)是什么？

答（I）有效性（2）方便性（3）可擴(kuò)充性（4）開放性

2.OS的作用可表現(xiàn)在哪幾個(gè)方面？

答（1）OS作為用戶與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之間的接口

（2）OS作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的管理者

（3）OS實(shí)現(xiàn)了對(duì)計(jì)算機(jī)資源的抽象

3.為什么說OS實(shí)現(xiàn)了對(duì)計(jì)算機(jī)資源的抽象？

答：OS首先在裸機(jī)上覆蓋一層I/O設(shè)備管理軟件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)計(jì)算機(jī)硬件操作的第一層次抽象：在第一層

軟件上再覆蓋文件管理軟件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)硬件資源操作的第二層次抽象。OS通過在計(jì)算機(jī)硬件上安裝多層

系統(tǒng)軟件，增強(qiáng)了系統(tǒng)功能，隱藏了對(duì)硬件操作的細(xì)節(jié)，由它們共同實(shí)現(xiàn)了對(duì)計(jì)算機(jī)資源的抽象。

4.試說明推勵(lì)多道批處理系統(tǒng)形成和IR展的主要財(cái)力是什么？

答：主要?jiǎng)恿碓从谒膫€(gè)方面的社會(huì)需求與技術(shù)發(fā)展：

（I）不斷提高計(jì)算機(jī)資源的利用率；

（2）方便用戶；

（3）器件的不斷更新?lián)Q代；

（4）計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展。

5.何謂脫機(jī)I/O和聯(lián)機(jī)I/O?

答:脫機(jī)I/O是指事先將裝有用戶程序和數(shù)據(jù)的紙帶或K片裝入紙帶輸入機(jī)或卜片機(jī)，在外圍機(jī)的控制下，

把紙帶或卡片上的數(shù)據(jù)或程序輸入到磁帶上。該方式下的輸入輸出由外圍機(jī)控制完成，是在脫離主機(jī)的情

況下進(jìn)行的。

而聯(lián)機(jī)I/O方式是指程序和數(shù)據(jù)的輸入輸出都是在主機(jī)的直接控制下進(jìn)行的。

6.試說明推勵(lì)分時(shí)系統(tǒng)形成和“又展的主要?jiǎng)?lì)力是什么？

答：推動(dòng)分時(shí)系統(tǒng)形成和發(fā)展的主要?jiǎng)恿κ歉玫貪M足用戶的需要。主要表現(xiàn)在：CPU的分時(shí)使用縮短

了作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間；人機(jī)交互能力使用戶能直接控制自己的作業(yè)：主機(jī)的共享使多用戶能同時(shí)使用同

?臺(tái)計(jì)算機(jī)，獨(dú)立地處理自己的作業(yè)。

7.實(shí)現(xiàn)分時(shí)系統(tǒng)的關(guān)鍵問題是什么？應(yīng)如何解決？

答：關(guān)鍵問題是當(dāng)用戶在自己的終端上鍵入命令時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)能及時(shí)接收并及時(shí)處理該命令，在用戶能接受

的時(shí)延內(nèi)將結(jié)果返回給用戶。解決方法：針對(duì)及時(shí)接收問題，可以在系統(tǒng)中設(shè)路多路卜，使主機(jī)能同時(shí)接

收用戶從各個(gè)終端上輸入的數(shù)據(jù)；為每個(gè)終端配路緩沖區(qū)，暫存用戶鍵入的命令或數(shù)據(jù)。針對(duì)及時(shí)處理問

題，應(yīng)使所有的用戶作業(yè)都直接進(jìn)入內(nèi)存，并且為每個(gè)作業(yè)分配一個(gè)時(shí)間片，允許作業(yè)只在白己的時(shí)間片

內(nèi)運(yùn)行，這樣在不長的時(shí)間內(nèi)，能使每個(gè)作業(yè)都運(yùn)行?次。

8.為什么要引入實(shí)時(shí)OS?

答：實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是指系統(tǒng)能及時(shí)響應(yīng)外部事件的請(qǐng)求，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)該事件的處理，并控制所

有實(shí)時(shí)任務(wù)協(xié)調(diào)一致地運(yùn)行。引入實(shí)時(shí)OS是為了滿足應(yīng)用的需求，更好地滿足實(shí)時(shí)控制領(lǐng)域和實(shí)時(shí)信息

處理領(lǐng)域的需要。

9.什么是硬實(shí)時(shí)伏務(wù)和軟實(shí)時(shí)伏務(wù)？試井例說明。

答：硬實(shí)時(shí)任務(wù)是指系統(tǒng)必須滿足任務(wù)對(duì)截止時(shí)間的要求，否則可能出現(xiàn)難以預(yù)測的結(jié)果。舉例來說，運(yùn)

載火箭的控制等。軟實(shí)時(shí)任務(wù)是指它的截止時(shí)間并不嚴(yán)格，偶爾錯(cuò)過了任務(wù)的截止時(shí)間，對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的影

響不大。舉例：網(wǎng)頁內(nèi)容的更新、火車售票系統(tǒng)。

10.在8位微機(jī)和16位微機(jī)中，占據(jù)了統(tǒng)治地位的是什么操作系統(tǒng)？

答：單用戶單任務(wù)操作系統(tǒng)，其中最具代表性的是CP/M和MS-DOS.

11.試列出WindowsOS中五個(gè)主要版本，并說明它們分別較之前一個(gè)版本有何改逆。

答：

(I)MicrosoftWindows1.0是微軟公司在個(gè)人電腦上開發(fā)圖形界面的首次嘗試。

(2)Windows95是混合的16位/32位系統(tǒng)，第一個(gè)支持32位。帶來了更強(qiáng)大、更穩(wěn)定、更實(shí)用的桌面圖

形用戶界面，結(jié)束了桌面操作系統(tǒng)間的競爭。

(3)Windows98是微軟公司的混合16位/32位Windows操作系統(tǒng)，改良了硬件標(biāo)準(zhǔn)的支持，革新了內(nèi)

存管理，是多進(jìn)程操作系統(tǒng)。

(4)WindowsXP是基于Windows2000的產(chǎn)品，擁有新用戶圖形界面月神Luna。簡化了用戶安全特性，

整合了防火墻。

(5)WindowsVista包含了上百種新功能；特別是新版圖形用戶界面和WindowsAero全新界面風(fēng)格、加

強(qiáng)的搜尋功能(WindowsIndexingService)、新媒體創(chuàng)作工具以及重新設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)、音頻、輸出(打印)

和顯示子系統(tǒng)。。

12.試從交互性、及時(shí)性以及可靠性方面，將分時(shí)系統(tǒng)不實(shí)時(shí)系統(tǒng)過行比較。

答(1)及時(shí)性：實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性的要求與分時(shí)系統(tǒng)類似，都是以人所能接受的等待時(shí)間來確

定；而實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的及時(shí)性，是以控制對(duì)象所要求的開始截止時(shí)間或完成截止時(shí)間來確定的，一般為秒

級(jí)到毫秒級(jí)，甚至有的要低于100微妙。

(2)交互性：實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)具有交互性，但人與系統(tǒng)的交互僅限于訪問系統(tǒng)中某些特定的專用服務(wù)程

序。不像分時(shí)系統(tǒng)那樣能向終端用戶提供數(shù)據(jù)和資源共享等服務(wù)。

(3)可靠性：分時(shí)系統(tǒng)也要求系統(tǒng)可靠，但相比之下，實(shí)時(shí)系統(tǒng)則要求系統(tǒng)具有高度的可靠性。因?yàn)槿魏?/p>

差錯(cuò)都可能帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至是災(zāi)難性后果，所以在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，往往都采取了多級(jí)容錯(cuò)措施保

障系統(tǒng)的安全性及數(shù)據(jù)的安全性。

13.OS有哪兒大特征？其最基本的特征是什么？

答：并發(fā)性、共享性、虛擬性和異步性四個(gè)基本特征；最基本的特征是并發(fā)性。

14.處理機(jī)管理有哪些主要功能？它們的主:要伍務(wù)是什么？

答：處理機(jī)管理的主要功能是：進(jìn)程管理、進(jìn)程同步、進(jìn)程通信和處理機(jī)調(diào)度；

進(jìn)程管理：為作業(yè)創(chuàng)建進(jìn)程，撤銷已結(jié)束進(jìn)程，控制進(jìn)程在運(yùn)行過程中的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。進(jìn)程同步?：為多個(gè)進(jìn)

程(含線程)的運(yùn)行進(jìn)行協(xié)調(diào)。

通信：用來實(shí)現(xiàn)在相互合作的進(jìn)程之間的信息交換。

處理機(jī)調(diào)度：

<1)作業(yè)調(diào)度。從后備隊(duì)里按照?定的算法，選出若干個(gè)作業(yè)，為他們分配運(yùn)行所需的資源(首選是分配

內(nèi)存)。

(2)進(jìn)程調(diào)度：從進(jìn)程的就緒隊(duì)列中，按照一定算法選出-?個(gè)進(jìn)程，把處理機(jī)分配給它，井設(shè)路運(yùn)行現(xiàn)場，

使進(jìn)程投入執(zhí)行。

15.內(nèi)存管理有哪些主要功能?他們的主要俁務(wù)是什么？

答：內(nèi)存管理的主要功能有：內(nèi)存分配、內(nèi)存保護(hù)、地址映射和內(nèi)存擴(kuò)充。

內(nèi)存分配：為每道程序分配內(nèi)存。

內(nèi)存保護(hù)：確保每道用戶程序都只在自己的內(nèi)存空間運(yùn)行，彼此互不干擾。

地址映射：將地址空間的邏輯地址轉(zhuǎn)換為內(nèi)存空間與對(duì)應(yīng)的物理地址。

內(nèi)存擴(kuò)充：用于實(shí)現(xiàn)請(qǐng)求調(diào)用功能，輅換功能等。

16.設(shè)備管理有哪些主要功能？其主要供務(wù)是什么？

答：主要功能有：緩沖管理、設(shè)備分配和設(shè)備處理以及虛擬設(shè)備等。

主要任務(wù)：完成用戶提出的I/O請(qǐng)求，為用戶分配I/O設(shè)備；提高CPU和I/O設(shè)備的利用率；提

高I/O速度；以及方便用戶使用I/O設(shè)備.

17.文件管理有哪些主要功能？其主要伏務(wù)是什么？

答：文件管理主要功能：文件存儲(chǔ)空間的管理、目錄管理、文件的讀/寫管理和保護(hù)。

文件管理的主要任務(wù)：管理用戶文件和系統(tǒng)文件，方便用戶使用，保證文件安全性。

18.是什么原因使操作系統(tǒng)具有異步性特征？

答：操作系統(tǒng)的異步性體現(xiàn)在三個(gè)方面：一是進(jìn)程的異步性，進(jìn)程以人們不可預(yù)知的速度向前推進(jìn)，二是

程序的不可再現(xiàn)性，即程序執(zhí)行的結(jié)果有時(shí)是不確定的，三是程序執(zhí)行時(shí)間的不可預(yù)知性，即每個(gè)程序何

時(shí)執(zhí)行，執(zhí)行順序以及完成時(shí)間是不確定的。

19.模塊接口法存在哪些問題？可通過什么樣的途徑來解決？

答（1）模塊接口法存在的問題：①在OS設(shè)計(jì)時(shí)，各模塊間的接口規(guī)定很難滿足在模塊完成后對(duì)接口的

實(shí)際需求。②在OS設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)者必須做出一系列的決定，每一個(gè)決定必須建立在上?個(gè)決定的基礎(chǔ)

上。但模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的各模塊設(shè)計(jì)齊頭并進(jìn)，無法尋找可靠的順序，造成各種決定的無序性，使程序設(shè)

計(jì)人員很難做到設(shè)計(jì)中的每一步?jīng)Q定都建立在可靠的基礎(chǔ)上，因此模塊接口法被稱為“無序模塊法”。

（2）解決途徑：將模塊接口法的決定順序無序變有序，引入有序分層法。

20.在微內(nèi)核OS中，為什么要采用客戶/服務(wù)器模式？

答：C/S模式具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：⑴數(shù)據(jù)的分布處理和存儲(chǔ)。⑵便于集中管理。⑶靈活性和可擴(kuò)充性。⑷

易于改編應(yīng)用軟件。

21.試描述什么是微內(nèi)核OS。

答：1）足夠小的內(nèi)核2）基于客戶/服務(wù)器模式

3）應(yīng)用機(jī)制與策略分離原理4）采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)。

22.在基亍微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的OS中，應(yīng)用了哪些新技術(shù)？

答：在基于微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的OS中，采用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)汁技術(shù)。

23.何謂微內(nèi)核技術(shù)？在微內(nèi)核中通常提供了哪些功能？

答：把操作系統(tǒng)中更多的成分和功能放到更高的層次（即用戶模式）中去運(yùn)行，而留下個(gè)盡量小的內(nèi)核，

用它來完成操作系統(tǒng)最基本的核心功能，稱這種技術(shù)為微內(nèi)核技術(shù)。在微內(nèi)核中通常提供了進(jìn)程（線程）

管理、低級(jí)存儲(chǔ)器管理、中斷和陷入處理等功能。

24.<aname=baidusnapO></a><Bstyle='color:black;background-color:#ffff66'>微內(nèi)核操作系統(tǒng)具有哪些優(yōu)點(diǎn)

</B>?<anamc=baidusnap7x/a><Bstyle="color:white;background-color:#886800，>它為何</B>能有這些優(yōu)

點(diǎn)？

答：1）提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性

2）增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性

3）可移植性

4）提供了對(duì)分布式系統(tǒng)的支持

5）融入了面向?qū)ο蠹夹g(shù)

第二章

1.什么是前趨圖？為什么要引入前趨圖？

答：前趨圖(PrecedenceGraph)是,個(gè)有向無循環(huán)圖，記為DAG(DirectedAcyclic

Graph),用于描述進(jìn)程之間執(zhí)行的前后關(guān)系。

2.畫出下面四條詫句的前趨圖：

Sl=a：=x+y;S2=b：=z+l;S3=c：=a-b；S4=w：=c+l;

答：其前趨圖為：

3.什么程序并4又執(zhí)行會(huì)產(chǎn)生間斷性特征？

答：程序在并發(fā)執(zhí)行時(shí)，由于它們共享系統(tǒng)資源，為完成同項(xiàng)任務(wù)需要相互合作，致使這些并發(fā)執(zhí)行的

進(jìn)程之間，形成了相互制約關(guān)系，從而使得進(jìn)程在執(zhí)行期間出現(xiàn)間斷性。

4.程序并IR執(zhí)行時(shí)為什么會(huì)失去封閉性和可再現(xiàn)性？

答：程序并發(fā)執(zhí)行時(shí)，多個(gè)程序共享系統(tǒng)中的各種資源，因而這些資源的狀態(tài)由多個(gè)程序改變，致使程序

運(yùn)行失去了封閉性，也會(huì)導(dǎo)致其失去可再現(xiàn)性。

5.在操作系統(tǒng)中為什么要引入過程概念？它會(huì)產(chǎn)生什么樣的影響？

答：為了使程序在多道程序環(huán)境下能并發(fā)執(zhí)行，并對(duì)并發(fā)執(zhí)行的程序加以控制和描述，在操作系統(tǒng)中引入

了進(jìn)程概念。

影響：使程序的并發(fā)執(zhí)行得以實(shí)行。

6.試從勵(lì)態(tài)性，并qx性和獨(dú)立性上比較過程利程序？

答：(1)動(dòng)態(tài)性是進(jìn)程最基本的特性，表現(xiàn)為由創(chuàng)建而產(chǎn)生，由調(diào)度而執(zhí)行，因得不到資源而暫停執(zhí)行，由

撤銷而消亡。進(jìn)程有一定的生命期，而程序只是一組有序的指令集合，是靜態(tài)實(shí)體。

(2)并發(fā)性是進(jìn)程的重要特征，同時(shí)也是OS的重要特征。引入進(jìn)程的目的正是為了使其程序能和其它進(jìn)

程的程序并發(fā)執(zhí)行，而程序是不能并發(fā)執(zhí)行的。

(3)獨(dú)立性是指進(jìn)程實(shí)體是一個(gè)能獨(dú)立運(yùn)行的基本單位，也是系統(tǒng)中獨(dú)立獲得發(fā)源和獨(dú)立調(diào)度的基本單位。

對(duì)于未建立任何進(jìn)程的程序，不能作為獨(dú)立單位參加運(yùn)行。

7.試說明PCB的作用，為什么說PCB是速程存在的惟一標(biāo)志？

答：PCB是進(jìn)程實(shí)體的一部分，是操作系統(tǒng)中最重要的記錄型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。作用是使一個(gè)在多道程序環(huán)境

下不能獨(dú)立運(yùn)行的程序，成為個(gè)能獨(dú)立運(yùn)行的基本單位，成為能與其它進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程。OS是根據(jù)

PCB對(duì)并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程進(jìn)行控制和管理的。

8.試說明過程在三個(gè)基本狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換的典型原因。

答：(1)就緒狀態(tài)一執(zhí)行狀態(tài)：進(jìn)程分配到CPU資源

(2)執(zhí)行狀態(tài)一就緒狀態(tài)：時(shí)間片用完

(3)執(zhí)行狀態(tài)一阻塞狀態(tài)：I/O請(qǐng)求

(4)阻塞狀態(tài)一就緒狀態(tài)：I/O完成

9.為什么要引入掛起狀態(tài)？該狀態(tài)有哪些性質(zhì)？

答：引入掛起狀態(tài)處于五種不同的需要：終端用戶需要，父進(jìn)程需要，操作系統(tǒng)需要，對(duì)換需要和負(fù)荷調(diào)

節(jié)需要。處于掛起狀態(tài)的進(jìn)程不能接收處理機(jī)調(diào)度。

10.在通行過程切換時(shí)，所要保存的處理機(jī)狀態(tài)信息有哪些？

答：進(jìn)行進(jìn)程切換時(shí)，所要保存的處理機(jī)狀態(tài)信息有：

(1)進(jìn)程當(dāng)前暫存信息

(2)下一指令地址信息

(3)進(jìn)程狀態(tài)信息

(4)過程和系統(tǒng)調(diào)用參數(shù)及調(diào)用地址信息。

11.試說明引起過程創(chuàng)建的主要事件。

答：引起進(jìn)程創(chuàng)建的主要事件有：用戶登錄、作業(yè)調(diào)度、提供服務(wù)、應(yīng)用請(qǐng)求。

12.試說明引起逆程被撤銷的主要事件'

答：引起進(jìn)程被撤銷的主要事件有：正常結(jié)束、異常結(jié)束(越界錯(cuò)誤、保護(hù)錯(cuò)、非法指令、特權(quán)指令錯(cuò)、

運(yùn)行超時(shí)、等待超時(shí)、算術(shù)運(yùn)算錯(cuò)、I/O故障)、外界干預(yù)(操作員或操作系統(tǒng)干預(yù)、父進(jìn)程請(qǐng)求、父進(jìn)

程終止)。

13.在創(chuàng)建個(gè)速程時(shí)所要完成的主要工作是什么？

答：

(I)OS發(fā)現(xiàn)請(qǐng)求創(chuàng)建新進(jìn)程事件后，調(diào)用進(jìn)程創(chuàng)建原語Creat()；

(2)申請(qǐng)空白PCB；

(3)為新進(jìn)程分配資源；

(4)初始化進(jìn)程控制塊：

(5)將新進(jìn)程插入就緒隊(duì)列.

14.在撤銷一個(gè)過程時(shí)所要完成的主要工作是什么？

答：

(1)根據(jù)被終止進(jìn)程標(biāo)識(shí)符，從PCB集中檢索出進(jìn)程PCB,讀出該進(jìn)程狀態(tài)。

(2)若被終止進(jìn)程處于執(zhí)行狀態(tài)，立即終止該進(jìn)程的執(zhí)行，珞調(diào)度標(biāo)志真，指示該進(jìn)程被

終止后重新調(diào)度。

(3)若該進(jìn)程還有子進(jìn)程，應(yīng)將所有子孫進(jìn)程終止，以防它們成為不可控進(jìn)程。

(4)將被終止進(jìn)程擁有的全部資源，歸還給父進(jìn)程，或歸還給系統(tǒng)。

(5)將被終止進(jìn)程PCB從所在隊(duì)列或列表中移出，等待其它程序搜集信息。

15.試說明引起過程阻塞戒被喚醒的主要事件是什么？

答：a.請(qǐng)求系統(tǒng)服務(wù)；b.啟動(dòng)某種操作；c.新數(shù)據(jù)尚未到達(dá)：d.無新工作可做.

16.速程在運(yùn)行時(shí)存在哪兩種形式的制約？并井例說明之。

答：

(1)間接相互制約關(guān)系。舉例：有兩進(jìn)程A和B,如果A提出打印請(qǐng)求，系統(tǒng)己把唯一的

?臺(tái)打印機(jī)分配給了進(jìn)程B,則進(jìn)程A只能阻塞；?旦B釋放打印機(jī)，A才由阻塞改為就

緒。

(2)直接相互制約關(guān)系。舉例：有輸入進(jìn)程A通過單緩沖向進(jìn)程B提供數(shù)據(jù)。當(dāng)緩沖空時(shí)，

計(jì)算進(jìn)程因不能獲得所需數(shù)據(jù)而阻塞，當(dāng)進(jìn)程A把數(shù)據(jù)輸入緩沖區(qū)后，便喚醒進(jìn)程B：反

之，當(dāng)緩沖區(qū)已滿時(shí)，進(jìn)程A因沒有緩沖區(qū)放數(shù)據(jù)而阻塞，進(jìn)程B將緩沖區(qū)數(shù)據(jù)取走后便喚醒A。

17.為什么過程在迎入臨界區(qū)之前應(yīng)先執(zhí)行“逆入?yún)^(qū)”代碼？而在退出前又要執(zhí)行“退出區(qū)”代碼？

答：為了實(shí)現(xiàn)多個(gè)進(jìn)程對(duì)臨界資源的互斥訪問，必須在臨界區(qū)前面增加?段用于檢查欲訪問的臨界資源是

否正被訪問的代碼，如果未被訪問，該進(jìn)程便可進(jìn)入臨界區(qū)對(duì)資源進(jìn)行訪問，并設(shè)珞正被訪問標(biāo)志，如果

正被訪問，則本進(jìn)程不能進(jìn)入臨界區(qū)，實(shí)現(xiàn)這?功能的代碼為"在退出臨界區(qū)后，必須執(zhí)行“退出區(qū)”代碼,

用于恢復(fù)未被訪問標(biāo)志，使其它進(jìn)程能再訪問此臨界資源。

18.同步機(jī)構(gòu)應(yīng)遵循哪些基本準(zhǔn)則？為什么？

答：同步機(jī)構(gòu)應(yīng)遵循的基本準(zhǔn)則是：空閑讓進(jìn)、忙則等待、有限等待、讓權(quán)等待原因：為實(shí)現(xiàn)進(jìn)程互斥進(jìn)

入自己的臨界區(qū)。

19.試從物理概念上說明記錄型信號(hào)量wait和signal。

答：wait(S)：當(dāng)S.valuc>0時(shí)，表示目前系統(tǒng)中這類資源還有可用的。執(zhí)行?次wait操作，意味著進(jìn)程

請(qǐng)求一個(gè)單位的該類資源，使系統(tǒng)中可供分配的該類資源減少一個(gè)，因此描述為S.value:=S.value-1；當(dāng)

S.valuevO時(shí)，表示該類資源已分配完畢，進(jìn)程應(yīng)調(diào)用block原語自我阻塞，放棄處理機(jī)，并插入到信號(hào)量

鏈表S.L中。

signal(S)：執(zhí)行?次signal操作，意味著釋放?個(gè)單位的可用資源，使系統(tǒng)中可供分配的該類資源數(shù)增加?

個(gè)，故執(zhí)行S.value:=S.value+l操作。若加1后S.valueWO,則表示在該信號(hào)量鏈表中，仍有等待該資源

的進(jìn)程被阻塞，因此應(yīng)調(diào)用wakeup原語，將S.L鏈表中的第?個(gè)等待進(jìn)程喚醒。

20.你認(rèn)為整型信號(hào)量機(jī)制是否完全遵循了同步機(jī)構(gòu)的四條準(zhǔn)則？

答：整型信號(hào)量機(jī)制不完全遵循同步機(jī)制的四條準(zhǔn)則，它不滿足“讓權(quán)等待”準(zhǔn)則。

21.如何利用信號(hào)量機(jī)制來實(shí)現(xiàn)多個(gè)過程對(duì)臨界資源的互斥訪問？并井例說明之。

答：為使多個(gè)進(jìn)程互斥訪問某臨界資源，只需為該資源設(shè)貉互斥信號(hào)量mutex,并設(shè)其

初值為1,然后將各進(jìn)程訪問該資源的臨界區(qū)CS谿于wait(mutex)和signal(mutex)操作

之間即可。這樣，每個(gè)欲訪問該臨界資源的進(jìn)程在進(jìn)入臨界區(qū)之前，都要先對(duì)mutex執(zhí)行

wait操作，若該資源此刻未被訪問，本次wait操作必然成功，進(jìn)程便可進(jìn)入自己的臨界區(qū)，

這時(shí)若再有其他進(jìn)程也欲進(jìn)入自己的臨界區(qū)，此時(shí)由于對(duì)mutex執(zhí)行wait操作定會(huì)失敗，

因而該進(jìn)程阻塞，從而保證了該臨界資源能被互斥訪問。當(dāng)訪問臨界資源的進(jìn)程退出臨界區(qū)

后，應(yīng)對(duì)mutex執(zhí)行signal操作，釋放該臨界資源。利用信號(hào)量實(shí)現(xiàn)進(jìn)程互斥的進(jìn)程描述

如下：

Varmutex:semaphores1；

begin

parbcgin

process1:begin

repeat

wait(mutex)；

criticalsection

signal(mutex)；

remaindersection

untilfalse；

end

process2:begin

repeat

wait(mutex)；

criticalsection

signal(mutex)；

remaindersection

untilfalse：

end

parend

22.試寫出相應(yīng)的程序來描述圖2-17所示的前驅(qū)圖。

答(a)Vara,b,c,d,e,f,g,h;semaphores0,0,0,0,0,0,0,0;

begin

parbegin

beginSI;signal(a);signal(b);end;

beginwail(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;

parend

end

(b)Vara,b,c,d,e,f,g,h,i,j;semaphores0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

begin

parbegin

beginSI;signal(a);signal(b);end;

beginwait(a);S2;signal(c);signal(d);end;

beginwait(b);S3;signal(e);signal(f);end;

beginwait(c);S4;signal(g);end;

beginwait(d);S5;signal(h);end;

beginwait(e);S6;signal(i);end;

beginwait(f);S7;signal(j);end;

beginwail(g);wait(h);wait(i);wait(j);S8;end;

parend

end

23.在生產(chǎn)者消費(fèi)者問題中，如果缺少了signal(full)戒signal(empty),對(duì)執(zhí)行結(jié)果有何影

響？

答：如果缺少signal(full),那么表明從第一個(gè)生產(chǎn)者進(jìn)程開始就沒有改變信號(hào)量full值，即使緩沖池產(chǎn)品

已滿，但full值還是0,這樣消費(fèi)者進(jìn)程執(zhí)行wait(full)時(shí)認(rèn)為緩沖池是空而取不到產(chǎn)品，消費(fèi)者進(jìn)程一直

處于等待狀態(tài)。

如果缺少signal(empty),在生產(chǎn)者進(jìn)程向n個(gè)緩沖區(qū)投滿產(chǎn)品后消費(fèi)者進(jìn)程才開始從中取產(chǎn)品，這時(shí)

empty=0,full=n,那么每當(dāng)消費(fèi)者進(jìn)程取走一個(gè)產(chǎn)品empty值并不改變，直到緩沖池取空了，empty值

也是0,即使目前緩沖池有n個(gè)空緩沖區(qū)，生產(chǎn)者進(jìn)程要想再往緩沖池中投放產(chǎn)品也會(huì)因?yàn)樯暾?qǐng)不到空

緩沖區(qū)被阻塞。

24.在生產(chǎn)消費(fèi)者問題U」，如果將兩個(gè)wail操作邵wail(full)和wail(mutex)互換位置，戒者將signal(mutex)

不signal(full)互換位置,結(jié)果如何?

答：將wait(full)和wait(mulex)互換位絡(luò)后，可能引起死鎖?？紤]系統(tǒng)中緩沖區(qū)全滿時(shí)，若一生產(chǎn)者進(jìn)程先

執(zhí)行了wait(mutcx)操作并獲得成功，則當(dāng)再執(zhí)行wait(empty)操作時(shí)，它將因失敗而進(jìn)入阻塞狀態(tài)，它期待

消費(fèi)者進(jìn)程執(zhí)行signal(empty)來喚醒自己，在此之前，它不可能執(zhí)行signal(mulex)操作，從而使試圖通過執(zhí)

行wait(mutex)操作而進(jìn)入自己的臨界區(qū)的其他生產(chǎn)者和所有消費(fèi)者進(jìn)程全部進(jìn)入阻塞狀態(tài)，這樣容易引起

系統(tǒng)死鎖。若signal(mutex)和signal(full)互換位路后只是影響進(jìn)程對(duì)臨界資源的釋放次序，而不會(huì)引起系統(tǒng)

死鎖，因此可以互換位貉。

25.我們?cè)跒槟骋慌R界資源設(shè)置一把鎖W,當(dāng)W=1時(shí)表示關(guān)鎖，當(dāng)W=0時(shí)表示鎖一打開。

試寫出開鎖和關(guān)鎖的原詫，并利用他們實(shí)現(xiàn)互斥。

答：整型信號(hào)量：lock(W):whileW=1dono-op

W:=l;

unlock(W):W:=0;

記錄型信號(hào)量：lock(W):W:=W+l;

if(W>l)thenblock(W,L)

unlock(W):W:=W-1;

if(W>0)thenwakeup(W,L)

例子：

VarW:semaphore:=0；

begin

repeat

lock(W);

criticalsection

unlock(W);

remaindersection

untilfalse;

end

26.試修改下面生產(chǎn)者一消費(fèi)者問題解法中的錯(cuò)渾:

答：producer:

begin

repeat

produceraniteminnextp;

wait(mutex);

wait(full);/*應(yīng)為w疝(empty),而且還應(yīng)該在wait(mutex)的前面*/

buffer(in):=nextp;

/*緩沖池?cái)?shù)組游標(biāo)應(yīng)前移：in:=(in+l)modn;*/

signal(mutex);

/*signal(full);*/

untilfalse;

end

consumer:

begin

repeat

wait(mutcx);

wait(empty);/*應(yīng)為wait(full),而且還應(yīng)該在wail(mutex)的前面*/

nextc:=buffer(out);

out:=out+l;/*考慮循環(huán)，應(yīng)改為：out:=(out+l)modn;*/

signal(mutcx);/*signal(cmpty);*/

consumeriteminnextc;

untilfalse;

end

27.試?yán)糜涗浶托盘?hào)量寫出?個(gè)7T會(huì)出現(xiàn)死鎖的哲學(xué)家速餐問題的算法.

答：Varchopstick:array[0,,,,,4]ofsemaphore;

所有信號(hào)量均被初始化為1,第i位哲學(xué)家的活動(dòng)可描述為：

Repeat

Wait(chopstick[i]);

Wait(.chopstick[(i+l)mod5]);

Ea.t;

Signal(chopstick[i]);

Signal(chopstick[(i+1)mod5])

Ea.t;

Think;

11

Untilfalse;

28.在測量控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集供務(wù)，把所采集的數(shù)據(jù)送?單緩沖區(qū)；計(jì)算俁務(wù)從該單

緩沖中支出數(shù)據(jù)過行計(jì)算.試寫出利用信號(hào)量機(jī)制實(shí)現(xiàn)兩者共享單緩沖的同步算法。

答：

a.Varmutex,empty,full:semaphores1,1,0;

gather:

begin

repeat

gatherdatainnextp;

wait(empty);

wait(mutex);

buffer:=nextp;

signal(mutex);

signal(full);

untilfalse;

end

compute:

begin

repeat

wait(full);

wait(mutex);

nextc:=buffcr;

signal(mutex);

signal(cmpty);

computedatainnextc;

untilfalse;

end

b.Varempty,full:semaphores1,0;

gather:

begin

repeat

gatherdatainnextp;

wait(empty);

buffer:=nextp;

signal(full);

untilfalse;

end

compute:

begin

repeat

wait(full);

nextc:=buffcr;

signal(empty);

computedatainnextc;

untilfalse;

end

29.畫圖說明管程由哪幾部分組成，為什么要引入條件發(fā)量？

答：管程由四部分組成：①管程的名稱；②局部于管程內(nèi)部的共享數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)說明；③對(duì)該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行操

作的一組過程；④對(duì)局部于管程內(nèi)部的共享數(shù)據(jù)設(shè)谿初始值的語句；

當(dāng)一個(gè)進(jìn)程調(diào)用了管程，在管程中時(shí)被阻塞或掛起，直到阻塞或掛起的原因解除，而在此期間，如果該進(jìn)

程不釋放管程，則其它進(jìn)程無法進(jìn)入管程，被迫長時(shí)間地等待。為了解決這個(gè)問題，引入了條件變量

condition.

30.如何利用管程來解決生產(chǎn)者不消費(fèi)者問題？

答：首先建立一個(gè)管程，命名為ProclucerConsumer,包括兩個(gè)過程：

(1)Put(item)過程。生產(chǎn)者利用該過程將自己生產(chǎn)的產(chǎn)品放到緩沖池，用整型變

量count表示在緩沖池中已有的產(chǎn)品數(shù)目，當(dāng)countNn時(shí)，表示緩沖池已滿，生產(chǎn)者須

等待。

(2)get(item)過程。消費(fèi)者利用該過程從緩沖池中取出?個(gè)產(chǎn)品，當(dāng)countW0

時(shí)，表示緩沖池中已無可取的產(chǎn)品，消費(fèi)者應(yīng)等待。

PC管程可描述如下：

typeproducer-consumer=monitor

Varin,out,count:integer;

buffcr:array[0,...,n-l]ofitem;

notfull,notcmpty:condition;

procedureentrydot(item)

begin

ifcount>=nthennotfull.wait;

buffer(in):=ncxtp:

in:=(in+l)modn;

count:=count+l;

ifnotempty.queuethennotempty.signal;

end

procedureentryget(item)

begin

ifcount<=0thennotfull.wait;

nextc:=buffer(out);

out:=(out+l)modn;

count:=count-1;

ifnotfull.quenethennotfull.signal;

end

beginin:=out:=0;

count:=0

end

在利用管程解決生產(chǎn)者消費(fèi)者問題時(shí)，其中的生產(chǎn)者和消費(fèi)者可描述為：

producer:begin

pcpcat

produceanineminnestp

PC.put(itcm);

untilfalse;

end

consumer:begin

repeat

PC.get(item);

consumetheiteminenxtc;

untilfalse;

end

31.什么是AND信號(hào)量？試?yán)肁ND信號(hào)量寫出生產(chǎn)者一消費(fèi)者問題的解法。

答：為解決并行帶來的死鎖問題，在wait操作中引入AND條件，其基本思想是將進(jìn)

程在整個(gè)運(yùn)行過程中所需要的所有臨界資源，一次性地全部分配給進(jìn)程，用完后一次性釋放。

解決生產(chǎn)者一消費(fèi)者問題可描述如下：

varmutex,empty,full:semaphore:=l,n,0;

buffer:array[0,...,n-l]ofitem;

in,out:integer:=0,0;

begin

parbegin

14

producer:begin

repeat

produceaniteminnextp;

wait(empty);

wait(sl,s2,s3,...,sn);//sl,s2，…,sn為執(zhí)行生產(chǎn)者進(jìn)程除empty外其余的條件

wait(mutcx);

buffer(in):=nextp;

in:=(in+l)modn;

signal(mutex);

signal(full);

signalsI,s2,s3,...,sn);

untilfalse;

end

consumer:begin

repeat

wait(full);

wait(kl,k2,k3,...,kn);//kl,k2,...,kn為執(zhí)行消費(fèi)者進(jìn)程除full外其余的條件

wait(mutcx);

nextc:=buffer(out);

out:=(out+l)modn;

signal(mutex);

signal(cnipty);

signal(kl,k2,k3,...,kn);

consumetheiteminnextc;

untilfalse;

end

parend

end

32.什么是信號(hào)量集？試?yán)眯盘?hào)量集寫出讀者一寫者問題的解法。

答：對(duì)AND信號(hào)量加以擴(kuò)充，形成的信號(hào)量集合的讀寫機(jī)制。

解法：VarRNinteger;

L,mx:semaphore:=RN,1;

begin

parbegin

reader:begin

repeat

Swait（L,l,l）;

Swait（mx,l,l）;

performreadoperation;

Ssignal（L,l）;

untilfalse

end

writer:begin

repeat

Swait（mx,1,1;L,RN,0）;

performwriteoperation;

Ssignal（mx,l）;

untilfalse

end

parend

end

33.試比較過程間的低級(jí)不高級(jí)通信工具。

答：用戶用低級(jí)通信工具實(shí)現(xiàn)進(jìn)程通信很不方便，效率低，通信對(duì)用戶不透明，所有操作都必須由程序員

來實(shí)現(xiàn)，而高級(jí)通信工具彌補(bǔ)了這些缺陷，用戶直接利用操作系統(tǒng)提供的?組通信命令，高效地傳送大量

的數(shù)據(jù)。

34.當(dāng)前有哪兒種高級(jí)通信機(jī)制？

答：共享存儲(chǔ)器系統(tǒng)、消息傳遞系統(tǒng)以及管道通信系統(tǒng)。

35.消息隊(duì)列通信機(jī)制有哪兒方面的功能？

答（1）構(gòu)成消息（2）發(fā)送消息（3）接收梢息（4）互斥與同步。

36.為什么要在OS中引入線程？

答：在操作系統(tǒng)中引入線程，則是為了減少程序在并發(fā)執(zhí)行時(shí)所付出的時(shí)空開銷，使OS具有更好的并發(fā)

性，提高CPU的利用率。進(jìn)程是分配資源的基本單位，而線程則是系統(tǒng)調(diào)度的基本單位。

37.試說明線程具有哪些屬性？

答（1）輕型實(shí)體（2）獨(dú)立調(diào)度和分派的基本單位（3）可并發(fā)執(zhí)行（4）共享進(jìn)程資源。

38.試從調(diào)度性，并收性，擁有資源及系統(tǒng)開銷方面對(duì)過程和線程通行比較。

答：

（1）調(diào)度性。線程在OS中作為調(diào)度和分派的基本單位，進(jìn)程只作為資源擁有的基本單位。

（2）并發(fā)性。進(jìn)程可以并發(fā)執(zhí)行，?個(gè)進(jìn)程的多個(gè)線程也可并發(fā)執(zhí)行。

（3）擁有資源。進(jìn)程始終是擁有資源的基本單位，線程只擁有運(yùn)行時(shí)必不可少的資源，本

身基本不擁有系統(tǒng)資源，但可以訪問隸屬進(jìn)程的資源。

(4)系統(tǒng)開銷。操作系統(tǒng)在創(chuàng)建、撤消和切換進(jìn)程時(shí)付出的開銷顯著大于線程。

39.為了在多線程OS中實(shí)現(xiàn)過程之間的同步不通信，通常提供了哪幾種同步機(jī)制？

答：同步功能可以控制程序流并訪問共享數(shù)據(jù)，從而并發(fā)執(zhí)行多個(gè)線程。共有四種同步模型:

互斥鎖、讀寫鎖、條件變量和信號(hào)。

40.用亍實(shí)現(xiàn)線程同步的私用信號(hào)量和公用信號(hào)量之間有何差別？

答：

(1)私用信號(hào)量。當(dāng)某線程需利用信號(hào)量實(shí)現(xiàn)同一進(jìn)程中各線程之間的同步時(shí)，可調(diào)用創(chuàng)

建信號(hào)量的命令來創(chuàng)建?個(gè)私用信號(hào)量，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存放在應(yīng)用程序的地址空間中。

(2)公用信號(hào)量。公用信號(hào)量是為實(shí)現(xiàn)不同進(jìn)程間或不同進(jìn)程中各線程之間的同步而設(shè)貉

的。其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是存放在受保護(hù)的系統(tǒng)存儲(chǔ)區(qū)中，由OS為它分配空間并進(jìn)行管理。

41.何謂用戶級(jí)線程和內(nèi)核支持線程？

答：

(1)用戶級(jí)線程：僅存在于用戶空間中的線程，無須內(nèi)核支持。這種線程的創(chuàng)建、撤銷、

線程間的同步與通信等功能，都無需利用系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)。用戶級(jí)線程的切換通常發(fā)生在個(gè)

應(yīng)用進(jìn)程的諸多線程之間，同樣無需內(nèi)核支持。

(2)內(nèi)核支持線程：在內(nèi)核支持下運(yùn)行的線程。無論是用戶進(jìn)程中的線程，還是系統(tǒng)線程

中的線程，其創(chuàng)建、撤銷和切換等都是依靠內(nèi)核，在內(nèi)核空間中實(shí)現(xiàn)的。在內(nèi)核空間里還

為每個(gè)內(nèi)核支持線程設(shè)輅了線程控制塊，內(nèi)核根據(jù)該控制塊感知某線程的存在并實(shí)施控制。

42.試說明用戶級(jí)線程的實(shí)現(xiàn)方法。

答：用戶級(jí)線程是在用戶空間中的實(shí)現(xiàn)的，運(yùn)行在“運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)”與“內(nèi)核控制線程”的中

間系統(tǒng)上。運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)用于管理和控制線程的函數(shù)的集合。內(nèi)核控制線程或輕型進(jìn)程LWP

可通過系統(tǒng)調(diào)用獲得內(nèi)核提供服務(wù)，利用LWP進(jìn)程作為中間系統(tǒng)。

43.試說明內(nèi)核支持線程的實(shí)現(xiàn)方法。

答：系統(tǒng)在創(chuàng)建新進(jìn)程時(shí)，分配?個(gè)任務(wù)數(shù)據(jù)區(qū)PTDA,其中包括若干個(gè)線程控制塊TCB

空間。創(chuàng)建?個(gè)線程分配一個(gè)TCB,有關(guān)信息寫入TCB,為之分配必要的資源。當(dāng)PTDA

中的TCB用完，而進(jìn)程乂有新線程時(shí)，只要所創(chuàng)建的線程數(shù)目未超過系統(tǒng)允許值，系統(tǒng)可

在為之分配新的TCB；在撤銷一個(gè)線程時(shí)，也應(yīng)回收線程的所有資源和TCB。

第三章

1.高級(jí)調(diào)度不低級(jí)調(diào)度的主要伏務(wù)是什么？為什么要引入中級(jí)調(diào)度？

答：高級(jí)調(diào)度的主要任務(wù)是根據(jù)某種算法，把外存上處于后備隊(duì)列中的那些作業(yè)調(diào)入內(nèi)存。低級(jí)調(diào)度是保

存處理機(jī)的現(xiàn)場信息，按某種算法先取進(jìn)程，再把處理器分配給進(jìn)程。引入中級(jí)調(diào)度的主要目的是為了提

高內(nèi)存利用率和系統(tǒng)吞吐量。使那些暫時(shí)不能運(yùn)行的進(jìn)程

不再占用內(nèi)存資源，將它們調(diào)至外存等待，把進(jìn)程狀態(tài)改為就緒駐外存狀態(tài)或掛起狀態(tài)。

2.何謂作業(yè)、作業(yè)步和作業(yè)流？

答：作業(yè)包含通常的程序和數(shù)據(jù)，還配有作業(yè)說明書。系統(tǒng)根據(jù)該說明書對(duì)程序的運(yùn)行進(jìn)行控制。批處理

系統(tǒng)中是以作業(yè)為基本單位從外存調(diào)入內(nèi)存。

作業(yè)步是指每個(gè)作業(yè)運(yùn)行期間都必須經(jīng)過若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立相互關(guān)聯(lián)的順序加工的步驟。

作業(yè)流是指若干個(gè)作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)后依次存放在外存上形成的輸入作業(yè)流：在操作系統(tǒng)的控制下，逐個(gè)作業(yè)

進(jìn)程處理，于是形成了處理作業(yè)流。

3.在什么情】牙下需要使用作業(yè)控制塊JCB?其中包含了哪些內(nèi)容？

答：每當(dāng)作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)便為每個(gè)作業(yè)建立一個(gè)作業(yè)控制塊JCB,根據(jù)作業(yè)類型將它插入到相應(yīng)的

后備隊(duì)列中。

JCB包含的內(nèi)容通常有：1）作業(yè)標(biāo)識(shí)2）用戶名稱3）用戶賬戶4）作業(yè)類型（CPU繁忙型、I/O芳名型、批

量型、終端型）5）作根狀態(tài)6）調(diào)度信息（優(yōu)先級(jí)、作業(yè)已運(yùn)行）7）資源要求8）進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)間9）開始處理

R'JI,BJ10）作業(yè)完成時(shí)間11）作業(yè)退出時(shí)間12）資源使用情況等

4.在作業(yè)調(diào)度中應(yīng)如何確定接納多少個(gè)作、業(yè)和接納哪些作業(yè)？

答:作業(yè)調(diào)度每次接納進(jìn)入內(nèi)存的作業(yè)數(shù)，取決于多道程序度。應(yīng)將哪些作業(yè)從外存調(diào)入內(nèi)存，取決于采用

的調(diào)度算法。最簡單的是先來服務(wù)調(diào)度算法，較常用的是短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法和基于作業(yè)優(yōu)先級(jí)的調(diào)度算

法。

5.試說明低級(jí)調(diào)度的主要功能。

答（1）保存處理機(jī)的現(xiàn)場信息（2）按某種算法選取進(jìn)程（3）把處理機(jī)分配給進(jìn)程。

6.在搶占調(diào)度方式中，搶占的原則是什么？

答：搶占的原則有：時(shí)間片原則、優(yōu)先權(quán)原則、短作業(yè)優(yōu)先權(quán)原則等。

7.在選擇調(diào)度方式和調(diào)度算法時(shí)，應(yīng)遵循的準(zhǔn)則是什么？

答：

（I）面向用戶的準(zhǔn)則：周轉(zhuǎn)時(shí)間短、響應(yīng)時(shí)間快、截止時(shí)間的保證、優(yōu)先權(quán)準(zhǔn)則。

（2）面向系統(tǒng)的準(zhǔn)則：系統(tǒng)吞吐量高、處理機(jī)利用率好、各類資源的平衡利用。

8.在批處理系統(tǒng)、分時(shí)系統(tǒng)和實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，各采用明E兒種過程（作業(yè)）調(diào)度算法？

答：批處理系統(tǒng)的調(diào)度算法：短作業(yè)優(yōu)先、優(yōu)先權(quán)、高響應(yīng)比優(yōu)先、多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度算法。

分時(shí)系統(tǒng)的調(diào)度算法：時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法。

實(shí)時(shí)系統(tǒng)的調(diào)度算法：最早截止時(shí)間優(yōu)先即EDF、最低松弛度優(yōu)先即LLF算法。

9.何謂靜態(tài)和勵(lì)態(tài)優(yōu)先級(jí)？確定靜態(tài)優(yōu)先級(jí)的依據(jù)是什么？

答：靜態(tài)優(yōu)先級(jí)是指在創(chuàng)建進(jìn)程時(shí)確定且在進(jìn)程的整個(gè)運(yùn)行期間保持不變的優(yōu)先級(jí)。

動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)是指在創(chuàng)建進(jìn)程時(shí)賦予的優(yōu)先權(quán)，可以隨進(jìn)程推進(jìn)或隨其等待時(shí)間增加而改變的優(yōu)先級(jí)，可以

獲得更好的調(diào)度性能。

確定進(jìn)程優(yōu)先級(jí)的依據(jù)：進(jìn)程類型、進(jìn)程對(duì)資源的需求和用戶要求。

10.試比較FCFS和SPF兩種過程調(diào)度算法。

答：相同點(diǎn)：兩種調(diào)度算法都可以用于作業(yè)調(diào)度和進(jìn)程調(diào)度。

不同點(diǎn)：FCFS調(diào)度算法每次都從后備隊(duì)列中選擇一個(gè)或多個(gè)最先進(jìn)入該隊(duì)列的作業(yè)，將它們調(diào)入內(nèi)存、分

配資源、創(chuàng)建進(jìn)程、插入到就緒隊(duì)列。該算法有利于長作業(yè)/進(jìn)程，不利于短作業(yè)/進(jìn)程。SPF算法每次調(diào)度

都從后備隊(duì)列中選擇一個(gè)或若干個(gè)估計(jì)運(yùn)行時(shí)間最短的作業(yè)，調(diào)入內(nèi)存中運(yùn)行。該算法有利于短作業(yè)/進(jìn)程,

不利于長作業(yè)/進(jìn)程。

11.在時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法中，應(yīng)如何確定時(shí)間片的大??？

答：時(shí)間片應(yīng)略大于一次典型的交互需要的時(shí)間。一般應(yīng)考慮三個(gè)因素：系統(tǒng)對(duì)相應(yīng)時(shí)間的要求、就緒隊(duì)

列中進(jìn)程的數(shù)目和系統(tǒng)的處理能力。

12.通過?個(gè)例子來說明通常的優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法開能適用亍實(shí)時(shí)系統(tǒng)？

答：實(shí)時(shí)系統(tǒng)的調(diào)度算法很多，主要是基于任務(wù)的開始截止時(shí)間和任務(wù)緊急/松弛程度的任務(wù)優(yōu)先級(jí)調(diào)度算

法，通常的優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法不能滿足實(shí)時(shí)系統(tǒng)的調(diào)度實(shí)時(shí)性要求而不適用。

13.為什么說多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度算法能較好地滿足各方面用戶的需求？

15.按調(diào)度方式可將實(shí)時(shí)調(diào)度算法分為哪幾種？

按調(diào)度方式不同，可分為非搶占調(diào)度算法和搶占調(diào)度算法兩種。

18.何謂死鎖？產(chǎn)生死鎖的原因和必要條件是什么？

“死鎖是指多個(gè)進(jìn)程因競爭資源而造成的一種僵局，若無外力作用，這些進(jìn)程都將永遠(yuǎn)不能再向前推進(jìn):

/，.產(chǎn)生死鎖的原因有二，?是競爭資源，二是進(jìn)程推進(jìn)順序非法；

c.必要條件是：互斥條件，請(qǐng)求和保持條件，不剝奪條件和環(huán)路等待條件。

19.在解決死鎖問題的兒個(gè)方法中，哪種方法最易于實(shí)現(xiàn)？哪種方法是資源利用率最高？

解決/處理死鎖的方法有預(yù)防死鎖、避免死鎖、檢測和解除死鎖，其中預(yù)防死鎖方法最容易實(shí)現(xiàn)，但由

于所施加的限制條件過于嚴(yán)格，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)資源利用率和系統(tǒng)吞吐量降低；而檢測和解除死鎖方法可是系

統(tǒng)獲得較好的資源利用率和系統(tǒng)吞吐量。

20.請(qǐng)?jiān)敿?xì)說明可通過哪些途徑預(yù)防死鎖？

4摒棄”請(qǐng)求和保持”條件：系統(tǒng)規(guī)定所有進(jìn)程開始運(yùn)行之前，都必須一次性地申請(qǐng)其在整個(gè)運(yùn)行過程所

需的全部資源，但在分配資源時(shí)，只要有?種資源不能滿足某進(jìn)程的要求，即使其它所需的各資源都

空閑，也不分配給該進(jìn)程，而讓該進(jìn)程等待；

A摒棄“不剝奪"條件：系統(tǒng)規(guī)定，進(jìn)程是逐個(gè)地提出對(duì)資源的要求的。當(dāng)?個(gè)已經(jīng)保持了某些資源的進(jìn)

程，再提出新的資源請(qǐng)求而不能立即得到滿足時(shí)，必須釋放它已經(jīng)保持了的所有資源，待以后需要時(shí)

再重新申請(qǐng)；

c.摒棄“環(huán)路等待"條件：系統(tǒng)將所有資源按類型進(jìn)行線性排序，并賦予不同的序號(hào)，且所有進(jìn)程對(duì)資源

的請(qǐng)求必須嚴(yán)格按序號(hào)遞增的次序提出，這樣，在所形成的資源分配圖中，不可能再出現(xiàn)環(huán)路，因而

摒棄了“環(huán)路等待"條件。

22.在銀行家算法中，若出現(xiàn)下述資源分配情：

ProcessAllocationNeedAvailable

Po003200121622

Pi10001750

13542356

P2

P303320652

P400140656

試問：

⑴該狀態(tài)是否安全？

(2)若進(jìn)程Pz提出請(qǐng)求Request。，2,2,2)后，系統(tǒng)能否將資源分配給它?

⑴該狀態(tài)是安全的，因?yàn)榇嬖谝粋€(gè)安全序列(POPFJPF?〉。卜.表為該時(shí)刻的安全序列表。

\資

WorkNeedAllocationWork+AllocationFinish

進(jìn)程\

Po1622001200321654true

P31654065203331987true

P419870656001419911true

Pi199111750100029911true

P229911235613543121417true

⑵若進(jìn)程P?提出請(qǐng)求Request^,2,2,2)后，系統(tǒng)不能將資源分配給它，若分配給進(jìn)程P2,系

統(tǒng)還剩的資源情況為(0,4,0,0),此時(shí)系統(tǒng)中的資源將無法滿足任何一個(gè)進(jìn)程的資源請(qǐng)求，從而導(dǎo)

致系統(tǒng)進(jìn)入不安全狀態(tài)，容易引起死鎖的發(fā)生。

第四章存儲(chǔ)器管理

1.為什么要配置層次式存儲(chǔ)器？

這是因?yàn)椋?/p>

a.設(shè)置多個(gè)存儲(chǔ)器可以使存儲(chǔ)器兩端的硬件能并行工作。

瓦采用多級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)，特別是Cache技術(shù)，這是一種減輕存儲(chǔ)器帶寬對(duì)系統(tǒng)性能影響的最佳結(jié)構(gòu)方案。

c.在微處理機(jī)內(nèi)部設(shè)置各種緩沖存儲(chǔ)器，以減輕對(duì)存儲(chǔ)器存取的壓力。增加CPU中寄存器的數(shù)量，也

可大大緩解對(duì)存儲(chǔ)器的壓力。

2.可采用哪幾種方式將程序裝入內(nèi)存？它們分別適用于何種場合？

將程序裝入內(nèi)存可采用的方式有：絕對(duì)裝入方式、重定位裝入方式、動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)裝入方式；絕對(duì)

裝入方式適用于單道程序環(huán)境中，重定位裝入方式和動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)裝入方式適用于多道程序環(huán)境中。

3.何為靜態(tài)鏈接？何謂裝入時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接和運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接？

”靜態(tài)鏈接是指在程序運(yùn)行之前，先將各白目標(biāo)模塊及它們所需的庫函數(shù)，鏈接成一個(gè)完整的裝配模

塊，以后不再拆開的鏈接方式。

。.裝入時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接是指將用戶源程序編譯后所得到的一組目標(biāo)模塊，在裝入內(nèi)存時(shí)，采用邊裝入邊鏈

接的?種鏈接方式，即在裝入?個(gè)目標(biāo)模塊時(shí)，若發(fā)生?個(gè)外部模塊調(diào)用事件，將引起裝入程序去

找相應(yīng)的外部目標(biāo)模塊，把它裝入內(nèi)存中，并修改目標(biāo)模塊中的相對(duì)地址。

c.運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接是將對(duì)某些模塊的鏈接推遲到程序執(zhí)行時(shí)才進(jìn)行鏈接，也就是，在執(zhí)行過程中，當(dāng)

發(fā)現(xiàn)一個(gè)被調(diào)用模塊尚未裝入內(nèi)存時(shí)，立即由OS去找到該模塊并將之裝入內(nèi)存，把它鏈接到調(diào)用

者模塊上。

4.在進(jìn)行程序鏈接時(shí)，應(yīng)完成哪些工作？

a.對(duì)相對(duì)地址進(jìn)行修改

b.變換外部調(diào)用符號(hào)

6.為什么要引入動(dòng)態(tài)重定位?如何實(shí)現(xiàn)？

”程序在運(yùn)行過程中經(jīng)常要在內(nèi)存中移動(dòng)位置，為了保證這些被移動(dòng)了的程序還能正常執(zhí)行，必須對(duì)

程序和數(shù)據(jù)的地址加以修改，即重定位。引入重定位的目的就是為了滿足程序的這種需要。

b.要在不影響指令執(zhí)行速度的同時(shí)實(shí)現(xiàn)地址變換，必須有硬件地址變換機(jī)構(gòu)的支持，即須在系統(tǒng)中增

設(shè)個(gè)重定位寄存器，用它來存放程序在內(nèi)存中的起始地址。程序在執(zhí)行時(shí)，真正訪問的內(nèi)存地址

是相對(duì)地址與重定位寄存器中的地址相加而形成的。

9.分區(qū)存儲(chǔ)管理中常采用哪些分配策略？比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)。

分區(qū)存儲(chǔ)管理中常采用的分配策略有：首次適應(yīng)算法、循環(huán)首次適應(yīng)算法、最佳適應(yīng)算法、最壞

適應(yīng)算法。

a.首次適應(yīng)算法的優(yōu)缺點(diǎn)：保留了高址部分的大空閑區(qū)，有利于后到來的大型作業(yè)的分配：低址部分

不斷被劃分，留下許多難以利用的、小的空閑區(qū)，且每次分區(qū)分配查找時(shí)都是從低址部分開始，會(huì)

增加查找時(shí)的系統(tǒng)開銷。

A循環(huán)首次適應(yīng)算法的優(yōu)缺點(diǎn)：使內(nèi)存中的空閑分區(qū)分布得更為均勻，減少了查找時(shí)的系統(tǒng)開銷；缺

乏大的空閑分區(qū)，從而導(dǎo)致不能裝入大型作業(yè)。

c.最佳適應(yīng)算法的優(yōu)缺點(diǎn)：每次分配給文件的都是最適合該文件大小的分區(qū)；內(nèi)存中留下許多難以利

用的小的空閑區(qū)。

d.最壞適應(yīng)算法的優(yōu)缺點(diǎn)：給文件分配分區(qū)后剩下的的空閑區(qū)不至于太小，產(chǎn)生碎片的兒率最小，對(duì)

中小型文件分配分區(qū)操作有利：使存儲(chǔ)器中缺乏大的空閑區(qū)，對(duì)大型文件的分區(qū)分配不利。

10.在系統(tǒng)中引入對(duì)換后可帶來哪些好處？

能將內(nèi)存中暫時(shí)不運(yùn)行的進(jìn)程或暫時(shí)不用的程序和數(shù)據(jù)，換到外存上，以騰出足夠的內(nèi)存空間,

把已具備運(yùn)行條件的進(jìn)程或進(jìn)程所需的程序和數(shù)據(jù)換入內(nèi)存，從而大大地提高了內(nèi)存的利用率。

12.在以進(jìn)程為單位進(jìn)行對(duì)換時(shí)，每次是否將整個(gè)進(jìn)程換出？為什么？

在以進(jìn)程為單位進(jìn)行對(duì)換時(shí)，并非每次將整個(gè)進(jìn)程換出。這是因?yàn)椋?/p>

a.從結(jié)構(gòu)上講，進(jìn)程是由程序段、數(shù)據(jù)段和進(jìn)程控制塊組成的，其中進(jìn)程控制塊總有部分或全部常

駐內(nèi)存，不被換出。

b.程序段和數(shù)據(jù)段可能正被若干進(jìn)程共享，此時(shí)它們也不能被換出。

13.為實(shí)現(xiàn)分頁存儲(chǔ)管理，需要哪些硬件支持？

需要有頁表機(jī)制、地址變換機(jī)構(gòu)的硬件支持。

16.為什么說分段系統(tǒng)較之分頁系統(tǒng)更易于實(shí)現(xiàn)信息共享和保護(hù)？

〃.對(duì)于分頁系統(tǒng)，每個(gè)頁面是分散存儲(chǔ)的，為了實(shí)現(xiàn)信息共享和保護(hù)，則頁面之間需要一一對(duì)應(yīng)起

來，為此需要建立大量的頁表項(xiàng)；

從而對(duì)于分段系統(tǒng)，每個(gè)段都從0開始編址，并采用一段連續(xù)的地址空間，這樣在實(shí)現(xiàn)共享和保護(hù)

時(shí).，只需為所要共享和保護(hù)的程序設(shè)置一個(gè)段表項(xiàng)，將其中的基址與內(nèi)存地址-對(duì)應(yīng)起來即可。

17.分頁和分段有何區(qū)別？

a,分頁和分段都采用離散分配的方式，且都要通過地址映射機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)地址變換，這是它們的共同

點(diǎn)；

A對(duì)于它們的不同點(diǎn)有三，第從功能上看，頁是信息的物理單位，分頁是為實(shí)現(xiàn)離散分配方式,

以消減內(nèi)存的外零頭，提高內(nèi)存的利用率，即滿足系統(tǒng)管理的需要，而不是用戶的需要；而段是

信息的邏輯單位，它含有?組其意義相對(duì)完整的信息，目的是為了能更好地滿足用戶的需要；第

二頁的大小固定且由系統(tǒng)確定，而段的長度卻不固定，決定于用戶所編寫的程序；第三分頁的作

業(yè)地址空間是維的，而分段的作業(yè)地址空間是二維的。

18.試全面比較連續(xù)分配和離散分配方式。

。.連續(xù)分配是指為?個(gè)用戶程序分配個(gè)連續(xù)的地址空間，包括單?連續(xù)分配方式和分區(qū)式分配方

式，前者將內(nèi)存分為系統(tǒng)區(qū)和用戶區(qū)，系統(tǒng)區(qū)供操作系統(tǒng)使用，用戶區(qū)供用戶使用，是最簡單的

種存儲(chǔ)方式，但只能用于單用戶單任務(wù)的操作系統(tǒng)中；分區(qū)式分配方式分為固定分區(qū)和動(dòng)態(tài)分

區(qū)，固定分區(qū)是最簡單的多道程序的存儲(chǔ)管理方式，由于每個(gè)分區(qū)的大小固定，必然會(huì)造成存儲(chǔ)

空間的浪費(fèi)：動(dòng)態(tài)分區(qū)是根據(jù)進(jìn)程的實(shí)際需要，動(dòng)態(tài)地為之分配連續(xù)的內(nèi)存空間，常用三種分配

算法：首次適應(yīng)算法，該法容易留下許多難以利用的小空閑分區(qū)，加大查找開銷：循環(huán)首次適應(yīng)算

法，該算法能使內(nèi)存中的空閑分區(qū)分布均勻，但會(huì)致使缺少大的空閑分區(qū)；最佳適應(yīng)算法，該算

法也易留下許多難以利用的小空閑區(qū)；

瓦離散分配方式基于將個(gè)進(jìn)程直接分散地分配到許多不相鄰的分區(qū)中的思想，分為分頁式存儲(chǔ)管

理,分段存儲(chǔ)管理和段頁式存儲(chǔ)管理.分頁式存儲(chǔ)管理旨在提高內(nèi)存利用率,滿足系統(tǒng)管理的需要,

分段式存儲(chǔ)管理則旨在滿足用戶（程序員）的需要，在實(shí)現(xiàn)共享和保護(hù)方面優(yōu)于分頁式存儲(chǔ)管理，而

段頁式存儲(chǔ)管理則是將兩者結(jié)合起來，取長補(bǔ)短，即具有分段系統(tǒng)便于實(shí)現(xiàn)，可共享，易于保護(hù),

可動(dòng)態(tài)鏈接等優(yōu)點(diǎn)，乂能像分頁系統(tǒng)那樣很好的解決外部碎片的問題，以及為各個(gè)分段可離散分

配內(nèi)存等問題，顯然是一種比較有效的存儲(chǔ)管理方式；

c.綜上可見，連續(xù)分配方式和離散分配方式各有各自的特點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況加以改進(jìn)和利用.

19.虛擬存儲(chǔ)器有哪些特征?其中最本質(zhì)的特征是什么？

特征：離散性、多次性、對(duì)換性、虛擬性；

最本質(zhì)的特征：離散性；最重要的特征：虛擬性。

20.實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)器需要哪些硬件支持？

".對(duì)于為實(shí)現(xiàn)請(qǐng)求分頁存儲(chǔ)管理方式的系統(tǒng)，除了需要一臺(tái)具有一定容量的內(nèi)存及外存的計(jì)算機(jī)外,

還需要有頁表機(jī)制，缺頁中斷機(jī)構(gòu)以及地址變換機(jī)構(gòu)；

b.對(duì)于為實(shí)現(xiàn)請(qǐng)求分段存儲(chǔ)管理方式的系統(tǒng)，除了需要一臺(tái)具有一定容量的內(nèi)存及外存的計(jì)算機(jī)外,

還需要有段表機(jī)制，缺段中斷機(jī)構(gòu)以及地址變換機(jī)構(gòu)；

21.實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)器需要哪幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)？

?.分頁和分段都采用離散分配的方式，月.都要通過地址映射機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)地址變換，這是它們的共同

點(diǎn)；

25.在請(qǐng)求分頁系統(tǒng)中，通常采用哪種頁面分配方式一物理塊分配策略？

三種分配方式：固定分配局部置換、可變分配全局置換、可變分配局部置換。

26.在一個(gè)請(qǐng)求分頁系統(tǒng)中，采用FIFO頁面置換算法時(shí)，假如一個(gè)作'也的頁面走向?yàn)?、3、2、1、4、3、

5、4、3、2、1、5,當(dāng)分配給該作業(yè)的物理塊數(shù)M分別為3和4時(shí)，試計(jì)算在訪問過程中所發(fā)生的缺

頁次數(shù)和缺頁率，并比較所得結(jié)果。

432143543215

444111555

M=333344422

2223331

4444555511

333344445

22223333

1111222

M=3時(shí)，采用FIFO頁面置換算法的缺頁次數(shù)為9次，缺頁率為75%；

M=4時(shí)，采用FIFO頁面置換算法的缺頁次數(shù)為10次，缺頁率為83%。

由此可見，增加分配給作業(yè)的內(nèi)存塊數(shù)，反而增加了缺頁次數(shù)，提高了缺頁率，這種現(xiàn)象被稱

為是Bclady現(xiàn)象。

28.試說明改進(jìn)型Clock置換算法的基本原理。

基本原理：

在將一個(gè)頁面換出時(shí)，如果該頁已被修改過，便須將該頁重新寫回到磁盤上：但如果該頁未被修改過,

則不必將它寫回磁盤上。在改進(jìn)型算法中，除需考慮頁面的使用情況外，還須再增加?個(gè)因素，即置

換代價(jià)，這樣，選擇頁而換出時(shí)，既要是未使用過的頁面，又要是未被修改過的頁面。

15什么是抖動(dòng)？產(chǎn)生抖動(dòng)的原因是什么？

a.抖動(dòng)(Thrashing)就是指當(dāng)內(nèi)存中已無空閑空間而又發(fā)生缺頁中斷時(shí)，需要從內(nèi)存中調(diào)出一頁程序或

數(shù)據(jù)送磁盤的對(duì)換區(qū)中，如果算法不適當(dāng)，剛被換出的頁很快被訪問，需重新調(diào)入，因此需再選?

頁調(diào)出，而此時(shí)被換出的頁很快又要被訪問，因而又需將它調(diào)入，如此頻繁更換頁面，使得系統(tǒng)把

大部分時(shí)間用在了頁面的調(diào)進(jìn)換出上，而兒乎不能完成任何有效的工作，我們稱這種現(xiàn)象為"抖動(dòng)"。

b.產(chǎn)生抖動(dòng)的原因是由于CPU的利用率和多道程序度的對(duì)立統(tǒng)一矛盾關(guān)系引起的，為了提高CPU利

用率，可提高多道程序度，但單純提高多道程序度乂會(huì)造成缺頁率的急劇上升，導(dǎo)致CPU的利用

率下降，而系統(tǒng)的調(diào)度程序又會(huì)為了提高CPU利用率而繼續(xù)提高多道程序度，形成惡性循環(huán)，我

們稱這時(shí)的進(jìn)程是處于“抖動(dòng)”狀態(tài)。

第五章設(shè)備管理

3.什么是字節(jié)多路通道？什么是數(shù)組選擇通道和數(shù)組多路通道？

a.字節(jié)多路通道含有許多非分配型子通道分別連接在低、中速I/O設(shè)備匕子通道按時(shí)間片輪轉(zhuǎn)方式

共享主通道，按字節(jié)方式進(jìn)行