新版操作系统教程课后习题解答.
操作系统教程课后习题参考答案
习题一
习题二
习题三
习题四
习题五
习题六
习题一
1．设计操作系统的主要目的是什么？
设计操作系统的目的是：
（1）从系统管理人员的观点来看，设计操作系统是为了合理地去组织计算机工作流程，管理和分配计算机系统硬件及软件资源，使之能为多个用户所共享。因此，操作系统是计算机资源的管理者。
（2）从用户的观点来看，设计操作系统是为了给用户使用计算机提供一个良好的界面，以使用户无需了解许多有关硬件和系统软件的细节，就能方便灵活地使用计算机。
2．操作系统的作用可表现在哪几个方面？
(1)方便用户使用：操作系统通过提供用户与计算机之间的友好界面来方便用户使用。
(2)扩展机器功能：操作系统通过扩充硬件功能和提供新的服务来扩展机器功能。
(3)管理系统资源：操作系统有效地管理系统中的所有硬件和软件资源，使之得到充分利用。
(4)提高系统效率：操作系统合理组织计算机的工作流程，以改进系统性能和提高系统效率。
(5)构筑开放环境：操作系统遵循国际标准来设计和构造一个开放环境。其含义主要是指：遵循有关国际工业标准和开放系统标准，支持体系结构的可伸缩性和可扩展性；支持应用程序在不同平台上的可移植性和互操作性。
3．试叙述脱机批处理和联机批处理工作过程
（1）联机批处理工作过程
用户上机前，需向机房的操作员提交程序、数据和一个作业说明书，后者提供了用户标识、用户想使用的编译程序以及所需的系统资源等基本信息。这些资料必须变成穿孔信息，（例如穿成卡片的形式），操作员把各用户提交的一批作业装到输入设备上（若输入设备是读卡机，则该批作业是一叠卡片），然后由监督程序控制送到磁带上。之后，监督程序自动输入第一个作业的说明记录，若系统资源能满足其要求，则将该作业的程序、数据调入主存，并从磁带上调入所需要的编译程序。编译程序将用户源程序翻译成目标代码，然后由连接装配程序把编译后的目标代码及所需的子程序装配成一个可执行的程序，接着启动执行。计算完成后输出该作业的计算结果。一个作业处理完毕后，监督程序又可以自动地调下一个作业处理。重复上述过程，直到该批作业全部处理完毕。
（2）脱机批处理系统
脱机批处理系统由主机和卫星机组成，如下图所示。卫星机又称外围计算机，它不与主机直接连接，只与外部设备打交道。卫星机负责把输入机上的作业逐个转输到输入磁带上，当主机需要输入作业时，就把输入带与主机连上。主机从输入带上调入作业并运行，计算完成后，输出结果到输出磁带上，再由卫星机负责把输出带上的信息进行输出。在这样的系统中，主机和卫星机可以并行操作，二者分工明确，可以充分发挥主机的高速计算能力。
4．分时系统的特征是什么？
（1）同时性。允许在一台主机上同时联接多台联机终端，系统按分时原则为每个用户服务。宏观上，是多个用户同时工作，共享系统资源；而微观上，则是每个用户作业轮流运行一个时间片。它提高了资源利用率，从而促进了计算机更广泛的应用。
（2）独立性。每个用户各占一个终端，彼此独立操作，互不干扰。因此，用户会感觉到就像他一人独占主机。
（3）及时性。用户的请求能在很短时间内获得响应，此时间隔是以人们所能接受的等待时间来确定的，通常为2--3秒钟。
（4）交互性。用户可通过终端与系统进行广泛的人机对话。其广泛性表现在：用户可以请求系统提供多方面的服务，如文件编辑、数据处理和资源共享等。
5．何谓多道程序设计？叙述它的主要特征和优点。
多道程序设计是一种软件技术，该技术使同时进入计算机主存的几个相互独立的程序在管理程序控制之下相互交替地运行。当某道程序因某种原因不能继续运行下去时（如等待外部设备传输数据），管理程序便将另一道程序投入运行。这样可以使中央处理器及各外部设备尽量处于忙碌状态，从而大大提高计算机的使用效率。
在单处理器系统中，多道程序运行的特征是：
（1）多道：即计算机主存中同时存放几道相互独立的程序。
（2）宏观上并行：同时进入系统的几道程序都处于运行过程中，即它们先后开始了各自的运行，但都未运行完毕。
（3）微观上串行：从微观上看，主存中的多道程序轮流地或分时地占用处理器，即多道程序交替执行。
引入多道程序设计的优点是： （1）可提高CPU 的利用率；
（2）可提高主存和I/O 设备利用率； （3）可增加系统吞吐量；
6．实现多道程序应解决哪些问题？
为使系统中的多道程序能协调地运行，必须解决以下一些问题：
（1）并行运行的程序要共享计算机系统的硬件和软件资源，既有对资源的竞争，但又必须相互同步。因此同步与互斥机制成为系统设计中的重要问题。
（2）多道程序的增加，出现了主存不够用的问题，提高主存的使用效率也成为关键。因此出现了诸如覆盖技术、对换技术和虚拟存储技术等主存管理技术。
（3）多道程序存在于主存，为了保证系统程序存储区和各用户程序存储区的安全可靠，提出了主存保护的要求。
7．试比较单道与多道批处理系统的特点及优缺点。
单道批处理系统的特征是：
（1）自动性。在顺利的情况下，在磁带上的一批作业能自动地逐个作业依次运行，而
无须人工干预。
（2）顺序性。磁带上的各道作业是顺序地进入主存，各道作业完成的顺序与它们进入主存的顺序之间，在正常情况下应当完全相同，亦即先调入主存的作业先完成。
（3）单道性。主存中仅有一道程序并使之运行，即监督程序每次从磁带上只调入一道程序进入主存运行，仅当该程序完成或发生异常情况时，才调入其后继程序进入主存运行。
其优点是：作业运行期间占有所有资源，运算速度较快。
其缺点是：CPU、主存和I/O设备资源利用率低；系统吞吐量低；
多道程批处理系统的特征是：
（1）多道：即计算机主存中同时存放几道相互独立的程序。
（2）宏观上并行：同时进入系统的几道程序都处于运行过程中，即它们先后开始了各自的运行，但都未运行完毕。
（3）微观上串行：从微观上看，主存中的多道程序轮流地或分时地占用处理器，即多道程序交替执行。
其优点是：可提高CPU、主存和I/O设备利用率；可增加系统吞吐量；
其缺点是：每个作业占用内存相对减少；作业交替运行需要时间切换；竞争资源会导致死锁和安全问题，等。
8．为什么要引入实时操作系统？
60年代中期计算机进入第三代，计算机的性能和可靠性有了很大提高，造价亦大幅度下降，导致计算机越来越广泛应用于工业过程控制、军事实时控制、信息实时处理等领域，需要保证及时响应、快速处理、高可靠性和安全性，而不强求系统资源的利用率。一般操作系统不能达到这些要求。而针对实时处理的实时操作系统是以在允许的时间范围之内做出响应为特征的并具有高可靠性和安全性。它要求计算机对于外来信息能以足够快的速度进行处理，并在被控对象允许时间范围内作出快速响应，其响应时间要求在秒级、毫秒级甚至微秒级或更小。实时系统是较少有人为干预的监督和控制系统，仅当计算机系统识别到了违反系统规定的限制或本身发生故障时，才需要人为干预。
9．操作系统具有哪几大特征？
虽然不同的操作系统各有自己的特征，但它们也都具有以下四个基本特征：
（1）并发
并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。在多道程序环境下，并发性是指宏观上在一段时间内多道程序在同时运行。但在单处理器系统中，每一时刻仅能执行一道程序，故微观上这些程序是在交替执行的。
（2）共享
所谓共享是指系统中的资源可供主存中多个并发执行的进程共同使用。由于资源的属性不同，故多个进程对资源的共享方式也不同。
并发和共享是操作系统的两个最基本的特征，它们又是互为存在条件。一方面，资源共享是以程序（进程）的并发执行为条件；若系统不允许程序并发执行，自然不存在资源共享问题。另一方面，若系统不能对资源共享实施有效管理，则也必将影响到程序的并发执行，甚至根本无法并发执行。
（3）虚拟
操作系统中的所谓“虚拟”是指通过某种技术把一个物理实体变成若干个逻辑上的对应物。物理实体（前者）是实的，即实际存在的，而后者是虚的，是用户感觉上的东西。
（4）异步性
在多道程序环境下，允许多个进程并发执行，但由于资源等因素的限制，通常进程的执行并非“一气呵成”，而是以“走走停停”的方式运行，即进程是以异步方式运行的。尽管如此，但只要运行环境相同，作业经多次运行，都会获得完全相同的结果，因此，异步运行方式是允许的。
10．主存管理的主要任务是什么？有哪些主要功能？
存储管理的主要任务是为多道程序的运行提供良好的环境，方便用户使用存储器，提高存储器的利用率，以及能从逻辑上来扩充主存。为此，存储管理应具有以下功能：（1）主存分配与回收；
（2）地址转换和存储保护；
（2）主存的共享与保护；
（3）主存扩充。
11．处理器管理的主要任务是什么？有哪些主要功能？
处理器管理的主要任务是对处理器进行分配，并对其运行进行有效的控制和管理。对处理器的管理和调度可归结为对进程和线程的管理和调度。它包括以下几方面功能：（1）进程控制和管理；
（2）进程同步和互斥；
（3）进程通信；
（4）进程死锁；
（5）线程控制和管理；
（6）处理器调度。
12．设备管理的主要任务是什么？有哪些主要功能？
设备管理的主要任务是管理各种外部设备，完成用户提出的I/O请求，为用户分配I/O 设备；提高CPU和I/O设备的利用率；提高I/O速度；方便用户使用I/O设备。为实现上述任务，设备管理应具有以下主要功能：
（1）提供设备控制处理；
（2）提供缓冲区管理；
（3）提供设备独立性；
（4）实现设备的分配与回收；
（5）实现共享设备的驱动调度；
（6）实现虚拟设备。
13．文件管理的主要任务是什么？有哪些主要功能？
文件管理的主要任务是对用户文件和系统文件进行有效管理，以方便用户使用，并保证文件的安全性。为此，文件管理应具有以下主要功能：
（1）提供文件的逻辑组织方法；
（2）提供文件的物理组织方法；
（3）提供文件的存取和使用方法；
（4）提供文件的目录管理；
（5）实现文件的共享和保护；
（6）实现文件的存储空间管理。
14．试在交互性、及时性和可靠性方面，将分时系统与实时系统进行比较。
在交互性方面，分时系统的交互性强，实时系统的交互性弱，因为交互性强很能满足实时系统响应速度快和高可靠性的要求。
在及时性方面，实时系统要求快速响应而及时性强，分时系统相比较及时性较差。
在可靠性方面，实时系统要求高可靠性而可靠性强，分时系统相比较可靠性较差。
15．是什么原因使操作系统具有异步性特征？
在多道程序环境下，允许多个进程并发执行，但由于资源数量有限而每个进程在运行中需要竞争资源，导致进程的执行并非“一气呵成”，而是以“走走停停”的方式运行，即进程是以异步方式运行的。主存中的每个进程在何时执行，何时暂停，以怎样的速度向前推进，每道程序总共需多少时间才能完成，都是不可预知的。很可能是先进入主存的作业后完成，而后进入主存的作业先完成。
16．试说明网络操作系统的主要功能。
网络环境下的操作系统既要为本机用户提供简便、有效地使用网络资源的手段，又要为网络用户使用本机资源提供服务。为此，网络操作系统除了具备一般操作系统应具有的处理器管理、存储区管理、设备管理，文件管理等功能模块之外，还要增加网络功能模块，主要应具有下述五方面的功能：
（1）网络通信
这是网络最基本的功能，其任务是在源主机和目标主机之间实现无差错的数据传输。
（2）网络资源管理
对网络中的共享资源（硬件与软件）实施有效的管理，协调各用户对共享资源的使用，保证数据的安全性和一致性。
（3）网络服务
这是在前两个功能的基础上，为了方便用户而直接向用户提供的多种有效服务。例如：电子邮件服务、共享打印服务、共享硬盘服务等。
（4）网络管理
网络管理最基本的任务是安全管理。比如，通过“存取控制”来确保存取数据的安全性；通过“容错技术”来保证系统故障时数据的安全性。此外，还应能对网络性能进行监视，对使用情况进行统计，以便为提高网络性能、进行网络维护和记帐等提供必要的信息。
（5）互操作能力
在90年代后推出的网络操作系统，提供了一定范围的互操作能力。所谓互操作，在客户/服务器模式的局域网环境下，是指连接在服务器上的多种客户机和主机，不仅能与服务器通信，而且还能以透明的方式访问服务器上的文件系统；而在互连网络环境下的互操作，是指不同网络间的客户机不仅能通信，而且也能以透明的方式，访问其它网络中的文件服务器。
17．试比较网络操作系统与分布式操作系统。
计算机网络是通过通信设施将物理上分散的、具有自治功能的多个计算机系统互连起来的，实现信息交换、资源共享、可互操作和协作处理的系统。
在计算机网络中，每个主机都有操作系统，它为用户程序运行提供服务。当某一主机联网使用时，该系统就要同网络中更多的系统和用户交往，这个操作系统的功能就要扩充，以适应网络环境的需要。网络操作系统既要为本机用户提供简便、有效地使用网络资源的手段，
又要为网络用户使用本机资源提供服务。为此，网络操作系统除了具备一般操作系统应具有的功能模块之外，还要增加网络功能模块，主要应具有网络通信、网络资源管理、网络服务、.网络管理、互操作能力等。
一个分布式系统就是通过网络连接的若干计算机的集合。这些计算机都有自己的局部存贮器和外部设备。它们既可以独立工作（自治性），亦可合作工作。在这个系统中各计算机可以并行操作且有多个控制中心，即具有并行处理和分布控制的功能。分布式系统是一个一体化的系统，在整个系统中有一个全局的操作系统称为分布式操作系统，它负责全系统的资源分配和调度、任务划分、信息传输、控制协调等工作，并为用户提供一个统一的界面、标准的接口。用户通过这一界面实现所需的操作和使用系统资源。至于操作定在哪一台计算机上执行或使用哪台计算机的资源则是系统的事，用户是不用知道的，也就是说系统对用户是透明的。
习题二
1．解释程序的顺序执行和并发执行。
程序是指令的有序集合，是一个在时间上按严格次序前后相继的操作序列，仅当前一操作执行完后，才能执行后继操作。程序体现了编程人员要求计算机完成的功能所应该采取的顺序步骤。程序的顺序执行具有顺序性、封闭性、可再现性特点，其执行结果与它的执行速度无关（即与时间无关），而只与初始条件有关。只要给定相同的输入条件，程序重复执行一定会得到相同的结果。
并发执行是为了增强计算机系统的处理能力和提高资源利用率所采取的一种同时操作技术。程序的并发执行是一组在逻辑上互相独立的程序或程序段在执行过程中其执行时间在客观上互相重叠，即一个程序段的执行尚未结束，另一个程序段的执行已经开始的执行方式。
2．程序并发执行为什么会产生间断性？程序并发执行为何会失去封闭性和可再现性？
程序在并发执行时，由于它们共享资源或为完成同一项任务而相互合作，致使在并发程序之间形成了相互制约的关系。一旦使某程序暂停的因素消失，则程序便可恢复执行。简言之，相互制约将导致并发程序具有“执行——暂停——执行”这种间断性的活动规律。
程序在并发执行时，多个程序共享系统中的各种资源，因此这些资源的状态将由多个程序来改变，致使程序的运行已失去了封闭性。这样，某程序在执行时，必然会受到其它程序的影响。例如，当处理器资源被其它程序占有时，某程序必须等待。
程序在并发执行时，由于失去了封闭性，其执行结果已与并发程序的执行速度有关，从而使程序失去了可再现性，亦即，程序经过多次执行后，虽然其执行时的环境和初始条件都相同，但得到的结果却可能各不相同。
3．何谓进程？它有哪些基本状态？列举使进程状态发生变化的事件。
进程是可并发执行的程序在一个数据集上的一次执行过程，它是系统进行资源分配的基本单位。进程有就绪、执行、等待三个基本状态。
例如，处于就绪状态的进程，当进程调度程序为之分配了处理器后，该进程便由就绪状态转换为执行状态。正在执行的进程因访问I/O设备而无法继续执行时，就释放处理器转换为等待状态。因访问I/O设备正在等待的进程在访问I/O设备结束后，就由等待状态转换为就绪状态。正在执行的进程，如因时间片用完而被暂停执行，该进程便由执行状态转变为就绪状态。
4．试比较进程和程序的区别。
程序是指令的有序集合，是一个在时间上按严格次序前后相继的操作序列，仅当前一操作执行完后，才能执行后继操作，它是一个静态的概念
进程是可并发执行的程序在一个数据集上的一次执行过程，它是系统进行资源分配的基本单位。进程和程序是两个截然不同的概念。进程具有以下五个基本特征：（1）动态性
进程既然是进程实体的执行过程，因此，动态性是进程最基本的特性。其表现为：“它由创建而产生，由调度而执行，因得不到资源而暂停执行，以及由撤销而消亡”。可见，进程有一定的生命期。而程序只是一组有序指令的集合，并存放在某种介质上，本身并无运动
的含义，因此，程序是个静态实体。
（2）并发性
并发性是指多个进程实体，同存于主存中，能在一段时间内同时运行。并发性是进程的重要特征，同时也成为操作系统的重要特征。引入进程的目的也正是为了使其程序能和其它进程的程序并发执行，而程序是不能并发执行的。
（3）独立性
独立性是指进程实体是一个能独立运行的基本单位，同时也是系统中独立获得资源和独立调度的基本单位。凡未建立进程的程序，都不能作为一个独立的单位参加运行。进程与程序并非是一一对应的，一个程序运行在不同的数据集上就构成不同的进程。
（4）异步性
这是指进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进；或者说，进程按异步方式运行。正是这一特征，将导致程序执行的不可再现性。因此，在操作系统中必须采取某种措施来保证各程序之间能协调运行。
（5）结构特征
从结构上看，进程实体是由程序段、数据段及进程控制块三部分组成，有人把这三部分统称为“进程映像”。
5．试说明PCB的作用？为什么说PCB是进程存在的唯一标志？
每一个进程都有一个也只有一个进程控制块（Process Control Block,简称PCB），进程控制块是操作系统用于记录和刻画进程状态及有关信息的数据结构，也是操作系统控制和管理进程的主要依据，它包括了进程执行时的情况，以及进程让出处理器后所处的状态、断点等信息。进程控制块的作用，是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序（含数据），成为一个能独立运行的基本单位，一个能与其它进程并发执行的进程。
在进程的整个生命周期中，系统总是通过其PCB对进程进行控制和管理的，亦即，系统是根据进程的PCB而不是任何别的什么而感知到该进程的存在的，所以说，PCB是进程存在的唯一标志。
6．在进行进程切换时，所要保存的处理器状态信息主要有哪些？
当进程由于某种原因让出处理器时，把与处理器有关的各种现场信息保留下来，以便该进程在重新获得处理器后能把保留的现场信息重新置入处理器的相关寄存器中继续执行。通常被保留的现场信息有通用寄存器内容、控制寄存器内容以及程序状态字寄存器内容等。
7．试说明引起进程创建的主要事件。
进程控制的基本功能之一是能创建各种新的进程，这些新进程是一个与现有进程不同的实体。例如，在系统生成时，要创建一些必需的、承担系统资源分配和管理工作的系统进程；对于用户作业，每当调入系统时，由操作系统的作业调度程序为它创建相应的进程；在层次结构的系统中，允许一个进程创建一些新进程，以完成一些可以并行的工作。
8．试说明引起进程撤销的主要事件。
进程控制的基本功能之一是能撤销进程。一个进程可能因为它完成了所指派的工作而正常终止需撤销，或由于一个错误而非正常终止需撤销；一个进程也可能由于其祖先进程的要求被终止需撤销。当一个进程要撤销其它进程时可采用不同的方式，既可撤销具有指定标识符的进程，又可撤销一个优先级中的所有进程。当一个进程被撤销时，它必须从系统队列中
移出，释放并归还所有系统资源，同时还要审查该进程是否有子孙进程，若有的话一起予以撤销。
9．试说明引起进程阻塞或唤醒的主要事件是什么？
有了创建原语和撤销原语，虽然进程可以从无到有、从存在到消亡而变化，但还不能完成进程各种状态之间的转换。例如，由“执行”转换为“等待”，由“等待”转换为“就绪”，需要通过使用“阻塞原语”和“唤醒原语”来实现。
（1）进程阻塞
当一个进程在执行过程中出现等待事件时，该进程调用阻塞原语将自己阻塞。即由于进程正处于执行状态，故应中断处理器，把CPU现场送至该进程的现场保护区，置该进程的状态为“等待”，并插入到相应的等待队列中，然后转进程调度程序，另选一个进程投入运行。
（2）进程唤醒
进程由执行转换为等待状态是由于进程发生了等待事件，所以处于等待状态的进程是绝对不可能唤醒自己。比如，某进程正在等待输入输出操作完成或等待别的进程发消息给它，只有当该进程所期待的事件出现时，才由“发现者”进程用唤醒原语叫醒它。一般说来，发现者进程和被唤醒进程是合作的并发进程。
10．在创建一个进程时，需完成的主要工作是什么？
在创建一个进程时，需完成的主要工作是给定一个指定进程标识符，形成该进程的PCB 并放入系统队列中。所以，调用者必须提供形成PCB的有关参数，以便在创建时填入。对于较复杂的PCB结构，还需提供资源清单等。
11．在撤销一个进程时，需完成的主要工作是什么？
在撤销一个进程时，需完成的主要工作是必须把该进程的PCB从系统队列中移出，释放并归还所有系统资源，同时还要审查该进程是否有子孙进程，若有的话一起予以撤销。
12．在单处理器的计算机系统中，采用多道程序设计技术后，处于执行状态的进程可以有几个？为什么？
在单处理器的计算机系统中，采用多道程序设计技术后，处于执行状态的进程只能有一个？因为在单处理器的计算机系统中，CPU只有一个，每时刻占有CPU的进程只有一个，故处于执行状态的进程只能有一个。
13．进程调度的功能有哪些？
（1）记录系统中所有进程的执行情况
作为进程调度的准备，进程管理模块必须将系统中各进程的执行情况和状态特征记录在各进程的进程控制块中。并且，根据各进程的状态特征和资源需求等，进程管理模块还将各进程的进程控制块排成相应的队列并进行动态队列转换。进程调度模块通过进程控制块的变化来掌握系统中存在的所有进程的执行情况和状态特征，并在适当的时机从就绪队列中选择出一个进程占有处理器。
（2）选择占有处理器的进程
进程调度的主要功能是按照一定的策略选择一个处于就绪状态的进程，使其获得处理器
执行。根据不同的系统设计目的，有各种各样的选择策略，这些选择策略决定了调度算法的性能。
（3）把处理器分配给进程，即进行进程上下文切换
把选中进程的进程控制块内有关现场的信息如程序状态字、通用寄存器等内容送入处理器相应的寄存器，从而让它占用处理器运行。当进行上下文切换时，系统要首先检查是否允许做上下文切换（在有些情况下，上下文切换是不允许的，例如系统正在执行某个不允许中断的原语时）。然后，系统要保留有关被切换进程的足够信息，便于以后切换回该进程时，顺利恢复该进程的执行。在系统保留了CPU现场之后，调度程序选择一个新的处于就绪状态的进程，并装配该进程的信息，使CPU的控制权掌握在被选中进程手中。
（4）收回处理器
将处理器有关寄存器内容送入该进程的进程控制块内的相应单元，从而使进程让出处理器。
14．进程调度的时机有哪几种？
（1）正在执行的进程执行完毕。这时，如果不选择新的就绪进程执行，将浪费处理器资源。
（2）执行中的进程自己调用阻塞原语将自己阻塞起来进入等待状态。
（3）执行中的进程调用了P原语操作，从而因资源不足而被阻塞；或调用了V原语操作激活了等待资源的进程队列。
（4）执行中的进程提出I/O请求后被阻塞。
（5）在分时系统中时间片已经用完。
（6）在执行完系统调用等系统程序后返回用户进程时，这时可看作系统进程执行完毕，从而可调度选择一新的用户进程执行。
（7）在可剥夺CPU执行方式时，当就绪队列中某进程的优先级变得高于当前执行进程的优先级时，也将引发进程调度。
15．有5个进程P1，P2，P3，P4，P5，它们同时依次进入就绪队列，它们的优先数和需要
忽略进程调度等所花费的时间，请回答下列问题：
（1）写出分别采用“先来先服务”和“非抢占式的优先数”调度算法时选中进程执行的次序。
（2）分别计算出在两种算法下各进程在就绪队列中的等待时间以及平均等待时间。
解：（1）采用“先来先服务”调度算法时，其调度顺序是P1,P2,P3,P4,P5; 进程P1的等待时间是0; 进程P2的等待时间是10; 进程P3的等待时间是11; 进程P4的等待时间是13; 进程P5的等待时间是14; 平均等待时间为（0+10+11+13+14）/5=9.6
(2) 采用“非抢占式的优先数”调度算法时，其调度顺序是P4,P1,P3,P5,P2; 进程P4的等待时间是0; 进程P1的等待时间是1; 进程P3的等待时间是11; 进程P5的等待时间是13; 进程P2的等待时间是18; 平均等待时间为（0+1+11+13+18）/5=8.6
16．假定一个处理器正执行两道作业，一道以计算为主，另一道以输入输出为主，你将怎样赋予它们占有处理器的优先级？为什么？
假定一个处理器正执行两道作业，一道以计算为主，另一道以输入输出为主，将赋予它们以输入输出为主的作业更高的优先级。因为根据优先数调度算法，可先调度以输入输出为主的作业先运行，而以输入输出为主的作业只占用很少的CPU时间，主要是占用I/O设备工作，故CPU就有空闲时间，随后即可调度以计算为主的作业运行。这样，以计算为主的作业和以输入输出为主的作业就可并发执行，可以提高系统资源利用率。
17．设计一个实现按优先数进行处理器调度的方案，画出它的工作流程。
18．何谓线程？为什么要引入线程的的概念？
线程（Thread）是进程中的一个实体，是可独立参与调度的基本单位。一个进程可以有一个或多个线程，它们共享所属进程所拥有的资源。
进程是实现系统并发运行的一种实体。创建进程时需要申请必要的系统资源，在运行过程中，根据需要还将申请更多资源。当然，其间也会释放已经使用完毕的资源。当进程获得处理器资源时，称为进程调度。可见，进程既是资源申请及拥有的实体，同时也是调度的实体。另一方面，系统因为创建进程、调度进程、管理进程等将付出很大的额外开销。为了保持系统的并发性，同时降低系统为此付出的额外开销，现代操作系统将传统意义的进程进行分离，即将资源申请与调度执行分开，进程作为资源的申请与拥有单位，线程作为调度的基本单位。线程自己基本上不拥有系统资源，只拥有一点在运行中必不可少的资源（如程序计数器、一组寄存器和栈），但它可与同属一个进程的其它线程共享进程所拥有的全部资源。一个线程可以创建和另一个线程；同一进程中的多个线程之间可以并发执行。由于线程之间的相互制约，致使线程在运行中也呈现出间断性。相应地，线程也同样有就绪、等待和执行三种基本状态，有的系统中线程还有终止状态等。
19．试比较进程和线程的区别。
进程是可并发执行的程序在一个数据集上的一次执行过程，它是系统进行资源分配的基本单位。而线程是进程中的一个实体，是可独立参与调度的基本单位。一个进程可以有一个或多个线程，它们共享所属进程所拥有的资源。我们从以下几个方面来比较线程与进程：（1）拥有资源方面
不管是在以进程为基本单位的操作系统，还是在引入线程的操作系统中，进程都是独立拥有资源的一个基本单位。它可以申请并拥有自己的资源，也可以访问其所属进程的资源。而线程只拥有一点在运行中必要的资源，如程序计数器、寄存器和栈。当然，它可以访问其所属进程的资源（注意：资源仍然是分给进程的）。
（2）调度方面
在引入线程的操作系统中，进程作为独立拥有资源的基本单位，而线程是独立参与调度的基本单位。这样，引入线程的操作系统中存在着两级调度：同一进程内线程之间的调度、不同进程之间的调度（由分属于不同进程的线程之间的调度引起）。同一个进程内的线程切换不会引起进程切换；而在由一个进程内的线程切换到另一进程内的线程时，将引起进程切换。
（3）并发性方面
在引入线程的操作系统中，不仅不同进程的线程之间可以并发执行，而且在同一个进
程的多个线程间亦可并发执行，因而使系统具有更好的并发性。
（4）系统开销方面
相比于没有引入线程的操作系统，引入线程的系统其系统开销将显著降低。例如，在创建或撤销线程时，系统只需分配与回收很少的资源，而无须像进程创建或撤销那样，花费开销来分配或回收如内存空间、I/O设备等资源；又如，在线程切换时，只需保存和设置少量的寄存器的内容，而无须像进程切换那样，花费开销来保存和设置很多的现场信息。另外，同一个进程内线程之间的通信由于共享所属进程的存储空间，因此也比进程通信更加容易。
20．线程有哪些属性？
线程具有如下属性：
（1）多个线程可以并发执行。
（2）一个线程可以创建另一个线程。
（3）线程具有动态性。一个线程被创建后便开始了它的生命周期，可能处于不同的状态，直至衰亡。
（4）每个线程同样有自己的数据结构即线程控制块（Thread Controlling Block, TCB）,其中记录了该线程的标识符、线程执行时的寄存器和栈等现场状态信息。
（5）在同一进程内，各线程共享同一地址空间（即所属进程的存储空间）。
（6）一进程中的线程在另一进程中是不可见的。
（7）同一进程内的线程间的通信主要是基于全局变量进行的。
21．试说明线程的分类。
多线程的实现分为三类：用户级线程ULT）；内核级线程（KLT)；混合式线程方式。
（1）内核级线程
内核级线程是指线程的管理工作由内核完成，由内核所提供的线程API来使用线程，当任务提交给操作系统执行时，内核为其创建进程和一个基线程，线程在执行过程中可通过内核的创建线程原语来创建其他线程，应用程序的所有线程均在一个进程中获得支持。内核需要为进程及进程中的单个线程维护现场信息，所以，应在内核空间中建立和维护进程控制块PCB及线程控制块TCB，内核的调度在线程的基本上进行。
（2）用户级线程
用户级线程是指线程的管理由应用程序完成，在用户空间中实现，内核无须感知线程的存在。用户级多线程由用户空间中的线程库来完成，应用程序通过线程库进行设计，再与线程库连接、运行以实现多线程。线程库是由用户级线程管理的例行程序包，在这种情况下，线程库是线程运行的支撑环境。
（3）混合式线程
某些操作系统既支持用户级线程，又支持内核级线程，Solaris便是一个例子。线程的实现分为两个层次：用户层和内核层。用户层线程在用户线程库中实现；内核层线程在操作系统内核中实现，处于两个层次的线程分别称为用户级线程和内核级线程。在混合式线程系统中，内核必须支持内核级多线程的建立、调度和管理，同时也允许应用程序建立、调度和管理用户级线程。
22．什么叫与时间有关的错误？与时间有关的错误表现在哪些方面？请举例说明之。
进程按异步方式执行，对于有交往的并发进程来说，可能有若干并发进程同时使用共享资源，即一个进程一次使用未结束，另一进程已开始使用，形成交替使用共享资源的现象。如果对这种情况不加控制的话，就可能出现与时间有关的错误，在共享资源（变量）时就会
出错，就会得到不正确的结果。与时间有关的错误主要表现在进程的互斥和进程的同步。
23．什么是临界区？试举一临界区的例子。
有交往的并发进程执行时出现与时间有关的错误，其根本原因是对共享资源（变量）的使用不加限制，当进程交叉使用了共享资源(变量)就可能造成了错误。为了使并发进程能正确地执行，必须对共享变量的使用加以限制。我们把并发进程中与共享资源（变量）有关的程序段称为“临界区”。共享资源在（变量）所代表的资源称为“临界资源”。多个并发进程中涉及相同共享资源（变量）的那些程序段称为“相关临界区”
24．什么是进程的互斥？什么是进程的同步？
进程的互斥是指当有若干进程都要使用某一共享资源时，任何时刻最多只允许一个进程去使用，其他要使用该资源的进程必须等待，直到占用资源者释放该资源。
进程的同步是指并发进程之间存在一种制约关系，一个进程的执行依赖另一个进程的消息，当一个进程没有得到另一个进程的消息时应等待，直到消息到达时才被唤醒。
25．若信号量s表示一种资源，则对s作PV操作的直观含义是什么？
若信号量s表示一种资源，则对s作PV操作的直观含义是，P（s）表示申请一个s资源，V（s）表示释放一个s资源。
26．在信号量s上作PV操作时，s的值发生变化，当s>0，s=0，s<0时，它们的物理意义是什么？
在信号量s上作PV操作时，s的值发生变化，当s>0时表示还有|s|个可用资源；当s=0时表示已无可用资源；当s<0时表示不但无可用资源，且还有|s|个进程在等待使用资源。
27．有三个并发进程，R负责从输入设备读入信息并传送给M，M将信息加工后并传送给P，P把加工后的信息打印输出。现有：
（1）一个缓冲区；
（2）两个缓冲区；
用PV操作写出这三个进程能正确工作的程序。
解：（1）一个缓冲区
设信号量S1表示缓冲区的容量；
信号量S2表示R读入的信息数；
信号量S3表示M信息加工后的信息数；
Var S1,S2,s3: Semaphore;
S1=缓冲区容量;
S2=0;
S3=0;
Cobegin
{
R();
M();
P();
}
R( )
{ WHILE(1)
{
从输入设备读入信息X；
P(S1)；
把读入信息X放入缓冲区中；
V(S2);
}
}
M( )
{ WHILE(1)
{
P(S2);
从缓冲区中取R的读入信息X；
V(S1);
信息加工得到新数据Y；
P(S1);
把新数据Y放入缓冲区中；
V(S3);
}
}
P( )
{ WHILE(1)
{
P(S3)；
从缓冲区中取新数据Y；
V(S1);
把新数据Y打印输出；
}
}
28．用PV操作解决生产者和消费者问题。假设有一个可以存放1件产品的缓冲器；有m 个生产者，每个生产者每次生产一件产品放入缓冲器中，有n个消费者，每个消费者每次从缓冲器中取出一件产品。
解：设信号量Sp表示是否可以把产品放入缓冲器中;
信号量Sg表示缓冲器中是否存放了产品;
buffer: integer;
Sp,Sg: integer;
Sp:=1;
Sg:=0;
Cobegin
Procedure producer i(i=1,2,3,…,m)
Begin
L1: [ produce a product ];
P(Sp);
Buffer:=product ;
V(Sg);
Goto L1 ; End;
Procedure consumer j (j=1,2,3,…,n)
L2: P(Sg);
[take a product from buffer ]; V(Sp); [consume]; Goto L2; End;
29．系统有输入机和行式打印机各一台，有两个进程都要使用它们，采用PV 操作实现请求使用和归还释放后，还会产生死锁吗？若否，说明理由；若会产生死锁则给出一种防止死锁的方法。
系统有输入机和行式打印机各一台，有两个进程都要使用它们，采用PV 操作实现请求使用和归还释放后，不会产生死锁。因为系统的输入机和行式打印机作为临界资源分别用两个信号量表示，初值为1，在需要使用它们时用P 操作申请，在需要归还它们时用V 操作释放，这样就保证了两个进程对输入机和行式打印机的互斥使用，可防止死锁的产生。
30．若系统有同类资源m 个，被n 个进程共享，问：当m>n 和m ≤n 时每个进程最多可以请求多少个这类资源，使系统一定不会发生死锁？
若系统有同类资源m 个，被n 个进程共享，当m>n 时，每个进程最多可以请求(m/n 向上取整)个这类资源，使系统一定不会发生死锁。当m ≤n 时每个进程最多可以请求1个这类资源，使系统一定不会发生死锁
31．在公共汽车上，司机和售票员的工作流程如下图所示。为保证乘客的安全，司机和售票员应密切配合协调工作。请用PV 操作来实现司机与售票员之间的同步。
解：设 S1是否可以启动汽车； S2是否可以开车门； Var S1,S2: Semaphore; S1=0; S2=1; Cobegin {
Driver(); Busman(); }
Driver()
司 机
售票员
{ while(1) {
P(S1);
启动车辆； 正常行车； 到站停车； V(S2);
} };
busman() { while(1) {
售票; P(S2); 开车门；； 关车门； V(S1)
} };
32．如下图所示的进程流程图中，有六个进程合作完成某一任务，试说明这六个进程之间的同步关系，并用PV 操作实现之。
解：设信号量S2,S3,S4,S5,S6分别表示进程P2,P3,P4,P5,P6是否能执行。
S2,S3,S4,S5,S6：integer; S2:=0; S3:=0; S4:=0; S5:=0; S6:=0; Cobegin
Procedure P1; Begin ……
V(S2);
P 42
V(S3);
V(S4);
End;
Procedure P2;
Begin
P(S2);
……
V(S6);
End;
Procedure P3;
Begin
P(S3);
……
V(S5);
End;
Procedure P4;
Begin
P(S4);
……
V(S6);
End;
Procedure P5;
Begin
P(S5);
……
V(S6);
End;
Procedure P6;
Begin
P(S6);
P(S6);
P(S6;
……
End;
Coend
33．何谓管程？管程的的特性有哪些？
管程是关于共享资源的数据及在其上的操作的一组过程或共享数据结构及其规定的所有操作。管程的引入可以让我们按资源管理的观点，将共享资源和一般资源的管理区分开来，使进程同步机制的操作相对集中。采用这种方法，对共享资源的管理可借助数据结构及其上所实施操作的若干进程来进行；对共享资源的申请和释放通过进程在数据结构上的操作来实现。
管程具有如下几个主要的特性：
(1)模块化：一个管程是一个基本程序单位，可以单独编译。
(2)抽象数据类型：管程是一种特殊的数据类型，其中不仅有数据，而且有对数据进行操作的代码（即过程）。
(3)安全性：管程内的数据和过程都局限于管程本身。管程内的数据只能被管程内的过程所访问，管程内的过程也只能访问管程内的数据，管程内部的实现在其外部是不可见的。
(4)互斥性：在任一时刻，共享资源的进程可以访问管程中的管理此资源的过程，但最多只有一个调用者能够真正地进入管程，其他调用者必须等待直至管程可用。管程的互斥操作通常由编译程序支持。
34．试说明管程与PV操作的区别。
信号量机制为实现进程的同步与互斥提供了一种原始、功能强大且灵活的工具，然而在使用信号量和PV操作实现进程同步时，对共享资源的管理分散于各个进程中，进程能够直接对共享变量进行处理，不利于系统对临界资源的管理，难以防止进程有意或无意的违法同步操作，容易造成程序设计错误。
管程是关于共享资源的数据及在其上的操作的一组过程或共享数据结构及其规定的所有操作。管程是由局部于自己的若干公共变量及其说明和所有访问这些公共变量的过程所组成的软件模块，它提供一种互斥机制，进程可互斥地调用这些过程。管程把分散在各个进程中互斥地访问公共变量的那些临界区集中在一起，提供对它们的保护。由于共享变量每次只能被一个进程所访问，把代表共享资源状态的共享变量放置在管程中，那么，管程就可以控制共享资源的使用。管程可作为程序设计语言的一个成分，采用管程作为同步机制便于用高级语言来编写程序，也便于程序正确性验证。
35．桌子上有一只盘子，每次只能放一只水果，爸爸专向盘子中放苹果，妈妈专向盘子中放橘子，一个儿子专等吃盘子里的橘子，一个女儿专等吃盘子里的苹果。写出能使爸爸、妈妈、儿子、女儿正确同步工作的管程。
解：Type FMSD=monitor //管程定义
var plate:(apple,orange,null);
Count:interge;
Sp,ss,sd:condition;
Procedure put( var fruit:(apple,orange)) //放水果
{ if (count=1) then sp.wait
else
{plate=fruit;
Count=count+1;
};
If (fruit=apple) then ss.signal
Else sd.signal;
};
Procedure get( var fruit:(apple,orange), x:plate) //取水果
{ if (count=0) or plate<>fruit then
{if (fruit=apple) then ss.wait else sd.wait}
else
{ Count=count-1;
X=plate;
};
Sp.signal;
};
{ count=0; //赋初值
Plate=null;
}
Procedure father() //父亲
｛
While(1)
{ 准备苹果；
FMSD.put(apple);
}
};
Procedure mother() //母亲
｛
While(1)
{ 准备桔子；
FMSD.put(orange);
}
};
Procedure son() //儿子
｛
While(1)
{ FMSD.get(orange, y);
吃桔子；
}
};
Procedure daughe() //女儿
｛
While(1)
{ FMSD.get(apple, y);
吃苹果；
}
};
36．何谓进程通信？通信机制中应设置哪些基本通信原语？
在计算机系统中，进程之间要交换大量的信息，这种大量信息的传递要有专门的通信机制来实现。我们把通过专门的通信机制实现进程间交换大量信息的通信方式称为“进程通信”。
进程通信分为直接通信和间接通信。可用send原语和receive原语来实现进程之间的通信。
37．简述两种通信方式。
操作系统教程_孙钟秀(第四版)课后习题答案
首页入门学 习 程序 员 计算机考 研 计算机电子书 下载 硬件知 识 网络知 识 专业课程答案 下载 视频教程下载 第一章 作者：佚名来源：网络 1、有一台计算机，具有IMB 内存，操作系统占用200KB ，每个用户进程各占200KB 。如果用户进程等待I/O 的时间为80 % ，若增加1MB 内存，则CPU 的利用率提高多少？ 答：设每个进程等待I/O 的百分比为P ，则n 个进程同时等待刀O 的概率是Pn ，当n 个进程同时等待I/O 期间CPU 是空闲的，故CPU 的利用率为1-Pn。由题意可知，除去操作系统，内存还能容纳4 个用户进程，由于每个用户进程等待I/O的时间为80 % , 故： CPU利用率＝l-（80%)4 = 0.59 若再增加1MB 内存，系统中可同时运行9 个用户进程，此时：cPu 利用率＝l-（1-80%)9 = 0.87 故增加IMB 内存使CPU 的利用率提高了47 % : 87 ％/59 ％=147 % 147 ％-100 % = 47 % 2 一个计算机系统，有一台输入机和一台打印机，现有两道程序投入运行，且程序A 先开始做，程序B 后开始运行。程序A 的运行轨迹为：计算50ms 、打印100ms 、再计算50ms 、打印100ms ，结束。程序B 的运行轨迹为：计算50ms 、输入80ms 、再计算100ms ，结束。试说明（1 ）两道程序运行时，CPU有无空闲等待？若有，在哪段时间内等待？为什么会等待？( 2 ）程序A 、B 有无等待CPU 的情况？若有，指出发生等待的时刻。 答：画出两道程序并发执行图如下： （1）两道程序运行期间，CPU存在空闲等待，时间为100 至150ms 之间（见图
操作系统习题答案
内存1通常情况下，在下列存储管理方式中，（）支持多道程序设计、管理最简单，但存储碎片多；（）使内存碎片尽可能少，而且使内存利用率最高。 Ⅰ．段式；Ⅱ．页式；Ⅲ．段页式；Ⅳ．固定分区；Ⅴ．可变分区 正确答案：Ⅳ；Ⅰ 2为使虚存系统有效地发挥其预期的作用，所运行的程序应具有的特性是（）。正确答案：该程序应具有较好的局部性(Locality) 3提高内存利用率主要是通过内存分配功能实现的，内存分配的基本任务是为每道程序（）。使每道程序能在不受干扰的环境下运行，主要是通过（）功能实现的。Ⅰ．分配内存；Ⅱ．内存保护；Ⅲ．地址映射；Ⅳ．对换；Ⅴ．内存扩充；Ⅵ．逻辑地址到物理地址的变换；Ⅶ．内存到外存间交换；Ⅷ．允许用户程序的地址空间大于内存空间。 正确答案：Ⅰ；Ⅱ 4适合多道程序运行的存储管理中，存储保护是 正确答案：为了防止各道作业相互干扰 5下面哪种内存管理方法有利于程序的动态链接（）？ 正确答案：分段存储管理 6在请求分页系统的页表增加了若干项，其中状态位供（）参考。 正确答案：程序访问 7从下面关于请求分段存储管理的叙述中，选出一条正确的叙述（）。 正确答案：分段的尺寸受内存空间的限制，但作业总的尺寸不受内存空间的限制
8虚拟存储器的特征是基于（）。 正确答案：局部性原理 9实现虚拟存储器最关键的技术是（）。 正确答案：请求调页(段) 10“抖动”现象的发生是由（）引起的。 正确答案：置换算法选择不当 11 在请求分页系统的页表增加了若干项，其中修改位供（）参考。 正确答案：换出页面 12 虚拟存储器是正确答案：程序访问比内存更大的地址空间 13测得某个请求调页的计算机系统部分状态数据为：CPU利用率20％，用于对换空间的硬盘的利用率97.7％，其他设备的利用率5％。由此断定系统出现异常。此种情况下（）能提高CPU的利用率。 正确答案：减少运行的进程数 14在请求调页系统中，若逻辑地址中的页号超过页表控制寄存器中的页表长度，则会引起（）。 正确答案：越界中断 15 测得某个请求调页的计算机系统部分状态数据为：CPU利用率20％，用于对换空间的硬盘的利用率97.7％，其他设备的利用率5％。由此断定系统出现异常。此种情况下（）能提高CPU的利用率。 正确答案：加内存条，增加物理空间容量 16 对外存对换区的管理应以（）为主要目标，对外存文件区的管理应以（）
操作系统第四版-课后习题答案
操作系统第四版-课后习题答案
第一章 作者：佚名来源：网络 1、有一台计算机，具有IMB 内存，操作系统占用200KB ，每个用户进程各占200KB 。如果用户进程等待I/O 的时间为80 % ，若增加1MB 内存，则CPU 的利用率提高多少？ 答：设每个进程等待I/O 的百分比为P ，则n 个进程同时等待刀O 的概率是Pn ，当n 个进程同时等待I/O 期间CPU 是空闲的，故CPU 的利用率为1-Pn。由题意可知，除去操作系统，内存还能容纳4 个用户进程，由于每个用户进程等待I/O的时间为80 % , 故： CPU利用率＝l-（80%)4 = 0.59 若再增加1MB 内存，系统中可同时运行9 个用户进程，此时：cPu 利用率＝l-（1-80%)9 = 0.87 故增加IMB 内存使CPU 的利用率提高了47 % : 87 ％/59 ％=147 % 147 ％-100 % = 47 % 2 一个计算机系统，有一台输入机和一台打印机，现有两道程序投入运行，且程序A 先开始做，程序B 后开始运行。程序A 的运行轨迹为：计算50ms 、打印100ms 、再计算50ms 、打印100ms ，结束。程序B 的运行轨迹为：计算50ms 、输入80ms 、再计算100ms ，结束。试说明（1 ）两道程序运行时，CPU有无空闲等待？若有，在哪段时间内等待？为什么会等待？( 2 ）程序A 、B 有无等待CPU 的情况？若有，指出发生等待的时刻。 答：画出两道程序并发执行图如下： （1）两道程序运行期间，CPU存在空闲等待，时间为100 至150ms 之间（见图中有色部分） （2）程序A 无等待现象，但程序B 有等待。程序B 有等待时间段为180rns 至200ms 间（见图中有色部分） 3 设有三道程序，按A 、B 、C优先次序运行，其内部计算和UO操作时间由图给出。
操作系统教程习题答案
《操作系统教程》习题答案
习题1 1．单项选择题 （1）大中小型计算机是以为中心的计算机系统。 A、CPU B、存储器 C、系统总线 D、通道 （2）以下关于操作系统的说法正确的是。 A、批处理系统是实现人机交互的系统 B、批处理系统具有批处理功能，但不具有交互能力 C、分时系统是实现自动控制，无须人为干预的系统 D、分时系统即具有分时交互能力，又具有批处理能力 （3）操作系统的职能是管理软硬件资源、合理地组织计算机工作流程和。 A、为用户提供良好的工作环境和接口 B、对用户的命令作出快速响应 C、作为服务机构向其它站点提供优质服务 D、防止有人以非法手段进入系统 （4）设计实时操作系统时，首先应考虑系统的。 A、可靠性和灵活性 B、实时性和可靠性 C、优良性和分配性 D、灵活性和分配性 （5）多道程序设计是指。 A、在分布式系统中同一时刻运行多个程序 B、在一台处理器上并行运行多个程序 C、在实时系统中并发运行多个程序 D、在一台处理器上并发运行多个程序 （6）以下关于并发性和并行性的说法正确的是。 A、并发性是指两个及多个事件在同一时刻发生 B、并发性是指两个及多个事件在同一时间间隔内发生 C、并行性是指两个及多个事件在同一时间间隔内发生 D、并发性是指进程，并行性是指程序 （1）B （2）B （3）A （4）B （5）D （6）B 2．填空题 （1）微机是以总线为纽带构成的计算机系统。 （2）在批处理兼分时系统中，往往把由分时系统控制的作业称为前台作业，把由批处理系统控制的作业称为后台作业。 （3）在分时系统中，若时间片长度一定，则用户数越多，系统响应时间越慢。 （4）分布式操作系统能使系统中若干台计算机协同完成一个共同的任务，分解问题成为子计算并使之在系统中各台计算机上并行执行，以充分利用各计算机的优势。 （5）用户通过网络操作系统可以网络通信、资源共享，从而大大扩展了计算机的应用范围。 3．简答题 （1）什么是操作系统？现代操作系统的基本特征是什么？并发性 （2）什么是批处理系统，衡量批处理系统好坏的主要指标是什么？及时性 （3）试述分时系统的原理及其特性。时间片原则交互性同时性独立性及时性
操作系统》第章教材习题解答
第4章存储管理 “练习与思考”解答 1．基本概念和术语 逻辑地址、物理地址、逻辑地址空间、内存空间、重定位、静态重定位、动态重定位、碎片、碎片紧缩、虚拟存储器、快表、页面抖动 用户程序经编译之后的每个目标模块都以0为基地址顺序编址，这种地址称为相对地址或逻辑地址。 内存中各物理存储单元的地址是从统一的基地址开始顺序编址的，这种地址称为绝对地址或物理地址。 由程序中逻辑地址组成的地址范围叫做逻辑地址空间，或简称为地址空间。 由内存中一系列存储单元所限定的地址范围称作内存空间，也称物理空间或绝对空间。 程序和数据装入内存时，需对目标程序中的地址进行修改。这种把逻辑地址转变为内存物理地址的过程称作重定位。 静态重定位是在目标程序装入内存时，由装入程序对目标程序中的指令和数据的地址进行修改，即把程序的逻辑地址都改成实际的内存地址。 动态重定位是在程序执行期间，每次访问内存之前进行重定位。这种变换是靠硬件地址转换机构实现的。 内存中这种容量太小、无法被利用的小分区称作“碎片”或“零头”。 为解决碎片问题，移动某些已分配区的内容，使所有进程的分区紧挨在一起，而把空闲区留在另一端。这种技术称为紧缩（或叫拼凑）。 虚拟存储器是用户能作为可编址内存对待的虚拟存储空间，它使用户逻辑存储器与物理存储器分离，是操作系统给用户提供的一个比真实内存空间大得多的地址空间。 为了解决在内存中放置页表带来存取速度下降的矛盾，可以使用专用的、高速小容量的联想存储器，也称作快表。 若采用的置换算法不合适，可能出现这样的现象：刚被换出的页，很快又被访问，为把它调入而换出另一页，之后又访问刚被换出的页，……如此频繁地更换页面，以致系统的大部分时间花费在页面的调度和传输上。此时，系统好像很忙，但实际效率却很低。这种现象称为“抖动”。 2．基本原理和技术 （1）存储器一般分为哪些层次？各有何特性？ 存储器一般分为寄存器、高速缓存、内存、磁盘和磁带。 CPU内部寄存器，其速度与CPU一样快，但它的成本高，容量小。 高速缓存（Cache），它们大多由硬件控制。Cache的速度很快，它们放在CPU内部或非常靠近CPU的地方。但Cache的成本很高，容量较小。 内存（或称主存），它是存储器系统的主力，也称作RAM（随机存取存储器）。CPU可以直接存取内存及寄存器和Cache中的信息。然而，内存中存放的信息是易变的，当机器电源被关闭后，内存中的信息就全部丢失了。 磁盘（即硬盘），称作辅助存储器（简称辅存或外存），它是对内存的扩展，但是CPU不能直接存取磁盘上的数据。磁盘上可以永久保留数据，而且容量特别大。磁盘上数据的存取速度低于内存存取速度。 磁带保存的数据更持久，容量更大，但它的存取速度很慢，而且不适宜进行随机存取。所以，磁带设备一般不能用做辅存。它的主要用途是作为文件系统的后备，存放不常用的信息或用做系统间传送信息的介质。 （2）装入程序的功能是什么？常用的装入方式有哪几种？ 装入程序的功能是根据内存的使用情况和分配策略，将装入模块放入分配到的内存区中。 程序装入内存的方式有三种，分别是绝对装入方式、可重定位装入方式和动态运行时装入方式。
操作系统课后习题答案
第一章 1．设计现代OS的主要目标是什么？ 答：（1）有效性（2）方便性（3）可扩充性（4）开放性 4．试说明推劢多道批处理系统形成和収展的主要劢力是什么？ 答：主要动力来源于四个方面的社会需求与技术发展： （1）不断提高计算机资源的利用率； （2）方便用户； （3）器件的不断更新换代； （4）计算机体系结构的不断发展。 12．试从交互性、及时性以及可靠性方面，将分时系统不实时系统迚行比较。答：（1）及时性：实时信息处理系统对实时性的要求与分时系统类似，都是以人所能接受的等待时间来确定；而实时控制系统的及时性，是以控制对象所要求的开始截止时间或完成截止时间来确定的，一般为秒级到毫秒级，甚至有的要低于100微妙。 （2）交互性：实时信息处理系统具有交互性，但人与系统的交互仅限于访问系统中某些特定的专用服务程序。不像分时系统那样能向终端用户提供数据和资源共享等服务。 （3）可靠性：分时系统也要求系统可靠，但相比之下，实时系统则要求系统具有高度的可靠性。因为任何差错都可能带来巨大的经济损失，甚至是灾难性后果，所以在实时系统中，往往都采取了多级容错措施保障系统的安全性及数据的安全性。 13．OS有哪几大特征？其最基本的特征是什么？ 答：并发性、共享性、虚拟性和异步性四个基本特征；最基本的特征是并发性。 第二章 2. 画出下面四条诧句的前趋图: S1=a：=x+y; S2=b：=z+1; S3=c：=a –b；S4=w：=c+1; 8．试说明迚程在三个基本状态之间转换的典型原因。 答：（1）就绪状态→执行状态：进程分配到CPU资源 （2）执行状态→就绪状态：时间片用完 （3）执行状态→阻塞状态：I/O请求 （4）阻塞状态→就绪状态：I/O完成
(完整版)操作系统课后题答案
2．OS的作用可表现在哪几个方面？ 答：(1)OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口；(2)OS作为计算机系统资源的管理者； (3)OS实现了对计算机资源的抽象。 5．何谓脱机I/O和联机I/O？ 答：脱机I/O 是指事先将装有用户程序和数据的纸带或卡片装入纸带输入机或卡片机，在外围机的控制下，把纸带或卡片上的数据或程序输入到磁带上。该方式下的输入输出由外围机控制完成，是在脱离主机的情况下进行的。而联机I/O方式是指程序和数据的输入输出都是在主机的直接控制下进行的。 11．OS有哪几大特征？其最基本的特征是什么？ 答：并发性、共享性、虚拟性和异步性四个基本特征；最基本的特征是并发性。 20．试描述什么是微内核OS。 答：(1)足够小的内核;(2)基于客户/服务器模式;(3)应用机制与策略分离原理;(4)采用面向对象技术。 25．何谓微内核技术？在微内核中通常提供了哪些功能？ 答：把操作系统中更多的成分和功能放到更高的层次(即用户模式)中去运行，而留下一个尽量小的内核，用它来完成操作系统最基本的核心功能，称这种技术为微内核技术。在微内核中通常提供了进程(线程)管理、低级存储器管理、中断和陷入处理等功能。 第二章进程管理 2. 画出下面四条语句的前趋图: S1=a：=x+y; S2=b：=z+1; S3=c：=a – b；S4=w：=c+1; 答：其前趋图为： 7．试说明PCB 的作用，为什么说PCB 是进程存在的惟一标志？ 答：PCB 是进程实体的一部分，是操作系统中最重要的记录型数据结构。作用是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序，成为一个能独立运行的基本单位，成为能与其它进程并发执行的进程。OS是根据PCB对并发执行的进程进行控制和管理的。 11．试说明进程在三个基本状态之间转换的典型原因。 答：(1)就绪状态→执行状态：进程分配到CPU资源;(2)执行状态→就绪状态：时间片用完;(3)执行状态→阻塞状态：I/O请求;(4)阻塞状态→就绪状态：I/O完成. 19．为什么要在OS 中引入线程？
计算机操作系统教程课后答案
第一章绪论 1．什么是操作系统的基本功能? 答：操作系统的职能是管理和控制汁算机系统中的所有硬、软件资源，合理地组织计算 机工作流程，并为用户提供一个良好的工作环境和友好的接口。操作系统的基本功能包括： 处理机管理、存储管理、设备管理、信息管理(文件系统管理)和用户接口等。 2．什么是批处理、分时和实时系统?各有什么特征? 答：批处理系统(batchprocessingsystem)：操作员把用户提交的作业分类，把一批作业编成一个作业执行序列，由专门编制的监督程序(monitor)自动依次处理。其主要特征是：用户脱机使用计算机、成批处理、多道程序运行。 分时系统(timesharingoperationsystem)：把处理机的运行时间分成很短的时间片，按时间片轮转的方式，把处理机分配给各进程使用。其主要特征是：交互性、多用户同时性、独立性。 实时系统(realtimesystem)：在被控对象允许时间范围内作出响应。其主要特征是：对实时信息分析处理速度要比进入系统快、要求安全可靠、资源利用率低。 3．多道程序(multiprogramming)和多重处理(multiprocessing)有何区别? 答；多道程序(multiprogramming)是作业之间自动调度执行、共享系统资源，并不是真正地同时执行多个作业；而多重处理(multiprocessing)系统配置多个CPU，能真正同时执行多道程序。要有效使用多重处理，必须采用多道程序设计技术，而多道程序设计原则上不一定要求多重处理系统的支持。 4．讨论操作系统可以从哪些角度出发，如何把它们统一起来? 答：讨论操作系统可以从以下角度出发： (1)操作系统是计算机资源的管理者； (2)操作系统为用户提供使用计算机的界面； (3)用进程管理观点研究操作系统，即围绕进程运行过程来讨论操作系统。
操作系统教程第5版部分习题标准答案
第一章： 一、3、10、15、23、27、35 3.什么是操作系统？操作系统在计算机系统中的主要作用是什么？ 操作系统是管理系统资源、控制程序执行、改善人机界面、提供各种服务,并合理组织计算机工作流程和为用户有效地使用计算机提供良好运行环境的一种系统软件. 主要作用 (1)服务用户—操作系统作为用户接口和公共服务程序 (2)进程交互—操作系统作为进程执行的控制者和协调者 (3)系统实现—操作系统作为扩展机或虚拟机 (4)资源管理—操作系统作为资源的管理者和控制者 10.试述系统调用与函数（过程）调用之间的区别。 （1）调用形式和实现方式不同； （2）被调用的代码位置不同； （3）提供方式不同 15.什么是多道程序设计？多道程序设计有什么特点？ 多道程序设计是指允许多个作业（程序）同时进入计算机系统内存并执行交替计算的方法。从宏观上看是并行的，从微观上看是串行的。 （1）可以提高CPU、内存和设备的利用率； （2）可以提高系统的吞吐率，使单位时间内完成的作业数目增加； （3）可以充分发挥系统的并行性，使设备和设备之间，设备和CPU之间均可并行工作。 23.现代操作系统具有哪些基本功能？请简单叙述之。 （1）处理器管理； （2）存储管理； （3）设备管理； （4）文件管理； （5）联网与通信管理。 27.什么是操作系统的内核？ 内核是一组程序模块，作为可信软件来提供支持进程并发执行的基本功能和基本操作，通常驻留在内核空间，运行于内核态，具有直接访问计算机系统硬件设备和所有内存空间的权限，是仅有的能够执行特权指令的程序。 35.简述操作系统资源管理的资源复用技术。
系统中相应地有多个进程竞争使用资源，由于计算机系统的物理资源是宝贵和稀有的，操作系统让众多进程共享物理资源，这种共享称为资源复用。 （1）时分复用共享资源从时间上分割成更小的单位供进程使用； （2）空分复用共享资源从空间上分割成更小的单位供进程使用。 . 二、2、5 2、答：画出两道程序并发执行图如下： (1) (见图中有色部分)。 (2)程序A无等待现象，但程序B有等待。程序B有等待时间段为180ms至200ms间(见 图中有色部分)。 5、答：画出三个作业并行工作图如下(图中着色部分为作业等待时间)：
操作系统课后习题答案
1.什么是操作系统？其主要功能是什么？ 操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源,有效组织多道程序运行的系统软件(或程序集合),是用户和计算机直接的程序接口. 2.在某个计算机系统中，有一台输入机和一台打印机，现有两道程序投入运行，程序A、B 同时运行，A略早于B。A的运行轨迹为：计算50ms、打印100ms、再计算50ms、打印100ms，结束。B的运行轨迹为：计算50ms、输入80ms、再计算100ms，结束。试说明：（1）两道程序运行时，CPU是否空闲等待？若是，在那段时间段等待？ （2）程序A、B是否有等待CPU的情况？若有，指出发生等待的时刻。 0 50 100 150 200 250 300 50 100 50 100 50 100 20 100 (1) cpu有空闲等待,在100ms~150ms的时候. (2) 程序A没有等待cpu,程序B发生等待的时间是180ms~200ms. 1.设公共汽车上，司机和售票员的活动如下： 司机的活动：启动车辆；正常行车；到站停车。 售票员的活动：关车门；售票；开车门。 在汽车不断的到站、停车、行驶过程中，用信号量和P、V操作实现这两个活动的同步关系。 semaphore s1,s2; s1=0;s2=0; cobegin 司机();售票员(); coend process 司机() ｛ while(true) { P(s1) ; 启动车辆; 正常行车; 到站停车; V(s2); } ｝ process 售票员() { while(true) { 关车门; V(s1);
售票; P(s2); 开车门; 上下乘客; } } 2.设有三个进程P、Q、R共享一个缓冲区，该缓冲区一次只能存放一个数据，P进程负责循环地从磁带机读入数据并放入缓冲区，Q进程负责循环地从缓冲区取出P进程放入的数据进行加工处理，并把结果放入缓冲区，R进程负责循环地从缓冲区读出Q进程放入的数据并在打印机上打印。请用信号量和P、V操作，写出能够正确执行的程序。 semaphore sp,sq,sr; int buf;sp=1;sq=0;sr=0; cobegin process P() { while(true) { 从磁带读入数据; P(sp); Buf=data; V(sq); } } process Q() { while(true) { P(sq); data=buf; 加工data; buf=data; V(sr); } } process R() { while(true) { P(sr); data=buf; V(sp); 打印数据; } }
操作系统教程第版课后答案
操作系统教程第5版课后答案 费祥林、骆斌编着 第一章操作系统概论 习题一 一、思考题 1.简述现代计算机系统的组成及层次结构。 答：现代计算机系统由硬件和软件两个部分组成。是硬件和软件相互交织形成的集合体，构成一个解决计算问题的工具。硬件层提供基本可计算的资源，包括处理器、寄存器、内存、外存及I/O设备。软件层由包括系统软件、支撑软件和应用软件。其中系统软件是最靠近硬件的。 2、计算机系统的资源可分成哪几类？试举例说明。 答：包括两大类，硬件资源和信息资源。硬件资源分为处理器、I/O设备、存储器等；信息资源分为程序和数据等。 3.什么是操作系统？操作系统在计算机系统中的主要作用是什么？ 答：操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地对各类作业进行调度，以及方便用户使用的程序的集合。 操作系统在计算机系统中主要起4个方面的作用。 （1）服务用户观点——操作系统提供用户接口和公共服务程序 （2）进程交互观点——操作系统是进程执行的控制者和协调者 （3）系统实现观点——操作系统作为扩展机或虚拟机 （4）资源管理观点——操作系统作为资源的管理者和控制者 4.操作系统如何实现计算与操作过程的自动化？ 答：大致可以把操作系统分为以下几类：批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统和分布式操作系统。其中批处理操作系统能按照用户预先规定好的步骤控制作业的执行，实现计算机操作的自动化。又可分为批处理单道系统和批处理多道系统。单道系统每次只有一个作业装入计算机系统的主存储器运行，多个作业可自动、顺序地被装入运行。批处理多道系统则允许多个作业同时装入主存储器，中央处理器轮流地执行各个作业，各个作业可以同时使用各自所需的外围设备，这样可以充分利用计算机系统的资源，缩短作业时间，提高系统的吞吐率 5．操作系统要为用户提供哪些基本的和共性的服务？ 答：（1）创建程序和执行程序；（2）数据I/O和信息存取；（3）通信服务；（4）差错检测和处理。为了保证高效率、高质量的工作，使得多个应用程序能够有效的共享系统资源，提高系统效率，操作系统还具备一些其他的功能：资源分配，统计，保护等。 6.试述操作系统所提供的各种用户接口。 答：操作系统通过程序接口和操作接口将其服务和功能提供给用户。程序接口由一组系统调用组成，在应用程序中使用“系统调用”可获得操作系统的低层服务，访问或使用系统管理的各种软硬件资源，是操作系统对外提供服务和功能
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2.1 一类操作系统服务提供对用户很有用的函数，主要包括用户界面、程序执行、I/O操作、文件系统操作、通信、错误检测等。 另一类操作系统函数不是帮助用户而是确保系统本身高效运行，包括资源分配、统计、保护和安全等。 这两类服务的区别在于服务的对象不同，一类是针对用户，另一类是针对系统本身。 2.6 优点：采用同样的系统调用界面，可以使用户的程序代码用相同的方式被写入设备和文件，利于用户程序的开发。还利于设备驱动程序代码，可以支持规范定义的API。 缺点：系统调用为所需要的服务提供最小的系统接口来实现所需要的功能，由于设备和文件读写速度不同，若是同一接口的话可能会处理不过来。 2.9 策略决定做什么，机制决定如何做。他们两个的区分对于灵活性来说很重要。策略可能会随时间或位置而有所改变。在最坏的情况下，每次策略改变都可能需要底层机制的改变。系统更需要通用机制，这样策略的改变只需要重定义一些系统参数，而不需要改变机制，提高了系统灵活性。 3.1、短期调度：从准备执行的进程中选择进程，并为之分配CPU； 中期调度：在分时系统中使用，进程能从内存中移出，之后，进程能被重新调入内存，并从中断处继续执行，采用了交换的方案。 长期调度：从缓冲池中选择进程，并装入内存以准备执行。 它们的主要区别是它们执行的频率。短期调度必须频繁地为CPU选择新进程，而长期调度程序执行地并不频繁，只有当进程离开系统后，才可能需要调度长期调度程序。 3.4、当控制返回到父进程时，value值不变，A行将输出：PARENT：value=5。 4.1、对于顺序结构的程序来说，单线程要比多线程的功能好，比如（1）输入三角形的三边长，求三角形面积；（2）从键盘输入一个大写字母，将它改为小写字母输出。
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精品文档 课本课后题部分答案 第一章 的主要目标是什么？OS1．设计现代答：（1）有效性（2）方便性（3）可扩充性（4）开放性 2．OS的作用可表现在哪几个方面？ 答：（1）OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口 （2）OS作为计算机系统资源的管理者 （3）OS实现了对计算机资源的抽象 13．OS有哪几大特征？其最基本的特征是什么？ 答：并发性、共享性、虚拟性和异步性四个基本特征；最基本的特征是并发性。 14．处理机管理有哪些主要功能？它们的主要任务是什么？ 答：处理机管理的主要功能是：进程管理、进程同步、进程通信和处理机调度； 进程管理：为作业创建进程，撤销已结束进程，控制进程在运行过程中的状态转换。 进程同步：为多个进程（含线程）的运行______________进行协调。 通信：用来实现在相互合作的进程之间的信息交换。 处理机调度： （1）作业调度。从后备队里按照一定的算法，选出若干个作业，为他们分配运行所需 的资源（首选是分配内存）。 （2）进程调度：从进程的就绪队列中，按照一定算法选出一个进程，把处理机分配给 它，并设置运行现场，使进程投入执行。 15．内存管理有哪些主要功能?他们的主要任务是什么？ 北京石油化工学院信息工程学院计算机系3/48 《计算机操作系统》习题参考答案余有明与计07和计G09的同学们编著 3/48 答：内存管理的主要功能有：内存分配、内存保护、地址映射和内存扩充。 内存分配：为每道程序分配内存。 内存保护：确保每道用户程序都只在自己的内存空间运行，彼此互不干扰。 地址映射：将地址空间的逻辑地址转换为内存空间与对应的物理地址。 内存扩充：用于实现请求调用功能，置换功能等。 16．设备管理有哪些主要功能？其主要任务是什么？ 答：主要功能有: 缓冲管理、设备分配和设备处理以及虚拟设备等。 主要任务: 完成用户提出的I/O 请求，为用户分配I/O 设备；提高CPU 和I/O 设 备的利用率；提高I/O速度；以及方便用户使用I/O设备. 17．文件管理有哪些主要功能？其主要任务是什么？ 答：文件管理主要功能：文件存储空间的管理、目录管理、文件的读/写管理和保护。 文件管理的主要任务：管理用户文件和系统文件，方便用户使用，保证文件安全性。 第二章
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第一章操作系统引论 一、填空题 1~5 BCABA 6~8BCB 、填空题 处理机管理 计算机硬件 分时系统 单道批处理系统 、简答题 1. 什么叫多道程序？试述多道程序设计技术的基本思想 及特征。为什么对作业 进行多道批处理可以提高系统效率？ 多道程序设计技术是指在计算机内存中同时存放几道相互独立的程序， 使它 们在管理程序控制下，相互穿插运行。 基本思想：在计算机的内存中同时存放多道相互独立的程序， 当某道程序因 某种原因不能继续运行下去时候，管理程序就将另一道程序投入运行，这样使几 道程序在系统内并行工作，可使中央处理机及外设尽量处于忙碌状态， 从而大大 提高计算机使用效率。 特征：多道性；无序性；调度性 在批处理系统中采用多道程序设计技术形成多道批处理系统， 多个作业成批送入 计算机，由作业调度程序自动选择作业运行，这样提高了系统效率。 2. 批处理系统、分时系统和实时系统各有什么特点？各适合应用于哪些方面？ 批处 理系统得特征：资源利用率高；系统吞吐量大；平均周转时间长；无交 互能力。适用于那些需要较长时间才能完成的大作业。 分时系统的特征：多路性；独立性；及时性；交互性。适合进行各种事务处 理，并为进行软件开发提供了一个良好的环境。 实时系统的特征：多路性；独立性；实时性；可靠性；交互性。适合对随机发生 的外部事件能做出及时地响应和处理的系统， 如实时控制系统，实时信息处理系 统。1、 2、 存储器管理 设备管理 计算机软件 实时系统 批处理系统 多道批处理系统 文件管理
第二章进程管理 一、填空题 1~6 CBABBB 7 ① A ② C ③ B ④ D 8 ① D ② B 9 ~10 CA 11~15 CBBDB 16~18 DDC 20~21 BB 22 ① B ② D ③ F 25 B 26~30 BDACB 31~32 AD 二、填空题 1、动态性并发性 2、可用资源的数量等待使用资源的进程数 3、一次只允许一个进程使用的共享资源每个进程中访问临界资源的那段代码 4、执行态就绪态等待态 5、程序数据进程控制块进程控制块 &同步关系 7、等待 8、进程控制块 9、P V 11、同步互斥同步互斥 12、P V P V P V 13、封闭性 14、-（m-1）~1 15、② 16、动静 17、4 0 18、s-1<0 19、①③ 三、简答题 1.在操作系统中为什么要引入进程的概念？进程和程序的关系？ 现代计算机系统中程序并发执行和资源共享的需要，使得系统的工作情况变得非常复杂，而程序作为机器指令集合，这一静态概念已经不能如实反映程序并发执行过程的动态性，因此，引入进程的概念来描述程序的动态执行过程。这对于我们理解、描述和设计操作系统具有重要意义。 进程和程序关系类似生活中的炒菜与菜谱。菜谱相同，而各人炒出来的菜的味道却差别很大。原因是菜谱基本上是一种静态描述，它不可能把所有执行的动态过程中，涉及的时空、环境等因素一一用指令描述清楚。 2.试从动态性、并发性和独立性上比较进程和程序。 动态性：进程的实质是进程实体的一次执行过程。动态性是进程的基本特征。而程序只是一组有序指令的集合，其本身不具有动态的含义，因而是静态的。 并发性：并发性是进程的重要特征，引入进程的目的也正是为了使其进程实体能和其他进程实体并发执行，而程序是不能并发执行的。 独立性：进程的独立性表现在进程实体是一个能独立运行、独立分配资源和独立接受调度的基本单位。而程序不能做为一个独立的单位参与运行。 3.何谓进程，进程由哪些部分组成？ 进程是进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位进程由程序段，数据段，进程控制块三部分组成。
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1.2 操作系统以什么方式组织用户使用计算机？ 答：操作系统以进程的方式组织用户使用计算机。用户所需完成的各种任务必须由相应的程序来表达出来。为了实现用户的任务，必须让相应功能的程序执行。而进程就是指程序的运行，操作系统的进程调度程序决定CPU在各进程间的切换。操作系统为用户提供进程创建和结束等的系统调用功能，使用户能够创建新进程。操作系统在初始化后，会为每个可能的系统用户创建第一个用户进程，用户的其他进程则可以由母进程通过“进程创建”系统调用进行创建。 1.4 早期监督程序（Monitor）的功能是什么？ 答：早期监督程序的功能是代替系统操作员的部分工作，自动控制作业的运行。监督程序首先把第一道作业调入主存，并启动该作业。运行结束后，再把下一道作业调入主存启动运行。它如同一个系统操作员，负责批作业的I/O，并自动根据作业控制说明书以单道串行的方式控制作业运行，同时在程序运行过程中通过提供各种系统调用，控制使用计算机资源。 1.7 试述多道程序设计技术的基本思想。为什么采用多道程序设计技术可以提高资源利用率？ 答：多道程序设计技术的基本思想是，在主存同时保持多道程序，主机以交替的方式同时处理多道程序。从宏观上看，主机内同时保持和处理若干道已开始运行但尚未结束的程序。从微观上看，某一时刻处理机只运行某道程序。 可以提高资源利用率的原因：由于任何一道作业的运行总是交替地串行使用CPU、外设等资源，即使用一段时间的CPU，然后使用一段时间的I/O设备，由于采用多道程序设计技术，加之对多道程序实施合理的运行调度，则可以实现CPU和I/O设备的高度并行，可以大大提高CPU与外设的利用率。 1.8 什么是分时系统？其主要特征是什么？适用于哪些应用？ 答：分时系统是以多道程序设计技术为基础的交互式系统，在此系统中，一台计算机与多台终端相连接，用户通过各自的终端和终端命令以交互的方式使用计算机系统。每个用户都感觉到好像是自己在独占计算机系统，而在系统内部则由操作系统以时间片轮转的方式负责协调多个用户分享CPU。主要特征是：并行性：系统能协调多个终端用户同时使用计算机系统，能控制多道程序同时运行。 共享性：对资源而言，系统在宏观上使各终端用户共享计算机系统中的各种资源，而在微观上它们则分时使用这些资源。 交互性：人与计算机以交互的方式进行工作。 独占性：使用户感觉到他在独占使用计算机。 现在的系统大部分都是分时系统，主要应用于人机交互的方面。 2.1 什么是中断？什么是异常？它们有何区别？ 答：中断是指来自CPU执行指令以外的事件发生后，处理机暂停正在运行的程序，转去执行处理该事件的程序的过程。 异常是指源自CPU执行指令内部的事件发生后，处理机暂停正在执行的程序，转去处理该事件的过程。 区别：广义的中断包括中断和异常，统一称为中断。狭义的中断和异常的区别在于是否与正在执行的指令有关，中断可以屏蔽，而异常不可屏蔽。 2.2什么是多级中断？为什么要把中断分级？试述多级中断的处理原则。 答：
《操作系统教程》习题答案
《操作系统教程》习题答案 习题1 1(单项选择题 (1)大中小型计算机是以为中心的计算机系统。 A、CPU B、存储器 C、系统总线 D、通道 (2)以下关于操作系统的说法正确的是。 A、批处理系统是实现人机交互的系统 B、批处理系统具有批处理功能，但不具有交互能力 C、分时系统是实现自动控制，无须人为干预的系统 D、分时系统即具有分时交互能力，又具有批处理能力 (3)操作系统的职能是管理软硬件资源、合理地组织计算机工作流程和。 A、为用户提供良好的工作环境和接口 B、对用户的命令作出快速响应 C、作为服务机构向其它站点提供优质服务 D、防止有人以非法手段进入系统 (4)设计实时操作系统时，首先应考虑系统的。 A、可靠性和灵活性 B、实时性和可靠性 C、优良性和分配性 D、灵活性和分配性 (5)多道程序设计是指。 A、在分布式系统中同一时刻运行多个程序 B、在一台处理器上并行运行多个程序 C、在实时系统中并发运行多个程序 D、在一台处理器上并发运行多个程序
(6)以下关于并发性和并行性的说法正确的是。 A、并发性是指两个及多个事件在同一时刻发生 B、并发性是指两个及多个事件在同一时间间隔内发生 C、并行性是指两个及多个事件在同一时间间隔内发生 D、并发性是指进程，并行性是指程序 (1)B (2)B (3)A (4)B (5)D (6)B 2(填空题 (1)微机是以总线为纽带构成的计算机系统。 (2)在批处理兼分时系统中，往往把由分时系统控制的作业称为前台作业，把由批 处理系统控制的作业称为后台作业。 (3)在分时系统中，若时间片长度一定，则用户数越多，系统响应时间越慢。 (4)分布式操作系统能使系统中若干台计算机协同完成一个共同的任务，分解问 题成为子计算并使之在系统中各台计算机上并行执行，以充分利用各计算机的优势。 (5)用户通过网络操作系统可以网络通信、资源共享，从而大大扩展了计算机的 应用范围。 3(简答题 (1)什么是操作系统,现代操作系统的基本特征是什么, 并发性 (2)什么是批处理系统，衡量批处理系统好坏的主要指标是什么, 及时性 (3)试述分时系统的原理及其特性。时间片原则交互性同时性独立性及时性 (4)操作系统有哪几大特征,它的最基本特征是什么, 并发性虚拟性共享性异步性最基本特征并发性
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5.1为什么对调度程序而言，区分CPU约束程序和I/O约束程序很重要？ 答：在运行I/O操作前，I/0限制的程序只运行很少数量的计算机操作。而CPU约束程序一般来说不会使用很多的CPU。另一方面，CPU约束程序会利用整个时间片，且不做任何阻碍I/O操作的工作。因此，通过给I/O约束程序优先权和允许在CPU 约束程序之前运行，可以很好的利用计算机资源。 5.3考虑用于预测下一个CPU区间长度的指数平均公式。将下面的值赋给算法中的参数的含义是什么？ A.a=0 且t0=100 ms B.a=0.99 且t0=10 ms 答：当a=0且t0=100ms时，公式总是会预测下一次的CPU区间为100毫秒。当a=0.99且t0=10毫秒时，进程将给予更高的重量以便能和过去相比。因此，调度算法几乎是无记忆的，且简单预测未来区间的长度为下一次的CPU执行的时间片。 5.4考虑下面一组进程，进程占用的CPU区间长度以毫秒来计算： 进程区间时间优先级 P110 3 P2 1 1 P3 2 3 P4 1 4 P5 5 2 假设在0时刻进程以P1、P2、P3、P4、P5的顺序到达。 a.画出4 个Gantt 图分别演示用FCFS、SJF、非抢占优先级（数字小代表优先级高）和RR（时间片＝1）算法调度时进程的执行过程。 b.每个进程在每种调度算法下的周转时间是多少？ c.每个进程在每种调度算法下的等待时间是多少？ d.哪一种调度算法的平均等待时间最小？ 答a.
FCFS： SJF： 非抢占优先级： RR： b.周转时间： c.等待时间： d.从上表中可以看出SJF的等待时间最小。
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第一章操作系统引论 思考与练习题 1.什么是操作系统？它的主要功能是什么？ 2.什么是多道程序设计技术？多道程序设计技术的主要特点是什么？ 3.批处理系统是怎样的一种操作系统？它的特点是什么？ 4.什么是分时系统？什么是实时系统？试从交互性，及时性，独立性，多路性，可靠性等 几个方面比较分时系统和实施系统。 5.实时系统分为哪俩种类型？ 6.操作系统主要特征是什么？ 7.操作系统也用户的接口有几种？它们各自用在什么场合？ 8.“操作系统是控制硬件的软件”这一说法确切吗？为什么？ 9.设内存中有三道程序，A,B,C，它们按A~B~C的先后顺序执行，它们进行“计算”和“I/o 操作”的时间如表1-2所示，假设三道程序使用相同的I/O设备。 (1)试画出单道运行时三道程序的时间关系图，并计算完成三道程序要花多少时间。 (2)试画出多道运行时三道程序的时间关系图，并计算完成三道程序要花多少时间。10．将下列左右两列词连接起来形成意义最恰当的5对。 DOS 网络操作系统 OS/2 自由软件 UNIX 多任务 Linux 单任务 Windows NT 为开发操作系统而设计 C语言 11．选择一个现代操作系统，查找和阅读相关的技术资料，写一篇关于操作系统如何进行内存管理、存储管理、设备管理和文件管理的文章。
答案 1．答：操作系统是控制和管理计算机的软、硬件资源，合理地组织计算机的工作流程，以方便用户使用的程序集合。 2．答：把多个独立的程序同时放入内存，使她们共享系统中的资源。 1）多道，即计算机内存中同时放多道相互独立的程序。 2）宏观上并行，是指共识进入系统的多道程序都处于运行过程。 3）微观上串行，是指在单道处理机环境下，内存中的多道程序轮流地占有CPU，交替执行。 3．答：批处理操作系统是一种基本的操作系统类型。在该系统中用户的作业被成批地输入到计算机中，然后在操作系统的控制下，用户的作业自动的执行。 特点是：资源利用率高。系统吞吐量大。平均周转时间长。无交互能力。 4．答：分时系统：允许多个终端用户同时使用计算机，在这样的系统中，用户感觉不到其他用户的存在，好像独占计算机一样。实时系统：对外输入出信息，实时系统能够在规定的时间内处理完毕并作出反应。 1）多路性：分时系统是为多个终端用户提供服务，实时系统的多路性主要表现在经常对多路的现场信息进行采集以及多多个对象或多个执行机构进行控制。 2）独立性：每个终端向实时系统提出服务请求时，是彼此独立的工作、互不干扰。 3）及时性：实时信息处理系统与分时系统对及时性的要求类似，都以人们能够接受的等待时间来确定。实时控制系统对一时性的要求更高，是以控制对象所要求的开始截止时间或完成截止时间来确定的。 5．答：（1）实时控制系统（2）实时信息处理系统。 6．答：1）并发性 2）共享性 3）虚拟性 4）不确定性。 7．答：两种，命令接口，程序接口。 命令接口：分为联机命令接口，脱机命令接口，图形用户命令接口。方便用户直接控制自己的作业而提供的接口。 程序接口：又称系统调用，是为了用户在程序一级访问操作系统功能而设置的。8．答：不正确，因为操作系统不仅仅是控制硬件，同时它还控制计算机的软件。 9．（1） 20ms+30ms+10ms+30ms+50ms+20ms+10ms+20ms+10ms=200ms （2）
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课本课后题部分答案 第一章 1.设计现代OS的主要目标是什么？ 答：（1）有效性（2）方便性（3）可扩充性（4）开放性 2.OS的作用可表现在哪几个方面？ 答：（1）OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口 （2）OS作为计算机系统资源的管理者 （3）OS实现了对计算机资源的抽象 13.OS有哪几大特征？其最基本的特征是什么？ 答：并发性、共享性、虚拟性和异步性四个基本特征；最基本的特征是并发性。14.处理机管理有哪些主要功能？它们的主要任务是什么？ 答：处理机管理的主要功能是：进程管理、进程同步、进程通信和处理机调度； 进程管理：为作业创建进程，撤销已结束进程，控制进程在运行过程中的状态转换。进程同步：为多个进程（含线程）的运行进行协调。 通信：用来实现在相互合作的进程之间的信息交换。 处理机调度： （1）作业调度。从后备队里按照一定的算法，选出若干个作业，为他们分配运行所需的资源（首选是分配内存）。 （2）进程调度：从进程的就绪队列中，按照一定算法选出一个进程，把处理机分配给它，并设置运行现场，使进程投入执行。 15.内存管理有哪些主要功能?他们的主要任务是什么？ 北京石油化工学院信息工程学院计算机系3/48 《计算机操作系统》习题参考答案余有明与计07和计G09的同学们编著 3/48 答：内存管理的主要功能有：内存分配、内存保护、地址映射和内存扩充。 内存分配：为每道程序分配内存。 内存保护：确保每道用户程序都只在自己的内存空间运行，彼此互不干扰。 地址映射：将地址空间的逻辑地址转换为内存空间与对应的物理地址。 内存扩充：用于实现请求调用功能，置换功能等。 16.设备管理有哪些主要功能？其主要任务是什么？ 答：主要功能有: 缓冲管理、设备分配和设备处理以及虚拟设备等。 主要任务: 完成用户提出的I/O 请求，为用户分配I/O 设备；提高CPU 和I/O 设 备的利用率；提高I/O速度；以及方便用户使用I/O设备. 17.文件管理有哪些主要功能？其主要任务是什么？ 答：文件管理主要功能：文件存储空间的管理、目录管理、文件的读/写管理和保护。文件管理的主要任务：管理用户文件和系统文件，方便用户使用，保证文件安全性。 第二章 1.什么是前趋图？为什么要引入前趋图？ 答：前趋图(Precedence Graph)是一个有向无循环图，记为DAG(Directed Acyclic Graph)，用于描述进程之间执行的前后关系。