操作系统原理天津大学作业答案

操作系统原理复习大纲 二 复习题 一 选择题 1 操作系统是一种 a 应用软件b 系统软件c 通用软件d 工具软件 2 操作系统是一组 a 文件管理程序b 中断处理程序c 资源管理程序d 设备管理程序 3 现代操作系统的基本特征是 资源共享和操作的异步性 a 多道程序设计b 中断处理c 程序的并发执行 d 实现分时与实时处理 4 下列四个操作系统中 是分时系统的为 a CP M b MS DOSc UNIX d Windows NT 5 在分时系统中 时间片一定 响应时间越长 a 内存越多b 用户数越多c 后备队列越短d 用户数越少 6 不是操作系统关心的主要问题 a 管理计算机裸机b 设计 提供用户程序与计算机硬件系统的界面 c 管理计算机系统资源d 高级程序设计语言的编译器 7 以下 项功能不是操作系统具备的主要功能 a 内存管理b 中断处理c 文档编辑d CPU 调度 8 批处理系统的主要缺点是 a CPU 的利用率不高b 失去了交互性c 不具备并行性d 以上都不是 9 实时操作系统追求的目标是 a 高吞吐率b 充分利用内存c 快速响应d 减少系统开销 10 CPU 状态分为系统态和用户态 从用户态转换到系统态的唯一途径是 a 运行进程修改程序状态字b 中断屏蔽c 系统调用d 进程调度程 序 B C C C B D C B D C 二 名词解释 1 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的程序的集合 2 进程 是进程实体的运行过程 3 原语 用以完成特定功能的执行时不可分割的或不可中断的系统调用 4 死锁 系统中的多个进程因竞争使用资源而造成它们之间形成互相等待的状 态 5 快表 为提高地址变换速度 在地址变换机构中增设的一个具有并行查寻能 力的特殊高速缓冲存储器 称为快表 6 写时拷贝 子进程和父进程共享一个虚存空间 只是在两个进程中某一个进 程需要向虚拟内存写入时 才建立属于该进程的虚存空间 并把要写入的内容 拷贝到新建立的虚拟内存中 然后建立该虚拟内存与物理地址页面的映射关系 7 虚拟存储器 指仅把作业的一部分装入内存便可以运行作业的存储器系统 具体说 是指具有请求调入的功能和置换功能 能从逻辑上对内存容量进行扩 充的一种存储器系统 8 缓冲池 用于改善 CPU 和 I O 设备之间速度不匹配的情况 把系统内的缓冲 区统一管理起来 变专用为通用 9 作业 是用户在一次算题过程中或一次事物处理中要求计算机系统所做的工 作的集合 10 互斥 两个进程不能同时进入访问同一临界资源及临界区 三 简答题 1 进程调度中 可抢占 和 非抢占 两种方式 哪一种系统的开销更大 为 什么 答 可抢占式会引起系统的开销更大 可抢占式调度是严格保证任何时刻 让具有最高优先数 权 的进程占有处理 机运行 因此增加了处理机调度的时机 引起为退出处理机的进程保留现场 为占有处理机的进程恢复现场等时间 和空间 开销增大 2 试比较进程调度与作业调度的不同点 答 1 作业调度是高级调度 它位于操作系统的作业管理层次 进程调度是 低级调度 它位于操作系统分层结构的最内层 2 作业调度是选符合条件的 收容态作业装入内存 进程调度是从就绪态进程中选一个占用处理机 3 在操作系统中为什么要引入进程概念 它会产生什么样的影响 答 为了使程序在多道程序环境下能并发执行 并能对并发执行的程序加以控 制和描述 而引入了进程概念 影响 使程序的并发执行得以实行 4 内存管理有哪些主要功能 它们的主要任务是什么 答 a 主要功能 内存分配 内存保护 地址映射和内存扩充等 b 内存分配的主要任务是为每道程序分配内存空间 提高存储器利用率 以减 少不可用的内存空间 允许正在运行的程序申请附加的内存空间 以适应程序和数据动态增长的需要 内存保护的主要任务是确保每道用户程序都在自己的内存空间中运行 互不 干扰 地址映射的主要任务是将地址空间中的逻辑地址转换为内存空间中与之对应 的物理地址 内存扩充的主要任务是借助虚拟存储技术 从逻辑上去扩充内存容量 四 简述 P V 操作原语的物理意义 答 S 表示资源的数量 执行 P 操作时 S S 1 意味着把 S 所对应的一个资源 分配给调用 P 操作的进程 资源数量减一 若 S 减一后其值为零 表示此类资 源已全部分配给各个进程了 在此之后 若又有进程请求该资源 在该进程调 用 P 操作时 S 减一后成为负值 执行 W S 该进程将转换为阻塞态并进入信 息量 S 对应得等待队列中 当 S 为负值时 它的绝对值表示在该信号量等待队 列中的进程数目 在执行 V 操作时 S S 1 意味着调用 V 操作的进程释放了 一个信号量 S 对应的资源 S 加一后 若 S 为零或负值 表明 S 对应得等待队 列中仍有等待该资源的阻塞进程 则调用 R S 释放等待队列中的一个进程 被释放的进程是在执行 P 操作时因资源不足而进入阻塞态的 由于 V 操作释放 了它所需的资源 它就转换为就绪态可以继续执行 五 为什么要引入段页式存储管理 段页式存储管理的优缺点是什么 答 分段和分页的两种技术各有缺点 所以把两者结合起来组成段页式存储管 理 综合了两者的优点 最大限度提高了性能 优点 1 与分页和分段情况一样 提供了虚拟存储器的功能 2 因为以页架为单位分配主存 所以无紧缩问题 也没有页外的碎片存在 3 便于处理变化的数据结构 段可动态增长 4 便于共享 只要欲共享作业的段表中有相应表目指向该共享段在主存中的页 表地址 5 便于控制存取访问 缺点 1 增加了硬件成本 因为需要更多的硬件支持 2 增加了软件复杂性和管理开销 3 同分页系统一样仍然存在页内碎片 六 若干个等待访问磁盘者依次要访问的柱面为 20 44 40 4 80 12 76 假设每移动一个柱面需要 3 毫秒时间 移动臂当 前位于 40 号柱面 请按下列算法分别计算为完成上述各次访问总共花费的寻找 时间 并描述各算法使移动臂的移动次序和移动的柱面数 1 先来先服务算法 2 最短寻找时间优先算法 答 1 3 毫秒 292 876 毫秒 2 3 毫秒 120 360 毫秒 各算法使移动臂的移动次序和移动的柱面数如下 1 40 20 44 40 4 80 12 76 20 24 4 36 76 68 64 共移动 292 柱面 2 40 44 20 12 4 76 80 4 24 8 8 72 4 共移动 120 柱面 七 假设在就绪队列中有如下进程需要使用处理机运行 进程号 1 2 3 4 运行时间 11 8 2 3 进程按短作业优先算法调度 把进程调度情况填入下面表格中 并计算平均周 转时间和平均等待时间 进程号进程号到达时间到达时间 运行时间运行时间 开始时间开始时间 完成时间完成时间 周转时间周转时间 3 3 1010 4 4 1010 2 2 1010 1 1 1010 平均周转时间 平均周转时间 时间单位 平均等待时间 时间单位 平均等待时间 时间单位时间单位 答 进程号到达时间 运行时间 开始时间 完成时间 周转时间 3 10210122 4 10312155 2 108152313 1 1011233424 平均周转时间 11 时间单位 平均等待时间 5 时间单 位 八 叙述页式存储管理中快表的作用以及使用快表实现地址转换的过程 答 快表用来存放当前经常使用的页表表项 则在查页表时可以减