操作系统 作业答案.doc

操作系统同步练习第一章 操作系统引论一、 填空题1、操作系统向用户提供了三种接口，分别是： 命令接口 、 程序接口 、 图形接口 。2、可以从不同的角度来观察OS。从一般用户的观点，可把OS看作是 用户与计算机硬件系统之间的接口 ；从资源管理观点上看，则可以把OS视为 计算机系统资源的管理者 。3、计算机系统中的软硬件资源可以分为四类，分别是： 。4、当前三大种类操作系统分别是： 并发 、 共享 、 虚拟 。5、多道批处理操作系统的特征是： 多道性,无序性,调度性 。6、分时操作系统的特征是： 多路性,独立性,及时性,交互性 。7、操作系统的四大特征分别是： 并发 、 共享 、 虚拟 、异步 。最基本的特征是 并发 。二、 名词解释操作系统:是配置在计算机硬件上的第一层软件,是对硬件系统的首次扩充.脱机IO技术:联机IO技术:多道批处理操作系统:是一种有效但又十分复杂的系统实时操作系统:是指系统能及时(或即时)响应外部事件的请求,在规定时间内完成对该事件的处理,并控制所有实时任务协调.分时操作系统:是为了满足用户需求所形成的一种新型OS.进程:是以异步方式运行的.并以人们不可预知的速度向前推进的.并发:是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生.并行:是指两个或多个事件在同一时刻发生.互斥共享:虚拟:是指通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物.作业调度:是从后备队列中按照一定的算法选择出若干个作业,为它们分配其必需的资源.进程调度:是从进程的就绪队列中选出一新进程,把处理机分配给它,并为它设置运行现场,使进程投入执行.三、 问答题1、 操作系统的主要任务是什么？答:是为多道程序的运行提供良好的运行环境,以保证多道程序能有条不紊地,高效地运行,并能最大程度地提高系统中各种资源的利用率和方便用户的使用.操作系统主要具有哪几方面功能？答:有处理机管理,存储器管理,设备管理和文件管理.2、 处理机管理有那些主要功能？答:是创建和撤消进程(线程),对诸进程(线程)的运行进行协调,实现进程(线程)之间的信息交换,以及按照一定的算法把处理机分配给进程(线程)它们的主要任务是什么？答:进程控制,进程同步,进程通信及调度3、 内存管理有那些主要功能？答:内存分配,内存保护,地址映射,内存扩充它们的主要任务是什么？答: 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扩充内存.4、 设备管理有那些主要功能？答:具有缓冲管理,设备分配和设备处理以及虚拟设备等功能它们的主要任务是什么？答:完成用户进程提出的I/O请求,为用户进程分配其所需的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.5、 文件管理有那些主要功能？答:具有对文件存储空间的管理,目录管理,文件的读/写管理以及文件的共享与保护等功能.它们的主要任务是什么？答:是对用户文件和系统文件进行管理,以方便用户使用,并保证文件的安全性.6、 简要说明操作系统的四大特征。答:操作系统的四大特征:并发,共享,虚拟及异步第二章 进程管理一、 填空题1、 程序顺序执行时的特征是： 为程序员检测和校正程序的错误带来了很大的方便 2、 程序并发执行时的特征是： 在对一批程序处理时,可以并发执行 3、 进程的五个特征是： 结构特征,动态性,并发性,独立性,异步性 。进程映像是 程序段， 、 相关的数据段和 PCB 三部分的总称。4、 进程的三种基本状态是 就绪状态 、 执行状态 和 阴塞状态 。5、 进程通信方式分为高级通信和 低级通信 。其中三种最常用的进程间高级通信方式为 共享存储器系统 、消息传递系统 、 管道通信系统 。6、 同步机制应遵循的规则是： 空闲让进 、 忙则等待 、 有限等待 、 让权等待 。7、 进程控制块PCB的两种组织方式是： 间接相互制约关系 和 直接相互制约关系 。二、 名词解释前趋图: 个有向无循环图，记为DAG(Directed Acyclic Graph)进程: 是一个正在执行的程序进程映像: 称进程图像，是进程执行的上下文环境，包括处理机中各通用寄存器的值，进程的内存映像，打开文件的状态和进程占用资源的信息等进程图:是用于描述一个进程的家族关系的有向树进程同步: 具有同步关系的一组并发进程称为合作进程，合作进程间互相发送的信号称为消息或事件进程互斥: 两个或两个以上的进程,不能同时进入关于同一组共享变量的临界区域,否则可能发生与时间有关的错误,这种现象被称作进程互斥临界区:不论是硬件临界资源,还是软件临界资源,多个进程必须互斥地对它进行访问临界资源：是指每次仅允许一个进程访问的资源管道：是指用于连接一个读进程和一个写进程以实现他们之间通信的一个共享文件，又名（PIPE文件）三、 简答或计算题1、 试画出下面四条语句的前趋图：S1：a=x+yS2: b=Z+1S3: c=a-bS4: w=c+12、 请画出完整的进程状态转换图并说出在什么情况下进程会出生何种状态转换。答：1.2题参考26至27页(a)与(b)3、 进程PCB中主要包括什么信息？答：1初始化标识信息2初始货处理机状态信息3初始化处理机控制信息4、 引起创建进程的主要事件是什么？答：主要事件有：1用户登陆2作业调度2提供服务3应用请求创建一个进程时所要完成的主要工作是什么？答：1申请空白PCB2为新进程分配资源3初始化进程控制块4将新进程插入就绪队列5、 进程在运行时存在那两种制约关系？并举例说明。答：1间接相互制约关系，例如：有两个进程A和B，如果在A进程提出打印请求时，系统已将打印机释放，才能使A进程由阻塞改为就绪状态。2直接相互制约关系，例如：有一输入进程A通过单缓冲向进程B提供数据。当该缓冲空时，计算进程因不能获得所需数据而阻塞，而当进程A把数据输入缓冲区后，便将进程B唤醒。反之，当缓冲区已满时，进程A因不能再向缓冲区投放数据而阻塞，当进程B将缓冲区数据取走后便可唤醒A。6、 用信号量(signal和wait操作)实现下图所示前趋关系：7、 试比较进程间低级和高级通信工具。第三章 处理机调度与死锁一、 填空题1、操作系统中存在三种调度，分别是： 高级调度 、 低级调度 和 中级调度 。2、进程调度的两种调度策略分别是 非剥夺方式 和 剥夺方式 。3、抢占式调度的抢占原则有： 优先权原则 、短作业(进程)有限原则 和 时间片原则 。4、产生死锁的两个原因是： 竟争资源 、 进程间推进顺序非法 。5、产生死锁的四个必要条件是：互诉条件,请求和保持条件,不剥夺条件,环路等待条件。6、处理死锁的四种方法是： 预防死锁 、 避免死锁 、 检测死锁 、 解除死锁 。7、解除死锁的两种常用方法是 预防死锁 和 避免死锁 。二、 名词解释高级调度（作业调度）: 又称为作业调度，它决定把后备作业调入内存运行；中级调度（对换调度）: 又称为在虚拟存储器中引入，在内、外存对换 区进行进程对换。低级调度（进程调度）: 又称为进程调度，它决定把就绪队列的某进程获得CPU；抢占式调度:允许调度程序根据某种原则,去暂停某个正在执行的进程,将分配给该进程的处理机重新分配给另一进程.非抢占式调度: 就是一个进程从头运行到尾，不能被调度出去周转时间: 也就是等待进入内存的时间,在就绪队列中等待的时间,在 CPU中执行的时间和I/O操作的时间的总和.响应时间: 响应时间是液晶电视各像素点对输入信号反应的速度，即像素由暗转亮或由亮转暗所需要的时间(其原理是在液晶分子内施加电压，使液晶分子扭转与回复)。吞吐量: 对网络、设备、端口、虚电路或其他设施，单位时间内成功地传送数据的数量(以比特、字节、分组等测量)。先来先服务（FCFS）调度:是一种最简单的高度算法,该算法既可用于作业调度,也可用于进程调度.短作业优先（SJF）调度:是指对短作业或短进程优先调度的算法静态优先权:是在创建进程确定的,且在进程的整个运行期间保持不变动态优先权:在创建进程时所赋予的优先权,是可以随进程的推进或随其等待时间的增加而改变反,以便获得更好的调度性能响应比:时间片轮转法:系统能在给定的时间内,响应所有用户的请求死锁:是指多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局,当进程处于这种僵局持状态时,若无外力作用,它们都将无法再向前推进安全状态:是指系统能按某种进程顺序序列,来为每个进程分配其所需资源,直至满足每个进程对资源的最大需求,使每个进程都可顺利地完成银行家算法:最有代表性的避免死锁的算法预防死锁: 是通过摒弃死锁产生的必要条件来达到防止死锁产生的目的的避免死锁:通过施加某些限制条件的方法来避免死锁三、 简答或计算题1、 非抢占式调度中可能引起调度的原因有那些？抢占调度方式中，抢占的原则是什么？答:1正在执行的进程执行完毕,或因发生某事件而不能再继续执行2执行中的进程因提出I/O请求而暂停执行3在进程通信或同步过程中执行了某种原语操作抢占的原则是:1优先权原则2短作业(进程)优先原则3时间片原则2、 高级调度与低级调度的主要任务是什么？答:高级调度主要任务是:1接纳多少个作业2接纳哪些作业低级调度的主要任务是:1非抢占方式2抢占方式3、 什么是死锁？产生死锁的原因和必要条件是什么？答: 是指多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局,当进程处于这种僵局持状态时,若无外力作用,它们都将无法再向前推进产生死锁的原因:1竞争资源2进程间推进顺序非法条件:1互斥条件2请求和保持条件3不剥夺条件4环路等待条件试比较FCFS和SPF两种进程调度算法。答:FCFS进程调度算法: 采用排队论方法分析进程调度算法性能使进程调度算法性能评价更具说服力。本文先建立了FCFS进程调度算法的数学模型,再对模型先进行理论分析和实验模拟。根据理论分析和实验模拟对FCFS进程调度算法进行性能评SPE进程调度算法:同上(找不到答案)何谓静态和动态优先级？确定静态优先级的依据是什么？答: 静态优先权:是在创建进程确定的,且在进程的整个运行期间保持不变动态优先权:在创建进程时所赋予的优先权,是可以随进程的推进或随其等待时间的增加而改变反,以便获得更好的调度性能确定静态优先级的依据是:1进程类型2进程对资源的需求3用户要求4、 计算下列A、B、C、D四个进程在FCFS和SJF调度方式下的平均周转时间和调度先后顺序。进程名到达时间服务时间A01B1100C21D31005、 在银行家算法中，若出现下述资源分配情况：ProcessAllocationNeedAvilableP0003200121622P110001750P213542356P303320652P400140656试问：（1）该状态是否安全？（2）若进程P2提出请求Request(1,2,2,2)后，系统能否将资源分配给它？6、 用资源分配图法判断下图中是否存在死锁。第四章 存储器管理一、 填空题1、在页式存储分配中，若逻辑地址空间中的地址为A，页的大小为L，则页号P为 ，页内地址为 。2、快表的主要作用是：地址变换3、程序的局部性主要有表现方式，分别是： 时间局部性 、 空间局部性 。二、 名词解释内存连续分配方式:指为一个用户程序分配一个连续的内存空间首次适应算法: 从空闲分区表的第一个表目起查找该表，把最先能够满足要求的空闲区分配给作业，这种方法目的在于减少查找时间。最佳适应算法: 它从全部空闲区中找出能满足作业要求的、且大小最小的空闲分区，这种方法能使碎片尽量小循环首次适应算法:该算法是由首次适应算法演变而成的内存碎片: 它是由内部碎片和外部碎片组成内存紧凑: 解决碎片的方法是移动所有占用区域，使所有的空闲区合并成一片连续区域。这一过程称为紧凑，这一技术就是紧凑技术对换: 是允许在作业的运行过程中进行换进,换出.快表: 即转换后援缓冲器(Translation Lookaside Buffer)，简称TLB页式内存分配:是由于系统管理的需要而不是用户的需要段式内存分配:是很好地满足用户需要程序局部性: 是指程序在执行时呈现出局部性规律，即在一段时间内，整个程序的执行仅限于程序中的某一部分时间局部性:某条指令一旦执行,则不久以后该指令可能再次执行.空间局部性:一旦程序访问了某个存储单元,在不久之后,其附近的存储单元也将被访问虚拟存储器:是指能够从逻辑上扩充内存容量,使用户所看到的内存容量远大于实际内存容量缺页中断: 就是要访问的页不在主存，需要操作系统将其调入主存后再进行访问最佳置换算法：是一种理想化的算法,它具有最好的性能,但实际上却难于实现先进先出置换算法:即选择在内存中驻留时间最久的页而予以淘汰LRU置换算法:是一种比较好的算法,但要求系统有较多的支持硬件三、 简答或计算题1、 分页和分段存储管理有何区别？答:页是信息的物理单,分页是为实现离散分配方式,以消减内在的外零头,提高内存的利用率.或者说,分页仅仅是由于系统管理的需要而不是用户的需要段则是信息怕逻辑单,它含有一组其意义相对完整的信息.分段的目的是为了能更好地满足用户的需要2、 在具有快表的段页式存储管理方式中，如何实现地址变换?答:3、 虚拟存储器有那些特征？其中最本质的特征是什么？答: 虚拟存储器具有离散性，多次性，对换性和虚拟性的特征其中最本质的特征是离散性，在此基础上又形成了多次性和对换性，所表现出来的最重要的特征是请图示并解释请求分页式存储管理地址转换过程。最佳答案#include#include#include#includewindows.h#includeos.h#define n 64/实验中假定主存的长度#define m 4/实验中假定每个作业分得主存块块数int pm;/定义页 struct short int lnumber;/页号 short int flag;/表示该页是否在主存，“1”表示在主存，“0”表示不在主存 short int pnumber;/该页所在主存块的块号 short int write;/该页是否被修改过，“1”表示修改过，“0”表示没有修改过 short int dnumber;/该页存放在磁盘上的位置，即磁盘块号 short int times;/被访问的次数，用于LRU算法pagen;/定义页表/各个函数的实现如下：computer:computer() int i; for(i=0;in;i+) pagei.lnumber = i; pagei.flag = 0; pagei.pnumber = 10000;/用10000表示为空 pagei.write = 0; pagei.dnumber = i; pagei.times = 0; /初始化页表 for(i=0;im;i+) pagei.pnumber = i; for(i=0;im;i+) pi = i; pagei.flag = 1; /初始化页 void computer:showpagelist() int i; cout页号t是否在主存中t块 号t是否被修改过t磁盘块号t访问次数endl; for(i=0;in;i+) coutpagei.lnumbertpagei.flag pagei.pnumbertpagei.write pagei.dnumber tpagei.timesendl; void computer:showpage() int i; for(i=0;im;i+) couttpi; coutendl; void computer:transformation() unsigned logicAddress,logicNumber,innerAddress,physicsAddress,physicsNumber; int i,head=0,fail = 0; int method,temppage=0; short int times = 10000; couthexlogicAddress;/读入逻辑地址 logicNumber = logicAddress 10;/得到页号 cout页号为:logicNumberendl; innerAddress = logicAddress & 0x03ff;/得到页内地址 cout页内地址为:innerAddressendl; for(i=0;in;i+) if(logicNumber=(unsigned)pagei.lnumber) if(pagei.flag = 1) cout请求的页面在主存中!endl; pagei.times+; physicsNumber = pagei.pnumber;/由页号得到块号 cout请求的主存块号为:physicsNumberendl; physicsAddress = physicsNumber 10 |innerAddress;/得到物理地址 cout请求的物理地址为:physicsAddressendl;/输出物理地址 break; else cout请求的页面不在主存中! 将进行缺页中断处理!endl请选择算法!endl; cout1.先进先出endl2.最近最少用endlmethod; if(method = 1) /采用先进先出算法 cout采用先进先出算法!endl; fail = phead; cout第fail页将被替换!endl; phead = logicNumber; head = (head+1) % m; if(pagefail.write = 1) cout第fail页曾被修改过!endl; pagefail.flag = 0; pagelogicNumber.flag = 1; pagelogicNumber.write = 0; pagelogicNumber.pnumber = pagefail.pnumber; pagefail.pnumber = 10000; pagelogicNumber.times+; break; else if(method = 2) /采用最近最少用算法 cout采用最近最少用算法!endl; for(i=0;in;i+) if(pagei.flag = 1) if(pagei.timestimes) times = pagei.times; temppage = pagei.lnumber; cout第temppage页将被替换!endl; for(i=0;im;i+) if(pi = temppage) pi = logicNumber; if(pagetemppage.write = 1) cout第temppage页曾被修改过!endl; pagetemppage.flag = 0; pagelogicNumber.flag = 1; pagelogicNumber.write = 0; pagelogicNumber.pnumber = pagetemppage.pnumber; pagetemppage.pnumber = 10000; pagelogicNumber.times+; break; else cout你输入有误，即将退出!; exit(1); void main() char c,d; computer os; cout页表正在初始化中.，3秒钟后为你显示页和页表！endl; Sleep(3000); os.showpage(); os.showpagelist(); T: os.transformation(); coutc; switch(c) case y: os.showpage(); os.showpagelist(); case n: coutd; if (d=Y|d=y) goto T; else if (d=N|d=n) exit(1); else cout输入错误！endl; default:cout输入错误！endl; 4、 请图示并解释请求分段式存储管理地址转换过程。5、 在一个请求分页系统中，采用FIFO页面置换算法时，假如一个作业的页面走向为4、3、2、1、4、3、5、4、3、2、1、5，当分配给该作业的物理块数M分别为3和4时，试计算在访问过程中所发生的缺页次数和缺页率，并比较所得结果。6、 一个作业按依访问如下页面7、0、1、2、0、3、0、4、2、3、0、3、2、1、2、0、1、7、0、1，若分配给该作业的物理块数M为3，计算在Optical、FIFO和LRU置换算法下的缺页中断次数和缺页率。7、 说明请求分段系统中缺页中断处理过程。第五章 设备管理一、 填空题1、I/O设备按传输速率可分为两类： 按传输速率分类 、 按信息交换的单位分类 和 按设备的共享属性分类 。按信息交换单位分类可分为： 块设备 和 字符设备 。按设备的共享属性分类可分为：独占设备 、 共享设备和 虚拟设备 。2、按信息交换方式的不同，通道可以分为：字节多路通道 、数组选择通道 和 数组多路通道 。3、I/O控制方式主要有四种方式，分别是：程序I/O方式 、中断驱动I/O控制方式 ，直接存储器访问DMA I/O控制方式 和I/O通道控制方式 。4、OS中管理设备分配所需的数据结构主要有： 、 、 和 。5、磁盘访问时间主要由三部分组成：寻道时间TS 、旋转延迟时间Tr 和传输时间Tt 。二、 名词解释块设备: 将信息存储在固定大小的块中，每个块都有自己的地址字符设备: 指在I/O传输过程中以字符为单位进行传输的设备，例如键盘，打印机等独占设备:是指在一段时间内只允许一个用户（进程）访问的设备，即临界资源共享设备：是指在一段时间内允许多个进程同时访问的设备虚拟设备：是指通过虚拟技术将一台独占设备变换为若干台逻辑设备，供若干个用户（进程）同时使用接口卡：就是用外部扩展用的连接端口或插槽卡。 I/O通道：是通道与CPU共享内存总线：计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线设备无关性：操作系统中负责设备管理的软件应该是与设各无关的SPOOLing：它是关于慢速字符设备如何与计算机主机交换信息的一种技术，通常称为“假脱机技术”。缓冲池：把系统内的缓冲区统一管理起来,变专用为通用三、 简答或计算题1、 设备管理的基本任务是什么？答：设备管理的基本任务是完成用户提出的I/O请求，提高I/O速率以及提高I/O设备利用率2、 请结合SPOOLING简述共享打印机的工作原理。答：打印机是经常要用到的输出设备，属于独占设备。利用SPOOLING技术，可将之改造为一台可供多个用户共享的设备，从而提高设备的利用率，也方便用户。共享打印机技术已被广泛地用于多用户系统和局域网络中3、 SPOOLING系统有何特点。答：1提高I/O的速度2将独占设备改造为共享设备3实现了虚拟设备功能4、 有哪几种I/O控制方式？各适用于何种场合？答:1程序I/O方式2中断驱动I/O控制方式3直接存储访问I/O控制方式4I/O通道控制方式5、 目前常用的磁盘调度算法有哪些？每种算法优先考虑的问题是什么？答: 目前常用的磁盘调度算法有:先来先服务,最短寻道时间优先及扫描算法6、 设备驱动程序通常要完成哪些工作？答:1接收由I/O进程发来的命令和参数,并将命令中的抽象要求转换为具体要求,例如,将磁盘块号转换为磁盘的盘面,磁道号及扇区号.2检查用户I/O请求的合法性,了解I/O设备的状态,传递有关参数,设置设备的工作方式3发出I/O命令,如果设备空闲,便立即启动I/O设备去完成指定的I/O操作,如果设备处理忙碌状态,则将请求者的请求块挂在设备队列等待4及时响应控制器或通道发来的中断请求,并根据基中断类型调用相应的中断处理程序进行处理5对于设置有通道的计算机系统,驱动程序还应能够根据用户的I/O请求,自动地构成通道程序第六章 文件管理一、 填空题1、文件管理系统管理的对象有：文件 、 目录 和 磁盘 。2、文件的逻辑结构可分为两类： 文件的逻辑结构 和 文件的物理结构 。文件按物理组织方式可以分为 有结构文件 、 和 无结构文件 。3、目前常用的外存分配方法有： 连续分配 、 链接分配 和 索引分配 三种。4、文件存储空间的管理方法主要有： 空闲表法 、 空闲链表法 、位示图法 和 成组链接法 。二、 名词解释记录:是一组相关数据项的集合,用于描述一个对象在某方面的属性文件:是指由创建者所定义的,具有文件名的一组相关元素的集合,可分为有结构文件和无结构文件目录文件:是一种数据结构,用于标识系统中的文件及其物理地址,供检索时使用i结点:当前目录: 为了提高文件检索速度，文件系统向用户提供了一个当前正在使用的目录，称为当前目录相对路径: 指由这个文件所在的路径引起的跟其它文件(或文件夹)的路径关系逻辑文件:是由一系列记录组成的物理文件:是指文件在外存上的存储组织形式成组链接法: 在UNIX系统中，将空闲块分成若干组，每100个空闲块为一组，每组的第一空闲块登记了下一组空闲块的物理盘块号和空闲块总数三、 简答或计算题1、 文件系统的模型可分为三层，试说明其每一层所包含的基本内容。答:第一层对象及其属性,包含基本内容有文件,目录,磁盘 第二层是对对象操纵和不定期理的软件集合,包含基本内容有对文件存储空间的管理,对文件目录的管理,用于将文件的逻辑地址转换为物理地址的机制,对文件读和写的管理,以及对文件的共享与保护等第三层文件系统的拉口, 包含基本内容有命令接品与程序接口2、 对目录管理的主要要求是什么？答:1现”按名存取”2提高对目录的检索速度3文件共享4允许重名3、 打开文件和关闭文件时操作系统要完成哪些任务？答:第一步是通过检索文件目录来找到指定文件的属性及其在外存上的位置, 第二步是对文件实施相应的操作,如读文件或写文件等.当用户要求对一个文件实施多次读/写或其它操作时,每次都要从检索目录开始.为了避免多次重复地检索目录,在大多数OS中都引入”打开”(OPEN)这一文件系统调用,当用户第一次请求对某文件进行操作时,先利用OPEN系统用将该文件打开.第八章 网络操作系统一、 空题1、目前常见的网络拓扑结构有： 星形 、 总线形 、 环形 、树型和网状型五种。2、按照网络覆盖地理范围的大小，网络可分为 广域网 和 局域网 两类。3、目前常用的网络体系结构有： 层次式结构 和 网络协议 。4、OSI七层模型分别是 物理层,数据链路层,网络层,传输层,会晤层,表示层和应用层 等七层。5、目前实现文件和数据共享的两种常用方式为：数据迁移方式 和 计算迁移方式 。二、 词解释网络拓扑：对网络的分支和节点的系统性安排。拓扑可以是