南邮《操作系统教程》课后答案

1、 第一章1. 什么是操作系统？计算机系统中配置操作系统的主要目标是什么？答(p1)：操作系统是管理系统资源、控制程序执行、改善人机界面、提供各种效劳，合理组织计算机工作流程和为用户有效使用计算机提供良好运行环境的一种系统软件。配置操作系统的主要目标可归结为：(1) 方便用户使用(2) 扩大机器功能(3) 管理系统资源(4) 提高系统效率(5) 构筑开放环境。2.计算机系统的资源可分成哪几类？试举例说明。资源包括两大类：硬件资源和信息资源。硬件资源分为处理器、存储器、I/O设备等；信息资源那么分为程序和数据等。*5、操作系统有哪些类型？它们有什么特征？7.什么是多道程序设计？采用多道程序设计技术

2、有什么特点？答：多道程序设计技术是指同时把多个作业程序放入内存并允许它们交替执行和共享系统中的各类资源；当一道程序因某种原因如I/O请求而暂停执行时，CPU立即转去执行另一道程序。操作系统在引入多道程序设计技术后，使得系统有了多道，宏观上并行，微观上穿行的特点。采用多道程序设计减少了CPU时间的浪费，增加了系统吞吐量，提高了系统的效率。 第二章.操作系统提供应用户的接口主要有哪些？答：主要通过程序接口和操作接口两种方式把他的效劳和功能提供应用户。.什么事系统调用？系统调用与普通调用的区别是什么？答：系统调用本质上是应用程序请求操作系统内核完成某功能的一种过程调用，但它是一种特殊的过程调用，他与

3、一般的过程调用有以下几方面明显差异：调用形式不同被调代码的位置不同提供方式不同调用的实现不同*4、系统调用有哪几种类型？第三章2.请描述进程的定义和属性。答：进程是具有独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配、调度和保护的独立单位。进程的属性有：结构性共享性动态性独立性制约性并发性3.请描述进程与程序的区别及关系。答：程序是静止的，进程是动态的。进程包括程序和程序处理的对象数据集，进程能得到程序处理的结果。进程和程序并非一一对应的，一个程序运行在不同的数据集上就构成了不同的进程。通常把进程分为“系统进程和“用户进程两大类，把完成操作系统功能的进程称为系统进程，而完成用

4、户功能的进程那么称为用户进程。 4、进程有哪3种根本状态？3种进程状态如何变化。1答：1413121执行就绪阻塞新建终止56转换1：CPU调度算法将CPU分配给此进程转换2：执行进程的时间片用完，或被其他更重要的进程抢占CPU转换3：等待某种事件如I/O的完成，或被他人占用的临街资源变成可用状态转换4：进程所等的事件发生如I/O完成，或所等待的临界资源变成可用状态转换5：进程允许被执行5态图转换6：进程被终止5态图2答：通常，根据进程执行过程中不同时刻的状态，可归纳为三种根本状态： · 等待态 ：等待某个事件的完成； · 就绪态 ：等待系统分配处理器以便运行； ·

5、 运行态 ：占有处理器正在运行。 进程在执行中状态会不断地改变，每个进程在任何时刻总是处于上述三种根本状态的某一种根本状态，进程状态之间转换关系：运行态等待态 往往是由于等待外设，等待主存等资源分配或等待人工干预而引起的。 等待态就绪态 那么是等待的条件已满足，只需分配到处理器后就能运行。 运行态就绪态 不是由于自身原因，而是由外界原因使运行状态的进程让出处理器，这时候就变成就绪态。例如时间片用完，或有更高优先级的进程来抢占处理器等。 就绪态运行态 系统按某种策略选中就绪队列中的一个进程占用处理器，此时就变成了运行态。 11.单道批处理环境下有5个作业，个作业进入系统的时间和估计运行时间如表3

6、-11(a)所示题表3-11(a)作业进入系统时间估计运行时间/分钟18:004028:203038:301249:001859:105(1)如果应用先来先效劳的作业调度算法，试将题表3-11(b)填写完整。题表3-11(b)作业进入系统时间估计运行时间/分钟开始时间结束时间周转时间/分钟18:00408:008:404028:20308:409:105038:30129:109:225249:00189:229:404059:1059:409:4535作业平均周转时间T=40+50+52+40+35/5=43.4分钟()如果应用最短作业优先的作业调度算法，试将题表3-11(c)填写完整。题表

7、3-11(c)作业进入系统时间估计运行时间/分钟开始时间结束时间周转时间/分钟18:00408:008:404028:20308:529:226238:30128:408:522249:00189:279:454559:1059:229:2717作业平均周转时间T=(40+62+22+45+17)/5=37.2分钟12.有一个具有两道作业的批处理系统，作业调度采用短作业优先的非抢式调度算法，进程调度采用以优先数为根底的抢占式调度算法，在题表3-12所示的作业序列中，作业优先数即为进程优先数，优先数越小优先级越高。题表3-12作业进入系统时间估计运行时间/分钟优先数A10:00405B10:20

8、303C10:30504D10:502061列出所有作业进入内存时间及结束时间。2计算平均周转时间。作业进入内存时间/分钟结束时间/分钟周转时间/分钟A10:0011:0070B10:3010:5030C11:1012:0050D10:5012:0090平均周转时间=(70+30+50+90)/4=60分 第四章1.进程间同步和互斥的含义是什么？答：同步：并发进程之间存在的相互制约和相互依赖的关系。互斥：假设干进程共享一资源时，任何时刻只允许一个进程使用。14.假定具有5个进程的进程集合P=P0,P1,P2,P3,P4，系统中有3类资源A，B和C。其中A类资源有10个,B类资源有5个，C类资源

9、有7个。假定在某时刻有如题表4-14所示的状态。题表4-14AllocationMaxAvailableA B CA B CA B CP0P1P2P3P40 1 02 0 03 0 22 1 10 0 27 5 33 2 29 0 22 2 24 3 33 3 2试给出Need，并说明当前系统是否处于平安状态，如果是，给出平安序列。如果不是，说明理由。答：当前系统处于平安状态，平安序列如下求解：work = Available = (3 , 3 , 2 ) 寻找Needj<=work = ( 3 , 3 , 2 ) ( j = 0 , 1 , 2 , 3 , 4) j = 1 Need1

10、 = (1 ,2 ,2 )<= (3 , 3 , 2 ) work : = (3 , 3 , 2 ) + (2 ,0 ,0 ) = (5 , 3 , 2 ) 寻找Needj<= work = ( 5 , 3 , 2 ) ( j = 0 , 2 , 3 , 4) j = 3 Need3 = (0 ,1 ,1 )<= (5 , 3 , 2 ) work : = (5 , 3 , 2 ) + (2 ,1 ,1 ) = (7 , 4 , 3 ) 寻找Needj<= work = (7 , 4 , 3 ) ( j = 0 , 2 , 4) j = 4 Need4 = (4 ,3

11、,1 )<= (7 , 4 , 3 ) work : = (7 , 4 , 3 ) + (0 ,0 ,2 ) = (7 , 4 , 5) 寻找Needj<= work = (7 , 4 , 5) (j = 0 , 2 ) j = 2 Need2 = (6 ,0 ,0 )<= (7 , 4 , 5 ) work : = (7 , 4 , 5 ) + (3 ,0 ,2 ) = (10 , 4 , 7) 寻找Needj<= work = (10 , 4 , 7) ( j = 0 ) j = 0 work : = (10 , 4 , 7 ) + (0 ,1 ,0 ) = (10

12、 , 5 , 7) 所以平安序列为P1，P3，P4，P2，P0。 、考虑一个共有150个存储单元的系统，如下分配给三个进程，P1最大需求70,己占有25；P2最大需求60,己占有40；P3最大需求60,己占有45。使用银行家算法，以确定下面的任何一个请求是否平安。(1)P4进程到达，P4最大需求60,最初请求25个。(2)P4进程到达，P4最大需求60,最初请求35。如果平安，找出所有的平安序列；如果不平安，给出结果分配情况。答：(1)由于系统目前还有150-25-40-45=40个单元，P4进程到达，把25个单元分给它。这时系统还余15个单元，可把15个单元分给P3，它执行完后会释放60个单

13、元。于是可供P1(还要45个单元)，P2(还要20个单元)，P4(还要35个单元)任何一个执行。平安序列为： P1，P2，P3，P4，P3，P1，P2，P4 P1，P2，P3，P4，P3，P1，P4，P2 P1，P2，P3，P4，P3，P2，P1，P4 P1，P2，P3，P4，P3，P2，P4，P1 P1，P2，P3，P4，P3，P4，P1，P2 P1，P2，P3，P4，P3，P4，P2，P1(2)P4进程到达，P4最大需求60,最初请求35。如果把35个单元分给P4，系统还余5个单元，不再能满足任何一个进程的需求，系统进入不平安状态。18.ProcessAllocationA B C DCl

14、aimA B C DAvailableA B C DNeedA B C DFinishWorkA B C DP00 0 3 20 0 4 41 6 2 20 0 1 2true1 6 2 2P11 0 0 02 7 5 01 7 5 0true1 6 5 4P21 3 5 43 6 10 102 3 5 6true1 9 8 6P30 3 3 20 9 8 40 6 5 2true1 9 9 10P40 0 1 40 6 6 100 6 5 6true2 9 9 10因为有着一个P0,P3,P4,P1,P2一个平安序列，所以系统是平安的。ProcessAllocationA B C DClai

15、mA B C DAvailableA B C DNeedA B C DFinishWorkA B C DP00 0 3 20 0 4 40 4 0 00 0 1 2false0 4 0 0P11 0 0 02 7 5 01 7 5 0falseP22 5 7 63 6 10 101 1 3 4false P30 3 3 20 9 8 40 6 5 2false P40 0 1 40 6 6 100 6 5 6false 根据Work<=Needi,找不到一个平安序列，所以系统不能分配资源给它。 第五章*2.什么是地址重定位？它分为哪几种？各具有什么特点？6试比拟分页式存储管理和分段式存储

16、管理。段式页式分段由用户设方案分，每段对应一个相应的的程序模块，有完整的逻辑意义分页用户看不见，由操作系统为内存管理划分段面是信息的逻辑单位页面是信息的物理单位便于段的共享，执行时按需动态链接装入。页一般不能共享段长不等，可动态增长，有利于新数据增长。页面大小相同，位置不能动态增长。二维地址空间：段名、段中地址；段号、段内单元号一维地址空间管理形式上象页式，但概念不同往往需要屡次缺页中断才能把所需信息完整地调入内存实现页段的共享是指某些作业的逻辑页号段号对应同一物理页号内存中该段的起始地址。页段的保护往往需要对共享的页面段加上某种访问权限的限制，如不能修改等；或设置地址越界检查，对于页内地址段

17、内地址大于页长段长的存取，产生保护中断。*8.说明页式系统中几种常用置换算法的根本思想。11、一个页式存储管理系统使用FIFO，OPT和LRU页面替换算法，如果一个作业的页面走向为：2，3,2,1,5,2,4,5,3,2,5和2。当分配给该作业的物理页框块数为3时，试计算访问过程中发生的缺页中断次数和缺页中断率。答：1根据所给页面走向，使用OPT算法时，页面置换情况如下表所示：走向232152453252块12222442块2333333块315555缺页缺缺缺缺缺缺缺页中断次数为：6缺页中断率为：6/122根据所给页面走向，使用FIFO算法时，页面置换情况如下表所示：走向2321524532

18、52块1222555333块233322255块31114442缺页缺缺缺缺缺缺缺缺缺缺页中断次数为：9缺页中断率为：9/123根据所给页面走向，使用LRU算法时，页面置换情况如下表所示：走向232152453252块12222555块2335233块311442缺页缺缺缺缺缺缺缺缺页中断次数为：7缺页中断率为：7/12*12.*13.段号段首地址段长0400600113004002100200给定以下地址为段号和位移数，求物理地址。1答：1) 0,4300<=400<=(600-1)物理地址=400+430=8302) 2,4000<=2<=(3-1)0<=40

19、0>200-1 地址越界3) 3,100S=3 > 3-1段号越界2答： (1)物理地址=400+430=830(2)物理地址=1300+200=1500(3)地址越界(4)缺段中断*14.*15.0A5C=0000 1010 0101 11001KB=210B虚拟地址的高六位为页号，低10位为页内地址页号=000010B=2 ,对应的物理块号为4，页内地址=1001011100B=604物理地址=4*1024+604=4700093C=0000 1001 0011 1100 页号为2，对应的物理块为4，页内地址=100111100=316物理地址=4*1024+316=44121

20、6设有一页式存储管理系统，向用户提供的逻辑地址空间最大为16页，每页2048字节，内存总共有8个存储块。试问逻辑地址至少应为多少位？内存空间有多大？答：24×211=215，所以逻辑地址至少应为15位23×211=16KB，内存空间为16KB第六章*2.操作系统中常见的设备控制方式有哪些？3为什么要引入缓冲技术？其实现的根本思想是什么？引入缓冲技术的理由：改善中央处理器与外围设备之间速度不匹配的矛盾。协调逻辑记录大小与物理记录大小不一致的问题。提高CPU和I/O设备的并行性。减少I/O对CPU的中断次数和放宽对CPU中断响应时间的要求。缓冲技术实现的根本思想：当一个进程执行

21、写操作输出数据时，先向系统申请一个输出缓冲区，将数据高速送到缓冲区。假设为顺序写请求，那么不断把数据填到缓冲区，直到它被装满为止。此后，进程可以继续它的计算，同时，系统将缓冲区内容写到I/O设备上。当一个进程执行读操作输入数据时，先向系统申请一个输入缓冲区，系统将一个物理记录的内容读到缓冲区中，根据进程要求，把当前需要的逻辑记录从缓冲区中选出并传送给进程。*4.*5.*6.*7Spooling如何把独占设备改造成共享设备的？SPOOLing是Simultaneous Peripheral Operation On-Line即外部设备联机并行操作的缩写，它是关于慢速字符设备如何与计算机主机交换信

22、息的一种技术，也称为假脱机技术。SPOOLing系统既不同于脱机方式，也不同于直接耦合方式。它在输入和输出之间增加了“输入井和“输出井的排队转储环节，以消除用户的“联机等待时间。在系统输入模块收到作业输入请求信号后，输入管理模块中的读过程负责将信息从输入装置中读入输入井缓冲区。当缓冲区满时，由写过程将信息从缓冲区写到外存的输入井中，读过程和写过程反复循环，直到一个作业输入完毕。当读过程读到一个硬件结束标志之后，系统再次驱动写过程把最后一批信息写入外存输入井并调用中断处理程序结束该次输入。然后，系统为该作业建立作业控制块，从而使输入井中的作业进入作业等待队列，等待作业调度程序选中后进入内存运行。

23、系统在管理输入井过程中可以“不断读入输入的作业，直到输入结束或输入井满而暂停。SPOOLing 系统并没有为任何进程分配，而只是在输入井和输出井中为进程分配一存储区和建立一张I/O请求表。这样便把独占设备改造为共享设备。8假定磁盘有200个柱面，编号0199，当前存取臂的位置在143号柱面上，并刚刚完成了125号柱面的效劳请求，如果请求队列的先后顺序是：86，147，91，177，94，150，102，175，130；试问：为完成上述请求，以下算法存取臂移动的总量是多少？并算出存取臂移动的顺序。1先来先效劳算法FCFS。2最短查找时间优先算法SSTF。3扫描算法SCAN。4电梯调度。由于当前存

24、取臂的位置在143号柱面上，并刚刚完成125号柱面的效劳请求，所以其存取臂的方向如下图。(1)先来先效劳算法移动次序依次为143à86à147à91à177à94à150à102à175à130。存取臂移动次数为|86-143| + |147-86| + |91-147| + |177-91| + |94-177| + |150-94| + |102-150| + |175-102| + |130-175|= 57 + 61 + 56 + 86 + 83 + 56 + 48 + 73 + 45= 565次

25、2最短查找时间优先：总是先执行查找时间最短的那个磁盘请求。移动次序依次为：143à147à150à130à102à94à91à86à175à17存取臂移动次数为4 + 3 + 20 + 28 + 8 + 3 + 5 + 89 + 2 = 162次3扫描算法SCAN：磁盘臂每次沿一个方向移动，扫过所有的柱面，遇到最近的I/O请求便进行处理，直到最后一个柱面后，再向相反的方向移动回来。移动次序依次为：143à147à150à175à177à199à1

26、30à102à94à91à86。存取臂移动次数为|199-143| + |86-199| = 56 + 113 = 169次。4电梯调度算法：每次总是选择沿臂的移动方向最近的那个柱面，如果同一柱面上有多个请求，还需进行旋转优化。移动次序依次为：143à147à150à175à177à130à102à94à91à86。存取臂移动次数为：|143-177| + |177-86| = 34 + 91 = 125次算法移动次序存取臂移动次数FCFS143à86&#

27、224;147à91à177à94à150à102à175à130565次SSTF143à147à150à130à102à94à91à86à175à17162次SCAN143à147à150à175à177à199à130à102à94à91à86169次电梯调度143à147à150à175à17

28、7à130à102à94à91à86125次8、假定磁盘有200个柱面，编号0 199，当前存取臂的位置在143号柱面上，并刚刚完成了125号柱面的效劳请求，如果请求队列的先后顺序是：86,147,91,177,94,150,102,175,130；试问：为完成上述请求，以下算法存取臂移动的总量是多少？并算出存取臂移动的顺序。(1)先来先效劳算法FCFS；(2)最短查找时间算法SSTF；(3)扫描算法SCAN。答：FCFS: 顺序是：143-86-147-91-177-94-150-102-175-130(143-86)+(147-86)+(1

29、47-91)+(177-91)+(177-94)+(150-94)+(150-102)+(175-102)+(175-130)=565SSTF:顺序是：143-147-150-130-102-94-91-86-175-177(147-143)+(150-147)+(150-130)+(130-102)+(102-94)+(94-91)+(91-86)+(175-86)+(177-175)=162SCAN:顺序是: 143-147-150-175-177-130-102-94-91-86(177-143)+(177-86)=125 第七章*2、什么是文件的逻辑结构？它有哪几种组织方式？3什么是文件的物理结构？它有哪几种组织方式？文件的物理结构和组织是指逻辑文件在物理存储空间中的存放方法和组织关系。组织方式1顺序文件 将文件中逻辑上连续的信息存放到存储介质的依次向另的块中便形成顺序结构，这类文件叫顺序文件，又称连续文件。2连接文件 使用指针来表示文件中各个记录之间的关系，文件信息存放在外存的假设干个物理块中，第一块文件信息的物理地址由文件目录给出，而每一块的指针指出了