操作系统课后复习题答案

操作系统课后复习题答案第一章一、简答题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、控制程序履行、改良人机界面、供给各样服务

,并合理组织计算机工作流程和为用户有效地使用计算机供给优秀运转环境的一种系统软件

.主要作用服务用户—操作系统作为用户接口和公共服务程序进度交互—操作系统作为进度履行的控制者和协调者系统实现—操作系统作为扩展机或虚构机资源管理—操作系统作为资源的管理者和控制者什么是多道程序设计？多道程序设计有什么特色？多道程序设计是指允很多个作业（程序）同时进入计算机系统内存并履行交替计算的方法。从宏观上看是并行的，在一个时间段，它们都在同时履行，都处于履行的开始点和结束点之间；从微观上看是串行的，在某一时刻，他们在同一台计算机上交替、轮番、穿插地履行。1）能够提高CPU、内存和设施的利用率；2）能够提高系统的吞吐率，使单位时间内达成的作业数目增添；（3）能够充散发挥系统的并行性，使设施和设施之间，设施和CPU之间均可并行工作。分时系统中，什么是响应时间？它与哪些要素相关？分时系统的响应时间是指用户从终端发出一个命令到系统办理完这个命令并做出回答所需要的时间。这个时间受时间片长度、终端用户个数、命令自己功能、硬件特征、主存与辅存的互换速度等影响。现代操作系统拥有哪些基本功能？请简单表达之。（1）办理器管理；（2）储存管理；（3）设施管理；（4）文件管理；（5）联网与通讯管理。/*tips*/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度竞争使用资源，因为计算机系统的物理资源是可贵和罕有的，操作系统让众多进度共享物理资源，这类共享称为资源复用。（1）时分复用共享资源从时间上切割成更小的单位供进度使用；（2）空分复用共享资源从空间上切割成更小的单位供进度使用。二、应用题2、答：画出两道程序并发履行图以下：(1)两道程序运转时期，CPU存在安闲等候，时间为100至150ms之间(见图中有色部分)。(2)程序A无等候现象，但程序B有等候。程序B有等候时间段为180ms至200ms间(见图中有色部分)。5、答：画出三个作业并行工作图以下(图中着色部分为作业等候时间)：(1)Job1从投入到运转达成需80ms，Job2从投入到运转达成需90ms，Job3从投入到运行达成需90ms。CPU安闲时间段为：60ms至70ms，80ms至90ms。所以CPU利用率为(90-20)/90=7/9=%。设施I1安闲时间段为：20ms至40ms，故I1的利用率为(90-20)/90=7/9=%。设施I2安闲时间段为：30ms至50ms，故I2的利用率为(90-20)/90=7/9=%。在以下例子中，区分“时分复用共享”与“空分复用共享”，并对其进行简单解说。1、住所区的土地2、个人计算机3、教室的黑板4、公共汽车上的椅子5、UNIX系统中的单用户文件6、分时系统中的打印机7、C/C++运转时的系统货仓1，3，7属于可再分的资源，应属于空分，其余的不行再分是依照时间先以后进行复用，所以就是时分复用第二章一、简答题什么是进度?计算机操作系统为何要引入进度?进度是拥有独立功能的程序在某个数据会合上的一次运转活动,是计算机操作系统进行资源分派和保护的基本单位.(1)刻画程序的并发性;(2)解决资源的共享性.20.进度的最基本状态有哪些?哪些事件能够惹起不一样状态间的变换?进度的三种基本状态：就绪态、运转态、等候态。状态间的变换：运转态行出运度现调完等被用待片事件间时就绪态等候态等候事件结束七态模型：新建态(new):进度被创立，还没有进入就绪行列。就绪态(ready):进度具备运转条件，等候系统分派办理器。挂起就绪态(readysuspend)：进度具备运转条件，但目前在外存中。运转态(running):进度据有办理器正在运转。停止态(exit):进度达到正常结束点或被其余原由所停止，下一步将被撤除。f.等候态(wait):又称堵塞态或休眠态。进度正在等候某个事件达成，目前不具备运转条件。g.挂起等候态(blockedsuspend):进度正在等候某个事件达成，并且在外存中。何谓进度控制块（PCB）？它包括哪些基本信息？进度控制块是进度存在的独一表记，是操作系统用来记录和刻画进度状态及环境信息的数据结构，是进度动向特色的聚集，也是操作系统掌握进度的独一资料结构和管理进度的主要依照。（1）表记信息；（2）现场信息；（3）控制信息。38.试从调动性，并发性，拥有资源及系统开支方面对进度和线程进行比较./*tips*/从必定意义上讲，进度就是一个应用程序在办理机上的一次履行过程，而线程是进度中的一部分，进度包括多个线程在运转。

它是一个动向的观点，a.调动性。在传统的操作系统中，拥有资源的基本单位和独立调动、分派的基本单位都是进度，在引入线程的OS中，则把线程作为调动和分派的基本单位，而把进度作为资源拥有的基本单位；b.并发性。在引入线程的OS中，不单进度之间能够并发履行，并且在一个进度中的多个线程之间，亦可并发履行，因此使OS拥有更好的并发性；拥有资源。不论是传统的操作系统，仍是引入了线程的操作系统，进度一直是拥有资源的一个基本单位，而线程除了拥有一点在运转时必不行少的资源外，自己基本不拥有系统资源，但它能够接见其隶属进度的资源；开支。因为创立或撤除进度时，系统都要为之分派和回收资源，如内存空间等，进度切换时所要保留和设置的现场信息也要显然地多于线程，所以，操作系统在创立、取消和切换进度时所付出的开支将明显地大于线程。办理器调动分为哪几种种类？简述各种调动的主要任务。高级调动，中级调动，初级调动。高级调动，创立就绪进度和做进度达成后的善后工作。中级调动，依据内存资源状况决定内存中所能容纳进度的数目，对调。

并达成内存和外存中进度的初级调动，依据某种原则决定就绪行列中哪个进度使用。

/线程获取办理器，并将办理器出让给它二、应用题5、答：采纳短作业优先算法调动时，三个作业的总周转时间为：T1=a+(a+b)+(a+b+c)=3a+2b+c①若不按短作业优先算法调动，不失一般性，设调动序次为：J2、J1、J3。则三个作业的总周转时间为：T2=b+(b+a)+(b+a+c)=3b+2a+c②令②-①式获取：T2-T1=b-a>0可见，采纳短作业优先算法调动才能获取最小均匀作业周转时间。12、答：(1)FCFS调动算法优先级调动算法(3)时间片轮转法(每个作业获取同样的2分钟长的时间片)ABCDEABDEABEAEA轮转履行

按序次20.有一个四道作业的操作系统，若在一段时间内先后抵达6个作业，它们的提交和预计运行时间由下表给出：系统采纳SJF调动算法，作业被调动进入系统后半途不会退出，但作业运转时可被更短作业抢占。(1)分别给出6个作业的履行时间序列、即开始履行时间、作业达成时间、作业周转时间。(2)计算均匀作业周转时间。25.每个作业运转将经过两个阶段：作业调动(SJF算法)和进度调动(优先数抢占式)。此外，批办理最多容纳2道作业，更多的作业将在后备行列等候，优先级高进入内存履行。10:00，作业A抵达并投入运转。(2)10:20，作业

B抵达且优先权高于作业

A，故作业

B投入运转而作业

A在就绪队列等候。等候。

(3)(4)

10:30，作业C抵达，因内存中已有两道作业，故作业C进入作业后备行列10:50，作业B运转结束，作业D抵达，按SJF短作业优先算法，作业D被装入内存进入就绪行列。而因为作业A的优先级高于作业D，故作业A投入运转。

(5)

11:10，作业A运转结束，作业C被调入内存，且作业C的优先级高于作业D，故作业C投入运转。12:00，作业C运转结束，作业D投入运转。12:20，作业D运转结束。各作业周转时间为：作业A70，作业B30，作业C90，作业D90。均匀作业周转时间为70分钟。第三章一、简答题解说并发性与并行性答：计算机操作系统中把并行性和并发性显然区分开，主假如从微观的角度来说的，详细是指进度的并行性（多办理机的状况下，多个进度同时运转）和并发性（单办理机的状况下，多个进度在同一时间间隔运转的）。什么是临界区和临界资源？临界区管理的基来源则是什么？并发进度中与共享变量相关的程序段称为临界区。共享变量所代表的资源叫做临界资源，即一次仅供一个进度使用的资源。1）一次至多有一个进度进入临界区内履行；2）假如已有进度在临界区内，试图进入此临界区的其余进度应等候；3）进入临界区的进度应在有限时间内退出，以便让进度等候行列中的一个进度进入。什么是死锁？什么是饥饿？所谓死锁是指在多道程序系统中，一组进度中的每一个进度都无穷期等候被该组进度中的另一个进度所据有且永久不会开释的资源。比如：1、桌子上有慢慢一桌子的美食，但是只有一双筷子。2、甲拿了一根，而后在找另一根。3、乙拿了一根，而后也在找另一根。4、因为他们都掌握了对方必需的资源，致使最后他们俩谁都吃不到美食。饥饿指的是等候时间已经影响到进度运转，此时称为饥饿现象。假如等候时间过长，致使进程使命已经没存心义时称该进度被饿死。比如：1、小明要告诉妈妈明日开家长会。2、小明妈妈因为工作太忙，在企业加班，没有回家。3、于是次日，小明的妈妈就错过了家长会。（“饿死”）4、其实小明的妈妈没有出现“死锁”。不过小明的优先级过低，不如工作重要。试述产存亡锁的必需条件。互斥条件；据有和等候条件；不剥夺条件；循环等候条件。/*tips*/产存亡锁的四个必需条件：1）互斥条件：一个资源每次只好被一个进度使用。2）恳求与保持条件：一个进度因恳求资源而堵塞时，对已获取的资源保持不放。3）不剥夺条件：进度已获取的资源，在末使用完从前，不可以强行剥夺。4）循环等候条件：若干进度之间形成一种头尾相接的循环等候资源关系。死锁产生的原由及预防死锁的方法进度推动次序不当、PV操作使用不当、同类资源分派不均或对某些资源的使用未加限制等，不单与系统拥有的资源数目相关，并且与资源分派策略、进度对资源的使用要求以及并发进度的推动次序相关。1）损坏条件1（互斥条件）；2）损坏条件2（据有和等候条件）；3）损坏条件3（不剥夺条件）；4）损坏条件4（循环等候条件）。32.一台计算机有8台磁带机.他们有

N个进度竞争使用

,每个进度可能需要

3台磁带机

.请问N为多少时,系统没有死锁的危险？N=1或2或3.当N=3时，磁带机的分派为：2个进度是3个，1个进度是2个，所从前面的两个进度用完就能够开释出来，假如N=4时，可能出现每个进度都分派2个磁带机，这样，每一个进度都要等候一个磁带机，但是磁带机已经分派光了，所以每个进度都在等候，就造成了死锁了。二、应用题2、答：不一样1）:初值为1，范围为[-n+1,1]；（2）：初值为m，范围为[-n+m,m]。23.31.答案1：将独木桥的两个方向分别标志为A和B。用整型变量countA和countB分别表示A、B方向上已在独木桥上的行人数。初值为0。需要设置三个初值都为1的互斥信号量：SA用来实现对countA的互斥接见，SB用来实现对countB的互斥接见，mutex用来实现对独木桥的互斥使用。(2)方向行人过桥：BeginP(SA);countA=countA+1;if(countA==1)P(mutex);V(SA);过桥；P(SA);countA=countA-1;if(countA==0)V(mutex);V(SA);End方向行人过桥：BeginP(SB);countB=countB+1;if(countB==1)P(mutex);V(SB);过桥；P(SB);countB=countB-1;if(countB==0)V(mutex);V(SB);End解答2:semaphorewait,mutex1,mutex2;mutex1=mutex2=1;wait=1;intcounter1,counter2;counter1=0;counter2=0;processP左( ){while(true){P(mutex1);count1++;if(count1==1)P(wait);V(mutex1);过独木桥;P(mutex1);count1--;if(count1==0)V(wait);V(mutex1);}}processP右( ){while(true){P(mutex2);count2++;if(count2==1)P(wait);V(mutex2);过独木桥;P(mutex1);count2--;if(count2==0)V(wait);V(mutex2);}}34.stop用于当另一方提出过桥时，应阻挡对方未上桥的后继车辆。semaphorestop,wait,mutex1,mutex2;stop=mutex1=mutex2=1;wait=1;intcounter1,counter2;counter1=0;counter2=0;cobeginprocessP东( ){P(stop);P(mutex1);count1++;if(count1==1)P(wait);V(mutex1);V(stop);

processPP(stop);P(mutex2);count2++;if(count2==1)P(wait);V(mutex2);V(stop);

西( ){{

过桥};

{

过桥};P(mutex1);Count1--;if(count1==0)V(wait);V(mutex1);

P(mutex2);count2--;if(count2==0)V(wait);V(mutex2);}}coend36.假设某计算机系统有R1和R2两类可使用资源(此中R1有两个单位，R2有一个单位)，它们被进度P1和P2所共享，且已知两个进度均以以下次序使用两类资源：→申请R1→申请R2→申请R1→开释R1→开释R2→开释R1→试求出系统运转过程中可能抵达的死锁点，并画出死锁点的资源分派图(或称进度资源图)解：在此题中，当两个进度都履行完第1步后，即进度P1和进度P2都申请到了一个R1类资源时，系统进入不安全状态。跟着两个进度的向前推动，不论哪个进度履行完第2步，系统都将进入死锁状态。可能抵达的死锁点是：进度P1据有一个单位的R1类资源及一个单位的R2类资源，进度P2据有一个单位的R1类资源，此时系统内已无安闲资源，而两个进度都在保持已据有资源不开释的状况下持续申请资源，进而造成死锁；或进度P2据有一个单位的R1类资源及一个单位的R2类资源，进度P1据有一个单位的R1类资源，此时系统内已无安闲资源，而两个进度都在保持已据有资源不开释的状况下持续申请资源，进而造成死锁。假设进度P1成功履行了第2步，则死锁点的资源分派图以下图。/*tips*/循环等候条件（安全检测）第四章一、简答题1、试述储存管理的基本功能。答：1）储存分派；2）地点映照；3）储存保护；4）储存共享；5）储存扩大。4．何谓地点变换（重定位）？哪些方法能够实现地点变换。可履行的程序逻辑地点变换（绑定）为物理地点的过程称为地点变换。实现方法：静态地点重定位，动向地点重定位，运转时链接地点重定位。什么是虚构储存器？列举采纳虚构储存技术的必需性和可能性。虚构储存器：在拥有层次结构储存器的计算机系统中，自动实现部分装入和部分替代功能，能从逻辑上为用户供给一个比物理主存容量大得多的、可寻址的“主储存器”。必需性：可用较小的内存空间履行较大的程序，能容纳更多的并发履行程序。可能性：鉴于程序的局部性原理。10．试述恳求分页虚存管理的实现原理。恳求分段虚存管理是将进度信息副本寄存在外存中，当它被调动投入运转时，程序和数据没有所有装入内存，仅装入目前使用段，进度履行过程中接见到不在内存的段时候，再由系统自动调入。11．试述恳求分段虚存管理的实现原理。恳求分段虚构储存系统把作业的所有分段的副本都寄存在协助储存器中，看作业被调动投入运转时，第一把目前需要的一段或几段装入主存，在履行过程中接见到不在主存的段时再把它们动向装入。1、虚地点以程序的逻辑结构区分红段，这是段页式储存管理的段式特色。2、实地点区分红地点固定、大小相等的页框（块），这是段页式储存管理的页式特色3、将每一段的线性地点空间区分红与页框大小相等的页面，于是形成了段页式储存管理的特色4、逻辑地点形式为：段号(s)段内页号(p)页内位移(d)关于用户来说，段式虚构地点应当由段号s和段内位移d’构成，操作系统内部再自动把d’解说成两部分：段内页号p和页内位移d，也就是说，d’=p×块长+d。18．试述实现虚构储存器的基来源理。作业运转从前仅将目前要运转的那部分页面和段先装入内存即可开始运转，在程序的运转中，发现所要接见的段不在内存中时，再有操作系统将其调入内存，程序即可持续履行下去。二、应用题3.答：(1)作业的物理块数为3块，使用FIFO为9次，9/12=75%。使用LRU为7次，7/12=58%。使用OPT为6次，6/12=50%。作业的物理块数为4块，使用FIFO为6次，6/12=50%。使用LRU为6次，6/12=50%。使用OPT为5次，5/12=42%。作业的物理块数为3块，使用FIFO为9次，9/12=75%。使用LRU为10次，10/12=83%。使用OPT为7次，7/12=58%。作业的物理块数为4块，使用FIFO为10次，10/12=83%。使用LRU为8次，8/12=66%。使用OPT为6次，6/12=50%。在一分页储存管理系统中,逻辑地点长度为16位,页面大小为4096B,现有一逻辑地点为2F6AH,且第0、1、2页挨次寄存在10、12、14号物理块中,问相应的物理地点为多少?4096B=2^12B16位寻址一共2^16B分页储存.共分的页：2^16/2^12=2^4=16共分16页.第0页的地点范围0H-0FFFH第1页的地点范围1000H-1FFFH第2页得地点范围2000H-2FFFH.第14页E000H-EFFFH第15页F000H-FFFFH所以物理地点为：2F6AH-2000H+E000H=F6AH+E000H=EF6AH/*tips*/地点同为16位逻辑地点物理地点页号页内陆点页框页内陆点29.答：1)6802)9153)9044)越界5)17506)越界。30.答：1)页面接见序列为，1，2，2，1，4，2，3，3，5，5，40，0，1，1，0，3，1，2，2，4，4，3。）2)FIFO为5次，缺页中止率为5/12=%。LRU为6次，缺页中止率为6/12=50%。LRU反比FIFO缺页中止率高。第五章一、简答题2．试述各样I/O控制方式及其主要优、弊端。1）轮询方式：又称程序直接控制方式，使用查问指令测试设施控制器的忙闲状态位，确立内存和设施能否能互换数据。长处：原理简单，成本便宜。弊端：轮询方式的主要弊端是运转效率不足。2）中止控制方式：cpu启动I/O设施后不用查问I/O设施能否准备就绪，而是持续履行现行程序，对设施能否准备就绪不加过问。长处：不用忙于查问I/O准备状况，cup和I/O设施可实现部分并行，大大提高了cup的利用率。弊端：输入输出操作直接由中央办理器控制，每传递一个字符或一个字，都要发生一次中止，仍耗资大批中央办理器时间。（3）DMA方式：内存和设施之间有一条数据通路成块的传说数据，在主机和I/O设施之间成块的传递数据过程中，无需CPU干涉，实质操作由DMA直接履行达成。长处：实现线路简单，价钱便宜。弊端：增添主存地点寄存器，数据移位寄存器等硬件，不单有中止结构，还增添了DMA传输控制结构，增添了成本，但功能较差，不可以知足复杂的I/O操作要求。（4）通道方式：又称I/O办理器，能达成内存和设施之间的信息传递，与CPU并行的履行操作。长处：a>.自成独立系统，大大减少了外头设施和中央办理器的逻辑关系，把中央办理器从琐碎的输入输出操作中解放出来；b>.外头和中央办理器能实现并行操作；c>.通道和通道之间能实现并行操作；d>.各通道上的外头设施也能实现并行操作。弊端：a>.拥有通道装置的计算机的主机、通道、控制器和设施之间用四级连结，实行三级控制；b>.价钱较高，一般在大型机中使用。21、什么是虚构设施？实现虚构设施的主要条件是什么？虚构设施：为了提高独占设施的利用率，采纳SPOOLING技术，用可共享的设施模拟独占设备，使独占设施成为共享设施，使每个作业感觉自己分到了独占设施。这类模拟的独占设施称为虚构设施。主要条件是拥有：(1)预输入程序；(2)井管理程序；(3)缓输出程序。26．Spooling是怎样把独立型设施改造成共享型设施的？实现相应功能的守卫进度（线程）都在用户空间上运转，但所达成的是操作系统任务，即把本该有内核实现的功能外移。(1)预输入程序；(2)井管理程序；(3)缓输出程序。28．为何要引入设施独立性？怎样实现设施独立性？应用程序与详细的物理设施没关，系统要增减或更改设施时对源程序不用加怎样改正，易于应付I/O设施故障，增添设施分派的灵巧性，能更有效的原由设施资源，实现多道程序设计。用户往常不指定物理设施，而是指定逻辑设施，是的用户作业和物理设施分别开来，在经过其余门路成立逻辑设施和物理设施的映照。二、应用题1.（1）1+2+19*（18+1+2）办理完1以后（3ms时刻）磁头指向4开头（2）20*（1+2）物理记录逻辑记录1123425673。。。。。。2.答：办理序次为：100->110->129->147->186->78->64->41->27->18->12->10->8。挪动的总柱面数：（186-100）+（186-8）=264。5.答：5->3->2->1->47.先来先服务算法FCFS为565，挨次为-2-175-130。最短查找时间优先算法SSTF为162，挨次为30-175-177。扫描算法SCAN为169，挨次为75-02-94-91-86。(4)电梯调动为1