计算机课程操作系统习题答案

计算机专业课程操作系统习题解答第1章习题解答1．计算机系统由哪两大部分组成？答：计算机系统是能按照人的要求接受和存储信息，自动进行数据处理和计算，并输出结果信息的机器系统。计算机系统由两大部分组成：硬件（子）系统和软件（子）系统，其中硬件子系统是系统赖以工作的实体，它是有关的各种物理部件的有机的结合。软件子系统由各种程序以及程序所处理的数据组成，这些程序的主要作用是协调各个硬件部件，使整个计算机系统能够按照指定的要求进行工作。硬件子系统包括中央处理器、主存存储器、输人输出控制系统和各种外围设备。软件子系统包括系统软件、支援软件和应用软件三个部分。2．什么是计算机的操作系统？答：操作系统（OperatingSystem缩写OS）是一种系统软件。它对程序的执行进行控制,还使用户能方便地使用硬件提供的计算机功能，也使硬件的功能发挥得更好。它是一种用于管理计算机系统资源和控制程序执行的系统软件，它扩充系统的功能，为用户提供方便的使用接口和良好的运行环境。3．操作系统管理哪些资源？答：操作系统管理计算机系统的资源，其中硬件资源主要包括中央处理器、主存储器和各种外围设备；软件资源包括了程序和数据，通常这些程序和数据是以文件的方式存储和使用的。它说明资源的使用情况，实现多用户共享计算机系统的各种资源。4．为什么要把“I/O指令”等定义为特权指令？答：若用户程序中直接使用I／O指令，则可能引起冲突或由于某些意外而造成错误。例如,用户程序中要启动磁带后取磁带上的信息，但可能操作员错拿了另一用户的磁带，把它以磁带机上，这时用户程序启动磁带机后从磁带上得到的信息实际上不是自己需要的，就可能造成程序执行后得到结果不正确。更糟糕的是当用户程序启动磁带机的目的是要把一些信息记到磁带上，将可能覆盖已在磁带上的信息，即把另一用户磁带上的信息破坏了。为了防止类似于这样一类的错误启动外围设备的工作不是用户程序直接做，而是由操作系统来做。5．操作系统是如何防止用户使用特权指令的？答：为了防止用户程序中使用特权指令，计算机硬件结构区分两种操作模式：目态和管态,其中目态下只能使用除特权指令以外的指令，管态下可以使用全部指令。当在目态下使用特权指令时，硬件就发出信号：“程序使用非法指令”，且不允许程序继续执行下去。所以可以把用户程序置在目态下运行，而操作系统中必须使用特权指令的那部分程序可在管态下运行，这样可保证计算机系统的安全可靠。6．操作系统为什么要提供“系统调用”？答：系统调用是操作系统为用户程序提供的一种服务界面，也可以说是操作系统保证程序设计语言能正常工作的一种支持。在源程序一级，用户用程序设计语言描述算题任务的逻辑要求（如读文件、写文件等）。而这些要求的实现只通过调用操作系统提供的不同功能的子程序，即系统调用。7．批处理操作系统、实时操作系统和分时操作系统各有什么特点？答：批处理操作系统是将一批作业的程序和数据交给系统后，系统顺序控制作业的执行，当一个作业执行结束后自动转入下一个作业的执行。多道批处理操作系统，允许若干个作业同时装入主存储器，处理器轮流地执行各个作业，各个作业同时使用各自所需的外围设备。实时操作系统接收到外部信号后及时进行处理，并且要在严格的时限内处理完接收的事件。实时操作系统要求要有比分时操作系统更强的及时性。可靠性是实时系统最重要的设计目标之一。分时操作系统的主要特点是：①交互性。用户能够直接与计算机系统交互。②及时性。由于支持人机交互，所以主机应该尽快地对用户的要求给予响应。③独立性。这主要是指多个用户虽然在同时使用主机系统，但是他们相互之间是不干扰的。④多路性。分时操作系统在宏观上看，整个系统同时在为多个用户服务。8．从资源管理的观点来看，操作系统有哪些基本功能？答：从资源管理的观点看，操作系统的功能可分成五大部分，即：①处理器管理。操作系统按照一定的调度算法分配处理机。②存储管理。负责分配、回收和保护存储单元。③文件管理。涉及到文件存储空间的分配与回收、文件目录管理、文件读写与保护。④设备管理。对设备进行分配、回收与控制。⑤作业管理。负责作业的调度和作业控制。第2章习题解答1．什么是多道程序设计？为什么要采用多道程序设计？答:让多个算题同时进人一个计算机系统的主存储器并行执行，这种程序设计方法称为“多道程序设计”。对具有处理器与外围设备并行工作能力的计算机采用多道程序设计后，能充分发挥处理器的使用效率，增加单位时间内的算题量，提高整个系统的效率。2．进程有哪些基本状态？画出进程基本状态变化图。答:进程在生命周期中，有三个基本的状态，任何一个进程被创建之后，在其生命周期内的任一个时刻，它总是处于这三个基本从态中的一个状态中，且仅处在一个状态中。这三个基本状态分别是：①就绪态。处于这个状态的进程等待分配处理器以便运行。②运行态。处于这个状态的进程占有处理器正在运行。③等待态。处于等待态的进程是那些因为等待某个事件的完成而从运行态退出的进程。进程基本状态的转换如图2－3。3．列举进程状态发生变化的事件。答:引起就绪态＝＞运行态的变迁的事件有：①正在运行的进程时间片到而进入就绪队列。②正在运行的进程因为等待某个事件而转入等待状态时。③正在运行的进程出现故障或正常完成时。④就绪队列中出现更高优先数的进程抢占CPU时。引起运行态＝＞就绪态的变迁的事件有：①正在运行的进程时间片到，由执行转人就绪。②CPU被高优先数的进程抢占，正在运行的进程被迫转人就绪。引起运行态＿等待态的变迁的事件：正在运行的进程等待某种事件的发生时。如一个进程运行中启动了外围设备，等待外围设备传输；进程在运行中申请资源（主存空间、外围设备）得不到满足变成等待状态；进程在运行中出现了故障（程序错、主存错等）变成等待干预状态。引起等待态＝＞就绪态的变迁的事件：正在等待的事件完成时，等待态的进程被唤醒。如外围设备工作结束，使等待外围设备传输结束等待；等待的资源得到满足（另一进程归还）；故障排除后等待干预的进程结束等待。4．解释中断、中断源。答：由于某些事件的出现，中止现行进程的执行，而转去处理出现的事件，等适当的时候让被中止的进程继续运行的过程称为中断。引起中断的事件称“中断源”。5．硬件发现中断事件后应做哪些工作？答：中断装置发现中断事件后，首先把出现的中断事件存放到程序状态字寄存器中的中断码位置，然后把程序状态字寄存器中的“当前ＰＳＷ”作为“旧ＰＳＷ”存放到预先约定好的主存固定单元中保护起来，再把已经确定好的操作系统处理程序的“新ＰＳＷ”送到程序状态字寄存器，成为“当前ＰＳＷ”，这一过程称“交换ＰＳＷ”。中断装置通过交换ＰＳＷ使被中断进程让出处理器，且使处理器按照中断处理程序的“新ＰＳＷ”控制执行。于是中断处理程序就占用了处理器，它先从保存好的旧ＰＳＷ中取出中断码，分析发生的具体事件，从而可完成对中断事件的处理。6．中断处理程序应做哪些主要工作？答：中断处理程序应做的主要工作：①保护尚未被硬件保护的现场信息，如通用寄存器内容，控制寄存器内容。②设置中断屏蔽，使硬件只能响应比当前级别高的中断事件，而不响应其他事件。③按不同中断事件进行不同处理。④对事件处理结束后，转向进程调度程序。由进程调度程序去选择一个可以运行的进程。7．在一个单处理器多道程序设计系统中，现有两道作业在同时执行，一道以计算为主，另一道以输人输出为主，你将怎样赋予作业进程占有处理器的优先级？为什么？答：应该让输人输出为主的作业具有较高的优先级。当这种作业先占用处理器执行时，因常常要启动外围设备，一旦启动外围设备，它就会让出处理器，另一道作业就可占用处理器，使处理器和外围设备都处于忙状态。8．假定就绪状态的进程按其优先数自小到大顺序排成队列，当有一进程要进入就绪队列时，应按照它的优先数排在相应的位置上，试写出进程入队程序。答：将就绪进程的进程控制块按照从小到大顺序排成队列，当一进程就绪时，应把它的进程控制块按优先数插入就绪队列。考虑单向链接方式，入队过程如下：varhead，p，q，addpcb:link；beginifhead＝nilthenbeginhead：＝addpcb；head↑．next：＝nilend；elsebeginP：＝head；whileP＜＞nillandaddpcb↑．Pri＜＝P↑．pridobeginq:=p；p：＝p↑．nextend；q↑．next：＝addpcb；add↑．next：=pend；end；9．什么叫进程调度？进程调度怎样使被选中的进程能占用处理器。答:在多道程序设计的系统中，往往同时有多个进程处于就绪状态，它们都要求得到处理器运行。单处理器的计算机系统中，每一时刻只能让一个进程占用处理器，操作系统按照某种调度算法从就绪队列的进程中选择一个进程，让选中的进程占用处理器运行。这一过程称为进程调度。由于进程调度是把处理器分配给一个被选中的进程，所以，有时也把进程调度程序称为处理器调度。进程设计通过将选中进程的进程控制块中有关的现场信息，如通用寄存器、控制寄存器和程序寄存器的内容送入处理器相应的处理器中，来使该进程占有处理器。10．在分时系统中采用“时间片轮转”的调度策略有什么优越性？答：在分时系统中的每个终端用户都希望系统能及时地响应自己的各种请求，采用时间片轮转的调度策略，使系统在一定的时间里轮流为用户服务，使每个用户感到好像只有自己一人在使用计算机系统。为了使用户得到满意的服务，设计分时系统必须考虑如何确定时间片的长短，以及可同时接收的终端用户的个数。第3章习题解答1．解释下列术语逻辑地址；绝对地址；地址转换答:逻辑地址：对于用户来说，他无须知道自己的作业究竟是在主存的什么位置，他们可以认为自己的程序和数据就是放在从0地址开始一组连续的地址空间中，这个地址空间是程序用来访问信息所用的一系列连续地址单元的集合，该地址空间就是逻辑地址空间。逻辑地址空间中，地址单元的编号称为逻辑地址。绝对地址：主存也被按照连续的存储单元进行编号，绝对地址空间就是主存中一系列连续存储信息的物理单元的集合，也称绝对地址空间为存储地址空间或物理地址空间。绝对地址空间中物理单元的编号称为绝对地址。地址转换：由于一个作业装入到与其逻辑地址空间不一致的绝对地址空间，使得逻辑地址与绝对地址不同，而引起的对有关地址部分的调整，即逻辑地址转换成绝对地址的过程称为重定位，也称为地址转换。2．存储保护的目的是什么？怎样实现存储保护？答：存储保护的目的就是为了保护主存中各区域内的信息不被破坏，它包括存储的权限，存储不可跨越区域等等。为实现存储保护，必须由硬件和软件配合实现。比如在页式管理中，要由操作系统提供页表，硬件机构确定页的使用必须是安全的，如不能访问不属于自己的页等。3．什么叫重定位？重定位的方式有哪两种？比较它们的不同。答：由于一个作业装入到与其逻辑地址空间不一致的绝对地址空间，使得逻辑地址与绝对地址不同，而引起的对有关地址部分的调整，即逻辑地址转换成绝对地址的过程称为重定位，也称为地址转换。重定位有静态和动态两种情况。所谓静态重定位是在装入一个作业的时候，把作业中的指令地址和数据地址全部一次性地转换成绝对地址。所谓动态重定位是由软件和硬件相配合来实现的。地址重定位不再是装入的时候一次完成了，而是设置一个基址寄存器，装入作业的时候，将作业在主存区域的首地址放入到基址寄存器中。作业执行的时候，由硬件的地址转换机构动态地对地址进行转换，执行指令的时候，只要将逻辑地址加上基址寄存器的内容，就得到了绝对地址。静态重定位和动态重定位的不同在于：①静态重定位是在作业装入的时候一次完成，动态重定位是在作业执行时再实现的。②静态重定位是软件支持的，动态重定位是硬件和软件合作实现的。③静态重定位不能实现主存的移动，而动态重定位可以。④动态重定位还可能提供虚拟存储空间。4．比较固定分区、可变分区和页式存储管理的优缺点。答：固定分区优点：①能支持多道程序设计。②无需专门的硬件地址转换机构。缺点：①主存利用率不算太高，分配中出现内部零头问题。②分区大小固定不灵活，不能为程序动态申请内存。③不具备虚拟存储能力。可