操作系统-课后习题

第一章5．何谓脱机I/O和联机I/O？答：脱机I/O:程序和数据的输入和输出都是在外围机的控制下完成的在脱离主机的情况下进行的。联机I/O:是指程序和数据的输入输出都是在主机的直接控制下进行的。了解：【假脱机：在联机情况下实现的同时操作的技术。】11．OS有哪几大特征？其最基本的特征是什么？答：并发性、共享性、虚拟性和异步性四个基本特征；最基本的特征是并发性。13.什么是时分复用技术?举例说明它能提高资源利用率的根本原因是什么。答:时分复用技术：将资源在不同的时间片内分配给各进程以使该资源被重复利用，从而提高资源的利用率。原因:如采用时分复用技术的虚拟处理机，能够在不同的时间片内处理多个用户的请求，从而使得用户感觉自己独占主机，而处理机在这期间也被充分的利用。了解:空分复用技术：让同一个频段在不同的空间内得到重复利用，称之为空分复用。第二章2.画出下面四条诧句的前趋图:S1:a=x+y;S2:b=z+1;S3:c=a-b；S4:w=c+1;6．试从动态性，并发性和独立性上比较进程和程序。答：(1)动态性是进程最基本的特性，表现为由创建而产生，由调度而执行，因得不到资源而暂停执行，由撤销而消亡。进程有一定的生命期，而程序只是一组有序的指令集合，是静态实体。(2)并发性是进程的重要特征，同时也是OS的重要特征。引入进程的目的正是为了使其程序能和其它进程的程序并发执行，而程序是不能并发执行的。(3)独立性是指进程实体是一个能独立运行的基本单位，也是系统中独立获得资源和独立调度的基本单位。对于未建立任何进程的程序，不能作为独立单位参加运行。11．试说明进程在三个基本状态之间转换的典型原因。答：（1）就绪状态→执行状态：进程分配到CPU资源（2）执行状态→就绪状态：时间片用完（3）执行状态→阻塞状态：I/O请求（4）阻塞状态→就绪状态：I/O完成了解:三个基本状态是什么:(1)就绪状态(2)执行状态(3)阻塞状态第三章1．高级调度不低级调度的主要仸务是什么？为什么要引入中级调度？答:高级调度的主要任务：用于决定把外存上处于后备队列中的哪些作业调入内存，并为它们创建进程，分配必要的资源，然后，再将新创建的进程插入就绪队列上，准备执行。S2S1S3S4答:低级调度的主要任务：用于决定就绪队列中的哪个进程应获得处理机，然后再由分派程序执行将处理机分配给该进程的具体操作。引入中级调度的主要目的：是为了提高系统资源的利用率和系统吞吐量。12.试比较FCFS和SPF两种进程调度算法答:相同点：两种调度算法都是既可用于作业调度，也可用于进程调度；不同点：FCFS算法有利于长作业/进程，不利于短作业/进程。SPF算法有利于短作业/进程，不利于长作业/进程。28．在解决死锁问题的几个方法中，哪种方法最易于实现？哪种方法是资源利用率最高？答:解决/处理死锁的方法有:(1)预防死锁(2)避免死锁(3)检测(4)解除死锁其中预防死锁方法最容易实现，但由于所施加的限制条件过于严格，会导致系统资源利用率和系统吞吐量降低；而检测和解除死锁方法可是系统获得较好的资源利用率和系统吞吐量。第四章7.为什么要引入动态重定位?如何实现?答:为什么引入：程序在运行过程中经常要在内存中移动位置，为了保证这些被移动了的程序还能正常执行，必须对程序和数据的地址加以修改，即重定位。引入重定位的目的就是为了满足程序的这种需要。实现：要在不影响指令执行速度的同时实现地址变换，必须有硬件地址变换机构的支持，即须在系统中增设一个重定位寄存器，用它来存放程序在内存中的起始地址。程序在执行时，真正访问的内存地址是相对地址与重定位寄存器中的地址相加而形成的。了解:什么是动态重定位？如何实现？动态重定位：地址变换过程是在程序执行期间，随着对每条指令或数据的访问自动进行的。实现：在执行时，真正访问的内存地址是相对地址与重定位寄存器中的地址相加形成的。14.对文件区管理的目标和对对换空间管理的目标有何不同?答:对文件区管理的主要目标:是提高文件存储空间的利用率,然后才是提高对文件的访问速度。因此,对文件区空间的管理采取离散分配方式对对换空间管理的主要目标:是提高进程换入和换出的速度,然后才是提高文件存储空间的利用率。为此，对对换区空间的管理采取连续分配的方式，较少考虑外存中的碎片问题。26.分页和分段存储管理有何区别?答:分页和分段都采用离散分配的方式，且都要通过地址映射机构来实现地址变换，这是它们的共同点；对于它们的不同点有三：第一，从功能上看，页是信息的物理单位，而段是信息的逻辑单位；第二，页的大小固定且由系统确定，而段的长度却不固定；第三，分页的作业地址空间是一维的，而分段的作业地址空间是二维的。了解：分页基本原理：分页存储管理将进程的逻辑地址空间分成若干个页，并为各项加上编号，相应地，把内存电脑物理地址空间分成若干个块，同样加上编号。分段基本原理：在分段存储管理方式中，作业的地址空间被划分为若干个段，每个段定义了一组逻辑信息。第五章3.虚拟存储器有哪些特征？其中最本质的特征是什么？答:特征：多次性、对换性、虚拟性本质特征：多次性和对换性10.在请求分页系统中，应从何处将所需要的页面调入内存，何时调？答:何处：（1）系统拥有足够的对换区空间，这时可以全部从对换区调入所需页面（2）系统缺少足够的对换区空间，这时凡是不会被修改的文件，都直接从文件区调入（3）UNIX方式。由于与进程有关的文件都放在文件区，故凡是未运行过的页面，都应从文件区调入。何时：（1）预调页策略（2）请求调页策略13.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，并比较结果。答：4321435432154441115553334442222233314444555511333344445222233331111222M=3时，采用FIFO页面置换算法的缺页次数为9次，缺页率为75%；M=4时，采用FIFO页面置换算法的缺页次数为10次，缺页率为83%。由此可见，增加分配给作业的内存块数，反而增加了缺页次数，提高了缺页率，这种现象被称为是Belady现象。18.在请求分页系统中产生“抖动”的原因是什么？什么是抖动？答：产生抖动的原因是由于CPU的利用率和多道程序度的对立统一矛盾关系引起的，为了提高CPU利用率，可提高多道程序度，但单纯提高多道程序度又会造成缺页率的急剧上升，导致CPU的利用率下降，而系统的调度程序又会为了提高CPU利用率而继续提高多道程序度，形成恶性循环，我们称这时的进程是处于抖动状态。抖动(Thrashing)就是指当内存中已无空闲空间而又发生缺页中断时，需要从内存中调出一页程序或数据送磁盘的对换区中，如果算法不适当，刚被换出的页很快被访问，需重新调入，因此需再选一页调出，而此时被换出的页很快又要被访问，因而又需将它调入，如此频繁更换页面，使得系统把大部分时间用在了页面的调进换出上，而几乎不能完成任何有效的工作，我们称这种现象为M=3M=4抖动。第六章21.何谓设备虚拟？实现设备虚拟时所依赖的关键技术是什么？答：设备虚拟指的是使用特定技术将一台物理设备模拟为多台逻辑设备，使得多用户可以共享该设备的服务。实现设备虚拟使用的关键技术为SPOOLing技术。24.引入缓冲的主要原因是什么？答：（1）缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾（2）减少CPU的中断频率，放宽对CPU中断响应时间的限制（3）解决数据粒度不匹配的问题（4）提高CPU和I/O设备之间的并行性。30.磁盘访问时间由哪几部分组成？答：（1）寻道时间Ts（2）旋转延迟时间Ti（3）传输时间Tt31.目前常用的磁盘调度算法有哪几种？每种算法优先考虑的问题是什么？答：（1）先来先服务（FCFS）优点：公平、简单；缺点：平均寻道时间较长。（2）最短寻道时间优先（SSTF）优点：每次的寻道时间最短；缺点：不能保证平均寻道时间最短。（3）扫描算法（SCAN）【又称“电梯调度算法”】优点：基于优先级的调度算法；缺点：可能导致优先级低的进程发生“饥饿”现象。（4）循环扫描算法（CSCAN）优点：较好的寻道性能，防止“饥饿”现象；缺点：只能单向服务。第七章6.何谓文件的逻辑结构？何谓文件物理结构？答：文件的逻辑结构是指从用户的观点出发所观察到的文件组织形式，也就是用户可以直接处理的数据及其结构，它独立于物理特性。文件的物理结构则是指文件在外存上的存储组织形式，与存储介质的存储性能有关。7.按文件的组织方式可将文件分为哪几种类型？答：（1）顺序文件（2）索引文件（3）索引顺序文件第八章7.在MS-DOS中有两个文件A和B，A占用11、12、16和14四个盘块；B占用13、18和20三个盘块。试画出在文件A和B中各盘块间的链接情况及FAT的情况。答：FCBAFAT1112161810111213141516171819FCBBEOF141320EOF2、在操作系统中，以时间换空间的技术是（）A）分时技术B）虚存技术C）并发技术D）缓冲技术3、使用原语设置进程同步问题时，若存在同步关系的有三个进程，比如输入、运算、打印三个进程，则此时wait、signal原语的对数（）。A）只需一对B）需要设置两对C）需要设置三对D）需要设置四对4、程序的顺序执行和并发执行相比，（）。A）基本相同B）顺序执行时单道执行时间快C）并发执行时单道执行时间快D）有点不同5、下列各项步骤中，哪一个不是创建进程所必须的步骤（）。A)建立一个进程控制块pcbB)由cpu调度程序为进程调度cpuC)为进程分配内存等必要的资源D)将pcb链入进程就绪队列6、对同时到达的作业流，下列作业调度算法中最有利长作业的是（）。A)先来先服务B)短作业优先C)最高响应比优先D)优先数算法7、在操作系统中，若PV操作的信号量S的初值为6，当前值为-3。则表示系统中等待信号量S的进程共有（）个。A)0个B)3个C)6个D)9个8、并行性是指若干事件在（）同时发生。A)每个时间点B)同一时间间隔内C)不同时刻D)不同时间间隔内9、使用信号量实现语句的前趋关系时，并发环境中并发进程的数量（）A）只有一个B）固定为三个C）不确定D）和前趋图中的结点数相同10、一个运行的进程用完了分配给它的时间片后，状态变为（）A）就绪B）等待C）运行D）由用户自己确定1、进程的同步和互斥反映了进程间直接制约和间接制约的关系。2、操作系统中信号量的值与共享资源的使用情况有关，它的值仅能由信号量来改变。3、解决死锁问题可以采用的方式中，采用死锁避免的策略，如银行家算法虽然保守，但可以保证系统时时处于安全状态。4、现代操作系统中，进程控制块由程序、数据、pcb组成。5、作业的状态分为后备、运行、完成。6、某作业9：00进入输入井，要求计算时间1小时。作业调度采用响应比最高优先算法在10：00选中该作业，则该作业被选中时的响应比为2。