南邮《操作系统教程》课后答案

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、提供各种服务，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；信息资源则分为程序和数据等。*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２.操作系统提供给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服务和功能提供给用户。３.什么事系统调用？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，他与一般的过程调用有以下几方面明显差别：①调用形式不同②被调代码的位置不同③提供方式不同④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，而完成用户功能的进程则称为用户进程。4、进程有哪3种基本状态？3种进程状态如何变化。1答：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）1413121执行就绪阻塞新建终止562答：通常，根据进程执行过程中不同时刻的状态，可归纳为三种基本状态：·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；·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基本状态的某一种基本状态，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→就绪态则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3-11(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)如果应用先来先服务的作业调度算法，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(２)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基础的抢占式调度算法，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A10:00405B10:20303C10:30504D10:50206（1）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：若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类资源有7个。假定在某时刻有如题表4-14所示的状态。题表4-14AllocationMaxAvailableABCABCABCP0P1P2P3P4010200302211002753322902222433332试给出Need，并说明当前系统是否处于安全状态，如果是，给出安全序列。如果不是，说明理由。答：当前系统处于安全状态，安全序列如下求解：work=Available=(3,3,2)寻找Needj=work=(3,3,2)(j=0,1,2,3,4)j=1Need1=(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=3Need3=(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=4Need4=(4,3,1)=(7,4,3)work:=(7,4,3)+(0,0,2)=(7,4,5)寻找Needj=work=(7,4,5)(j=0,2)j=2Need2=(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=0work:=(10,4,7)+(0,1,0)=(10,5,7)所以安全序列为＜P1，P3，P4，P2，P0＞。１６、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安全。(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。如果安全，找出所有的安全序列；如果不安全，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。安全序列为：P1，P2，P3，P4，P3，P1，P2，P4P1，P2，P3，P4，P3，P1，P4，P2P1，P2，P3，P4，P3，P2，P1，P4P1，P2，P3，P4，P3，P2，P4，P1P1，P2，P3，P4，P3，P4，P1，P2P1，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，系统进入不安全状态。18.ProcessAllocationABCDClaimABCDAvailableABCDNeedABCDFinishWorkABCDP00032004416220012true1622P1100027501750true1654P213543610102356true1986P3033209840652true19910P40014066100656true29910因为有着一个{P0,P3,P4,P1,P2}一个安全序列，所以系统是安全的。ProcessAllocationABCDClaimABCDAvailableABCDNeedABCDFinishWorkABCDP00032004404000012false0400P1100027501750falseP225763610101134falseP3033209840652falseP40014066100656false根据Work=Need[i],找不到一个安全序列，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．试比较分页式存储管理和分段式存储管理。段式页式分段由用户设计划分，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多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基本思想。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：6/12（2）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232152453252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：9/12（3）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.给定以下地址为段号和位移数，求物理地址。1答：1)[0,430]0=400=(600-1)物理地址=400+430=8302)[2,400]0=2=(3-1)0=400200-1地址越界3)[3,100]S=33-1段号越界2答：(1)物理地址=400+430=830(2)物理地