计算机操作系统1-4章课后经典习题参考答案

WORD格式专业资料整理课后习题第一章1．设计现代OS的主要目标是什么？答：（1）有效性（2）方便性（3）可扩充性（4）开放性2．OS的作用可表现在哪几个方面？答：（1）OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口（2）OS作为计算机系统资源的管理者（3）OS实现了对计算机资源的抽象3．为什么说OS实现了对计算机资源的抽象？答：OS首先在裸机上覆盖一层I/O设备管理软件，实现了对计算机硬件操作的第一层次抽象；在第一层软件上再覆盖文件管理软件，实现了对硬件资源操作的第二层次抽象。OS通过在计算机硬件上安装多层系统软件，增强了系统功能，隐藏了对硬件操作的细节，由它们共同实现了对计算机资源的抽象。7．实现分时系统的关键问题是什么？应如何解决？答：关键问题是当用户在自己的终端上键入命令时，系统应能及时接收并及时处理该命令，在用户能接受的时延内将结果返回给用户。解决方法：针对及时接收问题，可以在系统中设置多路卡，使主机能同时接收用户从各个终端上输入的数据；为每个终端配置缓冲区，暂存用户键入的命令或数据。针对及时处理问题，应使所有的用户作业都直接进入内存，并且为每个作业分配一个时间片，允许作业只在自己的时间片内运行，这样在不长的时间内，能使每个作业都运行一次。10．试从交互性、及时性以及可靠性方面，将分时系统与实时系统进行比较。答：（1）及时性：实时信息处理系统对实时性的要求与分时系统类似，都是以人所能接受的等待时间来确定；而实时控制系统的及时性，是以控制对象所要求的开始截止时间或完成截止时间来确定的，一般为秒级到毫秒级，甚至有的要低于100微妙。（2）交互性：实时信息处理系统具有交互性，但人与系统的交互仅限于访问系统中某些特定的专用服务程序。不像分时系统那样能向终端用户提供数据和资源共享等服务。（3）可靠性：分时系统也要求系统可靠，但相比之下，实时系统则要求系统具有高度的可靠性。因为任何差错都可能带来巨大的经济损失，甚至是灾难性后果，所以在实时系统中，往往都采取了多级容错措施保障系统的安全性及数据的安全性。11．OS有哪几大特征？其最基本的特征是什么？WORD格式专业资料整理答：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。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第二章1.什么是前趋图？为什么要引入前趋图？答：前趋图(PrecedenceGraph)是一个有向无循环图，记为DAG(DirectedAcyclicGraph)，用于描述进程之间执行的前后关系。2.画出下面四条语句的前趋图:S1=a：=x+y;S2=b：=z+1;S3=c：=a–b；S4=w：=c+1;答：其前趋图为：3.什么程序并发执行会产生间断性特征？答：程序在并发执行时，由于它们共享系统资源，为完成同一项任务需要相互合作，致使这些并发执行的进程之间，形成了相互制约关系，从而使得进程在执行期间出现间断性。4．程序并发执行时为什么会失去封闭性和可再现性？答：程序并发执行时，多个程序共享系统中的各种资源，因而这些资源的状态由多个程序改变，致使程序运行失去了封闭性，也会导致其失去可再现性。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。8．PCB提供了进程管理和进程调度所需要的哪些信息?答：进程管理：通用寄存器、指令寄存器、程序状态字、用户栈指针进程调度：进程状态、进程优先级、事件、其他信息10．何谓操作系统内核?内核的主要功能是什么?答：操作系统内核是指大多数操作系统的核心部分。它由操作系统中用于管理存储器、文件、外设和系统资源的那些部分组成。操作系统内核通常运行进程,并提供进程间的通信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WORD格式专业资料整理（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16．在创建一个进程时所要完成的主要工作是什么？答：（1）OS发现请求创建新进程事件后，调用进程创建原语Creat()；（2）申请空白PCB；（3）为新进程分配资源；（4）初始化进程控制块；（5）将新进程插入就绪队列.17．在撤销一个进程时所要完成的主要工作是什么？答：（1）根据被终止进程标识符，从PCB集中检索出进程PCB，读出该进程状态。（2）若被终止进程处于执行状态，立即终止该进程的执行，置调度标志真，指示该进程被终止后重新调度。（3）若该进程还有子进程，应将所有子孙进程终止，以防它们成为不可控进程。（4）将被终止进程拥有的全部资源，归还给父进程，或归还给系统。（5）将被终止进程PCB从所在队列或列表中移出，等待其它程序搜集信息。19．为什么要在OS中引入线程？答：在操作系统中引入线程，有更好的并发性，提高CPU基本单位。则是为了减少程序在并发执行时所付出的时空开销，使OS的利用率。进程是分配资源的基本单位,而线程则是系统调度的具第三章2．处理机调度算法的共同目标是什么?批处理系统的调度目标又是什么?答:共同目标:资源利用率,公平性,平衡性,策略强制执行。批处理系统的调度目标：平均周转时间短，系统吞吐量高，处理机利用率高。5．在作业调度中应如何确定接纳多少个作业和接纳哪些作业？WORD格式专业资料整理答:作业调度每次接纳进入内存的作业数，取决于多道程序度。应将哪些作业从外存调入内存，取决于采用的调度算法。最简单的是先来服务调度算法，较常用的是短作业优先调度算法和基于作业优先级的调度算法。6．为什么要引入高响应比优先调度算法?它有何优点?答:在批处理系统中,FCFS算法所考虑的只是作业的等待时间,而忽视了作业的运行时间。而SJF算法正好与之相反,只考虑作业的运行时间,而忽视了作业的等待时间。高响应比优先调度算法则是既考虑了作业的等待时间,又考虑作业运行时间的调度算法,因此既照顾了短作业，又不致使长作业的等待时间过长，从而改善了处理机调度的性能。6．在抢占调度方式中，抢占的原则是什么？答：抢占的原则有：时间片原则、优先权原则、短作业优先权原则等。13．在时间片轮转法中，应如何确定时间片的大小？答：时间片应略大于一次典型的交互需要的时间。一般应考虑三个因素：系统对相应时间的要求、就绪队列中进程的数目和系统的处理能力。21．什么是最早截止时间优先调度算法？举例说明。答：根据任务的开始截止时间确定的任务优先级调度算法。截止时间越早则优先级越高。算法要求在系统中保持一个实时任务就绪队列，该队列按各任务截止时间的先后排序。该举例：非抢占式调度方式用于非周期实时任务。图3-9是将该算法用于非抢占调度方式之例。该例中具有四个非周期任务，它们先后到达。系统首先调度任务1执行，在任务1执行期间，任务2、3又先后到达。由于任务3的开始截止时间早于任务2，故系统在任务1后将调度任务3执行。在此期间又到达作业4，其开始截止时间仍是早于任务2的，故在任务3执行完后，系统又调度任务4执行，最后才调度任务2执行。25.试举例说明竞争不可抢占资源所引起的死锁。答：例如,系统中有两个进程重用和不可抢占性资源。进程后打开F1P1和P2,它们都准备写两个文件P1先打开F1,然后再打开文件F1F2;和F2,而这两者都属于可进程P2先打开文件F2,两个进程P1和P2在并发执行时,如果P1先打开F1和F2,然后P2才去打开F1(或F2),由于文件F1(F2)已被P1打开,故P2会被阻塞。当P1写完文件F1(或F2)而关闭F1(F2)时,P2会由阻塞状态转为就绪状态,被调度执行后重新打开文件F1(或F2)。在这种情况下,P1和P2都能正常运行下去。若P2先打开F1和F2,然后P1才去打开F1(或F2),P1和P2同样也可以正常运行下去。但如果在P1打开F1的同时,P2去打开F2,每个进程都占有一个打开的文件,此时就可能出现问题。因为当P1试图去打开F2,而P2试图去打开F1时,这两个进程都会因文件已被打开而阻塞,它们希望对方关闭自己所需要的文件,但谁也无法运行,因此这两个进程将会无限期地等待下去,而形成死锁。27.何谓死锁?产生死锁的原因和必要条件是什么?WORD格式专业资料整理答:死锁是指多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局,当进程处于这种僵持状态时,若无外力作用,它们都将无法再向前推进。产生死锁的原因为竞争资源和进程间推进顺序非法。其必要条件是:互斥条件、请求和保持条件、不剥夺条件、环路等待条件29.请详细说明可通过哪些途径预防死锁。答:(1)摈弃“请求和保持”条件,就是如果系统有足够资源,便一次性把进程需要的所有资源分配给它;2)摈弃“不剥夺”条件,就是已经拥有资源的进程,当它提出新资源请求而不能立即满足时,必须释放它已保持的所有资源,待以后需要时再重新申请;(3)摈弃“环路等待”条件,就是将所有资源按类型排序标号,所有进程对资源的请求必须严格按序号递增的次序提出31.在银行家算法中,若出现下述资源分配情况,试问:(1)该状态是否安全?(2)若进程P2提出请求Request(1,2,2,2)后,系统能否将资源分配给它?WORD格式专业资料整理第四章2．可采用哪几种方式将程序装入内存？它们分别适用于何种场合？答：（1）绝对装入方式，只适用于单道程序环境。（2）可重定位装入方式，适用于多道程序环境。（3）动态运行时装入方式，用于多道程序环境；不允许程序运行时在内存中移位置。3．何谓静态链接？何谓装入时动态链接和运行时的动态链接？P120答：静态链接是指在程序运行前，先将各目标模块及它们所需的库函数，链接成一个完整的装配模块，以后不再拆开的链接方式。装入时动态链接是指将用户源程序编译后得到的一组目标模块，在装入内存时采用边装入边链接的链接方式。运行时动态链接是指对某些目标模块的链接，是在程序执行中需要该目标模块时，才对它进行的链接。4.何谓装入时动态链接?装入时动态链接方式有何优点?WORD格式专业资料整理答：这是指将用户源程序编译后所得到的一组目标模块,再装入内存时,采用边装入边链接的链接方式。即在装入一个目标模块时,若发生一个外部模块调用事件,将引起装入程序去找出对应的外部目标模块,并将它装入内存。装入时动态链接方式有以下优点:①便于修改和更新。采用动态链接方式,由于各目标模块是分开存放的,所以要修改或更新个目标模块是件非常容易的事。②便于实现对目标模块的共享。再采用静态链接方式时,每个应用模块都必须含有其目标模块的拷贝,无法实现对目标模块的共享。但采用装入时动态链接方式时,OS就很容易将一个目标模块链接到几个应用模块上,实现多个应用程序对该模块的共享。5.何谓运行时动态链接?运行时动态链接有何优点?答：在许多情况下,应用程序在运行时,每次要运行的模块可能都是不相同的。但由于事先无法知道本次要运行哪些模块,故只能是将所有可能要运行到的模块全部都装入内存,并在装入时全部链接在一起,显然这是低效的,因为往往会有部分目标模块根本就不运行。近几年流行起来的运行时动态链接方式,是对上述装入时链接方式的一种改进。这种链接方式是,将对某些模块的链接推迟到程序执行时才进行。亦即,在执行过程中,当发现一个被调用模块尚未装入内存时,立刻由OS去找到该模块,将之装入内存,将其链接到调用者模块上,这样不仅能加快程序的装入过程,而且可节省大量的内存空间。7.为什么要引入动态重定位?如何实现?答：在动态运行时装入的方式中,作业装入内存后的所有地址仍然都是相对(逻辑)地址。而将相对地址转换为绝对(物理)地址的工作被推迟到程序指令要真正执行时进行。为使地址的转换不会影响到指令