操作系统教程第5版部分习题(含答案)答案
第一章：
一、3、10、15、23、27、35
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、控制程序执行、改善人机界面、提供各种服务,并合理组织计算机工作流程和为用户有效地使用计算机提供良好运行环境的一种系统软件.
主要作用
(1)服务用户—
(2)进程交互—
(3)系统实现—
（1）调用形式和实现方式不同；
（2）被调用的代码位置不同；
（3）提供方式不同
15.什么是多道程序设计？多道程序设计有什么特点？
多道程序设计是指允许多个作业（程序）同时进入计算机系统内存并执行交替计算的方法。从宏观上看是并行的，从微观上看是串行的。
（1）可以提高CPU、内存和设备的利用率；
（2）可以提高系统的吞吐率，使单位时间内完成的作业数目增加；（3）可以充分发挥系统的并行性，使设备和设备之间，设备和CPU 之间均可并行工作。
23.
（1
（2
27.什么是操作系统的内核？
内核是一组程序模块，作为可信软件来提供支持进程并发执行的基本功能和基本操作，通常驻留在内核空间，运行于内核态，具有直接访问计算机系统硬件设备和所有内存空间的权限，是仅有的能够执行特权指令的程序。
35.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程竞争使用资源，由于计算机系统的物理资源是宝贵和稀有的，操作系统让众多进程共享物理资源，这种共享称为资源复用。
（1）时分复用共享
（2）空分复用共享
(1)两道程序运行期间，CPU存在空闲等待，时间为100至150ms之间(见图中有色部
分)。
(2)程序A无等待现象，但程序B有等待。程序B有等待时间段为180ms至200ms间(见
图中有色部分)。
5、答：画出三个作业并行工作图如下(图中着色部分为作业等待时间)：
第二章：
一、9、18、20、26、48
9.什么是系统调用？试述API、库函数和系统调用之间的关系.叙述系统调用执行流程.
18.什么是进程?计算机操作系统为什么要引入进程?
进程是具有独立功能的程序在某个数据集合上的一次运行活动,是计算机操作系统进行资源分配和保护的基本单位.
(1)刻画程序的并发性;
(2)解决资源的共享性.
20.进程的最基本状态有哪些?
运行态
就绪态
26.何谓进程控制块（PCB）？它包含哪些基本信息？
进程控制块是进程存在的唯一标识，是操作系统用来记录和刻画进程状态及环境信息的数据结构，是进程动态特征的汇集，也是操作系统掌握进程的唯一资料结构和管理进程的主要依据。
（1）标识信息；
（2）现场信息；
（3）控
48.
中级调度，根据内存资源情况决定内存中所能容纳进程的数目，并完成内存和外存中进程的对换。
低级调度，根据某种原则决定就绪队列中哪个进程/线程获得处理器，并将处理器出让给它使用。
二、5、10、12、16、20、21、25、28
5、答：采用短作业优先算法调度时，三个作业的总周转时间为：
T1=a+(a+b)+(a+b+c)=3a+2b+c ①
若不按短作业优先算法调度，不失一般性，设调度次序为：J2、J1、J3。则三个作业的总周转时间为：
T2=b+(b+a)+(b+a+c)=3b+2a+c ②
令②-①式得到：
T2-T1=b-a>0
可见，采用短作业优先算法调度才能获得最小平均作业周转时间。
10、答：5
间最短。X
1）x≤3
2）3 3）5 12、答： (1)FCFS调度算法 (2)优先级调度算法 20、答： 注意，J1被调度运行后，直到它执行结束，才会引出作业调度程序工作。所以，J2至J6虽在J1执行期间进入，但未被调度，均在等待。当J1撤离后，作业调度程序工作，按SJF算法，显然有执行次序：J5、J6、J3、J4、和J2。 平均周转时间=(160+30+80+130+80+50)/6=88.88 平均带权周转时间=(4+1+4/3+13/2+4+5)/6=3.64 25、答： 每个作业运行将经过两个阶段：作业调度(SJF算法)和进程调度(优先数抢占式)。另外，批处理最多容纳2道作业，更多的作业将在后备队列等待。 (2)10:20，作业B到达且优先权高于作业A，故作业B投入运 行而作业A在就绪队列等待。 (3)10:30，作业C到达，因内存中已有两道作业，故作业C进 入作业后备队列等待。 (4)10:50，作业B运行结束，作业D到达，按SJF短作业优先 算法，作业D被装入内存进入就绪队列。而由于作业A的优 先级高于作业D ，故作业A 投入运行。 (5) 11:10，作业A 运行结束，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 投入运行。 (6) 12:00，作业C 运行结束，作业D 投入运行。 (7) 12:20，作业D 运行结束。 30，作业C 90， 28、答： (1) FIFO 算法选中作业执行的次序为：A 、B 、D 、C 和E 。作业平 均周转时间为63分钟。 (2) SJF 算法选中作业执行的次序为：A 、B 、D 、E 和C 。作业平均 周转时间为58分钟。 第三章： 一、9、13、15、25 9.什么是临界区和临界资源？临界区管理的基本原则是什么？ 并发进程中与共享变量有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，即一次仅供一个进程使用的资源。 （1）一 （2）如 待； （3）进 信号量是物理资源的实体，它是一个与队列有关的整型变量。 按用途分 （1）公用信号量； （2）私有信号量。 按取值分 （1）二值信号量； （2）一般信号量。 15.何谓管程？它有哪些属性？ 管程是由局部于自己的若干公共变量及其声明和所有访问这些公共变量的过程所组成的软件模块，它提供一种互斥机制，进程可以互斥 地调用管程的过程。 （1）共享性； （2）安全性； （3）互斥性。 (2)占有和等待条件； (3)不剥夺条件； (4)循环等待条件。 进程推进顺序不当、PV操作使用不妥、同类资源分配不均或对某些资源的使用未加限制等，不仅与系统拥有的资源数量有关，而且与资 源分配策略、进程对资源的使用要求以及并发进程的推进顺序有关。 （1）破坏条件1（互斥条件）； （2）破坏条件2（占有和等待条件）； （3）破坏条件3（不剥夺条件）； （4）破坏条件4（循环等待条件）。 二、 2、 答：不同 （1）:初值为1，范围为[-n+m,m]。 end for i:=1 to 100 do {A[i].number:=i; A[i].name:=null;} mutex,seatcount:semaphore; i:integer;mutex:=1;seatcount:=100; cobegin { process readeri(var readername:string)(i=1,2,…) { P(seatcount); P(mutex); for i:=1 to 100 do i++ if A[i].name=null then A[i].name:=readername; reader get the seat number =i; /*A[i].number V(mutex) 进入阅览室，座位号i，座下读书; P(mutex); A[i] name:=null; V(mutex); V(seatcount); 离开阅览室; } } coend. 2) 使用管程操作： TYPE readbook=monitor V AR R:condition; begin check(IM); if seatcount≥100 wait(R,IM) seatcount:=seatcount+1; for i=1 to 100 do i++ if name[i]==null then name[i]:=readername; get the seat number=i; release(IM); end procedure readerleave(readername) begin check(IM); seatcount--; for i=1 to 100 do i++ if name[i]==readername then name[i]:=null; release(IM); end cobegin process readeri(i=1,2.…) begin readercome(readername); read the book; readerleave(readername); leave the readroom; end coend. 6、答：实质上是两个进程的同步问题，设信号量S1和S2分别表示可拣白子和黑子，不失一般性，若令先拣白子。 var S1,S2:semaphore; S1:=1;S2:=0; cobegin { process P1 begin repeat P(S1); 拣白子 V(S2); 拣黑子 V(S1); until false; end } coend. 16、答：(1)用信号量和P、V操作。 var S,S1,S2,S3;semaphore; S:=1;S1:=S2:=S3:=0; flag1,flag2,flag3:Boolean; flag1:=flag2:=flag3:=true; cobegin { process 供应者 begin repeat P(S); /*供纸和火柴 /*供烟草和火柴 V(S3); /*供烟草和纸 end process 吸烟者1 begin repeat P(S1); 取原料; 做香烟; V(S); 吸香烟; untile false; process 吸烟者2 begin repeat P(S2); 取原料; 做香烟 V(S); 吸香烟 P(S3); 取原料; 做香烟; V(S); 吸香烟; untile false; coend. 23、 答：(1) P1，P2，P3，P4的Cki-Aki分别为：(2 (1，0，3)、(4，2，0) (1) (2) (3) P0，P3，P4，P1，P2。 25、 答：(1)此时可以找出进程安全序列：P4，P1，P5，P2，P3。故系统处于安全状态。 (2)可以分配，存在安全序列：P4，P1，P5，P2，P3。 (3)不可分配，系统进入不安全状态。 首页入门学 习 程序 员 计算机考 研 计算机电子书 下载 硬件知 识 网络知 识 专业课程答案 下载 视频教程下载 第一章 作者：佚名来源：网络 1、有一台计算机，具有IMB 内存，操作系统占用200KB ，每个用户进程各占200KB 。如果用户进程等待I/O 的时间为80 % ，若增加1MB 内存，则CPU 的利用率提高多少？ 答：设每个进程等待I/O 的百分比为P ，则n 个进程同时等待刀O 的概率是Pn ，当n 个进程同时等待I/O 期间CPU 是空闲的，故CPU 的利用率为1-Pn。由题意可知，除去操作系统，内存还能容纳4 个用户进程，由于每个用户进程等待I/O的时间为80 % , 故： CPU利用率＝l-（80%)4 = 0.59 若再增加1MB 内存，系统中可同时运行9 个用户进程，此时：cPu 利用率＝l-（1-80%)9 = 0.87 故增加IMB 内存使CPU 的利用率提高了47 % : 87 ％/59 ％=147 % 147 ％-100 % = 47 % 2 一个计算机系统，有一台输入机和一台打印机，现有两道程序投入运行，且程序A 先开始做，程序B 后开始运行。程序A 的运行轨迹为：计算50ms 、打印100ms 、再计算50ms 、打印100ms ，结束。程序B 的运行轨迹为：计算50ms 、输入80ms 、再计算100ms ，结束。试说明（1 ）两道程序运行时，CPU有无空闲等待？若有，在哪段时间内等待？为什么会等待？( 2 ）程序A 、B 有无等待CPU 的情况？若有，指出发生等待的时刻。 答：画出两道程序并发执行图如下： （1）两道程序运行期间，CPU存在空闲等待，时间为100 至150ms 之间（见图 操作系统练习题 第一章引言 (一单项选择题 1操作系统是计算机系统的一种( 。A.应用软件 B.系统软件c.通用软件D.工具软件 2.操作系统目的是提供一个供其他程序执行的良好环境,因此它必须使计算机( A.使用方便 B.高效工作 C.合理使用资源 D.使用方便并高效工作 3.允许多个用户以交互方式使用计算机的操作系统是( 。A.分时操作系统 B.批处理单道系统 C.实时操作系统 D.批处理多道系统 4.下列系统中( 是实时系统。A.计算机激光照排系统 B.办公自动化系统 C.化学反应堆控制系统 D.计算机辅助设计系统 5.操作系统是一种系统软件,它( 。A.控制程序的执行 B.管理计算机系统的资源 C.方便用户使用计算机 D.管理计算机系统的资源和控制程序的执行 6.计算机系统把进行( 和控制程序执行的功能集中组成一种软件,称为操作系统 A.CPU管理 B.作业管理 C.资源管理 D.设备管理 7.批处理操作系统提高了计算机系统的工作效率,但( 。 A.不能自动选择作业执行 B.无法协调资源分配 c.不能缩短作业执行时间 D在作业执行时用户不能直接干预 8.分时操作系统适用于( 。A.控制生产流水线B.调试运行程序c.大量的数据处理D.多个计算机资源共享 9.在混合型操作系统中,“前台”作业往往是指( 。A.由批量单道系统控制的作业 B.由批量多道系统控制的作业 c.由分时系统控制的作业D.由实时系统控制的作业 10.在批处理兼分时的系统中,对( 应该及时响应,使用户满意。A.批量作业B.前台作业c.后台作业D.网络通信 11.实时操作系统对可靠性和安全性要求极高,它( 。A.十分注重系统资源的利用率B.不强调响应速度 c.不强求系统资源的利用率 D.不必向用户反馈信息 12.分布式操作系统与网络操作系统本质上的不同之处在于( 。A.实现各台计算机之间的通信B.共享网络个的资源 c.满足较大规模的应用 D.系统中若干台计算机相互协作完成同一任务 13.SPOOL技术用于( 。A.存储管理B.设备管理C.文件管理 D.作业管理 14.( 为用户分配主存空间,保护主存中的程序和数据不被破坏,提高主存空间的利用率。 A处理器管理 B.存储管理 c.文件管理 D.作业管理 (二填空题 1. 计算机系统是按用户要求接收和存储信息,自动进行_______并输出结果信息的系统。 2.计算机是由硬件系统和_______系统组成。 3.软件系统由各种_______和数据组成。 4.计算机系统把进行_______和控制程序执行的功能集中组成一种软件称为操作系统。 5.操作系统使用户合理_______,防止各用户间相互干扰。 6.使计算机系统使用方便和_______是操作系统的两个主要设计目标。 7.批处理操作系统、_______和实时操作系统是基本的操作系统。 8.用户要求计算机系统中进行处理的一个计算机问题称为_______。 MODERN OPERATING SYSTEMS SECOND EDITION PROBLEM SOLUTIONS ANDREW S.TANENBAUM Vrije Universiteit Amsterdam,The Netherlands PRENTICE HALL UPPER SADDLE RIVER,NJ 07458课后答案网 w w w .k h d a w .c o m SOLUTIONS TO CHAPTER 1PROBLEMS 1.An operating system must provide the users with an extended (i.e.,virtual)machine,and it must manage the I/O devices and other system resources. 2.Multiprogramming is the rapid switching of the CPU between multiple processes in memory.It is commonly used to keep the CPU busy while one or more processes are doing I/O. 3.Input spooling is the technique of reading in jobs,for example,from cards,onto the disk,so that when the currently executing processes are ?nished,there will be work waiting for the CPU.Output spooling consists of ?rst copying printable ?les to disk before printing them,rather than printing directly as the output is generated.Input spooling on a personal computer is not very likely,but output spooling is. 4.The prime reason for multiprogramming is to give the CPU something to do while waiting for I/O to complete.If there is no DMA,the CPU is fully occu-pied doing I/O,so there is nothing to be gained (at least in terms of CPU utili-zation)by multiprogramming.No matter how much I/O a program does,the CPU will be 100percent busy.This of course assumes the major delay is the wait while data are copied.A CPU could do other work if the I/O were slow for other reasons (arriving on a serial line,for instance). 5.Second generation computers did not have the necessary hardware to protect the operating system from malicious user programs. 6.It is still alive.For example,Intel makes Pentium I,II,and III,and 4CPUs with a variety of different properties including speed and power consumption.All of these machines are architecturally compatible.They differ only in price and performance,which is the essence of the family idea. 7.A 25×80character monochrome text screen requires a 2000-byte buffer.The 1024×768pixel 24-bit color bitmap requires 2,359,296bytes.In 1980these two options would have cost $10and $11,520,respectively.For current prices,check on how much RAM currently costs,probably less than $1/MB. 8.Choices (a),(c),and (d)should be restricted to kernel mode. 9.Personal computer systems are always interactive,often with only a single user.Mainframe systems nearly always emphasize batch or timesharing with many users.Protection is much more of an issue on mainframe systems,as is ef?cient use of all resources. 10.Every nanosecond one instruction emerges from the pipeline.This means the machine is executing 1billion instructions per second.It does not matter at all how many stages the pipeline has.A 10-stage pipeline with 1nsec per 课后答案网 w w w .k h d a w .c o m 第1章计算机系统概述 1.1 列出并简要地定义计算机的四个主要组成部分。 主存储器，存储数据和程序；算术逻辑单元，能处理二进制数据；控制单元，解读存储器中的指令并且使他们得到执行；输入/输出设备，由控制单元管理。 1.2 定义处理器寄存器的两种主要类别。 用户可见寄存器：优先使用这些寄存器，可以使机器语言或者汇编语言的程序员减少对主存储器的访问次数。对高级语言而言，由优化编译器负责决定把哪些变量应该分配给主存储器。一些高级语言，如C语言，允许程序言建议编译器把哪些变量保存在寄存器中。 控制和状态寄存器：用以控制处理器的操作，且主要被具有特权的操作系统例程使用，以控制程序的执行。 1.3 一般而言，一条机器指令能指定的四种不同操作是什么？ 处理器－寄存器：数据可以从处理器传送到存储器，或者从存储器传送到处理器。 处理器－I/O：通过处理器和I/O模块间的数据传送，数据可以输出到外部设备，或者从外部设备输入数据。 数据处理：处理器可以执行很多关于数据的算术操作或逻辑操作。 控制：某些指令可以改变执行顺序。 1.4 什么是中断？ 中断：其他模块（I/O，存储器）中断处理器正常处理过程的机制。 1.5 多中断的处理方式是什么？ 处理多中断有两种方法。第一种方法是当正在处理一个中断时，禁止再发生中断。第二种方法是定义中断优先级，允许高优先级的中断打断低优先级的中断处理器的运行。 1.6 内存层次的各个元素间的特征是什么？ 存储器的三个重要特性是：价格，容量和访问时间。 1.7 什么是高速缓冲存储器？ 高速缓冲存储器是比主存小而快的存储器，用以协调主存跟处理器，作为最近储存地址的缓冲区。 1.8 列出并简要地定义I/O操作的三种技术。 可编程I/O：当处理器正在执行程序并遇到与I/O相关的指令时，它给相应的I/O模块发布命令（用以执行这个指令）；在进一步的动作之前，处理器处于繁忙的等待中，直到该操作已经完成。 中断驱动I/O：当处理器正在执行程序并遇到与I/O相关的指令时，它给相应的I/O模块发布命令，并继续执行后续指令，直到后者完成，它将被I/O模块中断。如果它对于进程等待I/O的完成来说是不必要的，可能是由于后续指令处于相同的进程中。否则，此进程在中断之前将被挂起，其他工作将被执行。 直接存储访问：DMA模块控制主存与I/O模块间的数据交换。处理器向DMA模块发送一个传送数据块的请求，（处理器）只有当整个数据块传送完毕后才会被中断。 1.9 空间局部性和临时局部性间的区别是什么？ 空间局部性是指最近被访问的元素的周围的元素在不久的将来可能会被访问。临时局部性（即时间局部性）是指最近被访问的元素在不久的将来可能会被再次访问。 1.10 开发空间局部性和时间局部性的策略是什么？ 空间局部性的开发是利用更大的缓冲块并且在存储器控制逻辑中加入预处理机制。时间局部性的开发是利用在高速缓冲存储器中保留最近使用的指令及数据，并且定义缓冲存储的优先级。 第2章操作系统概述 2.1 操作系统设计的三个目标是什么？ 方便：操作系统使计算机更易于使用。 《操作系统教程》习题答案 习题1 1．单项选择题 （1）大中小型计算机是以为中心的计算机系统。 A、CPU B、存储器 C、系统总线 D、通道 （2）以下关于操作系统的说法正确的是。 A、批处理系统是实现人机交互的系统 B、批处理系统具有批处理功能，但不具有交互能力 C、分时系统是实现自动控制，无须人为干预的系统 D、分时系统即具有分时交互能力，又具有批处理能力 （3）操作系统的职能是管理软硬件资源、合理地组织计算机工作流程和。 A、为用户提供良好的工作环境和接口 B、对用户的命令作出快速响应 C、作为服务机构向其它站点提供优质服务 D、防止有人以非法手段进入系统 （4）设计实时操作系统时，首先应考虑系统的。 A、可靠性和灵活性 B、实时性和可靠性 C、优良性和分配性 D、灵活性和分配性 （5）多道程序设计是指。 A、在分布式系统中同一时刻运行多个程序 B、在一台处理器上并行运行多个程序 C、在实时系统中并发运行多个程序 D、在一台处理器上并发运行多个程序 （6）以下关于并发性和并行性的说法正确的是。 A、并发性是指两个及多个事件在同一时刻发生 B、并发性是指两个及多个事件在同一时间间隔内发生 C、并行性是指两个及多个事件在同一时间间隔内发生 D、并发性是指进程，并行性是指程序 （1）B （2）B （3）A （4）B （5）D （6）B 2．填空题 （1）微机是以总线为纽带构成的计算机系统。 （2）在批处理兼分时系统中，往往把由分时系统控制的作业称为前台作业，把由批处理系统控制的作业称为后台作业。 （3）在分时系统中，若时间片长度一定，则用户数越多，系统响应时间越慢。 （4）分布式操作系统能使系统中若干台计算机协同完成一个共同的任务，分解问题成为子计算并使之在系统中各台计算机上并行执行，以充分利用各计算机的优势。 （5）用户通过网络操作系统可以网络通信、资源共享，从而大大扩展了计算机的应用范围。 3．简答题 （1）什么是操作系统？现代操作系统的基本特征是什么？并发性 （2）什么是批处理系统，衡量批处理系统好坏的主要指标是什么？及时性 （3）试述分时系统的原理及其特性。时间片原则交互性同时性独立性及时性 第5章死锁 1）选择题 （1）为多道程序提供的可共享资源不足时，可能出现死锁。但是，不适当的_C__ 也可能产生死锁。 A. 进程优先权 B. 资源的线性分配 C. 进程推进顺序 D. 分配队列优先权 （2）采用资源剥夺法可以解除死锁，还可以采用_B___ 方法解除死锁。 A. 执行并行操作 B. 撤消进程 C. 拒绝分配新资源 D. 修改信号量 （3）发生死锁的必要条件有四个，要防止死锁的发生，可以通过破坏这四个必要条件之一来实现，但破坏_A__ 条件是不太实际的。 A. 互斥 B. 不可抢占 C. 部分分配 D. 循环等待 （4）为多道程序提供的资源分配不当时，可能会出现死锁。除此之外，采用不适当的_ D _ 也可能产生死锁。 A. 进程调度算法 B. 进程优先级 C. 资源分配方法 D. 进程推进次序 （5）资源的有序分配策略可以破坏__D___ 条件。 A. 互斥使用资源 B. 占有且等待资源 C. 非抢夺资源 D. 循环等待资源 （6）在__C_ 的情况下，系统出现死锁。 A. 计算机系统发生了重大故障 B. 有多个封锁的进程同时存在 C. 若干进程因竞争资源而无休止地相互等待他方释放已占有的资源 D. 资源数大大小于进程数或进程同时申请的资源数大大超过资源总数 （7）银行家算法在解决死锁问题中是用于_B__ 的。 A. 预防死锁 B. 避免死锁 C. 检测死锁 D. 解除死锁 （8）某系统中有3个并发进程，都需要同类资源4个，试问该系统不会发生死锁的最少资源数是_C__ 。 A. 12 B. 11 C. 10 D. 9 （9）死锁与安全状态的关系是_A__ 。 A. 死锁状态一定是不安全状态 B. 安全状态有可能成为死锁状态 C. 不安全状态就是死锁状态 D. 死锁状态有可能是安全状态 （10）如果系统的资源有向图_ D __ ，则系统处于死锁状态。 A. 出现了环路 B. 每个进程节点至少有一条请求边 C. 没有环路 D. 每种资源只有一个，并出现环路 （11）两个进程争夺同一个资源，则这两个进程 B 。 A. 一定死锁 B. 不一定死锁 C. 不死锁 D. 以上说法都不对 （12）设有4个可用的某类资源，由3个进程共享，每个进程最多可申请 B 个资源而使系统不会死锁。 A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 2）填空题 （1）在有m（m>=2）个进程的系统中出现死锁时，处于死锁状态中的进程个数k应该满足的条件是_2<=k<=m____ 。 （2）银行家算法中，当一个进程提出的资源请求将导致系统从安全状态进入不安全状态时，系统就拒绝它的资源请求。 （3）对待死锁，一般应考虑死锁的预防、避免、检测和解除四个问题。典型的银行家算法是属于避免死锁，破坏环路等待条件是属于预防死锁，而剥夺资源是检测和解除死锁的基本方法。 （4）死锁检测方法要解决两个问题，一是判断系统是否出现了死锁，二是当有死锁发生时怎样去解除死锁。 3）判断题 （1）在发生死锁的四个必要条件中，要四个同时不具备才不会发生死锁。 解：错。在发生死锁的四个必要条件中，只要有一个条件不具备，就不会发生死锁。 （2）若系统处于不安全状态，则一定产生了死锁。 解：错。若系统处于不安全状态，不一定产生死锁。 （3）如果系统处于安全状态，则安全序列一定是唯一的。 解：错。如果系统处于安全状态，则安全序列不一定唯一。 （4）在对系统资源分配图进行简化时，不同的简化次序会得到相同的简化结果。 解：对。 （5）计算机产生死锁的根本原因是资源有限和操作次序不当。 解：对。 第三章内存管理习题 1.IBM360有一个设计，为了对2KB大小的块进行加锁，会对每个块分配一个4bit的密钥，这个密钥存在PSW（程序状态字）中，每次内存引用时，CPU都会进行密钥比较。但该设计有诸多缺陷，除了描述中所言，请另外提出至少两条缺点。 A：密钥只有四位，故内存只能同时容纳最多十六个进程；需要用特殊硬件进行比较，同时保证操作迅速。 2.在图3-3中基址和界限寄存器含有相同的值16384，这是巧合，还是它们总是相等？如果这只是巧合，为什么在这个例子里它们是相等的？ A：巧合。基地址寄存器的值是进程在内存上加载的地址；界限寄存器指示存储区的长度。 3.交换系统通过紧缩来消除空闲区。假设有很多空闲区和数据段随机分布，并且读或写32位长的字需要10ns的时间，紧缩128MB大概需要多长时间？为了简单起见，假设空闲区中含有字0，内存中最高地址处含有有效数据。 A：32bit=4Byte===>每字节10/4=2.5ns 128MB=1282^20=2^27Byte 对每个字节既要读又要写，22.5*2^27=671ms 4.在一个交换系统中，按内存地址排列的空闲区大小是10MB，4MB，20MB，18MB，7MB，9MB，12MB，和15MB。对于连续的段请求： (a) 12MB (b) 10MB (c) 9MB 使用首次适配算法，将找出哪个空闲区？使用最佳适配、最差适配、下次适配算法呢？ A：首次适配算法：20MB，10MB，18MB；最佳适配算法：12MB，10MB，9MB；最差适配算法：20MB；18MB；15MB；下次适配算法：20MB；18MB；9MB； 5.物理地址和虚拟地址有什么区别？ A：实际内存使用物理地址。这些是存储器芯片在总线上反应的数字。虚拟地址是指一个进程的地址空间的逻辑地址。因此，具有32位字的机器可以生成高达4GB的虚拟地址，而不管机器的内存是否多于或少于4GB。 6.对下面的每个十进制虚拟地址，分別使用4KB页面和8KB页面计算虚拟页号和偏移量：20000，32768，60000。 A：转换为二进制分别为：0100111000100000 虚拟地址应该是16位1000000000000000 1110101001100000 4KB页面偏移量范围0～4027，需要12位来存储偏移量，剩下4位作为页号；同理8KB页面需要13位来存储偏移量，剩下3位作为页号；所以，4KB | 8KB 页号| 偏移量| 页号| 偏移量20000 | 0100 111000100000 | 010 0111000100000 32768 | 1000 000000000000 | 100 0000000000000 60000 | 1110 101001100000 | 111 0101001100000 7. 使用图3-9的页表，给出下面每个虚拟地址对应的物理地址： 第1章计算机系统概述 1.1、图1.3中的理想机器还有两条I/O指令： 0011 = 从I/O中载入AC 0111 = 把AC保存到I/O中 在这种情况下，12位地址标识一个特殊的外部设备。请给出以下程序的执行过程（按照图1.4的格式）： 1.从设备5中载入AC。 2.加上存储器单元940的内容。 3.把AC保存到设备6中。 假设从设备5中取到的下一个值为3940单元中的值为2。 答案：存储器（16进制内容）：300：3005；301：5940；302：7006 步骤1：3005－>IR；步骤2：3－>AC 步骤3：5940－>IR；步骤4：3＋2＝5－>AC 步骤5：7006－>IR：步骤6：AC－>设备 6 1.2、本章中用6步来描述图1.4中的程序执行情况，请使用MAR和MBR扩充这个描述。 答案：1. a. PC中包含第一条指令的地址300，该指令的内容被送入MAR中。 b. 地址为300的指令的内容（值为十六进制数1940）被送入MBR，并 且PC增1。这两个步骤是并行完成的。 c. MBR中的值被送入指令寄存器IR中。 2. a. 指令寄存器IR中的地址部分（940）被送入MAR中。 b. 地址940中的值被送入MBR中。 c. MBR中的值被送入AC中。 3. a. PC中的值（301）被送入MAR中。 b. 地址为301的指令的内容（值为十六进制数5941）被送入MBR，并 且PC增1。 c. MBR中的值被送入指令寄存器IR中。 4. a. 指令寄存器IR中的地址部分（941）被送入MAR中。 b. 地址941中的值被送入MBR中。 c. AC中以前的内容和地址为941的存储单元中的内容相加，结果保存 到AC中。 5. a. PC中的值（302）被送入MAR中。 b. 地址为302的指令的内容（值为十六进制数2941）被送入MBR，并 且PC增1。 c. MBR中的值被送入指令寄存器IR中。 6. a. 指令寄存器IR中的地址部分（941）被送入MAR中。 b. AC中的值被送入MBR中。 c. MBR中的值被存储到地址为941的存储单元之中。 1.4、假设有一个微处理器产生一个16位的地址（例如，假设程序计数器和地址寄存器都是16位）并且具有一个16位的数据总线。 a.如果连接到一个16位存储器上，处理器能够直接访问的最大存储器地址空间为多少？ b.如果连接到一个8位存储器上，处理器能够直接访问的最大存储器地址空间为多少？ c.处理访问一个独立的I/O空间需要哪些结构特征？ d.如果输入指令和输出指令可以表示8位I/O端口号，这个微处理器可以支持 习题五设备管理 一、单项选择题 1、在操作系统中，用户在使用I/O设备时，通常采用（）。 A.物理设备名 B.逻辑设备名 C.虚拟设备名 D.设备牌号 2、操作系统中采用缓冲技术的目的是为了增强系统（）的能力。 A.串行操作 B. 控制操作 C.重执操作 D.并行操作 3、操作系统采用缓冲技术，能够减少对CPU的（）次数，从而提高资源的利用率。 A. 中断 B.访问 C. 控制 D. 依赖 4、CPU输出数据的速度远远高于打印机的打印速度，为了解决这一矛盾，可采用（）。 A.并行技术 B.通道技术 C.缓冲技术 D.虚存技术 5、引入缓冲技术是为了（）． A.提高设备利用率 B.提高内存接口 C.扩充相对地址空间 D.提高CPU和I/O设备之间交换信息的速度 6、通道是一种（）。 A.I/O端口 B.数据通道 C.I/O专用处理机 D.软件工具 7、设备管理的主要程序之一是设备分配程序，当进程请求在内存和外设之间传送信息时， 设备分配程序分配设备的过程通常是（）。 A、先分配设备，再分配控制器，最后分配通道 B、先分配控制器，再分配设备，最后分配通道 C、先分配通道，再分配设备，最后分配控制器 D、先分配通道，再分配控制器，最后分配设备 8、下列描述中，不是设备管理的功能的是（）。 A．实现外围设备的分配与回收B．缓冲管理与地址转换 C．实现按名存取D．实现I/O操作 9、用户编制的程序与实际使用的物理设备无关是由（）功能实现的。 A．设备分配B．设备驱动C．虚拟设备D．设备独立性 10、SPOOLing技术利用于（）。 A.外设概念 B.虚拟设备概念 C.磁带概念 D.存储概念 11、通过硬件和软件的功能扩充，把原来独立的设备改造成能为若干用户共享的设备，这种 设备称为（）。 A．存储设备B．系统设备 C．用户设备D．虚拟设备 12、采用SPOOLing技术的目的是（）。 A、提高外设和主机的利用率 B、提高内存和主机效率 C、减轻用户编程负担 D、提高程序的运行速度 13、假脱机技术一般不适用于（）。 A、分时系统 B、多道批处理系统 C、网络操作系统 D、多处理机系统 第四章文件系统习题 Q1: 给出文件/etc/passwd的五种不同的路径名。（提示：考虑目录项”.”和”…”。） A: /etc/passwd /./etc/passwd /././etc/passwd /./././etc/passwd /etc/…/etc/passwd /etc/…/etc/…/etc/passwd /etc/…/etc/…/etc/…/etc/passwd /etc/…/etc/…/etc/…/etc/…/etc/passwd Q2：在Windows中，当用户双击资源管理器中列出的一个文件时，就会运行一个程序，并以这个文件作为参数。操作系统要知道运行的是哪个程序，请给出两种不同的方法。 A:Windows使用文件扩展名。每种文件扩展名对应一种文件类型和某些能处理这种类型的程序。另一种方式时记住哪个程序创建了该文件，并运行那个程序。Macintosh以这种方式工作。 Q3：在早期的UNIX系统中，可执行文件（a.out）以一个非常特別的魔数开始，这个数不是随机选择的。这些文件都有文件头，后面是正文段和数据段。为什么要为可执行文件挑选一个非常特别的魔数，而其他类型文件的第一个字反而有一个或多或少是随机选择的魔数？ A：这些系统直接把程序载入内存，并且从word0（魔数）开始执行。为了避免将header作为代码执行，魔数是一条branch指令，其目标地址正好在header之上。按这种方法，就可能把二进制文件直接读取到新的进程地址空间，并且从0 开始运行。 Q4: 在UNIX中open系统调用绝对需要吗？如果没有会产生什么结果？ A: open调用的目的是：把文件属性和磁盘地址表装入内存，便与后续调用的快速访问。 首先，如果没有open系统调用，每次读取文件都需要指定要打开的文件的名称。系统将必须获取其i节点，虽然可以缓存它，但面临一个问题是何时将i节点写回磁盘。可以在超时后写回磁盘，虽然这有点笨拙，但它可能起作用。 Q5:在支持顺序文件的系统中总有一个文件回绕操作，支持随机存取 第一章： 一、3、10、15、23、27、35 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、控制程序执行、改善人机界面、提供各种服务,并合理组织计算机工作流程和为用户有效地使用计算机提供良好运行环境的一种系统软件. 主要作用 (1)服务用户—操作系统作为用户接口和公共服务程序 (2)进程交互—操作系统作为进程执行的控制者和协调者 (3)系统实现—操作系统作为扩展机或虚拟机 (4)资源管理—操作系统作为资源的管理者和控制者 10.试述系统调用与函数（过程）调用之间的区别。 （1）调用形式和实现方式不同； （2）被调用的代码位置不同； （3）提供方式不同 15.什么是多道程序设计？多道程序设计有什么特点？ 多道程序设计是指允许多个作业（程序）同时进入计算机系统内存并执行交替计算的方法。从宏观上看是并行的，从微观上看是串行的。 （1）可以提高CPU、内存和设备的利用率； （2）可以提高系统的吞吐率，使单位时间内完成的作业数目增加； （3）可以充分发挥系统的并行性，使设备和设备之间，设备和CPU之间均可并行工作。 23.现代操作系统具有哪些基本功能？请简单叙述之。 （1）处理器管理； （2）存储管理； （3）设备管理； （4）文件管理； （5）联网与通信管理。 27.什么是操作系统的内核？ 内核是一组程序模块，作为可信软件来提供支持进程并发执行的基本功能和基本操作，通常驻留在内核空间，运行于内核态，具有直接访问计算机系统硬件设备和所有内存空间的权限，是仅有的能够执行特权指令的程序。 35.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程竞争使用资源，由于计算机系统的物理资源是宝贵和稀有的，操作系统让众多进程共享物理资源，这种共享称为资源复用。 （1）时分复用共享资源从时间上分割成更小的单位供进程使用； （2）空分复用共享资源从空间上分割成更小的单位供进程使用。 . 二、2、5 2、答：画出两道程序并发执行图如下： (1) (见图中有色部分)。 (2)程序A无等待现象，但程序B有等待。程序B有等待时间段为180ms至200ms间(见 图中有色部分)。 5、答：画出三个作业并行工作图如下(图中着色部分为作业等待时间)： 习题一操作系统概论 一．选择题 1. 计算机的操作系统是一种（）. A. 应用软件 B.系统软件 C.工其软件 D 字表处理软件 2. 批处理系统的主要缺点是（）. A. CPU的利用率不高 B.失去了交互性 C.不具备并行性 D.以上都不是 3．计算机操作系统的功能是（）. A.把源程序代码转换为标准代码 B.实现计算机用户之间的相互交流 C.完成计算机硬件与软件之间的转换 D.控制、管理计算机系统的资源和程序的执行 4. 在分时系统中，时间片一定时，（），响应时间越长. A.内存越多 B.用户数越多 C.内存越少 D 用户数越少 5．操作系统的（）管理部分负责对进程进行调度. A.主存储器 B.控制器 C.运算器 D 处理机 6. 从用户的观点看，操作系统是（）. A.用户与计算机之间的接口 B.控制和管理计算机资源的软件 C.合理地组织计算机工作流程的软件 D.由若干层次的程序按一定的结构组成的有机体 7. 操作系统的功能是进行处理机管理、（）管理、设备管理及信息管理. A.进程 B.存储器 C.硬件 D.软件 8. 操作系统中采用多道程序设计技术提高CPU和外部设备的（）. A.利用率 B.效率 C.稳定性 D.兼容性 9. 操作系统是现代计算机系统不可缺少的组成部分，是为了提高计算机的（）和方便用户使用计算机而配备的一种系统软件. A. CPU的利用率不高 B.资源利用率 C.不具备并行性 D.以上都不是 10. 所谓（）是指将一个以上的作业放入主存，并且同时处于运行状态，这些作业共享处理机的时间和外围设备等其他资源. A.多重处理 B.多道程序设计 C.实时处理 D.并行执行 11．（）操作系统允许在一台主机上同时连接多台终端，多个用户可以通过各自的终端同时交互地使用计算机. A.网络 B.分布式 C.分时 D.实时 12. 分时操作系统通常采用（）策略为用户服务. A.可靠性和灵活性 B.时间片轮转 C.时间片加权分配 D.短作业优先 第一章 1- 1如有一个经解释实现的计算机，可以按功能划分成4级。每一级为了执行一条指令需要下一级的N条指令解释。若执行第1级的一条指令需K ns时间，那么执行第2、3、4级的一条指令各需要多少时间？ 答：执行第2、3、4级的一条指令各需KN ns、(N*N)*K ns、(N*N*N)*K ns 的时间。 1- 2操作系统机器级的某些指令就用传统机器级的指令，这些指令可以用微程序直接解释实现，而不必有操作系统自己来实现。更具你对1-1题的回答，你认为这样做有哪些好处？ 答：这样做，可以加快操作系统中操作命令解释的速度，同时也节省了存放解释操作命令这部分解释程序所占的存储空间，简化了操作系统机器级的设计，也有利于减少传统机器级的指令条数。 1- 3有一个计算机系统可按功能分成4级，每级的指令互不相同，每一级的指令都比其下一级的指令在效能上强M倍，即第i级的一条指令能完成第i-1级的M条指令的计算量。 现若需第i级的N条指令解释第i+1级的一条指令，而有一段第1级的程序需要运行Ks，问在第2、3和4级上一段等效程序各需要运行多长时间？ 答：第2级上等效程序需运行：(N/M)*Ks。第3级上等效程序需运行：(N/M)*(N/M)*Ks。 第4级上等效程序需运行：(N/M)*(N/M)*(N/M)*Ks。 1- 4硬件和软件在什么意义上是等效的？在什么意义上又是不等效的？试举例说明。 答：软件和硬件在逻辑功能上是等效的，原理上，软件的功能可用硬件或固件完成，硬件的功能也可用软件模拟完成。但是实现的性能价格比，实现的难易程序不同。 例如，编译程序、操作系统等许多用机器语言软件子程序实现的功能完全可以用组合电路硬件或微程序固件来解释实现。它们的差别只是软件实现的速度慢，软件的编制复杂，编程工作量大，程序所占的存储空间量较多，这些都是不利的；但是，这样所用硬件少，硬件实现上也就因此而简单容易，硬件的成本低，解题的灵活性和适应性较好，这些都是有利的。 又如，乘除法运算可以经机器专门设计的乘法指令用硬件电路或乘除部件来实现。向量、数组运算在向量处理机中是直接使用向量、数组类指令和流水或陈列等向量运算部件的硬件方式来实现的，但在标量处理机上也可以通过执行用标量指令组成的循环程序的软件方式来完成。 浮点数运算可以直接通过设置浮点运算指令用硬件来实现，也可以用两个定点数分别表示浮点数的阶码和尾数，通过程序方法把浮点数阶码和尾数的运算映像变换成两个定点数的运算，用子程序软件的方式实现。十进制数的运算可以通过专门设置十进制数运算类指令和专门的十进制运算部件硬的方式来完成，或者通过设置BCD数的表示和若干BCD数运算的校正指令来软硬结合地实现，也可以先经十转二的数制转换子程序将十进制数转成二进制数，再用二进制运算类指令运算，所得结果又调用二转十的数制转换子程序转换成十进制数结果，用全软件的方式实现。 1- 5试以实例说明计算机系统结构、计算机组成与计算机实现之间的相互关系与影响。 答：计算机系统结构、计算机组成、计算机实现互不相同，但又相互影响。 （1）计算机的系统结构相同，但可采用不同的组成。如IBM370系列有115、125、135、158、168等由低档到高档的多种型号机器。从汇编语言、机器语言程序设计者看到的概念性结构相同，均是由中央处理机/主存，通道、设备控制器，外设4级构成。其中，中央处理机都有相同的机器指令和汇编指令系统，只是指令的分析、执行在低档机上采用顺序进行，在高档机上采用重叠、流水或其它并行处理方式。 操作系统教程第5版课后答案 费祥林、骆斌编着 第一章操作系统概论 习题一 一、思考题 1.简述现代计算机系统的组成及层次结构。 答：现代计算机系统由硬件和软件两个部分组成。是硬件和软件相互交织形成的集合体，构成一个解决计算问题的工具。硬件层提供基本可计算的资源，包括处理器、寄存器、内存、外存及I/O设备。软件层由包括系统软件、支撑软件和应用软件。其中系统软件是最靠近硬件的。 2、计算机系统的资源可分成哪几类？试举例说明。 答：包括两大类，硬件资源和信息资源。硬件资源分为处理器、I/O设备、存储器等；信息资源分为程序和数据等。 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？ 答：操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地对各类作业进行调度，以及方便用户使用的程序的集合。 操作系统在计算机系统中主要起4个方面的作用。 （1）服务用户观点——操作系统提供用户接口和公共服务程序 （2）进程交互观点——操作系统是进程执行的控制者和协调者 （3）系统实现观点——操作系统作为扩展机或虚拟机 （4）资源管理观点——操作系统作为资源的管理者和控制者 4.操作系统如何实现计算与操作过程的自动化？ 答：大致可以把操作系统分为以下几类：批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统和分布式操作系统。其中批处理操作系统能按照用户预先规定好的步骤控制作业的执行，实现计算机操作的自动化。又可分为批处理单道系统和批处理多道系统。单道系统每次只有一个作业装入计算机系统的主存储器运行，多个作业可自动、顺序地被装入运行。批处理多道系统则允许多个作业同时装入主存储器，中央处理器轮流地执行各个作业，各个作业可以同时使用各自所需的外围设备，这样可以充分利用计算机系统的资源，缩短作业时间，提高系统的吞吐率 5．操作系统要为用户提供哪些基本的和共性的服务？ 答：（1）创建程序和执行程序；（2）数据I/O和信息存取；（3）通信服务；（4）差错检测和处理。为了保证高效率、高质量的工作，使得多个应用程序能够有效的共享系统资源，提高系统效率，操作系统还具备一些其他的功能：资源分配，统计，保护等。 6.试述操作系统所提供的各种用户接口。 答：操作系统通过程序接口和操作接口将其服务和功能提供给用户。程序接口由一组系统调用组成，在应用程序中使用“系统调用”可获得操作系统的低层服务，访问或使用系统管理的各种软硬件资源，是操作系统对外提供服务和功能 5.1为什么对调度程序而言，区分CPU约束程序和I/O约束程序很重要？ 答：在运行I/O操作前，I/0限制的程序只运行很少数量的计算机操作。而CPU约束程序一般来说不会使用很多的CPU。另一方面，CPU约束程序会利用整个时间片，且不做任何阻碍I/O操作的工作。因此，通过给I/O约束程序优先权和允许在CPU 约束程序之前运行，可以很好的利用计算机资源。 5.3考虑用于预测下一个CPU区间长度的指数平均公式。将下面的值赋给算法中的参数的含义是什么？ A.a=0 且t0=100 ms B.a=0.99 且t0=10 ms 答：当a=0且t0=100ms时，公式总是会预测下一次的CPU区间为100毫秒。当a=0.99且t0=10毫秒时，进程将给予更高的重量以便能和过去相比。因此，调度算法几乎是无记忆的，且简单预测未来区间的长度为下一次的CPU执行的时间片。 5.4考虑下面一组进程，进程占用的CPU区间长度以毫秒来计算： 进程区间时间优先级 P110 3 P2 1 1 P3 2 3 P4 1 4 P5 5 2 假设在0时刻进程以P1、P2、P3、P4、P5的顺序到达。 a.画出4 个Gantt 图分别演示用FCFS、SJF、非抢占优先级（数字小代表优先级高）和RR（时间片＝1）算法调度时进程的执行过程。 b.每个进程在每种调度算法下的周转时间是多少？ c.每个进程在每种调度算法下的等待时间是多少？ d.哪一种调度算法的平均等待时间最小？ 答a. FCFS： SJF： 非抢占优先级： RR： b.周转时间： c.等待时间： d.从上表中可以看出SJF的等待时间最小。 操作系统第五版费祥林-课后习题答案参考 第二章处理器管理 1.下列指令中哪些只能在核心态运行？ (l）读时钟日期；(2）访管指令；(3）设时钟日期；(4）加载PSW; (5）置特殊寄存器：(6）改变存储器映象图；(7）启动I/O指令。 答：( 3 ) , ( 4 ) , ( 5 ) , ( 6 ) , ( 7 ) . 2 假设有一种低级调度算法是让“最近使用处理器较少的进程”运行，试解释这种算法对“I/O 繁重”型作业有利，但并不是永远不受理“处理器繁重”型作业。 答：因为I/O繁忙型作业忙于I/O，所以它CPU 用得少，按调度策略能优先执行。同样原因一个进程等待CPU 足够久时，由于它是“最近使用处理器较少的进程”，就能被优先调度，故不会饥饿。 3 并发进程之间有什么样的相互制约关系？下列日常生活中的活动是属哪种制约关系：(1）踢足球，(2）吃自助餐，(3）图书馆借书，(4）电视机生产流水线工序。 答：并发进程之间的基本相互制约关系有互斥和同步两种。其中（1）、（3）为互斥问题．(2）、(4）为同步问题。 4 在按动态优先数调度进程的系统中，每个进程的优先数需定时重新计算。在处理器不断地在进程之间交替的情况下，重新计算进程优先数的时间从何而来？ 答：许多操作系统重新计算进程的优先数在时钟中断处理例程中进行，由于中断是随机碰到哪个进程，就插入哪个进程中运行处理程序，并把处理时间记在这个进程的账上。 5 若后备作业队列中等待运行的同时有三个作业J1 、J2、J3 ，已知它们各自的运行时间为a 、b 、c，且满足a < b ＜c，试证明采用短作业优先算法调度能获得最小平均作业周转时间。 答：采用短作业优先算法调度时，三个作业的总周转时间为： Tl = = a + ( a +b ) + ( a + b + c ) = 3a + 2b + c ① 若不按短作业优先算法调度，不失一般性，设调度次序为：J2 、J1 、J3 。则三个作业的总周转时间为：操作系统教程_孙钟秀(第四版)课后习题答案
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