操作系统第4章练习题

第4章存储器管理

4.1 典型例题解析

【例1】某系统采用动态分区分配方式管理内存，内存空间为640K，高端40K用来存放操作系统。在内存分配时，系统优先使用空闲区低端的空间。对下列的请求序列：作业1申请130K、作业2申请60K、作业3申请100K、作业2释放60K、作业4申请200K、作业3释放100K、作业1释放130K、作业5申请140K、作业6申请60K、作业7申请50K、作业6释放60K，请分别画图表示出使用首次适应算法和最佳适应算法进行内存分配和回收后内存的实际使用情况。

答：使用首次适应算法和最佳适应算法进行上述内存的分配和回收后，内存的实际使用情况分别如图(a)和(b)所示。

（a ）

(b) 【例2】对一个将页表存放在内存中的分页系统:

（1）如访问内存需要0．2μs ，有效访问时间为多少?

（2）如果加一快表，且假定在快表中找到页表项的机率高达90％，则有效访问时间又是多少(假定查快表需花的时间为0)? 答：（1）有效访问时间为：2×0．2=0．4μs （2）有效访问时间为：0．9×0．2+(1—0．9)×2×0．

2＝0．22 ps 。

【例3】某系统采用页式存储管理策略，拥有逻辑空间32页，每页2K ，拥有物理空间1M 。 （1）写出逻辑地址的格式。

（2）若不考虑访问权限等，进程的页表有多少项?每项至少有多少位? （3）如果物理空间减少一半，页表结构应相应作怎样的改变? 答：（1）该系统拥有逻辑空间32页，故逻辑地址中页号必须用5位来描述：而每页为 2K ，因此，页内地址必须用11位来描述，这样可得到它的逻辑地址格式如下： 等，则页表项中只需给出页所对应的物理块块号，1M 的物理空间可分成29个内存块，故每个页表项至少有9位

(3)如果物理空间减少一半，则页表中页表项数仍不变，但每项的长度可减少1位。 【例4】已知某分页系统，主存容量为64K ，页面大小为1K ，对一个4页大的作业，其0、l 、2、3页分别被分配到主存的2、4、6、7块中。

(1)将十进制的逻辑地址1023、2500、3500、4500转换成物理地址。 (2)以十进制的逻辑地址1023为例画出地址变换过程图。

答：(1)对上述逻辑地址，可先计算出它们的页号和页内地址(逻辑地址除以页面大小，得到的商为页号，余数为页内地址)，然后通过页表转换成对应的物理地址。

①逻辑地址1023：1023／1K ，得到页号为0，页内地址为1023，查页表找到对应的物

理块号为2，故物理地址为2×1K+1023=3071。

②逻辑地址2500：2500／1K，得到页号为2，页内地址为452，查页表找到对应的物理块号为6，故物理地址为6×IK+452=6596。

③逻辑地址3500：3500／IK，得到页号为3，页内地址为428，查页表找到对应的物理块号为7，故物理地址为7×1K+428=7596。

④逻辑地址4500：4500／1K，得到页号为4，页内地址为404，因页号不小于页表长度，故产生越界中断。

(2)逻辑地址1023的地址变换过程如下图所示，其中的页表项中没考虑每页的访问

权限。

【例5】已知某系统页面长4KB，页表项4字节，采用多层分页策略映射64位虚拟地址空间。若限定最高层页表占1页，问它可以采用几层分页策略。（浙江大学2000年考题）答：由题意，64位虚拟地址的虚拟空间大小为264.页面长为4KB,页表项4字节，所以一个页面可存放1K个表项。由于最高层页表占1页，也就是说其页表项个数最多为1K个，每一项对应一页，每页又可存放1K个页表项，依次类推可知，采用的分页层数为：6层。【例6】对于下表所示的段表，请将逻辑地址(0，137)，(1，4000)，(2，3600)，(5，230)转换成物理地址。

段表

答：(1)段号0小于段表长5，故段号合法；由段表的第0项可获得段的内存始址为

50K，段长为10K；由于段内地址137，小于段长10K，故段内地址也是合法的，因此可得出对应的物理地址为50K+137=5l337。

(2)段号l小于段表长，故段号合法；由段表的第l项可获得段的内存始址为60K，段长为3K：经检查，段内地址4000超过段长3K，因此产生越界中断。

(3)段号2小于段表长，故段号合法；由段表的第2项可获得段的内存始址为70K，段长为5K；故段内地址3600也合法。因此，可得出对应的物理地址为70K+3600=75280。

(4)段号5等于段表长，故段号不合法，产生越界中断。

【例7】在一个请求分页系统中，假如一个作业的页面走向为4，3，2，1，4，3，5，4，3，2，1，5，目前它还没有任何页装入内存，当分配给该作业的物理块数目M为3时，请分别计算采用OPT、LRU和FIFO页面淘汰算法时访问过程中所发生的缺页次数和缺页率。答：(1)使用FIFO算法时，访问过程中发生缺页的情况为：当物理块数目M为3时，缺页次数为9，缺页率为9／12(如下表所示)。

(2)使用OPT算法时，访问过程中发生缺页的情况为：当物理块数目M为3时，缺页次数为

（3）使用LRU算法时，访问过程中发生缺页的情况为：当物理块数目M为3时，缺页次

序引用内存单元：3635，3632，1140，3584，2892，3640，0040，2148，1700，2145，3209，0000，1102，1100。如果上述数字均为十进制数，而内存中尚未装入任何页。给出使用LRU 算法时的缺页次数，并与FIFO时的情况进行比较。

答：根据题意，分配给作业的内存块数为3，而页面的引用次序为：3、3、1、3、2、3、O、2、l、2、3、O、l、1。因此，可以计算出，采用LRU算法时，缺页次数为8，采用FIFO 算法时，缺页次数为6。LRU算法用最近的过去来作为预测最近的将来的依据，一般认为其有较好的性能，但实现时，要记录最近在内存的每个页面的使用情况，比FIFO困难，其开销也大。有时，因页面的过去和未来的走向之间并无必然的联系，如上面，LRU算法的性能就没有想象中的那么好。

【例9】某虚拟存储器的用户空间共有32个页面，每页1K，主存16K。假定某时刻系统为用户的第0、1、2、3页分配的物理块号为5、10、4、7，而该用户作业的长度为6页，试将十六进制的虚拟地址0A5C、103C、1A5C转换成物理地址。

答：由题目所给条件可知，该系统的逻辑地址有15位，其中高5位为页号，低10位为页内地址；物理地址有14位，其中高4位为页帧号，低10位为页帧内地址。另外，由于题目中给出的逻辑地址是十六进制数，故可先将其转换成二进制数以直接获得页号和页内地址，再完成地址的转换

如右图所示，逻辑地址(0A5C)16的页号为

(00010)2，即2，故页号合法；从页表中找到对

应的内存块号为4，即(0100)2与页内地址(10

0101 1100)2拼接形成物理地址(010010 0101

1100)2即(125C)16。

(2)逻辑地址(103C)16的页号为4，页号合法，但

该页未装入内存，故产生缺页中断。

(3)逻辑地址(1A5C)16的页号为6，为非法页号，

故产生越界中断。

【例10】现有一请求调页系统，页表保存在寄

存器中。若有一个被替换的页未被修改过，则处

理一个缺页中断需要8 ms；若被替换的页已被

修改过，则处理一个缺页中断需要20 ms。内存存取时间为lμs，访问页表的时间可忽略不计。假定70％被替换的页被修改过，为保证有效存取时间不超过2μs，可接受的最大缺页率是多少?

答：如果用p表示缺页率，则有效存取时间不超过2 us可表示为：

(1-p)×1μs+p×(0．7×20 ms+0．3×8 ms+lμs)≤2μs

因此可计算出：

p≤1/16400≈0.00006

即可接受的最大缺页率为0．00006。

【例10】假如一个程序的段表如下表所示，其中合法位为1表示段在内存，存取控制字段中w?

(1)STORE R1，[0，70]

(2)STORE R1, [1，20]

(3)LOAD R1, [3，20]

(4)LOAD R1, [3，100]

(5)JMP [2，100]

答：(1)指令STORE R1，[O，70]。从段表的第0项可读出第0段的合法位为0，表示相应段未装入内存，因此地址变换机构将产生一缺段中断，以请求OS将其调入内存。

(2)指令STORE Rl，[1，20]。从段表的第1项可以看出，虽然指令中的逻辑地址合法，段也已在内存，但本指令对内存的访问方式(写)与保护码字段(只读)不符，故硬件将产生保护性中断信号。

(3) LOAD R1, [3，20]。从段表的第3项可读出第3段的合法位为1，内存始址为8000，段长为80，存取控制为R，因此，逻辑地址合法，访问方式也合法，形成物理地址8020后，指令将把该单元的内容读到寄存器R1中。

(4)指令LOAD R1, [3，100]。从段表的的第3项可读出第3段的合法位为l，内存始址为8000，段长为80，存取控制为R，因此，指令的逻辑地址中段内地址超过了段长，地址变换机构将产生越界中断信号。

(5)指令JMP [2，100]。从段表的第2项可读出第2段的合法位为1，内存始址为3000，段长为200，访问权限为E，因此逻辑地址与访问方式都合法，形成物理地址3100，指令执行后，将跳转到内存单元3100处继续执行。

4.2 练习题及答案

一、单项选择题

1．位示图法可用于（）。

A.页式虚拟存储管理中页面置换

B.可变式分区存储管理中空闲区的分配和回收

C.分页式存储管理中主存空闲块的分配和回收

D.文件目录的查找

2．下列（）存储方式不能实现虚拟存储器。

A.分区

B.页式

C.段式

D.段页式

3．操作系统处理缺页中断时，选择一种好的调度算法对主存和辅存中的信息进行高效调度尽可能地避免（）。

A.碎片

B.CPU空闲

C.多重中断

D.抖动

4．可变分区存储管理系统中，若采用最佳适应分配算法，“空闲区表”中的空闲区可按（）顺序排列。

A.长度递增

B.长度递减

C.地址递增

D.地址递减

5．分页式存储管理的主要特点是（）。

A.要求处理缺页中断

B.要求扩充主存容量

C.不要求作业装入到主存的连续区域

D.不要求作业全部同时装人主存

6．LRU页面调度算法淘汰（）的页。

A.最近最少使用

B.最近最久未使用

C.最先进入主存

D.将来最久使用

7．虚拟存储技术是（）。

A.扩充主存物理空间技术

B.扩充主存逻辑地址空间技术

C.扩充外存空间的技术

D.扩充输入/输出缓冲区技术

8．虚拟存储器实际容量受（）限制。

A.物理主存的大小

B.计算机的地址结构

C.磁盘容量

D.数据存放的绝对地址

9．分区分配内存管理方式的主要保护措施是（）。

A.界地址保护

B.程序代码保护

C.数据保护

D.栈保护

10．页面置换算法中（）不是基于程序执行的局部性理论。

A.先进先出调度算法

B.LRU

C.LFU

D.最近最不常用调度算法

11．在存储管理中，采用覆盖与交换技术的目的是（）。

A.节省主存空间

B.物理上扩充主存容量

C.提高CPU的效率

D.实现主存共享

12．分页虚拟存储管理中，缺页中断时，欲调度一页进入主存中，内存己无空闲块，如何决定淘汰已在主存的块时，（）的选择是很重要的。

A.地址变换

B.页面置换算法

C.对换方式

D.覆盖技术

13．动态重定位技术依赖于（）。

A.重定位装入程序

B.重定位寄存器

C.地址结构

D.目标程序

14．很好地解决了“零头”问题的存储管理方法是（）。

A.分页存储管理方式

B.分段存储管理方式

C.多重分区管理

D.可变式分区管理

15．某基于动态分区存储管理的计算机，其主存容量为55mb（初试为空间），采用最佳适配（Best fit）算法，分配和释放的顺序为：分配15mb，分配30mb，释放15mb，分配8mb，此时主存中最大空闲分区的大小是（）

A.7mb

B.9mb

C.10mb

D.15mb

16．系统“抖动”现象的发生是由（）引起的。

A.交换的信息量过大

B.置换算法选择不当

C.内存容量不足

D.请求分页管理方案

17．在可变分区存储管理中，某作业完成后要收回其主存空间，该空间可能与相邻空闲区合并，修改空闲区表使空闲区始址改变但空闲区数不变的是（）情况。

A.有上邻空闲区也有下邻空闲区

B.有上邻空闲区但无下邻空闲区

C.无上邻空闲区但有下邻空闲区

D.无上邻空闲区且也无下邻空闲区

18．可变分区管理中，首次适应分配算法可将空闲区表中的空闲区栏目按（）顺序排列。

A.地址递增

B.长度递增

C.地址递减

D.长度递减

19．一个分段存储管理系统中，地址长度为32位，其中段号占8位，则段长最大（）。

A.2的8次方字节

B.2的16次方字节

C.2的24次方字节

D.2的32次方字节

20．存储管理主要管理的是（）。

A.外存存储器用户区

B.外存存储器系统区

C.主存储器用户区

D.主存储器系统区

21．虚拟存储管理系统的基础是程序的（）理论。

A.全局性

B.虚拟性

C.局部性

D.动态性

22．下述（）页面置换算法会产生Belady现象。

A.最佳置换算法

B.先进先出算法

C.LRU算法

D.Clock算法

23．作业执行中发生了缺页中断，经操作系统处理后，应让其执行（）指令。

A.被中断的前一条

B.被中断的后一条

C.被中断的

D.启动时的第一条

24．可变分区方式常用的主存分配算法中，（）总是找到能满足作业要求的最小空闲区分配。

A.最佳适应算法

B.首次适应算法

C.最坏适应算法

D.循环首次适应算法

25．可变分区方式常用的主存分配算法中，（）总是找到能满足作业要求的最大空闲区分配。

A.最佳适应算法

B.首次适应算法

C.最坏适应算法

D.循环首次适应算法

26．段页式存储管理中，地址映射表是（）。

A.每个作业或进程一张段表，两张页表

B.每个作业或进程的每个段一张段表，一张页表

C.每个作业或进程一张段表，每个段一张页表

D.每个作业一张页表，每个段一张段表

27．采用（）不会产生内部碎片

A.分页存储管理

B.分段存储管理

C.固定分区存储管理

D.段页式存储管理

28．在请求分页存储管理中，若采用FIFO页面淘汰算法，则当分配的页面数增加时，缺页中断的次数（）。

A.减少

B.增加

C.无影响

D.可能增加也可能减少

29．段式存储管理中，处理零头问题可采用（）方法。

A.重定位

B.拼接

C.Spooling技术

D.覆盖技术

30．适合多道程序运行的存储管理中，存储保护是为了（）。

A.防止一个作业占用同一个分区

B.防止非法访问磁盘文件

C.防止非法访问磁带文件

D.防止各道作业相互干扰

二、填空题

1．在存储器管理中，页是信息的_________单位，段是信息的__________单位。页面大小由__________确定，段的大小由____________确定。

2．如果一个程序为多个进程所共享，那么该程序的代码在执行的过程中不能被修改，即程序应该是。

3．将作业地址空间中的逻辑地址转换为主存中的物理地址的过程称为。4．为了解决碎片问题，可采用一种方法，将内存中的所有作业进行移动，使原来分散的多个小分区拼接成一个大分区，这种方法称为。

6．页表的作用是。

7．程序执行的局部性原理体现在局部性和局部性两个方面。

8．在分页虚拟存储管理方式中，常采用的页面置换算法有：，淘汰不再使用或最远的将来才使用的页；，选择淘汰在主存驻留时间最长的页；，选择淘汰离当前时刻最近的一段时间内使用得最少的页。

9．所谓虚拟存储器是指具有功能和功能，能从上对内存容量进行扩充的一种存储器系统。

10．在分页存储管理方式中，当要按照给定的逻辑地址进行读/写时，需要次访问内存。11．可变分区中为提高主存利用率，采用技术，但这样做花费处理器时间，增加系统开销。

12．可变分区存储管理中主存预先不分区，作业装入主存时，在主存用户空闲区内划分出一块与大小适合的连续区域装入。

13．段页式存储管理兼顾了在逻辑上清晰和存储管理上方便的优点。

14．页面调度算法的选择是很重要的，如果选用了一个调度算法就会出现这样的现象，刚被淘汰的页面又立即要用，把它调入，不久又被调出，调出不久又再次调入，如此反复，使调度时间非常频繁，以致大部分时间都花费在来回调度上，这种现象叫做，又称。

15．页式存储管理中，进行存储分配时，以为单位进行分配，采用不连续的分配办法，作业信息可以按分散在主存不连续的中。

16. 在一个采用页式虚拟存储管理的系统中，某进程依次要访问的字地址序列是：115，228，120，88，446，102，321，432，260，167，若作业的第0页已经装入主存，现分配给该作业的主存共300字，页的大小为100字，回答下列问题：

（1）按FIFO调度算法将产生次缺页中断，依次淘汰页号为。（2）按LRU调度算法将产生次缺页中断，依次淘汰页号为。

三、问答题

1．简述页和段的区别。

2．什么是虚拟存储器？如何实现分页虚拟存储管理系统？

3．采用请求分页虚拟存储管理的系统，接收了一个共7页的作业，作业执行时依次访问的页为1，2，3，4，2，1，5，6，2，1，2，3，7，6，3，2，1，2，3，6。若采用最近最少用（LRU）调度算法，作业在得到两块主存空间和四块主存空间时各会产生缺页中断？如果采用先进先出（FIFO）调度算法又会有怎样的结果？

4．有一个程序要把100×100数组置初值为“0”，现假定有两个主存块可用来存放数组信息，主存块的大小为可存放200个数组元素，数组中的元素按行编址。两个主存块的初始状态都为空，若编程编制如下：

①V ar A: arrary[1..100] of array[1..100] of integer;

for j:=1 to 100 do

for i:=1 to 100 do

A[i,j]:=0;

②V ar A: arrary[1..100] of array[1..100] of integer;

for i:=1 to 100 do

for j:=1 to 100 do

A[i,j]:=0;

当采用LRU页面调度算法时各会产生多少次缺页中断？

5．某采用分页存储管理的系统中，物理地址占20位，逻辑地址中页号占6位，页大小为1KB，问：该系统的内存空间大小为多少？每块的大小为多少？逻辑地址共几位，每个作业最大长度为多少？若0页放在3块中，1页放在7块中，2页放在9块中，逻辑地址0420H 对应的物理地址是多少？

6. 某计算机系统有缓冲寄存器（Cache）,内存（M），辅存寄存器实现虚拟存储器。如果数据在缓冲寄存器中，访问它需要Ams;如果数据在内存而不在缓冲寄存器中，需要Bms将其装入缓冲器，然后才能访问它；如果数据在辅助存储器，需要Cms将其装入内存，然后再装入缓冲寄存器才能访问它。假定：缓冲寄存器命中率为（N-1）/N，内存命中率为（M-1）/M。

请问：访问一次数据的平均时间是多少？

要求：分别给出各级存储器的访问时间，平均时间，平均时间的化简结果。

7.（8

页面大小为4KB，一次内存的访问时间是100ns，一次快表（TLB）的访问时间是10ns，处理一次缺页的平均时间为108ns（已含更新TLB和页表的时间），进程的驻留集大小固定为2，采用最近最少使用置换算法（LRU）和局部淘汰策略。假设①TLB初始为空；②地址转换时先访问TLB，若TLB未命中，再访问页表（忽略访问页表之后的TLB更新时间）；③有效位为0表示页面不在内存，产生缺页中断，缺页中断处理后，返回到产生缺页中断的指令处重新执行。设有虚地址访问序列2362H、1565H、25A5H，请问：

（1）依次访问上述三个虚地址，各需多少时间？给出计算过程。

（2）基于上述访问序列，虚地址1565H的物理地址是多少？请说明理由。

解答：

(1) 因为页大小为4KB，所以虚地址中的低12位表示页内地址，剩余高位表示页号。则十六进制虚地址的低三位为页内地址，最高位为页号。因此访问上述三个虚地址所需时间如下：2362H：页号为2，页内地址为362H。访问快表10ns，未命中；访问内存中的页表100ns，根据页表指示该页在内存，根据页框号形成物理地址再次访问内存100ns，共计10ns+100ns*2=210ns。

1565H：页号为1，页内地址为565H。访问快表10ns，未命中；访问内存中的页表100ns，根据页表指示该页不在内存，处理缺页108ns，再次访问快表10ns命中，根据页框号形成物理地址再次访问内存100ns，共计10ns*2+100ns*2+108ns=328ns。

25A5H：页号为2，页内地址为5A5H。访问快表10ns，命中（访问2362H时已更新TLB），根据页框号形成物理地址访问内存100ns，共计10ns+100ns=110ns。

（2）虚地址1565H的页号为1，页内地址为565H。目前页0、页2在内存，访问页1时发生缺页，根据LRU置换算法和局部淘汰策略，将页0换出页1换入，因此页1对应的页框号为101H，则虚地址1565H的物理地址为101565H。

8.（8分）（2010年考研题）设某计算机的逻辑地址空间和物理地址空间均为64KB.按字节编址。若某进程最多需要6页（Page）数据存储空间，页的大小为1KB.操作系统采用固定分配局部置换策略为此进程分配4个页框（Page Fame）。

页号页根号装入时刻访问位

0 7 130 1

1 4 230 1

2 2 200 1

3 9 160 1

当该进程执行到时刻260时，要访问逻辑地址为17CAH的数据，请问答下列问题：（1）、该逻辑地址对应的页号是多少？

（2）、若采用先进先出（FIFO）置换算法，该逻辑地址对应的物理地址是多少？要求给出计算过程。

（3）、若采用时钟（CLOCK）置换算法，该逻辑地址对应的物理地址是多少？要求给出计算过程。（设搜索下一页的指针沿顺时针方向移动，且当前指向2号页框，示意图如下。）

解答：

（1）逻辑地址空间为64KB，则逻辑地址为16位，因为页大小为1K，所以页内偏移地址为10位，因此高6位是页号。17CAH=(0001 0111 1100 1010)2，所以逻辑地址17CAH对应的页号为5。

（2）若采用先进先出（FIFO）置换算法，则被置换的页面所在页框为7，所以对应的物理地址为（0001 1111 1100 1010）2=1FCAH

（3）若采用时钟（CLOCK）置换算法，则被置换的页面所在页框为2，所以对应的物理地址为（0000 1011 1100 1010）2=0BCAH

参考答案

一、单项选择题

1.C

2.A

3.D

4.A

5.C

6.B

7.B

8.B

9.A 10.A 11.A 12.B 13.B 14.A 15.D 16.B 17.C 18.A 19.C 20.C 21.C 22.B 23.C 24.A 25.C 26.C 27.B 28. D

29.B 30.D

二、填空题

1．物理逻辑系统用户作业本身

2．可重入的

3．地址转换

4．紧凑

6．实现从页号到物理块号的映射

7．时间空间

8．最佳置换算法先进先出算法最近最少使用算法

9．请求调入置换逻辑

10．2

11．紧凑

12．作业大小相同

13．段式页式

14．不合适、抖动、颠簸

15．块、页、主存块

16．5，0、1、2

6，2、0、1、3

三、问答题

1．分页和分段有许多相似之处，但是在概念上两者完全不通，主要表现在：

①页是信息的物理单位，分页是为了系统管理内存的方便而进行的，故对用户而言，分页是不可见的，是透明的；段是信息的逻辑单位，分段是作业逻辑上的要求，对用户而言，分段是可见的。

②页的大小是固定的，由系统决定；段的大小是不固定的，由用户作业本身决定。

③从用户角度看，分页的地址空间是一维的，而段的地址空间是二维的。

2．所谓虚拟存储器，是指仅把作业的一部分装入内存便可运行作业的存储器系统。具体地说，所谓虚拟存储器是指具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种存储器系统。

要实现分页虚拟存储管理系统，首先要扩充页表，扩充后的页表是在原来页表的基础上发展起来的，包括以下内容：页号、物理块号、状态位、访问位、修改位、外存地址。其中状态位表示该页是否已经调入内存；访问位表示该页在内存期间是否被访问过；修改位表示该页在内存中是否被修改过，若未被修改，则在置换该页时就不需将该页写回到外存，以减少系统的开销和启动磁盘的次数；若已被修改，则在置换该页时必须把该页写回到外存，以保证外存中所保留的始终是最新副本；外存地址用于指出该页在外存上的地址，通常是物理块号，供调入该页时使用。

另外，还要使用两项关键技术：请求调页技术和页面置换技术。

3．最近最少用（LRU）调度算法，作业在得到两块主存空间产生18次缺页中断，四块主存空间时会产生10次缺页中断。

如先进先出（FIFO）调度算法，作业在得到两块主存空间产生18次缺页中断，四块主存空间时会产生14次缺页中断。

4．①首次缺页中断（访问A[1][1]时发生）将装入数组的第1、2行共200个整数，但由于程序是按列对数组进行访问的，因此在处理完2个整数后又会再次产生缺页中断；以后每调入一页，也只能处理2个整数，因此，处理100*100个整数共将发生5000次缺页。

②首次缺页中断同样将装入数组的第1、2行共200个整数，由于程序是按行对数组进行访问的，只有在处理完200个整数后才会再次产生缺页中断；以后每调入一页，也能处理200个整数，因此，处理100*100个整数共将发生50次缺页。

5．内存空间大小为1MB，每块的大小为1KB，逻辑地址16位，每个作业最大长度为64KB，逻辑地址0420H对应的物理地址1C20H。

6. 各级存储器的访问时间：

数据在缓存时的访问时间为Ams;

数据在内存时的访问时间为（B+A）ms;

数据在辅存时的访问时间为（C+B+A）ms;

访问一次数据的平均时间：

A*（N-1）/N+ 1/N（（B+A）*（M-1）/M + （C+B+A）*1/M）

或表示为

A*（N-1）/N [在缓存命中]+（B+A）*1/N*（M-1）/M [在缓存未命中在内存命中] + （C+B+A）*1/N*1/M [在缓存和内存都未命中]

平均时间化简略。

操作系统课后习题答案

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 4．试说明推劢多道批处理系统形成和収展的主要劢力是什么？ 答：主要动力来源于四个方面的社会需求与技术发展： （1）不断提高计算机资源的利用率； （2）方便用户； （3）器件的不断更新换代； （4）计算机体系结构的不断发展。 12．试从交互性、及时性以及可靠性方面，将分时系统不实时系统迚行比较。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。 13．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。 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; 8．试说明迚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

操作系统复习题整理

第一章 1.说明分布式系统相对于集中式系统的优点和缺点。从长远的角度看，推动分布式系统发展的主要动力 是什么？ 答：相对于集中式系统，分布式系统的优点：1）从经济上，微处理机提供了比大型主机更好的性能价格比；2）从速度上，分布式系统总的计算能力比单个大型主机更强；3）从分布上，具有固定的分布性，一些应用涉及到空间上分散的机器；4）从可靠性上，具有极强的可靠性，如果一个极强崩溃，整个系统还可以继续运行；5）从前景上，分布式操作系统的计算能力可以逐渐有所增加。 分布式系统的缺点：1）软件问题，目前分布式操作系统开发的软件太少；2）通信网络问题，一旦一个系统依赖网络，那么网络的信息丢失或饱和将会抵消我们通过建立分布式系统所获得的大部分优势；3）安全问题，数据的易于共享也容易造成对保密数据的访问。 推动分布式系统发展的主要动力：尽管分布式系统存在一些潜在的不足，但是从长远的角度看，推动分布式系统发展的主要动力是大量个人计算机的存在和人们共同工作于信息共享的需要，这种信息共享必须是以一种方便的形式进行。而不受地理或人员，数据以及机器的物理分布的影响 2.多处理机系统和多计算机系统有什么不同？ 答：共享存储器的计算机系统叫多处理机系统，不共享存储器的计算机系统为多计算机系统。它们之间的本质区别是在多处理机系统中，所有CPU共享统一的虚拟地址空间，在多计算机系统中，每个计算机有它自己的存储器。 多处理机系统分为基于总线的和基于交换的。基于总线的多处理机系统包含多个连接到一条公共总线的CPU以及一个存储器模块。基于交换的多处理机系统是把存储器划分为若干个模块，通过纵横式交换器将这些存储器模块连接到CPU上。 多计算机系统分为基于总线的和基于交换的系统。在基于总线的多计算机系统中，每个CPU都与他自身的存储器直接相连，处理器通过快速以太网这样的共享多重访问网络彼此相连。在基于交换的多计算机系统中，处理器之间消息通过互联网进行路由，而不是想基于总线的系统中那样通过广播来发送。 3.真正的分布式操作系统的主要特点是什么？ 必须有一个单一的、全局的进程间通信机制。进程管理必须处处相同。文件系统相同。使用相同的系统调用接口。 4.分布式系统的透明性包括哪几个方面，并解释透明性问题对系统和用户的重要性。 答：对于分布式系统而言，透明性是指它呈现给用户或应用程序时，就好像是一个单独是计算机系统。 具体说来，就是隐藏了多个计算机的处理过程，资源的物理分布。 具体类型：

操作系统第一章作业讲解

第一章 习题 1、有3个作业A 、B 、C ， A 是计算作业、 B 是检索磁带上数据的作业， C 是打印作业。3个作业单道运行时间分别为5分钟、15分钟和10分钟。假设可在15分钟内并行完成这3个作业。则各资源的利用率分别为多少？ 单道CPU 利用率：5 /（5+15+10）= 5 / 30 = 1 / 6 磁带利用率：15 /（5+15+10）= 15 / 30 = 1 / 2 打印利用率：10 /（5+15+10）= 10 / 30 = 1 / 3 多道CPU 利用率：5 / 15 = 1 / 3 磁带利用率：15 / 15 = 1 打印利用率：10 / 15 = 2 / 3 2、在有一台CPU 和两台输入/输出设备磁盘和磁带的多道程序系统中，同时投入运行2个程序A 和B 。这2个程序对CPU 和磁盘和磁带的使用顺序和使用时间为： 程序A ：磁带（30S ）、CPU （10S ）、磁盘（30S ）、CPU （10S ）、磁带（20S ） 程序B ：磁盘（20S ）、CPU （30S ）、磁带（40S ） 假定：CPU 、磁盘和磁带都能并行工作，试问：在单道和多道两种方式下， 1）程序A 和B 从投入运行到运行完成所用的时间分别是多少？ 2）CPU 、磁盘和磁带的利用率是多少？ 答：在单道情况下，从投入到运行完成所用的时间A 为：100S ；B 为100S+90S=190S 在两道情况下，从投入到运行完成所用的时间A 为：120S ；B 为90S （非抢占式） 在两道情况下，从投入到运行完成所用的时间A 为：100S ；B 为120S （抢占式） 单道运行的时间关系图 计算 磁带 多道、非抢占式运行的时间关系图

操作系统课后习题答案

1.什么是操作系统？其主要功能是什么？ 操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源,有效组织多道程序运行的系统软件(或程序集合),是用户和计算机直接的程序接口. 2.在某个计算机系统中，有一台输入机和一台打印机，现有两道程序投入运行，程序A、B 同时运行，A略早于B。A的运行轨迹为：计算50ms、打印100ms、再计算50ms、打印100ms，结束。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是否空闲等待？若是，在那段时间段等待？ （2）程序A、B是否有等待CPU的情况？若有，指出发生等待的时刻。 0 50 100 150 200 250 300 50 100 50 100 50 100 20 100 (1) cpu有空闲等待,在100ms~150ms的时候. (2) 程序A没有等待cpu,程序B发生等待的时间是180ms~200ms. 1.设公共汽车上，司机和售票员的活动如下： 司机的活动：启动车辆；正常行车；到站停车。 售票员的活动：关车门；售票；开车门。 在汽车不断的到站、停车、行驶过程中，用信号量和P、V操作实现这两个活动的同步关系。 semaphore s1,s2; s1=0;s2=0; cobegin 司机();售票员(); coend process 司机() ｛ while(true) { P(s1) ; 启动车辆; 正常行车; 到站停车; V(s2); } ｝ process 售票员() { while(true) { 关车门; V(s1);

售票; P(s2); 开车门; 上下乘客; } } 2.设有三个进程P、Q、R共享一个缓冲区，该缓冲区一次只能存放一个数据，P进程负责循环地从磁带机读入数据并放入缓冲区，Q进程负责循环地从缓冲区取出P进程放入的数据进行加工处理，并把结果放入缓冲区，R进程负责循环地从缓冲区读出Q进程放入的数据并在打印机上打印。请用信号量和P、V操作，写出能够正确执行的程序。 semaphore sp,sq,sr; int buf;sp=1;sq=0;sr=0; cobegin process P() { while(true) { 从磁带读入数据; P(sp); Buf=data; V(sq); } } process Q() { while(true) { P(sq); data=buf; 加工data; buf=data; V(sr); } } process R() { while(true) { P(sr); data=buf; V(sp); 打印数据; } }

操作系统 练习题

第一章练习题 一、选择题 1．操作系统本身是一种系统软件，因此，它（） A. 只能管理软件 B. 只能管理硬件 C．既不能管理软件，又不能管理硬件 D. 既能管理软件，又能管理硬件 2．操作系统是( )。 A.硬件 B.系统软件 C.应用软件 D.虚拟机 3．从资源的角度看操作系统的功能不包括( ). A．用户管理 B.处理器管理和存储管理C．文件管理和作业管理 D.设备管理 4．下面关于计算机系统和操作系统的叙述错误的是（）。 A．操作系统是独立于计算机系统的，它不属于计算机系统 B．计算机系统是一个资源集合体，包括软件资源和硬件资源 C．操作系统是一种软件 D．计算机硬件是操作系统赖以工作的实体，操作系统的运行离不开计算机硬件的支持 5．下面关于计算机系统层次关系的描述错误的是（）。 A.计算机系统是由硬件和软件组成的层次式结构 B.计算机层次结构中最内层是使用计算机系统的用户 C．硬件系统是计算机层次结构的最内层 D.用户与硬件系统之间的软件系统包括系统软件、支撑软件和应用软件三部分 6．下面关于批处理操作系统的叙述错误的是（）。 A．批处理操作系统可以分为单道批处理系统和多道批处理系统 B．单道系统是指一次只有一个作业装入计算机系统的主存中运行的系统 C．批处理系统具有用户与计算机的直接交互能力，提高了系统资源的利用率 D.“通道”和“中断”技术的出现，使得输入输出设备与中央处理器可以并行工作 7. 下面关于分时系统和实时系统的说法正确的是（） A．批处理系统具有批处理能力，但不具有分时交互能力 B．批处理系统是实现人机交互的系统 C．分时系统是实现自动控制无需人为干预的系统 D．分时系统本身既具有分时交互能力，又具有批处理能力 8、计算机的操作系统是一种（）。 A.应用软件 B.系统软件 C.工具软件 D.字表处理软件 9．操作系统是一组（）程序。 A.文件管理 B.中断处理 C.资源管理 D.设备管理 10．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 11．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 二、判断题 1、一个操作系统的系统调用越多，系统的功能就越强，用户使用就越复杂。 三、简答题 1、若程序P a、Pb 和P c 单独执行时间分别T a、Tb 和T c ，Ta=1 小时，Tb=1.5 小时，Tc=2 小时，其中处理机工作时间分别为T a=10 分钟，Tb=15 分钟，Tc=35 分钟。如果采用多道程序设计的方法，让T a、Tb 和T c 并发工作，假定处理机利用率达到60%，另加20 分钟系统开销，请问系统效率能提高百分之几？

操作系统 第一章习题(1)

第一章操作系统引论 一、单项选择题 1、现代操作系统的基本特征是（C ）、资源共享和操作的异步性。 A.多道程序设计 B. 中断处理 C.程序的并发执行 D. 实现分时与实时处 理 2、批处理系统的主要缺点是（ B）。 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、实时操作系统追求的目标是（ C）。 A.高吞吐率 B.充分利用内存 C. 快速响应 D. 减少系统开销 4、系统调用的目的是（ A）。 A.请求系统服务 B.终止系统服务 C.申请系统资源 D.释放系统资源 5.下列系统中，（A ）是实时系统。 A 火炮的自动化系统 B 办公自动化系统 C 管理信息系统 D计算机集成 制造系统 6. 现代操作系统的两个基本特征是（ C ）和资源共享。 A.多道程序设计 B. 中断处理 C.程序的并发执行 D. 实现分时与实时处理 7.（ D）不是分时操作系统的特征。 A 及时性 B 独占性 C交互性 D多样性 8. 为方便用户，操作系统负责管理和控制计算机系统的( B )。 A．软件资源 B．硬件和软件资源 C．用户有用资源 D．硬件资源 二、填空题 1.方便性和___有效性____是设计操作系统时最重要的两个目标。 2.用户可以通过三种方式使用计算机：__命令方式_____，__系统调用方式 _____，__图形窗口方式_____。 3.目前存在的基本的操作系统类型是：批处理系统，分时系统，实时系统 4.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。 5.分时系统的特征：多路性，独立性，及时性，交互性 6.举例说明常用的微机操作系统：典型的单用户单任务操作系统___ DOS或 CP/M ____，典型的单用户多任务操作系统___ Windows XP ____，典型的多 用户多任务__ UNIX或LINUX _____。

操作系统作业(1-4)答案

操作系统作业 （第一章—第四章） 一、单项选择 1 在计算机系统中配置操作系统的目的是【】。 A 增强计算机系统的功能 B 提高系统资源的利用率 C 合理组织工作流程以提高系统吞吐量 D 提高系统的运行速度 2 在操作系统中采用多道程序设计技术，能有效提高CPU、内存和I/O设备的【】。 A 灵活性 B 可靠性 C 兼容性 D 利用率 3 在操作系统中，并发性是指若干事件【】发生。 A 在同一时刻 B 一定不在同一时刻 C 在某一时间间隔内 D 依次在不同时间间隔内 4 以下不属于衡量操作系统性能指标的是【】。 A 作业的大小 B 资源利用率 C 吞吐量 D 周转时间 5 下列选项中，操作系统提供给应用程序的接口是【】。 A 系统调用 B 中断 C 函数 D 原语 6 在分时系统中，当用户数为50时，为了保证响应时间不超过1s，选取的时间片最大值为【】。 A 10ms B 20ms C 50ms D 100ms 7 假设就绪队列中有10个就绪进程，以时间片轮转方式进行进程调度，如果时间片为180ms，切换开销为20ms。如果将就绪进程增加到30个，则系统开销所占的比率为【】。 A 10% B 20% C 30% D 90% 8 中断系统一般由相应的【】组成。 A 硬件 B 软件 C 硬件和软件 D 固件 9 以下工作中，【】不是创建进程所必须的。 A 创建进程的PC B B 为进程分配内存 C 为进程分配CPU D 将PCB插入就绪队列 10 系统中有5个用户进程且CPU工作于用户态，则处于就绪状态或阻塞状态的进程数最多分别为【】。 A 5，4 B 4，0 C 0，5 D 4，5 11 如果系统中有n个进程，则就绪队列中进程的个数最多为【】。 A 1 B n-1 C n D n+1

计算机操作系统(第四版)课后习题答案第一章

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。 4．试说明推劢多道批处理系统形成和収展的主要劢力是什么答：主要动力来源于四个方面的社会需求与技术发展：（1）不断提高计算机资源的利用率；（2）方便用户；（3）器件的不断更新换代；（4）计算机体系结构的不断发展。5．何谓脱机I/O和联机I/O 答：脱机I/O 是指事先将装有用户程序和数据的纸带或卡片装入纸带输入机或卡片机，在外围机的控制下，把纸带或卡片上的数据或程序输入到磁带上。该方式下的输入输出由外围机控制完成，是在脱离主机的情况下进行的。而联机I/O 方式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。 6．试说明推劢分时系统形成和収展的主要劢力是什么

答：推动分时系统形成和发展的主要动力是更好地满足用户的需要。主要表现在：CPU 的分时使用缩短了作业的平均周转时间；人机交互能力使用户能直接控制自己的作业；主机的共享使多用户能同时使用同一台计算机，独立地处理自己的作业。 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，可以在系统中设臵多路卡，使主机能同时接收用户从各个终端上输入的数据；为每个终端配臵缓冲区，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。 8．为什么要引入实时OS 答：实时操作系统是指系统能及时响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致地运行。引入实时OS 是为了满足应用的需求，更好地满足实时控制领域和实时信息处理领域的需要。 9．什么是硬实时任务和软实时任务试举例说明。 答：硬实时任务是指系统必须满足任务对截止时间的要求，否则可能出现难以预测的结果。举例来说，运载火箭的控制等。软实时任务是指它的截止时间并不严格，偶尔错过了任务的截止时间，对系统产生的影响不大。举例：网页内计算机操作系统第三版答案 2 / 47 容的更新、火车售票系统。10．试从交互性、及时性以及可靠性方面，将分时系统不实时系统迚行比较。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

操作系统第1章练习地的题目

第1章操作系统引论 1.1 典型例题解析 【例1】试说明操作系统与硬件、其它系统软件以及用户之间的关系。 答：操作系统是覆盖在硬件上的第一层软件，它管理计算机的硬件和软件资源，并向用户提供良好的界面。操作系统与硬件紧密相关，它直接管理着硬件资源，为用户完成所有与硬件相关的操作，从而极大地方便了用户对硬件资源的使用，并提高了硬件资源的利用率。操作系统是一种特殊的系统软件，其它系统软件与运行在操作系统地基础之上，可获得操作系统提供的大量服务，也就是说，操作系统是其它系统软件和硬件的接口。而一般用户使用计算机除了需要操作系统支持外，还需要用到大量的其它系统软件和应用软件，以使其工作更加方便和高效。 【例2】操作系统具有哪些特征？它们之间有何关系？ 答：操作系统的特征有并发、共享、虚拟和异步性。它们的关系如下： （1）并发和共享是操作系统最基本的特征。为了提高计算机资源的利用率，操作系统必然要采用多道程序设计技术，使多个程序共享系统的资源，并发的执行。 （2）并发和共享互为存在的条件。一方面，资源的共享以程序（进程）的并发执行为条件，若系统不允许程序并发执行，自然不存在资源的共享问题；另一方面，若系统不能对资源共享实施有效管理，协调好各个进程对共享资源的访问，也必将影响到程序的并发执行，甚至根本无法并发执行。 （3）虚拟以并发和共享为前提条件。为了使并发进程能更方便、更有效地共享资源，

操作系统经常采用多种虚拟技术来在逻辑上增加CPU和设备的数量以及存储器的容量，从而解决众多并发进程对有限的系统资源的竞争问题。 （4）异步性是并发和共享的必然结果。操作系统允许多个并发进程共享资源、相互合作，使得每个进程的运行过程受到其他进程的制约，不再“一气呵成”，这必然导致异步性特征的产生。 【例3】简述并发与并行的区别。 答：并行性和并发性是既相似又有区别的两个概念。并行性是指两个或多个事件在同一时刻发生；而并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。 1.2 练习题及答案 一、选择题 1．操作系统是一种（）。 A、应用软件 B、系统软件 C、通用软件 D、工具软件 2．操作系统是对（）进行管理的软件。 A、软件 B、硬件 C、计算机资源 D、应用程序 3．操作系统的（）管理部分负责对进程进行调度 A、存储器 B、设备 B、文件D、处理机

操作系统课后题答案

2.1 一类操作系统服务提供对用户很有用的函数，主要包括用户界面、程序执行、I/O操作、文件系统操作、通信、错误检测等。 另一类操作系统函数不是帮助用户而是确保系统本身高效运行，包括资源分配、统计、保护和安全等。 这两类服务的区别在于服务的对象不同，一类是针对用户，另一类是针对系统本身。 2.6 优点：采用同样的系统调用界面，可以使用户的程序代码用相同的方式被写入设备和文件，利于用户程序的开发。还利于设备驱动程序代码，可以支持规范定义的API。 缺点：系统调用为所需要的服务提供最小的系统接口来实现所需要的功能，由于设备和文件读写速度不同，若是同一接口的话可能会处理不过来。 2.9 策略决定做什么，机制决定如何做。他们两个的区分对于灵活性来说很重要。策略可能会随时间或位置而有所改变。在最坏的情况下，每次策略改变都可能需要底层机制的改变。系统更需要通用机制，这样策略的改变只需要重定义一些系统参数，而不需要改变机制，提高了系统灵活性。 3.1、短期调度：从准备执行的进程中选择进程，并为之分配CPU； 中期调度：在分时系统中使用，进程能从内存中移出，之后，进程能被重新调入内存，并从中断处继续执行，采用了交换的方案。 长期调度：从缓冲池中选择进程，并装入内存以准备执行。 它们的主要区别是它们执行的频率。短期调度必须频繁地为CPU选择新进程，而长期调度程序执行地并不频繁，只有当进程离开系统后，才可能需要调度长期调度程序。 3.4、当控制返回到父进程时，value值不变，A行将输出：PARENT：value=5。 4.1、对于顺序结构的程序来说，单线程要比多线程的功能好，比如（1）输入三角形的三边长，求三角形面积；（2）从键盘输入一个大写字母，将它改为小写字母输出。

第1章操作系统笔记

操作系统的定义： 操作系统(Operating System, OS)是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对硬件系统的首次扩充 操作系统的目标和作用 在计算机系统上配置操作系统主要目标与计算机系统的规模和应用环境有关。 操作系统的目标 方便性 硬件只能识别机器代码（0、1） OS提供命令，方便用户使用计算机 有效性 使CPU、I/O保持忙碌，充分利用 使内存、外存数据存放有序，节省空间 合理组织工作流程，改善资源利用率，提高吞吐量可扩充性 计算机技术的发展：硬件/体系结构/网络/Internet OS应采用层次化结构，便于扩充和修改功能层次和模块开放性 支持网络环境，兼容遵循OSI标准开发的硬件和软件操作系统的作用 1. 用户与计算机硬件系统之间的接口 命令方式 用户通过键盘输入联机命令(语言) 系统调用方式 用户程序通过系统调用，操纵计算机 图形、窗口方式 用户通过窗口、图标等图形界面操纵计算机 2.计算机系统资源管理者

4大类资源：处理机；存储器；I/O设备；信息（文件：程 序、数据） 3.对计算机资源的抽象(扩充机器) 裸机：只有硬件的计算机，难以使用 虚机器：在裸机增加软件(OS等)，功能增强，使用方便 推动操作系统发展的主要动力 1.不断提高计算机资源利用率 早期计算机很昂贵，为提高资源利用率，产生了批处理系统 2.方便用户 为改善用户上机、调试程序时的条件，产生了分时系统 3.器件的不断更新换代 OS随之更新换代，如：8位->16位->32位 4.计算机体系结构的不断发展 单处理机OS->多处理机OS->网络操作系统 操作系统的发展过程 无操作系统时代 OS尚未出现，人们如何使用计算机 人工操作方式 人工操作方式的缺点 用户独占全机 CPU等待人工操作 结果：资源利用率低下 脱机输入输出系统 低速设备

计算机操作系统课后习题答案第三章(第四版)

第三章处理机调度与死锁 1，高级调度与低级调度的主要任务是什么？为什么要引入中级调度？ 【解】（1）高级调度主要任务是用于决定把外存上处于后备队列中的那些作业调入内存，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排在就绪队列上，准备执行。（2）低级调度主要任务是决定就绪队列中的哪个进程将获得处理机，然后由分派程序执行把处理机分配给该进程的操作。（3）引入中级调度的主要目的是为了提高内存的利用率和系统吞吐量。为此，应使那些暂时不能运行的进程不再占用宝贵的内存空间，而将它们调至外存上去等待，称此时的进程状态为就绪驻外存状态或挂起状态。当这些进程重又具备运行条件，且内存又稍有空闲时，由中级调度决定，将外存上的那些重又具备运行条件的就绪进程重新调入内存，并修改其状态为就绪状态，挂在就绪队列上，等待进程调度。 3、何谓作业、作业步和作业流？ 【解】作业包含通常的程序和数据，还配有作业说明书。系统根据该说明书对程序的运行进行控制。批处理系统中是以作业为基本单位从外存调入内存。作业步是指每个作业运行期间都必须经过若干个相对独立相互关联的顺序加工的步骤。 作业流是指若干个作业进入系统后依次存放在外存上形成的输入作业流；在操作系统的控制下，逐个作业进程处理，于是形成了处理作业流。 4、在什么情冴下需要使用作业控制块JCB？其中包含了哪些内容？ 【解】每当作业进入系统时，系统便为每个作业建立一个作业控制块JCB，根据作业类型将它插入到相应的后备队列中。 JCB 包含的内容通常有：1) 作业标识2)用户名称3)用户账户4)作业类型（CPU 繁忙型、I/O芳名型、批量型、终端型）5)作业状态6)调度信息（优先级、作业已运行）7)资源要求8)进入系统时间9) 开始处理时间10) 作业完成时间11) 作业退出时间12) 资源使用情况等 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？ 【解】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。 7．试说明低级调度的主要功能。 【解】（1）保存处理机的现场信息（2）按某种算法选取进程（3）把处理机分配给进程。 8、在抢占调度方式中，抢占的原则是什么？ 【解】剥夺原则有：（1）时间片原则各进程按时间片运行，当一个时间片用完后，便停止该进程的执行而重新进行调度。这种原则适用于分时系统、大多数实时系统，以及要求较高的批处理系统。（2）优先权原则通常是对一些重要的和紧急的作业赋予较高的优先权。当这种作业到达时，如果其优先权比正在执行进程的优先权高，便停止正在执行的进程，将处理机分配给优先权高的进程，使之执行。（3）短作业（进程）优先原则当新到达的作业（进程）比正在执行的作业（进程）明显地短时，将剥夺长作业（进程）的执行，将处理机分配给短作业（进程），使之优先执行。 9、选择调度方式和调度算法时，应遵循的准则是什么？ 【解】应遵循的准则有（1）面向用户的准则：周转时间短，响应时间快，截止时间的保证，优先权准则。（2）面向系统的准则：系统吞吐量高，处理机利用率好，各类资源的平衡利用。 10、在批处理系统、分时系统和实时系统中，各采用哪几种进程（作业）调度算法？ 【解】 批处理系统：FCFS算法、最小优先数优先算法、抢占式最小优先数优先算法 2 分时系统：可剥夺调度、轮转调度 实时系统：时间片轮转调度算法、非抢占优先权调度算法、基于时钟中断抢占的优先权调度算法、立即抢占的优先权调度。 11、何谓静态和动态优先权？确定静态优先权的依据是什么？ 【解】静态优先权是在创建进程时确定的，且在进程的整个运行期间保持不变。动态优先权是指，在创建进程时所赋予的优先权，是可以随进程的推进或随其等待时间的增加而改变的，以便获得更好的调度性能。确定静态优先权的依据是：（1）进程类型，通常系统进程的优先权高于一般用户进程的优先权。（2）进程对资源的需要。（3）用户要求，用户进程的紧迫程度及用户所付费用的多少来确定优先权的。 12、试比较FCFS和SPF两种进程调度算法。 【解】FCFS算法按照作业提交或进程变为就绪状态的先后次序，分派CPU。当前作业或进程占有CPU，直到执行完或阻塞，才让出CPU。在作业或进程唤醒后，并不立即恢复执行，通常等到当前作业或进程让出CPU。FCFS比较有利于长作业，而不利于短作业；有利于CPU繁忙的作业，而不利于I/O繁忙的作业。SPF有利于短进程调度，是从就绪队列中选出一估计运行时间最短的进

计算机操作系统(第三版)-复习题答案

操作系统第一章复习题 一、选择题 1、下列选项中，（ D ）不是操作系统关心的主要问题。 A 管理计算机裸机 B 设计、提供用户程序与计算机硬件系统的界面。 C 管理计算机系统资源 D 高级程序设计语言的编译器 2、多道批处理系统的主要缺点是（ C ）。 A CPU利用率低 B 不能并发执行 C 缺少交互性 D 以上都不是。 3、在操作系统中，（ D ）部分属于微内核。 A 输入/输出井的管理程序，及作业调度软件。 B 用户命令解释程序 C 磁盘文件目录管理软件 D 进程通信服务例程 4、通常在分时系统中运行的作业称为（ C ）。 A 前台作业 B 后台作业 C 终端型作业 D 批量型作业 5、在下面的选项中，（ A ）不属于操作系统提供给用户的可用资源。 A 中断机制 B 处理机 C 存储器 D I/O 设备 6、操作系统在计算机系统中处于（ B ）的位置。 A 计算机硬件和软件之间 B 计算机硬件和用户之间 C 处理机和用户程序之间 D 外部设备和处理机之间 7、操作系统是对（ C ）进行管理的软件。 A 软件 B硬件 C计算机资源 D 应用程序 8、操作系统中采用多道程序设计技术提高了CPU和外部设备的（ A ）。 A 利用率 B 可靠性 C 稳定性 D 兼容性 9、操作系统提供给程序员的接口是（ B ）。 A 进程 B 系统调用 C 库函数 D B和C 10、所谓（ B ）是指将一个以上的作业放入内存，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 共行执行 11、实时系统必须在（ C ）内处理完来自外部的事件。 A 响应时间 B 周转时间 C 规定时间 D 调度时间 12、在操作系统中，并发性是指若干事件（ C ）发生。 A 在同一时刻 B 一定在不同时刻 C 在某一时间间隔 D 依次在不同时间间隔内 13、订购机票系统处理各个终端的服务请求，处理后通过终端回答用户，所以它是一个（ D ）。 A 分时系统 B 多道批处理系统 C 计算机网络 D实时信息处理系统 二、填空题 1、操作系统两个最基本的特征是（并发）和（共享），两者之间互为存在条件。 2、实时系统应具有的两个基本特征，它们是（及时性）和（高可靠性）。 3、允许多个用户以交互方式使用计算机的操作系统称为（分时操作系统）；允许多个用户 将多个作业提交给计算机集中处理的操作系统称为（批处理操作系统）；计算机系统能

操作系统第一章

1.在计算机系统中配置操作系统的主要目的是提高系统资源的利用率,操作 系统的主要功能是管理计算机系统中的资源，其中包括处理机、存储器以及文件和设备。这里的处理机管理主要是对进程进行管 2.操作系统有多种类型:允许多个用户以交互方式使用计算机的操作系统， 称为分时操作系统;允许多个用户将若干个作业提交给计算机系统集中处理的操作系统称为批处理操作系统;在实时操作系统的控制下，计算机系统能及时处理由过程控制反馈的数据，并做出响应;在IBM- PC机上的操作系统称为微机操作系统 3.操作系统是一种系统软件它负责为用户和用户程序完成所有与硬件相关 并与应用无关的工作，高级程序设计语言的编译不是操作系统关心的主要问题。 4.用户在程序设计过程中，可通过系统调用获得操作系统的服务。 5.在0S中采用多道程序设计技术，能有效地提高CPU,内存和I/O设备的利 用率,为实现多道程序设计需要有更大的内存。 6.推动批处理系统形成和发展的主要动力是提高系统资源利用率.推动分时 系统形成和发展的主要动力是方便用户，推动微机OS发展的主要动力是计算机硬件的不断更新换代 7.在设计分时操作系统时，首先要考虑的是交互性和响应时间，在设计批处 理操作系统时，首先要考虑的是周转时间和系统吞吐量，在设计实时操作系统时，首先要考虑的是实时性和可靠性 8.在多道批处理系统中，为了充分利用各种资源，系统总是优先选择计算型 和I/O型均衡的多个作业投入运行，为了提高吞吐量，系统总是想方设法缩短用户作业的周转时间 9.从下面关于操作系统的论述中，选出一条正确的论述。(1) (1)对批处理作业，必须提供相应的作业控制信息。 (2)对于分时系统，不一定全部提供人机交互功能。 (3)从响应角度看，分时系统与实时系统的要求相似。 (4)采用分时操作系统的计算机系统中，用户可以独占计算机操作系统中 的文件系统。 (5)从交互角度看，分时系统与实时系统相似 10.分时系统的响应时间(及时性)主要是根据用户所能接受的等待时间确定 的，而实时系统的响应时间则是由控制对象所能接受的时延确定的。 11.在分时系统中，为使多个用户能够同时与系统交互，最关键的问题是能 在一较短的时间内，使所有用户程序都得到运行，当用户数100 时，为保证响应时间不超过2秒，此时的时间片最大应为20ms

操作系统概念课后习题答案

1、1在多道程序与分时环境中,多个用户同时共享一个系统,返种情冴导致多种安全问题。a、列出此类的问题b、在一个分时机器中,能否确保像在与用机器上一样的安全度？并解释乀。 Answer:a、窃叏戒者复制某用户癿程序戒数据;没有合理癿预算来使用资源(CPU,内存,磁盘空闱,外围设备)ｂ.应该丌行,因为人类设计癿仸何保护机制都会丌可避兊癿被另外癿人所破译,而丏径自信癿认为程序本身癿实现就是正确癿就是一件困难癿亊。 1、2资源的利用问题在各种各样的操作系统中出现。试例丼在下列的环境中哪种资源必须被严栺的管理。(ａ)大型电脑戒迷您电脑系统(ｂ)不服务器相联的工作站(ｃ)手持电脑 Answer: (ａ)大型电脑戒迷您电脑系统:内存呾CPU资源,外存,网络带宽(ｂ)不服务器相联癿工作站:内存呾CPU资源(ｃ)手持电脑:功率消耗,内存资源 1、3在什举情冴下一个用户使用一个分时系统比使用一台个人计算机戒单用户工作站更好？ Answer:当另外使用分时系统癿用户较少时,仸务十分巨大,硬件速度径快,分时系统有意丿。充分利用该系统可以对用户癿问题产生影响。比起个人电脑,问题可以被更快癿解决。迓有一种可能収生癿情冴就是在同一时闱有许多另外癿用户在同一时闱使用资源。当作业足够小,丏能在个人计算机上合理癿运行时,以及当个人计算机癿性能能够充分癿运行程序来达到用户癿满意时,个人计算机就是最好癿,。 1、4在下面丼出的三个功能中,哪个功能在下列两种环境下,(a)手持装置(b)实

时系统需要操作系统的支持？(a)批处理程序(b)虚拟存储器(c)分时 Answer:对二实时系统来说,操作系统需要以一种公平癿方式支持虚拟存储器呾分时系统。对二手持系统,操作系统需要提供虚拟存储器,但就是丌需要提供分时系统。批处理程序在两种环境中都就是非必需癿。 1、5描述对称多处理(ＳＭＰ)与非对称多处理乀间的区别。多处理系统的三个优点与一个缺点？ Answer:ＳＭＰ意味着所以处理器都对等,而丏I/O可以在仸何处理器上运行。非对称多处理有一个主处理器控制系统,不剩下癿处理器就是随从关系。主处理器为从处理器安排工作,而丏I/O也叧在主处理器上运行。多处理器系统能比单处理器系统节省资金,返就是因为她们能共享外设,大容量存储呾电源供给。它们可以更快速癿运行程序呾增加可靠性。多处理器系统能比单处理器系统在软、硬件上也更复杂(增加计算量、觃模经济、增加可靠性) 1、6集群系统不多道程序系统的区别就是什举？两台机器属二一个集群来协作提供一个高可靠性的服务器的要求就是什举？ Answer:集群系统就是由多个计算机耦合成单一系统幵分布二整个集群来完成计算仸务。另一方面,多道程序系统可以被瞧做就是一个有多个CPU组成癿单一癿物理实体。集群系统癿耦合度比多道程序系统癿要低。集群系统通过消息迕行通信,而多道程序系统就是通过共享癿存储空闱。为了两台处理器提供较高癿可靠性服务,两台机器上癿状态必项被复制,幵丏要持续癿更新。当一台处理器出现敀障时,另一台处理器能够接管敀障处理癿功能。 1、7试区分分布式系统(distribute system)的客户机-服务器(client-server)模型不对等系统(peer-to-peer)模型

操作系统第一章复习总结+习题(带讲解)

第一章操作系统概论 操作系统的定义： 1.资源管理的观点：操作系统是控制和管理计算机的软、硬件资源，合理地组织计算 机的工作流程，以及方便用户的程序集合。 2.用户的观点：操作系统是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对硬件系统的第一 次扩充。 操作系统形成： 操作系统的发展过程中，多道批处理系统和实时控制系统的出现，标志着操作系统的 正式形成。 操作系统的特征： 并发性、共享性、虚拟性、不确定性 操作系统的功能 进程管理、存储管理、设备管理、文件管理、操作系统接口 操作系统接口分类： 程序接口（为程序员提供）、命令接口(为用户提供) 操作系统类型 基本类型：批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统 新型：微机操作系统、多处理机操作系统、网络操作系统、分布式操作系统、嵌入式 操作系统 多道程序设计技术：为了提高系统吞吐量和资源利用率，允许多个程序同时驻留内存，使处理机在这些程序之间切换，在一段时间内，执行完多个程序的处理技术称为多道 程序设计技术。 批处理操作系统： 用户的作业被成批的输入到计算机中，然后在操作系统的控制下，用户的作业自动地 执行。 单道批处理系统：内存中仅放一道作业、作业的完成顺序与进驻内存的顺序相关 多道批处理系统：内存中存放多道作业、作业的完成顺序与进驻内存的顺序无严格对 应关系。

分时系统：允许多个终端用户同时使用计算机，在这样的紫铜中，用户感觉不到其他用户的存在。特征：多路性、独立性、及时性、交互性、可靠性 实时系统：系统对特定输入做出的反应速度足以控制发出实时信号的对象。“实时”的含义是指计算机对于外来信息能够及时处理，并且能在被控对象允许的范围内做出快速反应。（要求更好的及时性） 实时系统分类：实时控制系统、实时信息控制系统 UNIX是一个多用户、多任务的分时操作系统 (声明：习题参考答案均属个人意见，仅供参考，参考答案设置字体为白色，看时请自行设置为其他颜色。) 习题： 1. 下列选项中，在用户模式下执行的是（）。 A 命令解释程序 B 缺页处理程序 C 进程调度程序 D 时钟中断处理程序 参考答案：A 2.用户程序调用操作系统的功能必须使用（）。 Ａ调用命令 Ｂ系统调用 Ｃ作业控制 Ｄ控制命令 参考答案：B

操作系统课后习题答案2

2. 进程和线程的管理 例题解析 例2.2.1 试说明进程和程序之间的区别和联系。 解进程和程序是既有区别又有联系的两个概念。 进程是动态的，程序是静态的。程序是一组有序的指令集合，是一个静态的概念；进程则是程序及其数据在计算机上的一次执行，是一个动态的集合。离开了程序，进程就失去了存在的意义，但同一程序在计算机上的每次运行将构成不同的进程。程序可看作是电影的胶片，进程可以看作电影院放电影的过程。 一个进程可以执行多个程序，如同一个电影院的一场电影可放映多部影片。 一个程序可被多个进程执行，如同多个影院同时利用一个电影的胶片放映同一部电影。 程序可以长期保存，进程只能存在于一段时间。程序是永久存在的，而进程有从被创建到消亡的生命周期。 例2.2.2 举例说明多道程序系统失去了封闭性和再现性。 解例如，有两个循环程序A和B，共享一个变量N。程序A每执行一次时，都要做N：=N+1操作；程序B则每执行一次时，都要执行print(N)操作，然后再将N的值置成“0”。程序A 和B在多道程序系统中同时运行。假定某时刻变量N的值为n，可能出现下述三种情况：N：=N+1 在print(N)和N：=0之前，此时得到N值变化过程为n+1、n+1、0； N：=N+1 在print(N)和N：=0之后，此时得到N值变化过程为n 、0 、1； N：=N+1 在print(N)之后和N：=0之前，此时得到N值变化过程为n、n+1、0。 所以，在A、B程序多次执行过程中，虽然其每次执行时的环境和初始条件都相同，但每次得到的结果却不一定相同。 例2.2.3 为什么将进程划分成执行、就绪和阻塞三个基本状态？ 解根据多道程序执行的特点，进程的运行是走走停停的。因此进程的初级状态应该是执行和等待状态。处于执行状态的进程占用处理机执行程序，处于等待状态的进程正在等待处理机或者等待其它某种事件的发生。但是，当处理机空闲时，并不是所有处于等待状态的进程都能放到处理机上执行，有的进程即使分配给它处理机，它也不能执行，因为它的执行的条件没有得到满足。因此，将等待状态的进程分成两部分，一部分是放在处理机上就能立即执行，这就是就绪的进程；另一部分是仍需等某种事件发生的进程，即使放在处理机上也不能执行的进程，这就是阻塞进程。 例2.2.4 进程的挂起状态与进程的阻塞状态和就绪状态有何异同？ 解相同点是它们都没有占用处理机。不同点是挂起状态的进程是处于一种静止状态，不会参与对资源的竞争，在解除挂起之前，进程不会有新的资源要求，也不会有占用处理机的机会；阻塞状态和就绪状态的进程均处于活动状态，它们都有获得处理机的机会，都可能有新的资源要求。 例2.2.5 两个并发进程P1和P2的程序代码在下面给出。其中，A、B、C、D和E均为原语。 P1: begin P2: begin A; D; B; E; C; end end 请给出P1、P2两个进程的所有可能执行的过程。

操作系统第一章练习题(4)

第一章练习题 一．单项选择 1、并发性是指若干事件在（）发生。 A.同一时刻 B. 同一时间间隔内 C.不同时刻 D. 不同时间间隔内 2、操作系统的主要功能有( )。 A.进程管理、存储器管理、设备管理、处理机管理 B.虚拟存储管理、处理机管理、进程调度、文件系统 C.处理机管理、存储器管理、设备管理、文件系统 D.进程管理、中断管理、设备管理、文件系统 3、实时操作系统追求的目标是()。 A.高吞吐率 B.充分利用内存 C. 快速响应 D. 减少系统开销 4、以下()项功能不是操作系统具备的主要功能。 A.内存管理 B.中断处理 C.文档编辑 D.CPU调度 BCCC 二．填空题 1、操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源有效地组织多道程序运行的系统软件（或程序集合），是用户与计算机之间的接口。 2、操作系统有四个基本特性 分别是并发性、______共享性___、虚拟性_、_____异步性__。 3、目前存在的基本的操作系统类型是批处理系统、分时系统、实时

系统。 4、允许多个用户在其终端上同时交互地使用计算机的操作系统分时操作系统，它通常采用时间片轮转策略为用户服务。 5、允许用户把若干个作业提交计算机系统集中处理的操作系统称为批处理操作系统，衡量这种系统性能的一个主要指标是系统的吞吐率。 6、在实时操作系统的控制下，计算机系统能及时处理由过程控制反馈的数据并作出响应。设计这种系统时，应首先考虑系统的实时性和可靠性。 7、现代操作系统通常为用户提供三种使用界面：命令界面、图形界面和系统调用界面。 8、计算机中CPU的工作分为系统态和用户态两种。系统态运行操作系统程序，用户态运行用户程序。 9、操作系统的体系结构主要有单块结构、层次结构和微内核结构。三．判断题 1、在单处理机的环境下，多道程序的执行是并发的不是并行的，程序的执行与I/O操作也只能并发不能并行。错 2、多道程序的执行一定不具备再现性。错 3、分时系统的用户具有独占性，因此一个用户可以独占计算机系统的资源。错 4、批处理系统不允许用户随时干涉自己程序的运行。对