操作系统精髓与设计原理第五版中文答案全
?2.1 情况（a）和情况（b）具有相同的答案。?假设处理器的操作不能重叠，但I/O操作可以。?1job：时间周期=NT
?处理器利用率=50%；
?2jobs：时间周期=NT
?处理器利用率=100%；
?4jobs：时间周期=（2N-1)NT
?处理器利用率=100%
?2.2 I/O限制程序只用相对较少的处理时间，因此，受到短期调度算法的偏爱。然而，如果
一个处理器限制程序在一段很长的时间内被处
理器时间拒绝，那同样的这个短期调度算法则
会允许处理机去处理过去一段时间一直没有使
用处理机的程序，所以，并不是永远不受理处
理器限制程序所需的处理器时间。
?2.3 关于分时系统，我们所关注的是周转时间。?首选的是时间片，因为它在一个很短的时间给?所有的程序一个访问权限去使用处理器。在批?处理系统，我们所关注的是吞吐量和更少量的上?下文转换，对于进程来说获得了更多的处理时?间。因此，最小化上下文转换的处理是有优势?的。
?2.4 应用程序运用系统调用去调用操作系统所
?提供的功能。关键的是，系统调用导致转换到
?进入内核模式的系统程序。
操作系统第三章习题解答
?3.1 系统和用户进程的创建和删除：在系统中进程对于信息共享，加速计算，模块性和便利性都能并发执行。并发的执行需要进程的创建和删除机制。进程所需要的资源在进程被创建时获得或者在其运行的时候分配。当进程结束时，操作系统需要收回任何可重用资源。?进程的挂起和恢复：在进程调度中，当进程在等待某些资源时，操作系统需要把进程状态改变成等待或者就绪状态。当进程所要求的资源可用时，操作系统需要把它的状态变为运行状态恢复它的执行。
?进程同步机制：协调进程分享数据。并发访问使用共享数据可能导致数据不一致性，操作系统不得不为其提供一种进程同步机制用来确保协作进程有序的实行，从而保证数据的一致性。
?进程通信机制：在操作系统下执行的进程要么是独立的进程要么是协作的进程。协作进程必须使用某些方法来实现进程间的通信。
?死锁处理机制：在一个多道程序设计环境里，一些进程可能因为有限数量的资源而产生竞争。如果一个死锁发生，全部等待的进程都不会从等待状态改变成运行状态，那么资源被浪费，工作不会被完成。
?3.4 对处于就绪/挂起状态的所有进程通过一
?个固定的优先级层次来划分，如分成一到两
?个优先级，只有当就绪/挂起状态的进程优先
?级高于所有就绪状态进程的优先级时，才把
?处理机分配给它。
3.6
a）采用4种模式的优点在于：系统能够提高对存储器的访问使用的灵活性，同时对内存储器的运行起到很好的保护作用。缺点：复杂度和处理开销。例如，处理器运行在不同的访问模式需要分离可访问的堆栈。
b）原则上，模式越多，灵活性适应性越大，但系统越复杂，举出一种有4种以上模式的情况较难。
?3.7 a）当j ?b）一个近似的解决这个问题的方法就是大家都知道的可信系统。在以后的章节会详细解释。 ?3.8 a）一个应用程序可能正处理从另一个进程收到的数据并且把结果储存在磁盘上。如果有等待取自其它进程的数据，应用程序可能进入下一个进程取出数据并且处理它。如果一个先前的磁盘写操作已经完成并且有处理的数据写出，应用程序会将其写入下一个磁盘。需要考虑的一点就是，进程等待输入进程的额外数据和磁盘的可用性。 ?b）有几种处理的方式。或者一种特定类型的队列来处理，或者进程可能被放进两个单独的队列。无论哪种情况，操作系统必须处理细节，提醒进程注意双方事件一个接一个的发生。 ?3.9 这技术基于一个假设——中断进程A响应中断后将会继续进行。 ?但是，通常，一个中断将引起基本监督程序抢占进程A有利于另一个进程B。有必要在描叙进程A相关进程中断的位置复制进程A的执行状态，机器最好第一时间把它们储存在那里，以方便后续操作的进行。 ?3.10 因为存在进程不能被抢占的情况(例如正在内核模式里执行的进程)，因此操作系统不能快速回复实时需求。 操作系统第四章习题解答 ?4.1 是的。因为更多的状态信息必须保留下来用于一个程序到另一个程序的转换。 ?4.2 因为，关于用户级线程，一个进程的线程结构对于操作系统来讲是不可视的，它仅仅是基于进程调度的一个基本单位。 ?进程和线程的区别在于： ?简而言之,一个程序至少有一个进程,一个进程至少有一个线程. 线程的划分尺度小于进程，使得多线程程序的并发性高。 另外，进程在执行过程中拥有独立的内存单元，而多个线程共享内存，从而极大地提高了程序的运行效率。 线程在执行过程中与进程还是有区别的。 ?每个独立的线程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序的出口。但是线程不能够独立执行，必须依存在应用程序中，由应用程序提供多个线程执行控制。 从逻辑角度来看，多线程的意义在于一个应用程序中，有多个执行部分可以同时执行。但操作系统并没有将多个线程看做多个独立的应用，来实现进程的调度和管理以及资源分配。这就是进程和线程的重要区别。 ?（续） ?进程是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动,进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位. 线程是进程的一个实体,是CPU调度和分派的基本单位,它是比进程更小的能独立运行的基本单位.线程自己基本上不拥有系统资源,只拥有一点在运行中必不可少的资源(如程序计数器,一组寄存器和栈),但是它可与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源. 一个线程可以创建和撤销另一个线程;同一个进程中的多个线程之间可以并发执行. ?4.4 这里的这个问题是机器花费了它工作中大 量时间去等待I/O的完成。在一个多线程程序 中，一个内核级线程使系统调用阻塞，而其它 内核级线程可以继续运行，而对于一个单独的 处理器，一个进程只有使所有调用阻塞，才能 使其它线程继续。 ?4.5 不会。当一个进程退出，它将带走关于它 ?的所有东西，内核级线程、进程结构、存储空 ?间，也包括线程。 ?4.6 尽可能多的关于地址空间的信息能够和其它地址空间进行交换，从而保存到主存储器中。 ?4.7 a）如果采取保守策略，那么最多有20/4=5个作业同时执行。因为分配给各自进程的设备中有一个设备在大多数时间里都是空闲的，在同一时间，最多有5个设备空闲，最好的情况，没有设备空闲，全部都在工作状态。 ?b）为了提高设备的利用率，最初每个作业分配3个磁带设备，第4个则要按需求分配。根据这个策略，至多有[20/3]=6个作业能被同时激活，最小空闲设备数是0，最大空闲设备数是2。 ?4.8 每一个调用都可能改变一个线程的优先级或者一个可运行的、具有更高优先级的线程也可以调用调度程序，而且它依次抢占低优先级的活跃线程。因此，可运行的、高优先级线程不具备题目所述。 ?5.2 ?5.3 a. (1).上限是100。因为最多只有100次加1操 作。这种情况发生在两个进程顺序执行时。 (2).下限是2，发生的情形可以描述如下： 说明：tally++实际上分三步执行，先执行A←tally，再执行INC A，最后执行tally←A。此处A为寄存器，其值将在进程切换时保护起来。 ?5.6 ?a.用文字描述这个算法： ?分步： ?对于第i个进程： 为了得到服务首先要取得顺序号：即对number[i]进行写操作，此时应屏蔽所有其它进程对number数组的读操作。当对number[i]的写操作完成时才允许其它进程对其的读操作。 ?查看是否有其他进程正在操作，若有则做空操作；与其它进程的顺序号比较，若小于则可 得到服务，否则等待。 ?进入临界区 ?服务完毕将number[i]置0。 总述： ?当一个进程希望进入其临界区，它将得到一张票，票的号码将是所有等待进入临界区或已在临界区的进程所得到票的号码中最大者加1。拥有最小票号的进程将率先进入临界区。如果有多个进程得到的票具有相同的号码，则进程号更小的进程将更占优势。当一个进程离开其临界区，它将重置其中票号为0。 ?b.解释此算法如何避免死锁 ?死锁时的情形：每个人都拿到了顺序号，但都拿不到面包。 ?在本算法中即使顺序号相同，但数组下标是不同的。所以进程总可推进不会发生死锁。?c.解释此算法如何加强互斥； ?(1)对临界资源面包是按照顺序号互斥的使用 ?(2)对number数组的操作通过写操作前置true保证其它进程此时不能对其读，从而保证读写互斥。 ?5.9 ?错误情形：假设有2个进程都调用Wait且s的初值为0。在第一个进程执行完SignalB(mutex)且尚未执行WaitB(delay)时，第二个进程开始调用Wait，也停在同一点（即SignalB(mutex)和WaitB(delay)之间）。这时，s的值为-2，而mutex是打开的。假如有另外2个进程在这时相继调用了Signal，那么他们每个都会做SignalB(delay)操作，但程序中后一个SignalB将没有意义。 ?解决： ?void Wait(semaphore s) { WaitB(mutex); s--; if(s<0){ SignalB(mutex); WaitB(delay); } SignalB(mutex); } void Signal(semaphore s) { WaitB(mutex); s++; if(s<=0) SignalB(delay); else SignalB(mutex); } 5.11 改正后的程序： ?var car_available:semaphore(:=n) ?passenger_wait:semaphore(:=0) ?passenger i: wandering for a random time; ?signal(passenger_wait); ?wait(car_available); ?car j: wait(passenger_wait); ?take passenger wandering ?signal(car_available) ?parbegin ?passenger1;passenger2;…passengerm; ?car1;car2;…carn; ?parend 5.14 ?考虑图5.17。如果按照以下的顺序改变程序中的相应处程序的意思会改变吗? ?a. wait(e); wait(s) ?b. signal(s);signal(n) ?c. wait(n);wait(s) ?d. signal(s);signal(e) ?a.互换wait(e)和wait(s): ?结果： 空缓冲区可用，此时生产者进程等待。 ?对于消费者进程来说，若wait(n)成功，则说明缓冲池不空。若wait(s) 成功说明可以使用缓冲池，但此时由于生产者进程已将缓冲池占有，此时消费者进程等待。结果发生死锁。?b.意思不变 ?c.同a ?d.意思不变 5.16 ?这一问题给出了相应三种进程的信号量的使用。圣诞老人（Santa Claus）在北极他的店里睡觉仅能被(1)、(2)唤醒。 ?(1)所有九个驯鹿都结束它们的假期从南太平洋回来 ?(2)仅当制造玩具的小孩子有困难时将其喊醒为了让圣诞老人多睡会儿觉，仅当三个小孩子有问题时将其唤醒。当三个小孩子有问题在解决时，其他小孩子想访问圣诞老人时必须等其他人回来。 ?如果圣诞老人醒来发现有三个小孩子在他的店门外等候，同时最后一条驯鹿已经从热带回来，圣诞老人已经决定让这些小精灵等到圣诞节之后，因为他的雪橇已经准备好了，这一点比较重要(假定驯鹿不想离开热带，因此他们会停留到最后一刻)。最后一只驯鹿到达时圣诞老人必须出发，以前到达的驯鹿在拉雪橇前在一个温暖的小屋里等待。使用信号量解决这一问题。 ?分析： ?三类进程：Santa Claus, reindeer, kids ?Santa Claus: sleep in North Pole ?waken by reindeer(9头) ?Kids(3个) ?Reindeer:V acation in tropics ?Return North Pole ?Kids: Making toys ?having difficulties ,need help ?Semaphore:wakesanta=0;唤醒圣诞老人的信号量 ?returnreindeer=1; 返回的驯鹿的计数器互斥信号量 ?needhelp=1;需要帮助的Elves的计数器互斥信号量 ?int :reindeercount=0, Kidscount=0; ?Santa Claus:{ ?while (true){ ?wait(wakesanta);//等待被唤醒 ?if(reindeercount==9) ?{christmas activity; ?send_reindeer(); ?wait(returnreindeer);//获得寻路返//回互斥信号量?reindeercount=0; ?signal(returnreindeer);//释放驯鹿//返回互斥信号量} ?if(elvescount>=3){ ?help_Kids(); ?wait(needhelp);//等待需要帮助信号量 ?Kidscount=0; ?signal(needhelp);//释放需要帮助信号//量} ?} ?Reindeer i{ ?while true{vacation on tropics; ?return to North Pole; ?wait(returnreindeer);//获得驯鹿返回互斥信号量?reindeercount++; ?if(reindeercount==9) ?signal(wakesanta)//释放唤醒圣诞老人信号量 ?else {wait_in_hut(); ?signal(returnreindeer)//释放驯鹿返回互斥信号量} ?} ?Kids i:{making toys; ?wait(needhelp);//获得需要帮助信号量 ?Kidscount++; ?if elvescount==3 ?signal(wakesanta);//释放唤醒圣诞//老人信号量 ?else signal(needhelp);//释放需要帮助互//斥信号量 ?} 6.1 互斥：在每一时刻，只能有一辆车占用十字路口的一个象限； 占有且等待：没有车倒退；每辆车一直在等待，直到它前面的十字路口的象限可以使用；非抢占：没有车辆能够强迫另一辆车给自己让路； 循环等待：每辆车一直等待另外的车辆占用的十字路口的象限。 6.2 1.Q获得B，然后获得A，然后释放B和A；当P恢复执行的时候，它可以获得全部资源。 2.Q获得B，然后获得A；P执行并阻塞在对A的请求上；Q释放B和A，当P恢复执行时，它可以获得全部资源。 3.Q获得B，P获得并释放A，然后Q获得A并释放B和A，当P恢复执行时，它可以获得B。 4.P获得A，Q获得B，P释放A，Q获得A并释放B，P获得B并且释放B。 5.P获得并释放A，P获得B；Q执行并阻塞在对B的请求上；P释放B，当Q恢复执行时，它可以获得全部资源。 6.P获得A并且释放A，P获得B并且释放B，当Q恢复执行时，他可以获得全部资源。 6.3.如果Q在P请求A之前获得B和A，那么Q能够使用并稍后释放这两个资源，允许P 继续执行。 如果P在Q请求A之前获得A，那么Q至多执行到请求A之前，然后被阻塞。尽管这样，一旦P释放A，Q就能够继续执行。一旦Q释放B，P也能继续执行。 6.5 ?(1) w=2 1 0 0 ?(2) 进程P3的请求等于W，标记P3，W＝2 1 0 0＋0 1 2 0＝2 2 2 0 ?(3)进程P2的请求小于W，标记P2，W＝2 2 2 0＋2 0 0 1＝4 2 2 1 ?(4)进程P1的请求小于W，标记P1，W＝ 4 2 2 1 ＋0 0 1 0＝4 2 3 1 ?(5)所有的进程都标记了，所以系统不存在死锁 6.10 a.第四个进程到达，最大需求是60，初始要求是25 ?b.第四个进程到达，最大需求是60，初始需求是35 6.13 a.三个进程共享四个资源单元 最坏情况是，3个进程各只得到1个资源单元。 这时系统尚存有1个资源单元，因而将不会死 锁。 b. 定义：claim[i]=进程i总共需要的资源数目； allocation[i]=进程i已经分配的资源数目； deficit[i]=进程i仍然需要的资源数目。 根据题意，我们有下式成立： 在一个死锁的情况下，所有的资源都是被占 有的，所以有下式成立： 并且，此时，每个进程都在等待资源。 从以上两个式子我们可以得出： 也就是说至少有一个进程j，它已经获得了所 有所需要的资源（deficit[j]=0），将完成其工 作并释放所有的资源，剩下的进程将依次完 成工作，因此死锁不会发生。 6.14 安全状态，需要的最小资源数目是3。 依次用P1-P4来表示四个进程。从矩阵可以看 出，四个进程还需要的资源数目为（2，1， 6，5），当有一个可用资源时，P2可以执行 完成，并释放占用资源，可用资源数目为2， 允许P1执行完成，可用资源数目为3，此时， P3需要6个资源，P4需要5个资源，既最小情 况还需要2个额外资源，P4执行完成，释放资 源后，P3再执行完成。 6.17 ?如果至少有一个左撇子或右撇子，则当所有哲学家都准备拿起第一根筷子时，必定会有两个哲学家竞争一根筷子而其中一个得不到处于等待，这样必定有一个哲学家可以获得两根筷子，而不至于发生死锁。 ?同样也不会发生饥饿 7.1 重定位支持模块化程序设计 保护进程隔离；保护和访问控制 共享保护和访问控制 逻辑组织支持模块化程序设计 物理组织长期存储；自动分配和管理 7.2 分区数目等于主存的字节数除以每个分区的字 节数： 每8位二进制数表示个分区中的一个分区。 7.3 定义s和h分别为内存中段的数量和空洞的数 量。假定在动态分区的内存中，存储段的创建 和释放以相同的概率发生，那么对于任一分 区，它后面紧挨着的那个部分是一个分区或者 是一个空洞的概率各为0.5。所以，对于有s个 段的内存中，空洞的平均数量为s/2，既空洞 的数量是段数量的一半。 7.5 最佳适配算法在每次分割之后切割下来的剩 余部分总是最小的，这样会在存储器中留下 很多难以利用的小空闲区。最坏适配算法当 有进程调入的时候每次都分配最大的空闲存 储块，这样块中剩余的空闲空间就足够大从 而可以满足另外的请求。缺点是第一次分配 的时候就把最大的空闲区分配了，当有大的 空间分配请求时极易分配失败。 7.6 a.第一个块分配到第二个空闲块，起始地址为80M,第二个块分配到第一个空闲块，起始地址为20M，第三个块分配到第二个空闲块起始地址为120M。 b.第一个块分配到第四个空闲块，起始地址为230M，第二个块分配到第一个空闲块，起始地址为20M，第三个块分配到第三个空闲 块，起始地址为160M。 c.从上一次放置的位置开始扫描（注意只往后看），所以三个块的起始地址分别为80M，120M 和160M。 d.每次都找最大的空闲块。三个块的起始地址为80M，230M和360M。 7.7 a. b. 7.8 a.011011110100 b.011011100000 7.9 其中，mod表示求余运算。 7.10 a. 我们完全可以采用斐波那契（Fibonacci）数列作为块的划分准则，从而建立起与普遍采用的对分伙伴系统（binary buddy system）不同的伙伴系统。 b. 与对分伙伴系统相比，按照斐波那契数列建立起来的伙伴系统能够提供更多不同的块容量；也就是说，整个内存空间划分得更细致了，块的容量更具有多样性。因此，在为进程分配存储空间时，可以找到最佳适配的存储块，因而可以使内部碎片的尺寸得以减小，这是这 种伙伴系统具有的显著优点。 7.12 a.逻辑地址空间为： 逻辑地址空间包含的位数为26位。 b.一个帧的大小和页的大小相同都是。 c.存储器地址空间/帧大小= ，所以指定帧需要22位。 d.逻辑地址空间有个页，所以含有个页表项。 e.加上一个有效/无效位，制定一个帧的位数为22，所以总共为23位。 7.14 a.从段表可以看出，段表中的四个字段依次为段0，1，2，3。 物理地址=660+198=858 b.物理地址=222+156=378 c.由于段内偏移（530）>段的长度（442），所以发生段错误。 d.物理地址=996+444=1440 e.物理地址=660+222=882 8.1 ?a ?步骤： ?从虚地址求取页号和页内偏移（利用公式：虚地址=页号*页长+页内偏移） ?利用页表由页号求取对应的块号 ?求物理地址（利用公式：物理地址=块号*块长+块内偏移，注意到块长=页长，块内偏移=页内偏移） ?b. ?(i) 1052 = 1024 + 28 虚拟页号为1，得到帧号为7。 ?物理地址=7*1024+28=7196 ?(ii) 2221 = 2 * 1024 + 173 ?虚拟页号为2，页错误。 ?(iii) 5499 = 5 *1024 + 379虚拟页号为5，得到帧号为0。 ?物理地址=0*1024+379=379 8.2 a.存储器地址空间/页大小= ，所以在虚拟存储器中指定页需要22位。 每一页包含个页表项。每个页表占据了8位，因此22位需要用到三级页表。 b.两级的页表包含个页表项，一级页表包含个页表项(8+8+6=22)。 c.我们这里有三级，三级所占位数为6，8，8，则页的个数为： 若三级所占位数为：8，6，8，则页的个数为： 若三级所占位数为：8，8，6，则页的个数为： 8.4 ?a. 3号页帧的内容将被置换，因为它最早被加载。 ?b. 1号页帧的内容将被置换，因为它的上次访问时间离当前最久。 ?c. 0号页帧的内容将被置换，因为其中R位和M位的值为（0, 1）。 ?d. 3号页帧的内容将被置换，因为由将来的访问序列可知，页面3的访问顺序最靠后。 8.6 ?a. 命中率=16/33 ?b. 命中率=16/33 c. 对于这个特定的访问序列，采用上述两种替换策略得到的命中率相等。一般来说，采用LRU替换策略的命中率会高于采用FIFO替换策略的情况，而对于这个特定的访问序列来说，一个页面被载入之后，很少发生在接下来的5次连续访问中再次被访问的情形，因此缺页发生的时刻与LRU的情况相当接近，从而使得对应的命中率接近于LRU。 8.8 存储器地址从4000开始: 4000 (R1) ONE Establish index register for i 4001 (R1) n Establish n in R2 4002 compare R1, R2 Test i > n 4003 branch greater 4009 4004 (R3) B(R1) Access B[i] using index register R1 4005 (R3) (R3) + C(R1) Add C[i] using index register R1 4006 A(R1) (R3) Store sum in A[i] using index register R1 4007 (R1) (R1) + ONE Increment i 4008 branch 4002 6000-6999 storage for A 7000-7999 storage for B 8000-8999 storage for C 9000 storage for ONE 9001 storage for n 8.10 ?假设需要i级，则可以表示的地址空间大小 ?= ?要求表示64位地址空间，则要求10i+12>=64，所以i至少取6 ?8.11 ?a. 400ns ?b. 15%*420+85%*220=250 ?8.12 ?a. 缺页下限=n ?b. 缺页上限=p ?8.17 ?a. 每段的最大尺寸=8*2K=16K ?b. 该任务的逻辑地址空间最大=4*16K=64K ?c. 逻辑地址格式是：2位表示段号，3位表示页号，其他11位表示页内偏移。最后的11 位转换为十六进制为2BC ?8.18 ?a. 逻辑地址格式是：前5位表示页号，后11位表示页内偏移。?b. 页表长度：25=32个条目；页表宽度：20-11=9位。 ?c. 页表宽度由9位变为8位。 9.1 每个方块表示一个执行单元，方块中的数字表示当前执行的进程。 9.7 首先，调度器计算在时间t+r1+r2+r3时刻的响应 比，此时，三个作业都已经完成。这个时候第三个 作业具有最小的响应比（图中可以看出），所以， 调度器决定最后执行第三个作业；继续查看在时间 t+r1+r2时，第一和第二个作业都已完成，此时， 第一个任务的响应比要小些，所以，在时间t的时 候第二个作业被选择执行,既执行顺序为r2,r1,r3。 这个算法在每完成一个作业之后重新查看作业的响 应比，跟高响应比优先算法是有区别的，如果是后 者那么在时间t的时候就会选择第一个作业。 9.14 ?在多级反馈队列调度器的调度下，I/O-bound的进程比CPU-bound的进程更有利，也就是说，调度器更倾向于选择I/O-bound的进程进行分派。原因在于I/O-bound的进程会比较长时间地阻塞；在阻塞过程中，CPU-bound的进程得到多次分派执行，因而会很快进入低优先级的反馈队列中。这样，I/O-bound的进程被唤醒之后，通常具有比CPU-bound的进程高得多的优先级，所以会得到调度器的“青睐”。 9.16 11.3 第二问，如果沿着磁道号增大的方向移动，则只有扫描算法和循环扫描算法需要改变。 11.8 a. 物理块大小=（10逻辑记录/物理记录）*（120字节/逻辑记录）=1200字节 物理块长度=1200字节/（1600字节/寸）=0.75寸 传输时间=0.75/120+0.6/60=0.01625 块数量=2400*12/（0.75+0.6）=21333 花费的时间=21333*0.01625=346（s） b. 物理块大小=（30逻辑记录/物理记录）*（120字节/逻辑记录）=3600字节 物理块长度=3600字节/（1600字节/寸）=2.35寸 传输时间=2.35/120+0.6/60=0.02875 块数量=2400*12/（2.35+0.6）=10105 花费的时间=10105*0.02875=291（s） c.对于a，物理块为21333，逻辑记录=10*21333=213330 对于b，物理块为10105，逻辑记录=30*10105=303150 d.对于a, r=（213330个记录*120个字节/记录）/346秒 = 73987字节/秒 对于b， r=（303150个记录*120个字节/记录）/291秒 = 125010字节/秒 e.对于a， 容量=213330个记录*120字节/记录 = 25599600字节 对于b， 容量=303150个记录*120字节/记录 =36378000字节 11.10 每个扇区有512个字节，每个字节产生一次中断，那么就有512次中断，总共的中断处理时间=2.5*512=1280us. 磁盘旋转速度为360r/m=6r/s，既转一圈要1/6秒。 所以，读一个扇区的时间 =（1/6s）/（96扇区/磁道）=0.001736s =1736us 处理器花费在处理I/O上的时间百分比 =1280/1736=74% 12.3 a.索引 b.索引顺序 c.哈希或索引 12.6 ?a ?可以，一种简单的方式是：首先，建立一个数据结构以表示文件系统所在磁盘的所有块。然后，从文件系统的根目录开始遍历整个系统，并为每个文件所使用的每个块在前述数据结构中打上标记。最后，当遍历完成，没有被打上标记的块既为空闲块。 ?b ?可以使用空闲空间链的备份链。 12.7 ?a ?一个磁盘块的大小是8K，每个磁盘块指针是32位，则，一个磁盘块中可以容纳的块指针数=8*1024*(8/32)=2048 ?因此，最大文件的大小=12*8K+2048*8K+2048*2048*8K+2048*2048*2048*8K=96K+16M+32G+64T ?b ??8K=16M?8K=128G ?c ?地址12,423,956大约在11M的范围内，需要用到单重链接。所以需要两次磁盘访问。 第十一章 I/O管理和磁盘调度 复习题 11.1列出并简单定义执行I/O的三种技术。 ·可编程I/O：处理器代表进程给I/O模块发送给一个I/O命令，该进程进入忙等待，等待操作的完成，然后才可以继续执行。 ·中断驱动I/O：处理器代表进程向I/O模块发送一个I/O命令，然后继续执行后续指令，当I/O模块完成工作后，处理器被该模块中断。如果该进程不需要等待I/O完成，则后续指令可以仍是该进程中的指令，否则，该进程在这个中断上被挂起，处理器执行其他工作。 ·直接存储器访问（DMA）：一个DMA模块控制主存和I/O模块之间的数据交换。为传送一块数据，处理器给DMA模块发送请求，只有当整个数据块传送完成后，处理器才被中断。 11.2逻辑I/O和设备I/O有什么区别？ ·逻辑I/O：逻辑I/O模块把设备当作一个逻辑资源来处理，它并不关心实际控制设备的细节。逻辑I/O模块代表用户进程管理的一般I/O功能，允许它们根据设备标识符以及诸如打开、关闭、读、写之类的简单命令与设备打交道。 ·设备I/O：请求的操作和数据（缓冲的数据、记录等）被转换成适当的I/O指令序列、通道命令和控制器命令。可以使用缓冲技术，以提高使用率。 11.3面向块的设备和面向流的设备有什么区别？请举例说明。 面向块的设备将信息保存在块中，块的大小通常是固定的，传输过程中一次传送一块。通常可以通过块号访问数据。磁盘和磁带都是面向块的设备。 面向流的设备以字节流的方式输入输出数据，其末使用块结构。终端、打印机通信端口、鼠标和其他指示设备以及大多数非辅存的其他设备，都属于面向流的设备。 11.4为什么希望用双缓冲区而不是单缓冲区来提高I/O的性能？ 双缓冲允许两个操作并行处理，而不是依次处理。典型的，在一个进程往一个缓冲区中传送数据（从这个缓冲区中取数据）的同时，操作系统正在清空（或者填充）另一个缓冲区。 11.5在磁盘读或写时有哪些延迟因素？ 寻道时间，旋转延迟，传送时间 11.6简单定义图11.7中描述的磁盘调度策略。 FIFO:按照先来先服务的顺序处理队列中的项目。 SSTF:选择使磁头臂从当前位置开始移动最少的磁盘I/O请求。 SCAN:磁头臂仅仅沿一个方向移动，并在途中满足所有未完成的请求，直到 操作系统原理试题1 一、填空题（19’） 1.操作系统的基本类型有▁▁▁▁▁、▁▁▁▁▁和▁▁▁▁▁。 2.在操作系统中，处理机的状态分为▁▁▁▁▁和▁▁▁▁▁两种。 3.进程的三种基本状态是▁▁▁▁▁、▁▁▁▁▁和▁▁▁▁▁。 4.N个进程互斥访问一变量，设置一信号灯S, 则S取值范围是▁▁▁▁▁。 5.在分区式存贮管理中，首次适应法中自由主存队列应按▁▁▁▁排序，最佳适 应法中自由主存队列应按▁▁▁▁▁排序，最坏适应法中自由主存队列应按▁▁▁▁▁排序。 6.常用的缓冲技术有▁▁▁▁▁、▁▁▁▁▁和▁▁▁▁▁。 7.按I/O控制器智能化程度的高低，可把I/O设备的控制方式分为四类▁▁▁▁、 ▁▁▁▁、▁▁▁▁和▁▁▁▁▁。 二、名词解释（9’） 1、响应时间 2、虚拟存储器 3、进程同步 三、简答题（36’） 1．什么叫重定位？动态重定位和静态重定位有什么区别？（7’） 2．什么叫进程？进程和程序有什么区别？（7’） 3．简述分段和分页的区别。（6’） 4．请详细说明可通过哪些途径预防死锁？（8’） 5．请详细说明请求分页系统的地址变换过程。（8’） 四、一单道批处理系统中,有如下四个作业,并采用短作业优先调度算法,试计算作业的平均周转时间和平均带权周转时间。（8’）(单位:小时) 五、系统盘块大小为512B(字节),盘块编号长4B,文件说明中可存放10个盘块编号。 关于文件大小有如下统计结果： 文件大小≤512B 占40% 512B＜文件大小≤3KB 占30% 3KB＜文件大小≤64KB 占20% 64KB＜文件大小≤192KB 占8% 192KB＜文件大小≤8MB 占2% 试为该系统设计文件的物理结构，使访问文件时具有尽可能小的平均访问磁盘次数， 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 机械设计机械原理课程设计题目 1 2020年4月19日 2 2020年4月19日 设计题目1：手动圆柱螺旋弹簧缠绕机设计 机构简图： 技术要求：弹簧螺距经过调整挂轮传动比可变，钢丝应拉紧，弹簧直径可变，最大长度Lmax 为300mm 。 主要参数： 弹黄中径D 2 ： mm 钢丝直径d ： mm 弹簧螺距p ： mm 设计要求： 1)拟定机构系统总体运动方案,画出系统运动方案简图，完成论证报告。 2)完成传动系统或执行系统的结构设计，画出传动系统或执行系统的装配图。 钢丝 导轨 挂轮 3 2020年4月19日 3)设计主要构件和零件，完成1张构件图和3张零件工作图。 4)编写设计说明书。 完成日期： 年 月 日 指导教师 设计题目2：稳速器的设计 工作简图： 技术要求：输出轴转速稳定，主轴速度波动由辅轴调节。 主要参数： 3 4 1－输出轴 ２－机体 ３－主输入轴 ４－辅输入轴 输出轴转速n2 r/min 主轴转速范围n1±r/min 输出轴功率P kw 设计要求： 1)拟定机构系统总体运动方案,画出系统运动方案简图，完成论证报告。 2)完成传动系统或执行系统的结构设计，画出传动系统或 执行系统的装配图。 3)设计主要构件和零件，完成1张构件图和3张零件工作 图。 4)编写设计说明书。 完成日期：年月日指导教师 设计题目3：自动钢板卷花机设计 工作简图： 4 2020年4月19日 5 2020年4月19日 技术要求：卷花轴转φ1角后，内限位板与卷花轴共同转φ 2角,外限位板可限位和退出,并有退料装置。限位板直径D ：400mm ， 主要参数： 卷花轴转角φ1：3600 内限位板转角φ2：1800 钢板宽和厚：30×3 生产率： 电机功率P ：1.1kw 设计要求： 1)拟定机构系统总体运动方案,画出系统运动方案简图， 1 2 3 1－卷花轴 ２－模板 ３－钢板花 ４－内限位板 课程成绩构成 笔试：70% 平时：30% 试卷构成： 名词解释五小题，共15分； 简答五小题，共35分； 综合题四小题，共50分。 第一章操作系统引论 1、设计现代操作系统的主要目标？ 答：（1）有效性（2）方便性（3）可扩充性（4）开放性 2、操作系统的作用？ 答：（1）作为用户与计算机硬件系统之间的接口 （2）作为计算机系统资源的管理者 （3）实现了对计算机资源的抽象 3、操作系统发展的主要动力？ 答：（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 4、为什么说操作系统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。 5、单道批理？多道程序设计？多道批处理？ 单道批处理系统定义：把一批作业以脱机方式输入到磁带上，并在系统中配上监督程序(Monitor)，在它的控制下使这批作业能一个接一个地连续处理，直至磁带(盘)上的所有作业全部完成，系统对作业的处理都是成批地进行的，且在内存中始终只保持一道作业。 多道批处理系统定义：由多道程序设计技术组成的系统。 6、分时系统产生主要动力？关键技术？特征？ 答：(1)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。 （2）关键技术：为实现分时系统，其中，最关键的问题是如何使用户能与自己的作业进行交互，即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，再将结果返回给用户。此后，用户可继续键入下一条命令，此即人—机交互。应强调指出，即使有多个用户同时通过自己的键盘键入命令， （3）特征：多路性；独立性；及时性；交互性。 7、实时任务划分？实时系统与分时系统比较？ 实时任务划分：（1）按任务执行时是否呈现周期性来划分 （2）根据对截止时间的要求来划分。 比较：（1）多路性。实时信息处理系统的多路性主要表现在系统周期性的对多路现场信息进行采集，以及对多个对象或多个执行机构进行控制。而分时系统的多路性则与用户情况有关，时多时少。 （2）独立性。实时信息处理系统的每个终端用户在向实时系统提出服务请求时是彼此独立操作，互不干扰。而分时控制系统中，对象的采集和对象的控制也是互不干扰。 （3）及时性。实时信息处理系统的及时性以人所能接受的等待时间来确定。分时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时间来确定的，一般为毫秒级。 （4）交互性。实时信息处理系统仅限于访问系统中某些特定的专用服务程序。分时系统能够向终端用户提供数据处理和资源共享等服务。 （5）可靠性。分时系统也要求可靠性，但实时系统要求更高度的可靠性。 8、操作系统定义？特征？ 答：操作系统的定义：操作系统（operating system，简称OS）是计算机系统中的一个系统软件，它是这样一些程序模块的集合——它们管理和控制计算机系统中的软件和硬件资源，合理地组织计算机工作流程，以便有效地利用这些资源为用户提供一个功能强大、使用方便和可扩展的工作环境，从而在计算机与其用户之间起到接口的作用。 特征：（1）并发性（2）共享性（3）虚拟技术（4）异步性 9、是什么原因使操作系统具有异步性特征？ 答：操作系统的异步性体现在三个方面：一是进程的异步性，进程以人们不可预知的速度向前推进，二是程序的不可再现性，即程序执行的结果有时是不确定的，三是程序执行时间的不可预知性，即每个程序 第2章习题答案 2-9. (1)x<=3 运行顺序为Px，P3，P5，P6，P9 T=(x+(x+3)+(x+3+5)+(x+3+5+6)+(x+3+5+6+9))/5=x+ (2)3 作业4还未到，只能选作业3运行。 作业3运行到结束，再计算剩余的作业2和4： 作业2的响应比=（（）+）/= 作业4的响应比=( /=2 选作业2运行。 作业2到完成。最后运行作业4。运行到,全部结束。 各个作业的周转时间计算如下： t1=2 t2== t3= t4== 各个作业的平均周转时间计算如下： T==(2++1+/4= 各个作业的平均带权周转时间计算如下： W=(2/2++1/+/4= 2-13．已知作业A,B,C,D,E需要的运行时间分别为10,6,2,4,8分钟，优先级分别为3,5,2,1,4。 （1）轮转法（假定时间片=2分钟） 作业完成的顺序为C,D,B,E,A 开始作业轮转一周需10分钟， 作业C的周转时间：Tc=10分钟（6分） C完成后，剩下四个作业，轮转一周需8分钟, 作业D的周转时间：Td=10+8×(4-2)/2=18分钟（16分） D完成后，剩下三个作业，轮转一周需6分钟, 作业B的周转时间：Tb=18+6×(6-2-2)/2=24分钟（22分） B完成后，剩下两个作业，轮转一周需4分钟, 作业E的周转时间：Te=24+4=28分钟（28分） E完成后，只剩下作业A, 作业A的周转时间：Ta=28+2=30分钟（30分） 平均周转时间：T=(10+18+24+28+30)/5=22分（分） （2）优先级调度法 作业完成顺序为：B,E,A,C,D Tb=6分，Te=6+8=14分，Ta=14+10=24分，Tc=24+2=26分， Td=26+4=30分。 平均周转时间：T=(6+14+24+26+30)/5=20分 第3章习题答案 3-7. 系统中有n+1个进程。其中A1、A2、…、An分别通过缓冲区向进程B发送消息。相互之间的制约关系为：发送进程A1、A2、…、An要互 《操作系统精髓与设计原理·第六版》中文版答案 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 2 复习题答案 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 第三章凸轮机构及其设计 3 - 1 判断题(正确的在其题号后括号内打√，否则打×) （1）为了避免从动件运动失真，平底从动件凸轮轮廓不能内凹。( ) （2）若凸轮机构的压力角过大，可用增大基圆半径来解决。( ) （3）从动件作等速运动的凸轮机构有柔性冲击。( ) （4）凸轮的基圆一般是指以理论轮廓上最小向径所作的圆。( ) （5）滚子从动件盘形凸轮的理论轮廓是滚子中心的轨迹。( ) 解答： （1）√（2）√（3）×（4）√（5）√ 3 - 2 填空题 （1）对于外凸凸轮，为了保证有正常的实际轮廓，其滚子半径应理论轮廓的最小曲率半径。 （2）滚子从动件盘形凸轮机构的基圆半径是从到的最短距离。 （3）在凸轮机构中，从动件按等加速等减速运动规律运动时，有冲击。 （4）绘制凸轮轮廓曲线时，常采用法，其原理是假设给整个凸轮机构加上一个与凸轮转动角速度ω的公共角速度，使凸轮相对固定。 （5）直动平底从动件盘形凸轮机构的压力角为，其基圆半径应按条件确定。解答： （1）小于 （2）凸轮回转中心到凸轮理论轮廓 （3）柔性冲击 （4）反转法相反的 （5）0 按全部廓线外凸的条件设计基圆半径 3 - 3 简答题 （1）凸轮机构中，常用的从动件运动规律有哪几种？各用于什么场合？ 解答： 1）等速运动规律刚性冲击（硬冲）低速轻载 2）等加速、等减速运动规律柔性冲击中低速轻载 3）简谐（余弦）运动规律柔性冲击中低速中载 4）正弦加速度运动规律无冲击中高速轻载 5）3-4-5多项式运动规律无冲击中高速中载 （2）何谓凸轮机构的压力角？压力角的大小与凸轮基圆半径r0有何关系？压力角的大小对凸轮的传动有何影响？ 解答： 在不计摩擦时，凸轮作用在从动件上推力作用线与从动件受力点的绝对速度方向所夹锐角称为压力角，称为凸轮机构的压力角。 基圆半径愈大，机构压力角愈小，但机构愈不紧凑；基圆半径愈小，机构压力角愈大，机 2008操作系统A卷参考答案 班级姓名学号成绩 一、术语解释（5个，共20分） 1、内核：实现操作系统的最基本功能、常驻内容并要求CPU在核心态方式 下运行的代码和相关数据结构。 2、信号量：操作系统内容定义和管理的一种特殊数据结构，提供了初始化、 增值和减值等操作供进程调用，以实现进程互斥或同步。 3、临界区：两个或多个进程中，对应的程序中各存在一段访问共享数据的 代码块，设为CS1、CS2、。。。，这些代码块中，若有某个进程执行其 中一个(设CSi），则其它进程执行其它相应代码块只能在CSi完成后才 能开妈执行。具有这种要求的代码块称为临界区 4、线程：进程中的一个独立的调度执行单位。多线程技术中，同一进程中 可以有多个独立的调度执行单位，并且可以并发执行。 5、逻辑地址：程序设计员在程序中使用的地址。 二、简答题（5题，共30分） 6、系统调用的过程中，控制的转移步骤如何 答：CPU控制权在用户态的进程中，进程执行陷入或软中断指令硬件执行中断响应动作进入内核，CPU控制权在核心态的操作系统内核代码中，执行系统调用服务程序,并可能进行进程调度，选择下一个可运行的进程恢复可运行进程的上下文 CPU控制权又交给在用户态的进程， 7、与层次结构比较，微内核结构的主要优缺点是什么 答：优点有接口一致性、系统安全性高、功能扩展灵活性、可移植性高、适用于分布式环境。缺点是效率较低。 8、与多进程技术相比，多线程技术有哪些优点 答：同一进程的多个线程共享进程的资源，因此与进程相比，线程占用的资源极少；创建/撤消线程更快；同一进程的多个线程同属一个地址空间，可以使用共享变量直接通信；用户级线程还不需内核管理，减少了内核的开销。 9、用Test_And_Set指令如何实现互斥 10、文件打开过程主要工作及步骤 答：1搜索文件目录，以获取该文件控制信息；2 检查操作权限；3 分配活动文件表的表项和打开文件表的表项，填入相应的文件控制信息；分配必要的缓冲区；4 返回打开文件表的表项指针（文件句柄），供进程以后读写文件。 三、应用分析题（共4题，共40分） 11、（10分）k读者-写者问题：有一个文件F被多个进程读取或修改，其 中一批进程只读取F，另一些进程只修改F。为了保证系统响应时间，规 定最多只能有k个进程同时操作F。试用信号量及P、V操作实现读者与 写者的同步。 答： … Semaphore wr=1; Semaphore rd=k;; 操作系统精髓与设计原理课后答案 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 天津大学机械原理与机械设计考研真题-考研资料-笔记讲义 天津考研网独家推出天津大学机械原理与机械设计考研资料、真题解析班等辅导资料，帮助考生在考研复习中能够理清做题思路，出题方向及复习重点。以下为相关资料的介绍。 【适用对象】2014年报考天津大学且初试科目为803机械原理与机械设计的专业课基础不扎实、对院系内部信息了解甚少的同学，适合跨校考生使用 【推荐理由】由本部签约的天津大学在读本硕博团队搜集整理精心编制成套，严格依照天津大学最新考研大纲及考研参考书目整理. 【使用方法】基础阶段使用课件配合指定教材复习，梳理知识点；强化阶段使用历年考研辅导班笔记总结分析总结天大授课重点，使用内部习题集强化练习；冲刺阶段使用历年试题等试题资料进行测试，同时可以分析出题思路及重点 【包含资料】天津大学机械原理与机械设计考研资料格式为A4纸打印版，原创及附赠资料总量达到3万余字共300余页，清晰易复习，由优秀考生研究生团队执笔，集合多方力量精制而成，填补了此专业原创资料空白的局面已与编写者签订资料保真转让协议，各位研友可放心使用参考 ！ 第一部分由天津考研网提供的核心原创资料： 引言：为了帮助有志考天津大学机械工程专业研究生的学生更有效的复习，我写了这些资料，让大家对机械原理与机械设计这门专业课有更好的了解和把握，做到胸有成竹。 天津大学机械原理与机械设计考研资料包括以下信息，让您的复习事半功倍： 1、介绍了天津大学机械工程专业的实力，录取情况及研究方向，让您更了解目标。 2、对需要的资料进行了简单的说明。 3、认真分析历年考题，让您了解天大考研题的命题特点，把握复习方向。 4、非常详细的为大家讲解每个章节的重点。为您的复习节约时间，让您更准确的抓住重点。 5、讲解答题思路，让您在看到考题时不会感到无从下手。 6、对复试进行了详细分析，包括复试流程、复试内容、复试如何准备、复试的注意事项。 一、总体介绍；首先整体介绍天大机械工程专业的基本情况，包括报名录取情况和专业设置。由于天大09年开始采用一级学科统一招生的形式，所以和以往稍有不同。 二、取舍资料；虽然天大没有指定的参考书目，仅以大纲的形式告诉考生要考的范围，但是选择看合适的书可以事半功倍。另外，网络上关于专业课的书很多，还有往年的笔记及本科试题等，而在许多的资料中一大部分都是没有什么用的，既费时又费钱。所以对资料的取舍非常重要。 三、专业课篇： 四、初试后的准备；包括联系导师以及准备复试。 五、复试篇；复试对最后的排名起着非常重要的影响（以去年的排名变动说明） 第二部分由天津考研网提供的考研真题及答案： 1、天津大学803机械原理及机械设计1996－2012年考研真题，众所周知天大出题重复率高，一般多年的试题就是一个小题库，所以历年试题一定要仔细研究，通过多年试卷可总结出出题重点及思路； 《操作系统原理》期末考试题 班级学号姓名 一、单项选择题（每题2分，共26分） 1.操作系统是一种()。 A. 系统软件 B. 系统硬件 C. 应用软件 D. 支援软件 2.分布式操作系统与网络操作系统本质上的不同在于（）。 A.实现各台计算机这间的通信 B.共享网络中的资源 C.满足较在规模的应用 D.系统中多台计算机协作完成同一任务 3.下面对进程的描述中，错误的是（）。 A.进程是动态的概念 B. 进程执行需要处理机 C.进程是指令的集合 D. 进程是有生命期的 4.临界区是指并发进程中访问共享变量的（）段。 A.管理信息 B.信息存储 C.数据 D.程序 5.要求进程一次性申请所需的全部资源，是破坏了死锁必要条件中的哪一条（）。 A.互斥 B.请求与保持 C.不剥夺 D.循环等待 6.以下哪种存储管理不可用于多道程序系统中（）。 A.单一连续区存储管理 B.固定式区存储管理 D. 段式存储管理 C.可变分区存储管理7.在可变式分区存储管理 中，某作业完成后要收回其主存空间，该空间可能与 1 / 8 相邻空闲区合并，修改空闲区表，使空闲区数不变且空闲区起始地址不变的 情况是（）。 A.无上邻空闲区也无下邻空闲区 B.有上邻空闲区但无下邻空闲区 C.有下邻空闲区但无上邻空闲区 D.有上邻空闲区也有下邻空闲 区 8.系统“抖动”现象的发生不是由（）引起的。 A.置换算法选择不当 B.交换的信息量过大 C.主存容量不足 D.请求页式管理方案 9.在进程获得所需全部资源，唯却CPU时，进程处于（）状态。 A.运行 B.阻塞 C.就绪 D.新建 10.要页式存储管理系统中，将主存等分成（）。 A.块 B.页 C.段长 D.段 11.系统利用SPOOLING技术实现（）。 A.对换手段 B.虚拟设备 C.系统调用 D.虚拟存储 12.设备从磁盘驱动器中读出一块数据的总时间为（）。 A.等待时间+ 传输时间 B.传输时间 D.延迟时间+ 查找时间+ 传输时间 C.查找时间+ 传输时间 13.如果允许不同用户的文件可以具有相同的文件名，通常采用（） 参考书目： 1.[美]William Stallings，陈渝等译．操作系统-精髓与设计原理(第五版)．北 京：电子工业出版社，2006 2.James L. Peterson，Operating System Concepts（Second Edition）， Addison-Wesley Publishing Company Inc.，1985 3.[荷]特纳鲍姆，现代操作系统（英文版.第2版），北京，机械工业出版社， 2002 4.[美]Andrew S．Tanenbaum & Albert S．Woodhull，王鹏等译．操作系统： 设计与实现(第二版)．北京：电子工业出版社，1998 5.[美]Larry L.Peterson, Bruce S.Davie著, 计算机网络系统方法（英文.第 三版）, 机械工业出版社，2005 6.张尤腊，仲萃豪等，计算机操作系统，北京，科学出版社，1979 7.孙钟秀，费翔林，骆斌，谢立，操作系统教程（第三版），北京，高等教育 出版社，2003 8.汤子瀛，哲凤屏，汤小丹．计算机操作系统(修订版)．西安，西安电子科技 大学出版社，2001 9.何炎祥，李飞等，计算机操作系统，北京，清华大学出版社，2006 10.陈向群，向勇等，Windows 操作系统原理（第2版），北京，机械工业出版社， 2004 11.左万历，周长林，计算机操作系统教程（第二版），北京，高等教育出版社， 2005 12.孟庆昌，操作系统，北京，电子工业出版社，2004 13.蒋静，徐志伟，操作系统-原理.技术与编程，北京，机械工业出版社，2004 14.张尧学，史美林．计算机操作系统教程(第2版)．北京：清华大学出版社， 2000 15.盂静．操作系统原理教程．北京：清华大学出版社，2001 16.冯耀霖，杜舜国，操作系统（第2版），陕西，西安电子科技大学出版社， 1996 17.李学干，计算机系统结构（第三版），陕西，西安电子科技大学出版社，2000 18.曾平，曾慧．操作系考点精要与解题指导.北京，人民邮电出版社，2002 19.徐甲同，网络操作系统，吉林，吉林大学出版社，2000 20.David A. Rusling，The Linux Kernel，北京，机械工业出版社，2000 21.陈莉君，Linux操作系统内核分析，北京，人民邮电出版社，2000 第二章操作系统概述 复习题 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。 有效：操作系统允许以更有效的方式使用计算机系统资源。 扩展的能力：在构造操作系统时，应该允许在不妨碍服务的前提下有效地开发、测试和引进新的系统功能。 2.2什么是操作系统的内核？ 内核是操作系统最常使用的部分，它存在于主存中并在特权模式下运行，响应进程调度和设备中断。 2.3什么是多道程序设计？ 多道程序设计是一种处理操作，它在两个或多个程序间交错处理每个进程。 2.4什么是进程？ 进程是一个正在执行的程序，它被操作系统控制和选择。 2.5操作系统是怎么使用进程上下文的？ 执行上下文又称为进程状态，是操作系统用来管理和控制所需的内部数据。这种内部信息和进程是分开的，因为操作系统信息不允许被进程直接访问。上下文包括操作系统管理进程以及处理器正确执行进程所需要的所有信息，包括各种处理器寄存器的内容，如程序计数器和数据寄存器。它还包括操作系统使用的信息，如进程优先级以及进程是否在等待特定I/O事件的完成。 2.6列出并简要介绍操作系统的五种典型存储管理职责。 进程隔离：操作系统必须保护独立的进程，防止互相干涉数据和存储空间。 自动分配和管理：程序应该根据需要在存储层次间动态的分配，分配对程序员是透明的。因此，程序员无需关心与存储限制有关的问题，操作系统有效的实现分配问题，可以仅在需要时才给作业分配存储空间。 2.7解释实地址和虚地址的区别。 虚地址指的是存在于虚拟内存中的地址，它有时候在磁盘中有时候在主存中。实地址指的是主存中的地址。 2.8描述轮循调度技术。 轮循调度是一种调度算法，所有的进程存放在一个环形队列中并按固定循序依次激活。因为等待一些事件（例如：等待一个子进程或一个I/O操作）的发生而不能被处理的进程将控制权交给调度器。 机械设计与机械原理教学及复习重点 机器与机构组成认识 【教学目的】 通过教学，使学生了解机械零件设计中所必备的基础知识,如零件的常用材料及其选择、结构工艺性、零件的设计准则及零件设计的一般步骤。 【教学内容】 一．了解本课程研究的对象、内容和任务。 二．掌握机械设计的基本要求和一般过程。 【重点】 1．机器和机构的异同。 2．构件和零件的区别。 平面连杆机构 【教学目的】 通过教学，使学生初步了解平面机构的组成及运动特点，掌握平面机构运动简图的绘制以及机构自由度的计算和平面四杆机构的工作特性。 【教学内容】 一．掌握平面机构的结构分析。 二．了解平面连杆机构的类型和应用。 三．掌握平面连杆机构的基本特性。 四、运用计算方法对平面连杆机构进行设计。 【重点】 1．平面连杆机构的基本形式。 2．平面四杆机构存在曲柄的条件及其基本特性。 3．平面四杆机构的设计。 凸轮机构 【教学目的】 通过本教学，使学生初步了解凸轮机构的类型、特点和适用场合，了解从动件常见运动规律及位移曲线的绘制，了解凸轮机构的常用材料及机构。 【教学内容】 一．了解凸轮机构的类型及应用 （1）凸轮机构的应用和组成 （2）凸轮机构的分类 二．掌握凸轮机构的从动件常用运动规律 （1）凸轮机构运动分析的基本概念 （2）从动件的常用运动规律 三．运用凸轮轮廓的设计方法确定凸轮机构的基本尺寸 四．了解凸轮机构的常用材料和机构 【重点】 1．凸轮机构的从动件常用运动规律 2．凸轮的设计方法 其他常用机构 【教学目的】 通过教学，使学生初步了齿轮机构、轮系机构以及各类间歇运动机构的工作原理、特点、功用及适用场合。 【教学内容】 一．掌握齿轮机构的工作原理、类型、特点和应用并学会棘轮基本参数的确定。 二．了解轮系的类型、特点和应用。 三．了解各类间歇运动机构的工作原理、类型及工作特点。【重点】 齿轮机构运动特点 轮系种类及传动比计算 间歇运动机构类型 标准件的选择——螺纹联接 【教学目的】 通过教学，使学生了解联接的功能和分类、常用螺纹的特点和应用；掌握螺栓组联接的结构设计和受力分析；紧螺栓联接的计算（螺栓仅受预紧力时的计算，螺栓承受预紧力和工作载荷时的计算，螺栓承受工作剪力的计算）。 【教学内容】 一．联接的功能和分类、常用螺纹的特点和应用； 二．螺栓组联接的结构设计和受力分析 操作系统原理试题 一. 名词解释题 1. 中断 2. 进程控制块(PCB) 3. 虚时钟 4. 段式管理 5. 文件控制块(FCB) 6. 对换(SWAPPING) 7. 系统调用 8. 绝对路径名 9. 特别文件10. 虚设备技术 11. 管道 12. 中断接收 13. 恢复现场 14. 页式管理 15. 作业步 16. 字符流文件 17. 通道 18. 页面淘汰 19. 多道程序设计 20. 死锁 21. 当前目录 22. 快表 23. 作业调度 24. 原语 25. 中断屏蔽 26. 地址映射 27. 文件目录 28. 死锁避免 29. 原语 30. 作业控制块 31. CPU状态 32. 虚存 33. 磁盘调度 34. 缓冲技术 35. 中断 36. 进程调度 37. 虚设备 39. 死锁预防 40. 文件目录 41. 原语 42. 交换技术 43. 互斥区 二. 填空题 1. 分时系统追求的目标是_____. 2. 用户进程从目态(常态)转换为管态(特态)的唯一途径是____. 3. 从静态的观点看, 操作系统中的进程是由程序段、数据和____三部分组成. 4. 在系统内核中必须包括的处理模块有进程调度、原语管理和____. 5. 批处理操作系统中, 作业存在的唯一标志是____. 6. 操作系统中的一种同步机制, 由共享资源的数据及其在该数据上的一组操作组成, 该同步机制称为________. 7. 在可变分区存储管理中, 为实现地址映射, 一般由硬件提供两个寄存器, 一个是基址寄存器, 另一个是____. 8. 联想寄存器(相联存储器)的最重要、最独到的特点是____. 9. 在虚拟段式存储管理中, 若逻辑地址的段内地址大于段表中该段的段长, 则发生____中断. 10. 文件系统中若文件的物理结构采用顺序结构, 则文件控制快FCB 中关于文件的物理位置应包括____. 11. 在操作系统设计时确定资源分配算法, 以消除发生死锁的任何可能性, 这种解决死锁的方法是____. 12. 选择对资源需求不同的作业进行合理搭配, 并投入运行是由____来完成的. 13. 实时系统应具有两个基本特征: 及时性和______. 14. 磁带上的文件只能采用_____存取方式. 15. 不让死锁发生的策略可以分成静态和动态的两种, 死锁避免属于_____. 16. 在UNIX系统中, 文件分成三类, 即普通文件, 目录文件和_____. 17. 在磁盘调度策略中有可能使I/O请求无限期等待的调度算法是_____. 18. 进程获得了除CPU外的所有资源, 一旦获得CPU即可执行, 这时进程处于_____状态. 第12章文件管理 复习题： 12.1、域和记录有什么不同？ 答：域（field）是基本数据单位。一个域包含一个值。记录（record）是一组相关的域的集合，它可以看做是应用程序的一个单元。 12.2、文件和数据库有什么不同？ 答：文件（file）是一组相似记录的集合，它被用户和应用程序看做是一个实体，并可以通过名字访问。数据库（database）是一组相关的数据集合，它的本质 特征是数据元素间存在着明确的关系，并且可供不同的应用程序使用。 12.3、什么是文件管理系统？ 答：文件管理系统是一组系统软件，为使用文件的用户和应用程序提供服务。12.4、选择文件组织时的重要原则是什么？ 答：访问快速，易于修改，节约存储空间，维护简单，可靠性。 12.5、列出并简单定义五种文件组织。 答：堆是最简单的文件组织形式。数据按它们到达的顺序被采集，每个记录由一串数据组成。顺序文件是最常用的文件组织形式。在这类文件中，每个记录 都使用一种固定的格式。所有记录都具有相同的长度，并且由相同数目、长度 固定的域按特定的顺序组成。由于每个域的长度和位置已知，因此只需要保存 各个域的值，每个域的域名和长度是该文件结构的属性。索引顺序文件保留 了顺序文件的关键特征：记录按照关键域的顺序组织起来。但它还增加了两个 特征：用于支持随机访问的文件索引和溢出文件。索引提供了快速接近目标记 录的查找能力。溢出文件类似于顺序文件中使用的日志文件，但是溢出文件中 的记录可以根据它前面记录的指针进行定位。索引文件：只能通过索引来访 问记录。其结果是对记录的放置位置不再有限制，只要至少有一个索引的指针 指向这条记录即可。此外，还可以使用长度可变的记录。直接文件或散列 文件：直接文件使用基于关键字的散列。 12.6、为什么在索引顺序文件中查找一个记录的平均搜索时间小于在顺序文件中的平均 搜索时间？ 答：在顺序文件中，查找一个记录是按顺序检测每一个记录直到有一个包含符合条件的关键域值的记录被找到。索引顺序文件提供一个执行最小穷举搜索的索引 结构。 12.7、对目录执行的典型操作有哪些？ 答：搜索，创建文件，删除文件，显示目录，修改目录。 12.8、路径名和工作目录有什么关系？ 答：路径名是由一系列从根目录或主目录向下到各个分支，最后直到该文件的路径 中的目录名和最后到达的文件名组成。工作目录是一个这样的目录，它是含有用 户正在使用的当前目录的树形结构。 12.9、可以授予或拒绝的某个特定用户对某个特定文件的访问权限通常有哪些？ 答：无（none），知道（knowledge），执行（execution），读(reading)，追加（appending）， 更新（updating），改变保护（changing protection），删除（deletion）。 12.10、列出并简单定义三种组块方式。 答：固定组块（fixed blocking）：使用固定长度的记录，并且若干条完整的记录被保存在一个块中。在每个块的末尾可能会有一些未使用的空间，称为内部碎片。操作系统精髓与设计原理-第11章_IO管理和磁盘调度,第12章_文件管理
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