操作系统答案

10：试诉系统调用与过程调用之间的主要区别答：⑴调用形式和实现方式不同：函数调用其转向地址是固定不变的，系统调用中不包含内核服务函数入口，仅提供功能号调用，函数调用是在用户态执行的，访问用户栈，系统调用要通过中断机制从用户态转换到核心态，内核服务函数在核心态执行，访问核心栈⑵被调用代码的位置不同，函数调用是静态调用，调用程序和被调用代码处于同一程序内，是用户级程序。系统调用是动态调用，服务代码位于操作系统中，是系统级程序⑶提供方式不同函数通常由编程语言提供，不同语言提供的函数功能,类型，数量可以不同，系统调用由操作系统提供，功能类型数量固定不变⑷调用的实现不同15：什么是多道程序设计？多道程序设计技术有什么特点？答：多道程序设计是指允许多个作业同时进入计算机系统的主存并启动交替计算的方法，特点为：提高CPU利用率，充分发挥计算机硬部件并行性16:简述实现多道程序设计所必须解决的基本问题答：（1）存储保护和程序浮动：解决各道程序只能访问自己的主存区域，并且要求程序从一个主存区移动到另一个区且不影响其正确执行（2）处理器的管理与分配：解决多道程序的切换和有效运行（3）资源的管理与调度：解决多道程序共享软硬件资源时的竞争，协作,安全问题和资源利用率。18：什么是实时操作系统，其分类是？答:指外部事件或数据产生时，能够对其予以接受并足够快的速度进行处理,结果能够在规定时间内控制产生过程或对控制对象做出快速响应，并控制所有实时任务协调运行的操作系统。分类有：过程控制系统，信息查询系统，事务处理系统32：什么是进程？计算机操作系统中为什么要引入进程？答：进程是可并发执行的程序在某个数据集合上的一次计算活动，也是操作系统进行资源分配和保护的基本单位。原因（1）：刻画系统的动态性，发挥系统的并发性，提高资源利用率。（2）它能解决系统的“共享性”，正确描述程序的执行状态41：何谓进程控制块，它包含哪些基本信息？答：进程控制块，是操作系统用于记录和刻划进程状态及有关信息的数据结构。它包括了进程的标识信息，现场信息，控制信息46：什么是进程切换，试诉进程切换的主要步骤、答：进程切换是让处于运行态的进程中断运行，让出处理器，这时要做一次进程上下文切换、即保存老进程状态而装入被保护了的新进程的状态，以便新进程运行，保存被中断进程的处理器现场信息。

（1）修改被中断进程的进程控制块的有关信息（2）把被中断进程的进程控制块加入有关队列（3）选择下一个占有处理器运行的进程（4）修改被选中进程的进程控制块的有关信息（5）根据被选中进程设置操作系统用到的地址转换和存储保护信息（6）根据被选中进程恢复处理器现场56：试诉多线程环境中，进程和线程的定义。答：进程是操作系统中进行除处理器外的资源分配和保护的基本单位，它有一个独立的虚拟地址空间，用来容纳进程映像，并以进程为单位对各种资源实施保护。线程是操作系统进程中能够独立执行的实体，是处理器调度和分派的基本单位。线程是进程的组成部分，每个进程内允许包含多个并发执行的实体，这就是多线程。76：试诉中级调用的主要作用答：根据主存资源决定主存中所能容纳的进程数目，并根绝进程当前状态来决定辅助存储器和主存中的进程的对换，充分提高主存的利用率和系统吞吐率。6：解释并发的无关性和交互性答：无关性：一组并发进程分别在不同的变量集合上操作，一个进程的执行与其他并发进程的进展无关，交互性：一组并发进程共享某些变量，一个进程的执行可能影响其他并发进程的结果。10：什么是临界区和临界资源，临界区管理的基本原则是？答：并发进程中与共享变量有关的程序段叫“临界区”，共享变量代表的资源叫“临界资源”，基本原则：（1）一次至多一个进程进入临界区（2）如果己有进程在临界区中，试图进入此临界区的其他进程应等待（3）进入临界区内的进程应在有限时间内退出。14：什么是信号量？如何对其进行分类？答：一个进程在某一特殊点上被迫停止执行直到接收到一个对应的特殊变量值,这种特殊变量就是信号量，信号量按其用途分为公用信号量，私有信号量。信号量按其取值分为。二元信号量，一般信号量。17：何谓管程？它有哪些属性?答：管程是：代表共享资源的数据结构，以及由对该共享数据结构实施操作的一组过程所组成的资源管理程序，共同构成了一个操作系统的资源管理模块。具有：共享性，安全性，互斥性18：试比较管程与进程的不同点18：试比较管程与进程的不同点三（答：（1）管程定义公用数据结构，进程定义私有数据结构（2）：管程把共享变量上的同步操作集中起来统一管理，临界区却分散在每个进程中（3）管程是为了解决进程共享资源互斥而建立的，进程是为了占有系统资源和实现系统并发性而引入的（4）管程被欲使用共享资源的所有进程调用，管程和调用他的进程之间不能并行工作，而进程之间可以并行（5）管程可作为语言或者操作系统的一部分，不必创建和撤销，进程有生命周期，由创建而产生，撤销而消亡3：什么是逻辑地址和物理地址？答：逻辑地址是用户目标程序使用的地址单元称为逻辑地，一个用户作业的目标程序的逻辑地址集合称为该作业的逻辑地址空间。物理地址：主存中的实际存储单元称为物理地址，物理地址的总体相应构成了用户程序实际运行的物理地址空间。6：什么是移动技术？在什么情况下采用这种技术？答：移动技术是：把主存中的实际存储单元称为物理地址（绝对地址），物理地址的总体相应构成了用户程序实际运行的物理地址空间。在未分配表中找不到一个足够大的空闲区来装入作业时采用移动技术13：试比较分页式存储管理和分段式存储管理答：分段是信息的逻辑单位，由源程序的逻辑结构所决定，用户可见，段长可根据用户需要来规定，段起始地址可以从任何主存地址开始。在分段方式中，源程序经连结装配后仍保持二维结构。分页是信息的物理单位，与源程序的逻辑结构无关，用户不可见，页长由系统确定，页面只能以页大小的整倍数地址开始。在分页方式中，源程序经连接装配后变成了一维结构。28:请求分页存储管理中，若把进程的页框数增加一倍，则缺页中断次数会减少至一半吗？为什么？答：不会。因为进程所占内存大小固定，页框数增加一倍，则页面数增加一倍，则缺页中断次数会增加，不会减少。2:试诉各种I/O控制方式及其主要优缺点答：轮询方式：使用查询指令测试设备控制器的忙闲状态位，决定主存和设备是否能交换数据。程序轮询和数据传输占据了CPU相当一部分处理时间，轮询方式是一种效率较低的方式。中断方式：在I/O设备I/O每个数据的过程中，无须CPU干预，把I/O操作任务交给设备控制器，因而可使CPU与I/O设备并行工作。仅当输完一个数据时，才需CPU花费极短的时间去做些中断处理。中断方式使处理器的利用率提高，能支持多道程序和I/O设备的并行操作，但是若I/O控制器的数据缓冲区比较小，在缓冲区装满数据之后将会发生中断。那么，在数据传送过程中，发生中断的机会较多，这将耗去大量的CPU处理时间DMA方式：I/O设备能直接与主存交换数据而不占用CPU,实际数据传输操作由DMA直接完成，无需CPU去做中断处理，CPU的利用率进一步提高,DMA实现简单，价格低廉，但是DMA要窃用时钟周期，降低CPU处理效率。通道方式：通道是一个具有输入输出处理器控制的输入输出部件。通道控制器有自己的指令，即通道命令，能够根据程序控制多个外部设备并提供了DMA共享的功能，充分发挥CPU和设备之间的并行工作能力。解决了I/O操作的独立性和硬部件工作的并行性，大大减少设备和CPU之间的逻辑联系实现设备和CPU,通道之间，设备之间的并行操作，提高整个系统的效率。12：为什么要引入缓冲技术？基本思想是什么？答：改善中央处理器与外围设备之间速度不配的矛盾，协调逻辑记录大小与物理记录大小不一致，提高CPU和I/O设备的并行性。思想：进程执行写操作输出数据时，向系统申请一个缓冲区，若为顺序写请求，则不断把数据填到缓冲区，直到被装满。进程继续它的计算，系统将缓冲区内容写到I/O设备上。进程执行读操作输入数据时，向系统申请一个缓冲区，系统将一个物理记录的内容读到缓冲区，根据进程要求，把当前需要的逻辑记录从缓冲区中选出并传送给进程。13:试诉常用的缓冲技术答：单缓冲：每当应用进程发出I/O请求，操作系统在主存储器的系统区开设一个缓冲区，对于块设备输入，先从磁盘读一块数据到缓冲区，系统把缓冲区的数据送到用户区，对于块设备输出，把数据从用户区复制到系统缓冲区，应用程序继续请求输入，直到缓冲区填满，由系统写到磁盘上，对于字符设备输入，缓冲区用于暂存用户输入的一行数据，在输入期间，用户进程被挂起等待一行数据输入完毕；在输出时，用户进程将第一行数据送入缓冲区后，继续执行。如果在第一个输出操作没有腾空缓冲区之前，乂有第二行数据要输出，用户进程应等待，单缓冲技术无法实现I/O的并行工作双缓冲：操作系统在主存区域中分配1,2两个缓冲区，输入数据时，首先填满缓冲区1,操作系统可从缓冲区1把数据送到用户进程区，用户进程便可对数据进行加工计算;与此同时，输入设备填充缓冲区2。当缓冲区1空出后，输入设备再次向缓冲区1输入。操作系统乂可把缓冲区2的数据传送到用户进程区，用户进程开始加工缓冲2的数据。双缓冲无法解决设备和处理进程速度不匹配的问题。多缓冲：操作系统从主存区域中分配一组缓冲区组成循环缓冲，每个缓冲区都有一个链接指针指向下一个缓冲区，最后一个缓冲区指针指向第一个缓冲区，每个缓冲区的大小等于物理记录的大小。多缓冲的缓冲区是系统的公共资源，可供各个进程共享，并由系统统一分配和管理。由此获得较高的并行度19:什么是“井”？什么是输入井和输出井答：“井”是用作缓冲的存储区域，输入井和输出井是为了存放从输入设备输入的信息以及作业执行的结果，系统在辅助存储器上开辟的存储区域4：什么是文件的逻辑结构？它有哪几种组织方式。答：文件的逻辑结构是从用户观点出发，研究用户概念中的信息组织方式，这种组织方式是独立于物理环境构造的，有流式文件，记录式文件两种组织方式。5：什么是文件的物理结构？它有哪几种组织方式。答：文件的物理结构和组织是指逻辑文件在物理存储空间中存放方法和组织关系。有顺序文件和连接文件两种组织方式19：什么是文件的共享？介绍文件共享的分类和实现思想答：文件的共享是指不同进程共同使用同一个文件，分为文件静态共享和文件动态共享，静态共享：操作系统允许一个文件同时属于多个目录，但实际上文件仅有一处物理存储，动态共享：系统中不同的应用进程或同一用户的不同进程并发的访问通一个文件，共享关系在进程存在时出现。进程消亡时消亡。29：什么是按名存取？文件系统如何实现文件的按名存取答：当要存取一个文件信息时，先找到其文件控制块，再找到文件信息盘块号或首块物理位置来存取，这种存取方式就是按名存取，文件系统通过文件控制块来实现按名存取。1】有5个批处理作业A到E均已到达计算中心，其运行时间分别10、6、2、4和8分钟：各自的优先级分别被规定为3、5、2,1和4,这里5为最高级。若不考虚系统切换开销，计算出平均作业周转时间・（1）FCFS（按A、B、C、D、E）;（2）优先级调度算法，（3）时间片轮转法（每个作业获得相同的2分钟长的时间片）.答，（t）FCFS调度算法执行次序执行时间等待时间周转时间带权周转时间A100101B610162.66C216189D418225.5E8223。3.75作业平均周转时间T=(10+16+18+22+30)/5=19.2作业平均带权周转时间1+2.6649+5.5+3.75)炉438

(2)优先级调度算法执行次序执行时间等待时间周转时间带权周转时间B6061E8614L75A1014243.4C2242613D426307.5作业平均周转时间7=(64-14+24+26+30)/5=20作业平均带权周转时间W=(l+1.75+2.4+13+7.5)/5=5.13(3)时间片轮转法_技次序ABCDEABDEABEAEA轮转执行•作业执行时间等待时间周转时间带权周转时间A1020303B616223使C2463D412164E8202835作业平均周转时间7-(30+22+6+16+2泌=20.4作业平均带权周转时间W=(3+3,66,3+4+3,5)/5=3.4316若有如表所示四个作业进入系统，分别计算在FCFS、SJF和HRRF算法下的平均周转时间与带权平均周转时间串（时间以十进制表示）作业提交时间（时）估计运行时间（小时）18.002.00:28.500.50•39.000J049.500.20答:SJF贷HRRF作业开始完成周转开始完成周转匕开始完成周转时间时间时间时间时间时间时间时间时间18.0010.002.00&OO10,002仞28伽10.002,001210.0010.502.0010.3010.80230巾10.1010.602.10；310.5010.601.6010.0010.101.10310.0010.101.102410.6010.801.3010.1010.300.80110.6010.801.30P。平均周T«1.725;疥fT-1.625转时间■例*漓(H带权平均W=6,875W"5W-5.67524一个实时系统有4个周期性事件，周期分别为50、100.300和250ms・若假设其

处理分别箱要35、20.10和ms,则该系统可调度允许的x值最大为多少？答：实时任务可调度应满足；35/50+20/100+10/300+x/250<lx〈2S0（L28/30户25。X0,067=L6,75ms5在一个盆亍里，混装了数费:相等的黑白围棋子.现在用自动分拣系统把黑子、白子分开，设分拣系统有二个进程PL和P2,其中P1拣白子；P2拣黑子.规定每个进程每次拣一子：当-个进程在拣时，不允许另一个遂程去拣；当一个进程拣了一于时,必须让另一个逃程去拣,试写出两进程P1和P2露井发正确执行的程序.答1: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照子，不失一般性，若令先拣白子.varS1,S2:semaphore;S1:=1;S2:*O;cobtgin(processP1

beginrepealP(S1)；拣白子V(S2);untilfalse;end答2,TYPEpickup-chess^MONITORVARflag:boolean;S-black,S-white:coditioa;DEFINEpickup-black^pickup-white;USEwait^signal^checl^release;procedurepickup-black;begincheck(IM);ifflagthenflagi-tnic;pickupabhek;signaKS-whi^IM);beginflag:=true;end.main。{cobeginprocess-B();process-W();coead)process-BO*beginpickupH：he^.pickup-black:();other;endprocess-W()beginpickup*chess.pickup-white();other;end

processP2突ginrepeatP(S2);拣黑子V(S1);untilfalse;endIcoend.release(IM);endprocedurepickup-white;begincheck(IM);ifnotflagthenwait(S-whitefIM);flag:=false;pickupawhite;signal(S-bhckJM);rclease(IM);endbeginflag:=truc;end.cobegin(processPlbegi