2023年操作系统本科期末复习指导资料

操作系统(本科）期末复习指导操作系统（本科）是中央广播电视大学计算机科学与技术本科专业(专科起点)的一门统设必修课，课内学时7２，４学分,开设一学期。操作系统是计算机系统的基本组成部分,是整个计算机系统的基础和核心。因此历来是计算机专业的一门核心课程。通过本课程的学习,使学生进一步理解操作系统的基本概念和重要功能,掌握常用操作系统(如Liｎux）的使用和一般管理方法,了解操作系统是如何组织和运作的,从而为学生以后的学习和工作打下基础。操作系统是一门理论性和实践性紧密结合的课程。在理论方面,课程具有概念多、较抽象、涉及面广的特点。操作系统的上机实验很重要，既可以加深对课本知识的理解,又可以学到很多实际工作的经验,有助于增强动手技能、分析解决实际问题的能力,提高专业素质。一、复习重点和规定第1章操作系统概述考核学生对操作系统的定义、重要功能、重要类型、操作系统的特性以及分时概念等内容的学习情况。【掌握】1.操作系统的概念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营的系统软件（或程序集合),是用户与计算机之间的接口。记忆要点:操作系统是什么——是系统软件；操作系统管什么——控制和管理计算机系统内各种资源；操作系统有何用——扩充硬件功能，方便用户使用。２．操作系统的重要功能操作系统的五大重要功能：存储管理、进程和解决机管理、文献管理、设备管理、用户接口管理。【理解】操作系统的特性:并发、共享和异步性。理解模拟：并发——“大家都前进了”；共享——“一件东西大家用”;异步性——“你走我停”,“走走停停”。操作系统的重要类型操作系统的重要类型有:多道批解决系统、分时系统、实时系统、网络操作系统、个人机操作系统、分布式系统和嵌入式操作系统。UNIＸ系统是著名的分时系统。分时概念：重要是指若干并发程序对CPU时间的共享。【了解】操作系统的形成；分时和实时操作系统的特点，见教材16页；操作系统在计算机系统中的地位:是裸机之上的第一层软件，是建立其他所有软件的基础。操作系统结构设计：整体结构、层次结构、虚拟机结构和客户机-服务器结构。操作系统为用户提供的三种用户接口:图形用户接口、命令行接口和程序接口。系统调用是操作系统内核与用户程序、应用程序之间的接口。在UNIX/Lｉnｕx系统，系统调用以Ｃ函数的形式出现。第2章进程管理考核学生对进程定义、进程的状态及其转换、进程的组成、竞争条件和临界区、进程的同步与互斥、信号量和P、Ｖ操作及其一般应用、死锁的概念和产生死锁的必要条件等内容学习情况。【掌握】进程的定义：进程是程序在并发环境中的执行过程。进程与程序的重要区别。进程最基本的属性是动态性和并发性。进程的状态及其转换进程的3种基本状态是：运营态、就绪态和阻塞态。掌握教材３3页的进程状态及其转换图。进程的同步与互斥的概念。可以简朴理解为：同步是协作,互斥是竞争。信号量和P、Ｖ操作及其一般应用。运用信号量机制和P、V操作,解决并发进程一般的互斥和同步问题。解决此类问题的一般方式:根据问题给出的条件,拟定进程有几个或几类;拟定进程间的制约关系——是互斥，还是同步;各相关进程间通过什么信号量实现彼此的制约，标明信号量的含义和初值;用P、Ｖ操作写出相应的代码段；验证代码的对的性：设以不同的顺序运营各进程，是否能保证问题的圆满解决。切忌按固定顺序执行各进程。【理解】多道程序设计概念及其优点。进程的一般组成，应进一步理解进程控制块的作用。每个进程有惟一的进程控制块。Ｌiｎux进程管理的基本命令:ｐｓ、kiｌl、sｌｅep。理解进程临界资源和临界区的概念,进程进入临界区的调度原则。信号量概念,Ｐ、V操作执行的动作。死锁的概念；死锁的4个必要条件:互斥条件、不可抢占条件、占有且申请条件、循环等待条件。【了解】Lｉnｕx进程结构，见教材41页图。进程间的3种高级通信:共享内存、管道文献和消息传递。第3章解决机调度考核学生对作业状态、作业调度和进程调度的功能、性能评价标准、常用调度算法、Liｎux常用调度命令、中断解决过程、sｈeｌl命令执行过程等内容的学习情况。【掌握】作业调度和进程调度的功能作业调度的功能见教材73页，进程调度的功能见教材7４页。在一般操作系统中,进程调度是必须具有的。常用调度算法掌握三种基本调度算法(先来先服务法、时间片轮转法、优先级法)的实现思想，并能进行评价指标的计算。规定：能运用图表形式列出各作业或进程的有关时间值，如到达时间、运营时间、开始时间、完毕时间等，运用评价公式计算出各指标的值,如周转时间、带权周转时间、平均周转时间、平均带权周转时间。【理解】作业的四种状态：提交、后备、执行和完毕。作业调度与进程调度的关系,见教材75页。简朴比方:作业调度是演员上场前的准备,进程调度是让演员上场表演。调度性能评价标准评价调度算法的指标:吞吐量、周转时间、带权周转时间、平均周转时间和平均带权周转时间。Ｌｉｎux系统的进程调度方式、策略和常用调度命令：noｈup，ａt,batcｈ，jｏbs,fg,ｂg。中断解决过程:保存现场、分析因素、解决中断和中断返回。shelｌ命令的一般执行过程。【了解】调度的三个级别：高级调度、中级调度和低档调度，其中高级调度又称作业调度,低档调度又称进程调度。调度策略的选择,见教材77页。中断概念中断是指ＣＰＵ对系统发生的某个事件做出的一种反映,它使CPU暂停正在执行的程序，保存现场后自动执行相应的解决程序,解决该事件后,如被中断进程的优先级最高，则返回断点继续执行被“打断”的程序。第4章存储管理考核学生对重定位、分区法、分页的概念、虚拟存储概念、请求分页存储管理技术、常用页面置换算法、Liｎux中的存储管理技术以及抖动等内容的学习情况。【掌握】掌握以下概念:逻辑地址、物理地址、逻辑地址空间、物理地址空间、重定位、静态重定位、动态重定位、碎片、虚拟存储器。分区法分区法分为固定分区法和动态分区法两种。要掌握其基本原理、数据结构、地址转换、内存空间的分派与释放、分派算法、优点和缺陷。分页技术掌握分页存储管理的基本方法,如地址表达、从逻辑地址到物理地址的转换、数据结构等。虚拟存储器虚拟存储器（VirtualMｅmｏry)是用户能作为可编址内存对待的虚拟存储空间,它使用户逻辑存储器与物理存储器分离，是操作系统给用户提供的一个比真实内存空间大得多的地址空间。虚拟存储器的基本特性:虚拟扩充、部分装入、离散分派、多次对换。此外,虚拟存储器的容量不是无限大的，它重要受到地址的字长和外存容量的限制请求分页技术请求分页存储管理技术是在单纯分页技术基础上发展起来的，两者主线区别在于请求分页提供虚拟存储器。实现请求分页，系统必须提供一定容量的内存和外存,以及支持分页机制,还需要有页表机制、缺页中断机构以及地址转换机构。常用页面置换算法能应用先进先出法（FＩＦO）、最佳置换法(OPT）、最近最少使用置换法(LRU）的实现思想计算页面淘汰序列、缺页次数以及缺页率。【理解】重定位把逻辑地址转变为内存物理地址的过程称作重定位。根据重定位的时机，分为静态重定位和动态重定位。理解它们的概念、实现思想和优缺陷。抖动。见教材128页,理解抖动的含义,与页面置换算法的关系。Linｕx中的存储管理技术Liｎux系统采用了请求分页存储管理技术和对换技术。【了解】存储器层次了解典型的存储器层次结构:寄存器、高速缓存、内存、磁盘、磁带。用户程序的地址空间用户程序的重要解决阶段:编辑、编译、链接、装入和运营。对换技术的实现思想。第5章文献系统考核学生对文献的分类、文献系统的功能、文献的逻辑组织和物理组织、文献的目录结构、文献存储空间的管理、文献的存取控制等内容的学习情况。【掌握】文献系统的功能一般说来,文献系统应具有以下功能：文献管理、目录管理、文献存储空间的管理、文献的共享和保护、提供方便的接口。文献的逻辑组织和物理组织掌握文献的逻辑组织和物理组织的概念,以及相应的组织形式。文献的目录结构文献目录的基本组织方式有单级目录、二级目录、树形目录和非循环图目录。文献存储空间的管理文献存储空间的管理是对外存空间中空闲盘块的管理。对空闲盘块的管理方式重要有：空闲盘块表、空闲块链接、位示图和空闲块成组链接等。【理解】文献的分类按用途分为:系统文献、库文献、用户文献；按文献中的数据形式分为:源文献、目的文献、可执行文献;按存取权限分为:只读文献、读写文献、可执行文献；按保存时间分为：临时文献、永久文献;在UＮIX／Linｕｘ和MＳ-DＯS系统中，文献分为普通文献、目录文献和特殊文献。而普通文献又分为AＳCIＩ文献和二进制文献两种。文献的存取控制为了实现文献系统的安全，文献需要保护和保密。对文献的存取控制可分别由存取类型来设定,如读、写、执行等,也可以通过命名、口令、存取权限或者加密的方法实现对文献的保护和保密。要理解UＮＩX/Linux系统对文献存取权限的规定。Linｕx文献系统的一般概念。【了解】文献的链接Linux具有为一个文献起多个名字的功能,称为链接。文献链接是实现文献共享的有效途径,分为硬链接和符号链接。文献的备份和恢复文献信息也许因硬件或软件的故障而遭到损坏，为此必须加强对文献系统的可靠性管理，如文献系统的备份和必要时的恢复。备份就是把硬盘上的文献转储到其他外部介质上做一个副本。备份策略有完全备份、增量备份和更新备份。按照备份时机分为定期备份和不定期备份。EXT2文献系统ＥＸT2是Linux使用的文献系统。了解EXT2的物理布局。虚拟文献系统Lｉnuｘ系统提供了虚拟文献系统(VＦS)。通过ＶFＳ将不同文献系统的实现细节隐藏起来。Linux文献系统可以根据需要随时装卸,从而实现文献存储空间的动态扩充。管道文献Ｌiｎuｘ系统的管道文献独具特色。管道文献按ＦＩFO方式工作，它是同族进程间进行大量信息传送的有力工具。第6章设备管理考核学生对设备管理功能、设备分派技术、缓冲技术、SＰＯOLｉｎg系统、设备驱动程序概念、磁盘调度和管理等内容的学习情况。【掌握】设备管理的功能操作系统中设备管理的功能简朴地说就是:监视设备状态；进行设备分派;完毕Ｉ/O操作；缓冲管理与地址转换。设备分派技术设备分派技术重要有:独占分派、共享分派和虚拟分派。独占分派合用于独占设备，系统效率低；共享分派合用于高速、大容量直接存储的共享设备,设备的运用率较高;虚拟分派技术运用共享设备去实现独占设备的功能,从而使独占设备“感觉上”成为可共享的、快速的I/O设备。设备驱动程序概念设备驱动程序是控制设备动作(如设备的打开、关闭、读、写等）的核心模块，用来控制设备上数据的传输。磁盘调度算法常用的磁盘调度算法有：先来先服务法、最短寻道时间优先法和电梯法。重点掌握前两种磁盘调度算法。【理解】设备独立性设备独立性是设备管理要达成的目的之一,就是说,用户程序应与实际使用的物理设备无关，由操作系统考虑因实际设备不同而需要使用不同的设备驱动程序等问题。SＰOOＬing系统实现虚拟分派最成功的技术是ＳPOＯLｉｎｇ（外部设备联机并行操作)，也称假脱机技术。ＳPOOLｉng系统用常驻内存的进程去模拟一台外围机,用一台主机就可完毕脱机技术中需用三台计算机完毕的工作。系统一般分为存输入、取输入、存输出、取输出4个部分。理解ＳPOＯLiｎg系统的功能和实现思想。缓冲技术理解引入缓冲技术的重要目的和缓冲区的设立方式。Linux常用设备安装和管理，如网卡的简朴配置。【了解】设备分类和标记了解设备的一般分类:存储设备(块设备)，输入/输出设备（字符设备)。解决I／O请求的环节参照教材1９3页的图6-7，了解系统解决用户I／O请求的环节。现代操作系统发展考核学生对现代操作系统发展、嵌入式和分布式操作系统的一般知识的学习情况。【了解】嵌入式操作系统的概念、功能和特性嵌入式操作系统是嵌入式系统中使用的操作系统。作为一种操作系统,它具有一般操作系统的基本功能，但是，由于嵌入式操作系统的硬件平台和应用环境与一般操作系统不同,所以它有自身的特点,其的最大特点就是可定制性。分布式操作系统的概念、功能和特性。分布式操作系统是配置在分布式系统上的共用操作系统。分布式操作系统实行系统整体控制,对分布在各节点上的资源进行统一管理，并且支持对远程进程的通信协议。分布式操作系统规定实现用户面前的虚拟单解决机系统到具体的分布式系统的映射。它有如下三个基本功能:进程管理；通信管理和资源管理。未来操作系统应具有的新特性。更强的分布式解决能力,更高的安全性和可靠性,符合开放式模型,更方便的用户界面。二、复习方法和建议1．复习方法(１）对计算机操作系统要从宏观和微观两方面把握。宏观方面:牢记操作系统的定义。理解操作系统在计算机系统中的地位,明确操作系统进行资源管理的五大功能，即：存储管理、进程和解决机管理、文献管理、设备管理和用户接口管理。教材从第2章到第６章分别介绍了这些功能的具体内涵。微观方面:针对于进程、解决机、存储器、文献、设备管理,应掌握操作系统是如何管理计算机的这些资源的，理解有关概念、原理、技术和方法。（2）重视课程实验，培养动手能力。操作系统的上机实验很重要，它不仅可以加深对课本知识的理解，并且可以学到很多实际工作的经验,这对于增强动手技能和分析解决实际问题的能力、提高专业素质很有帮助。大家应尽量做全、做好实验。实验前要进行预习:准备做什么，用到哪些知识,大体会出现什么结果,心中应有数。实验时应注意出现的结果，并分析因素，特别是不正常的情况，对现象、解决办法、因素都最佳记下来。解决一个问题,就增长一份才干。努力实现“学以致用”的目的。2．复习建议(1)在复习时围绕操作系统是什么、干什么、如何干这一主线,分层次进行总结。抓住重点,掌握基本概念和基本方法,注意知识的前后连贯。操作系统中概念很多，要突出掌握重点概念,如：操作系统定义，进程、重定位、死锁等概念。要结合主教材和本复习指导中给出的教学规定，一方面对每一章讲的问题是什么要搞清楚。然后,总结一下:针对该问题引入什么概念,该概念用来解决什么基本问题,采用什么基本方法予以解决。假如能把各章知识连贯起来、并结合上机体会进行复习，效果会更好。对于基本概念在理解其所指对象的基础上，记住其定义的表述。如：进程，是针对多道程序执行时出现的问题而引入的，记住其定义表述。然后,进程与程序有何区别？有什么基本特性呢?如何体现其动态性呢?进程在活动中彼此会发生什么关系呢？怎么解决呢？通过由表及里地分析,就便于掌握知识要点，尽量在理解的基础上进行记忆。对于操作系统的基本概念应掌握其实质是什么,是针对什么事物的，记住其表述要点。对于基本功能应掌握其是解决什么问题的,性能如何。对于基本方法和技术应理解其如何解决问题。(2）结合生活中的例子,体会操作系统的管理方法。操作系统许多管理方法都可以在平常生活中找到例子,学习时可以联想平常生活中熟悉的管理示例反复体会操作系统的管理方法,以加深对问题的理解。教材中已经给出了一些示例,如程序和进程的关系，就像歌谱和唱歌；进程的同步关系就像跑接力赛；先来先服务算法如同排队买票；等等。(3）注重平时练习，加强自主学习能力。平时应认真、独立地完毕课后习题和网上的自测题，对的地使用答案。在复习时应把练习再复习一遍，掌握做题的规律和技巧，特别对重点规定的内容和解题出现过错误的地方应格外注意。根据教学大纲规定，考试难度不会超过规定范围。对基本内容应牢固掌握,并能进行适本地灵活应用。3.复习思考不知道大家是否想过,为什么要学习操作系统？(1)选择操作系统。现代计算机系统中，往往配备多种操作系统以满足不同的用途,通过学习可以了解不同类型操作系统的用途,有助于我们选择合适的操作系统为用户服务。(2）分析操作系统。了解操作系统的结构和功能，可以较为准确地发现和解决问题，至少能拟定问题位置,告知操作系统的生产商来解决。分析和研究操作系统，不知道操作系统的基本原理是难以完毕的。（3)设计操作系统。针对现实工作任务的需要，能设计或扩充现有操作系统,这是学习操作系统的最高层次,需要扎实的计算机科学和技术的基本理论和基础知识，特别是操作系统的基本原理、技术和方法。（4）操作系统中实用的资源管理方法和技术，可以应用于其他的管理和控制领域。有人说“操作系统是计算机技术和管理技术的结合”,如何在现有计算机硬件条件下通过软件达成目的并努力实现高效性,如何在空间和时间中权衡，机制与策略,等等，操作系统管理资源的思绪和方法体现了现实生活中的管理技术。４.复习资源（1)课程文字主教材：《操作系统（本科）》,孟庆昌主编,中央广播电视大学出版社出版,2023年1月。课程配套使用的文字辅助教材为《操作系统(本科)实验指南》，张茂林、孟庆昌主编,中央广播电视大学出版社出版,2０23年8月。本学期先挂在网上。(２)电大在线“操作系统”课程网页“教学辅导”栏目的资源。(3)期末复习指导。（4)模拟练习题。1.1本章知识点本章的内容描述了计算机操作系统的概貌，如什么是操作系统,它的重要功能和重要类型，操作系统结构设计。这一章在全书中起着提纲挈领的作用，后面的各个章节将分别对操作系统的各项功能做具体剖析。学好第一章对于我们从总体上把握操作系统有着指导作用。本章的重要知识点为:(1）操作系统的定义一个完整的计算机系统由硬件和软件两大部分组成。硬件是计算机物理装置自身,是计算机软件运营的基础;简朴地说，软件是计算机执行的程序,软件分为系统软件、应用软件和支撑软件三大类。操作系统的定义如下: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营的系统软件(或程序集合）,是用户与计算机之间的接口。(2）操作系统的重要功能操作系统作为计算机基本的系统软件,具有五大功能，分别是:存储管理、进程和解决机管理、文献管理、设备管理和用户接口管理。教材从第2章到第6章将分别介绍这些重要功能。（３）操作系统的重要类型操作系统在发展中形成了以下类型，它们是批解决操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统、分布式操作系统、嵌入式操作系统、个人机操作系统等。其中前三种属于传统的操作系统类型,后面的操作系统类型是随着计算机网络、分布式解决等新技术的应用而产生的，属于现代操作系统。(４）操作系统结构设计一般说来，操作系统有如下四种结构:整体结构，层次结构,虚拟机结构和客户机-服务器结构。它们在设计上各有优缺陷。UNIＸ系统和Ｌｉｎｕx系统是当代最著名的多用户、多进程、多任务的分时操作系统。本章对它们的发展历史、重要特点以及内核的结构都进行了介绍。1.2典型例题解析【例1】什么是操作系统?答案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营的系统软件(或程序集合），是用户与计算机之间的接口。分析操作系统作为本课程最重要的概念,同学们一定要牢记。可以从三个方面理解这个概念，然后在理解的基础上进行记忆。（1)操作系统是系统软件。（2)对内,操作系统控制和管理各种资源,有效地组织多道程序运营。被计算机系统工作时所引用的一切客体都称为资源。这里所说的客体也许是解决机、设备、内存、外存等硬件，也也许是程序和数据等软件。(3)对外,操作系统是用户与计算机之间的接口。它为用户提供服务，方便用户使用计算机。假如同学们理解了操作系统在计算机系统中的地位,那么对于学习这个概念有帮助。【例2】在计算机系统中，操作系统是(）。A.处在裸机之上的第一层软件Ｂ.处在硬件之下的底层软件C．处在应用软件之上的系统软件D．处在系统软件之上的用户软件答案Ａ分析解答这道题重要是清楚操作系统在计算机系统中的地位。在计算机系统中，操作系统处在一个承上启下的地位,它对内管理计算机的各种软硬件资源（文献、作业、存储器、设备、进程）,对外向用户提供良好界面的服务,方便用户使用计算机。操作系统属于系统软件,但却又不同与其他的系统软件。从下图可以看出,操作系统紧贴硬件，是裸机之上的第一层软件，是对硬件的扩充，其他系统软件都建立在操作系统之上。而应用软件是建立在系统软件之上的，更贴近用户。操作系统是系统软件,因此Ｄ是错误的。C说系统软件在应用软件之上，这与图中的情况相反,显然不对。而硬件之下则没有软件存在，所以Ｂ主线就不对的。所以A才是对的答案。以上是用排除法来进行选择,假如同学们已经理解了操作系统的地位,就可以直接选择A，这样可以节省答题的时间。【例3】现代操作系统的基本特性是(）、资源共享和异步性。Ａ．多道程序设计B．中断解决Ｃ.实现分时与实时解决Ｄ.程序的并发执行答案D分析操作系统也是一个程序，但是与其他程序相比,它有三个非常重要的特性：即多任务并行、多用户资源共享和异步性,把握操作系统的这些特性对于深刻理解操作系统会有很大帮助。并发性是指两个或多个任务在同一给定的时间间隔中进行。这是一个宏观上的概念。以多道程序为例，这里的并发性不仅体现在用户程序与用户程序之间并发执行,还体现在用户程序与操作系统程序之间的并发执行。因而从宏观上看,这些程序是同时向前推动的。资源共享是指多个任务共享计算机系统中的资源，如解决机、内存、外存、设备和数据等。这种共享是在操作系统的控制下实现的。对于一个给定的计算机系统，它的资源配置情况是相对固定的,而系统中多道程序对于资源的需求则是变化的，且通常是不可预知的；操作系统要掌握系统中当前资源的使用情况,并据此决定各程序进入系统的顺序以及使用资源的顺序。异步性体现了多道程序环境下，程序执行时“走走停停”的性质，更反映出操作执行现场的不可预知性。【例4】以下不属于操作系统具有的重要功能的是(）。A.内存管理Ｂ．文档编辑C．中断解决D.CPU调度答案Ｂ分析教材中介绍操作系统的重要功能有存储管理、进程和解决机管理、文献管理、设备管理和用户接口管理,一般被认为是操作系统的五大功能。对于本题，A显然是操作系统的功能之一，C中断解决是操作系统实行并发的基础,对于操作系统非常重要，是实现多道程序设计的前提。它就像机器中的齿轮,驱动各部件的动作，因此,许多人称操作系统是由“中断驱动”的。Ｃ和D都属于操作系统的进程和解决机管理功能。只有B不是操作系统需要具有的重要功能，它一般是由应用软件提供的，如应用软件WｉｎdｏwｓOffice的组件Wｏrｄ就提供了文档编辑功能。【例5】操作系统是计算机系统的核心软件。按功能特性的不同，可把操作系统分为（[１]）、([2]）、([3]）、网络操作系统和分布式操作系统基本类型。其中[１］的重要目的是提高系统的吞吐率和效率，而［２]是一旦有解决请求和规定解决的数据时，CＰU就应当立即解决该数据并将结果及时送回。A.单用户系统B.批解决系统C．分时系统Ｄ.微机操作系统E.实时系统答案[１]Ｂ［2]E[3］C分析解答此题需要理解三种传统操作系统类型的不同特点。批解决操作系统的重要特性可归纳为两点：“多道”和“成批”。“多道”是指内存中同时存在有多个正在解决的作业,并且外存上还存放有大量的尚待解决的后备作业。“成批”是指作业成批地进入系统,成批地解决,成批地离开系统；作业与作业之间的过渡由操作系统控制,不需用户的干预。批解决系统的重要优点是系统吞吐量大,资源运用率高；缺陷是用户作业的等待时间长，用户与系统没有交互能力。（吞吐量:在一段给定的时间内,计算机所能完毕的总工作量。)分时系统与实时系统的重要区别如下:(1)关于交互性。分时系统中各个终端用户与系统之间具有较强的交互性,而实时系统一般是专为某一领域使用的,对此规定不强。（2)关于可靠性。与分时系统相比,实时系统更加注重其稳定性和可靠性。例如，对于航天控制系统来说，实时控制系统的故障也许带来的后果是无法估量的。（３）关于响应时间。分时系统对响应时间的规定是以终端用户能接受的时间为依据的；而实时系统对响应时间一般有严格的规定，即能对外部请求做出及时的响应和解决。【例6】把下面左右两列词用线连起来，形成最恰当的搭配。（1)Linux(A）层次结构（2）UNＩX（Ｂ)客户机-服务器结构(3)IBMＶM/3７0(C）整体结构（4）ＷindｏwsXP(D)虚拟机结构答案(1)-(Ｃ），(2）-(A),（3)－(D),（４）-(B)。分析左侧列出的是一些计算机操作系统，右侧列出的是操作系统的结构。一般说来,操作系统有四种结构:整体结构，层次结构，虚拟机结构和客户机-服务器结构。Linｕx是采用整体结构的操作系统，即所有的内核系统功能都包含在一个大型的内核软件之中。ＵNIX系统的核心层采用的是层次结构。Windows系列操作系统采用微内核技术，尽也许地使操作系统保持最小的核心,并由核心来负责解决客户和服务器之间的通信。IBMVＭ/３7０系统是虚拟机结构的一个典型实例。１.3练习题一、选择题(选择一个对的答案的代码填入括号中）1.一个完整的计算机系统是由()组成的。A．硬件B.软件C．硬件和软件D．用户程序２．在计算机系统中，控制和管理各种资源、有效地组织多道程序运营的系统软件称作（)。Ａ.文献系统B．操作系统C．网络管理系统Ｄ.数据库管理系统3.按照所起的作用和需要的运营环境,操作系统属于（)。A．用户软件B.应用软件C.支撑软件D．系统软件4.操作系统的基本职能是（）。Ａ.提供功能强大的网络管理工具Ｂ.提供用户界面，方便用户使用C.提供方便的可视化编辑程序D．控制和管理系统内各种资源，有效地组织多道程序的运营5．为用户分派主存空间,保护主存中的程序和数据不被破坏，提高主存空间的运用率。这属于（)。Ａ.解决器管理Ｂ．存储管理C．文献管理Ｄ.作业管理6．操作系统对缓冲区的管理属于(）的功能。Ａ．解决机管理B．设备管理C．文献管理D.存储器管理7．操作系统内核与用户程序、应用程序之间的接口是（）。A．ｓhｅｌｌ命令B.图形界面Ｃ.系统调用Ｄ．C语言函数8.为了使系统中所有的用户都能得到及时的响应,该操作系统应当是()。A.多道批解决系统B.分时系统C．实时系统D．网络系统9．在实时系统中,一旦有解决请求和规定解决的数据时,CPＵ就应当立即解决该数据并将结果及时送回。下面属于实时系统的是（)。Ａ.计算机激光照排系统B.办公自动化系统C.计算机辅助设计系统Ｄ．航空订票系统１0．下面不属于分时系统特性的是（）。A.为多用户设计Ｂ.需要中断机构及时钟系统的支持C．方便用户与计算机的交互D.可靠性比实时系统规定高１1．以下著名的操作系统中,属于多用户、分时系统的是()。A.DOS系统B．WindｏwsNＴ系统C.ＵNIX系统D．ＯS/2系统二、判断题（对的的划√,错误的划×。）1．操作系统是用户与计算机之间的接口。（）2.操作系统是系统软件中的一种,在进行系统安装时可以先安装其它软件，然后再装操作系统。(）3.操作系统是整个计算机系统的控制管理中心，它对其它软件具有支配权利。因而，操作系统建立在其它软件之上。（)4．在UNＩＸ/Lｉnux系统上,系统调用以C函数的形式出现。（)5.虽然分时系统也规定系统可靠，但实时系统对可靠性的规定更高。（）6．ＵNＩX操作系统是采用微内核方法实现结构设计的。（)三、简答题请同学们解答参考教材26页的课后习题。参考答案：一、CＢDDBＢCBDDC二、１、4、５是对的的。2、（╳）安装操作系统时必须先安装操作系统,然后再安装其它软件3、（╳)其它软件建立在操作系统之上。6、（╳)UNＩX操作系统采用的是层次结构三、四见教材习题解答第2章进程管理辅导与自测2.1本章知识点进程是操作系统中最基本、最重要的概念之一，在计算机系统中，进程不仅是最基本的并发执行的单位，并且也是分派资源的基本单位。引入进程这个概念，对于我们理解、描述和设计操作系统具有重要意义。本章的重要知识点为:（1)进程的概念进程是程序在并发环境中的执行过程。进程最主线的属性是动态性和并发性。要注意进程与程序的区别。进程的五个基本特性是:动态性、并发性、独立性、制约性、结构性。一个进程实体通常由程序、数据、栈和进程控制块（PCB）这四部分组成。进程控制块是进程组成中最关键的部分。每个进程有唯一的进程控制块。操作系统根据PCB对进程实行控制和管理。进程的动态、并发等特性是运用PCB表现出来的。为了对所有进程进行有效地管理，常将各进程的ＰCB用适当的方式组织起来。一般说来，进程队列有以下几种方式:线性方式、链接方式和索引方式。进程有三个基本状态:运营态、就绪态和阻塞态。在一定的条件下,进程的状态将发生转换。下图所示为进程的状态及其转换。运营态运营态分派到CPU时间片到等待某事件发生所等待的事件发生阻塞态就绪态图进程状态及其转换（2)进程管理就如同人类的族系同样,系统中众多的进程也存在族系关系：由父进程创建子进程,子进程再创建子进程，从而构成一棵树形的进程族系图。进程作为有“生命期”的动态过程，对它们的实行管理重要涉及:创建进程、撤消进程、挂起进程、恢复进程、改变进程优先级、封锁进程、唤醒进程、调度进程等。在Liｎux系统中,进程有5种状态。进程分为系统进程和用户进程。其中，系统进程只运营在内核模式下;用户进程既可以在用户模式下运营，也可以通过系统调用等运营在内核模式下。Lｉnｕｘ的taｓｋ＿sｔrucｔ结构相称于其进程控制块。Linｕx系统对进程的操作常用命令有:ps、kｉll、sleｅp等。常用的系统调用有:foｒk,eｘeｃ,wait,ｅxｉt,geｔpｉd，slｅep,ｎice等。（3）进程通信进程通信是指进程间的信息互换。根据进程间互换信息量的多少,分为高级进程通信和低档进程通信。进程的同步与互斥是指进程在推动时的互相制约关系，属于低档进程通信。一般来说同步反映了进程之间的协作关系,往往指有几个进程共同完毕一个任务时在时间顺序上的某种限制，进程互相之间各自的存在及作用，通过互换信息完毕通信。如接力比赛中一组队员使用接力棒等。进程互斥体现了进程之间对资源的竞争关系，这时进程互相之间不一定清楚其它进程的情况，往往指多个任务多个进程间的通讯制约，因而使用更广泛。如打篮球时双方挣抢篮板球等。我们用信号量（Sｅmaphore)及P，V操作来实现进程的同步和互斥。生产者-消费者问题是经典的进程同步和互斥问题。（4)死锁死锁是指多个进程循环等待他方占有的资源而无限期地僵持下去的局面。计算机系统产生死锁的主线因素就是资源有限且操作不妥。一种因素是竞争资源引起的死锁，另一种因素是由于进程推动顺序不合适引发的死锁。产生死锁的四个必要条件是:互斥条件,不可抢占条件,占有且申请条件,循环等待条件。假如在计算机系统中同时具有这四个必要条件时，那么会发生死锁。一般地，解决死锁的方法分为死锁的防止、避免、检测与恢复三种。2.2典型例题解析【例1】判断题：并发是并行的不同表述，其原理相同。(）答案×。分析并发是指多道程序的执行在时间上是重叠的,一个程序的执行尚未结束,另一个程序的执行已经开始。但对单CPU系统而言,每一时刻只有一个程序在CPＵ上运营（有也许此时其他的程序在进行输入、输出）。也就是说，占有CPＵ的只能有一个程序。因此,并发事实上是“在宏观上并行执行，在微观上串行执行”。而并行是真正意义上的并行执行,因此两者的含义是不同的。【例２】在操作系统中引入“进程”概念的重要目的是（)。A．改善用户编程环境Ｂ.提高程序的运营速度C.描述程序动态执行过程的性质D.使程序与计算过程一一相应答案C分析操作系统中多道程序的引入，使得它们在并发执行时共享系统资源,共同决定这些资源的状态,因此系统中各道程序在执行过程中就出现了互相制约的新关系，程序的执行出现“走走停停”的新状态。这些都是在程序的动态过程中发生的。而程序自身是机器可以翻译或执行的一组动作或指令,它或者写在纸面上,或者存放在磁盘等介质上,是静止的。很显然,直接从程序的字面上无法看出它什么时候运营、什么时候停顿,也看不出它是否影响其它程序或者一定受其它程序的影响。因此，用程序这个静态概念已不能如实反映程序并发执行过程中的这些特性。为此,人们引入进程的概念来描述程序动态执行过程的性质，这是引入“进程”概念的重要目的。【例3】下列进程状态的转换中，不对的的是（）。Ａ.就绪®阻塞B.运营®就绪Ｃ．就绪®运营D.阻塞®就绪答案A分析回答这道题要知道进程的3种基本状态,以及它们之间的转换关系。通过下图可以看到，凡是图中有箭头指向的转换都是可行的,而没有箭头指向的则不也许。因此A是不对的的。运营态运营态分派到CPU时间片到等待某事件发生所等待的事件发生阻塞态就绪态图进程状态及其转换假如有的同学记不住这张图,那就从理解的角度进行思考。一方面要理解3种状态的含义,然后再理解它们之间的转换。例如:运营的进程能变成就绪吗？可以，假如运营进程的时间片到了，就必修让出CPU,转换为就绪态。就绪的进程能变成阻塞吗？不可以,就绪态的进程已经具有了运营条件,只在等待CPＵ,怎么也许还退回到还不具有运营条件的阻塞态呢？因此，假如理解了,这张图就可以自己画出来，并不需要死记硬背。【例４】进程控制块是描述进程状态和特性的数据结构,一个进程(）。A.可以有多个进程控制块B.可以和其他进程共用一个进程控制块C.可以没有进程控制块D．只能有唯一的进程控制块答案Ｄ分析进程控制块(PCB)是一个用于描述进程动态性质的数据结构。操作系统根据PCB对进程实行控制和管理。进程的动态、并发等特性也是通过ＰCB表现出来的。进程由程序、数据、栈和PCＢ构成。构成进程的有关程序和数据集合是进程得以存在的物质基础,它们是进程的实体;PCB用于标记和刻画实体的存在和变化，是进程存在的唯一标志。当系统创建一个新进程时,就为它建立一个PCB;当进程终止后，系统回收为其分派的PＣB,该进程在系统中就不存在了。【例5】在执行V操作时，当信号量的值（),应释放一个等待该信号量的进程。A.小于0B.大于0C.小于等于0Ｄ．大于等于0答案C分析P，V操作可以实现对临界区的管理规定。它由Ｐ操作原语和V操作原语组成(原语是不可中断的过程),对信号量进行操作，具体定义如下：P（S):①将信号量S的值减1，即S=Ｓ1;②假如S0,则该进程继续执行;否则该进程置为阻塞状态，排入阻塞队列。Ｖ（Ｓ)：①将信号量S的值加1，即S＝S＋1;②假如Ｓ>０,则该进程继续执行；否则释放队列中第一个等待信号量的进程。信号量的数据结构为一个值和一个指针，指针指向等待该信号量的下一个进程。信号量的值与相应资源的使用情况有关。当它的值大于0时，表达当前可用资源的数量；当它的值小于０时，其绝对值表达等待使用该资源的进程个数。注意，信号量的值仅能由P,V操作来改变。一般来说，信号量S0时,S表达可用资源的数量。执行一次Ｐ操作意味着请求分派一个单位资源,因此S的值减1;当S<0时,表达已经没有可用资源，请求者必须等待别的进程释放该类资源,它才干运营下去。而执行一个V操作意味着释放一个单位资源，因此S的值加1；若S0，表达有某些进程正在等待该资源,因此要唤醒一个等待状态的进程，使之运营下去。【例6】有９个生产者,６个消费者，共享容量为8的缓冲区。在这个生产者-消费者问题中，互斥使用缓冲区的信号量muｔｅｘ的初值应当为（）。A.1B.6C.8Ｄ.9答案A分析进程的互斥是指当有若干个进程都要使用某一共享资源时，任何时刻最多只允许一个进程去使用，其它要使用该资源的进程必须等待,直到占用资源者释放了该资源。进程的互斥体现了并发进程之间访问共享资源时存在的竞争关系。在计算机系统中必须互斥使用的资源很多，如读卡机、磁带机、打印机等硬件资源和一些公共变量、表格、队列、数据等软件资源。运用信号量和Ｐ,Ｖ操作实现进程互斥的一般模型是:进程P1进程Ｐ2……进程Pn………………P（mｕtex）;P（muｔｅx）;P（muteｘ)；临界区;临界区;临界区;V（muteｘ）;V(ｍuｔex);V（mutex）;……其中信号量mutex用于互斥,初值为1。使用P,Ｖ操作实现进程互斥时应当注意的是：(１）每个程序中用户实现互斥的Ｐ、Ｖ操作必须成对出现，先做P操作，进临界区，后做V操作,出临界区。若有多个分支,要认真检查其成对性。(2)互斥信号量的初值一般为1。此外，P、V操作应分别紧靠临界区的头尾部,临界区的代码应尽也许短,不能有死循环。在本题中,既然是问互斥信号量,其初值应为1，选项中的6,8,9都是迷惑答题者的，假如对同步和互斥不能很好地理解，就很难选择。【例7】两个进程合作完毕一个任务,在并发执行中，一个进程要等待其合作伙伴发来信息,或者建立某个条件后再向前执行,这种关系是进程间的()关系。A．同步ﻩ B.互斥ﻩﻩC．竞争 D．合作答案A分析进程的同步是指并发进程之间存在一种制约关系,一个进程的执行依赖另一个进程的消息，当一个进程没有得到另一个进程的消息时应等待,直到消息到达才被唤醒。同步是进程间共同完毕一项任务时直接发生互相作用的关系。这样的例子在平常生活中不胜枚举,比如接力比赛中运动员的默契配合，工业生产中流水作业的每道工序的先后执行，以及计算机系统中对一个缓冲区的读和写等等。当并发进程存在协作的关系时，必须互通消息,完毕进程的同步。能实现进程同步的机制称为同步机制,该机制能把其他进程需要的消息发送出去,也能测试自己需要的消息是否到达。P,Ｖ操作是典型的同步机制之一。用一个信号量与一个消息联系起来,当信号量的值为０时，表达盼望的消息尚未产生；当信号量的值非0时，表达盼望的消息已经存在。用Ｐ，V操作实现进程同步时，调用P操作测试消息是否到达,调用V操作发送消息。使用ＰV操作实现进程同步时应当注意的是:（１)分析进程间的制约关系，拟定信号量种类。在保持进程间有对的的同步关系情况下，哪个进程先执行,哪些进程后执行，彼此间通过什么资源(信号量）进行协调,从而明确要设立哪些信号量。(2)信号量的初值与相应资源的数量有关，也与P、Ｖ操作在程序代码中出现的位置有关。(3)同一信号量的P、V操作要成对出现，但它们分别在不同的进程代码中。本题中进程的同步体现的是合作关系，但答案不能选D,要使用操作系统的术语“同步”。【例８】设有一台计算机，有两条I/O通道,分别接一台卡片输入机和一台打印机。卡片机把一叠卡片逐个输入到缓冲区Ｂ１中，加工解决后再搬到缓冲区B２中，并在打印机上打印结果。问:①系统要设几个进程来完毕这个任务?各自的工作是什么?②这些进程间有什么样的互相制约关系？③用P、V操作写出这些进程的同步算法。分析我们画一个草图来帮助我们理解这道题:卡片机卡片机缓冲区B1打印机缓冲区B2输入解决输出从图中可以看出,从“卡片机”到“打印机”共需要3个操作，即输入、解决、输出。这3个动作就是完毕任务的3个进程。下面我们看看这些进程之间有什么样的制约关系。可以看出,这3个进程之间是同步关系,合作完毕从输入到输出的工作任务。对其中任何一个进程，要解决好与其关联的两端设备的协调工作。以“输入进程”为例,它与卡片机和缓冲区B1关联，将卡片机的卡片输入到缓冲区B1，在不考虑卡片机的情况下，就要考虑缓冲区的情况,即是满还是空,是空缓冲区,输入进程就可以输入信息,假如缓冲区满,则要等待“解决进程”将B1中的信息取走，使之为空,输入进程才干继续工作。依此类推,可以找出此外2个进程的制约关系。一般来说，解决进程同步需要2个信号量，“输入进程”和“解决进程”同步，需要2个信号量,解决缓冲区Ｂ１的协调操作问题;而“解决进程”和“输出进程”同步,还需要2个信号量，解决缓冲区B2的协调操作问题。因此，共需要４个信号量。本题中“解决进程”的算法有一些难度，由于它需要协调两个缓冲区的工作,考虑的因素比较多，算法复杂些。答案①系统可设三个进程来完毕这个任务:R进程负责从卡片输入机上读入卡片信息，输入到缓冲区B1中;C进程负责从缓冲区Ｂ1中取出信息，进行加工解决,之后将结果送到缓冲区B2中；P进程负责从缓冲区B2中取出信息，并在打印机上印出。②Ｒ进程受Ｃ进程影响,B1放满信息后R进程要等待——等C进程将其中信息所有取走，才干继续读入信息;C进程受Ｒ进程和P进程的约束：B1中信息放满后C进程才可从中取出它们,且Ｂ2被取空后,C进程才可将加工结果送入其中；P进程受C进程的约束:B２中信息放满后Ｐ进程才可从中取出它们，进行打印。③信号量含义及初值：B1full——缓冲区B1满,初值为0；Ｂ1empty——缓冲区Ｂ1空，初值为０;B2fuｌl——缓冲区B2满，初值为０；B2ｅｍptｙ——缓冲区B2空,初值为0; 说明前面我们说过：信号量的初值与相应资源的数量有关，也与P、Ｖ操作在程序代码中出现的位置有关。以本题为例,假如Ｒ进程的算法如下:则信号量B１emptｙ初值应为1。表达B1缓冲区初始为空闲状态。假如C进程的算法如下:ﻩ 则信号量B2ｅmpty初值应为１。表达B2缓冲区初始为空闲状态。【例9】死锁的四个必要条件中,无法破坏的是()。A．互斥条件B．不可抢占条件C.占有且申请条件Ｄ.循环等待条件答案A分析互斥条件、不可抢占条件、占有且申请条件和循环等待条件是死锁发生时的4个必要条件,我们知道，只要破坏这4个必要条件中的任意一个条件，死锁就不会发生。打破互斥条件,就是允许进程同时访问某些资源。但是，有的资源是不允许被同时访问的，如打印机等，这是由资源自身的属性所决定的,因此这种方法并无实用价值。而其他三个条件是完全可以破坏的。2.3练习题一、选择题（选择一个对的答案的代码填入括号中）顺序程序和并发程序的执行相比,（)。A.基本相同Ｂ.有点不同C．并发程序执行总体上执行时间快Ｄ.顺序程序执行总体上执行时间快在单一解决机上,将执行时间有重叠的几个程序称为（)。A.顺序程序B.多道程序Ｃ.并发程序D.并行程序在单CPU的系统中,若干程序的并发执行是由(）实现的。A.用户B．程序自身Ｃ.进程D.编译程序进程与程序之间有密切联系，但又是不同的概念。两者的一个本质区别是（）。A.程序是静态概念，进程是动态概念Ｂ．程序是动态概念，进程是静态概念Ｃ.程序保存在文献中，进程存放在内存中D.程序顺序执行,进程并发执行在操作系统中,进程的最基本的特性是()。A.动态性和并发性B．顺序性和可再现性C．与程序的相应性D.执行过程的封闭性多个进程的实体能存在于同一内存中,在一段时间内都得到运营。这种性质称作进程的（)。A．动态性B．并发性C.调度性D．异步性进程是程序的执行过程,可以处在不同的状态。这种性质称作进程的（）。Ａ．动态性B.并发性C.调度性D．异步性在下列特性中，不是进程的特性的是（）。A．异步性B．调度性C.操作性Ｄ.动态性某进程由于需要从磁盘上读入数据而处在阻塞状态。当系统完毕了所需的读盘操作后，此时该进程的状态将()。从就绪变为运营Ｂ．从运营变为就绪C．从运营变为阻塞Ｄ．从阻塞变为就绪一个进程被唤醒意味着（)。A．该进程重新占有了CPUB.进程状态变为就绪C．它的优先权变为最大Ｄ.其PCＢ移至就绪队列的队首在单解决机系统中,处在运营状态的进程（）。A．只有一个B.可以有多个C.不能被挂起D．必须在执行完后才干被撤下已经获得除(）以外的所有运营所需资源的进程处在就绪状态。A．存储器Ｂ.打印机C.CPUD.磁盘空间进程从运营状态变为阻塞状态的因素是（）。A．输入或输出事件发生Ｂ．时间片到Ｃ．输入或输出事件完毕D.某个进程被唤醒为了描述进程的动态变化过程,采用了一个与进程相联系的(），根据它而感知进程的存在。A.进程状态字B.进程优先数C.进程控制块Ｄ．进程起始地址进程在系统中存在的唯一标志是()。A.所运营的程序B.所运营的程序和数据C．进程队列D.进程控制块进程的动态、并发等特性是运用（）表现出来的。A．程序B.数据C.程序和数据Ｄ．进程控制块进程间的基本关系为（）。Ａ.互相独立与互相制约Ｂ.同步与互斥Ｃ．并行执行与资源共享Ｄ.信息传递与信息缓冲在一段时间内，只允许一个进程访问的资源称为()。A．共享资源B．临界区C.临界资源D．共享区操作系统中有一组常称为特殊系统调用的程序，其操作具有不可分割性,在操作系统中称为（)。Ａ.初始化程序B．原语C.子程序D．控制模块操作系统中运用信号量和Ｐ、Ｖ操作，（）。A．只能实现进程的互斥B.只能实现进程的同步C．可实现进程的互斥和同步D．可完毕进程调度假如进程Ｐa对信号量Ｓ执行P操作，则信号量S的值应（）。A.加1B．减1C．等于0Ｄ．小于0假如信号量S的值是0,此时进程A执行P（S）操作，那么，进程Ａ会(）。A．继续运营B.进入阻塞态,让出CＰＵC.进入就绪态,让出CPUD.继续运营，并唤醒S队列头上的等待进程在操作系统中,对信号量Ｓ的P操作原语的定义中,使进程进入相应阻塞队列等待的条件是（)。Ａ.S>0Ｂ.Ｓ=0C.S<0D．S０信号量S的初值为8,在Ｓ上执行了10次P操作，6次V操作后，S的值为（)。Ａ.1０Ｂ.8C.６Ｄ.4若P、Ｖ操作的信号量Ｓ初值为2，当前值为1,则表达有（）个等待进程。A．0ﻩﻩＢ.ｌﻩ C.２ﻩﻩD．３在进程通信中,使用信箱方式互换信息的是(）。A．低档进程通信Ｂ．高级进程通信Ｃ．共享内存方式D．管道文献方式系统出现死锁的因素是（)。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循环等待着，并且都不释放已占有的资源D.资源数大大少于进程数,或进程同时申请的资源数大大超过资源总数两个进程争夺同一个资源（）。A.一定死锁Ｂ.不一定死锁C.不会死锁D．以上说法都不对二、判断题(对的的划√，错误的划×。）简朴地说,进程是程序的执行过程。因而,进程和程序是一一相应的。（）进程和程序是两个截然不同的概念。(）程序在运营时需要很多系统资源，如内存、文献、设备等，因此操作系统以程序为单位分派系统资源。()进程控制块（PＣＢ）是专为用户进程设立的私有数据结构，每个进程仅有一个ＰCB。（）进程执行的相对速度不能由进程自己来控制。(）进程之间的互斥，重要源于进程之间的资源竞争，从而实现多个相关进程在执行顺序上的协调。（)信号量机制是一种有效的实现进程同步与互斥的工具。信号量只能由P、V操作来改变。()V操作是对信号量执行加1操作，意味着释放一个单位资源,假如加1后信号量的值小于等于零,则从等待队列中唤醒一个进程,现进程变为阻塞状态，否则现进程继续进行。()运用信号量的P,V操作，进程之间可以互换大量信息。（)系统产生死锁的主线因素是资源有限且操作不妥。因此，当系统提供的资源少于并发进程的需求时，系统就产生死锁。（)三、简答题四、应用题请同学们解答参考教材６8页的课后习题。参考答案：一、CCCAABDＣDBＡCＡCＤDＢＣBCＢBCDBBCB二、２，5,7是对的的。1.（×)。进程和程序不是一一相应的。3.(×)。操作系统以进程为单位分派系统资源。4.(×）。进程控制块（ＰCB）是为系统中各个进程设立的私有数据结构。第3章解决机调度辅导与自测3．1本章知识点调度是操作系统的基本功能,几乎所有的计算机资源在使用之前都要通过调度。CPU作为计算机最重要的资源，解决机调度的目的就是分派ＣPU。CPU是操作系统中最核心的调度，其调度策略决定了操作系统的类型，其调度算法优劣直接影响整个系统的性能。所以,调度问题是操作系统设计的一个中心问题。本章的重要知识点为：(1）调度级别一般来说,作业从进入系统到最后完毕,也许要经历三级调度：高级调度、中级调度和低档调度,这是按调度层次进行分类的。其中，高级调度又称为作业调度，低档调度又称为进程调度。作业调度是在输入的一批作业中选择有权竞争ＣPＵ的作业。资源的分派策略(特别是内存管理）对作业调度有很大影响。为了使内存中同时存放的进程数目不至于太多，有时就需要把某些进程从内存中移到外存上，以减少多道程序的数目，为此设立了中级调度。进程调度是从就绪进程队列中选择一个进程,并把CPU分派给它。进程调度是这三级调度中是必不可少的。这三级调度中,要重点理解作业调度和进程调度形成的两级调度模型,如下图所示。通过理解这个图，理解作业的4种状态：提交、后备、执行和完毕,作业调度的功能,进程调度的功能,进程调度的时机,以及这两级调度如何协调工作完毕了解决机调度。（2)常用调度算法针对不同的系统目的，会采用不同的调度策略。拟定调度策略是件复杂的工作,往往要兼顾多种因素的影响。ＣPU运用率、吞吐量、周转时间、就绪等待时间和响应时间等是通常评价系统性能时都要考虑的几个指标。教材中重要介绍了３种调度算法,分别是先来先服务法、时间片轮转法和优先级法。先来先服务法(FCFS）是最简朴的调度算法，它的实现思想就是“排队买票”的办法。按作业(或进程)到来的先后顺序进行调度，即先来的先得到执行。时间片轮转法（ＲR）的设计实现思想是系统把所有就绪进程按先入先出的原则排成一个队列。每当执行进程调度时，进程调度程序总是选出就绪队列的队首进程，让它在ＣPU上运营一个时间片的时间。当进程用完分给它的时间片后,调度程序便停止该进程的运营,并把它放入就绪队列的末尾；然后,把CPU分给就绪队列的队首进程。轮转法合用于分时系统。其重要问题是时间片如何选择：时间片太长了,就成为FCFS调度;时间片太短了，频繁调度,开销太大。优先级调度算法的实现思想:是从就绪队列中选出优先级最高的进程,把CPU分给它使用。又分为非抢占式优先级法和抢占式优先级法。前者是：当前占用CPＵ的进程一直运营下去,直到完毕任务或者因等待某事件而积极让出CPU时,系统才让另一个优先级高的进程占用CPU。后者是：当前进程在运营过程中,一旦有另一个优先级更高的进程出现在就绪队列中，进程调度程序就停止当前进程的运营,强行将ＣPＵ分给那个进程。其它常用的调度算法尚有:短作业优先法、最短剩余时间优先法、多级队列法、多级反馈队列法。(3)中断解决并发是现代计算机系统的重要特性，它允许多个进程同时在系统中活动。而实行并发的基础是由硬件和软件结合而成的中断机制。中断是现代计算机系统中的重要概念之一，它是指CPU对系统发生的某个事件做出的解决过程。按功能划分，中断一般分为Ｉ/O中断、机器故障中断、外部中断、程序性中断、访管中断。在中断响应和解决过程中,硬件对中断请求做出响应：中止当前程序的执行,保存断点信息，转到相应的解决程序。软件对中断进行相应的解决:保存现场,分析因素，解决中断,中断返回。各中断解决程序是操作系统的重要组成部分。对中断的解决是在核心态下进行的。Ｌｉnux系统提供应用户的最重要的系统程序是sｈeｌｌ命令语言解释程序。其基本功能是解释并执行用户输入的各种命令，实现用户与Linux核心的接口。shell解释程序的工作过程基本上是读入命令行、分析命令行和构成命令树,创建子进程来执行命令树等环节。（4）Linux系统的进程调度Linux系统的进程调度机制重要涉及调度方式、调度策略、调度时机和调度算法。Linux系统对进程采用两级调度:中级调度(对换进程,解决内存分派）和低档调度(解决CＰU分派）。进程调度基本上采用抢占式优先级算法。而针对不同类型的进程又采用相应的调度策略。本章还介绍了Ｌinux系统中常用的调度命令，如nohup、ａt、bａtｃh、jｏbｓ、ｆg、bｇ。3.2典型例题解析【例1】为了使系统中各部分资源得到均衡使用,就必须选择对资源需求不同的作业进行合理搭配,这项工作是由(）完毕的。Ａ．作业调度B.中级调度C．进程调度D.内存调度答案A分析一方面,要了解操作系统解决机调度的级别,即作业从进入系统到最后完毕,至少要经历两级调度：高级调度和低档调度。为了使内存中同时存放的进程数目不至于太多,有时需要把某些进程从内存中移到外存上，以减少多道程序的数目,为此设立了中级调度。各个级别调度的含义,所解决的问题,即功能是什么。只有清楚地掌握了这些基本概念，才干做好选择。本题说的是作业的合理搭配以达成系统资源的均衡运用,显然是作业调度的工作。而中级调度解决的是内存分派问题，进程调度解决的是哪一个就绪进程占有CPU的问题。因此答案选A。【例2】作业调度程序从处在（）状态的队列中选取适当的作业调入主存运营。A．执行B．提交C．完毕D.后备答案D分析解答此题需要了解作业的状态以及转换。一个作业从进入系统到运营结束要经历四种状态:提交状态、后备状态、执行状态和完毕状态。（1)提交状态：用户的一个作业提交给系统时所处的状态，如用户通过键盘向机器输入作业。处在提交状态的作业，其信息正在进入系统。(2)后备状态：用户作业经输入设备(如读卡机)输入进外存(磁盘）中存放，等待进入内存时所处的状态。此时，系统将为该作业建立一个作业控制块JCB，并把作业插入到后备作业队列中档待调度运营。（3）执行状态:作业调度程序按照一定的作业调度算法从后备作业队列中选中一个作业，为它分派必要的资源，建立一组相应的进程后,这个作业就由后备状态转变为执行状态。需要指出的是，处在执行状态的作业在系统中并不一定真正占有解决机,作业能否真正在解决机上运营由进程调度来控制。(4)完毕状态:作业完毕了解决任务,输出结果形成报告,系统将作业控制块JＣB从当前作业队列中删除，并回收分派给作业的所有资源，准备退出系统时的作业状态。四种作业状态的转换见下图：进程调度进程调度作业调度作业调度提交后备完毕运营就绪阻塞参考上图，有这样一个判断题:作业调度程序选中一个作业后，与该作业相关的进程即占有CPU运营。答案是错误的,由于执行状态的作业能否真正在CPＵ上运营由进程调度来控制，这时候的进程至少有三种基本状态,不能保证一定是占有CPU的运营状态。【例3】在批解决系统中，周转时间是(）。Ａ．作业运营时间B．作业等待时间和运营时间之和Ｃ.作业的相对等待时间Ｄ.作业被调度进入主存到运营完毕的时间答案B分析作业的周转时间=作业完毕时间-作业提交时间。周转时间是用于作业等待进入内存、进程在就绪队列中档待、进程在CPU上运营和完毕I/O操作所花费时间的总和。因此，周转时间是作业等待时间和运营时间之和。答案D是不对的，由于作业提交后进入作业后备状态,此时作业是在外存，这个时间也要计入作业的周转时间。【例4】在作业调度中,若采用优先级调度算法,为了尽也许使ＣＰU和外部设备并行工作,有如下三个作业:J1以计算为主,J2以输入输出为主,J３计算和输入输出兼顾，则它们的优先级从高到低的排列顺序是（)。A．J1，J2,J3B.J2,J3,J1Ｃ.J3,J2,J1Ｄ.Ｊ２，J１,J3答案C分析本试题将作业分为:I/O繁忙的作业、CPU繁忙的作业、I/O与CPU均衡的作业三种类型,由系统或操作员根据作业类型指定优先级。为了尽也许使ＣPＵ和外部设备并行工作,那么Ｉ/O繁忙的作业和CＰU繁忙的作业都不能指定为最高的优先级，由于这两类作业都无法均衡地使用资源（ＣPＵ或者Ｉ/O设备）。对于这两类作业，应指定Ｉ/O繁忙的作业优先级高于CＰU繁忙的作业，这样做可以提高CPU的运用率,增长系统的吞吐量。因此,这三类作业优先级从高到低的排列顺序是:Ｉ/O与CPU均衡的作业、Ｉ/O繁忙的作业、CPU繁忙的作业。【例5】下表给出作业l，2，３的提交时间和运营时间。采用先来先服务调度算法和短作业优先调度算法,试问作业调度顺序和平均周转时间各为多少?(时间单位:小时,以十进制进行计算。)作业号提交时间运营时间１230.00．41．08.０４.01.0分析解此题关键是要清楚系统中各道作业随时间的推动情况。我们用一个作业执行时间图来表达作业的执行情况,帮助我们理解此题。采用先来先服务调度策略,其作业执行时间图如下:作业作业作业3作业2作业100.41.08.012.013.0时间作业提交时间各作业陆续完毕时间采用短作业优先调度策略，其作业执行时间图如下:作业作业作业3作业2作业100.41.08.09.013.0时间作业提交时间各作业陆续完毕时间此外，作业i的周转时间Ti＝作业完毕时间-作业提交时间系统中n个作业的平均周转时间，其中Ｔi为作业i的周转时间。解:采用先来先服务调度策略，则调度顺序为l、2、3。作业号 提交时间ﻩ运营时间ﻩ开始时间ﻩ完毕时间ﻩ 周转时间1ﻩ ０.0 ８．0ﻩ 0.0ﻩﻩﻩ8.0 8.02 ﻩ0.4 ﻩ 4.0ﻩﻩﻩ8.0ﻩﻩ１2.0 11.63ﻩﻩ1.0 ﻩ1.0ﻩ ﻩ12.0ﻩﻩ13.0ﻩ 12.０平均周转时间Ｔ=（8＋１1．6+１２）/３=1０.53采用短作业优先调度策略,则调度顺序为ｌ、3、2。作业号 提交时间 运营时间 ﻩ开始时间 完毕时间 ﻩ周转时间１ ﻩ０.0 ﻩ8.0 ﻩ０.0ﻩﻩ 8.0ﻩﻩ 8．03 ﻩ１．0 ﻩ 1．0 ﻩ8.0 ﻩ 9.0ﻩﻩﻩ8.02 ﻩ０.4ﻩ 4．0 ﻩ 9．0ﻩ ﻩ1３．0 ﻩ1２．6平均周转时间T=(8+8＋１2.６）/３=９．5３【例6】今有三个批解决作业。第一个作业1０:0０到达,需要执行2小时；第二个作业在10:10到达,需要执行1小时;第三个作业在10:25到达,需要执行25分钟。分别采用如下两种作业调度算法：调度算法１:作业号到达时间开始执行时间执行结束时间１２３10：0０10:１010:2510:０01２:00１３:0０１2:０013：0０13：25调度算法２:作业号到达时间开始执行时间执行结束时间12３10:00１0:1０10：2511:5０10:5０１0:2513：５0１１：5０1０;５０(1）计算各调度算法下的作业平均周转时间。(2）调度算法1是什么作业调度算法？分析作业的周转时间＝作业完毕时间-作业提交时间。以调度算法1的作业2为例,其周转时间=作业完毕时间13：0０－作业提交时间10:１0，得到结果为2小时5０分钟，转换为小时为2.8３小时。转换的目的是为了方便计算平均周转时间。解:(1)采用调度算法1时:作业1的周转时间为2小时；作业２的周转时间为2.８3小时；作业3的周转时间为3小时;平均周转时间为：（2＋2.83+3)／3=2.６1小时。采用调度算法2时:作业1的周转时间为3.83小时;作业2的周转时间为１.6７小时;作业3的周转时间为０.42小时；平均周