《计算机操作系统教程》-(习题解答)

习题参考答案第一章一、选择题1B,2C,3A,4B,5D,6A,7A,8B,9C,10B,11B,12C,13A,14D,15C,16C,17B,18C,19C,20C,21C,22A二、填空题1硬件，软件2多道程序设计3多路性，交互性，“独立”性，及时性4多道程序设计5文件管理6软硬件资源，系统软件第二章一、选择题1B,2C,3A,4A,5C,6D,7B,8D,9C,10A,11D,12①A,②C,③B,④D,13C,14①A,②B,15B,16C,17B,18D,19A,20C,21C,22D二、简答题1、简述进程的概念进程是程序在一个数据集合上的一次运行活动，是操作系统进行资源分配和调度的一个基本单位。2、简述程序与进程的区别程序是有序代码的集合，通常对应着文件，可以复制，其本身没有任何运行的含义，是一个静态的概念。而进程是程序在处理机上的一次执行过程，它是一个动态的概念。进程有被创建、生存到退出消亡的过程，是有一定生命周期的。程序是静态的，可以作为一种软件资料长期存在，是永久的，无生命的。进程更能真实地描述并发，而程序不能；进程是由进程控制块、程序段、数据段三部分组成；进程具有创建其他进程的功能，而程序没有。3、简述PCB的作用描述进程的全部信息的数据结构；进程存在的标志。4、画图说明带挂起的进程状态及其转换活动就绪活动活动就绪活动阻塞执行活激请求静止就绪静止阻塞I/O完成起挂时间片完调度I/O挂起激活I/O完成挂起带挂起的进程状态带挂起的进程状态进程的状态反映进程执行进程的变化。这些状态随着进程的执行和外界条件发生变化和转换。进程被创建后，已经具备了运行的条件，只要获得CPU就可以运行，所以它首先进入的是就绪状态，等待进程调度程序调度；一旦被调度到（分配CPU），获得CPU，就可以执行程序，处于执行状态；在执行状态，如果时间片用完，操作系统通过一个时钟中断，使它停下来，把它的状态再置为就绪状态；在执行状态如果进程申请I/O操作，或者需要等待某种资源，才能继续向前推进，这时进程转入阻塞状态，不参与进程的调度；当它等待的I/O操作完成了，或者它等待的资源具备了，进程转入就绪状态。被挂起的进程可能是就绪的，也可能是阻塞的。处于就绪状态，并且是挂起的，我们称为静止就绪状态，原来就绪状态可以称为动态就绪状态；处于阻塞状态，并且是挂起的，称为静止阻塞状态，原来阻塞状态可以称为动态阻塞状态。5、简述处理机调度的三个层次作业提交后，首先进入操作系统的后备作业队列，操作系统的作业调度进程负责处理、判断，符合条件的作业被接纳，为其创建进程，送入进程的就绪队列；进程在就绪队列中等待进程调度程序的调度，经历进程的各种状态转换，获得了足够的CPU时间后，程序执行完毕，进程管理程序收回分配给它的所有资源，注销进程，程序运行结束退出。高级调度指的是作业调度，即根据作业控制块中的信息，审查系统能否满足用户作业的资源需求，以及按照一定的策略、算法，从后备队列中选取某些作业调入内存，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插入就绪队列，准备执行。在每次执行作业调度时，都须考虑接纳多少个作业，接纳哪些作业。低级调度是指进程调度。被作业调度所接纳的进程，宏观上看都是处于运行状态了，但是CPU只有一个，这些进程是以时间片为单位轮流使用CPU的。每一个时刻只能有一个进程使用CPU，处于实际的执行状态。中级调度又称中程调度(Medium-TermScheduling)。它是一种带有挂起功能的调度方式，引入中级调度的主要目的，是为了提高内存利用率和系统吞吐量，使那些暂时不能运行的进程不再占用宝贵的内存资源，而将它们调至外存上去等待（挂起进程），把此时的进程状态称为驻外存状态或挂起状态。当这些进程重新具备运行条件、且内存又稍有空闲时，由中级调度来决定把外存上的哪些具备运行条件的静态就绪的进程，重新调入内存，并修改其状态为活动就绪状态，挂在活动就绪队列上等待进程调度。三、计算题1、调度算法作业情况调度算法作业情况进程名ABCDE平均周转时间到达时间01234服务时间35261FCFS开始时间0381016完成时间38101617周转时间37813138.8SJF开始时间063115完成时间3115176周转时间41031426.62、平均周转时间：平均周转时间：3a+2b+c3作业开始时间完成时间周转时间J10aaJ2aa+ba+bJ3a+ba+b+ca+b+c3、1)先来先服务：作业号开始时间（时）结束时间（时）周转时间（分钟）带权周转时间18:0010:001201.00210:0010:30100100/30(3.33)310:3010:42102102/12(8.5)410:4211:007070/18(3.89)平均984.18执行顺序:1→2→3→42)短作业优先：作业号开始时间（时）结束时间（时）周转时间（分钟）带权周转时间18:0010:001201.00210:3011:00130130/30(4.33)310:0010:127272/12(6.00)410:1210:304040/18(2.22)平均90.5（分钟）3.388执行顺序:1→3→4→2第三章一、选择题1A,2B,3C,4B,5B,6D,7B,8D,9①B,②D,③F,10B,11A,12D,13B,14C,15B,16D,17D,18B,19B,20B二、填空题1绝对值2S<034,04-（M-1）54,1三、简答题1、简述临界资源与临界区系统中同时存在有许多进程，它们共享各种资源，然而有许多资源在某一时刻只能允许一个进程使用，这种每次只允许一个进程访问的资源叫临界资源。每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区(Criticalsection)。2、简述死锁的概念死锁是指两个或两个以上的进程在执行过程中，因争夺资源而造成的一种互相等待的现象，若无外力推动，它们都将无法推进下去，此时称系统处于死锁状态或者说系统产生了死锁。3、简述死锁产生的原因1）资源不够，资源的数量不是足够多，不能同时满足所有进程提出的资源申请，这就造成了资源的竞争，而且资源的使用不允许剥夺。2）进程的推进不当，进程的推进次序影响系统对资源的使用。4、简述死锁产生的必要条件1）互斥条件：指进程对所分配到的资源进行排它性使用，即在一段时间内某资源只由一个进程占用。如果此时还有其它进程请求资源，则请求者只能等待，直至占有资源的进程用毕释放。2）请求和保持条件：指进程已经保持至少一个资源，但又提出了新的资源请求，而该资源已被其它进程占有，此时请求进程阻塞，但又对自己已获得的其它资源保持不放。3）不剥夺条件：指进程已获得的资源，在未使用完之前，不能被剥夺，只能在使用完时由自己释放。4）环路等待条件：指在发生死锁时，必然存在一个进程——资源的环形链。四、综合题1、A_wait(Mutex)_Bsingal(Mutex)C_wait(S)_D_wait(Mutex)S_0_Mutex__1_2、（1）说明信号量empty,full分别代表什么值，它们的初值是多少？Empty代表空的缓冲器资源个数，初值是n,full代表满的缓冲器资源个数，初值是0（2）解释语句a、d的作用a是申请一个空的缓冲器资源d释放一个满的缓冲器资源（3）语句b、c的作用是什么？b、c的作用是使想缓冲器中送产品的和调整缓冲器指针的动作不能被分开，生产者之间需要互斥。（4）补充的位置的语句。Signal（mutex）（5）若语句d换成signal(empty);可能会出现什么样的结果？生产者不停地生产数据，送入缓冲器，数据会被覆盖；消费者进程无法推进。3、（1）说明信号量Rmutex,Wmutex的作用，它们的初值是多少？读者用互斥信号量Rmutex,写者用互斥信号量Wmutex，初值1，1（2）解释变量Readcount的作用记录读者个数（3）解释语句a、ba：判断如果是第一个读者，申请写信号量，即读者与写者互斥；b：读者个数加1（4）解释语句c、d的作用c：申请写者互斥信号量；d：释放写者互斥信号量，实现写者之间的互斥（5）如果读者进程改成下列语句,请描述一下会出现什么情况读者之间互斥，一次只能有一个读者在读，不能使读者共享读了；在读的同时可以有写者在写，读的信息不完整。4、intS=1;intSa=0;intSb=0;main(){cobeginfather();mather();son();daughter();coend}father(){while(1){P(S);将一个苹果放入盘中V(Sa);}}mather(){while(1){P(S);将一个橘子放入盘中V(Sb);}}son(){while(1){P(Sb);从盘中取出橘子V(S);吃橘子；}}daughter(){while(1){P(Sa);从盘中取出苹果V(S);吃苹果;}}5、Mutex=1;//A、B文件的互斥信号Sa=1，Sb=1;//同组进程读文件计数器的互斥信号Ac=0，Bc=0;//同组正在读文件的读者人数A-Readers:beginP(Sa);IfAc=0thenP(Mutex);Ac=Ac+1;V(Sa);ReadfileP;P(Sa);Ac=Ac-1;IfAc=0thenV(Mutex);V(Sa);end;B-Readers:beginP(Sb);IfBc=0thenP(Mutex);Bc=Bc+1;V(Sb);ReadfileP;P(Sb);Bc=Bc-1;IfBc=0thenV(Mutex);V(Sb);end;6、e1=n,e2=m,f1=0,f2=0,mutex1=1,mutex2=1in1=0,in2=0,out1=0,out2=0P1：生产item1Wait（e1）Wait（mutex1）Item1=>buf1[in1]In1=（in1+1）modnSignal（mutex1）Signal（f1）P2：Wait（f1）Wait（mutex1）Buf1[out1]=>itemOut1=(out1+1)modnSignal（mutex1）Signal（e1）加工item=>ietm2Wait（e2）Wait（mutex2）Item2=>buf2[in2]In2=（in2+1）modmSignal（mutex2）Signal（f2）P3：Wait（f2）Wait（mutex2）Buf2[out2]=>itemOut2=(out2+1)modmSignal（mutex2）Signal（e2）输出item7、Varcounr:integer:=0;mutex,sofa,empty,full:=1,N,1,0;cut,paymebt,receipt:semaphore:=0,0,0;beginparbeginguest:beginwait(mutex);if((count>N)then;beginsignal(mutex);exitshop;endelsebegincount:=count+1;if(count>1)thenbeginwait(sofa);sitonsofa;wait(empty);getupfromsofa;signal(sofa);endelse/*count=1*/wait(empty);sitonthebaber_chair;signal(full);wait(impty);pay;signal(payment);wait(mutex);count:=count-1;signal(mutex);exitshop;endendbarber:beginrepeatwait(full);cuthair;signal(cut);wait(payment);acceptpayment;sigmal(recipt);untilfalse;endparendend8、求可用资源向量(1,1,2)写出四个进程的需求矩阵。(2,2,2)(1,0,2)(1,0,3)(4,2,0)当前的状态是否是安全安全的？如果是安全的，写出进程安全序列。是安全的，存在安全序列P2->P1->P3->P4如果进程P2发出资源请求向量（1，0，1），能否将资源分配给它？为什么？可以分配，因为资源（1,0,1）分配后，系统还存在安全序列：P2->P1->P3->P4，系统仍然是安全的，如果进程P1发出资源请求向量（1，0，1），能否将资源分配给它？为什么？不能分配，因为如果把资源（1,0,1）分配给进程P1，系统中可用资源还剩(0,1,1)个。系统将进入不安全状态，所以不能分配。第四章1、B，2、发送，接收3、信箱头，信箱体4、1）共享存储区通信：共享存储区通信可使若干进程共享主存中的某一个区域，且使该区域出现在多个进程的虚地址空间中。2）消息传递系统：在消息传递系统中，进程间的数据交换以消息为单位，在计算机网络中，消息又称为报文。程序员直接利用系统提供的一组通信命令（原语）来实现通信。3）管道通信：管道是指用于连接一个读进程和一个写进程以实现他们之间通信的一个共享文件，又名pipe文件。第五章一、选择题1A,2B,3C,4A,5A,6C,7B,8B,9A,10A,11D,12D,13D,14A15B,16C,17C,18B二、填空题1地址映射2界限寄存器3=1\*GB3①页号及页内偏移量，=2\*GB3②段号及段内偏移量4段号、段在内存的起始地址、段长度5=1\*GB3①逻辑，=2\*GB3②物理6=1\*GB3①静态重定位，=2\*GB3②动态重定位7地址递增8页号和页框号9存储空间10=1\*GB3①程序装入内存，=2\*GB3②程序执行三、综合题1、不对，分页式存储管理将进程的作业地址空间划分为固定大小的页（通常大小为4KB），每个页都有一个唯一的页号。而物理内存也被划分为与之相同大小的物理页框，每个物理页框同样有一个唯一的物理页框号。当进程运行时，每个页面都会被映射到一个物理页框上。为了实现这种映射关系，操作系统会为每个进程维护一个页表，页表记录了每个页面所对应的物理页框的信息。当进程访问某个页面时，操作系统会根据页表将该页面映射到对应的物理页框，并将访问权限加以控制。2、不对页面大小一般是2的整数次幂，但程序不一定正好是2的整数次幂。最后一页一般存在页内碎片，非彻底解决。3、（1）1.5*2=3微秒（2）1.5*85%+1.5*2*(1-85%)=1.725微秒4、逻辑地址2F6AH页面大小4096=212故页号P=2页内偏移F6AH查页表得到页框号11物理地址为：11//F6AH=BF6A5、设页号为P，页内位移为W，逻辑地址为A，页面大小为L。（1）A=1086，P=A/L=1086/1024=1W=1086%1024=62查页表知页框号为4物理地址为：4*1024+62=4158（2）A=5020，P=A/L=5020/1024=4W=5020%1024=924查页表知页框号为9物理地址为：9*1024+924=10140第六章一、选择题1B,2A,3D,4A,5D,6A,7B,8D,9B,10A二、填空题1=1\*GB3①先进先出=2\*GB3②最近久用末使用2=1\*GB3①14=2\*GB3②10=3\*GB3③14=4\*GB3④103=1\*GB3①物理地址空间=2\*GB3②机器的地址长度=3\*GB3③内存大小4页面置换5=1\*GB3①最佳算法=2\*GB3②先进先出法=3\*GB3③最近最少使用6地址越界中断三、综合题1、FIFO页面淘汰算法：页面引用次数为11次，缺页次数为5次，所以缺页率为5/11；若采用后一种页面淘汰策略：页面引用次数为11次，缺页次数为6次，所以缺页率为6/11；2、逻辑地址：16*2048=215，因此至少要15位。内存空间：8*2048K=16K3、FIFO为9次，LRU为7次。4、（1）a数组占据200*200*4/256=625(个页面)（2）根据程序，代码应占据1页，执行时，先发生一次代码页的缺页，将代码调入内存，执行程序，为数组赋值，需要再把a数组占据的每页都调入一次，所以总的缺页次数为625+1=626.5、（1）虚地址有多少位？12+9=21位（2）一个页帧有多少字节？512字节（3）物理地址中有多少位表示页帧？32–9=23位（4）页表有多少项（页表有多长）？212=4096项（5）页表需要多少位来存入一个页表项（页帧号及一个有效位）？23+1=24位第七章一、选择题1B,2D,3D,4B,5C,6A,7B,8B,9A,10A,11A,12C,13B,14B,15A,16=1\*GB3①A,=2\*GB3②C,=3\*GB3③D,17A,18A,19D,20D二、填空题1索引，数据，索引2文件3文件名，文件在磁盘上的存放地址4按名存取5顺序、链接和索引6流式文件和记录式文件7存取控制表8文件控制块和文件体9数据块10顺序文件11索引文件13逻辑结构，物理结构三、综合题1、系统首先从内存中划出若干个字节，为每个文件存储设备建立一张位示图。在位示图中，每个文件存储设备的物理块都对应一个比特位。如果该位为“0”，表示所对应的块是空闲块；反之，如果该位为“1”则表示所对应的块已被分配出去。利用位示图来进行空闲块分配时，只需查找图中的“0”位，并将其置为“1”位；反之，利用位示图回收空闲块时只需把相应的比特位由“1”改为“0”即可。当要删去一个文件，归还磁盘空间时，可根据归还块的物理地址计算出相应的块号，由块号推算出它在位图中的对应位，把这一位的占用标志“1”清成“0”，表示该块已成为空闲块。2、文件系统由被管理文件、管理文件所需的数据结构（如目录表、文件控制块、存储分配表）和相应的管理软件以及访问文件的一组操作所组成。从使用的角度来组织文件，用户把能观察到的且可以处理的信息根据使用要求按照一定形式构造成的文件，这种用户可见的文件外部形式称为文件的逻辑组织，也称逻辑结构。而文件系统要从文件的存储和检索等管理的角度来组织文件，文件系统根据存储设备的特性、文件的存取方式来决定以怎样的形式把文件存放到存储介质上，即内部的物理存储形式，称为文件的物理结构。3、(1)INT（500/32）=16，位示图需要16字(2)第i字第j位对应的块号是32*(i-1)+j第八章一、选择题1C,2A,3D,4A,5C,6A,7D,8C,9B,10C,11A,12D,13A,14A,15B,16A,17C,18A,19B,20A,21A,22B,23C,24D,25C,26A,27A,28C,29C二、填空题1=1\*GB3①高的利用率=2\*GB3②死锁问题2=1\*GB3①系统设备表=2\*GB3②设备控制表=3\*GB3③控制器控制表=4\*GB3④通道控制表3=1\*GB3①独享=2\*GB3②共享=3\*GB3③虚拟4用户设备5中断源6=1\*GB3①DMA方式=2\*GB3②通道控制方式7设备分配中应保证不会引起进程死锁8通道程序9=1\*