操作系统第二版习题答案.doc

操作系统习题解答第1章 一、填空1计算机由 硬件 系统和 软件 系统两个部分组成，它们构成了一个完整的计算机系统。2按功能划分，软件可分为 系统 软件和 应用 软件两种。3操作系统是在 裸机 上加载的第一层软件，是对计算机硬件系统功能的 首次 扩充。4操作系统的基本功能是 处理机（包含作业） 管理、 存储 管理、 设备 管理和 文件 管理。5在分时和批处理系统结合的操作系统中引入“前台”和“后台”作业的概念，其目的是 改善系统功能，提高处理能力 。6分时系统的主要特征为 多路性 、 交互性 、 独立性 和 及时性 。7实时系统与分时以及批处理系统的主要区别是 高及时性 和 高可靠性 。8若一个操作系统具有很强的交互性，可同时供多个用户使用，则是 分时 操作系统。9如果一个操作系统在用户提交作业后，不提供交互能力，只追求计算机资源的利用率、大吞吐量和作业流程的自动化，则属于 批处理 操作系统。10采用多道程序设计技术，能充分发挥 CPU 和 外部设备 并行工作的能力。二、选择1操作系统是一种 B 。A通用软件 B系统软件C应用软件D软件包2操作系统是对 C 进行管理的软件。A系统软件 B系统硬件 C计算机资源D应用程序3操作系统中采用多道程序设计技术，以提高CPU和外部设备的 A 。A利用率 B可靠性 C稳定性 D兼容性4计算机系统中配置操作系统的目的是提高计算机的 B 和方便用户使用。A速度 B利用率 C灵活性 D兼容性5 C 操作系统允许多个用户在其终端上同时交互地使用计算机。A批处理 B实时 C分时 D多道批处理6如果分时系统的时间片一定，那么 D ，响应时间越长。A用户数越少B内存越少 C内存越多 D用户数越多三、问答1什么是“多道程序设计”技术？它对操作系统的形成起到什么作用？答：所谓“多道程序设计”技术，即是通过软件的手段，允许在计算机内存中同时存放几道相互独立的作业程序，让它们对系统中的资源进行“共享”和“竞争”，以使系统中的各种资源尽可能地满负荷工作，从而提高整个计算机系统的使用效率。基于这种考虑，计算机科学家开始把CPU、存储器、外部设备以及各种软件都视为计算机系统的“资源”，并逐步设计出一种软件来管理这些资源，不仅使它们能够得到合理地使用，而且还要高效地使用。具有这种功能的软件就是“操作系统”。所以，“多道程序设计”的出现，加快了操作系统的诞生。第2章 一、填空1进程在执行过程中有3种基本状态，它们是 运行 态、 就绪 态和 阻塞 态。2系统中一个进程由 程序 、 数据集合 和 进程控制块（PCB） 三部分组成。3在多道程序设计系统中，进程是一个 动 态概念，程序是一个 静 态概念。4在一个单CPU系统中，若有5个用户进程。假设当前系统为用户态，则处于就绪状态的用户进程最多有 4 个，最少有 0 个。注意，题目里给出的是假设当前系统为用户态，这表明现在有一个进程处于运行状态，因此最多有4个进程处于就绪态。也可能除一个在运行外，其他4个都处于阻塞。这时，处于就绪的进程一个也没有。5总的来说，进程调度有两种方式，即 不可剥夺 方式和 剥夺 方式。6进程调度程序具体负责 中央处理机（CPU）的分配。7为了使系统的各种资源得到均衡使用，进行作业调度时，应该注意 CPU忙碌 作业和 I/O忙碌 作业的搭配。8所谓系统调用，就是用户程序要调用 操作系统 提供的一些子功能。9作业被系统接纳后到运行完毕，一般还需要经历 后备 、 运行 和 完成 三个阶段。10假定一个系统中的所有作业同时到达，那么使作业平均周转时间为最小的作业调度算法是 短作业优先 调度算法二、选择1在进程管理中，当 C 时，进程从阻塞状态变为就绪状态。A进程被调度程序选中B进程等待某一事件发生C等待的事件出现D时间片到2在分时系统中，一个进程用完给它的时间片后，其状态变为 A 。A就绪B等待C运行D由用户设定3下面对进程的描述中，错误的是 D 。A进程是动态的概念B进程的执行需要CPUC进程具有生命周期D进程是指令的集合4操作系统通过 B 对进程进行管理。AJCBBPCBCDCTDFCB5一个进程被唤醒，意味着该进程 D 。A重新占有CPUB优先级变为最大C移至等待队列之首D变为就绪状态6由各作业JCB形成的队列称为 C 。A就绪作业队列B阻塞作业队列C后备作业队列D运行作业队列7既考虑作业等待时间，又考虑作业执行时间的作业调度算法是 A 。A响应比高者优先B短作业优先C优先级调度D先来先服务8作业调度程序从处于 D 状态的队列中选取适当的作业投入运行。A就绪B提交C等待D后备9 A 是指从作业提交系统到作业完成的时间间隔。A周转时间B响应时间C等待时间D运行时间10计算机系统在执行 C 时，会自动从目态变换到管态。AP操作BV操作C系统调用DI/O指令三、问答7作业调度与进程调度有什么区别？答：作业调度和进程调度（即CPU调度）都涉及到CPU的分配。但作业调度只是选择参加CPU竞争的作业，它并不具体分配CPU。而进程调度是在作业调度完成选择后的基础上，把CPU真正分配给某一个具体的进程使用。3某系统有三个作业：作业号到达时间所需CPU时间18.81.529.00.439.51.0系统确定在它们全部到达后，开始采用响应比高者优先调度算法，并忽略系统调度时间。试问对它们的调度顺序是什么？各自的周转时间是多少？解：三个作业是在9.5时全部到达的。这时它们各自的响应比如下：作业1的响应比 =（9.5 8.8）/ 1.5 = 0.46作业2的响应比 =（9.5 9.0）/ 0.4 = 1.25作业3的响应比 =（9.5 9.5）/ 1.0 = 0因此，最先应该调度作业2运行，因为它的响应比最高。它运行了0.4后完成，这时的时间是9.9。再计算作业1和3此时的响应比：作业1的响应比 =（9.9 8.8）/ 1.5 = 0.73作业3的响应比 =（9.9 9.5）/ 1.0 = 0.40因此，第二个应该调度作业1运行，因为它的响应比最高。它运行了1.5后完成，这时的时间是11.4。第三个调度的是作业3，它运行了1.0后完成，这时的时间是12.4。整个实施过程如下。作业号到达时间所需CPU时间开始时间完成时间周转时间29.00.49.59.90.918.81.59.911.42.639.51.011.412.42.9作业的调度顺序是213。各自的周转时间为：作业1为0.9；作业2为2.6；作业3为2.9。第3章 一、填空1将作业相对地址空间的相对地址转换成内存中的绝对地址的过程称为 地址重定位 。2使用覆盖与对换技术的主要目的是 提高内存的利用率 。3存储管理中，对存储空间的浪费是以 内部碎片 和 外部碎片 两种形式表现出来的。4地址重定位可分为 静态重定位 和 动态重定位 两种。5在可变分区存储管理中采用最佳适应算法时，最好按 尺寸 法来组织空闲分区链表。6在分页式存储管理的页表里，主要应该包含 页号 和 块号 两个信息。7静态重定位在程序 装入 时进行，动态重定位在程序 执行 时进行。8在分页式存储管理中，如果页面置换算法选择不当，则会使系统出现 抖动 现象。9在请求分页式存储管理中采用先进先出（FIFO）页面淘汰算法时，增加分配给作业的块数时， 缺页中断 的次数有可能会增加。10在请求分页式存储管理中，页面淘汰是由于 缺页 引起的。二、选择1虚拟存储器的最大容量是由 B 决定的。A内、外存容量之和B计算机系统的地址结构C作业的相对地址空间D作业的绝对地址空间2采用先进先出页面淘汰算法的系统中，一进程在内存占3块（开始为空），页面访问序列为1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5、6。运行时会产生 D 次缺页中断。A7B8C9D10从图3-8中的“缺页计数”栏里可以看出应该选择D。图3-8 选择题2配图3系统出现“抖动”现象的主要原因是由于 A 引起的。A置换算法选择不当B交换的信息量太大C内存容量不足D采用页式存储管理策略4实现虚拟存储器的目的是 D 。A进行存储保护B允许程序浮动C允许程序移动D扩充主存容量5作业在执行中发生了缺页中断，那么经中断处理后，应返回执行 B 指令。A被中断的前一条B被中断的那条C被中断的后一条D程序第一条6在实行分页式存储管理系统中，分页是由 D 完成的。A程序员B用户C操作员D系统7下面的 A 页面淘汰算法有时会产生异常现象。A先进先出B最近最少使用C最不经常使用D最佳8在一个分页式存储管理系统中，页表的内容为：页号块号021127若页的大小为4KB，则地址转换机构将相对地址0转换成的物理地址是 A 。A8192B4096C2048D1024注意，相对地址0肯定是第0页的第0个字节。查页表可知第0页存放在内存的第2块。现在块的尺寸是4KB，因此第2块的起始地址为8192。故相对地址0所对应的绝对地址（即物理地址）是8192。9下面所列的存储管理方案中， A 实行的不是动态重定位。A固定分区B可变分区C分页式 D请求分页式10在下面所列的诸因素中，不对缺页中断次数产生影响的是 C 。A内存分块的尺寸B程序编制的质量C作业等待的时间 D分配给作业的内存块数三、问答2叙述静态重定位与动态重定位的区别。答：静态重定位是一种通过软件来完成的地址重定位技术。它在程序装入内存时，完成对程序指令中地址的调整。因此，程序经过静态重定位以后，在内存中就不能移动了。如果要移动，就必须重新进行地址重定位。动态重定位是一种通过硬件支持完成的地址重定位技术。作业程序被原封不动地装入内存。只有到执行某条指令时，硬件地址转换机构才对它里面的地址进行转换。正因为如此，实行动态重定位的系统，作业程序可以在内存里移动。也就是说，作业程序在内存中是可浮动的。3一个虚拟地址结构用24个二进制位表示。其中12个二进制位表示页面尺寸。试问这种虚拟地址空间总共多少页？每页的尺寸是多少？答：如下图所示，由于虚拟地址中是用12个二进制位表示页面尺寸（即页内位移），所以虚拟地址空间中表示页号的也是12个二进制位。这样，这种虚拟地址空间总共有： 212 = 4096（页） 每页的尺寸是： 212 = 4096 = 4K（字节）3某请求分页式存储管理系统，接收一个共7页的作业。作业运行时的页面走向如下： 1，2，3，4，2，1，5，6，2，1，2，3，7，6，3，2，1，2，3，6若采用最近最久未用（LRU）页面淘汰算法，作业在得到2块和4块内存空间时，各会产生出多少次缺页中断？如果采用先进先出（FIFO）页面淘汰算法时，结果又如何？解：（1）采用最近最久未用（LRU）页面淘汰算法，作业在得到2块内存空间时所产生的缺页中断次数为18次，如图3-10（a）所示；在得到4块内存空间时所产生的缺页中断次数为10次，如图3-10（b）所示。图3-10 LRU时的情形（2）采用先进先出（FIFO）页面淘汰算法，作业在得到2块内存空间时所产生的缺页中断次数为18次，如图3-11（a）所示；在得到4块内存空间时所产生的缺页中断次数为14次，如图3-11（b）所示。图3-11 FIFO时的情形关于先进先出（FIFO）页面淘汰算法，在给予作业更多的内存块时，缺页中断次数有可能上升，这是所谓的异常现象。但要注意，并不是在任何情况下都会出现异常。是否出现异常，取决于页面的走向。本题所给的页面走向，在FIFO页面淘汰算法下，并没有引起异常：2块时缺页中断次数为18次，4块时缺页中断次数为14次。第4章 一、填空1磁带、磁盘这样的存储设备都是以 块 为单位与内存进行信息交换的。2根据用户作业发出的磁盘I/O请求的柱面位置，来决定请求执行顺序的调度，被称为 移臂 调度。3DMA控制器在获得总线控制权的情况下能直接与 内存储器 进行数据交换，无需CPU介入。4在DMA方式下，设备与内存储器之间进行的是 成批 数据传输。5通道程序是由 通道 执行的。6通道是一个独立与CPU的、专门用来管理 输入/输出操作 的处理机。7缓冲的实现有两种方法：一种是采用专门硬件寄存器的硬件缓冲，一种是在内存储器里开辟一个区域，作为专用的I/O缓冲区，称为 软件缓冲 。8设备管理中使用的数据结构有系统设备表（SDT）和 设备控制块（DCB） 。9基于设备的分配特性，可以把系统中的设备分为独享、共享和 虚拟 三种类型。10引起中断发生的事件称为 中断源 。二、选择1在对磁盘进行读/写操作时，下面给出的参数中， C 是不正确的。A柱面号B磁头号C盘面号D扇区号2在设备管理中，是由 B 完成真正的I/O操作的。A输入/输出管理程序B设备驱动程序C中断处理程序D设备启动程序3在下列磁盘调度算法中，只有 D 考虑I/O请求到达的先后次序。A最短查找时间优先调度算法B电梯调度算法C单向扫描调度算法D先来先服务调度算法4下面所列的内容里， C 不是DMA方式传输数据的特点。A直接与内存交换数据B成批交换数据C与CPU并行工作D快速传输数据5在CPU启动通道后，由 A 执行通道程序，完成CPU所交给的I/O任务。A通道 BCPUC设备 D设备控制器6利用SPOOL技术实现虚拟设备的目的是 A 。A把独享的设备变为可以共享B便于独享设备的分配C便于对独享设备的管理D便于独享设备与CPU并行工作7通常，缓冲池位于 C 中。A设备控制器 B辅助存储器C主存储器D寄存器8 B 是直接存取的存储设备。A磁带 B磁盘C打印机D键盘显示终端9SPOOLING系统提高了 A 的利用率。A独享设备 B辅助存储器C共享设备D主存储器10按照设备的 D 分类，可将系统中的设备分为字符设备和块设备两种。A从属关系 B分配特性C操作方式D工作特性三、问答10试述SPOOL系统中的3个组成软件模块各自的作用。答：SPOOLING系统中的3个软件模块是预输入程序、缓输出程序和井管理程序。它们各自的作用如下。（1）预输入程序预先把作业的全部信息输入到磁盘的输入井中存放，以便在需要作业信息以及作业运行过程中需要数据时，可以直接从输入井里得到，而无需与输入机交往，避免了等待使用输入机的情况发生。（2）缓输出程序总是查看“输出井”中是否有等待输出的作业信息。如果有，就启动输出设备（如打印机）进行输出。因此，由于作业的输出是针对输出井进行的，所以不会出现作业因为等待输出而阻塞的现象。（3）井管理程序分为“井管理读程序”和“井管理写程序”。当作业请求输入设备工作时，操作系统就调用井管理读程序，把让输入设备工作的任务，转换成从输入井中读取所需要的信息；当作业请求打印输出时，操作系统就调用井管理写程序，把让输出设备工作的任务，转换成为往输出井里输出。四、计算2磁盘请求以10、22、20、2、40、6、38柱面的次序到达磁盘驱动器。移动臂移动一个柱面需要6ms，实行以下磁盘调度算法时，各需要多少总的查找时间？假定磁臂起始时定位于柱面20。（a）先来先服务；（b）最短查找时间优先；（c）电梯算法（初始由外向里移动）。解：（a）先来先服务时，调度的顺序是20102220240638，总共划过的柱面数是： 10+12+2+18+38+34+32=146因此，总的查找时间为：1466=876ms。（b）最短查找时间优先时，调度的顺序是202210623840（由于磁臂起始时定位于柱面20，所以可以把后面第20柱面的访问立即进行），总共划过的柱面数是： 2+12+4+4+36+2=60 因此，总的查找时间为：606=360ms。（c）电梯算法（初始由外向里移动）时，调度的顺序是202238401062（由于磁臂起始时定位于柱面20，所以可以把后面第20柱面的访问立即进行），总共划过的柱面数是： 2+16+2+30+4+4=58因此，总的查找时间为：586=348ms。3假定磁盘的移动臂现在处于第8柱面。有如下表所示的6个I/O请求等待访问磁盘，试列出最省时间的I/O响应次序。序 号柱 面 号磁 头 号扇 区 号1963275631520649445209567152解：由于移动臂现在处于第8柱面，如果按照“先来先服务”调度算法，对这6个I/O的响应次序应该是897159207；如果是按照“最短查找时间优先”调度算法，对这6个I/O的响应次序可以有两种，一是8971520（到达9时完成1和4的请求，到达7时完成2和6的请求），二是8791520（到达7时完成2和6的请求，到达9时完成1和4的请求）；如果按照“电梯”调度算法，对这6个I/O的响应次序可以有两种，一是8915207（由里往外的方向，到达9时完成1和4的请求，到达7时完成2和6的请求），二是8791520（由外往里的方向，到达7时完成2和6的请求，到达9时完成1和4的请求）；如果按照“单向扫描”调度算法，对这6个I/O的响应次序是89152007。对比后可以看出，实行8791520的响应次序会得到最省的时间，因为这时移动臂的移动柱面数是： 1+2+6+5 = 14第5章 一、填空1一个文件的文件名是在 创建该文件 时给出的。2所谓“文件系统”，由与文件管理有关的 那部分软件 、被管理的文件以及管理所需要的数据结构三部分组成。3 块 是辅助存储器与内存之间进行信息传输的单位。4在用位示图管理磁盘存储空间时，位示图的尺寸由磁盘的 总块数 决定。5采用空闲区表法管理磁盘存储空间，类似于存储管理中采用 可变分区存储管理 方法管理内存储器。6操作系统是通过 文件控制块（FCB）感知一个文件的存在的。7按用户对文件的存取权限将用户分成若干组，规定每一组用户对文件的访问权限。这样，所有用户组存取权限的集合称为该文件的 存取控制表 。8根据在辅存上的不同存储方式，文件可以有顺序、 链接和索引三种不同的物理结构。9如果把文件视为有序的字符集合，在其内部不再对信息进行组织划分，那么这种文件的逻辑结构被称为“ 流式文件 ”。10如果用户把文件信息划分成一个个记录，存取时以记录为单位进行，那么这种文件的逻辑结构称为“ 记录式文件 ”。二、选择1下面的 B 不是文件的存储结构。A索引文件B记录式文件 C串联文件D连续文件2有一磁盘，共有10个柱面，每个柱面20个磁道，每个盘面分成16个扇区。采用位示图对其存储空间进行管理。如果字长是16个二进制位，那么位示图共需 A 字。A200B128C256D1003操作系统为每一个文件开辟一个存储区，在它的里面记录着该文件的有关信息。这就是所谓的 B 。A进程控制块B文件控制块C设备控制块D作业控制块4文件控制块的英文缩写符号是 C 。APCBBDCBCFCBDJCB5一个文件的绝对路径名总是以 C 打头。A磁盘名B字符串C分隔符D文件名6一个文件的绝对路径名是从 B 开始，逐步沿着每一级子目录向下，最后到达指定文件的整个通路上所有子目录名组成的一个字符串。A当前目录B根目录C多级目录D二级目录7从用户的角度看，引入文件系统的主要目的是 D 。A实现虚拟存储B保存用户和系统文档C保存系统文档D实现对文件的按名存取8按文件的逻辑结构划分，文件主要有两类： A 。A流式文件和记录式文件 B索引文件和随机文件C永久文件和临时文件D只读文件和读写文件9位示图用于 B 。A文件目录的查找B磁盘空间的管理C主存空间的共享D文件的保护和保密10用户可以通过调用 C 文件操作，来归还文件的使用权。A建立B打开C关闭D删除第6章 一、填空1信号量的物理意义是当信号量值大于零时表示 可分配资源的个数 ；当信号量值小于零时，其绝对值为 等待使用该资源的进程的个数 。2所谓临界区是指进程程序中 需要互斥执行的程序段 。3用P、V操作管理临界区时，一个进程在进入临界区前应对信号量执行 P 操作，退出临界区时应对信号量执行 V 操作。4有m个进程共享一个临界资源。若使用信号量机制实现对临界资源的互斥访问，则该信号量取值最大为 1 ，最小为 （m1）。注意，无论有多少个进程，只要它们需要互斥访问同一个临界资源，那么管理该临界资源的信号量初值就是1。当有一个进程进入临界区时，信号量的值就变为0。随后再想进入的进程只能等待。最多的情况是让一个进程进入后，其余（m1）个进程都在等待进入。于是这时信号量取到最小值：（m1）。5对信号量S的P操作原语中，使进程进入相应信号量队列等待的条件是Vs0 。6死锁是指系统中多个 进程 无休止地等待永远不会发生的事件出现。7产生死锁的4个必要条件是互斥、非剥夺、部分分配和 循环等待 。8在银行家算法中，如果一个进程对资源提出的请求将会导致系统从 安全 的状态进入到 不安全 的状态时，就暂时拒绝这一请求。9信箱在逻辑上被分为 信箱头 和 信箱体 两部分。10在操作系统中进程间的通信可以分为 低级 通信与 高级 通信两种。二、选择1P、V操作是 A 。A两条低级进程通信原语B两条高级进程通信原语C两条系统调用命令D两条特权指令2进程的并发执行是指若干个进程 B 。A共享系统资源B在执行的时间上是重叠的C顺序执行D相互制约3若信号量S初值为2，当前值为1，则表示有 B 个进程在与S相关的队列上等待。A0 B1C2D34用P、V操作管理相关进程的临界区时，信号量的初值应定义为 C 。A1 B0C1D随意5用V操作唤醒一个等待进程时，被唤醒进程的状态变为 B 。A等待 B就绪C运行D完成6若两个并发进程相关临界区的互斥信号量MUTEX现在取值为0，则正确的描述应该是 B 。A没有进程进入临界区B有一个进程进入临界区C有一个进程进入临界区，另一个在等待进入临界区D不定7在系统中采用按序分配资源的策略，将破坏产生死锁的 D 条件。A互斥 B占有并等待C不可抢夺D循环等待8某系统中有3个并发进程，都需要4个同类资源。试问该系统不会产生死锁的最少资源总数应该是 B 。A9 B10C11D129银行家算法是一种 A 算法。A死锁避免 B死锁防止C死锁检测D死锁解除10信箱通信是进程间的一种 B 通信方式。A直接 B间接C低级D信号量三、问答7现有4个进程A、B、C、D，共享10个单位的某种资源。基本数据如图6-17（即教材中的图6-28）所示。试问如果进程D再多请求一个资源单位，所导致的是安全状态还是不安全状态？如果是进程C提出同样的请求，情况又会是怎样呢？答：若进程D多请求一个资源，资源的使用情况如图6-18（a）所示。这时，系统剩余1个资源，4个进程各自还需要的资源数是5、4、2、2，资源剩余数无法保证任何一个进程运行结束。所以D多请求一个资源单位，会导致不安全状态。若是进程C提出同样的请求，那么系统资源的使用情况如图6-18（b）所示。这时，整个系统虽然也只剩余1个资源，但却能够保证4个进程都完成。所以，C再多请求一个资源单位，系统将处于安全状态。图6-17 第7题的基本数据图6-18 不安全与安全状态示意图2有一个阅览室共100个座位。用一张表来管理它，每个表目记录座号以及读者姓名。读者进入时要先在表上登记，退出时要注销登记。试用信号量及其P、V操作来描述各个读者“进入”和“注销”工作之间的同步关系。解：分析题意，知道在管理读者“进入”和“注销” 阅览室的工作中，存在这样一些制约关系：（1）100个座位是读者共同使用的资源，因此要用一个资源分配信号量来管理它；（2）读者“进入”阅览室时，要申请座位。只有申请到座位才能进入，否则应该等待到座位的释放；（3）没有读者时，不能做“注销”工作，必须等到有了读者才能做。因此，可以设置两个信号量：S1初值为100，管理座位的分配；S2初值为0，控制“注销”与“进入”间取得同步。图6-22 加入P、V操作后的司机与售票员“进入”与“注销”两个进程的流程如图6-23所示。图6-23 “进入”与“注销”两个进程在读者进入时，调用“进入”进程，通过P(S1)来申请座位。如果申请到，就可以办理阅览手续。如果100个座位都申请完毕，那么第101个读者就只有在关于S1的队列上等待，等到有人调用“注销”进程执行V(S1)。在有读者离去时，就调用“注销”进程。 16