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第 一 章 操 作 系 统 引 论 1 . 设 计 现 代 O S 的 主 要 目 标 是 什 么? 方 便 性 有 效 性 可 扩 充 性 和 开 放 性. 2 . O S 的 作 用 可 表 现 为 哪 几 个 方 面? a . O S 作 为 用 户 与 计 算 机 硬 件 系 统 之 间 的 接 口 b . O S 作 为 计 算 机 系 统 资 源 的 管 理 者 c . O S 实 现 了 对 计 算 机 资 源 的 抽 象. 7 . 实 现 分 时 系 统 的 关 键 问 题 是 什 么? 应 如 何 解 决? a . 关 键 问 题 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 。 b . 解 决 方 法 - - - - - - 对 于 及 时 接 收 只 需 在 系 统 中 设 置 一 多 路 卡 使 主 机 能 同 时 接 收 用 户 从 各 个 终 端 上 输 入 的 数 据 此 外 还 须 为 每 个 终 端 配 置 一 个 缓 冲 区 用 来 暂 存 用 户 键 入 的 命 令 或 数 据 。 - - - - - - 对 于 及 时 处 理 应 使 所 有 的 用 户 作 业 都 直 接 进 入 内 存 并 且 为 每 个 作 业 分 配 一 个 时 间 片 允 许 作 业 只 在 自 己 的 时 间 片 内 运 行 这 样 在 不 长 的 时 间 内 能 使 每 个 作 业 都 运 行 一 次 。 1 2 . 试 在 交 互 性 及 时 性 和 可 靠 性 方 面 将 分 时 系 统 与 实 时 系 统 进 行 比 较. a . 分 时 系 统 是 一 种 通 用 系 统 主 要 用 于 运 行 终 端 用 户 程 序 因 而 它 具 有 较 强 的 交 互 能 力 而 实 时 系 统 虽 然 也 有 交 互 能 力 但 其 交 互 能 力 不 及 前 。 b . 实 时 信 息 系 统 对 实 用 性 的 要 求 与 分 时 系 统 类 似 都 是 以 人 所 能 接 收 的 等 待 时 间 来 确 定 而 实 时 控 制 系 统 的 及 时 性 则 是 以 控 制 对 象 所 要 求 的 开 始 截 止 时 间 和 完 成 截 止 时 间 来 确 定 的 因 此 实 时 系 统 的 及 时 性 要 高 于 分 时 系 统 的 及 时 性 。 c . 实 时 系 统 对 系 统 的 可 靠 性 要 求 要 比 分 时 系 统 对 系 统 的 可 靠 性 要 求 高 。 1 3 . O S 具 有 哪 几 大 特 征? 它 的 最 基 本 特 征 是 什 么? a . 并 发 性 、 共 享 性 、 虚 拟 性 、 异 步 性 。 b . 其 中 最 基 本 特 征 是 并 发 和 共 享 。 最 重 要 的 特 征 是 并 发 性 1 8 . 是 什 么 原 因 使 操 作 系 统 具 有 异 步 性 特 征? 在 多 道 程 序 环 境 下 允 许 多 个 进 程 并 发 执 行 但 由 于 资 源 等 因 素 的 限 制 进 程 的 执 行 通 常 并 非 一 气 呵 成 而 是 以 走 走 停 停 的 方 式 运 行 。 内 存 中 的 每 个 进 程 在 何 时 执 行 何 时 暂 停 以 怎 样 的 速 度 向 前 推 进 每 道 程 序 总 共 需 要 多 少 时 间 才 能 完 成 都 是 不 可 预 知 的 因 此 导 致 作 业 完 成 的 先 后 次 序 与 进 入 内 存 的 次 序 并 不 完 全 一 致 。 或 者 说 进 程 是 以 异 步 方 式 运 行 的 。 但 在 有 关 进 程 控 制 及 同 步 机 制 等 的 支 持 下 只 要 运 行 环 境 相 同 作 业 经 多 次 运 行 都 会 获 得 完 全 相 同 的 结 果 因 而 进 程 以 异 步 的 方 式 执 行 是 系 统 所 允 许 的 。 第 二 章 进 程 管 理 2 . 试 画 出 下 面 4 条 语 句 的 前 趋 图: S1: a : = x + y ; S2: b : = z + 1 ; S3: c : = a - b ; S4: w : = c + 1 ; 3 . 为 什 么 程 序 并 发 执 行 会 产 生 间 断 性 特 征 程 序 在 并 发 执 行 时 由 于 它 们 共 享 系 统 资 源 以 及 为 完 成 同 一 项 任 务 而 相 互 合 作 致 使 在 这 些 并 发 执 行 的 进 程 之 间 形 成 了 相 互 制 约 的 关 系 从 而 也 就 使 得 进 程 在 执 行 期 间 出 现 间 断 性 。 4 . 程 序 并 发 执 行 时 为 什 么 会 失 去 封 闭 性 和 可 再 现 性 因 为 程 序 并 发 执 行 时 是 多 个 程 序 共 享 系 统 中 的 各 种 资 源 因 而 这 些 资 源 的 状 态 是 由 多 个 程 序 来 改 变 致 使 程 序 的 运 行 失 去 了 封 闭 性 。 而 程 序 一 旦 失 去 了 封 闭 性 也 会 导 致 其 再 失 去 可 再 现 性 。 5 . 在 操 作 系 统 中 为 什 么 要 引 入 进 程 概 念 它 会 产 生 什 么 样 的 影 响? 为 了 使 程 序 在 多 道 程 序 环 境 下 能 并 发 执 行 并 能 对 并 发 执 行 的 程 序 加 以 控 制 和 描 述 从 而 在 操 作 系 统 中 引 入 了 进 程 概 念 。 影 响: 使 程 序 的 并 发 执 行 得 以 实 行 。 6 . 试 从 动 态 性 并 发 性 和 独 立 性 上 比 较 进 程 和 程 序? a . 动 态 性 是 进 程 最 基 本 的 特 性 可 表 现 为 由 创 建 而 产 生 由 调 度 而 执 行 因 得 不 到 资 源 而 暂 停 执 行 以 及 由 撤 销 而 消 亡 因 而 进 程 由 一 定 的 生 命 期 而 程 序 只 是 一 组 有 序 指 令 的 集 合 是 静 态 实 体 。 b . 并 发 性 是 进 程 的 重 要 特 征 同 时 也 是 O S 的 重 要 特 征 。 引 入 进 程 的 目 的 正 是 为 了 使 其 程 序 能 和 其 它 建 立 了 进 程 的 程 序 并 发 执 行 而 程 序 本 身 是 不 能 并 发 执 行 的 。 c . 独 立 性 是 指 进 程 实 体 是 一 个 能 独 立 运 行 的 基 本 单 位 同 时 也 是 系 统 中 独 立 获 得 资 源 和 独 立 调 度 的 基 本 单 位 。 而 对 于 未 建 立 任 何 进 程 的 程 序 都 不 能 作 为 一 个 独 立 的 单 位 来 运 行 。 7 . 试 说 明 P C B 的 作 用? 为 什 么 说 P C B 是 进 程 存 在 的 唯 一 标 志? a . P C B 是 进 程 实 体 的 一 部 分 是 操 作 系 统 中 最 重 要 的 记 录 型 数 据 结 构 。P C B 中 记 录 了 操 作 系 统 所 需 的 用 于 描 述 进 程 情 况 及 控 制 进 程 运 行 所 需 的 全 部 信 息 。 因 而 它 的 作 用 是 使 一 个 在 多 道 程 序 环 境 下 不 能 独 立 运 行 的 程 序( 含 数 据) 成 为 一 个 能 独 立 运 行 的 基 本 单 位 一 个 能 和 其 它 进 程 并 发 执 行 的 进 程 。 b . 在 进 程 的 整 个 生 命 周 期 中 系 统 总 是 通 过 其 P C B 对 进 程 进 行 控 制 系 统 是 根 据 进 程 的 P C B 而 不 是 任 何 别 的 什 么 而 感 知 到 该 进 程 的 存 在 的 所 以 说 P C B 是 进 程 存 在 的 唯 一 标 志 。 8 . 试 说 明 进 程 在 三 个 基 本 状 态 之 间 转 换 的 典 型 原 因. a . 处 于 就 绪 状 态 的 进 程 当 调 度 程 序 为 之 分 配 了 处 理 机 后 该 进 程 便 由 就 绪 状 态 变 为 执 行 状 态 。 b . 当 前 进 程 因 发 生 某 事 件 而 无 法 执 行 如 访 问 已 被 占 用 的 临 界 资 源 就 会 使 进 程 由 执 行 状 态 转 变 为 阻 塞 状 态 。 c . 当 前 进 程 因 时 间 片 用 完 而 被 暂 停 执 行 该 进 程 便 由 执 行 状 态 转 变 为 就 绪 状 态 。 9 . 为 什 么 要 引 入 挂 起 状 态 该 状 态 有 哪 些 性 质 S2 S1 S3 S4 a . 引 入 挂 起 状 态 主 要 是 出 于 4 种 需 要 即 引 起 挂 起 的 原 因 : 终 端 用 户 的 请 求 父 进 程 请 求 负 荷 调 节 的 需 要 操 作 系 统 的 需 要 。 b . 被 挂 起 的 进 程 是 处 于 静 止 状 态 并 且 不 能 直 接 被 处 理 机 调 度 。 1 7 . 为 什 么 进 程 在 进 入 临 界 区 之 前 应 先 执 行“ 进 入 区 ”代 码 而 在 退 出 前 又 要 执 行 “ 退 出 区 ” 代 码 为 了 实 现 多 个 进 程 对 临 界 资 源 的 互 斥 访 问 必 须 在 临 界 区 之 前 加 一 段 用 于 检 查 临 界 资 源 是 否 正 在 被 访 问 的 代 码 如 未 被 访 问 该 进 程 可 进 入 临 界 区 对 此 临 界 资 源 进 行 访 问 如 正 被 访 问 则 该 进 程 不 能 进 入 临 界 区 访 问 临 界 资 源 。 在 退 出 临 界 区 后 执 行 恢 复 访 问 标 志 的 代 码 为 “ 退 出 区 ” 而 在 退 出 前 执 行 “ 退 出 区 ” 代 码 主 要 是 为 了 使 其 它 进 程 能 再 访 问 此 临 界 资 源 。 1 8 . 同 步 机 构 应 遵 循 哪 些 基 本 准 则 为 什 么 a . 空 闲 让 进 、 忙 则 等 待 、 有 限 等 待 、 让 权 等 待 四 条 准 则 b . 为 实 现 进 程 能 互 斥 地 进 入 到 自 己 的 临 界 区 1 9 . 试 从 物 理 概 念 上 说 明 记 录 型 信 号 量 w a i t 和 s i g n a l 。 W a i t ( S ) 当 S . v a l u e 0 时 表 示 目 前 系 统 中 这 类 资 源 还 有 可 用 的 执 行 一 次 w a i t 操 作 意 味 着 进 程 请 求 一 个 单 位 的 该 类 资 源 是 系 统 中 可 供 分 配 的 该 类 资 源 减 少 一 个 因 此 描 述 为 S . v a l u e : = S . v a l u e - 1 当 S . v a l u e 1 ) t h e n b l o c k ( W . L ) u n l o c k ( W ) : W : = W - 1 ; i f ( W 0 ) t h e n w a k e u p ( W . L ) 例 子 V a r W : s e m a p h o r e : = 0 b e g i n r e p e a t l o c k ( W ) ; c r i t i c a l s e c t i o n u n l o c k ( W ) ; r e m a i n d e r s e c t i o n u n t i l f a l s e ; e n d 2 6 . 试 修 改 下 面 生 产 者 消 费 者 问 题 解 法 中 的 错 误 p r o d u c e r : b e g i n r e p e a t p r o d u c e a n i t e m i n n e x t p ; w a i t ( m u t e x ) ; w a i t ( f u l l ) ; b u f f e r ( i n ) : = n e x t p ; s i g n a l ( m u t e x ) ; u n t i l f a l s e ; e n d c o n s u m e r : b e g i n r e p e a t w a i t ( m u t e x ) ; w a i t ( e m p t y ) ; n e x t c : = b u f f e r ( o u t ) ; o u t : = o u t + 1 ; s i g n a l ( m u t e x ) ; c o n s u m e i t e m i n n e x t c ; u n t i l f a l s e ; e n d 2 7 . 试 利 用 记 录 型 信 号 量 写 出 一 个 不 会 出 现 死 锁 的 哲 学 家 进 餐 问 题 的 算 法 。 三 种 解 决 方 法 中 的 任 意 一 种 即 可 略 。P62 2 8 . 在 测 量 控 制 系 统 中 的 数 据 采 集 任 务 时 把 所 采 集 的 数 据 送 往 一 单 缓 冲 区 计 算 任 务 从 该 单 缓 冲 区 中 取 出 数 据 进 行 计 算 。 试 写 出 利 用 信 号 量 机 制 实 现 两 任 务 共 享 单 缓 冲 区 的 同 步 算 法 。 a . V a r m u t e x , e m p t y , f u l l : s e m a p h o r e : = 1 , 1 , 0 ; g a t h e r : b e g i n r e p e a t g a t h e r d a t a i n n e x t p ; w a i t ( e m p t y ) ; w a i t ( m u t e x ) ; b u f f e r : = n e x t p ; s i g n a l ( m u t e x ) ; s i g n a l ( f u l l ) ; u n t i l f a l s e ; e n d c o m p u t e : b e g i n r e p e a t w a i t ( f u l l ) ; w a i t ( m u t e x ) ; n e x t c : = b u f f e r ; s i g n a l ( m u t e x ) ; s i g n a l ( e m p t y ) ; c o m p u t e d a t a i n n e x t c ; u n t i l f a l s e ; e n d b . V a r e m p t y , f u l l : s e m a p h o r e : = 1 , 0 ; g a t h e r : b e g i n r e p e a t g a t h e r d a t a i n n e x t p ; w a i t ( e m p t y ) ; b u f f e r : = n e x t p ; s i g n a l ( f u l l ) ; u n t i l f a l s e ; e n d c o m p u t e : b e g i n r e p e a t w a i t ( f u l l ) ; n e x t c : = b u f f e r ; s i g n a l ( e m p t y ) ; c o m p u t e d a t a i n n e x t c ; u n t i l f a l s e ; e n d 3 3 . 试 比 较 进 程 间 的 低 级 通 信 工 具 与 高 级 通 信 工 具. 用 户 用 低 级 通 信 工 具 实 现 进 程 通 信 很 不 方 便 因 为 其 效 率 低 通 信 对 用 户 不 透 明 所 有 的 操 作 都 必 须 由 程 序 员 来 实 现 而 高 级 通 信 工 具 则 可 弥 补 这 些 缺 陷 用 户 可 直 接 利 用 操 作 系 统 所 提 供 的 一 组 通 信 命 令 高 效 地 传 送 大 量 的 数 据 。 3 6 . 为 什 么 要 在 O S 中 引 入 线 程 在 O S 中 引 入 进 程 的 目 的 是 为 了 使 多 个 程 序 能 并 发 执 行 以 提 高 资 源 利 用 率 和 系 统 吞 吐 量 。 在 O S 中 再 引 入 线 程 则 是 为 了 减 少 程 序 在 并 发 执 行 时 所 付 出 的 时 空 开 销 使 O S 具 有 更 好 的 并 发 性 。 3 8 . 试 从 调 度 性 并 发 性 拥 有 资 源 及 系 统 开 销 方 面 对 进 程 和 线 程 进 行 比 较. a . 调 度 性 。 在 传 统 的 操 作 系 统 中 拥 有 资 源 的 基 本 单 位 和 独 立 调 度 、 分 派 的 基 本 单 位 都 是 进 程 在 引 入 线 程 的 O S 中 则 把 线 程 作 为 调 度 和 分 派 的 基 本 单 位 而 把 进 程 作 为 资 源 拥 有 的 基 本 单 位 b . 并 发 性 。 在 引 入 线 程 的 O S 中 不 仅 进 程 之 间 可 以 并 发 执 行 而 且 在 一 个 进 程 中 的 多 个 线 程 之 间 亦 可 并 发 执 行 因 而 使 O S 具 有 更 好 的 并 发 性 c . 拥 有 资 源 。 无 论 是 传 统 的 操 作 系 统 还 是 引 入 了 线 程 的 操 作 系 统 进 程 始 终 是 拥 有 资 源 的 一 个 基 本 单 位 而 线 程 除 了 拥 有 一 点 在 运 行 时 必 不 可 少 的 资 源 外 本 身 基 本 不 拥 有 系 统 资 源 但 它 可 以 访 问 其 隶 属 进 程 的 资 源 d . 开 销 。 由 于 创 建 或 撤 销 进 程 时 系 统 都 要 为 之 分 配 和 回 收 资 源 如 内 存 空 间 等 进 程 切 换 时 所 要 保 存 和 设 置 的 现 场 信 息 也 要 明 显 地 多 于 线 程 因 此 操 作 系 统 在 创 建 、 撤 消 和 切 换 进 程 时 所 付 出 的 开 销 将 显 著 地 大 于 线 程 。 第 三 章 处 理 机 调 度 与 死 锁 1 . 高 级 调 度 与 低 级 调 度 的 主 要 任 务 是 什 么 为 什 么 要 引 入 中 级 调 度 高 级 调 度 的 主 要 任 务 用 于 决 定 把 外 存 上 处 于 后 备 队 列 中 的 哪 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 上 准 备 执 行 。 低 级 调 度 的 主 要 任 务 用 于 决 定 就 绪 队 列 中 的 哪 个 进 程 应 获 得 处 理 机 然 后 再 由 分 派 程 序 执 行 将 处 理 机 分 配 给 该 进 程 的 具 体 操 作 。 引 入 中 级 调 度 的 主 要 目 的 是 为 了 提 高 系 统 资 源 的 利 用 率 和 系 统 吞 吐 量 。 1 0 . 试 比 较 F C F S 和 S P F 两 种 进 程 调 度 算 法 相 同 点 两 种 调 度 算 法 都 是 既 可 用 于 作 业 调 度 也 可 用 于 进 程 调 度 不 同 点 F C F S 调 度 算 法 每 次 调 度 都 是 从 后 备 队 列 中 选 择 一 个 或 是 多 个 最 先 进 入 该 队 列 的 作 业 将 它 们 调 入 内 存 为 它 们 分 配 资 源 创 建 进 程 然 后 插 入 到 就 绪 队 列 中 。 该 算 法 有 利 于 长 作 业/ 进 程 不 利 于 短 作 业/ 进 程 。 S P F 调 度 算 法 每 次 调 度 都 是 从 后 备 队 列 中 选 择 一 个 或 若 干 个 估 计 运 行 时 间 最 短 的 作 业 将 它 们 调 入 内 存 中 运 行 。该 算 法 有 利 于 短 作 业/ 进 程 不 利 于 长 作 业/ 进 程 。 1 5 . 按 调 度 方 式 可 将 实 时 调 度 算 法 分 为 哪 几 种 按 调 度 方 式 不 同 可 分 为 非 抢 占 调 度 算 法 和 抢 占 调 度 算 法 两 种 。 1 8 . 何 谓 死 锁 产 生 死 锁 的 原 因 和 必 要 条 件 是 什 么 a . 死 锁 是 指 多 个 进 程 因 竞 争 资 源 而 造 成 的 一 种 僵 局 若 无 外 力 作 用 这 些 进 程 都 将 永 远 不 能 再 向 前 推 进 b . 产 生 死 锁 的 原 因 有 二 一 是 竞 争 资 源 二 是 进 程 推 进 顺 序 非 法 c . 必 要 条 件 是: 互 斥 条 件 请 求 和 保 持 条 件 不 剥 夺 条 件 和 环 路 等 待 条 件 。 1 9 在 解 决 死 锁 问 题 的 几 个 方 法 中 哪 种 方 法 最 易 于 实 现 哪 种 方 法 是 资 源 利 用 率 最 高 解 决/ 处 理 死 锁 的 方 法 有 预 防 死 锁 、 避 免 死 锁 、 检 测 和 解 除 死 锁 其 中 预 防 死 锁 方 法 最 容 易 实 现 但 由 于 所 施 加 的 限 制 条 件 过 于 严 格 会 导 致 系 统 资 源 利 用 率 和 系 统 吞 吐 量 降 低 而 检 测 和 解 除 死 锁 方 法 可 是 系 统 获 得 较 好 的 资 源 利 用 率 和 系 统 吞 吐 量 。 2 0 . 请 详 细 说 明 可 通 过 哪 些 途 径 预 防 死 锁? a . 摒 弃 请 求 和 保 持 条 件 系 统 规 定 所 有 进 程 开 始 运 行 之 前 都 必 须 一 次 性 地 申 请 其 在 整 个 运 行 过 程 所 需 的 全 部 资 源 但 在 分 配 资 源 时 只 要 有 一 种 资 源 不 能 满 足 某 进 程 的 要 求 即 使 其 它 所 需 的 各 资 源 都 空 闲 也 不 分 配 给 该 进 程 而 让 该 进 程 等 待 b . 摒 弃 不 剥 夺 条 件 系 统 规 定 进 程 是 逐 个 地 提 出 对 资 源 的 要 求 的 。 当 一 个 已 经 保 持 了 某 些 资 源 的 进 程 再 提 出 新 的 资 源 请 求 而 不 能 立 即 得 到 满 足 时 必 须 释 放 它 已 经 保 持 了 的 所 有 资 源 待 以 后 需 要 时 再 重 新 申 请 c . 摒 弃 环 路 等 待 条 件 系 统 将 所 有 资 源 按 类 型 进 行 线 性 排 序 并 赋 予 不 同 的 序 号 且 所 有 进 程 对 资 源 的 请 求 必 须 严 格 按 序 号 递 增 的 次 序 提 出 这 样 在 所 形 成 的 资 源 分 配 图 中 不 可 能 再 出 现 环 路 因 而 摒 弃 了 环 路 等 待 条 件 。 2 2 . 在 银 行 家 算 法 中 若 出 现 下 述 资 源 分 配 情 P r o c e s s A l l o c a t i o n N e e d A v a i l a b l e P0 0 0 3 2 0 0 1 2 1 6 2 2 P1 1 0 0 0 1 7 5 0 P2 1 3 5 4 2 3 5 6 P3 0 3 3 2 0 6 5 2 P4 0 0 1 4 0 6 5 6 试 问 该 状 态 是 否 安 全 若 进 程 P2 提 出 请 求 R e q u e s t ( 1 2 2 2 ) 后 系 统 能 否 将 资 源 分 配 给 它 该 状 态 是 安 全 的 因 为 存 在 一 个 安 全 序 列 。 下 表 为 该 时 刻 的 安 全 序 列 表 。 资 源 情 况 进 程 W o r k N e e d A l l o c a t i o n W o r k + A l l o c a t i o n F i n i s h P0 P3 P4 P1 P2 1 6 2 2 1 6 5 4 1 9 8 7 1 9 9 1 1 2 9 9 1 1 0 0 1 2 0 6 5 2 0 6 5 6 1 7 5 0 2 3 5 6 0 0 3 2 0 3 3 3 0 0 1 4 1 0 0 0 1 3 5 4 1 6 5 4 1 9 8 7 1 9 9 1 1 2 9 9 1 1 3 1 2 1 4 1 7 t r u e t r u e t r u e t r u e t r u e 若 进 程 P2 提 出 请 求 R e q u e s t ( 1 2 2 2 ) 后 系 统 不 能 将 资 源 分 配 给 它 若 分 配 给 进 程 P 2 系 统 还 剩 的 资 源 情 况 为 0 4 0 0 此 时 系 统 中 的 资 源 将 无 法 满 足 任 何 一 个 进 程 的 资 源 请 求 从 而 导 致 系 统 进 入 不 安 全 状 态 容 易 引 起 死 锁 的 发 生 。 第 四 章 存 储 器 管 理 1 . 为 什 么 要 配 置 层 次 式 存 储 器 这 是 因 为 a . 设 置 多 个 存 储 器 可 以 使 存 储 器 两 端 的 硬 件 能 并 行 工 作 。 b . 采 用 多 级 存 储 系 统 特 别 是 C a c h e 技 术 这 是 一 种 减 轻 存 储 器 带 宽 对 系 统 性 能 影 响 的 最 佳 结 构 方 案 。 c . 在 微 处 理 机 内 部 设 置 各 种 缓 冲 存 储 器 以 减 轻 对 存 储 器 存 取 的 压 力 。 增 加 C P U 中 寄 存 器 的 数 量 也 可 大 大 缓 解 对 存 储 器 的 压 力 。 2 . 可 采 用 哪 几 种 方 式 将 程 序 装 入 内 存 它 们 分 别 适 用 于 何 种 场 合 将 程 序 装 入 内 存 可 采 用 的 方 式 有 绝 对 装 入 方 式 、 重 定 位 装 入 方 式 、 动 态 运 行 时 装 入 方 式 绝 对 装 入 方 式 适 用 于 单 道 程 序 环 境 中 重 定 位 装 入 方 式 和 动 态 运 行 时 装 入 方 式 适 用 于 多 道 程 序 环 境 中 。 3 . 何 为 静 态 链 接 何 谓 装 入 时 动 态 链 接 和 运 行 时 动 态 链 接 a . 静 态 链 接 是 指 在 程 序 运 行 之 前 先 将 各 自 目 标 模 块 及 它 们 所 需 的 库 函 数 链 接 成 一 个 完 整 的 装 配 模 块 以 后 不 再 拆 开 的 链 接 方 式 。 b . 装 入 时 动 态 链 接 是 指 将 用 户 源 程 序 编 译 后 所 得 到 的 一 组 目 标 模 块 在 装 入 内 存 时 采 用 边 装 入 边 链 接 的 一 种 链 接 方 式 即 在 装 入 一 个 目 标 模 块 时 若 发 生 一 个 外 部 模 块 调 用 事 件 将 引 起 装 入 程 序 去 找 相 应 的 外 部 目 标 模 块 把 它 装 入 内 存 中 并 修 改 目 标 模 块 中 的 相 对 地 址 。 c . 运 行 时 动 态 链 接 是 将 对 某 些 模 块 的 链 接 推 迟 到 程 序 执 行 时 才 进 行 链 接 也 就 是 在 执 行 过 程 中 当 发 现 一 个 被 调 用 模 块 尚 未 装 入 内 存 时 立 即 由 O S 去 找 到 该 模 块 并 将 之 装 入 内 存 把 它 链 接 到 调 用 者 模 块 上 。 4 . 在 进 行 程 序 链 接 时 应 完 成 哪 些 工 作? a . 对 相 对 地 址 进 行 修 改 b . 变 换 外 部 调 用 符 号 6 . 为 什 么 要 引 入 动 态 重 定 位? 如 何 实 现? a . 程 序 在 运 行 过 程 中 经 常 要 在 内 存 中 移 动 位 置 为 了 保 证 这 些 被 移 动 了 的 程 序 还 能 正 常 执 行 必 须 对 程 序 和 数 据 的 地 址 加 以 修 改 即 重 定 位 。 引 入 重 定 位 的 目 的 就 是 为 了 满 足 程 序 的 这 种 需 要 。 b . 要 在 不 影 响 指 令 执 行 速 度 的 同 时 实 现 地 址 变 换 必 须 有 硬 件 地 址 变 换 机 构 的 支 持 即 须 在 系 统 中 增 设 一 个 重 定 位 寄 存 器 用 它 来 存 放 程 序 在 内 存 中 的 起 始 地 址 。 程 序 在 执 行 时 真 正 访 问 的 内 存 地 址 是 相 对 地 址 与 重 定 位 寄 存 器 中 的 地 址 相 加 而 形 成 的 。 9 . 分 区 存 储 管 理 中 常 采 用 哪 些 分 配 策 略 比 较 它 们 的 优 缺 点 。 分 区 存 储 管 理 中 常 采 用 的 分 配 策 略 有 首 次 适 应 算 法 、 循 环 首 次 适 应 算 法 、 最 佳 适 应 算 法 、 最 坏 适 应 算 法 。 a . 首 次 适 应 算 法 的 优 缺 点 保 留 了 高 址 部 分 的 大 空 闲 区 有 利 于 后 到 来 的 大 型 作 业 的 分 配 低 址 部 分 不 断 被 划 分 留 下 许 多 难 以 利 用 的 、 小 的 空 闲 区 且 每 次 分 区 分 配 查 找 时 都 是 从 低 址 部 分 开 始 会 增 加 查 找 时 的 系 统 开 销 。 b . 循 环 首 次 适 应 算 法 的 优 缺 点 使 内 存 中 的 空 闲 分 区 分 布 得 更 为 均 匀 减 少 了 查 找 时 的 系 统 开 销 缺 乏 大 的 空 闲 分 区 从 而 导 致 不 能 装 入 大 型 作 业 。 c . 最 佳 适 应 算 法 的 优 缺 点 每 次 分 配 给 文 件 的 都 是 最 适 合 该 文 件 大 小 的 分 区 内 存 中 留 下 许 多 难 以 利 用 的 小 的 空 闲 区 。 d . 最 坏 适 应 算 法 的 优 缺 点 给 文 件 分 配 分 区 后 剩 下 的 的 空 闲 区 不 至 于 太 小 产 生 碎 片 的 几 率 最 小 对 中 小 型 文 件 分 配 分 区 操 作 有 利 使 存 储 器 中 缺 乏 大 的 空 闲 区 对 大 型 文 件 的 分 区 分 配 不 利 。 1 0 . 在 系 统 中 引 入 对 换 后 可 带 来 哪 些 好 处 能 将 内 存 中 暂 时 不 运 行 的 进 程 或 暂 时 不 用 的 程 序 和 数 据 换 到 外 存 上 以 腾 出 足 够 的 内 存 空 间 把 已 具 备 运 行 条 件 的 进 程 或 进 程 所 需 的 程 序 和 数 据 换 入 内 存 从 而 大 大 地 提 高 了 内 存 的 利 用 率 。 1 2 . 在 以 进 程 为 单 位 进 行 对 换 时 每 次 是 否 将 整 个 进 程 换 出 为 什 么 在 以 进 程 为 单 位 进 行 对 换 时 并 非 每 次 将 整 个 进 程 换 出 。 这 是 因 为 a . 从 结 构 上 讲 进 程 是 由 程 序 段 、 数 据 段 和 进 程 控 制 块 组 成 的 其 中 进 程 控 制 块 总 有 部 分 或 全 部 常 驻 内 存 不 被 换 出 。 b . 程 序 段 和 数 据 段 可 能 正 被 若 干 进 程 共 享 此 时 它 们 也 不 能 被 换 出 。 1 3 . 为 实 现 分 页 存 储 管 理 需 要 哪 些 硬 件 支 持 需 要 有 页 表 机 制 、 地 址 变 换 机 构 的 硬 件 支 持 。 1 6 . 为 什 么 说 分 段 系 统 较 之 分 页 系 统 更 易 于 实 现 信 息 共 享 和 保 护? a . 对 于 分 页 系 统 每 个 页 面 是 分 散 存 储 的 为 了 实 现 信 息 共 享 和 保 护 则 页 面 之 间 需 要 一 一 对 应 起 来 为 此 需 要 建 立 大 量 的 页 表 项 b . 而 对 于 分 段 系 统 每 个 段 都 从 0 开 始 编 址 并 采 用 一 段 连 续 的 地 址 空 间 这 样 在 实 现 共 享 和 保 护 时 只 需 为 所 要 共 享 和 保 护 的 程 序 设 置 一 个 段 表 项 将 其 中 的 基 址 与 内 存 地 址 一 一 对 应 起 来 即 可 。 1 7 . 分 页 和 分 段 有 何 区 别? a . 分 页 和 分 段 都 采 用 离 散 分 配 的 方 式 且 都 要 通 过 地 址 映 射 机 构 来 实 现 地 址 变 换 这 是 它 们 的 共 同 点 b . 对 于 它 们 的 不 同 点 有 三 第 一 从 功 能 上 看 页 是 信 息 的 物 理 单 位 分 页 是 为 实 现 离 散 分 配 方 式 以 消 减 内 存 的 外 零 头 提 高 内 存 的 利 用 率 即 满 足 系 统 管 理 的 需 要 而 不 是 用 户 的 需 要 而 段 是 信 息 的 逻 辑 单 位 它 含 有 一 组 其 意 义 相 对 完 整 的 信 息 目 的 是 为 了 能 更 好 地 满 足 用 户 的 需 要 第 二 页 的 大 小 固 定 且 由 系 统 确 定 而 段 的 长 度 却 不 固 定 决 定 于 用 户 所 编 写 的 程 序 第 三 分 页 的 作 业 地 址 空 间 是 一 维 的 而 分 段 的 作 业 地 址 空 间 是 二 维 的 。 1 8 . 试 全 面 比 较 连 续 分 配 和 离 散 分 配 方 式 。 a . 连 续 分 配 是 指 为 一 个 用 户 程 序 分 配 一 个 连 续 的 地 址 空 间 包 括 单 一 连 续 分 配 方 式 和 分 区 式 分 配 方 式 前 者 将 内 存 分 为 系 统 区 和 用 户 区 系 统 区 供 操 作 系 统 使 用 用 户 区 供 用 户 使 用 是 最 简 单 的 一 种 存 储 方 式 但 只 能 用 于 单 用 户 单 任 务 的 操 作 系 统 中 分 区 式 分 配 方 式 分 为 固 定 分 区 和 动 态 分 区 固 定 分 区 是 最 简 单 的 多 道 程 序 的 存 储 管 理 方 式 由 于 每 个 分 区 的 大 小 固 定 必 然 会 造 成 存 储 空 间 的 浪 费 动 态 分 区 是 根 据 进 程 的 实 际 需 要 动 态 地 为 之 分 配 连 续 的 内 存 空 间 常 用 三 种 分 配 算 法: 首 次 适 应 算 法 该 法 容 易 留 下 许 多 难 以 利 用 的 小 空 闲 分 区 加 大 查 找 开 销 循 环 首 次 适 应 算 法 该 算 法 能 使 内 存 中 的 空 闲 分 区 分 布 均 匀 但 会 致 使 缺 少 大 的 空 闲 分 区 最 佳 适 应 算 法 该 算 法 也 易 留 下 许 多 难 以 利 用 的 小 空 闲 区 b . 离 散 分 配 方 式 基 于 将 一 个 进 程 直 接 分 散 地 分 配 到 许 多 不 相 邻 的 分 区 中 的 思 想 分 为 分 页 式 存 储 管 理 分 段 存 储 管 理 和 段 页 式 存 储 管 理. 分 页 式 存 储 管 理 旨 在 提 高 内 存 利 用 率 满 足 系 统 管 理 的 需 要 分 段 式 存 储 管 理 则 旨 在 满 足 用 户( 程 序 员) 的 需 要 在 实 现 共 享 和 保 护 方 面 优 于 分 页 式 存 储 管 理 而 段 页 式 存 储 管 理 则 是 将 两 者 结 合 起 来 取 长 补 短 即 具 有 分 段 系 统 便 于 实 现 可 共 享 易 于 保 护 可 动 态 链 接 等 优 点 又 能 像 分 页 系 统 那 样 很 好 的 解 决 外 部 碎 片 的 问 题 以 及 为 各 个 分 段 可 离 散 分 配 内 存 等 问 题 显 然 是 一 种 比 较 有 效 的 存 储 管 理 方 式 c . 综 上 可 见 连 续 分 配 方 式 和 离 散 分 配 方 式 各 有 各 自 的 特 点 应 根 据 实 际 情 况 加 以 改 进 和 利 用. 1 9 . 虚 拟 存 储 器 有 哪 些 特 征? 其 中 最 本 质 的 特 征 是 什 么 特 征 离 散 性 、 多 次 性 、 对 换 性 、 虚 拟 性 最 本 质 的 特 征 离 散 性 最 重 要 的 特 征 虚 拟 性 。 2 0 . 实 现 虚 拟 存 储 器 需 要 哪 些 硬 件 支 持 a . 对 于 为 实 现 请 求 分 页 存 储 管 理 方 式 的 系 统 除 了 需 要 一 台 具 有 一 定 容 量 的 内 存 及 外 存 的 计 算 机 外 还 需 要 有 页 表 机 制 缺 页 中 断 机 构 以 及 地 址 变 换 机 构 b . 对 于 为 实 现 请 求 分 段 存 储 管 理 方 式 的 系 统 除 了 需 要 一 台 具 有 一 定 容 量 的 内 存 及 外 存 的 计 算 机 外 还 需 要 有 段 表 机 制 缺 段 中 断 机 构 以 及 地 址 变 换 机 构 2 1 . 实 现 虚 拟 存 储 器 需 要 哪 几 个 关 键 技 术 a . 分 页 和 分 段 都 采 用 离 散 分 配 的 方 式 且 都 要 通 过 地 址 映 射 机 构 来 实 现 地 址 变 换 这 是 它 们 的 共 同 点 2 5 . 在 请 求 分 页 系 统 中 通 常 采 用 哪 种 页 面 分 配 方 式 物 理 块 分 配 策 略 三 种 分 配 方 式 固 定 分 配 局 部 置 换 、可 变 分 配 全 局 置 换 、可 变 分 配 局 部 置 换 。 2 6 . 在 一 个 请 求 分 页 系 统 中 采 用 F I F O 页 面 置 换 算 法 时 假 如 一 个 作 业 的 页 面 走 向 为 4 、3 、2 、1 、4 、3 、5 、4 、3 、2 、1 、5 当 分 配 给 该 作 业 的 物 理 块 数 M 分 别 为 3 和 4 时 试 计 算 在 访 问 过 程 中 所 发 生 的 缺 页 次 数 和 缺 页 率 并 比 较 所 得 结 果 。 4 3 2 1 4 3 5 4 3 2 1 5 4 4 4 1 1 1 5 5 5 3 3 3 4 4 4 2 2 2 2 2 3 3 3 1 4 4 4 4 5 5 5 5 1 1 3 3 3 3 4 4 4 4 5 2 2 2 2 3 3 3 3 1 1 1 1 2 2 2 M = 3 时 采 用 F I F O 页 面 置 换 算 法 的 缺 页 次 数 为 9 次 缺 页 率 为 7 5 % M = 4 时 采 用 F I F O 页 面 置 换 算 法 的 缺 页 次 数 为 1 0 次 缺 页 率 为 8 3 % 。 由 此 可 见 增 加 分 配 给 作 业 的 内 存 块 数 反 而 增 加 了 缺 页 次 数 提 高 了 缺 页 率 这 种 现 象 被 称 为 是 B e l a d y 现 象 。 2 8 . 试 说 明 改 进 型 C l o c k 置 换 算 法 的 基 本 原 理 。 基 本 原 理 在 将 一 个 页 面 换 出 时 如 果 该 页 已 被 修 改 过 便 须 将 该 页 重 新 写 回 到 磁 盘 上 但 如 果 该 页 未 被 修 改 过 则 不 必 将 它 写 回 磁 盘 上 。 在 改 进 型 算 法 中 除 需 考 虑 页 面 的 使 用 情 况 外 还 须 再 增 加 一 个 因 素 即 置 换 代 价 这 样 选 择 页 面 M=3 M=4 换 出 时 既 要 是 未 使 用 过 的 页 面 又 要 是 未 被 修 改 过 的 页 面 。 1 5 什 么 是 抖 动? 产 生 抖 动 的 原 因 是 什 么? a . 抖 动( T h r a s h i n g ) 就 是 指 当 内 存 中 已 无 空 闲 空 间 而 又 发 生 缺 页 中 断 时 需 要 从 内 存 中 调 出 一 页 程 序 或 数 据 送 磁 盘 的 对 换 区 中 如 果 算 法 不 适 当 刚 被 换 出 的 页 很 快 被 访 问 需 重 新 调 入 因 此 需 再 选 一 页 调 出 而 此 时 被 换 出 的 页 很 快 又 要 被 访 问 因 而 又 需 将 它 调 入 如 此 频 繁 更 换 页 面 使 得 系 统 把 大 部 分 时 间 用 在 了 页 面 的 调 进 换 出 上 而 几 乎 不 能 完 成 任 何 有 效 的 工 作 我 们 称 这 种 现 象 为 抖 动 。 b . 产 生 抖 动 的 原 因 是 由 于 C P U 的 利 用 率 和 多 道 程 序 度 的 对 立 统 一 矛 盾 关 系 引 起 的 为 了 提 高 C P U 利 用 率 可 提 高 多 道 程 序 度 但 单 纯 提 高 多 道 程 序 度 又 会 造 成 缺 页 率 的 急 剧 上 升 导 致 C P U 的 利 用 率 下 降 而 系 统 的 调 度 程 序 又 会 为 了 提 高 C P U 利 用 率 而 继 续 提 高 多 道 程 序 度 形 成 恶 性 循 环 我 们 称 这 时 的 进 程 是 处 于 抖 动 状 态 。 第 五 章 设 备 管 理 3 . 什 么 是 字 节 多 路 通 道 什 么 是 数 组 选 择 通 道 和 数 组 多 路 通 道 a . 字 节 多 路 通 道 含 有 许 多 非 分 配 型 子 通 道 分 别 连 接 在 低 、 中 速 I / O 设 备 上 子 通 道 按 时 间 片 轮 转 方 式 共 享 主 通 道 按 字 节 方 式 进 行 数 据 传 送 。 当 第 一 个 子 通 道 控 制 其 I / O 设 备 完 成 一 个 字 节 的 交 换 后 便 立 即 腾 出 字 节 多 路 通 道 主 通 道 让 给 第 二 个 子 通 道 使 用 当 第 二 个 子 通 道 也 交 换 完 一 个 字 节 后 又 依 样 把 主 通 道 让 给 第 三 个 子 通 道 使 用 以 此 类 推 。 转 轮 一 周 后 重 又 返 回 由 第 一 个 子 通 道 去 使 用 主 通 道 。 b . 数 组 选 择 通 道 只 含 有 一 个 分 配 型 子 通 道 一 段 时 间 内 只 能 执 行 一 道 通 道 程 序 、 控 制 一 台 设 备 按 数 组 方 式 进 行 数 据 传 送 。 通 道 被 某 台 设 备 占 用 后 便 一 直 处 于 独 占 状 态 直 至 设 备 数 据 传 输 完 毕 释 放 该 通 道 故 而 通 道 利 用 率 较 低 主 要 用 于 连 接 多 台 高 速 设 备 。 c . 数 组 多 路 通 道 是 将 数 组 选 择 通 道 传 输 速 率 高 和 字 节 多 路 通 道 能 使 各 子 通 道 分 时 并 行 操 作 的 优 点 相 结 合 而 形 成 的 一 种 新 通 道 。 其 含 有 多 个 非 分 配 型 子
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