2022年操作系统教程第版部分习题答案.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 第一章：一、 3、10、15、23、27、35 3.什么是操作系统？操作系统在电脑系统中的主要作用是什么？操作系统是治理系统资源、掌握程序执行、改善人机界面、供应各种服务.,并合理组织电脑工作流程和为用户有效地使用电脑供应良好运行环境的一种系统软件主要作用1 服务用户 操作系统作为用户接口和公共服务程序 2 进程交互 操作系统作为进程执行的掌握者和和谐者 3 系统实现 操作系统作为扩展机或虚拟机 4 资源治理 操作系统作为资源的治理者和掌握者10.试述系统调用与函数过程调用之间的区分；（1）调用形式和实现方式不同；（2）被调用的代码位置不同；（3）供应方式不同15.什么是多道程序设计？多道程序设计有什么特点？多道程序设计是指答应多个作业程序同时进入电脑系统内存并执行交替运算的方法；从宏观上看是并行的,从微观上看是串行的；（1）可以提高 CPU、内存和设备的利用率；CPU 之间均可并行工作；（2）可以提高系统的吞吐率,使单位时间内完成的作业数目增加；（3）可以充分发挥系统的并行性,使设备和设备之间,设备和23.现代操作系统具有哪些基本功能？请简洁表达之；1处理器治理；2储备治理；3设备治理；4文件治理；5联网与通信治理；27.什么是操作系统的内核？内核是一组程序模块,作为可信软件来供应支持进程并发执行的基本功能和基本操作,通 常驻留在内核空间,运行于内核态,具有直接拜访电脑系统硬件设备和全部内存空间的权限,是仅有的能够执行特权指令的程序；35.简述操作系统资源治理的资源复用技术；1 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 系统中相应地有多个进程竞争使用资源,由于电脑系统的物理资源是宝贵和稀有的,操作系统让众多进程共享物理资源,这种共享称为资源复用；（1）时分复用共享资源从时间上分割成更小的单位供进程使用；（2）空分复用共享资源从空间上分割成更小的单位供进程使用；.二、 2、52、答：画出两道程序并发执行图如下：处理器A 运算B 运算A 运算B 运算输入机运算运算A 打印B 输入运算A 打印打印机程序 A打印输入打印运算程序 B时间 ms0 50 100 150 180 200 250 3001 两道程序运行期间,CPU 存在闲暇等待,时间为 100 至 150ms 之间 见图中有色部分；2 程序 A 无等待现象,但程序 B 有等待；程序 B 有等待时间段为 180ms 至 200ms 间见图中有色部分 ；5、答：画出三个作业并行工作图如下图中着色部分为作业等待时间：2 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - CPUJob3Job2Job1Job2Job3Job1I1Job2Job1CPUCPUCPUJob1Job2CPUJob3I2Job1I1I2I1I2I1Job2CPUJob3CPU时间ms0 10 20 30 40 50 60 70 80 901 Job1 从投入到运行完成需 80ms,Job2从投入到运行完成需 90ms,Job3 从投入到运行完成需 90ms；2 CPU 空 闲 时 间 段 为 ： 60ms 至 70ms , 80ms 至 90ms ； 所 以 CPU 利 用 率 为90-20/90=77.78%；3 设备 I1 闲暇时间段为： 20ms 至 40ms,故 I1 的利用率为 90-20/90=77.78% ；设备 I2闲暇时间段为：30ms 至 50ms,故 I2 的利用率为 90-20/90=77.78%；其次章：一、 9、18、20、26、489.什么是系统调用？试述API、库函数和系统调用之间的关系.表达系统调用执行流程.18.什么是进程 .电脑操作系统为什么要引入进程.进程是具有独立功能的程序在某个数据集合上的一次运行活动配和爱护的基本单位.;1 刻画程序的并发性2 解决资源的共享性.,是电脑操作系统进行资源分20.进程的最基本状态有哪些.哪些大事可以引起不同状态间的转换.运行态 就绪态 堵塞态3 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 26.何谓进程掌握块PCB？它包含哪些基本信息？进程掌握块是进程存在的唯独标识,是操作系统用来记录和刻画进程状态及环境信息的数 据结构,是进程动态特点的集合,也是操作系统把握进程的唯独资料结构和治理进程的主 要依据；（1）标识信息；（2）现场信息；（3）掌握信息；48.处理器调度分为哪几种类型？简述各类调度的主要任务；高级调度,中级调度,低级调度；高级调度,创建就绪进程和做进程完成后的善后工作；中级调度,依据内存资源情形打算内存中所能容纳进程的数目,并完成内存和外存中进程 的对换；低级调度,依据某种原就打算就绪队列中哪个进程 使用；二、 5、10、12、16、20、21、 25、28/ 线程获得处理器,并将处理器出让给它5、答：采纳短作业优先算法调度时,三个作业的总周转时间为：T1=a+a+b+a+b+c=3a+2b+c 假设不按短作业优先算法调度,不失一般性,设调度次序为：的总周转时间为：4 J2、J1、J3；就三个作业名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - T2=b+b+a+b+a+c=3b+2a+c 令 - 式得到： T2-T1=b-a>0可见,采纳短作业优先算法调度才能获得最小平均作业周转时间；10、答： 5 个待运行的作业同时到达,依据最短作业优先的算法可以使平均响应时间最短； X 取值不定,依据以下情形争论：1） x3 次序为： x, 3,5,6,92） 3<x5 次序为： 3, x,5,6,93） 5<x6 次序为： 3,5,x,6,94） 6<x9 次序为： 3,5,6,x,95） 9<x 次序为： 3,5,6,9,x12、 答：1FCFS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A 10 0 10 1B 6 10 16 2.66C 2 16 18 9D 4 18 22 5.5E 8 22 30 3.75作业平均 周转时间 作业平均 带权周转时间3 优先级调度算法T=10+16+18+22+30/5=19.2 W=1+2.66+9+5.5+3.75/5=4.38执行次序执行 时间等待时间周转时间带权周转时间B 6 0 6 1E 8 6 14 1.75A 10 14 24 2.4C 2 24 26 13D 4 26 30 7.5作业平均 周转时间 作业平均 带权周转时间T=6+14+24+26+30/5=20 W=1+1.75+2.4+13+7.5/5=5.133时间片轮转法 每个作业获得相同的 2 分钟长的时间片 按次序 A B C D E A B D E A B E A E A 轮转执行；5 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 作业执行 时间等待时间周转时间带权周转时间A 10 20 30 3B 6 16 22 3.66C 2 4 6 3D 4 12 16 4E 8 20 28 3.5答：作业平均 周转时间 T=30+22+6+16+28/5=20.4 作业平均 带权周转时间 W=3+3.66+3+4+3.5/5=3.4316、作业FCFS 周转开头SJF 周转开头HRRF开头完成完成完成周转1 时间时间时间时间时间时间时间时间时间8.00 10：00 2.00 8:00 10.00 120 8:00 10.00 1202 10.00 10： 50 2.00 10:30 11.20 150 10:10 11.00 1303 10.50 11： 00 2.00 10:00 10:10 70 10:00 10:10 704 11.00 11： 20 1.5 10:10 10:30 40 11:00 11.20 90平均周T=112.5分T=95 分T=102.5分转时间 =带权平均W=4.975 W=3.25 W=3.775周转时间 =20、答：执行次序提交 时间执行时间开头时间完成时间周转时间J1 8:00 60 8:00 9:00 60J5 8:35 5 9:00 9:05 30J6 8:40 10 9:05 9:15 35J3 8:25 20 9:15 9:35 70 J4 8:30 25 9:35 10:00 90J2 8:20 35 10:00 10:35 135作业平均 周转时间 T=60+30+35+70+90+135/6=706 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 留意,J1 被调度运行后, 直到它执行终止,才会引出作业调度程序工作；所以,J2 至 J6 虽在 J1 执行期间进入,但未被调度,均在等待；当J1 撤离后,作业调度程序工作,按SJF 算法,明显有执行次序：J5、 J6、 J3、J4、和 J2；21作业名到达时刻估量运行时间 /min 优先数JOB1 10:00 40 5 JOB2 10:20 30 3 JOB3 10:30 60 4 JOB4 10:50 20 6 JOB5 11:00 20 4 JOB6 11:10 10 4 答：如下表所示作业名进入内存时刻开头运行时刻终止运行时刻周转时间带权周转时间JOB1 10:00 10:00 12:40 160 4 JOB2 10:20 10:20 10:50 30 1 JOB3 10:30 10:50 11:50 80 4/3 JOB4 10:50 12:40 13:00 130 13/2 JOB5 12:00 12:00 12:20 80 4 JOB6 11：50 11:50 12:00 50 5 平均周转时间 =160+30+80+130+80+50/6=88.88 平均带权周转时间 =4+1+4/3+13/2+4+5/6=3.64 25、答：每个作业运行将经过两个阶段：作业调度SJF 算法 和进程调度优先数抢占式；另外,批处理最多容纳2 道作业,更多的作业将在后备队列等待；12:00 12:20时间 分钟 10:00 10:20 10:30 10:50 11:10 A B A C DCPU 进程就绪队列A D D 作业后备队列C 7 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1 10:00 ,作业 A 到达并投入运行；2 10:20 ,作业B 到达且优先权高于作业A,故作业B 投入运行而作业A 在就绪队列等待；3 10:30 ,作业 C 到达,因内存中已有两道作业,故作业 C进入作业后备队列等待；4 10:50 ,作业 B 运行终止,作业 D 到达,按 SJF短作业优先算法,作业 D 被装入内存进入就绪队列；而由于作业 A 的优先级高于作业 D,故作业 A 投入运行；5 11:10 ,作业 A 运行终止,作业 C被调入内存,且作业 C的优先级高于作业 D,故作业 C 投入运行；6 12:00 ,作业 C 运行终止,作业 D 投入运行；7 12:20 ,作业 D 运行终止；作业进入内存时间运行终止时间C 90 ,作业D 90；平均作A 10:00 11:10B 10:20 10;50C 11:10 12:00D 10:50 12:20各作业周转时间为：作业A 70,作业B 30,作业业周转时间为70 分钟；28、答：1 FIFO 算法选中作业执行的次序为：A、 B、D、 C 和 E；作业平均周转时间为63 分钟；2 SJF算法选中作业执行的次序为：A、 B、 D、E 和 C；作业平均周转时间为58 分钟；第三章：一、 9、13、15、259.什么是临界区和临界资源？临界区治理的基本原就是什么？并发进程中与共享变量有关的程序段称为临界区；共享变量所代表的资源叫做临界资源,即一次仅供一个进程使用的资源；（1）一次至多有一个进程进入临界区内执行；（2）假如已有进程在临界区内,试图进入此临界区的其它进程应等待；（3）进入临界区的进程应在有限时间内退出,以便让进程等待队列中的一个进程进入；13.什么是信号量？如何对其进行分类？信号量是物理资源的实体,它是一个与队列有关的整型变量；按用途分8 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - （1）公用信号量；（2）私有信号量；按取值分（1）二值信号量；（2）一般信号量；15.何谓管程？它有哪些属性？管程是由局部于自己的假设干公共变量及其声明和全部拜访这些公共变量的过程所组成的软件模块,它供应一种互斥机制,进程可以互斥地调用管程的过程；（1）共享性；（2）安全性；（3）互斥性；25.试述产生死锁的必要条件、死锁产生的缘由及预防死锁的方法；1 互斥条件；2 占有和等待条件；3 不剥夺条件；4 循环等待条件；进程推动次序不当、 PV 操作使用不妥、 同类资源安排不均或对某些资源的使用未加限制等,不仅与系统拥有的资源数量有关,而且与资源安排策略、进程对资源的使用要求以及并发进程的推动次序有关；（1）破坏条件 1互斥条件 ；（2）破坏条件 2占有和等待条件 ；（3）破坏条件 3不剥夺条件 ；（4）破坏条件 4循环等待条件 ；二、2、答：不同1:初值为 1,范畴为 -n+1,1 ； 2：初值为5、答： 1 使用信号量和 P、V 操作：var name: array1.100 of A; A=record number:integer; name:string; endm,范畴为 -n+m,m ；for i:=1 to 100 do Ai.number:=i; Ai.name:=null; 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - mutex,seatcount:semaphore; i:integer;mutex:=1;seatcount:=100;cobeginprocess readerivar readername:stringi=1,2, Pseatcount;Pmutex;for i:=1 to 100 do i+if Ai.name=null then Ai.name:=readername;reader get the seat number =i; /*Ai.number Vmutex进入阅览室,座位号 i,座下读书 ;Pmutex; Ai name:=null;Vmutex;Vseatcount;离开阅览室 ; coend.2 使用管程操作：TYPE readbook=monitor VAR R:condition; Interface Module IM; i,seatcount:integer; name:array1.100 of string; DEFINE readercome,readerleave; USE check,wait,signal,release;procedure readercomereadername begin checkIM; if seatcount 100 waitR,IM seatcount:=seatcount+1; for i=1 to 100 do i+ if namei=null then namei:=readername; get the seat number=i; releaseIM; endprocedure readerleavereadername begin10 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - checkIM; seatcount -; for i=1 to 100 do i+ if namei=readername then namei:=null; releaseIM; endbegin seatcount:=100;name:=null; endcobegin process readerii=1,2. begin readercomereadername; read the book; readerleavereadername; leave the readroom; end coend.6、答：实质上是两个进程的同步问题,设信号量 一般性,假设令先拣白子；var S1,S2:semaphore; S1:=1;S2:=0; cobegin process P1 begin repeat PS1; 拣白子 VS2; until false; end process P2 begin repeat PS2; 拣黑子 VS1; until false; end 11 S1 和 S2 分别表示可拣白子和黑子,不失名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - coend.16、答： 1用信号量和 P、V 操作；var S,S1,S2,S3;semaphore; S:=1;S1:=S2:=S3:=0; flag1,flag2,flag3:Boolean; flag1:=flag2:=flag3:=true; cobegin process 供应者 begin repeat PS;柴endprocess 吸烟者 1 begin repeat PS1; 取原料 ; 做香烟 ; VS; 吸香烟 ; untile false; process 吸烟者 2 begin repeat PS2; 取原料 ; 做香烟 ; VS; 吸香烟 ; untile false; process 吸烟者 3 begin repeat PS3; 取原料 ; 做香烟 ;12 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - VS; 吸香烟 ; untile false; coend.23、答： 1 P1, P2,P3,P4 的 Cki-Aki 分别为： 2,2,2、1,0,2、1,0,3、4,2,0 1 系统处于安全状态,存在安全序：P2,P1, P3,P4 2 可以安排,存在安全序列：P2,P1,P3,P4；3 不行以安排；24、答： 1系统处于安全状态,存在安全序列：P0, P3,P4,P1,P2；2不能安排,否就系统会处于担心全状态；25、答： 1此时可以找出进程安全序列：P4,P1, P5,P2,P3；故系统处于安全状态；2可以安排,存在安全序列：P4,P1,P5,P2,P3；3不行安排,系统进入担心全状态；31、答：semaphore wait ,mutex1 ,mutex2 ；mutex1=mutex2=1 ；wait=1 ；int counter1 ,counter2 ；count1=count2=0 ；Cobegin Process p1 Pmutex1 ；counter1+ ；if counter1=1 then Pwait ；Vmutex1 ；过独木桥；Pmutex1 ；counter1- ；if counter1=0 then Vwait；13 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - Vmutex1 ； Process p2 Pmutex2 ；Counter2+；if counter2=1 then Pwait ；Vmutex2 ；过独木桥；Pmutex2 ；counter2- ；if counter2=0 then Vwait；Vmutex2 ； coend 50、答 : 答： semaphore mutex1 ,mutex2 ；semaphore empty ,full ,count ；mutex1=mutex2=1 ；count=3 ；empty=10 ；full=0 ；cobegin process youngmonkii=1 ,2 process oldmonkii=1 ,2 Whiletrue whiletrue Pempty ；Pfull ；Pcount ；Pcount ；Pmutex1 ；Pmutex2 ；从井中取水；从缸中取水；Vmutex1 ；Vmutex2 ；Pmutex2 ；Vcount ；倒入水缸；Vempty ；Vmutex2 ； Vcount ； Vfull ； coend 14 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第四章：一、1、试述储备治理的基本功能；答：（1）储备安排；（2）地址映射；（3）储备爱护；（4）储备共享；（5）储备扩充；4、何谓地址转换重定位？哪些方法可以实现地址转换？答：规律地址转换为物理地址的过程称为地址转换重定位；（1）静态地址重定位；（2）动态地址重定位；（3）运行时链接地址重定位；18、试述实现虚拟储备器的基本原理；有哪几种实现方法？答：虚拟储备器是指在具有层次结构储备器的电脑系统中,自动实现部分装入和部分替换功能,能从规律上为用户供应一个比物理内存容量大得多的、可寻址的“ 内储备器” ；是一种具有恳求调入功能和置换功能,能从规律上对内存容量加以扩充的一种储备器系统；虚拟储备器的实现方式有两种：恳求分页系统和恳求分段系统；恳求分页系统答应只装入少数页面的程序 及数据 ,便启动运行,以后,再通过调页功能及页面置换功能,间续地把即将要运行的页面调入内存,同时把暂不运行的页面换出到外存上；恳求分段系统允许只装入少数段而非全部的段 的用户程序和数据,即可启动运行；以后再通过调段功能和段的置换功能将暂不运行的段调出,同时调入即将运行的段；二、1、答：1当有 3 个物理页面时：使用 FIFO算法：缺页 16 次,缺页中断率 16/20=80% ；使用 OPT算法：缺页 11 次,缺页率 11/20=55% ；使用 LRU算法：缺页 12 次,缺页率 12/20=60% ；2当使用 4 个物理页面时：2当使用 5 个物理页面时：2当使用 6 个物理页面时：15 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3、答： 1 作业的物理块数为3 块,使用FIFO为 9 次, 9/12=75%；使用 LRU为 7 次,7/12=58%；使用 OPT为 6 次, 6/12=50%；作业的物理块数为4 块,使用 FIFO为 6 次,6/12=50%；使用 LRU为 6 次,6/12=50%；使用 OPT为 5 次, 5/12=42% ；2 作业的物理块数为 3 块,使用 FIFO 为 9 次, 9/12=75%；使用 LRU为 10 次,10/12=83%；使用 OPT为 7 次, 7/12=58%；作业的物理块数为 4 块,使用 FIFO为 10 次,10/12=83%；使用 LRU为 8 次,8/12=66%；使用 OPT为 6 次, 6/12=50%；其中,显现了 Belady 现象,增加分给作业的内存块数,反使缺页中断率上升；29、答： 1680 2915 3904 4越界51750 6 越界；30、答： 1 1 页面拜访序列为0,0,1,1, 0,3,1,2,2,4,4,3；2FIFO为 5 次,缺页中断率为5/12=41.6%；LRU为 6 次,缺页中断率为6/12=50%；LRU反比 FIFO缺页中断率高；第五章：一、1、试述设备治理的基本功能；答： P255（1）设备中断处理；（2）缓冲区治理；（3）设备安排与去安排；（4）设备驱动调度；（5）实现虚拟设备；12、为什么要引入缓冲技术？其基本思想是什么？答 P265为明白决 CPU 与设备之间速度不匹配的冲突及规律记录和物理记录大小不一样的问题,提高 CPU与设备的并行性,削减 I/o 操作对 CPU 的中断次数,放宽对 CPU中断响应时间的要求,人们为操作系统引入了缓冲技术；当进程执行写操作输出数据时,先向系统申请一个输出缓冲区,然后将数据送至缓冲区,假如是次序写恳求,就不断地把数据填入缓冲区,直至装满为止,此后进程可以连续进行运算,同时系统将缓冲区数据写入设备；当进程执行读操作输入数据时,先向系统申请一个输入缓冲区,然后系统将设备的一条物理记录读至缓冲区,期间进程连续运算,送至完成之后系统依据要求将当前进程所需要的规律记录从缓冲区中选出并传送给进程；21、什么是虚拟设备？实现虚拟设备的主要条件是什么？16 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 答：虚拟设备： 为了提高独占设备的利用率,采纳 SPOOLING技术, 用可共享的设备模拟独占设备,使独占设备成为共享设备,使每个作业感到自己分到了速度极高的独占设备；这种模 拟的独占设备称为虚拟设备；1 预输入程序；2 井治理程序；3 缓输出程序；28、为什么要引入设备独立性？如何实现设备独立性？答：设备独立性：用户不指定物理设备,而是指定规律设备,使得用户作业和物理设备之间别 离开来,再通过其他途径建立规律设备和物理设备之间的映射,设备的这种特性就是“ 设 备无关性” ；应用程序与详细物理设备无关,系统增减或变更设备时对源程序不必加以修改；易于应对 I/O 设备故障,提高系统牢靠性； 增加设备安排的敏捷性,实现多道程序设计；更有效地利用规律设备资源,为了实现设备独立性,必需在设备驱动程序之上设置一层设备独立性软件,用来执行全部I/O 设备的公用操作, 并向用户层软件供应统一接口；关键是系统中必需设置一张规律设备表 LUT 用来进行规律设备到物理设备的映射,其中每个表目中包含了规律设备名、物理设 备名和设备驱动程序入口地址三项；当应用程序用规律设备名恳求安排 I/O 设备时,系统必需为它安排相应的物理设备,并在LUT 中建立一个表目,以后进程利用该规律设备名请求 I/O 操作时,便可从 LUT 中得到物理设备名和驱动程序入口地址；30、目前常用的磁盘驱动调度算法有哪几种？分别适用于何种数据应用场合？答：只需答复几处算法；1 电梯 I/o 调度算法；2 时限 i/o 调度和预期 i/o 调度算法；3 公正排队 i/o 调度算法；（1）先来先服务调度算法；（2）最短寻道时间调度算法；（3）扫描算法；（4）循环扫描算法；二、2、答：处理次序为： 100-110-129-147-186-78-64-41-27-18-12-10-8；移动的总柱面数： 264；7、答： 1先来先服务算法FCFS为 565,依次为 143-86-147-91-177-94 -150-102-175-130；2最短查找时间优先算法SSTF为162,依次为143-147-150-130-102-94-91-86-175-177；17 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3扫描算法 SCAN为 169,依次为143-147-150-175-177-199-130-102-94-91-86；4电梯调度为 125先向地址大的方向 ,依次为 143-147-150-175-177-102-94-91-86；10为 148先向地址小的方向 依次为 143-130-102-94-91-86-147-150-175-177；答： 采纳先来先服务 处理次序为：100-23-376-205-132-19-61-190-398-29-4-18-40,总柱 面数为： 1596；采纳 SSTF处理次序为： 100-132-190-205-61-40-29-23-19-18-4-376-398,总柱面数为：700；采纳 SCAN处理次序为： 100-132-190-205-376-398-61-40-29-23-19-18-4,总柱面数为：692；第六章：一、 4、