2022年计算机操作系统课后习题答案整理后.docx

《2022年计算机操作系统课后习题答案整理后.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年计算机操作系统课后习题答案整理后.docx（49页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、精选学习资料 - - - - - - - - - 第一章 操作系统引论 1设计现代 OS的主要目标是什么？答： 1 有效性 2 便利性 3 可扩充性 4 开放性 2 OS的作用可表现在哪几个方面？答：1OS 作为用户与运算机硬件系统之间的接口；2OS 作为运算机系统资源的治理者；3OS 实现了对计算机资源的抽象；3为什么说 OS实现了对运算机资源的抽象？答：OS第一在裸机上掩盖一层 I/O 设备治理软件,实现了对运算机硬件操作的第一层次抽象；在第一层软件 上再掩盖文件治理软件,实现了对硬件资源操作的其次层次抽象；OS 通过在运算机硬件上安装多层系统软 件,增强了系统功能,隐匿了对硬件操作的细节

2、,由它们共同实现了对运算机资源的抽象；4试说明推动多道批处理系统形成和进展的主要动力是什么？答：主要动力来源于四个方面的社会需求与技术进展：1 不断提高运算机资源的利用率；2 便利用户；3 器件的不断更新换代；4 运算机体系结构的不断进展；5何谓脱机 I/O 和联机 I/O ？在外围机的掌握下,答：脱机 I/O 是指事先将装有用户程序和数据的纸带或卡片装入纸带输入机或卡片机,把纸带或卡片上的数据或程序输入到磁带上；该方式下的输入输出由外围机掌握完成,是在脱离主机的情况下进行的；而联机 I/O 方式是指程序和数据的输入输出都是在主机的直接掌握下进行的；7实现分时系统的关键问题是什么？应如何解决？

3、答：关键问题是当用户在自己的终端上键入命令时,系统应能准时接收并准时处理该命令,在用户能接受 的时延内将结果返回给用户；解决方法：针对准时接收问题,可以在系统中设置多路卡,使主机能同时接 收用户从各个终端上输入的数据；为每个终端配置缓冲区,暂存用户键入的命令或数据；针对准时处理问 题,应使全部的用户作业都直接进入内存,并且为每个作业安排一个时间片,答应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；8为什么要引入实时 OS？答：实时操作系统是指系统能准时响应外部大事的恳求,在规定的时间内完成对该大事的处理,并掌握全部实时任务和谐一样地运行；引入实时 足实时掌握领域和实

4、时信息处理领域的需要；9什么是硬实时任务和软实时任务？试举例说明；OS 是为了满意应用的需求,更好地满答：硬实时任务是指系统必需满意任务对截止时间的要求,否就可能显现难以猜测的结果；举例来说,运载火箭的掌握等；软实时任务是指它的截止时间并不严格,有时错过了任务的截止时间,对 系统产生的影响不大；举例：网页内容的更新、火车售票系统；12试从交互性、准时性以及牢靠性方面,将分时系统与实时系统进行比较；答：1 准时性： 实时信息处理系统对实时性的要求与分时系统类似,都是以人所能接受的等待时间来确定；而实时掌握系统的准时性,是以掌握对象所要求的开头截止时间或完成截止时间来确定的,一般为秒级到 100微

5、妙； 2 交互性：实时信息处理系统具有交互性,但人与系统的交互仅限于 毫秒级,甚至有的要低于 拜访系统中某些特定的专用服务程序；不像分时系统那样能向终端用户供应数据和资源共享等服务；3 牢靠性：分时系统也要求系统牢靠,但相比之下,实时系统就要求系统具有高度的牢靠性；由于任何差错 都可能带来庞大的经济缺失,甚至是灾难性后果,所以在实时系统中,往往都实行了多级容错措施保证系 统的安全性及数据的安全性；13 OS有哪几大特点？其最基本的特点是什么？答：并发性、共享性、虚拟性和异步性四个基本特点；最基本的特点是并发性；14处理机治理有哪些主要功能？它们的主要任务是什么？答：处理机治理的主要功能是：进程

6、治理、进程同步、进程通信和处理机调度；进程治理：为作业创建进 程,撤销已终止进程,掌握进程在运行过程中的状态转换；进程同步：为多个进程 含线程 的运行进行协1 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 调；通信：用来实现在相互合作的进程之间的信息交换；处理机调度：1 作业调度；从后备队里依据肯定的算法,选出如干个作业,为他们安排运行所需的资源 首选是安排内存 ；2 进程调度：从进程的就绪队列中,依据肯定算法选出一个进程,把处理机安排给它,并设置运行现场,使进程投入执行；15内存治理有哪些主要功能 .他们的主要任务是什么？答

7、：内存治理的主要功能有：内存安排、内存爱护、地址映射和内存扩充；内存安排：为每道程序安排内存；内存爱护：确保每道用户程序都只在自己的内存空间运行,彼此互不干扰；地址映射：将地址空间的规律地址转换为内存空间与对应的物理地址；内存扩充：用于实现恳求调用功能,置换功能等；16设备治理有哪些主要功能？其主要任务是什么？答：主要功能有 : 缓冲治理、 设备安排和设备处理以及虚拟设备等；主要任务 : 完成用户提出的 I/O 恳求,为用户安排 I/O 设备；提高 CPU 和I/O 设备的利用率；提高 I/O 速度；以及便利用户使用 I/O 设备 . 17文件治理有哪些主要功能？其主要任务是什么？答：文件治理

8、主要功能：文件储备空间的治理、目录治理、 文件的读 / 写治理和爱护； 文件治理的主要任务：治理用户文件和系统文件,便利用户使用,保证文件安全性；18是什么缘由使操作系统具有异步性特点？答：操作系统的异步性表达在三个方面：一是进程的异步性,进程以人们不行预知的速度向前推动,二是程序的不行再现性,即程序执行的结果有时是不确定的,三是程序执行时间的不行预知性,即每个程序何时执行,执行次序以及完成时间是不确定的；20在微内核 OS中,为什么要采纳客户 / 服务器模式？答： C/S 模式具有特殊的优点：数据的分布处理和储备；便于集中治理；敏捷性和可扩充性；易于改编应用软件；21试描述什么是微内核 OS

9、；答： 1 足够小的内核 ;2 基于客户 / 服务器模式 ;3 应用机制与策略分别原理 ;4 采纳面对对象技术；23何谓微内核技术？在微内核中通常供应了哪些功能？答：把操作系统中更多的成分和功能放到更高的层次 即用户模式 中去运行,而留下一个尽量小的内核,用它来完成操作系统最基本的核心功能,称这种技术为微内核技术；在微内核中通常供应了进程 线程 管理、低级储备器治理、中断和陷入处理等功能；24微内核操作系统具有哪些优点？它为何能有这些优点？答： 1 提高了系统的可扩展性;2 增强了系统的牢靠性;3 可移植性 ;4供应了对分布式系统的支持5融入了面对对象技术其次章 进程治理1. 什么是前趋图？为

10、什么要引入前趋图？答：前趋图 Precedence Graph是一个有向无循环图,记为DAGDirected AcyclicGraph,用于描述进程之间执行的前后关系；2. 画出下面四条语句的前趋图 : S1=a：=x+y; S2=b ：=z+1; S3=c ：=a b ； S4=w：=c+1; 答：其前趋图为：3. 什么程序并发执行会产生间断性特点？答：程序在并发执行时,由于它们共享系统资源,为完成同一项任务需要相互合作,致使这些并发执行的2 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 进程之间,形成了相互制约关系,从而使

11、得进程在执行期间显现间断性；4程序并发执行时为什么会失去封闭性和可再现性？答：程序并发执行时,多个程序共享系统中的各种资源,因而这些资源的状态由多个程序转变,致使程序运行失去了封闭性,也会导致其失去可再现性；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 . 答：为了使程序在多道程序环境下能并发执行,并对并发执行的程序加以掌握和描述,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 . 答： 1 动态性是进程最基本的特性,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,由 撤销而消亡；进程有肯定的生命期,而程序只是

12、一组有序的指令集合,是静态实体；2 并发性是进程的重 而程 要特点, 同时也是 OS 的重要特点； 引入进程的目的正是为了使其程序能和其它进程的程序并发执行,序是不能并发执行的；3 独立性是指进程实体是一个能独立运行的基本单位,也是系统中独立获得资源和 独立调度的基本单位；对于未建立任何进程的程序,不能作为独立单位参与运行；7试说明 PCB 的作用,为什么说 PCB 是进程存在的惟一标志？答： PCB 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；作用是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序,成为一个能独立运行的基本单位,成为能与其它进程并发执行的进程；OS是依据 PCB对并发执行

13、的进程进行掌握和治理的；8试说明进程在三个基本状态之间转换的典型缘由；答： 1 就绪状态执行状态：进程安排到 CPU资源 ;2 执行状态就绪状态：时间片用完 ;3 执行状态堵塞状态： I/O 恳求 ;4 堵塞状态就绪状态：I/O 完成 . 9为什么要引入挂起状态？该状态有哪些性质？答：引入挂起状态处于五种不同的需要 : 终端用户需要,父进程需要,操作系统需要,对换需要和负荷调 节需要；处于挂起状态的进程不能接收处理机调度；10在进行进程切换时,所要储存的处理机状态信息有哪些？答：进行进程切换时,所要储存的处理机状态信息有：1 进程当前暂存信息;2 下一指令地址信息;3进程状态信息 ;4 过程和

14、系统调用参数及调用地址信息；11试说明引起进程创建的主要大事；答：引起进程创建的主要大事有：用户登录、作业调度、供应服务、应用恳求；12试说明引起进程被撤销的主要大事；答：引起进程被撤销的主要大事有：正常终止、反常终止 越界错误、爱护错、非法指令、特权指令错、运行超时、等待超时、算术运算错、I/O 故障 、外界干预 操作员或操作系统干预、父进程恳求、父进程终止 ；13在创建一个进程时所要完成的主要工作是什么？答： 1OS 发觉恳求创建新进程大事后,调用进程创建原语. Creat ； 2 申请空白 PCB； 3 为新进程安排资源； 4 初始化进程掌握块；5 将新进程插入就绪队列14在撤销一个进程

15、时所要完成的主要工作是什么？答：1 依据被终止进程标识符,从PCB 集中检索出进程 PCB,读出该进程状态； 2 如被终止进程处于执行状态,立刻终止该进程的执行,置调度标志真,指示该进程被终止后重新调度；3 如该进程仍有子进程,应将全部子孙进程终止,以防它们成为不行控进程；4 将被终止进程拥有的全部资源,归仍给父进程,或归仍给系统； 5 将被终止进程 PCB 从所在队列或列表中移出,等待其它程序搜集信息；15试说明引起进程堵塞或被唤醒的主要大事是什么？答： a. 恳求系统服务； b. 启动某种操作； c. 新数据尚未到达；d. 无新工作可做 . 17为什么进程在进入临界区之前应先执行“ 进入区

16、” 代码？而在退出前又要执行“ 退出区” 代码？3 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 答：为了实现多个进程对临界资源的互斥拜访,必需在临界区前面增加一段用于检查欲拜访的临界资源是否正被拜访的代码,假如未被拜访,该进程便可进入临界区对资源进行拜访,并设置正被拜访标志,假如正被拜访,就本进程不能进入临界区,实现这一功能的代码为进入区 代码；在退出临界区后,必需执行退出区 代码,用于复原未被拜访标志,使其它进程能再拜访此临界资源；18. 同步机构应遵循哪些基本准就？为什么？答：同步机构应遵循的基本准就是：闲暇让进、忙就等

17、待、有限等待、让权等待缘由：为实现进程互斥进入自己的临界区；19. 试从物理概念上说明记录型信号量 wait 和signal ；答： waitS：当 S.value0 时,表示目前系统中这类资源仍有可用的；执行一次 wait 操作,意味着进程恳求一个单位的该类资源,使系统中可供安排的该类资源削减一个,因此描述为 S.value:=S.value-1；当S.value1 then blockW, L unlockW: W:=W-1; ifW0 then wakeupW, L 例子：Var W:semaphore:=0 ；begin repeat lockW; critical section u

18、nlockW; remainder section until false; end 27试利用记录型信号量写出一个不会显现死锁的哲学家进餐问题的算法 . 答： Var chopstick:array0, ,4 of semaphore; 全部信号量均被初始化为 1,第 i 位哲学家的活动可描述为：Repeat Waitchopsticki; Wait. chopsticki+1 mod 5; Ea.t ; Signalchopsticki; Signalchopsticki+1 mod 5 Ea.t ; Think; Until false; 6 名师归纳总结 - - - - - - -第

19、6 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 28在测量掌握系统中的数据采集任务,把所采集的数据送一单缓冲区；运算任务从该单缓冲中取出数据进行运算 . 试写出利用信号量机制实现两者共享单缓冲的同步算法；答：a. Var mutex, empty, full: semaphore:=1, 1, 0; gather: begin repeat gather data in nextp; waitempty; waitmutex; buffer:=nextp; signalmutex; signalfull; until false; end compute: begin r

20、epeat waitfull; waitmutex; nextc:=buffer; signalmutex; signalempty; compute data in nextc; until false; end b. Var empty, full: semaphore:=1, 0; gather: begin repeat gather data in nextp; waitempty; buffer:=nextp; signalfull; until false; end compute: begin repeat 7 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 28 页精

21、选学习资料 - - - - - - - - - waitfull; nextc:=buffer; signalempty; compute data in nextc; until false; end 29画图说明管程由哪几部分组成,为什么要引入条件变量？答：管程由四部分组成：管程的名称；局部于管程内部的共享数据结构说明；对该数据结构进行操 作的一组过程；对局部于管程内部的共享数据设置初始值的语句；当一个进程调用了管程,在管程中时被堵塞或挂起,直到堵塞或挂起的缘由解除,而在此期间,假如该进 程不释放管程,就其它进程无法进入管程,被迫长时间地等待；为明白决这个问题,引入了条件变量conditi

22、on；30如何利用管程来解决生产者与消费者问题？答：第一建立一个管程,命名为 ProclucerConsumer ,包括两个过程： 1Putitem 过程；生产者利用该过 当 count n 时,表 程将自己生产的产品放到缓冲池,用整型变量 count 表示在缓冲池中已有的产品数目,示缓冲池已满,生产者须等待；2getitem 过程；消费者利用该过程从缓冲池中取出一个产品,当 count0时,表示缓冲池中已无可取的产品,消费者应等待；PC 管程可描述如下：type producer-consumer =monitor Var in,out,count:integer; buffer:array

23、0, ,n-1of item; notfull,notempty:condition; procedure entry dotitem begin if count=n then not full.wait; bufferin:=nextp; in:=in+1mod n; count:=count+1; if notempty.queue then notempty.signal; end 8 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - procedure entry getitem begin if count=0 the

24、n not full.wait; nextc:=bufferout; out:=out+1mod n; count:=count-1; if notfull.quene then notfull.signal; end begin in:=out:=0; count:=0 end 在利用管程解决生产者一消费者问题时,其中的生产者和消费者可描述为：producer: begin pepeat produce an inem in nestp PC.putitem; until false; end consumer: begin repeat PC.getitem; consume the it

25、em in enxtc; until false; end 31什么是 AND信号量？试利用 AND信号量写诞生产者一消费者问题的解法；答：为解决并行带来的死锁问题,在wait 操作中引入 AND 条件, 其基本思想是将进程在整个运行过程中所需要的全部临界资源,一次性地全部安排给进程,用完后一次性释放；解决生产者消费者问题可描述如 下: var mutex,empty,full: semaphore:=1,n,0; buffer: array0,.,n-1 of item; in,out: integer:=0,0; begin parbegin producer: begin repeat

26、produce an item in nextp; waitempty; waits1,s2,s3,.,sn; /s1,s2,.,sn为执行生产者进程除empty 外其余的条件waitmutex; bufferin:=nextp; in:=in+1 mod n; signalmutex; 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - signalfull; signals1,s2,s3,.,sn; until false; end consumer: begin repeat waitfull; waitk1,k2,k3,

27、.,kn; /k1,k2,.,kn 为执行消费者进程除full 外其余的条件waitmutex; nextc:=bufferout; out:=out+1 mod n; signalmutex; signalempty; signalk1,k2,k3,.,kn; consume the item in nextc; until false; end parend end 32什么是信号量集？试利用信号量集写出读者一写者问题的解法；答：对 AND信号量加以扩充,形成的信号量集合的读写机制；解法： Var RN integer; L,mx: semaphore:=RN,1; begin parbe

28、gin reader:begin repeat SwaitL,1,1; Swaitmx,1,1; perform read operation; SsignalL,1; until false end writer:begin repeat Swaitmx,1,1;L,RN,0; perform write operation; Ssignalmx,1; until false end parend end 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 33试比较进程间的低级与高级通信工具；答：用户用低级通信工具实现进

29、程通信很不便利,效率低,通信对用户不透亮,全部操作都必需由程序员 来实现,而高级通信工具补偿了这些缺陷,用户直接利用操作系统供应的一组通信命令,高效地传送大量的数据；34当前有哪几种高级通信机制？答：共享储备器系统、消息传递系统以及管道通信系统；35消息队列通信机制有哪几方面的功能？答： 1 构成消息 2 发送消息 3 接收梢息 4 互斥与同步；36为什么要在 OS 中引入线程？答：在操作系统中引入线程,就是为了削减程序在并发执行时所付出的时空开销,使OS具有更好的并发性,提高 CPU的利用率；进程是安排资源的基本单位 37试说明线程具有哪些属性？答： 1 轻型实体 2 独立调度和分派的基本单

30、位, 而线程就是系统调度的基本单位；3 可并发执行 4 共享进程资源；38. 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；答： 1 调度性；线程在 OS 中作为调度和分派的基本单位,进程只作为资源拥有的基本单位；2 并发性；进程可以并发执行,一个进程的多个线程也可并发执行；3 拥有资源；进程始终是拥有资源的基本单位,4 系统开销；线程只拥有运行时必不行少的资源,本身基本不拥有系统资源,但可以拜访隶属进程的资源；操作系统在创建、撤消和切换进程时付出的开销显著大于线程；39. 为了在多线程 OS 中实现进程之间的同步与通信,通常供应了哪几种同步机制？答：同步功能可以掌握程序流并

31、拜访共享数据,从而并发执行多个线程；共有四种同步模型：互斥锁、读 写锁、条件变量和信号；40用于实现线程同步的私用信号量和公用信号量之间有何差别？答：1 私用信号量； 当某线程需利用信号量实现同一进程中各线程之间的同步时,可调用创建信号量的命令来创建一个私用信号量,其数据结构存放在应用程序的地址空间中；2 公用信号量； 公用信号量是为实 现不同进程间或不同进程中各线程之间的同步而设置的；其数据结构是存放在受爱护的系统储备区中,由 OS为它安排空间并进行治理；41何谓用户级线程和内核支持线程？答： 1 用户级线程：仅存在于用户空间中的线程,无须内核支持；这种线程的创建、撤销、线程间的同步 与通信

32、等功能,都无需利用系统调用实现；用户级线程的切换通常发生在一个应用进程的诸多线程之间,同样无需内核支持；2 内核支持线程：在内核支持下运行的线程；无论是用户进程中的线程,仍是系统线 程中的线程,其创建、撤销和切换等都是依靠内核,在内核空间中实现的；在内核空间里仍为每个内核支持线程设置了线程掌握块,内核依据该掌握块感知某线程的存在并实施掌握；42试说明用户级线程的实现方法；答：用户级线程是在用户空间中的实现的,运行在“ 运行时系统” 与“ 内核掌握线程” 的中间系统上；运行时系统用于治理和掌握线程的函数的集合；内核掌握线程或轻型进程LWP可通过系统调用获得内核供应服务,利用 LWP进程作为中间系

33、统；43试说明内核支持线程的实现方法；答：系统在创建新进程时,安排一个任务数据区 PTDA,其中包括如干个线程掌握块 TCB空间；创建一个线程 安排一个 TCB,有关信息写入 TCB,为之安排必要的资源；当 PTDA中的 TCB 用完,而进程又有新线程时,只 系统可在为之安排新的 TCB；在撤销一个线程时,也应回收线程的 要所创建的线程数目未超过系统答应值,全部资源和 TCB；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？11 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 答：高级调度的

34、主要任务是依据某种算法,把外存上处于后备队列中的那些作业调入内存；低级调度是保 存处理机的现场信息,按某种算法先取进程,再把处理器安排给进程；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；使那些临时不能运行的进程不再占用内存资源,将它们调至外存等待,把进程状态改为就绪驻外存状态或挂起状态；2何谓作业、作业步和作业流？答：作业包含通常的程序和数据,仍配有作业说明书；系统依据该说明书对程序的运行进行掌握；批处理系统中是以作业为基本单位从外存调入内存；作业步是指每个作业运行期间都必需经过如干个相对独立相 互关联的次序加工的步骤；作业流是指如干个作业进入系统后依次存放在外存上形成的输入作业流；在操 作系统的掌握下,逐个作业进程处理,于是形成了处理作业流；3在什么情形下需要使用作业掌握块 JCB？其中包含了哪些内容？答：每