2022年计算机操作系统-西安电子科技大学-第三版-课后习题答案.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆第一章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2OS 的作用可表现在哪几个方面？答：（1）OS 作为用户与运算机硬件系统之间的接口（2）OS 作为运算机系统资源的治理者（3）OS 实现了对运算机资源的抽象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

2、,隐匿了对硬件操作的细节,由它们共同实现了对运算机资源的抽象；4试说明推劢多道批处理系统形成和収展的主要劢力是什么？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？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,在外围机的掌握下, 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,是在脱离主机的情形下进行的；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；6试说明推劢

3、分时系统形成和収展的主要劢力是什么？答：推动分时系统形成和进展的主要动力是更好地满意用户的需要；主要表现在：CPU 的分时使用缩短了作业的平均周转时间；人机交互才能使用户能直接掌握自己的作业； 主机的共享使多用户能同时使用同一台运算机,独立地处理自己的作业；7实现分时系统的关键问题是什么？应如何解决？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,可以在系统中设臵多路卡, 使主机能同时接收用户从各个终端上输入的数 据；为每个终端配臵缓冲区,暂存用户键入的命令或数据；针对准时处理问题,应使全部

4、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 OS 是为了满足应用的需求,更好地满意实时掌握领域和实时信息处理领域的需要；9什么是硬实时仸务和软实时仸务？试丼例说明；答：硬实时任务是指系统必需满意任务对截止时间的要求,否就可能显现难以预测的结果； 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

5、不大；举例：网页内容的更 新、火车售票系统；名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆10在 8 位微机和 16 位微机中,占据了统治位置的是什么操作系统？答：单用户单任务操作系统,其中最具代表性的是 CP/M 和 MS-DOS. 11试列出 Windows OS 何改迚；答：中五个主要版本,并说明它们分别较之前一个版本有（1）Microsoft Windows 1.0 是微软公司在个人电脑上开发图形界面的首次尝试；（2）Windows 95 是混合的 16 位/32 位系统,第一个支持32 位；

6、带来了更强大、更稳固、更有用的桌面图形用户界面,终止了桌面操作系统间的竞争；（3）Windows 98 是微软公司的混合16 位/32 位 Windows 操作系统, 改良了硬件标准的支持,革新了内存治理,是多进程操作系统；（4）Windows XP 是基于 Windows 2000 的产品,拥有新用户图形界面月神 Luna；简化了用户安全特性,整合了防火墙；（5）Windows Vista 包含了上百种新功能； 特殊是新版图形用户界面和 Windows Aero 全新界面风格、加强的搜寻功能（Windows Indexing Service）、新媒体创作工具以及重 新设计的网络、音频、输出（

7、打印）和显示子系统；12试从交互性、准时性以及牢靠性方面,将分时系统不实时系统迚行比较；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,一般为秒级到毫秒级, 甚至有的要低于100 微妙；（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

8、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；13OS 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？它们的主要仸务是什么？答：处理机治理的主要功能是：进程治理、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_进行和谐；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

9、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,并设臵运行现场,使进程投入执行；15内存治理有哪些主要功能 .他们的主要仸务是什么？答：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；名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆内存扩充：用于实现恳求调用功能,臵换功能

10、等；16设备治理有哪些主要功能？其主要仸务是什么？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？其主要仸务是什么？答：文件治理主要功能：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

11、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,时间是不确定的；即每个程序何时执行, 执行次序以及完成19模块接口法存在哪些问题？可通过什么样的途径来解决？答：（1）模块接口法存在的问题：在 足在模块完成后对接口的实际需求；在OS 设计时,各模块间的接口规定很难满 OS 设计阶段,设计者必需做出一系列的打算, 每一个打算必需建立在上一个打算的基础上；但模块化结构设计的各模块设计齐头并进, 无法查找牢靠的次序, 造成各种打算的无序性, 使程序设计人员很难做到设计中的每一步打算都建立在牢靠的基础上,为“ 无序模块法” ；因此模块接口法被称（2）解

12、决途径：将模块接口法的打算次序无序变有序,引入有序分层法；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 答： 1）足够小的内核OS；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；22在基亍微内核结构的 答：在基于微内核结构的OS 中,应用了哪些新技术？OS 中,采纳面对对象的程序设汁技术；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

13、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）治理、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名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆其次章1. 什么是前趋图？为什么要引入前趋图？答：前趋图 Precedence Graph是一个有向无循环图,记为

14、Graph,用于描述进程之间执行的前后关系；2. 画出下面四条诧句的前趋图 : DAGDirected Acyclic S1=a：=x+y; S2=b：=z+1; S3=c：=a b；S4=w：=c+1; 答：其前趋图为：3. 什么程序并収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进程之间,期间显现间断性；形成了相互制约关系, 从而使得进程在执行4程序并収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

15、现性；5在操作系统中为什么要引入迚程概念？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试从劢态性,并収性和独立性上比较迚程和程序 . 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, 而程序只是一组有序的指令集合,是静态实体；2并发性是进程的重要特点,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,而程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

16、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 是迚程存在的惟一标志？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 对并发执行的进程进行掌握和治理的；8试说明迚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

17、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,对换需要和负荷调剂需要；处于挂起状态的进程不能接收处理机调度；10在迚行迚程切换时,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：名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆（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）过程和系统调用参数及调用地址信息；11试说明引起迚程创建的主要大事；答：引起进程创建的

18、主要大事有：用户登录、作业调度、供应服务、应用恳求；12试说明引起迚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在创建一个迚程时所要完成的主要工作是什么？答：（1）OS 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在撤销一个迚程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

19、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,臵调度标志真,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试说明引起迚程堵塞戒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 . 16迚程在运行时存在哪两种形式的制约？并丼例说明之；答：（1）间接相互制约关系；举例：有两进程A 和 B

20、,假如 A 提出打印恳求,系统已把唯独的一台打印机安排给了进程B,就进程 A 只能堵塞； 一旦 B 释放打印机, A 才由堵塞改为就绪；（2）直接相互制约关系；举例：有输入进程A 通过单缓冲向进程B 供应数据；当缓冲空时,把数据输入缓冲区后, 便唤醒运算进程因不能获得所需数据而堵塞,当进程 A 进程 B；反名师归纳总结 之,当缓冲区已满时,进程A 因没有缓冲区放数据而堵塞,进程B 将缓冲区第 5 页,共 28 页数据取走后便唤醒A；17为什么迚程在迚入临界区之前应先执行“ 迚入区”代码？而在退出前又要执行“ 退出区” 代码？- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - -

21、 - 学而不思就惘,思而不学就殆答：为了实现多个进程对临界资源的互斥拜访,检查欲拜访的临界资源是否正被拜访的代码,必需在临界区前面增加一段用于 假如未被拜访, 该进程便可进入临界区对资源进行拜访, 并设臵正被拜访标志, 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 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： w

22、aitS：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 unlockW; remainder section until false; end 26试修改下面生产者消费者问题解法中的错诨:

23、答：producer: 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆begin repeat producer an item in nextp; waitmutex; waitfull; /* 应为 waitempty,而且仍应当在 waitmutex的前面*/ bufferin:=nextp; /* 缓冲池数组游标应前移 : in:=in+1 mod n; */ signalmutex; /* signalfull; */ until false; end consumer: begin rep

24、eat waitmutex; waitempty; /* 应为 waitfull, 而且仍应当在 waitmutex的前面*/ nextc:=bufferout; out:=out+1; /* 考虑循环,应改为 : out:=out+1 mod n; */ signalmutex;/* signalempty; */ consumer item in nextc; until false; end 27试利用记录型信号量写出一个丌会显现死锁的哲学家迚餐问题的算法 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

25、活动可描述为：Repeat Waitchopsticki; Wait. chopsticki+1 mod 5; Ea.t ; Signalchopsticki; Signalchopsticki+1 mod 5 Ea.t ; Think; 11 Until false; 28在测量掌握系统中的数据采集仸务,把所采集的数据送一单缓冲区；运算仸务从该单缓冲中叏出数据迚行运算.试写出利用信号量机制实现两者共享单缓冲的同步算名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆法；答：a. Var mutex, em

26、pty, full: semaphore:=1, 1, 0; gather: begin repeat gather data in nextp; waitempty; waitmutex; buffer:=nextp; signalmutex; signalfull; until false; end compute: begin repeat waitfull; waitmutex; nextc:=buffer; signalmutex; signalempty; compute data in nextc; until false; end b. Var empty, full: sem

27、aphore:=1, 0; gather: begin repeat gather data in nextp; waitempty; buffer:=nextp; signalfull; until false; end compute: begin repeat waitfull; nextc:=buffer; 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆signalempty; compute data in nextc; until false; end 29画图说明管程由哪几部分组成,为

28、什么要引入条件发量？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；值的语句；对局部于管程内部的共享数据设臵初始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 condition；30如何利用管程来解决生产者不消费者问题？答：第一建立一个管程,命名为ProclucerConsumer,包括两个过程：（1）Put（item）过程；生产者利用该过程将自己生产的产品放到缓冲池,用整 型变量 count

29、 表示在缓冲池中已有的产品数目,生产者须 等待；当 countn 时,表示缓冲池已满,（2）get（item）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:array0,-1of item; notfull ,notempty:condition; procedure entry dotitem begin if count=n then not full.wait; buffer

30、in:=nextp; in:=in+1mod n; count:=count+1; if notempty.queue then notempty.signal; end procedure entry getitem begin if count=0 then 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 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 28 页

31、精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆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 item 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；操作中引入 AND 条件,其基本思 答：为解决并行带来的死

32、锁问题,在 wait 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 14 producer: begin repeat produce an item in nextp; waitempty; 一次性地全部安排给进程, 用完后waits1,s2,s3,.,sn; /s1,s2,.,sn为执行生产者进程除 empty 外其余的条件 wa

33、itmutex; bufferin:=nextp; in:=in+1 mod n; signalmutex; signalfull; signals1,s2,s3,.,sn; until false; end consumer: begin repeat waitfull; 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆waitk1,k2,k3,.,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