操作系统原理最全课后答案汤小丹

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1、精选优质文档-倾情为你奉上第一章 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）方便性 （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作为用户与计算机硬件系统之间的接口（2）OS作为计算机系统资源的管理者（3）OS实现了对计算机资源的抽象3为什么说OS实现了对计算机资源的抽象？答：OS首先在裸机上覆盖一层I/O设备管理软件，实现了对计算机硬件操作的第一层次抽象；在第一层软件上再覆盖文件管理软件，实现了对硬件资源操作的第二层次抽象。OS 通过在计算机硬件上安装多层系统软件，增强了系统功能，隐藏了对硬件操作的细节，由它们共同实现了对计算机资源的抽象

2、。4试说明推动多道批处理系统形成和发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发展：（1）不断提高计算机资源的利用率；（2）方便用户；（3）器件的不断更新换代；（4）计算机体系结构的不断发展。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，在外围机的控制下，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控制完成，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控制下进行的。6试说明推动分时系统形成和发展的主要动力是什么？答：推动分时系统形成和发展的主要动力是

3、更好地满足用户的需要。主要表现在：CPU 的分时使用缩短了作业的平均周转时间；人机交互能力使用户能直接控制自己的作业；主机的共享使多用户能同时使用同一台计算机，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，系统应能及时接收并及时处理该命令，在用户能接受的时延内将结果返回给用户。解决方法：针对及时接收问题，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。针对及时处理问题，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

4、，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及时响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致地运行。引入实时OS 是为了满足应用的需求，更好地满足实时控制领域和实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。答：硬实时任务是指系统必须满足任务对截止时间的要求，否则可能出现难以预测的结果。举例来说，运载火箭的控制等。软实时任务是指它的截止时间并不严格，偶尔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。10.试从交互性、及时性以及可靠性方面，将分时系统与实时

5、系统进行比较。答：（1）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访问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提供数据和资源共享等服务。（2）及时性：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；而实时控制系统的及时性，是以控制对象所要求的开始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。（3）可靠性：分时系统也要求系统可靠，但相比之下，实时系统则要求系统具有高度的可靠性。因为任何差错都可能带来巨大的经济损失，甚至是灾难性后果，所以在实时系统中，往往都采取了多级容错措施保障系统的安全性及数据的安

6、全性。11OS有哪几大特征？其最基本的特征是什么？答：并发性、共享性、虚拟性和异步性四个基本特征；最基本的特征是并发性。12.在多道程序设计的OS环境下的资源共享与一般情况下的资源共享有何不同？对独占资源应采取何种方式？一般情况下的资源共享只要通过适当的安排，用户之间并不会产生对资源的竞争。在OS环境下的资源共享是指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用。解决的方法：1.互斥共享方式。2.同时访问方式13、什么是时分复用技术？答 ：时分复用技术，将资源在不同的时间片内分配给各种进程使该资源被重复利用，从而提高资源的利用率。如果采用时分复用技术的虚拟处理机，能够在不同的时间片内处理多个

7、用户的请求，从而使得用户感觉自己独占主机，而处理机在这期间内也被充分的利用。14、是什么原因使操作系统具有异步性?答：操作系统的异步性体现在三个方面：一是进程的异步性，进程以人们不可预知的速度向前推进。二是程序的不可再现性，即程序执行的结果有时是不确定的，即每个程序何时执行，执行顺序以及完成数据是不确定的。15处理机管理有哪些主要功能？它们的主要任务是什么？答：处理机管理的主要功能是：进程管理、进程同步、进程通信和处理机调度；进程管理：为作业创建进程，撤销已结束进程，控制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）的运行进行协调。进程通信：用来实现在相互合作的进程之间的信息交换。

8、处理机调度：（1）作业调度。从后备队里按照一定的算法，选出若干个作业，为他们分配运行所需的资源（首选是分配内存）。（2）进程调度：从进程的就绪队列中，按照一定算法选出一个进程，把处理机分配给它，并设置运行现场，使进程投入执行。16、内存管理有哪些主要功能？他们的主要任务是什么？答：内存管理的主要功能有：内存分配、内存保护、地址映射和内存扩充。内存分配：为每道程序分配内存。内存保护：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：将地址空间的逻辑地址转换为内存空间与对应的物理地址。内存扩充：用于实现请求调用功能，置换功能等。17、设备管理有哪些主要功能？其主要任务是什么？答：主

9、要功能有：缓冲管理、设备分配和设备处理以及虚拟设备等。主要任务：完成用户提出的IO请求，为用户分配IO设备；提高CPU和IO设备的利用率；提高IO速度；以及方便用户使用IO设备。18.文件管理有哪些主要功能？其主要任务是什么？答：文件管理主要功能：文件存储空间的管理、目录管理、文件的读写管理和保护。文件管理的主要任务：管理用户文件和系统文件，方便用户使用，保证文件安全性。19.试说明推动传统OS演变为现在OS的主要因素是什么？答：系统安全、网络的功能和服务、支持多媒体。20、什么是微内核OS答：足够小的内核；基于客户服务器模式；应用机制与策略分离原理；采用面向对象技术；21、微内核的操作系统有

10、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.增强了系统的可靠性；3.可移植性；4.易于改编应用软件。22、现代操作系统较之传统操作系统又增强了哪些功能和特征？答：进程管理、低级存储器管理、中断和陷入处理。23、 在微内核OS中，为什么要采用客户服务器模式？答：CS有独特的优点：1、数据的分布和存储；2、 便于集中管理；3、 灵活性和可扩充性；4、 易于改编应用软件。24、在基于微内核结构的OS中，应用了哪些技术？答：在基于微内核的OS中采用了面向对象的程序设计技术。25、何谓微内核技术？在微内核中通常提供了哪些功能？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

11、）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，在微内核中通常提供了进程管理，低级存储器管理，中断和陷入处理等功能26、 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OS设计时，各模块间的接口规定很难满足在模块完成后对接口的实际需求。在OS设计阶段，设计者必须做出一系列的决定，每一个决定必须建立在上一个决定的基础上。但模块化结构设计的各模块设计齐头并进，无法寻找可靠的顺序，造成各种决定的无序性，使程序设计人员很难做到设计中的每一步决定都建立在可靠的基础上，因此模块接口法被称为“无序模块法”。（2） 解决途径

12、：将模块接口法的决定顺序无序变有序，引入有序分层法。27.试列出WindowsOS中五个主要版本，并说明它们分别较之前一个版本有何改迚。答（1）MicrosoftWindows1.0是微软公司在个人电脑上开发图形界面的首次尝试。（2）Windows95是混合的16位/32位系统，第一个支持32位。带来了更强大、更稳定、更实用的桌面图形用户界面，结束了桌面操作系统间的竞争。（3）Windows98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，革新了内存管理，是多进程操作系统。（4）WindowsXP是基于Windows2000的产品，拥有新用户图形界面月神Luna。

13、简化了用户安全特性，整合了防火墙。（5）WindowsVista包含了上百种新功能；特别是新版图形用户界面和WindowsAero全新界面风格、加强的搜寻功能（WindowsIndexingService）、新媒体创作工具以及重新设计的网络、音频、输出（打印）和显示子系统。28在8位微机和16位微机中，占据了统治地位的是什么操作系统？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.29、操作系统与与用户之间的接口有哪些？1、 用户接口：联机用户接口；脱机用户接口；图形用户接口。2、 程序接口第二章1.什么是前趋图？为什么要引入前趋图？答：前趋图(PrecedenceGrap

14、h)是一个有向无循环图，记为DAG(DirectedAcyclicGraph)，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;3.为什么程序并发执行会产生间断性特征？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，形成了相互制约关系，从而使得进程在执行期间出现间性。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改变，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

15、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控制和描述，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。进程有一定的生命期，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征，同时也是OS的重要特征。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运行的基本单位，也是系统中独

16、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加运行。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是根据PCB对并发执行的进程进行控制和管理的。8.PCB提供了进程管理和进程调度所需要的哪些信息？答：进程标识符、处理机状态、进程调度信息、进程控制信息。9、 进程控制块的组织方式有哪几种？答：1）线性方式（线性表），2）链接方式（链接队列），3）索引方式（索引表）。10、 何

17、谓操作系统内核,内核的主要功能是什么？答：现代一般将os划分为若干个层次，再将os的不同功能分别设置在不同的层次中。往往将一些与紧密相关的（如中断处理程序）、各种常用的以及运行频率较高的模块（如时钟管理、调度和许多模块公用的一些基本操作）都安排在紧靠硬件的软件层次中，使之常驻内存，并对他们进行保护。通常把这一部分称之为操作系统的。负责管理系统的进程、设备程序、文件和系统，决定着系统的性能和稳定性。11试说明进程在三个基本状态之间转换的典型原因。答：（1）就绪状态执行状态：进程分配到CPU资源（2）执行状态就绪状态：时间片用完（3）执行状态阻塞状态：I/O请求（4）阻塞状态就绪状态：I/O完成1

18、2为什么要引入挂起状态？该状态有哪些性质？答：1、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。2、 处于挂起状态的进程不能接收处理机调度。13在进行进程切换时，所要保存的处理机状态信息有哪些？答：进行进程切换时，所要保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）过程和系统调用参数及调用地址信息。14试说明引起进程创建的主要事件。答：引起进程创建的主要事件有：用户登录、作业调度、提供服务、应用请求。15试说明引起进程被撤销的主要事件。答：引起进程被撤销的主要事件有：1、正常结束；2、 异常结束：越

19、界错误、保护错、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；进程之间存在着直接制约和间接制约两种制约关系，其中直接制约（同步）是由于进程间的相互合作而引起的，而间接制约（互斥）则是由于进程间共享临界资源而引起的。3、 外界干预：操作员或操作系统干预、父进程请求、父进程终止。16在创建一个进程时所要完成的主要工作是什么？答：（1）OS 发现请求创建新进程事件后，调用进程创建原语Creat()；（2）申请空白PCB；（3）为新进程分配资源；（4）初始化进程控制块；（5）将新进程插入就绪队列.17在撤销一个进程时所要完成的主要工作是什么？答：（1）根据被终止进程标识符，从PC

20、B 集中检索出进程PCB，读出该进程状态。（2）若被终止进程处于执行状态，立即终止该进程的执行，置调度标志真，指示该进程被终止后重新调度。（3）若该进程还有子进程，应将所有子孙进程终止，以防它们成为不可控进程。（4）将被终止进程拥有的全部资源，归还给父进程，或归还给系统。（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。18试说明引起进程阻塞或被唤醒的主要事件是什么？答：a. 请求系统服务；b. 启动某种操作；c. 新数据尚未到达；d. 无新工作可做.19为什么要在OS 中引入线程？答：在操作系统中引入线程，则是为了减少程序在并发执行时所付出的时空开销，使OS具有更好的并

21、发性，提高CPU的利用率。进程是分配资源的基本单位,而线程则是系统调度的基本单位。20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位（3）可并发执行（4）共享进程资源。21. 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，线程只拥有运行时必不可少的资源，本身基本不拥有系统资源，但可以访问隶属进程的资源。（4） 系统开销。操作系统在创建、撤消和切换进程时付出

22、的开销显著大于线程。22.线程控制块TCB中包含了哪些内容?答：一般TCB中的内容较少，因为有关资源分配等多数信息已经记录于所属进程的PCB中TCB中的主要信息包括线程标识、线程状态、调度参数、现场、链接指针；其中现场信息主要包括通用寄存器、指令计数器PC以及用户栈指针对于操作系统支持的线程，TCB中还应包含系统栈指针。23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

23、线程。无论是用户进程中的线程，还是系统线程中的线 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。在内核空间里还为每个内核支持线程设置了线程控制块，内核根据该控制块感知某线程的存在并实施控制。24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，所有的用户级线程都具有相同的结构，运行在一个中间系统上。运行时系统：用于管理和控制线程的函数的集合。内核控制线程或轻型进程LWP：可通过系统调用获得内核提供服务，利用LWP进程作为中间系统。25试说明内核支持线程的实现方法。答：系统在创建新进程时，分配一个任务数据区PTDA，其中包括若干个线程控制块TCB空间。创建一个线程分配

24、一个TCB，有关信息写入TCB，为之分配必要的资源。当PTDA中的TCB 用完，而进程又有新线程时，只要所创建的线程数目未超过系统允许值，系统可在为之分配新的TCB；在撤销一个线程时，也应回收线程的所有资源和TCB。26. 多线程模型有哪几种类型？多对一模型有何优缺点？ 答：多对一模型、一对一模型和多对多模型。 多对一模型的主要缺点在于，如果一个线程在访问内核时发生阻塞，则整个进程都会被阻塞；此外，在任一时刻，只有一个线程能够访问内核，多个线程不能同时在多个处理机上运行。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？答：高级调度的主要任务是根据某种算法，把

25、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，再把处理器分配给进程。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。使那些暂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.处理机调度算法的共同目标是什么?批处理系统的调度目标又是什么?答:共同目标：资源利用率，公平性，平衡性，策略强制执行。批处理系统的调度目标：平均周转时间短，系统吞吐量高，处理机利用率高。3何谓作业、作业步和作业流？答：作业包含通常的程序和数据，还配有作业说明书。系统根据该说明书对程序的运行进行控制。批处理系统中是以作业为基

26、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须经过若干个相对独立相互关联的顺序加工的步骤。作业流是指若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；在操作系统的控制下，逐个作业进程处理，于是形成了处理作业流。4在什么情况下需要使用作业控制块JCB？其中包含了哪些内容？答：每当作业进入系统时，系统便为每个作业建立一个作业控制块JCB，根据作业类型将它插入到相应的后备队列中。JCB 包含的内容通常有：1) 作业标识；2)用户名称；3)用户账户；4)作业类型（CPU繁忙型、I/O 芳名型、批量型、终端型）；5)作业状态；6)调度信息（优先级、作业已运行）；7)资源要求；8)进入系统时间

27、；9) 开始处理时间；10) 作业完成时间；11) 作业退出时间12) 资源使用情况等5在作业调度中应如何确定接纳多少个作业和接纳哪些作业？答:作业调度每次接纳进入内存的作业数，取决于多道程序度。应将哪些作业从外存调入内存，取决于采用的调度算法。最简单的是先来服务调度算法，较常用的是短作业优先调度算法和基于作业优先级的调度算法。6.为什么要引入高响应比优先调度算法？它有何优点？答:在批处理系统中，FCFS算法所考虑的只是作业的等待时间，而忽视了作业的运行时间。而SJF算法正好与之相反，只考虑作业的运行时间，而忽视了作业的等待时间。高响应比优先调度算法则是既考虑了作业的等待时间，又考虑作业运行时

28、间的调度算法，因此既照顾了短作业，又不致使长作业的等待时间过长，从而改善了处理机调度的性能。7.试说明低级调度的主要功能。保存处理机的现场信息、按某种算法选取进程、把处理机分配给进程8在抢占调度方式中，抢占的原则是什么？答：抢占的原则有：时间片原则、优先权原则、短作业优先权原则等。9在选择调度方式和调度算法时，应遵循的准则是什么？答：（1）面向用户的准则：周转时间短、响应时间快、截止时间的保证、优先权准则。（2）面向系统的准则：系统吞吐量高、处理机利用率好、各类资源的平衡利用。10在批处理系统、分时系统和实时系统中，各采用哪几种进程（作业）调度算法？答：批处理系统的调度算法：短作业优先、优先权

29、、高响应比优先、多级反馈队列调度算法。分时系统的调度算法：时间片轮转法。实时系统的调度算法：最早截止时间优先即EDF、最低松弛度优先即LLF算法。11何谓静态和动态优先级？确定静态优先级的依据是什么？答：静态优先级是指在创建进程时确定且在进程的整个运行期间保持不变的优先级。动态优先级是指在创建进程时赋予的优先权，可以随进程推进或随其等待时间增加而改变的优先级，可以获得更好的调度性能。确定进程优先级的依据：进程类型、进程对资源的需求和用户要求。12试比较FCFS和SPF两种进程调度算法。答：相同点：两种调度算法都可以用于作业调度和进程调度。不同点：FCFS调度算法每次都从后备队列中选择一个或多个

30、最先进入该队列的作业，将它们调入内存、分配资源、创建进程、插入到就绪队列。该算法有利于长作业/进程，不利于短作业/进程。SPF算法每次调度都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，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。13在时间片轮转法中，应如何确定时间片的大小？答：时间片应略大于一次典型的交互需要的时间。一般应考虑三个因素：系统对相应时间的要求、就绪队列中进程的数目和系统的处理能力。14通过一个例子来说明通常的优先级调度算法不能适用于实时系统？答：实时系统的调度算法很多，主要是基于任务的开始截止时间和任务紧急/松弛程度的任务优先级调度算法，通常的优先级调度

31、算法不能满足实时系统的调度实时性要求而不适用。15为什么说多级反馈队列调度算法能较好地满足各方面用户的需求？答：（1）终端型作业用户提交的作业大多属于较小的交互型作业，系统只要使这些作业在第一队列规定的时间片内完成，终端作业用户就会感到满足。（2）短批处理作业用户，开始时像终端型作业一样，如果在第一队列中执行一个时间片段即可完成，便可获得与终端作业一样的响应时间。对于稍长作业，通常只需在第二和第三队列各执行一时间片即可完成，其周转时间仍然较短。（3）长批处理作业，它将依次在第1，2，n个队列中运行，然后再按轮转方式运行，用户不必担心其作业长期得不到处理。所以，多级反馈队列调度算法能满足多用户需

32、求。16.为什么说传统的几种调度算法都不能算是公平调度算法？答：以上介绍的几种调度算法所保证的只是优先运行，如优先级算法是优先级最高的作业优先运行，但并不保证作业占用了多少处理机时间。另外也未考虑到调度的公平性。17.保证调度算法是如何做到调度的公平性的？答：保证调度算法是另外一种类型的调度算法，它向用户所做出的保证并不是优先运行，而是明确的性能保证，该算法可以做到调度的公平性。一种比较容易实现的性能保证是处理机分配的公平性。如果在系统中有n个相同类型的进程同时运行，为公平起见，须保证每个进程都获得相同的处理机时间1/n。18.公平分享调度算法又是如何做到调度的公平性的？答：在公平分享调度算法

33、中，调度的公平性主要是针对用户而言，使所有用户能获得相同的处理机时间，或所要求的时间比例。19.为什么在实时系统中，要求系统(尤其是CPU)具有较强的处理能力？答：在实时系统中通常有多个实时任务，若处理机的处理能力不强，则有可能因处理机忙不过来，而致使某些实时任务不能得到及时处理，从而导致发生难以预料的后果20.按调度方式可将实时调度算法分为哪几种？答：非抢占式和抢占式。非抢占式又分为非抢占式轮转调度算法和非抢占式优先调度算法，抢占式又分为基于时钟中断的抢占式优先级调度算法和立即抢占的优先级调度算法。21.什么是最早截止时间优先调度算法？举例说明。答：根据任务的开始截止时间确定的任务优先级调度

34、算法。截止时间越早则优先级越高。该算法要求在系统中保持一个实时任务就绪队列，该队列按各任务截止时间的先后排序。22.什么是最低松弛度优先调度算法？举例说明。答：该算法是根据任务的紧急(或松弛)程度，来确定任务的优先级。任务的紧急程度越高，为该任务所赋予的优先级就越高，以使之优先执行。例如，一个任务在200ms时必须完成，而它本身所需的运行时间就有100ms，因此，调度程序必须在100ms之前调度执行，该任务的紧急程度(松弛程度)为100ms。又如，另一任务在400ms时必须完成，它本身需要运行150ms，则其松弛程度为250ms。23.何谓“优先级倒置”现象，可采取什么方法来解决？答：当前OS

35、广泛采用优先级调度算法和抢占方式，然而在系统中存在着影响进程运行的资源而可能产生“优先级倒置”的现象，即高优先级进程(或线程)被低优先级进程(或线程)延迟或阻塞。24.试分别说明可重用资源和可消耗资源的性质。答：可重用性资源：每一个可重用性资源中的单元只能分配给一个进程使用，不允许多个进程共享。进程在使用可重用性资源时，须按照这样的顺序：请求资源、使用资源、释放资源。系统中每一类可重用性资源中的单元数目是相对固定的，进程在运行期间既不能创建也不能删除它。可消耗性资源：每一类可消耗性资源的单元数目在进程运行期间是可以不断变化的，有时它可以有许多，有时可能为0。进程在运行过程中，可以不断创造可消耗

36、性资源的单元，将它们放入该资源类的缓冲区中，以增加该资源类的单元数目。进程在运行过程中，可以请求若干个可消耗性资源单元，用于进程自己的消耗，不再将它们返回给该资源类中。25.试举例说明竞争不可抢占资源所引起的死锁。答：例如，系统中有两个进程P1和P2，它们都准备写两个文件F1和F2，而这两者都属于可重用和不可抢占性资源。进程P1先打开F1，然后再打开文件F2；进程P2先打开文件F2，后打开F1，下面示出了这段代码。P1P2. . Open(f1,w);Open(f2,w);Open(f2,w); Open(f1,w);两个进程P1和P2在并发执行时，如果P1先打开F1和F2，然后P2才去打开F

37、1(或F2)，由于文件F1(F2)已被P1打开，故P2会被阻塞。当P1写完文件F1(或F2)而关闭F1(F2)时，P2会由阻塞状态转为就绪状态，被调度执行后重新打开文件F1(或F2)。在这种情况下，P1和P2都能正常运行下去。若P2先打开F1和F2，然后P1才去打开F1(或F2)，P1和P2同样也可以正常运行下去。但如果在P1打开F1的同时，P2去打开F2，每个进程都占有一个打开的文件，此时就可能出现问题。因为当P1试图去打开F2，而P2试图去打开F1时，这两个进程都会因文件已被打开而阻塞，它们希望对方关闭自己所需要的文件，但谁也无法运行，因此这两个进程将会无限期地等待下去，而形成死锁。26.

38、 为了破坏“请求和保持”条件而提出了两种协议，试比较这两种协议。、答：第一种协议在所有进程开始运行之前，必须一次性地申请其在整个运行过程中所需的全部资源，并且在分配资源时，只要有一种资源不能满足进程的要求，即使其它所需的各种资源都空闲也不分配给该进程，而让该进程等待。因此有资源被严重浪费、进程经常会发生饥饿现象等缺点。第二种协议是对第一种协议的改进，它允许一个进程只获得运行初期所需的资源后，便开始运行。进程运行过程中再逐步释放已分配给自己的，且已用毕的全部资源，然后再请求新的所需资源。如此便可提高设备的利用率，还可减少进程发生饥饿的概率。27.何谓死锁？产生死锁的原因和必要条件是什么？答：死锁

39、是指多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局，当进程处于这种僵持状态时，若无外力作用，它们都将无法再向前推进。产生死锁的原因为竞争资源和进程间推进顺序非法。其必要条件是：互斥条件、请求和保持条件、不剥夺条件、环路等待条件。28. 在解决死锁问题的几个方法中，哪种方法最易于实现？哪种方法使资源利用率最高？答：解决死锁的四种方法即预防、避免、检测和解除死锁中，预防死锁最容易实现；避免死锁使资源的利用率最高。29.请详细说明可通过哪些途径预防死锁。答：(1)破坏“请求和保持”条件，就是如果系统有足够资源，便一次性把进程需要的所有资源分配给它；(2)破坏“不可抢占”条件，就是已经拥有资源的进程，

40、当它提出新资源请求而不能立即满足时，必须释放它已保持的所有资源，待以后需要时再重新申请； (3) 破坏“循环等待”条件，就是将所有资源按类型排序标号，所有进程对资源的请求必须严格按序号递增的次序提出。30在银行家算法的例子中，如果P0发出请求向量由Request(0,2,0)改为Request(0,1,0)，问系统可否将资源分配给它？答：（1）可以。银行家算法各种资源数量分别为10、5、7，在T0时刻的资源分配如图所示：（2）具体分析如下：Requst0(0,1,0)=Need0(7,4,3); Requst0(0,1,0)=Available(2,3,0);系统先假定可为P0分配资源，并修改

41、Available0，Allocation0和Need0向量，由此形成的资源变化情况如下图所示：（3）P0请求资源：P0发出请求向量Requst0(0,1,0),系统按银行家算法进行检查： Requst0(0,1,0)=Need0(7,4,3); Requst0(0,1,0)=Available(2,3,0); 系统暂时先假定可为P0分配资源，并修改_有关数据，如下图所示综上所述系统可以将资源分配给它。31银行家算法中出现以下资源分配，试问（1）该状态是否安全？（2）若进程P2 提出Request(1,2,2,2)后，系统能否将资源分配给它？试问： （1）该状态是否安全？（2）若进程P2提出请

42、求Request（1,2,2,2）后，系统能否将资源分配给它？答： （1）安全，因为存在安全序列P0,P3,P4,P1,P2（2）系统能分配资源，分析如下。 Request(1,2,2,2) = Need2(2,3,5,6); Request(1,2,2,2) = Available2(1,3,5,4)； 系统先假定可为P2分配资源，并修改Available2，Allocation2和Need2向量，由此形成的资源变化情况如下图所示： 再利用安全性算法检查此时系统是否安全。如下图由此进行的安全性检查得知，可以找到一个安全序列P2,P0,P1,P3,P4。第四章1为什么要配置层次式存储器？答：设

43、置多个存储器可以使存储器两端的硬件能并行工作；采用多级存储系统，特别是Cache 技术，是减轻存储器带宽对系统性能影响的最佳结构方案；在微处理机内部设置各种缓冲存储器，减轻对存储器存取的压力。增加CPU中寄存器数量大大缓解对存储器压力。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？答： （1）绝对装入方式，只适用于单道程序环境。（2）可重定位装入方式，适用于多道程序环境。（3）动态运行时装入方式，用于多道程序环境；不允许程序运行时在内存中移位置。3. 何谓静态链接？静态链接时需要解决两个什么问题？答：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

44、入模块，以后不再拆开的链接方式。将几个目标链接装配成一个装入模块时，需解决以下两个问题：1、将相对地址进行修改。即将除第一个模块外的相对地址修改成装入模块中的相应的相对地址。（第一个模块A的相对地址不变，仍为0）2、变换外部调用符号。即将每个模块中所用的外部调用符号，都变换为相对地址。4. 何谓装入时动态链接？装入时动态连接方式有何优点？答：对比静态链接，装入时动态链接是在装入内存时，边链接边装入。装入时动态链接可以让目标模块可共享，易于修改。因为，动态链接在每次装入内存时都需要重新链接，所以，对单个的目标模块很容易修改和更新，而且目标模块的共享也很容易。5. 何谓运行时动态链接？运行时动态链

45、接方式有何优点？答：对比装入时动态链接，运行时动态链接是在程序运行时才链接所需的目标模块。运行时动态链接可以让程序运行所必须得模块之外的模块不链接，加快程序的装入过程，节省大量的内存空间。6. 在动态分区分配方式中，应如何将各空闲分区链接成空闲分区链？答：在动态分区分配中，介绍了七种算法，其中首次适应、循环首次适应算法需要按照地址递增的顺序链接分区，最佳适应、最坏适应算法需要按照分区的大小来链接分区，快速适应、伙伴系统、哈希算法需要按照分区的大小分类链接成不同种类的空闲分区链。7. 为什么要引入动态重定位？如何实现？答：在内存分配过程中，不免出现许多不可利用的小的空闲空间以至于造成了内存的利用

46、率不高。如果让已经存在的程序紧凑起来，那么，那些不可利用的小的空闲空间也就连成了更大的空闲空间以供利用，移动已经在内存中的程序就是动态重定位。关于如何实现，在从系统中增设一个重定位寄存器，用它来存放程序(数据)在内存中的起始地址，程序运行时，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成的。绝对地址是在程序运行时产生，那么对内存中的程序也就可以移动位置而可以用相对地址。8. 什么是基于顺序搜索的动态分区分配算法？它可分为哪几种？答：我们通常将系统中的空闲分区链接成一个链，然后在分配分区的时候依次搜索空闲分区链上的空闲分区，去寻找一个其大小能满足要求的分区，定义如何搜索的算法就是基于

47、顺序搜索的动态分区分配算法。它分为首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法、最坏适应算法。9. 在采用首次适应算法回收内存时，可能出现哪几种情况？应怎样处理这些情况？答：回收内存的时候，我们把将要回收的内存区的首址拿到空闲分区链表中比对找出插入点(按照空闲分区链的构建算法)，如果将要回收的内存和插入点的左、右或者两者都相邻，那就把相邻的区合并成一个区，如果不相邻那就单独作为一个区插入进去，并修改相关的数据结构中的值。10. 什么是基于索引搜索的动态分区分配算法？它可分为哪几种？答：我们把空闲分区按照某种属性(通常是大小)分类，把每一类都链接起来形成一个链表，建立一个表把每类链表的相关信息写

48、进去以供索引，按照这个数据分配空闲分区的算法叫做基于索引搜索的动态分区分配算法。它分为快速适应算法、伙伴系统、哈希算法。11令表示大小为、地址为x 的块的伙伴系统地址，试写出的通用表达式。答:当时，；当 时，12分区存储管理中常用那些分配策略？比较它们的优缺点。答：分区存储管理中的常用分配策略：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。首次适应算法优缺点：保留了高址部分的大空闲区，有利于后来的大型作业分配；低址部分不断被划分，留下许多难以利用的小空闲区，每次查找都从低址开始增加了系统开销。循环首次适应算法优缺点：内存空闲分区分布均匀，减少了查找系统开销；缺乏大空闲分区，导致不

49、能装入大型作业。最佳适应算法优缺点：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空闲区。最坏适应算法优缺点：剩下空闲区不太小，产生碎片几率小，对中小型文件分配分区操作有利；存储器中缺乏大空闲区，对大型文件分区分配不利。13. 为什么要引入对换？对换可分为哪几种类型？答：为了提高系统的吞吐量，提高内存的利用率和处理机的利用率。对换可分为整体对换和局部对换(分段或页面对换)。14. 对文件区管理的目标和对对换空间管理的目标有何不同？答：对文件区的管理，主要是注重存储器利用率，其次才是存取的速度，故采取的是离散存储方式。但是对于对换区，我们主要是注重文件的存取速度，其次才是

50、存储器的利用率，故采用的是连续分配的方式。15. 为实现对换，系统应具备哪几方面的功能？答：为了实现对换，系统必须实现的是：对对换空间的管理，进程的换入和进程的换出。16. 在以进程为单位进行对换时，每次是否都将整个进程换出？为什么？答：在选择换出程序之后，在对进程进行换出时，只能换出那些非共享的程序和数据段，而对于那些共享的数据段，只要有其他进程还需要，就不能换出。实质上，共享的程序和数据段不属于哪个进程。17. 基于离散分配时所用的基本单位不同，可将离散分配分为哪几种？答：分为分页存储管理方式，分段存储管理方式，段页式存储管理方式。18. 什么是页面？什么是物理块？页面的大小应如何确定？答

51、：将进程的逻辑地址空间分成若干等分，同时相应的把内存也分成若干等分，前者产生的分组叫做页面，后者产生的分组称为物理块或页框。页面的大小应选择适中，应该是2的幂，通常为1K8K，根据分配算法灵活变化。19. 什么是页表？页表的作用是什么？答：分页系统采用的是离散分配方式，所以，进程的各个页允许离散的存储在内存的任意物理块中，所以就建立一张映射表反应他们的对应关系，这张表就叫页表。页表反应的是进程的逻辑地址和内存的物理地址的映射。通过查找页表可以知道进程的逻辑地址的相应页在内存中放在何处。20. 为实现分页存储管理，需要哪些硬件支持？答：需要页表寄存器、物理地址寄存器和联想寄存器(快表)。页表寄存

52、器和物理地址寄存器是地址变换机构所需的基本寄存器，联想寄存器是优化了地址转换过程后需要添加的一个寄存器。21. 在分页系统中是如何实现地址变换的？答：首先，进程运行时从进程的PCB中把页表始址和页表长度放入页表寄存器中，当进程要访问某个逻辑地址中的数据的时候，分页地址变换机构会自动的将有效地址(逻辑地址)分为页号和页内地址。讲页号和页表寄存器中的页表长度相比，如果页号比较大则说明访问越界，抛出中断。否则利用页号、页表始址和页表项长度计算出相应的页表中的位置(因为页表在内存中，所以需要计算对应的地址，而不是想象中的直接匹配页号，相当于“起点+单位数*单位长度”)，从而得到物理块号。把物理块号和页

53、内地址同时送入物理地址寄存器中，相结合得到物理地址。22. 具有快表时是如何实现地址变换的？答：首先，以前转换过程中查找过的页表项会被记录在快表之中。在每次需要访问逻辑地址中的数据的时候，都会根据页号先到快表中查看有没有对应的匹配项，如果有就直接得到相应的物理块号而不需要进过利用始址、页号和页表项长度计算后去内存中查表。得到物理块号后依然是送到物理地址寄存器中和页内地址结合形成最后的物理地址。23. 较详细的说明引入分段存储管理是为了满足用户的哪几方面的需要？答：方便编程、信息共享、信息保护、动态增长和动态链接。24. 在具有快表的段页式存储管理方式中，如何实现地址变换？答：与分页系统中方式一

54、样，只是多了一个维度就是检索段号以后才可以得到页表，再用段内页号和页表进行匹配，得到物理块号，最后和页内地址结合得到物理地址。25. 为什么说分段系统比分页系统更易于实现信息的共享和保护？答：信息的共享和保护都是以信息的逻辑单位为基础的，所以，经常是以一个段为基本单位进行保护和共享的。但是在分页系统中，可能一个信息的逻辑单位有很多页，且一页中可能含有不同程序段的数据或程序。26. 分页和分段存储管理有何区别？答：页是信息的物理单位，而段是信息的逻辑单位。页的大小固定而且由系统决定，段的大小不固定，通常由编译程序划分。分页用户程序地址空间是一维的，分段用户程序地址空间是二维的。27. 试全面比较

55、连续分配和离散分配方式。答：连续分配方式不需要额外的硬件支持，且实现算法相对简单。但是在很多情况下会造成内存利用率低，系统吞吐量小和CPU利用率低等情况，虽然可以通过紧凑等方式有所调节，但是紧凑也会造成很大的系统开销。离散分配方式需要额外的硬件支持，且实现的算法相对比较复杂，但是出于用户或操作系统的角度，离散分配方式在系统性能上或实现功能上明显比连续分配更灵活。比如信息的保护和共享等等方面，离散比连续更加容易实现。第5章 虚拟存储器1、常规存储器管理方式具有哪两大特征？它对系统性能有何影响？ 答：一次性：进程必须全部装入内存，对空间浪费非常大； 驻留性：在程序运行过程中，进程全部驻留在内存，暂

56、时不用的数据无法释放。 2.什么是程序运行时的时间局限性和空间局限性？ 答：（1）时间局限性：如果程序中的某条指令一旦执行，则不久的将来该指令可能再次被执行；如果某个存储单元被访问，则不久的将来该存储单元可能再次被访问。产生时间局限性的典型原因是在程序中存在着大量的循环操作。 （2）空间局限性：一旦程序访问了某个存储单元，则在不久的将来，其附近的存储单元也最有可能被访问，即程序在一段时间内所访问的地址，可能集中在一定的范围内。产生空间局限性的典型原因是程序是顺序执行的。 3.虚拟存储器有哪些特征？其中最本质的特征是什么？ 答：虚拟存储器有多次性、对换性、虚拟性三大特征。最本质的特征是虚拟性。

57、4.实现虚拟存储器需要哪些硬件支持？ 1.请求分页（段）的页（段）表机制 2.缺页（段）中断机构 3.地址变换机构 5.实现虚拟存储器需要哪几个关键技术？ 答：（1）在分页请求系统中是在分页的基础上，增加了请求调页功能和页面置换功能所形成的页式虚拟存储系统。允许只装入少数页面的程序（及数据），便启动运行。（2）在请求分段系统中是在分段系统的基础上，增加了请求调段及分段置换功能后形成的段式虚拟存储系统。允许只装入少数段（而非所有段）的用户程序和数据，即可启动运行。 6.在请求分页系统中，页表应包括哪些数据项？每项的作用是什么？ 答：页表应包括：页号、物理块号、状态位P、访问字段A、修改位M和外存

58、地址。状态位P ：指示该页是否调入内存，供程序访问时参考；访问字段A ：用于记录本页在一段时间内被访问的次数，或最近已有多长时间未被访问，提供给置换算法选择换出页面时参考；修改位M： 表示该页在调入内存后是否被修改过；外存地址：用于指出该页在外存上的地址，通常是物理块号，供调入该页时使用。 7. 试比较缺页中断机构与一般的中断，它们之间有何明显的区别？ 答：1.一般中断只需要保护现场然后就直接跳到需及时处理的地方。 2. 缺页中断除了保护现场之外，还要判断内存中是否有足够的空间存储所需的页或段，然后再把所需页调进来再使用。8请详细说明请求分页系统的地址变换过程。答：请求分页系统的地址变换过程如

59、下：（图略去）1）取逻辑地址分解为页号P和页内偏移w;2) 根据页号查找页表，获得该页的描述信息；3）若该页中断位为1，产生缺页中断；4）更新该页的描述信息；5）根据页块号和页内偏移w，计算物理地址。9、何谓固定分配局部置换和可变分配全局置换的内存分配策略？(1)固定分配局部置换：为每个进程分配一组固定数目的物理块，在进程运行期间不再改变；如果在进程运行的过程中发生缺页，则只能从分配给该进程的n个页面中选出一页换出，然后调入新的一页。(2)可变分配全局置换：先为每个进程分配一定数目的物理块，在进程运行期间块数目可以适当增加或减少；如果在进程运行的过程中发生缺页，则从OS所保留的空闲物理块中取出

60、一块，分配给该进程，或者在所有进程的全部物理块中，按算法选出应换出的页面，将其换出，空出一块来，调入新的一页。10.在请求分页系统中，应从何处将所需页面调入内存？ 答：请求分页系统中的缺页从何处调入内存分三种情况： （1）系统拥有足够对换区空间时，可以全部从对换区调入所需页面，提高调页速度。在进程运行前将与该进程有关的文件从文件区拷贝到对换区。 （2）系统缺少足够对换区空间时，不被修改的文件直接从文件区调入；当换出这些页面时，未被修改的不必换出，再调入时，仍从文件区直接调入。对于可能修改的，在换出时便调到对换区，以后需要时再从对换区调入。 （3）UNIX 方式。未运行页面从文件区调入。曾经运行

61、过但被换出页面，下次从对换区调入。UNIX 系统允许页面共享，某进程请求的页面有可能已调入内存，直接使用不再调入。 11.试说明在请求分页系统中页面的调入过程。答：每当程序所要访问的页面未在内存时，便向 CPU 发出一缺页中断，中断处理程序首先保留 CPU 环境，分析中断原因后转入缺页中断处理程序。该程序通过查找页表，得到该页在外存的物理块后，如果此时内存能容纳新页，则启动I/O 将所缺之页调入内存，然后修改页表。如果内存已满，则须先按照某种置换算法从内存中选出一页准备换出；如果该页未被修改过，可不必将该页写回磁盘；但如果此页已被修改，则必须将它写回磁盘，然后再把所缺的页调入内存，并修改页表中的相应表项，置其存在位为“1” ，并将此页表项写入快表中。在缺页调入内存后，利用修改后的页表，去形成所要访问数据的物理地址，再去访问内存数据。整个页面的调入过程对用户是透明的。12.在请求分页系统中，常采用哪几种页面置换算法？ 答：采用的页面置换算法有：最佳置换算法和先进先出置换算法，最近最久未使用（LRU）置换算法，Clock置换算法，最少使用置换算法，页面缓冲算法等。13.在一个请求分页系统中，采