网院作业操作系统课后作业 已做.docx
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网院作业操作系统课后作业已做
第一章：
操作系统引论
1.什么是操作系统？
可以从哪些角度阐述操作系统的作用？
答：
（1）操作系统是管理系统资源,控制程序执行,改善人机界面,提供各种服务,合理组织计算机工作流程和为用户使用计算机提供良好运行环境的一种系统软件.
（2）用户角度：
用户与计算机硬件系统之间接口
资源管理角度：
计算机资源的管理者，处理机管理、存储器管理、I/O设备管理、文件管理
2.简要叙述批处理操作系统、分时操作系统和实时操作系统的概念及特点。
答：
采用批量处理作业方式的操作系统叫多道批量操作系统（BatchOperatingSystem）.
实时操作系统（RealTimeOperatingSystem）是指外界事件或数据产生时,能够接收并以足够快的速度予以处理,其处理的结果又能在规定的时间之内来控制生产过程或对处理系统作出快速响应,并控制所有实时任务协调一致运行的操作系统.
允许多个联机用户同时使用一台计算机系统进行计算的操作的系统统称分时操作系统（TimeSharingOperatingSystem）.
3.操作系统需要管理哪些资源？
它的基本功能是什么？
答：
操作系统（OperatingSystem，简称OS），是电子计算机系统中负责支撑应用程序运行环境以及用户操作环境的系统软件，同时也是计算机系统的核心与基石。
它的职责常包括对硬件的直接监管、对各种计算资源（如内存、处理器时间等）的管理、以及提供诸如作业管理之类的面向应用程序的服务等等。
4.操作系统对外提供了哪些接口？
答：
（1）操作系统的命令接口:
通过在用户和操作系统之间提供高级通信来控制程序运行，用户通过输入设备发出一系列命令告诉操作系统执行所需功能，它包括了键盘操作命令和作业控制命令，称为作业一级的用户接口。
命令接口的两种最普遍和主要的方式是直接命令方式（命令行）和间接命令方式（命令文件）。
（2）操作系统的程序接口:
它是用户程序和操作系统之间的接口，用户程序通过它们使用系统资源及系统服务，这种接口方式通常采用若干系统调用组成。
系统调用是操作系统对外提供的一批系统子功能，是一类特殊的过程调用，由机器指令完成。
（3）操作系统的交互界面:
它直接支持界面和程序界面，提供一个易用性的操作平台，使用户非常方便地寻找和使用各种命令、执行各类程序，完成各种操作。
第二章：
进程管理
1．PCB有什么作用？
PCB中主要包括什么信息？
为什么说PCB是进程存在的唯一标志？
答:
进程控制块（ProcessContro1B1ock，简称PCB）是用来记录进程状态及其他相关信息的数据结构,PCB是进程存在的唯一标志，PCB存在则进程存在。
系统创建进程时会产生一个PCB，撤销进程时，PCB也自动消失.
2．请画出完整的进程状态转换图并说出在什么情况下进程会出生何种状态转换。
答：
3．进程在运行时存在那两种制约关系？
并举例说明。
答:
多进程并发执行时存在着间接制约和直接制约两种关系。
间接制约关系是多个进程间彼此无任何逻辑上的关系，仅由于它们同处于一个系统共享系统资源而发生了制约关系。
如分时系统中有两个用户进程分别编译他们的PASCAL源程序，在单CPU系统中这两个进程只能分时占用处理机编译各自的源程序，它们间存在着间接制约关系。
直接制约关系是多个协作进程之间存在的逻辑上制约关系，即一个进程的执行依赖于另一个进程的消息，当一个进程没有得到另一个进程的消息时应等待，直到消息到达被唤醒为止。
如共享一缓冲器的读进程和打印进程，它们间存在着直接制约关系，因为两个进程必须同步才能完成共同的任务。
4．用信号量（signal和wait操作）实现下图所示前趋关系：
答：
wait（S）:
whileS≤0dono-op
S∶=S-1;
signal（S）:
S∶=S+1;
5．试比较进程间低级和高级通信工具。
当前有哪几种进程间高级通信工具？
答：
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。
第三章：
处理机调度与死锁
1．什么是处理机高级、中级和低级调度？
各级调度的主要任务是什么？
答：
（1）高级调度：
又称作业调度。
其主要功能是根据一定的算法，从输人的一批作业中选出若干个作业，分配必要的资源，如内存、外设等，为它建立相应的用户作业进程和为其服务的系统进程（如输人、输出进程），最后把它们的程序和数据调人内存，等待进程调度程序对其执行调度，并在作业完成后作善后处理工作。
（2）中级调度：
又称交换调度。
为了使内存中同时存放的进程数目不至于太多，有时就需要把某些进程从内存中移到外存上，以减少多道程序的数目，为此设立了中级调度。
特别在采用虚拟存储技术的系统或分时系统中，往往增加中级调度这一级。
所以中级调度的功能是在内存使用情况紧张时，将一些暂时不能运行的讲程从内存对换到外存上等待。
当以后内存有足够的空闲空间时，再将合适的进程重新换人内存，等待进程调度。
引人中级调度的主要目的是为了提高内存的利用率和系统吞吐量。
它实际上就是存储器管理中的对换功能。
（3）低级调度：
又称进程调度。
其主要功能是根据一定的算法将CPU分派给就绪队列中的一个进程。
执行低级调度功能的程序称做进程调度程序，由它实现CPU在进程间的切换。
进程调度的运行频率很高，在分时系统中往往几十毫秒就要运行一次。
进程调度是操作系统中最基本的一种调度。
在一般类型的操作系统中都必须有进程调度，而且它的策略的优劣直接影响整个系统的计能。
2．什么是死锁？
产生死锁的原因和必要条件是什么？
答：
（1）一组进程中,每个进程都无限等待被该组进程中另一进程所占有的资源,因而永远无法得到的资源,这种现象称为进程死锁,这一组进程就称为死锁进程。
（2）根本原因是:
资源有限且操作不当；
（3）必要条件:
互斥条件，不可抢占条件，占有且申请条件，循环等待条件。
3．下列A、B、C、D四个进程在FCFS和SJF调度方式下的平均周转时间和调度先后顺序。
进程名
到达时间
服务时间
A
0
1
B
1
100
C
2
1
D
3
100
答：
平均周转时间=（1+1+100+2+1+3+100）/4=52
调度先后顺序为：
ACBD
银行家算法中，若出现下述资源分配情况：
Process
Allocation
Need
Avilable
P0
0032
0012
1622
P1
1000
1750
P2
1354
2356
P3
0332
0652
P4
0014
0656
试问：
（1）该状态是否安全？
（2）若进程P2提出请求Request（1,2,2,2）后，系统能否将资源分配给它？
答：
不安全，不会分配。
第四章：
存储器管理
1．简述存储器层次结构分几层，每层存放什么数据，作用是什么？
答：
按照与CPU的接近程度，存储器分为内存储器与外存储器，简称内存与外存。
内存储器又常称为主存储器（简称主存），属于主机的组成部分；外存储器又常称为辅助存储器（简称辅存），属于外部设备。
CPU不能像访问内存那样，直接访问外存，外存要与CPU或I/O设备进行数据传输，必须通过内存进行。
在80386以上的高档微机中，还配置了高速缓冲存储器（chache），这时内存包括主存与高速缓存两部分。
对于低档微机，主存即为内存。
2．分区存储管理中常用哪些分配策略？
比较它们的优缺点。
答：
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。
3．虚拟存储器有那些特征？
其中最本质的特征是什么？
答：
a.虚拟存储器具有离散性，多次性，对换性和虚拟性的特征；b.其中最本质的特征是离散性。
4．图示并解释请求分页式存储管理地址转换过程。
答：
5．一个作业按依访问如下页面7、0、1、2、0、3、0、4、2、3、0、3、2、1、2、0、1、7、0、1，若分配给该作业的物理块数M为3，计算在Optical、FIFO和LRU置换算法下的缺页中断次数和缺页率。
答:
解：
设M=3
如果将前三页计算其中，其缺页次数为9次，缺页率为9/12=75%；
如果不计入前三页，其缺页次数为6次，缺页率为6/12=50%。
M=4
如果将前四页计算其中，其缺页次数为10次，缺页率为10/12=83.3%。
块数多了，并没有降低缺页率，反而占内存多。
但实际中，统计次数应更多，以便得出更接近实际的结果。
如果不计入前四页，其缺页次数为6次，缺页率为6/12=50%。
第五章：
设备管理
1．计算机系统中I/O设备有哪些分类方式？
答：
有程序I/O（轮询）、中断、DMA、通道。
前三种在微机中很常见。
2．简要叙述四种I/O控制方式的工作过程。
答：
（1）程序I/O方式：
处理机对I/O设备的控制，采取程序I/O（Programmed I/O）方式或称为忙一等待方式。
即：
①在处理机相控制器发出一条I/O指令启动输入设备输入数据时，要同时把状态寄存器的忙/闲标志busy置为1，然后不断地循环测试busy：
②再去启动读下一个数据，并置busy=1。
（2）中断驱动I/O控制方式 对I/O设备的控制，当某进程要启动某个I/O设备工作时，便由CPU向相应的设备控制器发出一条I/O命令，然后立即返回继续执行原来的任务。
设备控制器便按照该命令的要求去控制I/O设备。
其工作流程如图5-7所示：
（3）直接存储器访问DMA控制方式
①CPU从磁盘读入一个数据块时，向磁盘控制器发送一条读命令。
该命令被送到其中的命令寄存器CR中；将发送数据的内存始址放到MAR中；要读的数据的字节数送入DC中，将磁盘中的源地址送到I/O控制逻辑上。
②启动DMA控制器进行数据传送，此时CPU可去处理其他任务。
（整个数据传送过程由DMA控制器进行控制）。
（4）I/O通道控制方式
通道是通过执行通道程序并与设备控制器共同实现对I/O设备的控制。
通道程序是由一系列的通道指令（通道命令）所构成的，与一般的机器指令不同，在它的每条指令中包含下列信息：
（1）操作码。
（2）内存地址。
（3）通道程序结束位P。
（4）计数。
（5）记录结束标志R。
3．什么是设备独立性？
如何实现设备独立性？
答：
（1）程序I/O方式：
处理机对I/O设备的控制，采取程序I/O（Programmed I/O）方式或称为忙一等待方式。
即：
①在处理机相控制器发出一条I/O指令启动输入设备输入数据时，要同时把状态寄存器的忙/闲标志busy置为1，然后不断地循环测试busy：
②再去启动读下一个数据，并置busy=1。
（2）中断驱动I/O控制方式 对I/O设备的控制，当某进程要启动某个I/O设备工作时，便由CPU向相应的设备控制器发出一条I/O命令，然后立即返回继续执行原来的任务。
设备控制器便按照该命令的要求去控制I/O设备。
其工作流程如图5-7所示：
（3）直接存储器访问DMA控制方式
①CPU从磁盘读入一个数据块时，向磁盘控制器发送一条读命令。
该命令被送到其中的命令寄存器CR中；将发送数据的内存始址放到MAR中；要读的数据的字节数送入DC中，将磁盘中的源地址送到I/O控制逻辑上。
②启动DMA控制器进行数据传送，此时CPU可去处理其他任务。
（整个数据传送过程由DMA控制器进行控制）。
（4）I/O通道控制方式
通道是通过执行通道程序并与设备控制器共同实现对I/O设备的控制。
通道程序是由一系列的通道指令（通道命令）所构成的，与一般的机器指令不同，在它的每条指令中包含下列信息：
（1）操作码。
（2）内存地址。
（3）通道程序结束位P。
（4）计数。
（5）记录结束标志R。
4．目前常用的磁盘调度算法有哪些？
每种算法优先考虑的问题是什么？
答：
（1）程序I/O方式：
处理机对I/O设备的控制，采取程序I/O（Programmed I/O）方式或称为忙一等待方式。
即：
①在处理机相控制器发出一条I/O指令启动输入设备输入数据时，要同时把状态寄存器的忙/闲标志busy置为1，然后不断地循环测试busy：
②再去启动读下一个数据，并置busy=1。
（2）中断驱动I/O控制方式 对I/O设备的控制，当某进程要启动某个I/O设备工作时，便由CPU向相应的设备控制器发出一条I/O命令，然后立即返回继续执行原来的任务。
设备控制器便按照该命令的要求去控制I/O设备。
其工作流程如图5-7所示：
（3）直接存储器访问DMA控制方式
①CPU从磁盘读入一个数据块时，向磁盘控制器发送一条读命令。
该命令被送到其中的命令寄存器CR中；将发送数据的内存始址放到MAR中；要读的数据的字节数送入DC中，将磁盘中的源地址送到I/O控制逻辑上。
②启动DMA控制器进行数据传送，此时CPU可去处理其他任务。
（整个数据传送过程由DMA控制器进行控制）。
（4）I/O通道控制方式
通道是通过执行通道程序并与设备控制器共同实现对I/O设备的控制。
通道程序是由一系列的通道指令（通道命令）所构成的，与一般的机器指令不同，在它的每条指令中包含下列信息：
（1）操作码。
（2）内存地址。
（3）通道程序结束位P。
（4）计数。
（5）记录结束标志R。
第六章：
文件管理
1．什么是文件的逻辑结构和物理结构？
按照这两种结构文件可以分为哪些类别？
各有什么特点？
答：
（1）程序I/O方式：
处理机对I/O设备的控制，采取程序I/O（Programmed I/O）方式或称为忙一等待方式。
即：
①在处理机相控制器发出一条I/O指令启动输入设备输入数据时，要同时把状态寄存器的忙/闲标志busy置为1，然后不断地循环测试busy：
②再去启动读下一个数据，并置busy=1。
（2）中断驱动I/O控制方式 对I/O设备的控制，当某进程要启动某个I/O设备工作时，便由CPU向相应的设备控制器发出一条I/O命令，然后立即返回继续执行原来的任务。
设备控制器便按照该命令的要求去控制I/O设备。
其工作流程如图5-7所示：
（3）直接存储器访问DMA控制方式
①CPU从磁盘读入一个数据块时，向磁盘控制器发送一条读命令。
该命令被送到其中的命令寄存器CR中；将发送数据的内存始址放到MAR中；要读的数据的字节数送入DC中，将磁盘中的源地址送到I/O控制逻辑上。
②启动DMA控制器进行数据传送，此时CPU可去处理其他任务。
（整个数据传送过程由DMA控制器进行控制）。
（4）I/O通道控制方式
通道是通过执行通道程序并与设备控制器共同实现对I/O设备的控制。
通道程序是由一系列的通道指令（通道命令）所构成的，与一般的机器指令不同，在它的每条指令中包含下列信息：
（1）操作码。
（2）内存地址。
（3）通道程序结束位P。
（4）计数。
（5）记录结束标志R。
2．外存分配有哪些方式？
答：
连续分配、链接分配、索引分配
3．什么是目录？
什么是目录文件？
文件控制块中包含什么信息项？
答：
文件控制块的有序集合构成文件目录，每个目录项即是一个文件控制块。
为了实现文件目录的管理，通常将文件目录以文件的形式保存在外存空间，这个文件就被称、为目录文件。
文件控制块三种信息：
①基本信息；②存储控制信息；③使用信息。
4．常用的文件存储空间管理方法有哪些？
答：
磁盘空间的组织管理方法—空闲表法、空闲链表法、位示图、成组链接法。
第八章：
网络操作系统
1．简述OSI七层模型分别是哪七层，每层有什么功能？
答：
（1）物理层：
OSI模型的最低层或第一层，该层包括物理连网媒介，如电缆连线连接器。
物理层的协议产生并检测电压以便发送和接收携带数据的信号。
（2）数据链路层：
OSI模型的第二层，它控制网络层与物理层之间的通信。
它的主要功能是如何在不可靠的物理线路上进行数据的可靠传递。
为了保证传输，从网络层接收到的数据被分割成特定的可被物理层传输的帧。
数据链路层的功能独立于网络和它的节点和所采用的物理层类型，它也不关心是否正在运行Word、Excel或使用Internet。
有一些连接设备，如交换机，由于它们要对帧解码并使用帧信息将数据发送到正确的接收方，所以它们是工作在数据链路层的。
（3）网络层：
OSI模型的第三层，其主要功能是将网络地址翻译成对应的物理地址，并决定如何将数据从发送方路由到接收方。
网络层通过综合考虑发送优先权、网络拥塞程度、服务质量以及可选路由的花费来决定从一个网络中节点A到另一个网络中节点B的最佳路径。
由于网络层处理路由，而路由器因为即连接网络各段，并智能指导数据传送，属于网络层。
在网络中，“路由”是基于编址方案、使用模式以及可达性来指引数据的发送。
（4）传输层：
OSI模型中最重要的一层。
传输协议同时进行流量控制或是基于接收方可接收数据的快慢程度规定适当的发送速率。
除此之外，传输层按照网络能处理的最大尺寸将较长的数据包进行强制分割。
（5）会话层：
负责在网络中的两节点之间建立和维持通信。
会话层的功能包括：
建立通信链接，保持会话过程通信链接的畅通，同步两个节点之间的对话，决定通信是否被中断以及通信中断时决定从何处重新发送。
（6）表示层：
应用程序和网络之间的翻译官，在表示层，数据将按照网络能理解的方案进行格式化；这种格式化也因所使用网络的类型不同而不同。
表示层管理数据的解密与加密，如系统口令的处理。
（7）应用层：
负责对软件提供接口以使程序能使用网络服务。
术语“应用层”并不是指运行在网络上的某个特别应用程序，应用层提供的服务包括文件传输、文件管理以及电子邮件的信息处理。
2．TCP/IP网络体系结构分几层？
每层作用是什么？
答：
（1）应用层：
应用程序间沟通的层，如简单电子邮件传输（SMTP）、文件传输协议（FTP）、网络远程访问协议（Telnet）等。
（2）传输层：
在此层中，它提供了节点间的数据传送服务，如传输控制协议（TCP）、用户数据报协议（UDP）等，TCP和UDP给数据包加入传输数据并把它传输到下一层中，这一层负责传送数据，并且确定数据已被送达并接收。
（3）互连网络层：
负责提供基本的数据封包传送功能，让每一块数据包都能够到达目的主机（但不检查是否被正确接收），如网际协议（IP）。
（4）网络接口层：
对实际的网络媒体的管理，定义如何使用实际网络（如Ethernet、Serial Line等）来传送数据。
3．为了实现网络通信，NOS必须具有什么基本功能？
答：
（1）建立和拆除通信链路；
（2）传输控制；（3）差错控制。
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