计算机操作系统第三版课后答案整理.docx
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计算机操作系统第三版课后答案整理
计算机操作系统课后答案
计算机操作系统【第一章】
1.设计现代OS的主要目标是什么?
方便性，有效性，可扩充性和开放性.
1OS的作用可表现为哪几个方面?
a.OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口；
b.OS作为计算机系统资源的管理者；
c.OS作为扩充机器.
1.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?
不断提高计算机资源利用率和系统吞吐量的需要；
平均周转时间长，无交互能力.
1实现分时系统的关键问题是什么?
应如何解决?
a.关键问题：
及时接收，及时处理;
b.对于及时接收，只需在系统中设置一多路卡，多路卡作用是使主机能同时接收用户从各个终端上输
入的数据；
---对于及时处理，应使所有的用户作业都直接进入内存，在不长的时间内，能使每个作业都运行
一次.
1为什么要引入实时操作系统?
更好地满足实时控制领域和实时信息处理领域的需要.
1OS具有哪几大特征?
它的最基本特征是什么?
a.并发（Concurrence）,共享（Sharing）,虚拟（Virtual）,异步性（Asynchronism）.
b.其中最基本特征是并发和共享.
1内存管理有哪些主要功能?
它们的主要任务是什么?
a.主要功能:
内存分配，内存保护，地址映射和内存扩充等.
b.内存分配的主要任务是为每道程序分配内存空间，提高存储器利用率，以减少不可用的内存空间，
允许正在运行的程序申请附加的内存空间，以适应程序和数据动态增长的需要.
---内存保护的主要任务是确保每道用户程序都在自己的内存空间中运行，互不干扰.
---地址映射的主要任务是将地址空间中的逻辑地址转换为内存空间中与之对应的物理地址.
---内存扩充的主要任务是借助虚拟存储技术，从逻辑上去扩充内存容量.
1处理机管理具有哪些功能?
它们的主要任务是什么?
a.进程控制，进程同步，进程通信和调度.
b.进程控制的主要任务是为作业创建进程，撤销已结束的进程，以及控制进程在运行过程中的状态
转换.
---进程同步的主要任务是对诸进程的运行进行调节.
---进程通信的任务是实现在相互合作进程之间的信息交换.
---调度分为作业调度和进程调度.作业调度的基本任务是从后备队列中按照一定的算法，选择出若干个
作业，为它们分配必要的资源;而进程调度的任务是从进程的就绪队列中，按照一定的算法选出一新
进程，把处理机分配给它，并为它设置运行现场，是进程投入运行.
1设备管理有哪些主要功能?
其主要任务是什么?
a.主要功能:
缓冲管理，设备分配和设备处理，以及虚拟设备等.
b.主要任务:
完成用户提出的I/O请求，为用户分配I/O设备；提高CPU和I/O设备的利用率；提高I/O速
度；以及方便用户使用I/O设备.
1文件管理有哪些主要功能?
其主要任务是什么?
a.主要功能:
对文件存储空间的管理，目录管理，文件的读，写管理以及文件的共享和保护.
b.主要任务:
对用户文件和系统文件进行管理，以方便用户使用，并保证文件的安全性.
1试在交互性，及时性和可靠性方面，将分时系统与实时系统进行比较.
a.分时系统是一种通用系统，主要用于运行终端用户程序，因而它具有较强的交互能力；而实时系统
虽然也有交互能力，但其交互能力不及前者.
b.实时信息系统对实用性的要求与分时系统类似，都是以人所能接收的等待时间来确定；而实时控制
系统的及时性则是以控制对象所要求的开始截止时间和完成截止时间来确定的.
c.实时系统对系统的可靠性要求要比分时系统对系统的可靠性要求高.
1是什么原因使操作系统具有异步性特征?
a.程序执行结果是不确定的,即程序是不可再现的.
b.每个程序在何时执行，多个程序间的执行顺序以及完成每道程序所需的时间都是不确定的,即不可预知性.
1何为微内核技术？
在为内核中通常提供了哪些功能？
1、足够小的内核2、基于客户？
服务器模式3、应用“机制与策略分离”原理4、采用面向对象技术
2、功能：
进程管理低级存储器管理中断和陷入处理
2.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?
为了使程序在多道程序环境下能并发执行，并能对并发执行的程序加以控制和描述，而引入了进程概念.
影响:
使程序的并发执行得以实行.
2.试从动态性，并发性和独立性上比较进程和程序?
a.动态性是进程最基本的特性，可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，
以及由撤销而消亡，因而进程由一定的生命期；而程序只是一组有序指令的集合，是静态实体.
b.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.
c.独立性是指进程实体是一个能独立运行的基本单位，同时也是系统中独立获得资源和独立调度的基本
单位.而对于未建立任何进程的程序，都不能作为一个独立的单位参加运行.
2.试说明PCB的作用?
为什么说PCB是进程存在的唯一标志?
a.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.PCB中记录了操作系统所需的用于
描述进程情况及控制进程运行所需的全部信息.因而它的作用是使一个在多道程序环境下不能独立运行
的程序（含数据），成为一个能独立运行的基本单位，一个能和其它进程并发执行的进程.
b.在进程的整个生命周期中，系统总是通过其PCB对进程进行控制，系统是根据进程的PCB而不是任何别
的什么而感知到该进程的存在的，所以说，PCB是进程存在的唯一标志.
2.试说明进程在三个基本状态之间转换的典型原因.
a.处于就绪状态的进程，当进程调度程序为之分配了处理机后，该进程便由就绪状态变为执行状态.
b.当前进程因发生某事件而无法执行，如访问已被占用的临界资源，就会使进程由执行状态转变为阻
塞状态.
c.当前进程因时间片用完而被暂停执行，该进程便由执行状态转变为就绪状态.
2.在创建一个进程时，需完成的主要工作是什么?
a.操作系统发现请求创建新进程事件后，调用进程创建原语Creat（）；
b.申请空白PCB；
c.为新进程分配资源；
d.初始化进程控制块；
e.将新进程插入就绪队列.
2.在撤消一个进程时，需完成的主要工作是什么?
a.OS调用进程终止原语；
b.根据被终止进程的标志符，从PCB集合中检索出该进程的PCB，从中读出该进程的状态；
c.若被终止进程正处于执行状态，应立即中止该进程的执行，并设置调度标志为真；
d.若该进程还有子孙进程，还应将其所有子孙进程予以终止；
e.将该进程所拥有的全部资源，或者归还给其父进程，或者归还给系统；
f.将被终止进程（它的PCB）从所在队列（或链表）中移出，等待其它程序来搜集信息..
2.试从调度性，并发性，拥有资源及系统开销几个方面，对进程和线程进行比较.
a.在引入线程的OS中，把线程作为调度和分派的基本单位，而把进程作为资源拥有的基本单位；
b.在引入线程的OS中，不仅进程之间可以并发执行，而且在一个进程中的多个线程之间，亦可并发
执行，因而使OS具有更好的并发性；
c.进程始终是拥有资源的一个独立单位，线程自己不拥有系统资源，但它可以访问其隶属进程的资源；
d.在创建，撤消和切换进程方面，进程的开销远远大于线程的开销.
2.什么是用户级线程和内核级线程?
.
a.内核级线程是依赖于内核的，它存在于用户进程和系统进程中，它们的创建，撤消和切换都由内核
实现；
---用户级线程仅存在于用户级中，它们的创建，撤消和切换不利用系统调用来实现，因而与内核无关，
内核并不知道用户级线程的存在.
b.内核级线程的调度和切换与进程十分相似，调度方式采用抢占式和非抢占式，调度算法采用时间轮转
法和优先权算法等，当由线程调度选中一个线程后，再将处理器分配给它；而用户级线程通常发生在
一个应用程序的诸线程之间，无需终端进入OS内核，切换规则也较简单，因而，用户级线程的切换
速度较快.
---用户级线程调用系统调用和调度另一个进程执行时，内核把它们看作是整个进程的行为，内核级线程
调用是以线程为单位，内核把系统调用看作是该线程的行为.
---对于用户级线程调用，进程的执行速度随着所含线程数目的增加而降低，对于内核级线程则相反.
.为什么要在OS中引入线程
使多个程序能够并发执行，以提高资源利用率和系统吞吐量，减少程序在并发执行时所付出的时空开销，是OS系统具有更好的并发性！
当前有哪几种高级通信机制？
共享存储器系统、消息传递系统、管道通信系统
进程在运行存在哪两种形式的制约，并举例2.
为什么进程在进入临界区之前应先执行“进入去”代码？
推出前又要执行“退出区”代码？
用于将临界区正被访问的标志恢复为未被访问的标志
同步机构应遵循哪些基本准则？
为什么？
空闲让进忙则等待有限等待让权等待
2..什么是临界资源和临界区?
a.一次仅允许一个进程使用的资源成为临界资源.
b.在每个进程中，访问临界资源的那段程序称为临界区.
2.为什么进程在进入临界区之前，应先执行"进入区"代码，在退出临界区后又执行"退出区"代码?
为了实现多个进程对临界资源的互斥访问，必须在临界区前面增加一段用于检查欲访问的临界资源是否正被访问的代码，如果未被访问，该进程便可进入临界区对资源进行访问，并设置正被访问标志，如果正被访问，则本进程不能进入临界区，实现这一功能的代码成为"进入区"代码；在退出临界区后，必须执行"退出区"代码，用于恢复未被访问标志.
2.在生产者－消费者问题中，如果缺少了signal（full）或signal（empty）,对执行结果会有何影响?
生产者－消费者问题可描述如下:
varmutex,empty,full:
semaphore:
=1,n,0;
buffer:
array[0,...,n-1]ofitem;
in,out:
integer:
=0,0;
begin
parbegin
producer:
begin
repeat
.
.
produceaniteminnextp;
.
.
wait（empty）;
wait（mutex）;
buffer（in）:
=nextp;
in:
=（in+1）modn;
signal（mutex）;
/****************/
signal（full）;
/****************/
untilfalse;
end
consumer:
begin
repeat
wait（full）;
wait（mutex）;
nextc:
=buffer（out）;
out:
=（out+1）modn;
signal（mutex）;
/****************/
signal（empty）;
/****************/
consumetheiteminnextc;
untilfalse;
end
parend
end
可见，生产者可以不断地往缓冲池送消息，如果缓冲池满，就会覆盖原有数据，造成数据混乱.而
消费者始终因wait（full）操作将消费进程直接送入进程链表进行等待，无法访问缓冲池,造成无限
等待.
2..在生产者－消费者问题中，如果将两个wait操作即wait（full）和wait（mutex）互换位置；或者是将signal（mutex）与signal（full）互换位置结果会如何?
varmutex,empty,full:
semaphore:
=1,n,0;
buffer:
array[0,...,n-1]ofitem;
in,out:
integer:
=0,0;
begin
parbegin
producer:
begin
repeat
.
.
produceaniteminnextp;
.
.
wait（empty）;
wait（mutex）;
buffer（in）:
=nextp;
in:
=（in+1）modn;
/*******************/
signal（full）;
signal（mutex）;
/*******************/
untilfalse;
end
consumer:
begin
repeat
/******************/
wait（mutex）;
wait（full）;
/******************/
nextc:
=buffer（out）;
out:
=（out+1）modn;
signal（mutex）;
signal（empty）;
consumetheiteminnextc;
untilfalse;
end
parend
end
a.wait（full）和wait（mutex）互换位置后，因为mutex在这儿是全局变量，执行完wait（mutex），则mutex
赋值为0，倘若full也为0，则该生产者进程就会转入进程链表进行等待，而生产者进程会因全局变量
mutex为0而进行等待，使full始终为0，这样就形成了死锁.
b.而signal（mutex）与signal（full）互换位置后，从逻辑上来说应该是一样的.
2.试修改下面生产者－消费者问题解法中的错误:
producer:
begin
repeat
.
.
produceraniteminnextp;
wait（mutex）;
wait（full）;/*应为wait（empty）,而且还应该在wait（mutex）的前面*/
buffer（in）:
=nextp;
/*缓冲池数组游标应前移:
in:
=（in+1）modn;*/
signal（mutex）;
/*signal（full）;*/
untilfalse;
end
consumer:
begin
repeat
wait（mutex）;
wait（empty）;/*应为wait（full）,而且还应该在wait（mutex）的前面*/
nextc:
=buffer（out）;
out:
=out+1;/*考虑循环，应改为:
out:
=（out+1）modn;*/
signal（mutex）;
/*signal（empty）;*/
consumeriteminnextc;
untilfalse;
end
2.试利用记录型信号量写出一个不会出现死锁的哲学家进餐问题的算法.
设初始值为1的信号量c[I]表示I号筷子被拿（I=1,2,3,4,...,2n）,其中n为自然数.
send（I）:
Begin
ifImod2==1then
{
P（c[I]）;
P（c[I-1mod5]）;
Eat;
V（c[I-1mod5]）;
V（c[I]）;
}
else
{
P（c[I-1mod5]）;
P（c[I]）;
Eat;
V（c[I]）;
V（c[I-1mod5]）;
}
End
答：
FCFS进程调度算法：
一种最简单的调度算法，比较有利于长作业（进程），而不利于短作业（进程）
SPF进程调度算法：
对短作业或短进程优先调度的算法。
该算法对长作业不利。
计算机操作系统【第四章】
3.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?
a.作业调度又称宏观调度或高级调度，其主要任务是按一定的原则对外存上处于后备状态的作业进行
---选择，给选中的作业分配内存，输入输出设备等必要的资源，并建立相应的进程，以使该作业的进
---程获得竞争处理机的权利.
b.进程调度又称微观调度或低级调度，其主要任务是按照某种策略和方法选取一个处于就绪状态的进
---程，将处理机分配给它.
c.为了提高内存利用率和系统吞吐量，引入了中级调度.
3选择调度方式和调度算法时，应遵循的准则是什么?
a.面向用户的准则有周转时间短，响应时间快，截止时间的保证，以及优先权准则.
b.面向系统的准则有系统吞吐量高，处理机利用率好，各类资源的平衡利用.
6.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?
（有待讨论）
3何谓死锁?
产生死锁的原因和必要条件是什么?
a.死锁是指多个进程因竞争资源而造成的一种僵局，若无外力作用，这些进程都将永远不能再向前推进;
b.产生死锁的原因有二，一是竞争资源，二是进程推进顺序非法；
c.必要条件是:
互斥条件，请求和保持条件，不剥夺条件和环路等待条件.
3在解决死锁问题的几个方法中，哪种方法最容易实现?
哪种方法使资源的利用率最高?
a.解决死锁可归纳为四种方法:
预防死锁，避免死锁，检测死锁和解除死锁；
b.其中，预防死锁是最容易实现的；
c.避免死锁使资源的利用率最高.
3请详细说明可通过哪些途径预防死锁?
a.摈弃"请求和保持"条件,就是如果系统有足够的资源，便一次性地把进程所需的所有资源分配给它；
b.摈弃"不剥夺"条件，就是已经保持了资源的进程，当它提出新的资源请求而不能立即得到满足时，
---必须释放它已经保持的所有资源，待以后需要时再重新申请；
c.摈弃"环路等待"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.
3在银行家算法的例子中，如果P0发出的请求向量由Request0（0,2,0）改为Request0（0,1,0）,问系统可否将资源分配给它?
可以.
首先，Request0（0,1,0）<=Need0（7,4,3）,Request0（0,1,0）<=Available（2,3,0）;
分配后可修改得一资源数据表（表略）,进行安全性检查，可以找到一个安全序列{P1,P4,P3,P2,P0},
或{P1,P4,P3,P0,P2},因此，系统是安全的，可以立即将资源分配给P0.
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、把处理器分配给进程。
在抢占调度中抢占的原则是什么
优先权原则短作业（进程）优先原则时间片原则
.4
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?
a.首先由编译程序将用户源代码编译成若干目标模块，再由链接程序将编译后形成的目标模块和所需的
---库函数链接在一起，组成一个装入模块，再由装入程序将装入模块装入内存；
b.装入模块的方式有:
绝对装入方式，可重定位方式和动态运行时装入方式；
c.绝对装入方式适用于单道程序环境下；
d.可重定位方式适用于多道程序环境下；
e.动态运行时装入方式也适用于多道程序环境下.
4
在动态分区分配方式中，可利用哪些分区分配算法?
a.首次适应算法；
b.循环首次适应算法；
c.最佳适应算法.
4
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?
a.回收区与插入点的前一个分区相邻接，此时可将回收区与插入点的前一分区合并，不再为回收分区
---分配新表项，而只修改前邻接分区的大小；
b.回收分区与插入点的后一分区相邻接，此时合并两区，然后用回收区的首址作为新空闲区的首址，大
---小为两者之和；
c.回收区同时与插入点的前后两个分区邻接，此时将三个分区合并，使用前邻接分区的首址，大小为
---三区之和，取消后邻接分区的表项；
d.回收区没有邻接空闲分区，则应为回收区单独建立一个新表项，填写回收区的首址和大小，并根据
---其首址，插入到空闲链中的适当位置.
4
.在系统中引入对换后带有哪些好处?
能将内存中暂时不运行的进程或暂时不用的程序和数据，换到外存上，以腾出足够的内存空间，把已
具备运行条件的进程或进程所需的程序和数据换入内存，从而大大地提高了内存的利用率.4
请较详细地说明，引入分页存储管理（估计印错了，是分段存储管理）是为了满足用户哪几方面的需要?
a.方便了编程；
b.实现了分段共享；
c.实现了分段保护；
d.实现了动态链接；
e.实现了动态增长.
4
分页和分段有何区别?
a.分页和分段都采用离散分配的方式，且都要通过地址映射机构来实现地址变换，这是它们的共同点；
b.对于它们的不同点有三，第一，从功能上看，页是信息的物理单位，分页是为实现离散分配方式，以消减
---内存的外零头，提高内存的利用率，即满足系统管理的需要，而不是用户的需要；而段是信息的逻辑单位，
---它含有一组其意义相对完整的信息，目的是为了能更好地满足用户的需要；
c.页的大小固定且由系统确定，而段的长度却不固定，决定于用户所编写的程序；
d.分页的作业地址空间是一维的，而分段的作业地址空间是二维的.
4
试全面比较连续分配和离散分配方式.
a.连续分配是指为一个用户程序分配一个连续的地址空间，包括单一连续分配方式和分区式分配方式，前者
---将内存分为系统区和用户区，系统区供操作系统使用，用户区供用户使用，是最简单的一种存储方式，
---但只能用于单用户单任务的操作系统中；分区式分配方式分为固定分区和动态分区，固定分区是最简单的
---多道程序的存储管理方式，由于每个分区的大小固定，必然会造成存储空间的浪费；动态分区是根据进程
---的实际需要，动态地为之分配连续的内存空间，常用三种分配算法:
首次适应算法FF，该法容易留下许多
---难以利用的小空闲分区，加大查找开销；循环首次适应算法，该算法能使内存中的空闲分区分布均匀，但
---会致使缺少大的空闲分区；最佳适应算法，该算法也易留下许多难以利用的小空闲区；
b.离散分配方式基于将一个进程直接分散地分配到许多不相邻的分区中的思想，分为分页式存储管理，分段
---存储管理和段页式存储管理.分页式存储管理旨在提高内存利用率，满足系统管理的需要，分段式存储管
---理则旨在满足用户（程序员）的需要，在实现共享和保护方面优于分页式存储管理，而段页式存储管理则是
---将两者结合起来，取长补短，即具有分段系统便于实现，可共享，易于保护，可动态链接等优点，又能像
---分页系统那样很好的解决外部碎片的问题，以及为各个分段可离散分配内存等问题，显然是一种比较有效
---的存储管理方式；
c.综上可见，连续分配方式和离散分配方式各有各自的特点，应根据实际情况加以改进和利用.
4
在请求分页系统中，其页表项中包含那些数据项?
它们的作用是什么?
a.在请求分页系统中，其页表项中包含的数据项有页号，物理块号，状态位P，访问字段A，修改位M和
---外存地址；
b.其中状态位P指示该页是否调入内存，供程序访问时参考；
c.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；
d.修改位M表示该页在调入内存后是否被修改过；
e.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.
4
.虚拟存贮器有那些特征?
其中最本质的特征是什么?
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
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