计算机操作系统第三版课后答案汤子瀛等著.docx
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计算机操作系统第三版课后答案汤子瀛等著
计算机操作系统课后答案
计算机操作系统【第一章】
3.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；
4.何谓脱机I/O和联机I/O?
a.脱机输入输出方式（Off-LineI/O）是为了解决人机矛盾及CPU和I/O设备之间速度不匹配而提出的.
它减少了CPU的空闲等待时间，提高了I/O速度.具体内容是将用户程序和数据在一台外围机的控制
下，预先从低速输入设备输入到磁带上，当CPU需要这些程序和数据时，在直接从磁带机高速输入
到内存，从而大大加快了程序的输入过程，减少了CPU等待输入的时间，这就是脱机输入技术;当
程序运行完毕或告一段落，CPU需要输出时，无需直接把计算结果送至低速输出设备，而是高速把
结果输出到磁带上，然后在外围机的控制下，把磁带上的计算结果由相应的输出设备输出，这就是
脱机输出技术.
b.若这种输入输出操作在主机控制下进行则称之为联机输入输出方式.
5.试说明推动分时系统形成和发展的主要动力是什么?
用户的需要.即对用户来说，更好的满足了人-机交互，共享主机以及便于用户上机的需求.
6.试说明实时任务的类型和实时系统的类型.
a.实时任务的类型按任务执行时是否呈现周期性来划分，分为周期性实时任务和非周期性实时任务；
---根据对截止时间的要求来划分，分为硬实时任务和软实时任务;
b.通常把要同达行实时控制的系统统称为实时控制系统,把要求对信息进行实时处理的系统成为实时
信息处理系统.
7.实现多道程序应解决哪些问题?
a.处理机管理问题；
b.内存管理问题；
c.I/O设备管理问题；
d.文件管理问题；
e.作业管理问题.
8.试比较单道与多道批处理系统的特点及优缺点.
a.单道批处理系统是最早出现的一种OS，它具有自动性，顺序性和单道性的特点；
---多道批处理系统则具有调度性，无序性和多道性的特点；
b.单道批处理系统是在解决人机矛盾及CPU和I/O设备之间速度不匹配的矛盾中形成的，旨在提高系统
资源利用率和系统吞吐量，但是仍然不能很好的利用系统资源；
---多道批处理系统是对单道批处理系统的改进，其主要优点是资源利用率高，系统吞吐量大；缺点是
平均周转时间长，无交互能力.
9.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.
10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.
度；以及方便用户使用I/O设备.
15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.
16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.
18试说明在MS-DOS3.X以前的版本中，其局限性表现在哪几个方面?
a.在寻址范围上，DOS只有1MB，远远不能满足用户需要.
b.DOS试单用户单任务操作系统，不支持多任务并发执行,与实际应用相矛盾.
19MS-DOS由哪几部分组成?
每部分的主要功能是什么?
略.
20为什么Microsoft在开发OS/2时，选中了80286芯片?
设计OS/2的主要目标之一是既能充分发挥80286处理器的能力，又能运行在8086处理器环境下开发的
程序.因为在80286内部提供了两种工作方式:
实方式和保护方式，使得Intel80286处理器不仅提供了多
任务并发执行的硬件支持，而且还能运行所有在8086下编写的程序。
21OS/2的主要功能是什么?
a.多任务.
b.进程管理.
c.存储器管理.
d.文件管理.
e.应用程序接口API.
f.表示管理.
22多处理机OS有哪几种模式?
各有何优缺点?
a.2种模式:
非对称多处理模式（AsymmetricMultiprocessingModel）和对称多处理模式（Symmetric
MultiprocesingModel）.
b.前者易于实现，但资源利用率低.
---后者优点是允许多个进程同时运行，缺点是必须小心控制I/O，以保证能将数据送至适当的处理器，
同时还必须注意使各CPU的负载平衡.
23试说明网络OS的主要功能.
a.网络通信;
b.资源管理;
c.网络服务;
d.网络管理;
e.互操作能力.
24试比较网络OS和分布式OS.
a.网络OS是基于由一些互联的自主计算机系统组成的计算机网络，以计算机技术和通信技术高度发展为
基础，能实现相互通信和相互合作功能的系统.分布式OS是指多个分散的处理单元，经互联网络连接而
形成的系统.
b.在分布性上，两者都具有分布处理功能，但网络OS的控制功能大多集中在某个（些）主机或网络服务器
中，即集中式，而分布式OS则是较均匀地分布在系统的各个站点上，是完全分布式的.
---在并行性上，分布式OS的任务分配程序可将多个任务分配到多个处理单元上而实现并行，网络OS中
通常无任务分配功能,每个用户的任务通常在自己（本地）的计算机上处理.
---在透明性上，两者都具透明性，但网络OS指在操作实现上的透明性，而分布式OS则在系统内部的细
节上实现了很好的隐藏，即具有物理上的透明性.
---在共享性上，分布式OS是比较完全的实现共享，而网络OS共享的资源大多是在主机或网络服务器中.
---在健壮性上，分布式系统由于处理和控制功能是分布的，还拥有容错技术实现系统重构，因而具有
很强的健壮性；而网络OS的控制功能大多集中在主机或服务器中，是系统具有潜在的不可靠性，健
壮性差.
计算机操作系统【第二章】
1.试画出下面条语句的前趋图:
S1:
a=5-x;S2:
b=a*x;S3:
c=4*x;S4:
d=b+c;S5:
e=d+3.
S1->S2->S4->S5
......../
......S3
2.试利用Bernstein条件证明上题中的S2和S3语句是可以并发执行的，而S3和S4语句是不能并发执行的?
证明:
R（S2）={x,a},W（S2）={b},R（S3）={x},W（S3）={c};
可见，S2与S3的读集与写集两两不相交，S2与S3的读集之间也不相交，因而，他们满足Bernstein条件，
S2与S3语句是可以并发执行的.
同理可证S3和S4不能满足Bernstein条件,是不能并发执行的.
3.程序并发执行为什么会产生间断性?
因为程序在并发执行过程中存在相互制约性.
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?
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.
6.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.
7.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.
9.为什么要引入挂起状态?
该状态具有哪些性质?
a.引入挂起状态处于5中需要:
终端用户的需要，父进程的需要，操作系统的需要，对换的需要和负荷
调节的需要.
b.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，所要保存的处理机状态信息主要有哪些?
a.进程当前暂存信息；
b.下一条指令地址信息；
c.进程状态信息；
d.过程和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事件.
a.用户登陆；
b.作业调度；
c.提供服务；
d.应用请求.
12试说明引起进程撤消的主要事件.
a.正常结束；
b.异常结束；
c.外界干预；
13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.
14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.
15试说明引起进程阻塞或被唤醒的主要事件是什么?
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.
17什么是用户级线程和内核级线程?
并对它们进行比较.
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.
18在SolarisOS中，设置了哪几种线程?
轻型线程的作用是什么?
a.用户级线程，内核级线程和轻型线程；
b.作用:
由LWP实现了在内核与用户级线程之间的隔离，从而使用户级线程与内核无关.
19在SolarisOS中，用户级线程是通过什么方式来访问内核的?
通过LWP来访问内核.LWP可为内核所识别，但不能识别用户级线程，通过建立用户级线程与LWP之间的
连接，可以实现用户级线程与内核的通信.
计算机操作系统【第三章】
1.什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.
4.试从物理概念上来说明记录型信号量和wait和signal操作?
（有待讨论）.
5.你认为整型信号量机制和记录型信号量机制，是否完全遵循了同步机构的四条准则?
a.在整型信号量机制中，未遵循"让权等待"的准则.
b.记录型信号量机制完全遵循了同步机构的"空闲让进,忙则等待,有限等待,让权等待"四条准则.
8.我们为某临界区设置一把锁W，当W=1时，表示关锁；W=0时，表示锁已打开.试写出开锁原语和关锁原语，并利用它们去实现互斥.
开锁原语:
unlock（W）:
W=0;
关锁原语:
lock（W）;
if（W==1）dono_op;
W=1;
利用开关锁原语实现互斥:
varW:
semaphore:
=0;
begin
parbegin
process:
begin
repeat
lock（W）;
criticalsection
unlock（W）;
remaindersection
untilfalse;
end
parend
10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
11在测量控制系统中的数据采集任务，把所采集的数据送一单缓冲区；计算任务从该单缓冲中取出数据
进行计算.试写出利用信号量机制实现两者共享单缓冲的同步算法.
intmutex=1;
intempty=n;
intfull=0;
intin=0;
intout=0;
main（）
{
cobegin
send（）;
obtain（）;
coend
}
send（）
{
while
（1）
{
.
.
collectdatainnextp;
.
.
wait（empty）;
wait（mutex）;
buffer（in）=nextp;
in=（in+1）modn;
signal（mutex）;
signal（full）;
}
}//send
obtain（）
{
while
（1）
{
wait（full）;
wait（mutex）;
nextc:
=buffer（out）;
out:
=（out+1）modn;
signal（mutex）;
signal（empty）;
culculatethedatainnextc;
}//while
}//obtain
12画图说明管程由哪几部分组成?
为什么要引入条件变量?
管程由三部分组成:
局部于管程的共享变量说明；对该数据结构进行操作的一组过程；对局部于管程的
数据设置初始值的语句.（图见P80）
因为调用wait原语后，使进程等待的原因有多种，为了区别它们，引入了条件变量.
13如何利用管程来解决生产者－消费者问题?
（见P82）
14什么是AND信号量?
试利用AND信号量写出生产者－消费者问题的解法.
为解决并行所带来的死锁问题，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
需要的所有临界资源，一次性地全部分配给进程，用完后一次性释放.
解决生产者－消费者问题可描述如下:
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（s1,s2,s3,...,sn）;//s1,s2,...,sn为执行生产者进程除empty外其余的条件
wait（mutex）;
buffer（in）:
=nextp;
in:
=（in+1）modn;
signal（mutex）;
signal（full）;
signal（s1,s2,s3,...,sn）;
untilfalse;
end
consumer:
begin
repeat
wait（full）;
wait（k1,k2,k3,...,kn）;//k1,k2,...,kn为执行消费者进程除full外其余的条件
wait（mutex）;
nextc:
=buffer（out）;
out:
=（out+1）modn;
signal（mutex）;
signal（empty）;
signal（k1,k2,k3,...,kn）;
consumetheiteminnextc;
untilfalse;
end
parend
end
15在单处理机环境下，进程间有哪几种通信方式?
a.共享存储器系统通信方式;
b.消息传递系统通信方式;
c.管道通信方式.
16试比较进程间的低级通信工具与高级通信工具.
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.
17消息队列通信机制应有哪几方面功能?
略
18试比较消息队列与管道通信机制.
a.所谓管道，是指用于连接一个读进程和一个写进程，以实现它们之间通信的共享文件，又称pipe文件.
管道通信是属于共享存储器系统的.
b.消息队列通信机制属于消息传递系统通信机制，存在通信链路，有消息的格式，有若干缓冲队列，
采用独特的发送原语和接收原语.（详见P89－90）
10.试比较FCFS和SPF两种进程调度算法
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。
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