操作系统习题各章节精选及答案.docx

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操作系统习题各章节精选及答案

第一章操作系统概述 

1．试从操作系统的设计目标、作用、分类、功能、特性、组织结构等方面分析目前的操作系统（如windows、MacOSX、Andriod、Linux发行版或Unix操作系统）

答：

windows：

Windows采用了图形化模式，比起从前的DOS需要键入指令使用的方式更为人性化。

随着电脑硬件和软件的不断升级，微软的Windows也在不断升级，从架构的16位、32位再到64位，系统版本从最初的Windows1.0到大家熟知的Windows95、Windows98、Windows2000、WindowsXP、WindowsVista、Windows7、Windows8，Windows8.1和Server服务器企业级操作系统，不断持续的在更新！

MacOSX：

OSX是先进的操作系统。

基于坚如磐石的UNIX基础，设计简单直观，让处处创新的Mac安全易用，高度兼容，出类拔萃。

UNIX之威力，Mac之简单OSX既简单易用且功能强大。

所有的一切-从启动Mac后所看到的桌面，到你日常使用的应用程序，都设计得简约精致。

无论是浏览网络、查看邮件和外地朋友视频聊天，所有事情都简单高效、趣味盎然。

当然，简化复杂任务要求尖端科技，而OSX正拥有这些尖端科技。

它不仅使用基础坚实、久经考验的UNIX系统提供空前的稳定性，还提供超强性能、超炫图形并支持互联网标准。

Andriod：

root通常是针对Android系统的手机而言，它使得用户可以获取Android操作系统的超级用户权限。

root通常用于帮助用户越过手机制造商的限制，使得用户可以卸载手机制造商预装在手机中某些应用，以及运行一些需要超级用户权限的应用程序。

Android系统的root与AppleiOS系统的越狱类似。

Linux：

Linux是一套免费使用和自由传播的类Unix操作系统，是一个基于POSIX和UNIX的多用户、多任务、支持多线程和多CPU的操作系统。

它能运行主要的UNIX工具软件、应用程序和网络协议。

它支持32位和64位硬件。

Linux继承了Unix以网络为核心的设计思想，是一个性能稳定的多用户网络操作系统。

Linux操作系统诞生于1991年的10月5日（这是第一次正式向外公布的时间）。

Linux存在着许多不同的Linux版本，但它们都使用了UNIX内核。

Linux可安装在各种计算机硬件设备中，比如手机、平板电脑、路由器、视频游戏控制台、台式计算机、大型机和超级计算机。

严格来讲，Linux这个词本身只表示Linux内核，但实际上人们已经习惯了用Linux来形容整个基于Linux内核，并且使用GNU工程各种工具和数据库的操作系统。

UNIX：

UNIX操作系统（尤尼斯），是一个强大的多用户、多任务操作系统，支持多种处理器架构，按照操作系统的分类，属于分式操作系统，最早由KenThompson、DennisRitchie和DouglasMcIlroy于1969年在AT&T的贝尔实验室开发。

目前它的商标权由国际开放标准组织所拥有，只有符合单一UNIX规范的UNIX系统才能使用UNIX这个名称，否则只能称为类UNIX（UNIX-like）。

2.在操作系统中，内核是指什么？

答：

kernel是运行在CPU核心态下的管理硬件资源为应用程序提供访问计算机硬件服务的程序。

3.请简单解释单内核和微内核的区别？

答：

单体内核：

大内核，将OS的全部功能都做进内核中，包括调度、文件系统、网络、设备驱动器、存储管理。

比如设备驱动管理、资源分配、进程间通信、进程间切换管理、文件系统、存储管理、网络等。

单体内核是指在一大块代码中实际包含了所有操作系统功能，并作为一个单一进程运行，具有唯一地址空间。

大部分UNIX（包括Linxu）系统都采用的单体内核。

微内核：

微内核与单体内核不同，微内核只是将OS中最核心的功能加入内核，包括IPC通信、地址空间分配和基本的调度，这些东西处在内核态运行。

如：

WINCE系统。

而其他功能如设备驱动、文件系统、存储管理、网络等作为一个个处于用户态的进程而向外提供某种服务来实现，而且这些处于用户态的进程可以针对某些特定的应用和环境需求进行定制。

有时，也称这些进程为服务器。

第二章进程管理

1.解释进程和进程控制块的关系？

答：

创建进程需要两个步骤：

1.要创建PCB，填写必要的管理信息2.把进程准入就绪态并插入就绪队列中。

而进程控制块PCB是进程实体的一部分，所以进程的依靠进程控制块来实现。

它存放着操作系统用于描述进程情况及控制进程运行所需的全部信息，它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，一个能与其他进程并发执行的进程。

2.操作系统是如何实现进程的？

操作系统基本可以看作是一个大型软件，核心作用是提供程序运行环境以及编程开发环境。

进程是被操作系统加载的程序，而程序本身是被动的，需要操作系统装载到内存中，从而实现操作系统实现进程。

3.请解释术语”上下文环境“。

是进程执行活动的静态描述，包括计算机中与执行该进程有关的各种储存器的值，程序段在经过编译之后形成的机器指令代码集，数据集及各种栈的值和PCB结构，组成而成为进程上下文，也即进程的环境

进程的执行是在该进程的上下文中进行的，当系统调度新进程要占用处理机时，新老进程的上下文就要进行切换.

4请解释术语”互斥“和”同步“

互斥：

是指某一资源同时只允许一个访问者对其进行访问，具有唯一性和排它性。

但互斥无法限制访问者对资源的访问顺序，即访问是无序的。

　　同步：

是指在互斥的基础上（大多数情况），通过其它机制实现访问者对资源的有序访问。

在大多数情况下，同步已经实现了互斥，特别是所有写入资源的情况必定是互斥的。

少数情况是指可以允许多个访问者同时访问资源。

5.使用信号量机制如何解决进程间的互斥？

第一，找到信号量；第二，进入临界区之前进行p操作；第三，所有操作进行v操作。

6.使用信号量机制如何解决进程间的同步？

同步与互斥最大不同在于，同步是有执行顺序的，所以在互斥的基础上需要设定一个int量，来控制执行顺序。

7.如何使用管程解决进程的互斥与同步？

管程实现进程的互斥和同步需要设定：

一个或多个函数、一个初始化过程和局部变量组，因为管程函数的执行具有顺序性特征。

即在任意时刻，只允许执行管程中的某一个函数。

当该函数执行时，不允许同一管程中的其它函数执行。

这一特性使管程能更为方便的实现对临界资源的互斥访问。

第三章处理机调度与死锁

1.调度包括哪些内容？

答：

包括1.调度的层次：

高级调度，中级调度，低级调度。

2.调度的方式。

3.调度的准则。

4.调度的算法。

2.试给出调度的方式。

答：

调度的方式包括：

1.非抢占式方式

2.抢占方式（（有先来先服务算法、短进程优先、时间片轮转方式）

3.试给出并解释调度的准则。

答：

（1）面向用户的准则：

1.周转时间短。

2.响应时间快。

3.截止时间的保证。

4.优先权准则。

（2）面向系统的准则：

1.系统吞吐量高。

2.处理机利用率好。

3.各类资源的平衡利用。

4.请给出产生死锁的四个条件。

答：

死锁的条件为：

互斥、占有且等待、循环等待、不可抢占。

5.解释术语“安全状态”。

答：

是指系统按照某种进程顺序,来为每个进程Pi分配其所需的资源，直至满足每个进程对资源的最大需求，使每个进程都可顺利完成。

如果系统无法找到这样的安全序列，则称系统处于不安全的状态。

6.有一组并发进程如下图所示，请分别给出使用FCFS/SPF/HRRN/RR/FeedBack调度的运行情况（使用甘特图），并指出系统吞吐量最大的调度算法。

答：

7.系统状态如下图所示，请回答下列问题。

（1）p1,p2,p3,p4的进程分别，p1的需求资源为0,4,2,0,小于可利用资源，p1释放资源，进入安全序列，可利用资源为20,5,2,9。

P2的需求资源为3，1,0,1，小于可利用资源，P2释放资源进入安全序列。

可利用资源为21,7,3,9.p3的需求资源为12,4,2,5.小于可利用资源，P3释放资源进入安全序列。

可利用资源为22,8,3,11.p4的需求资源为3,0,0,1.小于可利用资源，所以，这是一个安全状态。

（2）当p1申请了一个单位的资源2后，可利用资源为 16  4  2  8，p1 的分配资源为 4 1 0 1，p1的需求资源为0 3 2 0 。

p1的需求小于可利用资源，p1释放资源，可利用资源为20  4  2  9. p2的需求小于可利用资源，p2释放资源，可利用资源为21  7  3  9 。

p3 的需小于可利用资源，p3释放资源，可利用资源为22  8  3  11.p4的需求小于可利用资源，所以允许进程1申请一个单位的资源2。

（3）当p3申请了6个单位的资源1后，可利用资源为 10  5  2  8。

p3的分配资源为7  1  0  2，p3 的需求资源为6 4 2 5。

p1的需求下于可利用资源,p1进入安全序列，p1释放资源，可利用资源为 14  5  2  9。

p2的需求资源小于可利用资源，p2进入安全序列，p2释放资源，可利用资源为15  7  3  9.p3的需求小于可利用资源，p3进入安全序列，p3释放资源，可利用资源为22  8  3  11。

p4的需求小于可利用资源，所以允许进程3申请6个单位的资源4。

（4）当p2申请了2个单位的资源4后，可利用资源为 16  5  2  6.p2的分配资源为1  2  1  2.p2 的需求资源为3 1 0 0。

p1的需求小于可利用资源，p1进入安全序列，p1释放资源，可利用资源为 20  5  2  7.p2的需求小于可利用资源，p2进入安全序列，p2释放资源，可利用资源为21  7  3  9.p3的需求小于可利用资源，p3进入安全序列，p3释放资源，可利用资源为22  8  3  11。

p4的需求小于可利用资源，所以允许进程2申请2个单位的资源4.

8.系统状态如下图所示，如果可利用资源向量为Available=（2，1，0，0）。

请使用死锁检测算法，给出算法执行的结果

答：

由所给可利用资源、请求资源和可分配资源可做如下执行：

     首先，假设3个进程分别为p1,p2,p3,4个资源分别为R1,R2,R3,R4，因为可利用资源Available=（2  1  0  0），在进程P1，P2，P3中，其请求资源小于或等于可利用资源的是进程P3=（2  1  0  0），此时把进程P3的可分配资源释放并加到可利用资源上去，所以Available=（2  2  2  0），再看进程P1，P2，此时小于可利用资源的是进程P2，所以释放进程P2所对应分配的资源并加到可利用资源上，因此此时Availble=（4  2  2  1），最后看进程P1，因为P1=（2  0  0  1）

第四章存储管理

1.内存管理的主要功能有哪些？

答：

包括：

逻辑组织，实现空间分配与回收；重定位，实现地址的映射；物理组织，实现内存的扩充；还有保护与共享。

2.采用动态分区管理内存时，如果存储空间的容量为56MB，采用最佳放置算法，空间分配和释放的顺序为：

分配15MB，分配30MB，释放15MB，分配8MB，分配6MB，执行完毕后，剩余的最大空闲区块的大小是多少？

答：

56M的空间先分配15M，在分配30M，随后释放15M（第一次分配的空间）

因为8+6<15

所以最大空闲空间大小为：

56-30-15=11MB

3.举例说明存储单元、存储容量、地址空间、地址长度的定义和关系。

答：

多个储存单元的的数据组成一个容量大小不等的存储空间（即存储容量），地址空间是指的存储的数据的具体位置，而地址长度是有存储的容量的位所决定的。

如：

1M的存储容量为1024个字节，长度为10.保存存储地址需要2个字节。

4.假设某计算机系统物理内存地址长度为20位，操作系统采用请求分页技术管理它的存储空间，页大小为256个字节，进程地址长度16位。

试回答下列问题：

[1]进程可访问的多大的存储空间？

物理内存最大可以配置的存储空间有多少？

[2]若页表中页号与帧号的映射关系如下图所示，请给出进程0x3CA对应的物理地址。

（注意：

所有的数字都是16进制数）

页号：

0

1

2

3

帧号：

9

16

8

4

（1）由进程地址长度为16位可得到进程可访问的多大的存储空间64KB。

由物理内存地址长度为20位可得物理内存最大可以配置的存储空间1MB；

（2）页的大小为256B，可由1个字节表示；所以0xCA表示其页内地址偏移量，所以0x3CA对应的物理地址为0x4CA。

5.假设某计算机系统物理内存地址长度为32位，操作系统采用请求分页技术管理它的存储空间，页的大小为4K个字节，使用改进型时钟完成页面置换，进程地址长度26位。

为了完成地址的重定位操作，操作系统需要设计哪些信息？

（请图示说明它们的作用）

答：

不会。

6.假设某进程执行时的页访问流为：

R=4，3，2，1，4，3，5，4，3，2，1，5。

若进程获得分配的页帧个数为4，采用固定分配、局部置换策略，请给出采用FIFO和LRU算法实施页面调度时，页面的置换过程，并计算产生的缺页次数。

答：

FIFO页面置换算法：

访问流

4

3

2

1

4

3

5

4

3

2

1

5

块0

4

4

4

4

4

4

5

5

5

5

1

1

块1

3

3

3

3

3

3

4

4

4

4

5

块2

2

2

2

2

2

2

3

3

3

3

块3

1

1

1

1

1

1

2

2

2

缺页

1

1

1

1

0

0

1

1

1

1

1

1

说明：

0表示不缺页，1表示缺页。

共缺页10次

LRU算法实施页面调度：

LRU

4

3

2

1

4

3

5

4

3

2

1

5

块0

4

4

4

4

4

4

4

4

4

4

4

5

块1

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

块2

2

2

2

2

5

5

5

5

1

1

块3

1

1

1

1

1

1

2

2

2

缺页

1

1

1

1

0

0

1

0

0

1

1

1

共缺页8次

7.请说明分段存储管理是如何实现对内存的保护和共享的.。

答：

首先需要记录段表的地址、段表长度，从而计算段长度界限值，然后在进行重定位是，将段号与段表长度进行比较，若段号大于或等于段表长度，则表示本次访问的地址已超越进程的地址空间，产生越界中断。

将段表始址与段号和段表项长度的乘积相加，便得到该段表项在段表中的位置。

取出段描述子得到该段的起始物理地址。

检查段内位移量是否超出该段的段长（3214<4K），若超过，产生越界中断。

对该段的存取控制进行检查。

将该段基址和段内地址相加，得到实际的物理地址。

在分段存储管理中实现内存共享：

只需在不同的段表中，记录同一个段号便可实现分段存储管理的内存共享。

第五章设备管理

1.什么是虚拟设备？

答：

是指通过虚拟技术将一台独占设备变化为若干台逻辑设备，供若干个用户同时使用。

2.说明设备驱动程序通常需要完成哪些工作？

答：

（1）接收由独立性软件发来的命令和参数，并将命令中的抽象要求转换为具体要求；

（2）发出I/O命令;（3）即使相应由域控制或通道发来的中断请求；（4）根据用户的请求自动地构成通道程序。

3.什么是设备独立性？

如何实现设备独立性？

答：

是指在一段时间内只允许一个用户（进程）访问的设备，即临界资源，对于多个进程而言，应该互斥访问。

驱动程序是一个与硬件（或设备）紧密相关的软件，必须在驱动程序之上设置一层软件，称为设备独立性软件，以执行所有设备的公有操作、完成逻辑设备名到物理设备名的转换（为此应设置一张逻辑设备表）并向用户层（或文件层）软件提供统一接口，从而实现设备的独立性。

4.为什么要引入缓冲管理？

答：

为了缓和CPU与I/O设备的速度不匹配的矛盾，提高CPU和I/O设备的并行性。

5.假设从磁盘把一块数据输入到缓冲区的时间是T，操作系统把该缓冲区的数据传输至用户空间的时间是M，CPU对这簇数据的处理时间为C，那么，在单缓冲和双缓冲情况下，系统完成10个簇的数据的处理时间分别是多少？

6.答：

单缓冲区完成10个簇的数据的处理时间：

当T>C时为:

10*（T+M）+C

当T

10*（M+C）

双缓冲区时完成10个簇的数据的处理时间:

当C

10T

当C>T时为：

10C+T

7.如果文件系统当前正在操作53号柱面的数据，在请求队列中依次等待的柱面号为98，37，124，65，请分别给出采用FCFS和SCAN调度算法时，系统的平均寻道长度。

答：

FCFS调度算法：

从53号磁道开始

下一个磁道号

移动距离

98

45

37

8

124

87

65

59

平均寻道长度：

59.8

SCAN调度算法：

从53号磁道开始

下一个磁道号

移动距离

37

16

65

28

98

33

124

26

平均寻道长度：

26

第六章文件管理

1.文件的物理组织结构有哪些？

为了快速访问和易于更新，当数据为以下方式时，应选用哪种方式？

[1]不经常更新，经常随机访问；

[2]经常更新，经常按顺序访问；

[3]经常更新，经常随机访问。

答：

文件的物理组织结构有：

连续、连接、索引文件

1）不经常更新，经常随机访问，应用连续文件。

2）经常更新，经常按顺序访问，应用链接文件。

3）经常更新，经常随机访问，应用索引文件。

2.在文件管理中，使用目录的主要作用有哪些？

答：

1）实现“按名存取”；

2）提高对目录的检索速度；

3）文件共享；

4）允许文件的重命名；

3.采用二级索引分配管理文件时，如果每个磁盘块4KB，块号使用4个字节存储，单个文件的最大容量是多少？

答：

4字节=32bit

2^12/2^2=2^10

一级目录容量：

2^10*2^12=4M

二级目录容量：

4M*1024=4GB

二级目录还需要4M的一级目录来存储，一级目录还需要4KB的容量，所以最大容量为：

4GB+4M+4KB

4.采用显示链接分配管理文件时，为了定位文件在磁盘中的位置，目录项主需要哪些描述信息？

答：

需要描述：

文件标示符，文件位置（首簇号、簇的个数等）