操作系统各章作业及复习以及操作系统实验指导书.docx
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操作系统各章作业及复习以及操作系统实验指导书
第一章操作系统概论
一、名词解释
1.操作系统
2.软件
3.响应时间
4.分时技术
5.批处理
6.吞吐量
7.裸机
8.脱机输入输出
9.单道批处理系统
10.多道批处理系统
11.并发性
12.并行性
13.临界资源
14.虚拟性
二.填空
1.操作系统是配置在计算机硬件系统上的第一层软件，是对硬件系统的第一次扩充。
是用户和计算机硬件系统之间的接口。
2.用户与操作系统之间的接口有命令接口、程序接口、图形用户接口
3.多道程序设计技术，在单处理机情况下多道程序环境中的各道程序，宏观上它们是并行运行，微观上则是串行执行。
4.操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源、合理的对各类作业进行调度，以及方便用户的程序的集合。
5.分时操作系统是按照时间片为每个用户分配处理机的。
实时控制系统和实时信息处理系统是实时操作系统的两种应用。
6.网络操作系统的模式有：
客户/服务器C/S（Client/Server）模式和对等（Peer-to-Peer）模式。
7.并发、共享、虚拟、异步性构成了操作系统的特征。
8.除从硬件的角度外，扩充内存可采用虚拟技术。
将外存作为内存来使用。
9程序的并发执行是指两个或两个以上的程序或程序段可在同一时间间隔内同时执行。
10.从资源管理的观点看，OS是计算机系统资源的管理者。
OS的主要功能是针对处理机,存储器,I/O设备及文件等四类资源进行有效的管理。
11.多道批处理系统与分时操作系统和实时操作系统是操作系统的三种基本类型。
12．在操作系统中，存储器管理主要包括：
内存分配，内存保护，地址映射和内存的扩充。
三、选择题
1．以下属于操作系统的是：
a）ie浏览器b）dosc）宏汇编d）word字处理软件
2．以下属于单任务单用户的操作系统是
a）unixb）dosc）windowsxpd）os/2
3．能在微机、工作站、小型机及大型机上运行的OS是
a）unixb）dosc）windows95d）MacintoshOS
第二章进程的描述与控制
一、名词解释
1.原语是指由若干条指令组成、用来实现某个特定操作的一个过程。
原语的执行具有原子性，即原语在执行过程中不能被分割。
操作系统内核中含有许多原语，它们运行在系统状态下。
2.内核：
通常将一些与硬件紧密相关的模块（诸如中断处理程序，各种常用设备的驱动程序），以及运行频率较高的模块（诸如时钟管理、进程调度以及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，并使它们常驻内存，以便提高OS的运行效率，并对它们加以保护。
通常把这一部分称为OS的内核。
二.填空
1.程序顺序执行时所表现的特征有：
顺序性、封闭性、可再现性
2.并发执行失去封闭性的原因是共享资源的影响
3.由程序段、数据段及进程控制块三部分构成了一个进程的实体。
4.进程的基本状态有：
新（New）状态、就绪（Ready）状态、执行状态、阻塞（Block）（“等待”“睡眠”）状态、终止（Terminated）状态。
5.系统态和用户态是处理机的两种执行状态
6.PCB的组织方式：
链表方式、索引表方式。
7.进程控制是操作系统的内核通过原语来实现的。
8.进程控制包括：
进程创建、进程撤消、进程阻塞、进程唤醒。
9.线程是进程中的一个实体，是被系统独立调度和分派的基本单位。
10.
三、选择题
1.以下描述不正确的是
A．前驱图是用来描述程序段或进程之间执行的先后次序关系
B．前驱图中不能有环路。
C．前驱图中可以有环路。
D．前驱图只是用来描述进程的家族关系的。
2.关于进程与程序的描述，以下正确的是
A．进程和程序没有本质的区别
B．进程是动态的，程序是静态的
C．进程可以在计算机之间迁移，而程序不能。
3.以下同时支持用户级线程和内河支持线程的操作系统是：
A．informix数据库管理系统；
B．OS/2操作系统
C．Solaris操作系统
D．dos
4.一个进程是_____
A．由协处理机执行的一个程序B.一个独立的程序+数据集
C．PCB结构与程序和数据的组合D.一个独立的程序
四、判断正误
1.进程和程序之间是多对一的关系。
X
2.引入了线程后，进程就不再是资源分配和调度的基本单位。
X
3.引入了线程后，线程就作为调度的基本单位。
V
4.系统中同时处于就绪、阻塞、运行状态的进程有很多，故对同一状态的进程系统按队列来组织。
X
五、简答题
1.简述进程与程序的区别于联系
进程是动态的，程序是静态的：
程序是有序代码的集合；进程是程序的执行。
通常进程不可在计算机之间迁移；而程序通常对应着文件、静态和可以复制。
进程是暂时的，程序的永久的：
进程是一个状态变化的过程，程序可长久保存。
进程与程序的组成不同：
进程的组成包括程序、数据和进程控制块（即进程状态信息）。
进程与程序的对应关系：
通过多次执行，一个程序可对应多个进程；通过调用关系，一个进程可包括多个程序。
2.给出进程的5种基本状态的转换图
3.论述进程和线程的区别于联系
1、调度方面
在引入线程的OS中，线程是作为调度和分派的基本单位，进程是作为资源拥有的基本单位。
2、并发性方面
不但进程间可以并发执行，进程中的多个线程也可并发执行。
3、拥有资源方面
进程是拥有系统资源的独立单位，线程自己不拥有系统资源（也有一点不可缺少的资源），但它可以共享其所属进程的资源。
4、系统开销方面
创建和撤消进程（线程），系统都要为之分配和回收资源。
进程（线程）间的切换系统所付出的开销大（小）。
第三章进程的同步与通信
一、填空
1．并发执行的进程可以共享系统的资源，但对共享的临界资源必须做到互斥的访问。
2．系统中的资源应不允许用户进程直接使用，而应由系统统一分配。
3．把每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区。
4．要实现对临界资源的互斥访问，只须使诸进程互斥的进入自己的临界区。
5．在使用整型信号量中，可能会使进程处于忙等的现象。
6．在记录型信号量中，当S.value>0数值时，表示某类可用资源的数量。
而当S.value<0时，表示该类资源已分配完。
若有进程请求该类资源，则被阻塞，这时，S.value的绝对值等于等待该类资源的进程数。
7．在and型信号量中，采取原子操作的方式，其资源分配的原则是要么全部分配给进程，要么一个也不分配。
以避免死锁情况的发生。
8．进程通信可分为高级通信（进程间传送的信息量大）和低级通信（进程间传送的信息量小）。
二、判断题
1．进程进入不安全区域，则一定产生死锁。
X
2．信号量除了能使进程并行执行时互斥的对临界资源访问外，还可以用来描述进程之间的前序关系。
V
三、选择题
1．在信号量机制中所使用的p、v操作属于
a）一般过程b）一般函数c）原子操作d）和普通程序一样
2．以下那种信号量的使用可能会使进程处于“忙等”
a）整型信号量b）记录型信号量c）and型信号量d）一般信号量集
3．在记录型信号量中，执行v（s）后，当S.value值小于等于0时，表明
a）有进程被阻塞，需要唤醒。
B）没有进程被阻塞c）有S.value个进程在阻塞队列中
4．下面使用信号量的代码中，将使得
signal（mutex）;
criticalsection
wait（mutex）
a）导致多个进程同时进入临界区。
B）导致多个进程都不能进入临界区。
C）保证了对临界资源的护持访问
5．下面说法错误的是
a）信号量是可以用来实现进程的同步的。
B）信号量机制可以用来实现进程执行的次序的。
C）整型信号量可能会使处理机出现忙等的现象。
d）管程是用户进程，它来统一管理进程的同步。
6.信号量机制中的pv操作是通过_____来实现的。
A．原语B.指令C.过程调用D.通信机
三．简答题
1.什么是临界资源和临界区？
2.我们为某临界区设一把锁，当w=1时，表示关锁；当w=0时，表示锁已打开。
写出开锁原语和关锁原语，并用其实现互斥（写出框架）。
3.完善下面生产者和消费者问题解法中的程序；
Producer描述
Begin
repeat
…
produceraniteminnextp
…
wait（empty）;
wait（mutex）;
buffer（in）:
=nextp;
in:
=（in+1）modn;
signal（mutex）;
signal（full）;
untilfalse;
end
Consumer描述
Begin
repeat
wait（full）;
wait（mutex）;
nextc:
=Buffer（out）;
out:
=（out+1）modn;
signal（mutex）;
signal（empty）;
consumetheiteminnextc;
untilfalse;
end
第四章调度与死锁
一、名词解释
1．周转时间：
作业i从提交时刻Tsi到完成时刻Tei称为作业的周转时间。
2．高级调度：
按一定原则对外存后备队列中的作业进行调度，并建立进程PCB。
3．中级调度：
将暂时不能运行的进程调至外存上等待，以释放宝贵的内存空间，从而决定允许哪些进程竞争处理机。
4．低级调度：
它决定了存在就绪进程时，哪一个就绪进程将分配到中央处理机，并且把中央处理机实际分配（由Dispatcher分派程序完成）给这个进程，即低级调度是将处理机分配给进程。
5．带权周转时间Wi：
作业的周转时间与系统为它提供服务的时间之比Wi=Ti/Tsi
6．响应时间：
指从用户提交一个请求开始到系统首次产生响应为止的时间。
7．死锁Deadlock：
是计算机系统中多道程序并发执行时，两个或两个以上的进程由于竞争资源而造成的一种互相等待的现象（僵局），如无外力作用，这些进程将永远不能再向前推进。
8安全状态：
指系统能按照某种顺序，为每个进程分配所需的资源，直至最大需求，使得每个进程都能顺利完成。
．
二．判断题
1死锁的检测与解除在系统中必须配套出现。
V
三、填空
1．按调度的层次分，进程（作业）的调度可分为：
高级调度、中级调度和低级调度。
按OS的类型分，进程（作业）的调度可分为：
批处理调度、分时调度、实时调度和多处理机调度。
2调度的实质是资源的分配。
3．调度算法采用时间片轮转法时，如果时间片太大，将退变为FCFS调度算法，反之则会加大系统的开销，降低系统的性能。
4．产生死锁的原因：
竞争资源和进程推进的顺序序不当。
5．处理死锁的基本方法：
预防死锁、避免死锁、检测死锁、解除死锁。
6．产生死锁的必要条件有：
互斥条件、不剥夺条件、部分分配:
（请求和保持条件）、环路等待条件
7．死锁的预防就是要破坏除互斥条件以外的其他三个必要条件。
四、选择题
1．处理机的调度程序
a）常住内存b）常住辅存c）在主存和辅存间切换d）和普通程序一样
2．下面那种调度算法对长作业不利
a）FCFSb）SJFc）高响应比的优先权调度算法d）多级队列调度算法
3．调度算法采用时间片轮转法时，如果时间片太大，将退变为
a）FCFSb）SJFc）高响应比的优先权调度算法d）多级队列调度算法
4．在同构型多处理机系统中的进程调度中
a）静态分配需设有相应的同步机制。
B）动态分配需设有相应的同步机制。
C）自调度需设有相应的同步机制。
D）都不需要设有相应的同步机制。
5.在操作系统中，死锁出现是指_____
A．计算机系统发生重大故障
B.资源数目远远少于进程数
C．若干进程因竞争资源而无限等待其他进程释放已占有的资源
D．进程同时申请的资源数超过资源总数
6.在死锁处理中，银行家算法是一种______算法。
A．死锁避免B.死锁防止C.死锁检测D.死锁预防
三．简答题
1.高级调度和低级调度的任务是什么？
为什么要引入低级调度？
2.何为死锁？
产生死锁的原因和必要条件是什么？
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），问系统是否可将资源分配给它。
为什么？
第五章存储器管理
一、名词解释
1.重定位：
在可执行文件装入时需要解决可执行文件中地址（指令和数据）和内存地址的对应。
由操作系统中的装入程序loader来完成。
2.分页存储管理：
在该方式中，用户程序的地址被划分成划分若干个固定大小的区域，称为页（或页面）。
页面的典型大小为1k；相应地将内存空间分成若干个物理块（或页框），页和块的大小相同，这样可将用户程序的任一页放到内存的任一块中，实现离散分配。
这时内存中的碎片大小不会超过一页。
3．分段存储管理：
在该方式中，用户程序的地址被划分成划分若干大小不等的段，存储分配一段为单位，段在内存中可以不相邻。
4．页（页面）：
把每个作业（进程）虚拟地址空间划分成若干大小相等的片.每一片就称为一个页
5、页框（物理块）：
把主存空间划分成与页相同的片.每一片就称为一个页框。
6．页表：
由页号和页面号（块号）组成，指出逻辑地址中页号与主存中块号的对应关系。
二．填空
1.将一个模块装入内存时，要进行地址重定位。
重定位方法有：
绝对装入、可重定位装入、动态运行时装入。
2.在分区分配中，操作系统为用户程序分配内存需要用一种表来管理系统中的内存，这个表叫做空闲分区表。
3．在分区分配中，操作系统通过使用空闲分区表（链）来组织内存。
4．在可变分区的内存管理中，可能会产生外碎片，这些外碎片可以通过紧凑的方式来消除，从而使的内存的利用率得到提高。
5．在内存管理中，离散的存储管理方式有：
分页存储管理、分段存储管理、段页式存储管理
6．在页式存储管理中，页表寄存器包含页表的始址和页表的长度
7.
7在段式存储管理中，段表寄存器包含段表的始址和段表的长度
8．在具有快表的地址变换机构中，快表通常释放在一组高速地缓冲寄存器中，这个高速缓冲寄存器又叫联想存贮器
9．在页式存储管理中，执行一指令至少要访问主存两次。
10．在段页式系统中，为了实现从逻辑地址到物理地址的变换，系统中必需同时配置段表和页表。
三．选择题
1．在内存管理中，以下内存分配方式那种会产生内碎片？
a）单一连续分配b）分区分配c）固定分区分配d）可变分区分配
2．在内存管理中，以下内存分配方式那种会产生外碎片？
a）单一连续分配b）分区分配c）固定分区分配d）可变分区分配
3．在内存管理中，以下内存分配方式那种不在要求程序在内存中必须全部占用连续的内存空间？
a）连续分配b）页式存储分配c）固定分区分配d）可变分区分配
4．以下那种离散的存储管理方式更能实现程序的共享与保护。
a）连续分配b）页式存储分配c）段式存储分配d）可变分区分配
四、简答题
1．简述页式存储管理的地址变换过程。
2．简述页式存储管理的地址变换过程。
P164
第14题
第15题
第17题
第六章虚拟存储器
一、名词解释
1．虚拟存储器是具有请求调入功能和置换功能，能仅把作业的一部分装入内存便可运行作业的存储器系统，它能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种虚拟的存储器系统。
其逻辑容量由内存和外存容量之和所决定，其运行速度接近于内存速度，而每位的成本却又接近于外存。
2．“抖动”（颠簸）：
即刚被换出的页很快又被访问，需重新调入，导致系统频繁地更换页面，以致一个进程在运行中把大部分时间花费在完成页面置换的工作上，我们称该进程发生了“抖动”（颠簸）。
二．判断题
1．在页式存储管理中，系统给用户程序分配的内存必须是一块连续的区域。
X
2．在请求调页的存储管理中，最佳置换算法是现代操作系统中经常采用的一种页面置换算法。
X
三、填空
1．虚拟存储器的基本特征是离散性，在此基础上又形成了多次性及对换性的特征。
其所表现出来的最重要的特征是虚拟性。
2．虚拟存储器的逻辑容量由内存和外存容量之和所决定，其运行速度接近于内存速度，而每位的成本却又接近于外存。
3．在虚拟段式存储管理中,若逻辑地址的段内地址大于段表中该段的段长,则发生越界中断
4．假定系统为某进程分配了三个物理块，并考虑有以下的页面号引用串：
7，0，l，2，0，3，0，4，2，3，0，3，2，l，2，0，l，7，0，1。
采用最佳置换算法，只发生了6次页面置换。
采用先进先出（FIFO）置换算法，发生了12次页面置换，采用LRU（LeastRecentlyUsed）算法，发生了9次页面置换
三．选择题
1．以下那种形式会产生系统的颠簸
a）连续分配b）页式存储分配c）段式存储分配d）请求页式存储分配
2．在请求页式存储管理中，在实际应用中以下那种页面置换算法的性能最佳
a）最佳（Optimal）置换算法b）先进先出（FIFO）置换算法c）LRU（LeastRecentlyUsed）算法d）Clock置换算法
3.______存储管理方案可解决小内存运行大作业。
A．页式存储管理B.段式存储管理C.段页式存储管理D.请求页式存储管理
四、简答题
1．在请求分页系统中的每个页表项如图所示。
试分别说明后四列各列的作用
页号
物理块号
状态位P
访问字段A
修改位M
外存地址
答：
状态位（存在位P）：
用于指示该页是否已调入内存，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。
由于内存中的每一页都在外存上保留一份副本，因此，若未被修改，在置换该页时就不需将该页写回到外存上，以减少系统的开销和启动磁盘的次数；若已被修改，则必须将该页重写到外存上，以保证外存中所保留的始终是最新副本。
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。
2．试比较缺页中断机构和一般中断的区别。
答：
在请求分页系统中，每当所要访问的页面不在内存时，便要产生一缺页中断，请求OS将所缺页调入内存。
与一般中断的主要区别在于：
v缺页中断在指令执行期间产生和处理中断信号，而一般中断在一条指令执行完后检查和处理中断信号。
v缺页中断返回到该指令的开始重新执行该指令，而一般中断返回到该指令的下一条指令执行。
v一条指令在执行期间，可能产生多次缺页中断。
P194第9题
第11题
第15题
第七章设备管理
一、判断题
1、在I/O控制方式中，程序I/O控制，中断，DMA以及通道4种方式都可以使CPU与I/O并行工作。
X
2.文件目录具有将文件名转换为该文件在外存物理位置的功能。
V
二．填空
1．微机I/O系统多采用总线I/O系统结构。
CPU与内存直接连接到总线上。
而I/O设备则通过设备控制器连接到总线上。
2．
31.I/O设备按传输速率分类：
低速设备、中速设备、高速设备。
3．按信息交换的单位分类块设备、字符设备
4.缓冲的类型可分为：
•单缓冲、•双缓冲、•多缓冲、•缓冲池
5.设备分配中数据结构要用到：
系统设备表（SDT）、设备控制表（DCT）、控制器控制表（COCT）、通道控制表（CHCT）。
在整个系统中，有一张系统设备表（SDT），用于记录系统中全部设备的信息。
系统为每一个设备都配置了一张设备控制表（DCT），用于记录该设备的情况。
6.I/O的控制方式一般可分为：
程序I/O方式、中断方式、DMA方式和通道方式。
三．选择题
1.微机I/O系统是一种
A）总线型I/O系统B）通道型I/O系统C）总线通道型I/O系统D）都不是
2.是处理机和设备之间的接口。
A）总线B）通道C）设备控制器D）通道控制器
3.以下那种控制方式使得CPU、通道和I/O设备三者之间的并行性最高。
A）程序I/O方式B）中断方式C）DMA方式D）通道方式
4.以下关于通道的说法正确的是
A）通道是数据在cpu与I/O设备之间的通路
B）所有的计算机系统中都采用了通道技术
C）在具有通道的计算机系统中，通道处理机和主处理机具有一样的功能。
D）通道是通过执行通道程序，并与设备控制器来共同实现对I/O设备的控制。
5.目前为了解决CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾，提高的I/O速度和设备利用率，在所有的I/O设备与处理机（内存）之间，都使用了来交换数据。
A）缓冲B）中断方式C）DMA方式D）通道方式
6.设备分配中的查表顺序为
A）设备控制表（DCT）、系统设备表（SDT）、控制器控制表（COCT）、通道控制表（CHCT）
B）系统设备表（SDT）、控制器控制表（COCT）、设备控制表（DCT）、通道控制表（CHCT）
C）系统设备表（SDT）、设备控制表（DCT）、通道控制表（CHCT）、控制器控制表（COCT）
D）系统设备表（SDT）、设备控制表（DCT）、控制器控制表（COCT）、通道控制表（CHCT）
7.关于设备的独立性问题以下论述正确的是
A）设备的独立性需要相应的软件支持，它就是设备独立性软件
B）设备的独立性是指设备与主机无关；
C）设备的独立性对用户来说，支持用户使用设备的物理名；
D）操作系统通过逻辑设备表（LRT）来完成用户使用的物理设备到逻辑设备的映射；
8.缓冲池是在______中开辟的区域。
A．辅助存储器B.寄存器C.内存D.设备控制器
9.利用SPOOL技术实现虚拟设备的目的是______。
A．便于对独享设备的管理B.便于对独享设备的分配
C.便于独享设备与CPU并行工作D.把独享的设备变为可以共享
四、简答题
1.为什么要使用缓冲？
答：
1、改善CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾；2、可以减少对CPU的中断频率，放宽对中断响应时间的限制；3、提高CPU和I／O设备之间的并行性
2.什么是SPOOLing技术
答：
当多道程序程序技术出现后，就可以利用一道程序，来模拟脱机输入时的外围控制机的功能，即把低速I/O设备上的数据传送到高速的磁盘上；再用另一道程序来模拟脱机输出时外围控制机的功能，即把数据从磁盘传送到低速I/O设备上。
这样，便在主机的直接控制下，实现脱机输入、输出功能。
所以，我们把这种在联机情况下实现的同时与外围设备（Peripheral）联机操作的技术称为SPOOLing（SimultaneousPeripheralOperationOnLine），或称为假脱机技术。
第八章文件系统
一、名词解释
1.文件控制块FCB：
为了实现“按名存取”，系统必须为每个文件设置用于描述和控制文件的数据结构，它至少要包括文件名和存放文件的物理地址，这个数据结构称为文件控制块FCB
2.文件目录：
文件控制块的有序集合称为文件目录
二、判断题
1使用索引节点的目的是提高文件的查找速度，索引节点有内存索引节点和磁盘索引节点。
V
二．填空
1．按文件的逻辑结构分类文件可分为：
（无结构文件）流式文件、有结构文件（记录式文件）。
2．35.按文件的物理结构分类文件可分为
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