操作系统教程第5版课后答案解析.docx
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操作系统教程第5版课后答案解析
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操作系统教程第5版课后答案
费祥林、骆斌编著
第一章操作系统概论
习题一
一、思虑题
1.简述现代计算机系统的构成及层次构造。
答：
现代计算机系统由硬件和软件两个部分构成。
是硬件和软件互相交叉形成的会合体，构成一个解决心算问题的工具。
硬件层供应基本可计算的资源，包含办理器、存放器、内存、外存及I/O设施。
软件层由包含系统软件、支撑软件和应用软件。
此中系统软件是最凑近硬件的。
2、计算机系统的资源可分红哪几类？
试举例说明。
答：
包含两大类，硬件资源和信息资源。
硬件资源分为办理器、I/O设施、存
储器等；信息资源分为程序和数据等。
3.什么是操作系统？
操作系统在计算机系统中的主要作用是什么？
答：
操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地对各种作业进行调动，以及方便用户使用的程序的会合。
操作系统在计算机系统中主要起4个方面的作用。
（1）服务用户看法——操作系统供应用户接口和公共服务程序
（2）进度交互看法——操作系统是进度履行的控制者和协调者
（3）系统实现看法——操作系统作为扩展机或虚构机
（4）资源管理看法——操作系统作为资源的管理者和控制者
4.操作系统怎样实现计算与操作过程的自动化？
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答：
大概能够把操作系统分为以下几类：
批办理操作系统、分时操作系统、实
时操作系统、网络操作系统和散布式操作系统。
此中批办理操作系统能依据用户
早先规定好的步骤控制作业的履行，实现计算机操作的自动化。
又可分为批办理
单道系统和批办理多道系统。
单道系统每次只有一个作业装入计算机系统的主存
储器运转，多个作业可自动、次序地被装入运转。
批办理多道系统则允很多个作
业同时装入主储存器，中央办理器轮番地履行各个作业，各个作业能够同时使用
各自所需的外头设施，这样能够充足利用计算机系统的资源，缩短作业时间，提
高系统的吞吐率
5．操作系统要为用户供应哪些基本的和共性的服务？
答：
（1）创立程序和履行程序；
（2）数据I/O和信息存取；（3）通服气务；（4）
差错检测和办理。
为了保证高效率、高质量的工作，使得多个应用程序能够有效
的共享系统资源，提升系统效率，操作系统还具备一些其余的功能：
资源分派，
统计，保护等。
6.试述操作系统所供应的各样用户接口。
答：
操作系统经过程序接口和操作接口将其服务和功能供应给用户。
程序接口由
一组系统调用构成，在应用程序中使用“系统调用”可获取操作系统的低层服务，接见或使用系统管理的各样软硬件资源，是操作系统对外供应服务和功能的手段；操作接口由一组命令和（或）作业控制语言构成，是操作系统为用户供应的组织和控制作业履行的手段。
7.什么是系统调用？
可分为哪些种类？
答：
操作系统为了达到为应用程序的运转供应优秀的环境，系统内核供应了一系列具备预约功能的内核函数，这一组特别接口被称为系统调用。
操作系统所
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供应的系统调用按功能可分为六类：
1）进度管理；2）文件操作；3）设施管理；
4）主存管理；5）进度通讯；6）信息保护。
8.什么是适用程序，可分为哪些种类？
答：
适用程序又称支撑程序，是为应用程序的开发、调试、履行和保护解决共性
问题或履行公共操作供应的一组程序。
按功能可分为：
1）文件管理；2）语言支
持；3）状态改正；4）支持程序履行；5）通讯等。
9.试述系统调用的实现原理。
操作系统实现系统调用功能的体制称为圈套或异样办理体制。
其实现原理是：
第一编写系统调用函数而且设计系统调用进口地点表，每个进口地点都指向一个系统调用的内核函数，有些还包含系统调用自带参数的个数。
而后开拓现场保护区，用以保留发生系统调用时的办理器现场。
10.试述系统调用与函数过程调用之间的主要差别。
答：
在程序履行系统调用或过程调用中二者的主要差别是：
1）调用的形式和实现的方式不一样；2）被调用的代码的地点不一样；3）供应方式不一样。
11.试述API（Applicationprograminterface）、库函数与系统调用之间的关系.
答：
API是由同名的封装把系统调用封装成应用程序能够直接使用的应用接口。
因此，一个库函数就是一种API，一个API的实现可能会用到一个系统调用或多
个系统调用，也可能若干API封装同样的系统调用，即便完整不使用系统调用，
也不存在任何问题。
12.试解说脱机I/O和假脱机I/O。
答：
1）脱机输入输出方式（Off-LineI/O）是为认识决人机矛盾CPU和I/O设
备之间速度不般配而提出的。
它减少了CPU的安闲等候时间，提升了I/O速度。
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详细内容是将用户程序和数据在一台外头机的控制下，早先从低速输入设施到
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
而大大加速了程序的输入过程，减少了CPU等候输入的时间，这就是脱机输入
技术；当程序运转完成或告一段落，CPU需要时，无需直接把计算结果送至低
速输出设施，而是高速把结果输出到磁带上，而后在外头机的控制下，把磁
带上的计算结果由相应的输出设施输出，这就是脱机输出技术。
2）若这类输入
输出操作在主机控制下进行，则称之为联机输入输出方式。
13.为何对作业进行批办理能够提升系统效率？
答：
多道程序系统能够利用CPU的等候时间来运转其余程序。
14.举例说明计算机系统构造的精益求精是操作系统发展的主要动力之一。
答：
计算机系统的基本构造依据冯诺依曼系统构造，主要由运算器、控制器、储存器、输入设施、输出设施五部分构成。
跟着CPU不停升级，储存器的容量不停增大，计算机系统构造不停的改良，进而，要求计算机的操作系统不停的更新，
由本来的DOS到以后的Windows98,Windows2000,WindowsXP,UNIX,LINIX和
Windows2003等。
15.什么是多道程序设计？
多道程序设计技术有什么特色？
答;多道程序设计是指允很多个作业同时进入计算机系统的主存并启动交替计
算的方法。
其特色是：
1）CPU、主存和设施的利用率高;2）系统的吞吐率提升,
单位时间内达成的作业数增添;3）充足发挥了系统的并行性，设施与设施之间、
CPU与设施之间均可并行工作。
16.简述实现多道程序设计所一定解决的基本问题。
答：
实现多道程序设计所一定解决的三个问题：
1）储存保护和地点重定位；2）
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办理机管理和调动；3）资源的管理和分派。
17.计算机系统采纳通道零件后，已实现办理器与外面设施的并行工作，为何还要引入多道程序设计技术？
答：
引入多道程序设计技术的根本目的是提升CPU的利用率，充足发挥计算机系统零件的并行性，一些应用问题也只有靠多道程序设计技术才能有效解决。
18．什么是及时操作系统？
试述及时操作系统的分类。
答：
及时操作系统（RealTimeOperatingSystem）指当外界事件或数据产生
时，能接收并足够快的速度予以办理，办理的结果又能在规准时间内来控制监
控的生产过程或对任务协调
一致运转的操作系统。
分类：
1）过程控制系统：
如生产过程控制系统、导弹制导系统、飞机自动驾驶系统、
火炮自动控制系统。
2）信息查问系统：
计算机同时从成千上万的终端接受服务恳乞降发问，并在短
时间内作出回答和响应。
如情报检索系统。
3）事务办理系统：
计算机不单要对终端用户及时作出响应，还要屡次更新系统
中的文件或数据库。
如银行业务系统。
19.在分时系统中，什么是响应时间？
它与哪些要素相关？
答：
分时系统的响应时间是指用户从终端发出一个命令到系统办理完这个命令并
做出回答所需要的时间。
这个时间受时间片长度、终端用户个数、命令自己功能、硬件特征、主存与辅存的互换速度等影响。
20.试比较批办理操作系统与分时操作系统的不一样点。
答：
分时操作系统与批办理操作系统的差别：
1）追求目标不一样：
批办理操作系
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统以提升系统资源利用率和作业吞吐能力为目标，分时操作系统重申公正性对
于联机用户的立刻履行命令需要迅速响应。
2）适应作业不一样：
批办理操作系统
适应已调试好的大型作业，分时操作系统适应正在调试的小型作业。
3）资源利
用率不一样：
批办理操作系统可合理安排不一样负载的作业，使资源利用率达到最正确；
在分时操作系统中，多个终端的作业使用同种类的系统运转系统和共同子程序使
系统的高度开支小，能公正的分配CPU和储存资源。
4）作业控制方式不一样：
批
办理操作系统由用户经过（JCL）书写作业控制流，早先提交脱机作业；分时
操作系统交互作业由用户从键盘输入控制命令以交互方式联机工作。
21.试比较及时操作系统与分时操作系统的不一样点。
答：
分时操作系统是指在一个系统中多个用户分时地使用同一台计算机；及时操作系统是指计算机及时响应外面事件地恳求并在规准时限内达成对该事件的处
理，控制全部及时高备和及时任务协调一致地运转。
及时操作系统和分时操作系统的主要差别有两点：
1）分时操作系统的目标是供应一种通用性很强的系统，有较强的交互能力;而
及时操作系统则多数是拥有特别用途的专用系统，交互能力略差。
2）分时操作系统对响应时间虽有要求，但一般来说，响应时间由人所能蒙受的
等候时间来确立；而及时操作系统对响应时间要求很高，一般由控制系统或信
息办理磁头所能接受的延缓时间来决定。
22.试比较单道和多道批办理系统。
答：
1）单道批办理系统是最早出现的一种OS，它拥有自动性，次序性和单道性
的特色；多道批办理系统则拥有调动性，无序性和多道性的特色。
2）单道批处
理系统是在解决要人机矛盾及CPU和I/O设施之间速度不般配的矛盾中形成的，
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旨在提升系统资源利用率和系统吞吐量，可是仍旧不可以很好的利用系统资源；多
道批办理系统是对单道批办理系统的改良，其主要长处是资源利用率高，系统
吞吐量大；弊端是均匀周转时间长，无交互能力。
23.现代操作系统拥有哪些基本的功能，请简单表达之。
答：
现代操作系统的功能：
管理计算机的软硬件资源（包含：
办理机管理，作业管理，储存管理，设施管理，文件管理）、提升资源的利用率、方便用户。
24.试述现代操作系统的基本特征及所要解决的主要问题。
答：
操作系统的四个基本特色：
1）并发性（concurrence），2）共享性
（sharing），3）虚构性（virtual），4）异步性（asynchronism）。
所要解决的主要问题是：
提升计算机系统的效率；加强系统的办理能力；方
便用户使用。
25.为何操作系统会有随机性特征？
答：
在多道程序环境中允很多个程序并发履行，并发活动会致使随机事件的发生。
操作系统中的随机事件到处可见，不行预示。
因此操作系统一定能够及时捕获并正确办理。
26.构成操作系统的构件有哪些？
请简单表达之。
答：
操作系统的构造设计有：
单体式、层次式、虚构机和微内核构造。
Linux采
用单体式的构造设计，主要构件有内核、shell、应用程序。
27.什么是操作系统内核？
答：
内核是一组程序模块，作为可信软件来支持进度并发履行的基本功能和基本
操作。
往常驻留在内核空间，运转于内核态，拥有直接接见硬件设施和全部内存
空间的权限，是仅有的能够履行特权指令的程序。
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28.列举内核的分类、属性及特色。
答：
内核按大小分为仅有很少一定功能的微内核，和大多数功能都并入内核的单内核。
内核的属性：
1）内核是由中止程序引出的；2）内核能够在障蔽中段状态下履行；3）内核是不行抢占的；4）内核可使用特权命令。
内核的功能：
1）中止办理；2）时钟管理；3）短程调动；4）原语管理。
29.简述单内核操作系统及其优弊端。
答：
单内核操作系统是将系统的大多数功能都并入到内核中。
采纳模块组合法，是鉴于构造化设计的一种软件构造设计方法。
长处：
构造密切、组合方便、对不
同的环境和用户的不一样需求能够组合不一样的模块来知足，灵巧性强。
弊端：
模块的独立性差，系统的功能增、删、改困难，靠谱性低。
30.简述微内核及客户——服务器构造操作系统及其优弊端。
答：
将操作系统分为两个部分,一是运转在内核态的内核，供应系统基本功能。
二是运转于用户态以客户——服务器方式履行的进度层。
长处：
1）对进度恳求供应一致性的接口；2）拥有较好的可扩大性和易改正性；3）可移植性好；4）
对散布式系统供应优秀的支撑。
弊端：
运转效率较低。
31.什么是层次式操作系统？
试说明其优弊端。
答：
层次式构造把操作系统区分为内核和若干模块，这些模块按功能的调用序次
摆列成若干层次，各层之间只好存在单向依靠或单向调用关系。
长处：
1）把整体问题局部化，层次清楚；2）增添、改正或替代层次不影响其余层次，有益于系统的保护和扩大。
弊端：
成立模块通讯的开支大，系统效率较低。
32.什么是虚构机操作系统？
试说明其优弊端。
答;将一个物理实体改变为若干个逻辑上的对应物，虚构机复制物理实体硬件给
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每台虚构机复制与实体计算机同样的硬件设施。
每台虚构机功能等同于裸机，同
样能运转各样操作系统。
长处：
独立于主机运转，对主机毫无影响。
弊端：
不可以
进行大批信息办理。
33.从履行方式来看，试述操作系统的各样运转模型。
答：
1）操作系统服务例程嵌入应用进度中运转；2）操作系统服务例程作为独立
进度运转。
34.简述操作系统资源管理的主要技术：
资源复用、资源虚构和资源抽象。
答：
资源复用：
操作系统让众多进度共享物理资源，经过适合的创立虚构资源和虚构机，以解决资源不足的问题。
主要分为空分复用和时分复用。
资源虚构：
虚构是对资源进行转变、模拟或整合，把一个物理资源变换对应多个逻辑上的对应物。
能为应用程序供应易于使用的虚构资源并创立更好的运转环境。
资源抽象：
经过创立软件来障蔽硬件资源的物理特征和实现细节，简化对硬件资源的操作、控制和使用。
在硬件的基础上，依据特定的方式将基层指令序列和数据构造打包成函数，以便能够作为单调的高级操作被调用。
35.何谓POSIX?
试述POSIX3.1的内容。
答：
POSIX是IEEE制定的一个Unix系统的标准，它定义互相兼容的Unix系统
所一定支持的最少系统调用接口和工具。
36.服务用户看法，操作系统作为用户接口和公共服务程序；进度交互看法，操
作系统作为进度的履行者和协调者；系统实现看法，操作系统作为扩展机或虚构机；资源管理看法，操作系统作为资源的管理者和控制者。
二、应用题
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1．有一台计算机拥有1MB内存，操作系统占用200KB，各个用户进度分别占用
200KB。
假如用户进度等候I/O操作的时间为80%，若增添1MB内存空间，则CPU
的利用率能够提升多少？
解：
设每个进度的等候时间为P,则n个进度的等候时间就为PN，则CPU利用率
为1-pn.
如题操作系统占用200kb,则有4个进度，cpu利用率为1-（80%）4=59%，若再增添
1MB内存，则此时内存可容纳9个进度，cpu利用率就为1-（80%）9=87%.
（87%）/（59%）=147%147%-100%=47%,
增添1MBcpu利用率能够提升47%。
2.在某个计算机系统中有一台输入机和一台打印机，现有两道程序投入运转，且程序A先开始运转，程序B后开始运转。
程序A的运转轨迹为:
计算50ms、打印
100Ms，再计算50Ms，打印100Ms，结束。
程序B的运转轨迹为：
计算50Ms、输
入80ms,再计算100Ms，结束。
试说明：
（1）两道程序运转时，cpu能否安闲等候？
假如，在哪段时间内等候。
（2）程序A、B能否有等候cpu的状况？
如有，指出发生的时辰。
解：
A、B程序并发履行图：
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（1）cpu安闲时发生在100ms到150ms之间。
（2）B程序有等候cpu的状况，在180-220ms时。
3.设有三道程序，依据A、B、C的优先序次运转，其内部计算和I/O操作时间以下列图所示。
A
B
C
11
12
31
C=30ms
C=60ms
C=20ms
12
22
=30ms
32
I=40ms
I
I=40ms
C13=10ms
C23
=10ms
C33=20ms
试画出多道运转的时
间关系图（忽视调动履行时间）。
达成三道程序共花销多少时间，比单道运转节俭多少时间？
若办理器调动程序每次进行程序变换费时1ms，试画出各程序状态变换的时间图。
解：
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第二章办理器管理
一、思虑题
1.什么是PSW?
它有何作用？
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