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习题和答案汇总给学生

第一章

课后习题：

1.设计现代OS的主要目标是什么?

答：

方便性，有效性，可扩充性和开放性.

2.OS的作用可表现为哪几个方面?

答：

a.OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口（用户观点）；

b.OS作为计算机系统资源的管理者（设计者观点）；

c.OS作为扩充机器.（虚拟机观点）

13、OS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。

25、从资源管理的角度看，操作系统具有哪些功能？

处理机管理、存储器管理、设备管理和文件管理。

补充习题：

１、在计算机系统中配置操作系统的主要目的是（Ａ），操作系统的主要功能是管理计算机系统中的（Ｂ），其中包括（Ｃ）管理和（Ｄ）管理，以及设备管理和文件管理。

这里的（Ｃ）管理主要是对进程进行管理。

Ａ：

（1）增强计算机系统的功能；

（2）提高系统资源的利用率；

（3）提高系统的运行速度；（4）合理地组织系统的工作流程，以提高系统吞吐量。

Ｂ：

（1）程序和数据；

（2）进程；（3）资源；（4）作业；（5）任务。

Ｃ、Ｄ：

（1）存储器；

（2）虚拟存储器；（3）运算器；（4）处理机；（5）控制器。

2、操作系统有多种类型：

（1）允许多个用户以交互方式使用计算机的操作系统，称为（Ａ）；

（2）允许多用户将若干个作业提交给计算机系统集中处理的操作系统称为（Ｂ）；

（3）在（Ｃ）的控制下，计算机系统能及时处理由过程控制反馈的数据，并做出响应。

Ａ、Ｂ、Ｃ：

（1）批处理操作系统；

（2）分时操作系统；（3）实时操作系统；（4）微机操作系统；（5）多处理机操作系统。

3、从下面关于操作系统的论述中，选出一条正确的论述：

（）

（1）对批处理作业，必须提供相应的作业控制信息；

（2）对于分时系统，不一定全部提供人机交互功能；

（3）从响应角度看，分时系统与实时系统的要求相似；

（4）采用分时操作系统的计算机系统中，用户可以独占计算机操作系统的文件系统；

（5）从交互角度看，分时系统与实时系统相似。

4、操作系统是一种（Ａ），在OS中采用多道程序设计技术，能有效地提高CPU、内存和I/O设备的（Ｂ）,为实现多道程序设计需要有（Ｃ）。

Ａ：

（1）应用软件；

（2）系统软件；（3）通用软件；（4）软件包。

Ｂ：

（1）灵活性；

（2）可靠性；（3）兼容性；（4）利用率。

Ｃ：

（1）更大的内存

（2）更快的CPU；（3）更快的外部设备；（4）更先进的终端。

5、操作系统是一种应用软件。

（）

6、分时系统中，时间片越小越好。

（）

7、多道程序设计是指在一台处理机上同一时刻运行多个程序。

（）

8、在实时要求严格的实时系统中进程调度采用非抢占方式。

（）

9、操作系统的基本职能是（）。

（1）控制和管理系统内各种资源，有效地组织多道程序的运行

（2）提供用户界面，方便用户使用

（3）提供方便的可视化编辑程序

（4）提供功能强大的网络管理工具

10、为了使系统中所有的用户都能得到及时的响应，该操作系统应该是（）。

（1）多道批处理系统；

（2）分时系统；（3）实时系统；（4）网络系统。

第二章

7、试说明PCB的作用?

为什么说PCB是进程存在的唯一标志?

（1）PCB是进程实体的一部分（进程实体包括PCB、程序代码、数据），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。

（2）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而感知到该进程的存在的，所以说，PCB是进程存在的唯一标志。

8、试说明进程在三个状态之间转换的典型原因

答：

主要原因是I/O请求和I/O完成、（CPU）进程调度、时间片完。

19、试从物理概念上说明记录型信号量及其操作wait和signal。

答：

Wait操作又叫P操作，signal操作又叫V操作。

（1）信号量的初值表示系统中某类资源的数目。

（2）对信号量的每次wait操作，表示请求一个单位的该类资源，使系统中可供分配的该类资源数减少一个。

（3）对信号量的每次signal操作，表示执行进程释放一个单位资源，使系统中可供分配的该类资源数增加一个。

20、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?

答：

a.在整型信号量机制中，未遵循"让权等待"的准则，存在“忙等”现象。

b.记录型信号量机制完全遵循了同步机构的四条准则。

22、试写出相应的程序来描述图22-1、22-2所示的前驱图。

答：

参考P54-55“2利用信号量实现前驱关系”（考研的同学应把这部分内容看一下）。

这也是信号量对进程同步的一种用法，信号量初值为0。

图22-1的程序描述如下：

Vara,b,c,d,e,f,g,h:

semaphore:

=0,0,0,0,0,0,0,0;

begin

parbegin

beginS1;V（a）;V（b）;end;

beginP（a）;S2;V（c）;V（d）;end;

beginP（b）;S3;V（e）;end;

beginP（c）;S4;V（f）;end;

beginP（d）;S5;V（g）;end;

beginP（e）;S6;V（h）;end;

beginP（f）;P（g）;P（h）;S7;end;

parend

end

图22-2的程序描述如下：

Vara,b,c,d,e,f,g,h,i,j:

semaphore:

=0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

begin

parbegin

beginS1;V（a）;V（b）;end;

beginP（a）;S2;V（c）;V（d）;end;

beginP（b）;S3;V（e）;V（f）;end;

beginP（c）;S4;V（g）;end;

beginP（d）;S5;V（h）;end;

beginP（e）;S6;V（i）;end;

beginP（f）;S7;V（j）;end;

beginP（g）;P（h）;P（i）;P（j）;S7;end;

parend

end

23、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?

答：

（1）缓冲区满后（empty=0），生产者进程被阻塞（进入关于信号量empty的等待队列），由于消费者取走产品后不执行signal（empty）,被阻塞的生产者进程继续被阻塞，即便缓冲区有空位也不能生产。

（2）缓冲区空后（full=0），消费者进程被阻塞（进入关于信号量full的等待队列），由于生产者生产后不执行signal（full）,被阻塞的消费者进程继续被阻塞，即便缓冲区有产品也不能消费。

24、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?

答：

（1）如果将（消费者的）两个wait操作即wait（full）和wait（mutex）互换位置，后果是：

a.影响了多个消费者的并发性，当一个消费者进行了wait（mutex），其它消费者因得不到mutex被阻塞，即便缓冲区有多个产品也不允许取。

（形象的说，教材的解法允许多个消费者同时逛商店，但拿产品时一个一个消费者拿；而颠倒wait（full）和wait（mutex）顺序后，商店一次只能允许一个顾客进入，等顾客拿完产品出门后，另一位顾客才能进去。

）

b.可能造成死锁。

假如某消费者执行wait（mutex）后没被阻塞，但接着执行wait（full）后被阻塞了,要等待生产者的signal（full）才能解除阻塞，而生产者可能因消费者提前使mutex=0而被阻塞，无法执行signal（full），这样就造成死锁。

（2）将（生产者的）signal（mutex）与signal（full）互换位置，似乎不会影响并发性，也不会造死锁，这也是一种正确的写法。

25.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.

答:

锁可以看作是共享变量W，对W有两个操作：

unlock（W），lock（W），这两个操作必须是原子操作，其理由与信号量必须是原子操作一样。

锁比信号量简单，但只能用于进程互斥，不能用于同步。

（1）开锁原语：

unlock（W）{W=0;}

（2）关锁原语：

lock（W）{if（W==1）dono_op;W=1;}

（3）利用开关锁原语实现互斥，用lock（W）;替代Entrysection，unlock（W）替代Exitsection即可。

varW:

=0;

process:

repeat

lock（W）;

criticalsection

unlock（W）;

remaindersection

untilfalse;

26、试修改下面生产者—消费者问题解法中的错误

答：

按P58的正确解法修改即可。

27、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.

答：

根据死锁的四个必要条件，只要破除其中一个必要条件即可。

第i个哲学家的活动描述为：

Varchopsticks：

array[0，…，4]ofsemaphore：

=（1,1,1,1,1）；

（chopsticks（i）=1，i=0，…，4）

Sm：

semaphore：

=4；

Repeat

Wait（Sm）；

Wait（chopsticks[i]）；

Wait（chopsticks[（i+1）mod5]）；

Eat（）；

Signal（chopsticks[i]）；

Signal（chopsticks[（i+1）mod5]）；

Signal（Sm）；

Think（）；

Untilfalse;

补充题：

1、在生产者-消费者问题中，应设置互斥信号量mutex、资源信号量full和empty。

它们的初值应分别是（A）、（B）、（C）。

A、B、C：

（1）0

（2）1（3）-1（4）-n（5）+n

2、试选择（A）～（D），以便能正确地描述图1所示的前趋关系。

Vara,b,c:

semaphore:

=0,0,0;

begin

parbegin

beginS1;（A）;end;

begin:

S2;（B）;end;

begin:

wait（a）;wait（b）;S3;（C）;end;

begin:

（D）;S4;end;

parend

end

图1前趋图

A、B、C、D：

（1）signal（a）；

（2）signal（b）；（3）wait（c）；（4）signal（c）。

3、对生产者-消费者问题的算法描述如下，请选择正确的答案编号填入方框中。

producer：

begin

repeat

wait（empty）;（A）

wait（mutex）;（B）

buffer（in）:

=nextp;

in:

=（in+1）modn;

signal（mutex）;（C）

signal（full）;（D）

untilfalse;

end

consumer：

begin

repeat

wait（full）;（E）

wait（mutex）;（B）

nextc:

=buffer（out）;

out:

=（out+1）modn;

signal（mutex）;（C）

signal（empty）;（F）

untilfalse;

end

A、B、C、D、E、F：

（1）wait（mutex）；

（2）signal（mutex）；（3）wait（empty）；（4）signal（full）；（5）wait（full）；（6）signal（empty）。

第三章

10、试比较FCFS和SPF两种算法

答：

（1）FCFS算法既可以用于作业调度，也可以用于进程调度。

每次调度都是从后备作业队列（或就绪队列）中选择一个或多个最先进入该队列的作业（或进程），将它们调入内存（或分配处理机）执行。

该算法有利于长作业（或进程）和CPU繁忙性作业，而不利于短作业（或进程）和I/O繁忙型作业。

（2）SJ（P）F算法分别用于作业调度和进程调度。

调度时从后备队列（或就绪队列）中选择一个或若干个估计运行时间最短的作业（或进程），将它们调入内存（或分配处理机）运行。

该算法调度性能好，有效降低作业的平均等待时间，提高系统吞吐量。

不利于长作业。

21、在教材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?

Process

Max

Allocation

Need

Available

ABC

753

010

743

230

322

302

020

902

302

600

222

211

011

433

002

431

系统按照银行家算法进行检查：

（1）Request0（0,1,0）≤Need0（7，4，3），该条件满足，请求合法。

（2）Request0（0,1,0）≤Available（2，3，0），该条件满足。

（3）系统先暂时假定可为P0分配资源，并修改相关数据，如下表：

Process

Max

Allocation

Need

Available

ABC

753

020

733

220

322

302

020

902

302

600

222

211

011

433

002

431

（4）进行安全性检查：

Process

Work

Need

Allocation

Work+Allo

Finish

ABC

220

020

302

522

True

522

011

211

733

True

733

431

002

735

True

735

733

020

755

True

755

600

302

1057

True

在该时刻存在着一个安全序列{P1,P3,P4,P0,P2}，所以系统可将资源分配给它。

22在银行家算法中，若出现下列的资源分配情况：

试问：

Process

Allocation

Need

Available

0032

0012

1622

1000

1750

1354

2356

0332

0652

0014

0656

（1）该状态是否安全?

（2）若进程P2提出请求Request（1,2,2,2）后，系统能否将资源分配给它？

答：

这是5个进程，对4种资源的分配。

Allocation是各进程已获得的资源，Need是尚缺的资源，Available是系统剩余的资源。

（1）该状态是否安全?

进行安全性检查：

Process

Work

Need

Allocation

Work+Allo

Finish

ABCD

1622

0012

0032

1654

True

1654

0652

0332

1986

True

1986

0656

0014

19910

True

19910

1750

1000

29910

True

29910

2356

1354

3121414

True

在该时刻存在着一个安全序列{P0,P3,P4,P1,P2}，所以该状态安全。

（2）若进程P2提出请求Request（1,2,2,2）后，首先要运行银行家算法的第一部分，进行预分配（模拟分配）。

①Request2（1,2,2,2）≤Need2（2,3,5,6），该条件满足，请求合法。

②Request2（1,2,2,2）≤Available（1,6,2,2），该条件满足。

③系统暂先假设可为P2分配资源，并修改相关数据，预分配后系统状态如下：

Process

Allocation

Need

Available

0032

0012

0400

1000

1750

3576

1134

0332

0652

0014

0656

④然后运行银行家算法的第二部分，找安全序列。

很显然，Available（0,4,0,0）不能满足任何一个进程的Need，不存在安全状态。

所以，P2提出的请求Request（1,2,2,2）现在不能分配。

第四章

课后习题：

13、为实现分页存储管理，需要哪些硬件支持?

答：

分页是离散存储，效率较低，必需借助硬件提高效率。

主要硬件有页表寄存器、联想寄存器（TLB,快表）、地址变换机构。

17、分页和分段存储管理有何区别?

（1）页是信息的物理单位，是为了消减内存的外零头，提高内存的利用率；段是信息的逻辑单位，分段的目的是为了更好地满足用户的需要。

（2）页的大小固定，且由系统自动决定；段的大小不固定，决定于用户所编写的程序。

（3）分页的作业地址空间是一维的；分段的作业地址空间是二维的。

补充习题：

1、一个计算机系统的虚拟存储器的最大容量是由（A5）确定的，其实际容量还要受到（B4）的影响。

A、B：

（1）计算机字长；

（2）内容量；（3）硬盘容量；（4）内存和硬盘容量之和；（5）计算机的地址结构。

2、已知某分页系统，主存容量为64KB，页面大小为1KB。

对于一个4页大的作业，其0、1、2、3页分别被分配到主存的2、4、6、7块中。

（1）将十进制的逻辑地址1023、2500、3500、4500转换成物理地址。

（2）将十进制的逻辑地址1023、2500的地址变换过程图画出来。

（1）对于逻辑地址，先计算出它的页号和页内地址，然后通过页表转换成对应的物理地址。

●①1023/1K，得到页号为0，页内地址为1023，查页表找到对应的物理块号为2，物理地址为2*1K+1023=3071。

●②逻辑地址2500。

2500/1K，得到页号为2，页内地址为452，查页表找到对应的物理块号为6，故物理地址为6*1K+452=6596。

●③逻辑地址3500。

3500/1K，得到页号为3，页内地址为428，查页表找到对应的物理块号为7，故物理地址为7*1K+428=7596。

●④逻辑地址4500，4500/1K，得到页号为4，页内地址为404，因页号不小于页表长度，故产生越界中断。

（2）十进制的逻辑地址1023的地址变换过程图如下：

图2-1十进制的逻辑地址1023的地址变换过程图

3、对于表3-1所示的段表，请将逻辑地址（0,137）,（1,4000）,（2,3600）,（5,230）转换成物理地址。

表3-1段表

段号

内存始址

段长

50K

10KB

60K

3KB

70K

5KB

120K

8KB

150K

4KB

（1）逻辑地址（0,137）

–段号0小于段表长5，故段号合法。

–由段表的第0项可获得段的内存始址为50K，段长为10KB。

–由于段内地址为137，小于段长10KB，故段内地址也是合法的。

–因此可得出对应的物理地址为50KB+137=51337.

（2）逻辑地址（1,4000）

–段号1小于段表长5，故段号合法。

–由段表的第1项可获得段的内存始址为60K，段长为3KB。

–由于段内地址为4000，大于段长3KB，故段内地址不合法。

–因此产生越界中断。

（3）逻辑地址（2,3600）

–段号2小于段表长5，故段号合法。

–由段表的第2项可获得段的内存始址为70K，段长为5KB。

–由于段内地址为3600，小于段长5KB，故段内地址也是合法的。

–因此可得出对应的物理地址为70KB+3600=75280.

（4）逻辑地址（5,230）

–段号5等于段表长5，故段号不合法。

–因此产生越界中断。

第五章

1、从下面关于设备属性的论述中，选择一条正确的论述。

（1）字符设备的一个基本特征是可寻址的，即能指定输入时的源地址和输出时的目标地址。

（2）共享设备必须是可寻址的和随机访问的设备。

（3）共享设备是指同一时刻，允许多个进程同时访问的设备。

（4）在分配共享设备和独占设备时，都可能引起进程死锁。

2、通道是一种特殊的（A），具有（B）能力。

主机的CPU与通道可以并行工作，并通过（C）实现彼此之间的通信和同步。

A：

（1）I/O设备；

（2）设备控制器；（3）处理机；（4）I/O控制器。

B：

（1）执行I/O指令集；

（2）执行CPU指令集；（3）传输I/O命令；（4）运行I/O进程。

C：

（1）I/O指令；

（2）I/O中断；（3）I/O指令和I/O中断；（4）操作员。

3、磁盘属于（A），其信息的存取是以（B）为单位的磁盘的I/O控制主要采取（C）方式；打印机的I/O控制主要采取（D）方式。

A：

（1）字符设备；

（2）独占设备；（3）块设备；（4）虚拟设备。

B：

（1）位（bit）；

（2）字节；（3）帧；（4）固定长度数据块。

C、D：

（1）程序I/O方式；

（2）程序中断；（3）DMA；（4）SPOOLing。

D：

（1）程序I/O方式；

（2）程序中断；（3）DMA；（4）SPOOLing。

4、从下面关于设备独立性的论述中选择一条正确的论述。

（1）设备独立性是指I/O设备具有独立执行I/O功能的一种特性。

（2）设备独立性是指用户程序独立于具体使用的物理设备的一种特性。

（3）设备独立性是指能独立实现设备共享的一种特性。

（4）设备独立性是指设备驱动程序独立于具体使用的物理设备的一种特性。

5、设备独立性是指（A）独立于（B）。

A：

（1）设备控制器；

（2）设备驱动程序；（3）用户程序；（4）设备独立性软件。

B：

（1）主机；

（2）操作系统；（3）设备驱动程序；（4）物理设备。

6、为实现设备分配，应为每个设备设置一张

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