操作系统形考作业重的主观题.docx
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操作系统形考作业重的主观题
以下是形考作业中的主观题，完成后请提交辅导老师。
形考作业1
第1章简答题（每题4分，从以下6题中选择1个完成）
1.简述操作系统的定义。
答：
操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源、有效地组织多道程序运行的系统软件（或程序集合），是用户与计算机之间的接口。
2.在计算机系统中操作系统处于什么地位？
答：
?
?
?
?
操作系统是裸机之上的第一层软件，与硬件关系尤为密切。
它不仅对硬件资源
直接实施控制、管理，而且其很多功能的完成是与硬件动作配合实现的，如中断系统。
操作系统的运行需要有良好的硬件环境。
这种硬件配置环境往往称作硬件平台。
操作系统是整个计算机系统的控制管理中心，其他所有软件都建立在操作系统之上。
操作系统对它们既具有支配权力，又为其运行建造必备环境。
因此，在裸机之上每加一层软件后，用户看到的就是一台功能更强的机器，通常把经过软件扩充功能后的机器称为“虚拟机”。
在裸机上安装了操作系统后，就为其他软件的运行和用户使用提供了工作环境。
往往把这种工作环境称作软件平台。
3.操作系统的主要功能有哪些？
答：
操作系统的主要功能包括：
存储管理，进程和处理机管理，文件管理，设备管理以
及?
用户接口管理。
4.操作系统一般为用户提供了哪三种界面？
各有什么特点？
答：
操作系统一般为用户提供的三种界面是：
图形用户接口、命令行接口和程序接口。
?
?
图形用户接口：
用户利用鼠标、窗口、菜单、图标等图形界面工具，可以直观、方便、有效地使用系统服务和各种应用程序及实用工具。
命令行接口：
在提示符之后用户从键盘上输入命令，命令解释程序接收并解释这些命令，然后把它们传递给操作系统内部的程序，执行相应的功能。
程序接口程序接口:
也称系统调用接口。
系统调用是操作系统内核与用户程序、应用程序之间的接口。
在UNIX/Linux系统中，系统调用以C函数的形式出现。
5.操作系统主要有哪三种基本类型？
各有什么特点？
答。
根据系统运行的方式分类，操作系统的基本类型有三种，批处理系统、分时系统和
实时系统。
批处理操作系统的特点是，多道和成批处理。
分时系统具有多路性、交互性、“独占”性和及时性的特征。
实时系统特点:
及时响应和高可靠性
6.使用虚拟机，有什么优势和不足？
答，采用虚拟机的优点主要有
（1）在一台机器上可同时运行多个操作系统，方面用户的使用
（2）系统安全，有效地保护了系统资源
（3）为软件的研制、开发和调试提供了良好的环境（4）组建虚拟网络，可以创造
多个理想的工作环境
缺点是，
（1）对硬件的要求比较高，主要是cpu、硬盘和内存
（2）本身非常复杂，另外，执行任务时的速度会受到一些影响
第2章简答题（每题4分，从以下10题中选择2个完成）
1.在操作系统中为什么要引入进程概念？
它与程序的区别和联系是什么？
答。
在操作系统中，由于多道程序并发执行时共享系统资源，共同决定这些资源的状态，
因此系统中各程序在执行过程中就出现了相互制约的新关系，程序的执行出现“走
走停停”的新状态。
这些都是在程序的动态过程中发生的。
用程序这个静态概念已
不能如实反映程序并发执行过程中的这些特征。
为此，人们引入“进程”这一概念
来描述程序动态执行过程的性质。
进程与程序的主要区别是，
进程是动态的，程序是静态的，
进程有独立性，能并发执行1程序不能并发执行。
二者无一对应关系。
进程异步运行，会相互制约，程序不具情此特征。
但进程与程序又有密切的联系，进程不能脱高具体程序而虚设，程序规定了相应进程所要完成的动作。
2.进程的基本状态有哪几种？
答，进程的基本态有3种。
分别是运行态。
就绪态。
阻塞态。
3.PCB的作用是什么？
它是怎样描述进程的动态性质的？
答，进程控制块PCB是进程组成中最关键的部分。
每个进程有唯一的进程控制块;操作系
统根据PCB对进程实施控制和管理，进程的动态、并发等特征是利用PCB表现出来的，
PCB是进程存在的唯一标志。
PCB中有表明进程状态的信息，该进程的状态是运行态、就绪态还是阻塞态，利用状态信息来描述进程的动态性质。
4.PCB表的组织方式主要有哪几种？
分别简要说明。
答，PCB表的组织方式主要有，线性方式、链接方式和索引方式。
线性方式是把所有进程的PCB都放在一个表中。
链接方式按照进程的不同状态把它们分别放在不同的队列中。
索引方式是利用素引表记载相应状态进程的PCB地址。
5.进程进入临界区的调度原则是什么？
管，一个进程进入临界区的调度原则是，
1、如果有若干进程要求进入空闲的临界区、一次仅允许个进程进入。
2、任何时候，处干临界区内的进程不可多于一个。
如已有进程进入自己的G界区。
则
其它所有试图进入临界区的进程必须等待。
3、进入临界区的进程要在有限时间内退出。
以使其它进程能及时进入自己的临界区。
4、如果进程不能进入自己的临界区，则应让出CPU.至免进程出现“忙等”现象。
6.简述信号量的定义和作用。
P、V操作原语是如何定义的？
答，信号量一般是由两个成员组成的数据结构，其中一个成员是整型变量，表示该信号量的
值，它是与相应资源的使用情况有关的，另一个是指向PCB的指针。
当多个进程都等
待同一信号量时，它们就排成一个队列，由信号量的指针项指出该队列的头。
信号量通常可以简单反映出相应资源的使用情况，它与P、V操作原语起使用可实现
进程的同步和互斥。
P、v操作原语的定义，
P（S）:
顺序执行下述两个动作，
①信号量的值减1，即S-S-11
②如果s>0,则该进程继续执行，
如果s<0.则把该进程的状态置为阳塞态，把相应的PCB连入该信号量队列的末尾，
井放弃处理机，进行等待（直至其它进程在S上执行v操作，把它释放出来为止），VIS,
顺序执行下述两个动作，
①s值加1.即S-5+1
②如果5>0,则该进程继续运行，
如果s<0.则释放信号量队列上的第一个PCB（即信号量指计项所指向的PCB）所对
应的进程（把阳塞态改为就绪志），执行v操作的进程继续运行，
7.计算机系统中产生死锁的根本原因是什么？
答，计算机系统中产生死锁的根本原因是，资源有限且操作不当。
此外，进程推进期序
不合适也可以引发的死销。
8.发生死锁的四个必要条件是什么？
管，发生死锁的四个必要条件是，互斥条件，不可抢占条件。
占有且申请条件，循环等待条
件。
9.一般解决死锁的方法有哪三种？
苦，一般解决死锁的方法有，死锁的预防，死锁的避免、死锁的检测与恢复。
10.是否所有的共享资源都是临界资源？
为什么？
答，不是所有的共享资源都是临界贫源，因为临界资源是次仅允许一个进程使用的资源，
而系统中有很多资源可以让多个进程同时使用，例加硬盘、正文段等。
应用题窗体顶端
窗体顶端
第2章应用题（每题10分，从以下6题中选择1个完成）
1.用如图3-23所示的进程状态转换图能够说明有关处理机管理的大量内容。
图3-23进程状态转换图
试回答：
①什么事件引起每次显着的状态变迁？
②下述状态变迁因果关系能否发生？
为什么？
（A）2→1（B）3→2（C）4→1
答：
（1）从运行状态到阻塞状态：
全发资源；
从运行状态到就绪状态：
时间骗到
从阻塞状态到就绪状态：
获得资源
从就绪状态到运行状态：
进程调度选中
（2）（A）可能
（B）不可能
（C）可能
2.系统中只有一台打印机，有三个用户的程序在执行过程中都要使用打印机输出计算结果。
设每个用户程序对应一个进程。
问：
这三个进程间有什么样的制约关系？
试用P、V操作写出这些进程使用打印机的算法。
3.判断下列同步问题的算法是否正确？
若有错，请指出错误原因并予以改正。
①设A，B两个进程共用一个缓冲区Q，A向Q写入信息，B从Q读出信息，算法框图如图3-24所示。
②设A，B为两个并发进程，它们共享一个临界资源。
其运行临界区的算法框图如图3-25所示。
图3-24进程A,B的算法框图图3-25两个并发进程临界区的算法框图
4.设有无穷多个信息，输入进程把信息逐个写入缓冲区，输出进程逐个从缓冲区中取出信息。
设缓冲区是环形的，编号为0～n-1，in和out分别是输入进程和输出进程使用的指针，初值都是0。
⏹为使两类进程实行同步操作，设置了3个信号量：
两个计数信号量full和empty，一个互斥信号量mutex。
full：
表示放有信息的缓冲区数，其初值为（0）。
empty：
表示可供使用的缓冲区数，其初值为（n）。
mutex：
表示互斥信号量，初值为
（1）。
⏹填写相应的P、V操作。
输入进程Input：
while（TRUE）{
①;
③;
信息送往buffer（in）;
in=（in+1）modN;/*以N为模*/
④;
⑥;
}
输出进程Output：
while（TRUE）{
⑤;
③;
从buffer（out）中取出信息;
out=（out+1）modN;/*以N为模*/
④;
②;
}
5.设有一台计算机，有两条I/O通道，分别接一台卡片输入机和一台打印机。
卡片机把一叠卡片逐一输入到缓冲区B1中，加工处理后再搬到缓冲区B2中，并在打印机上打印结果。
问：
①系统要设几个进程来完成这个任务？
各自的工作是什么？
②这些进程间有什么样的相互制约关系？
③用P、V操作写出这些进程的同步算法。
6.设有无穷多个信息，输入进程把信息逐个写入缓冲区，输出进程逐个从缓冲区中取出信息。
针对下述两种情况：
①缓冲区是环形的，最多可容纳n个信息；
②缓冲区是无穷大的。
试分别回答下列问题：
①输入、输出两组进程读/写缓冲区需要什么条件？
②用P、V操作写出输入、输出两组进程的同步算法，并给出信号量含义及初值。
形考作业2
第3章简答题（每题4分，从以下13题中选择2个完成）
1.处理机调度的主要目的是什么？
答，处理机调度的主使目的就是为了分配处理机。
2.高级调度与低级调度的主要功能是什么？
为什么要引入中级调度？
答，高级调度的主要功能是根据一定的算法，从输入的一批作业中选出若干个作业，分配必要的资源，如内存、外设等，为它建立相应的用户作业进程和为其服务的系统进程（如输入、输出进程），最后把它们的程序和数据调入内存，等待进程调度程序对其执行调度，并在作业完成后作善后处理工作。
低级调度的主要功能是根据一定的算法将CPU分派给就绪队列中的一个进程。
为了使内存中同时存放的进程数目不至于太多，有时就需要把某些进程从内存中移到外存上，以减少多道程序的数目，为此设立了中级调度。
3.处理机调度一般可分为哪三级？
其中哪一级调度必不可少？
为什么？
答，1.处理机调度一般可分为高级调度（作业调度）、中级调度和低级调度（进程调度）。
2其中进程调度必不可少。
3.进程只有在得到CPU之后才能真正活动起来，所有就绪进程经由进程调度才能获得
CPU的控制权，实际上，进程调度完成一台物理的CPU转变成多台虚拟（或逻辑）的CPU的工作，进程调度的实现策略往往决定了操作系统的类型，其算法优劣直接影响整个系统的性能。
4.作业在其存在过程中分为哪四种状态？
答，作业在其存在过程中分为提交、后备、执行和完成四种状态。
5.作业提交后是否马上放在内存中？
为什么？
答，作业提交后被放在作业后备队列上，只有被作业调度程序选中，进行作业调度，作业才可能被放入内存。
6.在操作系统中，引起进程调度的主要因素有哪些？
答，处于执行状态的进程执行完毕时处于执行状态的进程将自己阻塞时处于执行状态的进程时间片用完时执行完系统调用并返回到用户态时抢占式OS中就绪队列中出现高优先权进程。
7.作业调度与进程调度二者间如何协调工作？
答，作业调度和进程调度是CPU主要的两级调度。
作业调度是宏观调度，它所选择的作业
只是具有获得处理机的资格，但尚未占有处理机，不能立即在其上实际运行。
而进程调度是微观调度，它根据一定的算法，动态地把处理机实际地分配给所选择的进程，使之真正活动起来。
8.在确定调度方式和调度算法时，常用的评价准则有哪些？
答，在确定调度方式和调度算法时，常用的评价准则有，CPU利用率，吞吐量，周转时间，
就绪等待时间和响应时间。
9.简述先来先服务法、时间片轮转法和优先级调度算法的实现思想。
先来先服务调度算法（FGS）的实现思想，按作业（或进程）到来的先后次序进行调度，即先来的先得到执行。
时间片轮转法（RR）的实现思想，系统把所有就绪进程按先入先出的原则指成一个队列。
新来的进程加到就绪队列末尾。
每当执行进程调度时，进程调度程序总是试出政结队列的队首进程，让它在CPU上运行个时间片的时间。
当进程用完分给它的时间片后，调度程序便停止该进程的运行，并把它放入就绪队列的未尾，然后，把CPU分给就绪队列的队首进程。
优先级调度算法的实现思想，是从就绪队列中选出优先级最高的进程，把CPU分给它使用。
又分为非抢占式优先级法和抢占式优先级法。
前者是，当前占用CPU的进程直运行下去，直到完成任务或者因等待某事件而主动让出CPU时，系统才让另一个优先级高的进程占用CPU.后者是，当前进程在运行过程中，一旦有另一个优先级更高的进程出现在就绪队列中，进程调度程序就停止当前进程的运行，强行将CPU分给那个进程。
10.中断响应主要做哪些工作？
由谁来做？
答：
中断影响的主要工作：
①中止当前程序的执行;②保存原程序的断点信息（主要是程序计数器PC和程序状态寄存器P的内容）。
③转到相应的处理程序。
中断响应由硬件实施。
11.一般中断处理的主要步骤是什么？
答:
一般中断处理的主要步骤是:
保存被中断程序的现场，分析中断原因，转入相应处理
序进行处理，恢复被中断程序现场（即中断返回）。
12.简述一条shell命令在Linux系统中的实现过程。
答:
一条shell命令在Linux系统中的执行过程基本上按照如下步骤，
①读取用户由键盘输入的命令行。
②分析命令，以命令名作为文件名，其他参数改造为系统调用execve（）内部处理所
求的形式。
③终端进程调用fork（|）建立一个子进程.
④终端进程本身用系统调用walt4（）来等待子进程完成（如果是后台命令，则不等待）。
当子进程运行时调用execve（），子进程根据文件名（即命令名）到目录中查找有关文件（这是命令解释程序构成的文件），调入内存，执行这个程序（即执行这条命令）。
⑤如果命令未尾有&号（后台命令符号），则终端进程不用执行系统调用walt4（）,而是立即发提示符，让用户输入下一个命令，转步骤
（1）.如果命令末尾没有&号，则终端进程要一直等待，当子进程（即运行命令的进程）完成工作后要终止，向父进程（终端进程）报告，此时终端进程醒来，在做必要的判别等工作后，终端进程发提示符，让用户输入新的命令，重复上述处理过程。
13.Linux系统中，进程调度的方式和策略是什么？
对用户进程和核心进程如何调度？
答，Unux系统的调度方式基本上采用“抢占式优先级”方式。
Linux系统针对不同类别的进程提供了三种不同的调度策略，即适合于短实时进程的
AFO,适合干每次运行需要较长时间实时进程的时间片轮转法，适合于交互式的分时进程传
统的UNIX调度策略。
Linux系统核心为每个进程计算出一个优先级，高优先级的进程优先得到运行。
在运行
过程中，当前进程的优先级随时间违减，这样就实现了“负反馈”作用，即经过段时间之
后，原来级别较低的进程就相对“提升”了级别，从而有机会得到运行。
Linux系统的调度方式基本上采用“抢占式优先级”方式，当进程在用户模式下运行时，
不管它是否自愿，核心在定亲件下（如该进程的时间片用完或等待1/o）可以暂时中止其
运行，而调度其他进程运行。
日进程切换到内核模式下运行时，就不受以上限制，而直
运行下去，仅在重新回到用户模式之前才会发生进程调度。
第3章应用题（每题10分，从以下5题中选择1个完成）
1.某分时系统的进程出现如图所示的状态变化。
（1）你认为该系统采用的进程调度算法是（）。
A．时间片轮转法B．先来先服务法
C．优先级法D．最佳置换法
（2）根据以下A-F的提示，标识图中从①到⑥所示的每一个状态变化的原因。
A：
进程被选中，变成运行态；
B：
时间片到，运行的进程排入就绪队列尾部；
C：
运行的进程启动打印机，等待打印；
D：
打印工作结束，阻塞的进程排入就绪队列尾部；
E：
等待磁盘读文件工作；
F：
磁盘传输信息结束，阻塞的进程排入就绪队列尾部。
①；②；③；④；⑤；⑥
2.下表给出了作业1，2，3的提交时间和运行时间，时间单位为小时，以十进制进行计算。
表1作业1，2，3的提交时间和运行时间
（1）若采用先来先服务调度算法，则调度次序是（）。
A.l、2、3B.2、3、1
C.3、2、1D.1、3、2
（2）计算各个作业的周转时间和平均周转时间。
作业1的周转时间是（）；
作业2的周转时间是（）；
作业3的周转时间是（）；
3个作业的平均周转时间是（）。
3.假定在单CPU条件下有下列要执行的作业：
作业到来的时间是按作业编号顺序进行的（即后面作业依次比前一个作业迟到一个时间单位）。
①用一个执行时间图描述采用先来先服务法（FCFS）算法时执行这些作业的情况。
②各个作业的周转时间是多少？
平均周转时间是多少？
③各个作业的带权周转时间是多少？
平均带权周转时间是多少？
4.假定在单CPU条件下有下列要执行的作业：
作业到来的时间是按作业编号顺序进行的（即后面作业依次比前一个作业迟到一个时间单位）。
①用一个执行时间图描述采用时间片轮转法（RR，时间片＝1）算法时执行这些作业的情况。
②各个作业的周转时间是多少？
平均周转时间是多少？
③各个作业的带权周转时间是多少？
平均带权周转时间是多少？
5.假定在单CPU条件下有下列要执行的作业：
作业到来的时间是按作业编号顺序进行的（即后面作业依次比前一个作业迟到一个时间单位）。
①用一个执行时间图描述采用非抢占式优先级（注意：
优先数大的优先级高）算法时执行这些作业的情况。
②各个作业的周转时间是多少？
平均周转时间是多少？
③各个作业的带权周转时间是多少？
平均带权周转时间是多少？
答：
非抢占优先级
作业
到达时间
运行时间
开始时间
完成时间
周转时间
带权周转时间
1
0
10
0
10
10
1.0
2
1
1
18
19
18
18.0
3
2
2
11
13
11
5.5
4
3
1
10
11
8
8.0
5
4
5
13
18
14
2.8
平均周转时间
12.2
平均带权周转时间
7.06
完成时间=开始时间-运行时间
周转时间=完成时间-到达时间
带权周转时间=周转时间/运行思瑾
第4章简答题（每题4分，从以下13题中选择3个完成）
1.存储器一般分为哪些层次？
答，存储器般分为奇存器、高速暖存、内存、磁盘和磁带，
2.装入程序的功能是什么？
常用的装入方式有哪几种？
答，装入程序的功能是根据内存的使用情况和分配策略，将装入模块放入分配到的内存
中。
程序装入内存的方式有三种，分别是绝对装入方式、可重定位装入方式和动高运行时区入方式，
3.对程序进行重定位的方式分为哪两种？
简述各自的实现方式。
答，对程序进行重定位的方式分为静态重定位和动态重定位。
静态重定位是在目标程序轻
入内存时，由装入程序对目标程序中的指令和数据的地址进行修改，即把程序的逻辑地址都改成实际的内存地址。
对每个程序来说，这种地址变换只是在装入时欢完成，在程序运行期间不再进行重定位。
动态重定位是在程序执行期间，每次访问内存之前进行重定位。
这种变换是靠硬件地址转换机构实现的。
通常，采用一个重定位寄存器，其中放有当前正在执行的程序在内存空间中的起始地址，而地址空间中的代码在装人过程中不发生变化。
4.对换技术如何解决内存不足的问题？
答，在多道程序环境中可以采用对换技术。
此时，内存中保留多个进程。
当内存空间不足以容纳要求进入内存的进程时，系统就把内存中暂时不能运行的进程（包括程序和数据）换出到外存上，腾出内存空间，把具尚运行条件的进程从外存换到内存中。
5.解释固定分区法和动态分区法的基本原理。
答，固定分区法一一内存中分区的个数固定不变，各个分区的大小也固定不变，但不同分区的大小可以不同。
每个分区只可装入一通作业。
动志分区法一各个分区是在相应作业要进入内存时才建立的，使其大小怡好适应作业的大小
6.动态重定位分区管理方式中如何实现虚-实地址映射？
答，进程装入内存时，是将该其程序和数据原封不动地装入到内存中。
当调度该进程在CU
上执行时，操作系统就自动将该进程在内存的起始地址装入基址寄存器，将进程的大小装入限长畜存器。
当执行指令时，如果地址合法，则将相对地址与基址寄存器中的地址相加，所得结果就是真正访问内存的地址，如果地址越界，则发出相应中断，进行处理。
7.分页存储管理的基本方法是什么？
答，分页存储管理的基本方法是，逻辑空间分页，内存空间分块，块与页的大小相等。
页连续而块高散，用页号查页表，由硬件作转换。
8.在分页系统中页面大小由谁决定？
页表的作用是什么？
在分页系统中页面大小由硬件决定。
页表的作用是实现从页号到物理块号的地址映射。
9.如何将逻辑地址转换成物理地址？
音，用页号p去检素页表，从页表中得到该页的物理块号1,把它装入物理地址寄存器中。
同时，将页内地址d直接送入物理地址寄存器的块内地址字段中。
这样，物理地址寄存器中的内容就是由二者拼接成的实际访问内存的地址，从而完成了从逻辑地址到物理地址的转换。
10.考虑一个由8个页面，每页有1024个字节组成的逻辑空间，把它装入到有32个物理块的存储器中，问逻辑地址和物理地址各需要多少二进制位表示？
11.虚拟存储器有哪些基本特征？
答，虚拟存储器的基本特征是，虚拟扩充一不是物理上，而是逻辑上扩充了内存容量，部分装入一-每个进程不是全部次性地装入内存，而是只装入一部分，离散分配一一不必占用连续的内存空间，而是“见维插针”，多次对换所需的全部程序和数据题分成多次调入内存。
12.请求分页技术与简单分页技术之间的根本区别是什么？
答，请求分页技术与简单分页技术之间的根本区别是，请求分页提供虚拟存储器，面简单分页系统并未提供虚拟存储器。
13.页面抖动与什么有关？
管，好的页面置换算法能够话当降低页而更换频率，减少缺页率，尽量避免系统“抖动”。
此外。
般来说，随着可用内存快数的增加，缺员故也将减少。
第4章应用题（每题10分，从以下8题中选择1个完成）
1.若在一分页存储管理系统中，某作业的页表如表9所示。
已知页面大小为1024字节，试将逻辑地址1011，2148，4000，5012转化为相应的物理地址。
表9某作业的页表
页号
块号
0
1
2
3
2
3
1
6
2.某虚拟存储器的用户编程空间共32个页面，每页为1KB，内存为16KB。
假定某时刻一用户页表中已调入内存的页面的页号和物理块号
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