操作系统教程第5版课后答案

操作系统教程第5版课后答案

费祥林、骆斌编着

第一章操作系统概论

习题一

一、思考题

1.简述现代计算机系统的组成及层次结构。

答：现代计算机系统由硬件和软件两个部分组成。是硬件和软件相互交织形成的集合体，构成一

I/O

2

3.

（

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4.

实

5

答：（1

操

6.

答：操作系统通过程序接口和操作接口将其服务和功能提供给用户。程序接口由一组系统调用组成，在应用程序中使用“系统调用”可获得操作系统的低层服务，访问或使用系统管理的各种软硬件资源，是操作系统对外提供服务和功能的手段；操作接口由一组命令和（或）作业控制语言组成，是操作系统为用户提供的组织和控制作业执行的手段。

7.什么是系统调用？可分为哪些类型？

答：操作系统为了达到为应用程序的运行提供良好的环境，系统内核提供了一系列具备预定功能的内核函数，这一组特殊接口被称为系统调用。操作系统所提供的系统调用按功能可分为六类：1)进程管理；2）文件操作；3）设备管理；4）主存管理；5)进程通信；6)信息维护。

8.什么是实用程序，可分为哪些类型？

答：实用程序又称支撑程序，是为应用程序的开发、调试、执行和维护解决共性问题或执行公共操作提供的一组程序。按功能可分为：1）文件管理；2）语言支持；3)状态修改；4）支持程序执行；

5）通信等。

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机制称为陷阱或异常处理机制。其实现原理是：首先编写系统调用函数并且设计系统调用入口地址表，每个入口地址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。然后开辟现场保护区，用以保存发生系统调用时的处理器现场。

10.试述系统调用与函数过程调用之间的主要区别。

答：在程序执行系统调用或过程调用中两者的主要区别是：1）调用的形式和实现的方式不同；2）被调用的代码的位置不同；3）提供方式不同。

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。所以，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封装相

12.

答：1

这就

13.

14.

从而后来的

15.

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1）CPU）充分发

16.

答：

3

17.

答：引入多道程序设计技术的根本目的是提高CPU的利用率，充分发挥计算机系统部件的并行性，一些应用问题也只有靠多道程序设计技术才能有效解决。

18．什么是实时操作系统？试述实时操作系统的分类。

答：实时操作系统（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处理，处理的结果又能在规定时间内来控制监控的生产过程或对任务协调

一致运行的操作系统。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）信息查询系统：计算机同时从成百上千的终端接受服务请求和提问，并在短时间内作出回答和响应。如情报检索系统。

3）事务处理系统：计算机不仅要对终端用户及时作出响应，还要频繁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？它与哪些因素有关？

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处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、命令本身功能、硬件特性、主存与辅存的交换速度等影响。

20.试比较批处理操作系统与分时操作系统的不同点。

答：分时操作系统与批处理操作系统的区别：1）追求目标不同：批处理操作系统以提高系统资源利用率和作业吞吐能力为目标，分时操作系统强调公平性对于联机用户的立即执行命令需要快速响应。2）适应作业不同：批处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）资源利用率不同：批处理操作系统可合理安排不同负载的作业，使资源利用率达到最佳；在分时操作系统中，多个终端的作业使用同类型的系统运行系统和共同子程序使系统的高度开销小，能公平的调配CPU和存储资源。4）作业控制方式不同：批处理操作系统由用户通过（JCL）

21.

答：

1）

2

定。

22.

答：1

CPU和I/O

23.

24.

答：），4

25.为什么操作系统会有随机性特性？

答：在多道程序环境中允许多个程序并发执行，并发活动会导致随机事件的发生。操作系统中的随机事件处处可见，不可预见。所以操作系统必须能够及时捕捉并正确处理。

26.组成操作系统的构件有哪些？请简单叙述之。

答：操作系统的结构设计有：单体式、层次式、虚拟机和微内核结构。Linux采用单体式的结构设计，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程并发执行的基本功能和基本操作。通常驻留在内核空间，运行于内核态，具有直接访问硬件设备和所有内存空间的权限，是仅有的能够执行特权指令的程序。

28.列举内核的分类、属性及特点。

答：内核按大小分为仅有极少必须功能的微内核，和大部分功能都并入内核的单内核。内核的属性：1）内核是由中断程序引出的；2）内核可以在屏蔽中段状态下执行；3）内核是不可抢占的；4）内核可使用特权命令。内核的功能：1）中断处理；2）时钟管理；3）短程调度；4）原语管理。29.简述单内核操作系统及其优缺点。

答：单内核操作系统是将系统的大部分功能都并入到内核中。采用模块组合法，是基于结构化设计的一种软件结构设计方法。优点：结构紧密、组合方便、对不同的环境和用户的不同需求可以组合不同的模块来满足，灵活性强。缺点：模块的独立性差，系统的功能增、删、改困难，可靠性低。

30.简述微内核及客户——服务器结构操作系统及其优缺点。

答：将操作系统分为两个部分,一是运行在内核态的内核，提供系统基本功能。二是运行于用户态以客户——服务器方式执行的进程层。优点：1）对进程请求提供一致性的接口；2）具有较好的可扩充性和易修改性；3）可移植性好；4）对分布式系统提供良好的支撑。缺点：运行效率较低。31.

2）增加、

32.

答;

独立

33.

答：1

34.

以解决资

控制和使用。

35.何谓

答：

36.

二、应用题

1．有一台计算机具有1MB内存，操作系统占用200KB，各个用户进程分别占用200KB。如果用户进程等待I/O操作的时间为80%，若增加1MB内存空间，则CPU的利用率能够提高多少？

解：设每个进程的等待时间为P,则n个进程的等待时间就为P N，则CPU利用率为1-p n.

如题操作系统占用200kb,则有4个进程，cpu利用率为1-(80%)4=59%，若再增加1MB内存，则此时内存可容纳9个进程，cpu利用率就为1-（80%）9=87%.

（87%）/(59%)=147%147%-100%=47%,

增加1MBcpu利用率能够提高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行，且程序A先开始运行，程序B后开始运行。程序A的运行轨迹为:计算50ms、打印100Ms，再计算50Ms，打印100Ms，结束。程序B的运行轨迹为：计算50Ms、输入80ms,再计算100Ms，结束。试说明：