操作系统作业

操作系统作业第一章1. 设计现代OS的主要目标是什么？（P1）•方便性---方便用户•有效性---系统管理效率•扩展性---体系结构：软硬件结构发展•开放性---体系结构：软硬件结构兼容性3. 为什么说OS实现了对计算机资源的抽象？（p4）OS是铺设在计算机硬件上的多层系统软件，它们不仅增强了系统的功能，而且隐藏了对硬件操作的细节，有他们实现了对计算机硬件操作的多个层次的抽象。

6. 是说明推动分时系统的形成和发展的主要动力是什么？（p9）推动分时系统形成和发展的主要动力，是用户的需求。

用户的需求具体表现在以下几个方面：(1) 人—机交互。

(2) 共享主机。

(3) 便于用户上机。

9．什么是硬实时任务和软实时任务？是举例说明（p12）实时系统(Real-Time System)是指系统能及时(或即时)响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致地运行。

(1) 硬实时任务(hard real-time task)。

系统必须满足任务对截止时间的要求，否则可能出现难以预测的结果。

如打印机，交换机等(2) 软实时任务(Soft real-time task)。

它也联系着一个截止时间，但并不严格，若偶尔错过了任务的截止时间，对系统产生的影响也不会太大。

如PDA系统16. 设备管理有哪些功能？其主要任务是什么？（p21）主要任务: 完成用户进程提出的I/O请求；为用户进程分配其所需的I/O设备；提高CPU和I/O设备的利用率；提高I/O速度；方便用户使用I/O设备。

设备管理应具有缓冲管理、设备分配和设备处理，以及虚拟设备等功能。

补充1. 操作系统设计采用微内核技术有哪些优点？微内核技术的优点：•系统可扩充性- 新增服务会加到用户空间，内核不需要修改或改动极小。

•移植性- 小内核便于移植到不同的硬件平台。

•安全性和可靠性- 大多数服务是用户进程而不是系统进程。

即使某个服务失败，不会影响操作系统其他部分。

2.简述研究操作系统有哪几种主要观点?♦资源管理的观点♦进程的观点♦虚机器观点♦服务提供者观点第二章2．是划出下列语句的前驱图？7，试说明PCB的作用，为什么说PCB是进程存在的唯一标志？（p41）为了描述一个进程和其它进程以及系统资源的关系，为了刻画一个进程在各个不同时期所处的状态，人们采用了一个与进程相联系的数据块，称为进程控制块（PCB）。

进程控制块的作用是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序(含数据)，成为一个能独立运行的基本单位，一个能与其它进程并发执行的进程。

或者说，OS是根据PCB来对并发执行的进程进行控制和管理的。

系统利用PCB来控制和管理进程，进程与PCB是一一对应的所以PCB是系统感知进程存在的唯一标志10，在进程切换时，所要保存的处理机状态信息有哪些？•通用寄存器，用于暂存用户程序信息•指令计数器，其中存放了要访问的下一条指令的地址；•程序状态字PSW，其中含有状态信息，如条件码、执行方式、中断屏蔽标志等；•用户栈指针，指每个用户进程都有一个或若干个与之相关的系统栈，用于存放过程和系统调用参数及调用地址。

栈指针指向该栈的栈顶。

19，试从概念上说明记录型信号量wait和signal记录型信号量包含两个数据项，wait和signal原语可描述如下procedure wait(s)var s: semaphorebegins.value:=s.value –1;if s.value <0 them block (S,L) end procedure signal (S)var s:semaphonebegins.value:=s.vaule+1if s.value<=0 then wakeup(s.L) end在记录型信号量机制中：s.value初值：表示系统中某类资源的数目。

s.value<0:表该信号量链表中已阻塞进程的数目。

每次signal操作，表是s.value:=s.vaule+1，资源数目加1，同时唤醒阻塞进程。

若加1后仍<=0，则表示能有进程阻塞在此信号量上；每次wait操作，从此信号量阻塞队列上唤醒一个进程。

24，在生产者和消费者问题中，如果将两个wait和siganl操作互换位置，结果会如何？Wait互换会产生死锁Signal互换程序能运行，但会导致频繁切换，影响效率。

26，修改下面生产者-消费者问题中的错误27，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3841．何谓用户级线程和内核支持线程？1 用户级线程•用户级线程在用户层通过线程库来实现，仅存在于用户空间中。

•线程的创建、撤消、线程之间的同步与通信等功能，都无须利用系统调用来实现。

对于用户级线程的切换，通常是发生在一个应用进程的诸多线程之间，这时，也同样无须内核的支持。

由于切换的规则远比进程调度和切换的规则简单，因而使线程的切换速度特别快。

可见，这种线程是与内核无关的。

2 内核级线程•由操作系统内核直接支持；•在内核空间为每一个内核支持线程设置了一个线程控制块，内核是根据该控制块而感知某线程的存在的，并对其加以控制。

•内核线程的创建和管理通常要慢于用户线程的创建和管理；但是当一个线程阻塞时，内核可以调度应用程序的另一个线程运行。

并且再多处理机环境下面，内核可以在不同的处理器上调度线程。

第三章3. 在什么情况下需要使用作业控制块JCB？其中包含了那些内容为了管理和调度作用，在多道批处理系统中为每个作用设置了一个作业控制块，它是作业在系统中存在的标志，其中保存了系统对作业管理和调度所需的全部信息。

JCB中包含的内容因系统而异，通常包含的内容有：作用标识，用户名称，用户账户，作用类型，作业状态，调度信息，资源需求，进入系统时间，开始处理时间，完成作业时间，作用退出时间，资源使用情况等。

6. 在抢占调度方式中，抢占的原则是什么？•优先权原则。

•短作业(进程)优先原则。

•时间片原则。

16. 什么是最早截至时间优先调度算法？举例说明最早截止时间优先即EDF(Earliest Deadline First)算法指截止时间越早，优先级越高。

20．请详细说明可通过哪些途径预防死锁？破坏产生死锁的四个必要条件中的一个或几个：一. 互斥条件是资源固有属性，不能避免。

二、摒弃请求和保持条件,如全分配，全释放（AND）缺点：（1）延迟进程运行, ”饥饿”（2）资源利用率低三、摒弃“不剥夺”条件（限“可剥夺资源”）增加系统开销，且进程前段工作可能失效。

(通常用于其状态可以保存和恢复的资源,不适用于其他如打印机磁带机等资源.)四、摒弃“环路”条件，采用有序资源分配法：为资源编号，申请时需按编号进行。

缺点：（1）新增资源不便，（原序号已排定）（2）用户不自由（3）资源与进程使用顺序不同造成浪费第四章5.为什么要引入动态重定位以及如何实现的？在连续分配方式中存在严重外部碎片，当对碎片进行紧凑时，用户程序在内存中位置发生变化，为此必须对移动后的程序和数据进行重定位。

系统中增设重定位寄存器，存放程序或数据在内存中的起始地址。

程序执行时访问的内存地址由相对地址和起始地址相加形成。

7.在系统中引入对换带来哪些好处？所谓“对换”，是指把内存中暂时不能运行的进程或者暂时不用的程序和数据，调出到外存上，以便腾出足够的内存空间，再把已具备运行条件的进程或进程所需要的程序和数据，调入内存。

对换是提高内存利用率的有效措施，解决了内存紧张问题，为虚拟存储系统提供了支持。

13.在实现分页存储管理，需要哪些硬件支持？地址变换机构- 页表的硬件支持请求分页的页表机制，它是在纯分页的页表机制上增加若干项而形成的，作为请求分页的数据结构；缺页中断机构，即每当用户程序要访问的页面尚未调入内存时 便产生一缺页中断，以请求OS 将所缺的页调入内存；15.在具有快表达段页式存储管理方式中，如何实现地址变换？16.为什么说分段系统比分页系统更易于实现信息的共享与保护？页是信息的物理单位，分页是为实现离散分配方式，以消减内存的外零头， 提高内存的利用率。

或者说， 分页仅仅是由于系统管理的需要而不是用户的需要。

段则是信息的逻辑单位，它含有一组其意义相对完整的信息。

分段的目的是为了能更好地满足用户的需要。

例如： 在分页系统中为实现共享需要建立的页表项比分段系统中需要的段表项占用更多的内存空间23.在请求分页系统中，应从何处将所需页面调入内存？ 在请求分页系统中的外存分为两部分：用于存放文件的文件区和用于存放对换页面的对换区。

通常，由于对换区是采用连续分配方式，而事件是采用离散分配方式，故对换区的磁盘I/O 速度比文件区的高。

这样，每当发生缺页请求时，系统应从何处将缺页调入内存，可分成如下三种情况：(1) 系统拥有足够的对换区空间，这时可以全部从对换区调入所需页面，以提高调页速度。

为此，在进程运行前， 便须将与该进程有关的文件，从文件区拷贝到对换区。

(2) (2) 系统缺少足够的对换区空间，这时凡是不会被修改的文件，都直接从文件区调入；而当换出这些页面时，由于它们未被修改而不必再将它们换出，以后再调入时，仍从文件区直接调入。

但对于那些可能被修改的部分，在将它们换出时，便须调到对换区，以后需要时，再从对换区调入。

(3) (3) UNIX 方式。

由于与进程有关的文件都放在文件区，故凡是未运行过的页面，都应从文件区调入。

而对于曾经运行过但又被换出的页面，由于是被放在对换区，因此在下次调入时，应从对换区调入。

由于UNIX 系统允许页面共享，因此， 某进程所请求的页面有可能已被其它进程调入内存，此时也就无须再从对换区调入。

26 在请求分页系统中，采用FIFo 页面置换算法时，假如作业的页面走向为4，32，1，4，3，5，4，2，1，5，当分配给该作页的物理块数分别为3和4时，试计算在访问过程中所发生的缺页次数和缺页率，试比较所得结果。

页表寄存器逻辑地址L 物理地址第五章7. 有哪几种I/O 控制方式?各实用于何种场合？• 程序I/O• 中断I/O ：长度有限的数据传送• DMA 控制：从I/O ——内存整块数据的传送 • 通道控制：通道程序可完成一组数据块操作11．为什么在双缓冲情况下系统对一块数据的处理时间是MAX(T,C)？p17318．试是说明SPOOLing 形态的组成？p190♦ 1.输入＃和输出＃：在磁盘上开辟的2个大存储空间，模拟输入和输出设备。

♦ 2.输入buf 和输出buf （内存中）输入设备——输入buf ——输入#——用户区（1） 用户区——输出#——输出buf ——设备（2）♦ 3.输入Spi 和输出SPo 进程。

分别控制（1），（2）的动作。

SPi 相当于脱机输入控制器。