西南科技大学计算机操作系统概念

第一章

一．思考题

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？P11

操作系统：管理系统资源，控制程序执行，改善人机界面，提供各种服务，并合理组织计算机工作流程和为用户方便有效地使用计算机提供良好运行环境的一种系统软件。

主要作用：①服务用户观点——操作系统作为用户接口和公共服务程序。②进程交互观点——操作系统作为进程执行的控制者和协调者。③系统实现观点——操作系统作为扩展机或虚拟机。④资源管理观点——操作系统作为资源的管理者和控制者

15.什么是多道程序设计？多道程序设计技术有什么特点？P17

多道程序设计：多道程序设计是指允许多个作业（程序）同时进入计算机系统的内存并启动交替计算的方法。

特点：从宏观上看是并行的，多道程序都处于运行过程中，但尚未运行结束；从微观上看是串行的，各道程序轮流占用CPU交替地执行。

19.在分时系统中，什么是响应时间？它与什么因素有关？P22

响应时间：从用户发出请求或指令到系统做出反应的时间。

有关因素：①CPU的处理速度②联机终端的数目③所用是时间片的长短④系统

调度开销⑤对换信息量的多少

23.现代操作系统具有哪些基本功能？请简单叙述之。P12

①处理器管理：对处理器的管理和调度最终归结为对进程和线程的管理和调度，包括进程控制和管理，线程控制和管理，确定处理器调度策略，设计处理器调度算法，做好处理器分配和回收。

②存储管理：存储管理的主要任务是管理内存资源，为多道程序运行提供有力支撑，提高存储空间利用率，具体来说有内存分配与回收，地址转换与存储保护，内存共享与存储扩充等。

③设备管理：设备管理的除妖任务是管理各种外部设备，完成用户提出的I/O请求；加快数据传输速度，发挥设备的并行性，提高设备的利用率；提供设备驱动程序和中断处理请求。

④文件管理：文件库案例的主要任务有提供文件逻辑组织方法，提供文件物理组织方法，提供文件存取和使用方法，实现文件目录管理，实现文件共享和安全性控制，实现文件存储空间管理等。

⑤联网与通信管理：操作系统至少应具有以下与网络有关的功能：①网络资源管理②数据通信管理③应用服务④网络管理

二．应用题

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，程序A先开始运行，程序B后开始运行。A的运行轨迹为：计算50ms、打印100ms、

再计算50ms 、打印100ms ，结束。B 的运行轨迹为：计算50ms 、输入80ms 、再计算100ms ，结束。试说明：

（1）两道程序运行时，CPU 是否空闲等待？若是，在那段时间段等待？ （2）程序A 、B 是否有等待CPU 的情况？若有，指出发生等待的时刻。

画出两道程序并发执行图如下：

（1）两道程序运行期间，CPU 存在空闲等待，时间为100至150ms 之间(见图中有色部分)。

处理器 输入机 打印机 程序A 程序B

A 计算

B 计算

计算

计算 时间(ms)

0 50 100 150 180 200 250 300

打印 计算

打印 输入

计算

A 打印 A 打印

B 输入 A 计算

B 计算

一

（2）程序A无等待现象，但程序B有等待。程序B有等待时间段为180ms至200ms间(见图中有色部分)。

5.在单CPU和两台I/O设备(I1、I2)的多道程序设计环境下，同时投入3个作业Job1、Job2、Job3运行。这3个作业对CPU和输入/输出设备的使用顺序和时间如下：

Job1：I2(30ms);CPU(10ms);I1(30ms);CPU(10ms);I2(20ms)。

Job2：I1(20ms);CPU(20ms);12(40ms)。

Job3：CPU(30ms);I1(20ms);CPU(10ms);I1(10ms)。

很定CPU和I/O设备之间、两台I/O设备之间都能并行工作，Job1优先级最高，Job2次之，Job3优先级最低，优先级高的作业可以抢占优先级低的作业的CPU。试求：

（1）3个作业从投入到完成分别需要的时间。

（2）CPU的利用率。

（3）I/O设备的利用率。

画出三个作业并行工作图如下(图中着色部分为作业等待时间)：

（1）Job1从投入到运行完成需80ms ，Job2从投入到运行完成需90ms ，Job3从投入到运行完成需90ms 。

（2）CPU 空闲时间段为：60ms 至70ms ，80ms 至90ms 。所以CPU 利用率为(90-20)/90=77.78%。

（3）设备I1空闲时间段为：20ms 至40ms ，故I1的利用率为(90-20)/90=77.78%。设备I2空闲时间段为：30ms 至50ms ，故I2的利用率为(90-20)/90=77.78%。

第二章

一．思考题

18.什么是进程？计算机操作系统中为什么要引入进程？P71.72

进程时具有独立功能的程序在某个数据集合上的一次运行活动，也是操作系统进

CP U I1 I2 Job1 Job2 Job3 时间(ms)

CPU CPU 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

I1 I1

CPU

CPU

I2

I2 CPU I1 CPU

Job1 Job2 Job3 Job 2 Job 1

Job 2 Job 3 Job 1

Job2

Job1

Job3

行资源分配和保护的基本单位。

为什么引入进程：①刻画程序的并发性②解决资源的共享性

20.进程最基本的状态有哪些？那些事件可能引起不同状态间的转换？P74

26.何谓进程控制块（PCB）？它包含哪些基本信息？P75

PCB：它是进程存在的唯一标示，是操作系统用来记录和刻画进程状态及环境信息的数据结构，是进程动态特征的汇集，也是操作系统掌握进程的唯一资料结构和管理进程的主要依据。

基本信息：①标识信息：标识信息用于唯一地标识一个进程，分为用户使用的外部标识符合系统使用的内部标识号。②现场信息：现场信息用于保存进程在运行时存放在处理器现场中的各种信息。③控制信息：控制信息用于管理和调度进程。

38.试从调度，并发性，拥有资源和系统开销等4个方面对传统进程和多线程进程进行比较。

调度性：在传统的操作系统中，拥有资源的基本单位和独立调度、分派的基本单位都是进程，