操作系统课后题(整理过的)

第一章操作系统引论1. 设计现代OS的主要目标是什么?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?a. OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口；b. OS作为计算机系统资源的管理者；c. OS实现了对计算机资源的抽象.13. OS具有哪几大特征?它的最基本特征是什么?a. 并发性、共享性、虚拟性、异步性。

b. 其中最基本特征是并发和共享。

（最重要的特征是并发性）14. 处理机管理具有哪些功能?它们的主要任务是什么?a. 进程控制，进程同步，进程通信和调度.b. 进程控制的主要任务是为作业创建进程，撤销已结束的进程，以及控制进程在运行过程中的状态转换.---进程同步的主要任务是对诸进程的运行进行调节.---进程通信的任务是实现在相互合作进程之间的信息交换.---调度分为作业调度和进程调度.作业调度的基本任务是从后备队列中按照一定的算法，选择出若干个作业，为它们分配必要的资源;而进程调度的任务是从进程的就绪队列中，按照一定的算法选出一新进程，把处理机分配给它，并为它设置运行现场，是进程投入运行.15 内存管理有哪些主要功能?它们的主要任务是什么?a. 主要功能: 内存分配，内存保护，地址映射和内存扩充等.b. 内存分配的主要任务是为每道程序分配内存空间，提高存储器利用率，以减少不可用的内存空间，允许正在运行的程序申请附加的内存空间，以适应程序和数据动态增长的需要. ---内存保护的主要任务是确保每道用户程序都在自己的内存空间中运行，互不干扰.---地址映射的主要任务是将地址空间中的逻辑地址转换为内存空间中与之对应的物理地址.---内存扩充的主要任务是借助虚拟存储技术，从逻辑上去扩充内存容量.16 设备管理有哪些主要功能?其主要任务是什么?a. 主要功能: 缓冲管理，设备分配和设备处理，以及虚拟设备等.b. 主要任务: 完成用户提出的I/O请求，为用户分配I/O设备；提高CPU和I/O设备的利用率；提高I/O速度；以及方便用户使用I/O设备.17 文件管理有哪些主要功能?其主要任务是什么?a. 主要功能: 对文件存储空间的管理，目录管理，文件的读，写管理以及文件的共享和保护.b. 主要任务: 对用户文件和系统文件进行管理，以方便用户使用，并保证文件的安全性.第二章进程管理2. 试画出下面4条语句的前趋图:S2: b:=z+1;S3: c:=a-b;S4: w:=c+1;7. 试说明PCB的作用?为什么说a. PCB是进程实体的一部分，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。

因而它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，一个能和其它进程并发执行的进程。

b. 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而不是任何别的什么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. 试说明进程在三个基本状态之间转换的典型原因.a. 处于就绪状态的进程，当进程调度程序为之分配了处理机后，该进程便由就绪状态变为执行状态。

b. 当前进程因发生某事件而无法执行，如访问已被占用的临界资源，就会使进程由执行状态转变为阻塞状态。

c. 当前进程因时间片用完而被暂停执行，该进程便由执行状态转变为就绪状态。

9. 为什么要引入挂起状态？该状态有哪些性质？a. 引入挂起状态主要是出于4种需要（即引起挂起的原因）: 终端用户的请求，父进程请求，负荷调节的需要，操作系统的需要。

b. 被挂起的进程是处于静止状态，并且不能直接被处理机调度。

18. 同步机构应遵循哪些基本准则？为什么？a. 空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待四条准则b. 为实现进程能互斥地进入到自己的临界区19. 试从物理概念上说明记录型信号量wait和signal。

Wait(S)：当S.value>0时，表示目前系统中这类资源还有可用的，执行一次wait操作，意味着进程请求一个单位的该类资源，是系统中可供分配的该类资源减少一个，因此描述为S.value:=S.value-1；当S.value<0时，表示该类资源已分配完毕，因此进程应调用block原语，进行自我阻塞，放弃处理机，并插入到信号量链表S.L中。

Signal(S)：执行一次signal操作，意味着释放一个单位的可用资源，使系统中可供分配的该类资源数增加一个，故执行S.value:=S.value+1操作。

若加1后S.value≤0，则表示在该信号量链表中，仍有等待该资源的进程被阻塞，因此应调用wakeup原语，将S.L链表中的第一个等待进程唤醒。

22. 试写出相应的程序来描述图2-17所示的前驱图。

a. Var a, b, c, d, e, f, g, h; semaphore:= 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0;beginparbeginbegin S1; signal(a); signal(b); end;begin wait(a); S2; signal(c); signal(d); end;begin wait(b); S3; signal(e); end;begin wait(c); S4; signal(f); end;begin wait(d); S5; signal(g); end;begin wait(e); S6; signal(h); end;begin wait(f); wait(g); wait(h); S7; end;parendendb.略23. 在生产者—消费者问题中，如果缺少了signal(full)或signal(empty)，对执行结果将会有何影响？如果缺少了signal(full)，那么表明从第一个生产者进程开始就没有对信号量full值改变，即使缓冲池存放的产品已满了，但full的值还是0，这样消费者进程在执行wait(full)时会认为缓冲池是空的而取不到产品，那么消费者进程则会一直处于等待状态。

如果缺少了signal(empty)，例如在生产者进程向n个缓冲区投满产品后消费者进程才开始从中取产品，这时empty=0，full=n，那么每当消费者进程取走一个产品时empty并没有被改变，直到缓冲池中的产品都取走了，empty 的值也一直是0，即使目前缓冲池有n个空缓冲区，生产者进程要想再往缓冲池中投放产品会因申请不到空缓冲区而被阻塞。

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，或者将signal(mutex)和signal(full)互换位置，结果会如何？在生产者—消费者问题中，如果将两个wait操作，即wait(full)和wait(mutex)互换位置后，可能引起死锁。

考虑系统中缓冲区全满时，若一生产者进程先执行了wait(mutex)操作并获得成功，则当再执行wait(empty)操作时，它将因失败而进入阻塞状态，它期待消费者进程执行signal(empty)来唤醒自己，在此之前，它不可能执行signal(mutex)操作，从而使试图通过执行wait(mutex)操作而进入自己的临界区的其他生产者和所有消费者进程全部进入阻塞状态，这样容易引起系统死锁。

若signal(mutex)和signal(full)互换位置后只是影响进程对临界资源的释放次序，而不会引起系统死锁，因此可以互换位置。

26. 试修改下面生产者——消费者问题解法中的错误：producer:beginrepeat……produce an item in nextp;wait(mutex);wait(full);buffer(in):=nextp;……signal(mutex);until false;endconsumer:beginrepeat……wait(mutex);wait(empty);nextc:=buffer(out);out:=out+1;signal(mutex);consume item in nextc;until false;end第三章处理机调度与死锁1. 高级调度与低级调度的主要任务是什么？为什么要引入中级调度？高级调度的主要任务：用于决定把外存上处于后备队列中的哪些作业调入内存，并为它们创建进程，分配必要的资源，然后，再将新创建的进程插入就绪队列上，准备执行。

低级调度的主要任务：用于决定就绪队列中的哪个进程应获得处理机，然后再由分派程序执行将处理机分配给该进程的具体操作。

引入中级调度的主要目的：是为了提高系统资源的利用率和系统吞吐量。

3~6、16（无）18. 何谓死锁？产生死锁的原因和必要条件是什么？a.死锁是指多个进程因竞争资源而造成的一种僵局，若无外力作用，这些进程都将永远不能再向前推进；b.产生死锁的原因有二，一是竞争资源，二是进程推进顺序非法；c.必要条件是: 互斥条件，请求和保持条件，不剥夺条件和环路等待条件。

19．在解决死锁问题的几个方法中，哪种方法最易于实现？哪种方法是资源利用率最高？解决/处理死锁的方法有预防死锁、避免死锁、检测和解除死锁，其中预防死锁方法最容易实现，但由于所施加的限制条件过于严格，会导致系统资源利用率和系统吞吐量降低；而检测和解除死锁方法可是系统获得较好的资源利用率和系统吞吐量。

20. 请详细说明可通过哪些途径预防死锁?a.摒弃"请求和保持"条件：系统规定所有进程开始运行之前，都必须一次性地申请其在整个运行过程所需的全部资源，但在分配资源时，只要有一种资源不能满足某进程的要求，即使其它所需的各资源都空闲，也不分配给该进程，而让该进程等待；b.摒弃"不剥夺"条件：系统规定，进程是逐个地提出对资源的要求的。

当一个已经保持了某些资源的进程，再提出新的资源请求而不能立即得到满足时，必须释放它已经保持了的所有资源，待以后需要时再重新申请；c.摒弃"环路等待"条件：系统将所有资源按类型进行线性排序，并赋予不同的序号，且所有进程对资源的请求必须严格按序号递增的次序提出，这样，在所形成的资源分配图中，不可能再出现环路，因而摒弃了"环路等待"条件。

第四章存储器管理22. 在请求分页系统中，其页表项中包含那些数据项? 它们的作用是什么?a. 在请求分页系统中，其页表项中包含的数据项有页号，物理块号，状态位P，访问字段A，修改位M和外存地址；b. 其中状态位P指示该页是否调入内存，供程序访问时参考；c. 访问字段A用于记录本页在一段时间内被访问的次数，或最近已有多长时间未被访问，提供给置换算法选择换出页面时参考；d. 修改位M表示该页在调入内存后是否被修改过；e. 外存地址用于指出该页在外存上的地址，通常是物理块号，供调入该页时使用.23. 在请求分页系统中，应从何处将所需页面调入内存?a. 在进行地址变换时，首先去检索快表，试图从中找出所要访问的页，若找到，便修改页表项中的访问位，对于写指令，还须将修改位置1，然后利用页表项中给出的物理块号和页内地址，形成物理地址；b. 如果在快表中未找到该页的页表项，则应再到内存中去查找页表，再从找到的页表项中的状态位来了解该页是否已调入内存，如果该页已调入内存，应将此页的页表项写入快表，当快表已满时，应先调出按某种算法所确定的页的页表项，然后再写入该页的页表项；c. 如果该页尚未调入内存，这时便应产生缺页中断，请求OS从外存中把该页调入内存;d. 外存分为文件区和对换区，若系统有足够的对换区空间，可在进程运行前，将与该进程有关的文件拷贝到对换区，需要时从对换区调入；e. 若系统缺少足够的对换区空间，则凡是不会被修改的文件，可直接从文件区调入，需换出时可不必写入外存，但对于可能被修改的部分，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.第五章设备管理1．试说明设备控制器的构成。