操作系统课后部分答案分析

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计算机操作系统课后题答案(高等教育出版社)

练习题(一)Ⅰ问答题1. 操作系统的两个主要目标是什么？答：方便性与有效性。

2. 试说明操作系统与硬件、其它系统软件以及用户之间的关系？答：与硬件的关系：操作系统是位于硬件层上的第一层软件，它直接管理着计算机的硬件，合理组织计算机工作流程，并提高了硬件的利用率。

与其他系统软件的关系：操作系统是系统软件，但它不同于其它系统软件和应用软件，它为其它系统软件和应用软件提供接口。

应用软件要使用操作系统所提供的服务方可方便使用计算机。

与用户之间的关系：操作系统是为改善人机界面、提供各种服务，为用户使用计算机提供良好运行环境的一种系统软件。

3. 试论述操作系统是建立在计算机硬件平台上的虚拟计算机系统。

答：没有任何软件支持的计算机称为裸机，即使其硬件功能再强，也必定是难于使用的。

而实际呈现在用户面前的计算机系统是经过若干层软件改造的计算机。

裸机位于最里层，它的外面是操作系统，经过操作系统提供的资源管理功能和方便用户的各种服务功能，将裸机改造成功能更强、使用更方便的机器，通常把覆盖了软件的机器称为扩充机器，又称之为虚拟机（Virtual Machine ），这样的计算机系统是概念上和逻辑上的计算机，不是物理上的真实计算机。

4. 什么是操作系统？它有哪些基本功能与基本特征？答：操作系统是位于硬件层之上，所有其它软件层之下的一种系统软件，它控制和管理计算机系统资源、合理组织计算机工作流程、提供用户与计算机系统之间的接口。

操作系统的基本功能有：处理器管理、存储器管理、设备管理、文件管理和提供用户接口。

操作系统的基本特征有：并发性、共享性、虚拟性和不确定性。

5. 请叙述并发和并行两个概念的区别？答：并发性是指两个或多个程序在同一时间段内同时执行，是宏观上的同时。

而并行性是从硬件意义上考虑，是不同硬件部件（如CPU与I/O）在同一时刻的并行，即微观上，多个程序也是同时执行的。

6. 什么是多道程序设计? 在操作系统中使用这种技术有什么好处？答：多道程序设计是指在计算机内存中同时存放若干道已开始运行尚未结束的程序，它们交替运行，共享系统中的各种硬、软件资源，从而使处理机得到充分利用。

(完整版)操作系统第五版费祥林_课后习题答案解析参考

第一章操作系统概论1、有一台计算机，具有IMB 内存，操作系统占用200KB ，每个用户进程各占200KB 。

如果用户进程等待I/O 的时间为80 % ，若增加1MB 内存，则CPU 的利用率提高多少？答：设每个进程等待I/O 的百分比为P ，则n 个进程同时等待刀O 的概率是Pn ，当n 个进程同时等待I/O 期间CPU 是空闲的，故CPU 的利用率为1-Pn。

由题意可知，除去操作系统，内存还能容纳4 个用户进程，由于每个用户进程等待I/O的时间为80 % , 故：CPU利用率＝l-（80%)4 = 0.59若再增加1MB 内存，系统中可同时运行9 个用户进程，此时：cPu 利用率＝l-（1-80%)9 = 0.87故增加IMB 内存使CPU 的利用率提高了47 % :87 ％/59 ％=147 %147 ％-100 % = 47 %2 一个计算机系统，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 先开始做，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（1 ）两道程序运行时，CPU有无空闲等待？若有，在哪段时间内等待？为什么会等待？( 2 ）程序A 、B 有无等待CPU 的情况？若有，指出发生等待的时刻。

答：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）（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180rns 至200ms 间（见图中有色部分）3 设有三道程序，按A 、B 、C优先次序运行，其内部计算和UO操作时间由图给出。

试画出按多道运行的时间关系图（忽略调度执行时间）。

完成三道程序共花多少时间？比单道运行节省了多少时间？若处理器调度程序每次进行程序转换化时lms , 试画出各程序状态转换的时间关系图。

操作系统课后部分习题及答案

第2章操作系统的运行环境2.2 现代计算机为什么设置目态/管态这两种不同的机器状态？现在的lntel80386设置了四级不同的机器状态（把管态又分为三个特权级），你能说出自己的理解吗？答：现在的Intel 80386把执行全部指令的管态分为三个特权级，再加之只能执行非特权指令的目态，这四级不同的机器状态，按照系统处理器工作状态这四级不同的机器状态也被划分管态和目态，这也完全符合处理器的工作状态。

2.6 什么是程序状态字？主要包括什么内容？答：如何知道处理器当前处于什么工作状态，它能否执行特权指令，以及处理器何以知道它下次要执行哪条指令呢？为了解决这些问题，所有的计算机都有若干的特殊寄存器，如用一个专门的寄存器来指示一条要执行的指令称程序计数器PC，同时还有一个专门的寄存器用来指示处理器状态的，称为程序状态字PSW。

主要内容包括所谓处理器的状态通常包括条件码--反映指令执行后的结果特征；中断屏蔽码--指出是否允许中断，有些机器如PDP-11使用中断优先级；CPU的工作状态--管态还是目态，用来说明当前在CPU上执行的是操作系统还是一般用户，从而决定其是否可以使用特权指令或拥有其它的特殊权力。

2.11 CPU如何发现中断事件？发现中断事件后应做什么工作？答：处理器的控制部件中增设一个能检测中断的机构，称为中断扫描机构。

通常在每条指令执行周期内的最后时刻中扫描中断寄存器，询为是否有中断信号到来。

若无中断信号，就继续执行下一条指令。

若有中断到来，则中断硬件将该中断触发器内容按规定的编码送入程序状态字PSW的相应位（IBM-PC中是第16~31位），称为中断码。

发现中断事件后应执行相中断处理程序，先由硬件进行如下操作：1、将处理器的程序状态字PSW压入堆栈2、将指令指针IP（相当于程序代码段落的段内相对地址）和程序代码段基地址寄存器CS的内容压入堆栈，以保存被子中断程序的返回地址。

3、取来被接受的中断请求的中断向量地址（其中包含有中断处理程序的IP，CS的内容），以便转入中断处理程序。

操作系统第九版部分课后作业习题答案分析解析

CHAPTER 9 Virtual Memory Practice Exercises9.1 Under what circumstances do page faults occur? Describe the actions taken by the operating system when a page fault occurs.Answer:A page fault occurs when an access to a page that has not beenbrought into main memory takes place. The operating system veri?esthe memory access, aborting the program if it is invalid. If it is valid, a free frame is located and I/O is requested to read the needed page into the free frame. Upon completion of I/O, the process table and page table are updated and the instruction is restarted.9.2 Assume that you have a page-reference string for a process with m frames (initially all empty). The page-reference string has length p;n distinct page numbers occur in it. Answer these questions for anypage-replacement algorithms:a. What is a lower bound on the number of page faults?b. What is an upper bound on the number of page faults?Answer:a. nb. p9.3 Consider the page table shown in Figure 9.30 for a system with 12-bit virtual and physical addresses and with 256-byte pages. The list of freepage frames is D, E, F (that is, D is at the head of the list, E is second,and F is last).Convert the following virtual addresses to their equivalent physicaladdresses in hexadecimal. All numbers are given in hexadecimal. (Adash for a page frame indicates that the page is not in memory.)? 9EF? 1112930 Chapter 9 Virtual Memory? 700? 0FFAnswer:? 9E F - 0E F? 111 - 211? 700 - D00? 0F F - EFF9.4 Consider the following page-replacement algorithms. Rank thesealgorithms on a ?ve-point scale from “bad” to “perfect” according to the page-fault rate. Separate those algorithms that suffer from Belady’ｓanomaly from those that do not.a. LRU replacementb. FIFO replacementc. Optimal replacementd. Second-chance replacementAnswer:Rank Algorithm Suffer from Belady’s anomaly1 Optimal no2 LRU no3 Second-chance yes4 FIFO yes9.5 Discuss the hardware support required to support demand paging. Answer:For every memory-access operation, the page table needs to be consulted to check whether the corresponding page is resident or not and whetherthe program has read or write privileges for accessing the page. These checks have to be performed in hardware. A TLB could serve as a cache and improve the performance of the lookup operation.9.6 An operating system supports a paged virtual memory, using a central processor with a cycle time of 1 microsecond. It costs an additional 1 microsecond to access a page other than the current one. Pages have 1000 words, and the paging device is a drum that rotates at 3000 revolutionsper minute and transfers 1 million words per second. The following statistical measurements were obtained from the system:page other than the? 1 percent of all instructions executed accessed acurrent page.?Of the instructions that accessed another page, 80 percent accesseda page already in memory.Practice Exercises 31?When a new page was required, the replaced page was modi?ed 50 percent of the time.Calculate the effective instruction time on this system, assuming that the system is running one process only and that the processor is idle during drum transfers.Answer:(2 sec)(1sec + 0.008 ×effective access time = 0.99 ×(10,000 sec + 1,000 sec)+ 0.002 ×(10,000 sec + 1,000 sec)+ 0.001 ×9.7 Consider the two-dimensional array A:int A[][] = new int[100][100];where A[0][0] is at location 200 in a paged memory system with pages of size 200. A small process that manipulates the matrix resides in page 0 (locations 0 to 199). Thus, every instruction fetch will be from page 0. For three page frames, how many page faults are generated bythe following array-initialization loops, using LRU replacement andassuming that page frame 1 contains the process and the other two are initially empty?a. for (int j = 0; j < 100; j++)for (int i = 0; i < 100; i++)A[i][j] = 0;b. for (int i = 0; i < 100; i++)for (int j = 0; j < 100; j++)A[i][j] = 0;Answer:a. 5,000b. 509.8 Consider the following page reference string:1, 2, 3, 4, 2, 1, 5, 6, 2, 1, 2, 3, 7, 6, 3, 2, 1, 2, 3, 6.How many page faults would occur for the following replacement algorithms, assuming one, two, three, four, ?ve, six, or seven frames? Remember all frames are initially empty, so your ?rst unique pages will all cost one fault each.?LRU replacement? FIFO replacement?Optimal replacement32 Chapter 9 Virtual MemoryAnswer:Number of frames LRU FIFO Optimal1 20 20 202 18 18 153 15 16 114 10 14 85 8 10 76 7 10 77 77 79.9 Suppose that you want to use a paging algorithm that requires a referencebit (such as second-chance replacement or working-set model), butthe hardware does not provide one. Sketch how you could simulate a reference bit even if one were not provided by the hardware, or explain why it is not possible to do so. If it is possible, calculate what the cost would be.Answer:You can use the valid/invalid bit supported in hardware to simulate the reference bit. Initially set the bit to invalid. On ?rst reference a trap to the operating system is generated. The operating system will set a software bit to 1 and reset the valid/invalid bit to valid.9.10 You have devised a new page-replacement algorithm that you thinkmaybe optimal. In some contorte d test cases, Belady’s anomaly occurs. Is thenew algorithm optimal? Explain your answer.Answer:No. An optimal algorithm will not suffer from Belady’s anomaly beca an optimal algorithm replaces the page that will not—by de?nition—be used for the longest time. Belady’s anomaly occurs when a pagereplacement a lgorithm evicts a page that will be needed in theimmediatefuture. An optimal algorithm would not have selected such a page.9.11 Segmentation is similar to paging but usesnevariable-sized“pages.”De?two segment-replacement algorithms based on FIFO and LRU pagereplacement s chemes. Remember that since segments are not thesamesize, the segment that is chosen to be replaced may not be big enoughto leave enough consecutive locations for the needed segment. Considerstrategies for systems where segments cannot be relocated, and thosefor systems where they can.Answer:a. FIFO. Find the ?rst segment large enough to accommodate theincoming segment. If relocation is not possible and no one segmentis large enough, select a combination of segments whose memoriesare contiguous, which are “closest to the ?rst of the list” and which can accommodate the new segment. If relocation is possible,rearrange the memory so that the ?rstNsegments large enough forthe incoming segment are contiguous in memory. Add any leftoverspace to the free-space list in both cases.Practice Exercises 33b. LRU. Select the segment that has not been used for the longestperiod of time and that is large enough, adding any leftover spaceto the free space list. If no one segment is large enough, selecta combination of the “oldest” segments that are contiguous inmemory (if relocation is not available) and that are large enough.If relocation is available, rearrange the oldest N segments to becontiguous in memory and replace those with the new segment.9.12 Consider a demand-paged computer system where the degree of multiprogramming is currently ?xed at four. The system was recentlymeasured to determine utilization of CPU and the paging disk. The resultsare one of the following alternatives. For each case, what is happening?Can the degree of multiprogramming be increased to increase the CPU utilization? Is the paging helping?a. CPU utilization 13 percent; disk utilization 97 percentb. CPU utilization 87 percent; disk utilization 3 percentc. CPU utilization 13 percent; disk utilization 3 percentAnswer:a. Thrashing is occurring.b. CPU utilization is suf?ciently high to leave things alone, andincrease degree of multiprogramming.c. Increase the degree of multiprogramming.9.13 We have an operating system for a machine that uses base and limit registers, but we have modi?ed the ma chine to provide a page table.Can the page tables be set up to simulate base and limit registers? How can they be, or why can they not be?Answer:The page table can be set up to simulate base and limit registers provided that the memory is allocated in ?xed-size segments. In this way, the base of a segment can be entered into the page table and the valid/invalid bit used to indicate that portion of the segment as resident in the memory. There will be some problem with internal fragmentation.9.27.Consider a demand-paging system with the following time-measured utilizations:CPU utilization 20%Paging disk 97.7%Other I/O devices 5%Which (if any) of the following will (probably) improve CPU utilization? Explain your answer.a. Install a faster CPU.b. Install a bigger paging disk.c. Increase the degree of multiprogramming.d. Decrease the degree of multiprogramming.e. Install more main memory.f. Install a faster hard disk or multiple controllers with multiple hard disks.g. Add prepaging to the page fetch algorithms.h. Increase the page size.Answer: The system obviously is spending most of its time paging, indicating over-allocationof memory. If the level of multiprogramming is reduced resident processeswould page fault less frequently and the CPU utilization would improve. Another way toimprove performance would be to get more physical memory or a faster paging drum.a. Get a faster CPU—No.b. Get a bigger paging drum—No.c. Increase the degree of multiprogramming—No.d. Decrease the degree of multiprogramming—Yes.e. Install more main memory—Likely to improve CPU utilization as more pages canremain resident and not require paging to or from the disks.f. Install a faster hard disk, or multiple controllers with multiple hard disks—Also animprovement, for as the disk bottleneck is removed by faster response and morethroughput to the disks, the CPU will get more data more quickly.g. Add prepaging to the page fetch algorithms—Again, the CPU will get more datafaster, so it will be more in use. This is only the case if the paging actionis amenableto prefetching (i.e., some of the access is sequential).h. Increase the page size—Increasing the page size will result in fewer page faults ifdata is being accessed sequentially. If data access is more or less random, morepaging action could ensue because f ewer pages c an be kept in memory and moredata is transferred per page fault. So this change is as likely to decrease utilizationas it is to increase it.10.1、Is disk scheduling, other than FCFS scheduling, useful in a single-userenvironment? Explain your answer.Answer: In a single-user environment, the I/O queue usually is empty. Requests g enerally arrive from a single process for one block or for a sequence of consecutive blocks. In these cases, FCFS is an economical method of disk scheduling. But LOOK is nearly as easy to program and will give much better performance when multiple processes are performing concurrent I/O, such as when aWeb browser retrieves data in the background while the operating system is paging and another application is active in the foreground.10.2.Explain why SSTF scheduling tends to favor middle cylindersover theinnermost and outermost cylinders.The center of the disk is the location having the smallest average distance to all other tracks.Thus the disk head tends to move away from the edges of the disk.Here is another way to think of it.The current location of the head divides the cylinders into two groups.If the head is not in the center of the disk and a new request arrives,the new request is more likely to be in the group that includes the center of the disk;thus,the head is more likely to move in that direction.10.11、Suppose that a disk drive has 5000 cylinders, numbered 0 to 4999. The drive is currently serving a request at cylinder 143, and the previous request was at cylinder 125. The queue of pending requests, in FIFO order, is86, 1470, 913, 1774, 948, 1509, 1022, 1750, 130Starting from the current head position, what is the total distance (in cylinders) that the disk arm moves to satisfy all the pending requests, for each of the following disk-scheduling algorithms?a. FCFSb. SSTFc. SCANd. LOOKe. C-SCANAnswer:a. The FCFS schedule is 143, 86, 1470, 913, 1774, 948, 1509, 1022, 1750, 130. The total seek distance is 7081.b. The SSTF schedule is 143, 130, 86, 913, 948, 1022, 1470, 1509, 1750, 1774. The total seek distance is 1745.c. The SCAN schedule is 143, 913, 948, 1022, 1470, 1509, 1750, 1774, 4999, 130, 86. The total seek distance is 9769.d. The LOOK schedule is 143, 913, 948, 1022, 1470, 1509, 1750, 1774, 130, 86. The total seek distance is 3319.e. The C-SCAN schedule is 143, 913, 948, 1022, 1470, 1509, 1750, 1774, 4999, 86, 130. The total seek distance is 9813.f. (Bonus.) The C-LOOK schedule is 143, 913, 948, 1022, 1470, 1509, 1750, 1774, 86, 130. The total seek distance is 3363.12CHAPTERFile-SystemImplementationPractice Exercises12.1 Consider a ?le currently consisting of 100 blocks. Assume that the?lecontrol block (and the index block, in the case of indexed allocation)is already in memory. Calculate how many disk I/O operations are required for contiguous, linked, and indexed (single-level) allocation strategies, if, for one block, the following conditions hold. In the contiguous-allocation case, assume that there is no room to grow atthe beginning but there is room to grow at the end. Also assume thatthe block information to be added is stored in memory.a. The block is added at the beginning.b. The block is added in the middle.c. The block is added at the end.d. The block is removed from the beginning.e. The block is removed from the middle.f. The block is removed from the end.Answer:The results are:Contiguous Linked Indexeda. 201 1 1b. 101 52 1c. 1 3 1d. 198 1 0e. 98 52 0f. 0 100 012.2 What problems could occur if a system allowed a ?le system to be mounted simultaneously at more than one location?Answer:4344 Chapter 12 File-System ImplementationThere would be multiple paths to the same ?le, which could confuse users or encourage mistakes (deleting a ?le with one path deletes the?le in all the other paths).12.3 Why must the bit map for ?le allocation be kept on mass storage, ratherthan in main memory?Answer:In case of system crash (memory failure) the free-space list would not be lost as it would be if the bit map had been stored in main memory.12.4 Consider a system that supports the strategies of contiguous, linked, and indexed allocation. What criteria should be used in deciding which strategy is best utilized for a particular ?le?Answer:?Contiguous—if ?le is usually accessed sequentially, if ?le isrelatively small.?Linked—if ?le is large and usually accessed sequentially.? Indexed—if ?le is large and usually accessed randomly.12.5 One problem with contiguous allocation is that the user must preallocate enough space for each ?le. If the ?le grows to be larger than thespace allocated for it, special actions must be taken. One solution to this problem is to de?ne a ?le structure consisting of an initial contiguousarea (of a speci?ed size). If this area is ?lled, the operating system automatically de?nes an over?ow area that is linked to the initial contiguous area. If the over?ow area is ?lled, another over?ow areais allocated. Compare this implementation of a ?le with the standard contiguous and linked implementations.Answer:This method requires more overhead then the standard contiguousallocation. It requires less overheadthan the standard linked allocation.12.6 How do caches help improve performance? Why do systems not use more or larger caches if they are so useful?Answer:Caches allow components of differing speeds to communicate moreef?ciently by storing data from the slower device, temporarily, ina faster device (the cache). Caches are, almost by de?nition, moreexpensive than the device they are caching for, so increasing the numberor size of caches would increase system cost.12.7 Why is it advantageous for the user for an operating system to dynamically allocate its internal tables? What are the penalties to the operating system for doing so?Answer:tablesDynamic tables allow more ?exibility in system use growth —are never exceeded, avoiding arti?cial use limits. Unfortunately, kernel structures and code are more complicated, so there is more potentialfor bugs. The use of one resource can take away more system resources (by growing to accommodate the requests) than with static tables.Practice Exercises 4512.8 Explain how the VFS layer allows an operating system to support multiple types of ?le systems easily.Answer:VFS introduces a layer of indirection in the ?le system implementation. In many ways, it is similar to object-oriented programming techniques. System calls can be made generically (independent of ?le system type). Each ?le system type provides its function calls and data structuresto the VFS layer. A system call is translated into the proper speci?c functions for the target ?le system at the VFS layer. The calling program has no ?le-system-speci?c code, and the upper levels of the system call structures likewise are ?le system-independent. The translation at the VFS layer turns these generic calls into ?le-system-speci?c operations.。

《操作系统实用教程》课后题参考答案

课后习题参考答案第一章操作系统概述一、填空题1．软硬件资源、系统软件、用户2．处理机、存储器、输入／输出设备和文件资源；处理机管理、存储器管理、设备管理和文件系统3．分时（或多用户、多任务）单用户（或单用户、单任务）4．分时OS 时间片轮转批处理OS 吞吐率实时OS 实时性和可靠性5．命令接口系统调用6．系统调用二、选择题三、简答题1．操作系统是管理系统资源、控制程序执行，改善人机界面，提供各种服务，合理组织计算机工作流程和为用户使用计算机提供良好运行环境的一种系统软件。

操作系统是用户与计算机硬件之间的接口。

操作系统为用户提供了虚拟计算机。

操作系统是计算机系统的资源管理者，处理器管理，存储器管理，设备管理，文件管理，用户接口。

2．硬件的改进导致操作系统发展的例子很多，内存管理支撑硬件由分页或分段设施代替了界寄存器以后，操作系统中便增加了分页或分段存储管理功能。

图形终端代替逐行显示终端后，操作系统中增加了窗口管理功能，允许用户通过多个窗口在同一时间提出多个操作请求。

引进了中断和通道等设施后，操作系统中引入了多道程序设计功能。

计算机体系结构的不断发展有力地推动着操作系统的发展，例如，计算机由单处理机改进为多处理机系统，操作系统也由单处理机操作系统发展到多处理机操作系统和并行操作系统；随着计算机网络的出现和发展，出现了分布式操作系统和网络操作系统。

随着信息家电的发展，又出现了嵌入式操作系统。

3．在一段时间内，内存中能够接纳多道程序的系统称为多道程序系统。

单道程序环境下处理器的利用率很低，当程序进行输入/输出操作时，处理器空闲，同时外部设备的利用率也很低，引入多道程序系统以后，整个计算机的利用率得到了提高。

4．允许多个联机用户同时使用一台计算机系统进行计算的操作系统称为分时操作系统，分时操作系统具有以下特性：同时性，独立性，及时性和交互性。

实时操作系统是指当外界事件或数据产生时，能够接收并以足够快的速度予以处理，其处理的结果又能在规定的时间之内来控制生产过程或对处理系统做出快速响应，并控制所有实时任务协调一致运行的操作系统。

操作系统课后习题答案

1.什么是操作系统？其主要功能是什么？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,有效组织多道程序运行的系统软件(或程序集合),是用户和计算机直接的程序接口.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，程序A、B 同时运行，A略早于B。

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。

0 50 100 150 200 250 30050 100 50 10050 100 20 100(1) cpu有空闲等待,在100ms~150ms的时候.(2) 程序A没有等待cpu,程序B发生等待的时间是180ms~200ms.1.设公共汽车上，司机和售票员的活动如下：司机的活动：启动车辆；正常行车；到站停车。

售票员的活动：关车门；售票；开车门。

在汽车不断的到站、停车、行驶过程中，用信号量和P、V操作实现这两个活动的同步关系。

semaphore s1,s2;s1=0;s2=0;cobegin司机();售票员();coendprocess 司机()｛while(true){P(s1) ;启动车辆;正常行车;到站停车;V(s2);}｝process 售票员(){while(true){关车门;V(s1);售票;P(s2);开车门;上下乘客;}}2.设有三个进程P、Q、R共享一个缓冲区，该缓冲区一次只能存放一个数据，P进程负责循环地从磁带机读入数据并放入缓冲区，Q进程负责循环地从缓冲区取出P进程放入的数据进行加工处理，并把结果放入缓冲区，R进程负责循环地从缓冲区读出Q进程放入的数据并在打印机上打印。

请用信号量和P、V操作，写出能够正确执行的程序。

操作系统(1~8章的课后习题答案)

1.1：存储程序式计算机的主要特点是：集中顺序过程控制（1）过程性：模拟人们手工操作（2）集中控制：由CPU集中管理（3)顺序性：程序计数器1.2：a:批处理系统的特点：早期批处理有个监督程序，作业自动过渡直到全部处理完，而脱机批处理的特点：主机与卫星机并行操作。

b:分时系统的特点：（1）：并行性。

共享一台计算机的众多联机用户可以在各自的终端上同时处理自己的程序。

（2）：独占性。

分时操作系统采用时间片轮转的方法使一台计算机同时为许多终端上同时为许多终端用户服务，每个用户的感觉是自己独占计算机。

操作系统通过分时技术将一台计算机改造为多台虚拟计算机。

（3）：交互性。

用户与计算机之间可以进行“交互会话”，用户从终端输入命令，系统通过屏幕（或打印机）将信息反馈给用户，用户与系统这样一问一答，直到全部工作完成。

c：分时系统的响应比较快的原因：因为批量操作系统的作业周转时间较长，而分时操作系统一般采用时间片轮转的方法，一台计算机与许多终端设备连接，使一台计算机同时为多个终端用户服务，该系统对每个用户都能保证足够快的响应时间，并提供交互会话功能。

1.3：实时信息处理系统和分时系统的本质区别：实时操作系统要追求的目标是：对外部请求在严格时间范围内做出反应，有高可靠性和完整性。

其主要特点是资源的分配和调度首先要考虑实时性然后才是效率。

此外，实时操作系统应有较强的容错能力，分时操作系统的工作方式是：一台主机连接了若干个终端，每个终端有一个用户在使用。

用户交互式地向系统提出命令请求，系统接受每个用户的命令，采用时间片轮转方式处理服务请求，并通过交互方式在终端上向用户显示结果。

用户根据上步结果发出下道命。

分时操作系统将CPU 的时间划分成若干个片段，称为时间片。

操作系统以时间片为单位，轮流为每个终端用户服务。

每个用户轮流使用一个时间片而使每个用户并不感到有别的用户存在。

分时系统具有多路性、交互性、“独占”性和及时性的特征。

计算机操作系统课后习题答案解析张尧学

第一章绪论1．什么是操作系统的基本功能?答：操作系统的职能是管理和控制汁算机系统中的所有硬、软件资源，合理地组织计算机工作流程，并为用户提供一个良好的工作环境和友好的接口。

操作系统的基本功能包括：处理机管理、存储管理、设备管理、信息管理（文件系统管理）和用户接口等。

2．什么是批处理、分时和实时系统?各有什么特征?答：批处理系统（batchprocessingsystem）：操作员把用户提交的作业分类，把一批作业编成一个作业执行序列，由专门编制的监督程序（monitor）自动依次处理。

其主要特征是：用户脱机使用计算机、成批处理、多道程序运行。

分时系统（timesharingoperationsystem）：把处理机的运行时间分成很短的时间片，按时间片轮转的方式，把处理机分配给各进程使用。

其主要特征是：交互性、多用户同时性、独立性。

实时系统（realtimesystem）：在被控对象允许时间范围内作出响应。

其主要特征是：对实时信息分析处理速度要比进入系统快、要求安全可靠、资源利用率低。

3．多道程序（multiprogramming）和多重处理（multiprocessing）有何区别?答；多道程序（multiprogramming）是作业之间自动调度执行、共享系统资源，并不是真正地同时值行多个作业；而多重处理（multiprocessing）系统配置多个CPU，能真正同时执行多道程序。

要有效使用多重处理，必须采用多道程序设计技术，而多道程序设计原则上不一定要求多重处理系统的支持。

6.设计计算机操作系统时与那些硬件器件有关运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备第二章作业管理和用户接口2．作业由哪几部分组成?各有什么功能?答：作业由三部分组成：程序、数据和作业说明书。

程序和数据完成用户所要求的业务处理工作，作业说明书则体现用户的控制意图。

3．作业的输入方式有哪几种?各有何特点答：作业的输入方式有5种：联机输入方式、脱机输入方式、直接耦合方式、SPOOLING（Simultaneous Peripheral OperationsOnline）系统和网络输入方式，各有如下特点：（1）联机输入方式：用户和系统通过交互式会话来输入作业。

操作系统(第二版)课后习题答案

257<10+256
故需要一次间接寻址，就可读出该数据
如果要求读入从文件首到263168Byte处的数据（包括这个数据），读岀过程：首先根据直接寻
址读出前10块；读出一次间接索引指示的索引块1块；将索引下标从0〜247对应的数据块全部读入。即可。共读盘块数10+1+248=259块
3.某文件系统采用索引文件结构，设文件索引表的每个表目占用3Byte，存放盘块的块号，盘块的大小为512Byte。此文件系统采用直接、一次间接、二次间接、三次间接索引所能管理的最大
(1)|100-8|+|18-8|+|27-18|+|129-27|+|110-129|+|186-110|+|78-186|+|147-78|+|41-147|+ |10-47|+|64-10|+|12-64|=728
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平均周转时间T=，平均带权周转时间W=
②SJF短作业优先法）
作业
到达时间
运行时间
开始时间
完成时间
周转时间
页面长度为4KB,虚地址空间共有土）个页面
3.某计算机系统提供24位虚存空间，主存空间为218Byte，采用请求分页虚拟存储管理，页面尺
寸为1KB。假定应用程序产生虚拟地址（八进制），而此页面分得的块号为100（八进制），说明

操作系统第四章课后部分答案

6、为什么要引进动态重定位？如何实现？为了能够在程序执行过程中，每当要访问指令或数据时，将要访问的存储单元的逻辑地址转换成物理地址，引入了动态重定位。

使用动态地址重定位，一个作业可以占用非连续存储空间；能实现虚拟存储；有利于程序段的共享。

可在系统中增加一个重定位寄存器，用它来存放程序在内存中的起始地址。

基本的地址变换计算方法是将内存单元的逻辑地址与重定位寄存器的值相加，得到单元的物理地址。

在可重定位分区式存储管理、分页式存储管理、分段式存储管理方法中，都有不同的地址变换位方法：P128，P135，P138 9、分区存储管理常用哪些分配策略？比较它们的优缺点。

分区存储管理中常采用的分配策略有：首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法、最坏适应算法。

a.首次适应算法的优缺点：保留了高址部分的大空闲区，有利于后到来的大型作业的分配；低址部分不断被划分，留下许多难以利用的、小的空闲区，且每次分区分配查找时都是从低址部分开始，会增加查找时的系统开销。

b.循环首次适应算法的优缺点：使内存中的空闲分区分布得更为均匀，减少了查找时的系统开销；缺乏大的空闲分区，从而导致不能装入大型作业。

c.最佳适应算法的优缺点：每次分配给文件的都是最适合该文件大小的分区；内存中留下许多难以利用的小的空闲区。

d.最坏适应算法的优缺点：给文件分配分区后剩下的的空闲区不至于太小，产生碎片的几率最小，对中小型文件分配分区操作有利；使存储器中缺乏大的空闲区，对大型文件的分区分配不利。

14、较详细的说明引入分段存储管理方式是为了满足用户哪几个方面的需求。

方便编程、信息共享、信息保护、动态增长、动态链接。

P13617、分页和分段存储管理有何区别？(1) 页是信息的物理(存储)单位，分页是为实现离散分配方式，以消减内存的零头，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。

（完整版）操作系统课后题答案

（完整版）操作系统课后题答案课本课后题部分答案第⼀章1.设计现代OS的主要⽬标是什么？答：（1）有效性（2）⽅便性（3）可扩充性（4）开放性2.OS的作⽤可表现在哪⼏个⽅⾯？答：（1）OS作为⽤户与计算机硬件系统之间的接⼝（2）OS作为计算机系统资源的管理者（3）OS实现了对计算机资源的抽象13.OS有哪⼏⼤特征？其最基本的特征是什么？答：并发性、共享性、虚拟性和异步性四个基本特征；最基本的特征是并发性。

14.处理机管理有哪些主要功能？它们的主要任务是什么？答：处理机管理的主要功能是：进程管理、进程同步、进程通信和处理机调度；进程管理：为作业创建进程，撤销已结束进程，控制进程在运⾏过程中的状态转换。

进程同步：为多个进程（含线程）的运⾏进⾏协调。

通信：⽤来实现在相互合作的进程之间的信息交换。

处理机调度：（1）作业调度。

从后备队⾥按照⼀定的算法，选出若⼲个作业，为他们分配运⾏所需的资源（⾸选是分配内存）。

（2）进程调度：从进程的就绪队列中，按照⼀定算法选出⼀个进程，把处理机分配给它，并设置运⾏现场，使进程投⼊执⾏。

15.内存管理有哪些主要功能?他们的主要任务是什么？北京⽯油化⼯学院信息⼯程学院计算机系3/48《计算机操作系统》习题参考答案余有明与计07和计G09的同学们编著 3/48答：内存管理的主要功能有：内存分配、内存保护、地址映射和内存扩充。

内存分配：为每道程序分配内存。

内存保护：确保每道⽤户程序都只在⾃⼰的内存空间运⾏，彼此互不⼲扰。

地址映射：将地址空间的逻辑地址转换为内存空间与对应的物理地址。

内存扩充：⽤于实现请求调⽤功能，置换功能等。

16.设备管理有哪些主要功能？其主要任务是什么？答：主要功能有: 缓冲管理、设备分配和设备处理以及虚拟设备等。

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？答：⽂件管理主要功能：⽂件存储空间的管理、⽬录管理、⽂件的读/写管理和保护。

操作系统概念课后习题答案

操作系统概念课后习题答案操作系统概念课后习题答案第一章：引论1.操作系统的定义：操作系统是计算机系统中的一个软件层，它管理和控制计算机硬件资源，为用户和应用程序提供接口和服务。

2.操作系统的功能：处理器管理、存储器管理、设备管理、文件管理和用户界面等。

第二章：进程管理1.进程的概念：进程是一个正在执行的程序的实例，它由代码、数据和执行环境组成。

2.进程状态：就绪、运行和阻塞。

3.进程调度算法：先来先服务、最短作业优先、时间片轮转和优先级调度等。

第三章：线程管理1.线程的概念：线程是进程的一个执行单元，一个进程可以包含多个线程。

2.线程与进程的区别：线程共享相同的地质空间和文件描述符，而进程拥有独立的地质空间和文件描述符。

3.线程模型：用户级线程模型和内核级线程模型。

第四章：内存管理1.内存管理的目标：实现内存的分配与回收、内存的保护和共享。

2.内存分配的概念：连续分配、非连续分配和虚拟内存分配。

3.地质转换：逻辑地质到物理地质的转换过程，包括分段、分页和段页式等。

第五章：存储器管理1.存储器的层次结构：主存储器、辅助存储器和高速缓存。

2.页面置换算法：最佳置换算法、先进先出算法、最近最久未使用算法和时钟置换算法等。

3.虚拟内存的概念：将存储器抽象成一组连续的地质空间，实现大容量存储和地质共享。

第六章：设备管理1.设备管理的功能：设备分配、设备驱动程序和设备中断处理等。

2.设备分配算法：先来先服务、最短作业优先和轮转法等。

3.磁盘调度算法：先来先服务、最短寻道时间优先和扫描算法等。

第七章：文件管理1.文件的概念：文件是命名的、有序的数据集合，它是操作系统中最基本的数据组织方式。

2.文件系统的组织结构：层次式文件系统、索引式文件系统和线性文件系统等。

3.文件共享与保护：文件锁机制、权限控制和访问控制列表等。

第八章：I/O系统1.I/O系统的组成部分：I/O设备、I/O控制器和设备驱动程序等。

2.I/O操作的方式：程序控制I/O和中断驱动I/O。

操作系统原理最全课后答案

第一章操作系统引论1．设计现代OS的主要目标是什么？答：〔1〕有效性〔2〕方便性〔3〕可扩大性〔4〕开放性2．OS的作用可表现在哪几个方面？答：〔1〕OS作为用户及计算机硬件系统之间的接口〔2〕OS作为计算机系统资源的管理者〔3〕OS实现了对计算机资源的抽象3．为什么说OS实现了对计算机资源的抽象？答：OS首先在裸机上覆盖一层I/O设备管理软件，实现了对计算机硬件操作的第一层次抽象；在第一层软件上再覆盖文件管理软件，实现了对硬件资源操作的第二层次抽象。

OS 通过在计算机硬件上安装多层系统软件，增强了系统功能，隐藏了对硬件操作的细节，由它们共同实现了对计算机资源的抽象。

4．试说明推动多道批处理系统形成和开展的主要动力是什么？答：主要动力来源于四个方面的社会需求及技术开展：〔1〕不断提高计算机资源的利用率；〔2〕方便用户；〔3〕器件的不断更新换代；〔4〕计算机体系构造的不断开展。

5．何谓脱机I/O和联机I/O？答：脱机I/O 是指事先将装有用户程序和数据的纸带或卡片装入纸带输入机或卡片机，在外围机的控制下，把纸带或卡片上的数据或程序输入到磁带上。

该方式下的输入输出由外围机控制完成，是在脱离主机的情况下进展的。

而联机I/O方式是指程序和数据的输入输出都是在主机的直接控制下进展的。

6．试说明推动分时系统形成和开展的主要动力是什么？答：推动分时系统形成和开展的主要动力是更好地满足用户的需要。

主要表现在：CPU 的分时使用缩短了作业的平均周转时间；人机交互能力使用户能直接控制自己的作业；主机的共享使多用户能同时使用同一台计算机，独立地处理自己的作业。

7．实现分时系统的关键问题是什么？应如何解决？答：关键问题是当用户在自己的终端上键入命令时，系统应能及时接收并及时处理该命令，在用户能承受的时延内将结果返回给用户。

解决方法：针对及时接收问题，可以在系统中设置多路卡，使主机能同时接收用户从各个终端上输入的数据；为每个终端配置缓冲区，暂存用户键入的命令或数据。

操作系统课后习题答案

操作系统课后习题答案第一章o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作为扩充机器.4.试说明推动多道批处理系统形成和发展的主要动力是什么不断提高计算机资源利用率和系统吞吐量的需要；5.何谓脱机I/O和联机I/Oa.脱机输入输出方式(Off-LineI/O)是为了解决人机矛盾及CPU和I/O设备之间速度不匹配而提出的.它减少了CPU的空闲等待时间，提高了I/O速度.具体内容是将用户程序和数据在一台外围机的控制下，预先从低速输入设备输入到磁带上，当CPU需要这些程序和数据时，在直接从磁带机高速输入到内存，从而大大加快了程序的输入过程，减少了CPU等待输入的时间，这就是脱机输入技术;当程序运行完毕或告一段落，CPU需要输出时，无需直接把计算结果送至低速输出设备，而是高速把结果输出到磁带上，然后在外围机的控制下，把磁带上的计算结果由相应的输出设备输出，这就是脱机输出技术.b.若这种输入输出操作在主机控制下进行则称之为联机输入输出方式.6.试说明推动分时系统形成和发展的主要动力是什么用户的需要.即对用户来说，更好的满足了人-机交互，共享主机以及便于用户上机的需求.7.实现分时系统的关键问题是什么应如何解决a.关键问题：及时接收，及时处理;b.对于及时接收，只需在系统中设置一多路卡，多路卡作用是使主机能同时接收用户从各个终端上输入的数据；---对于及时处理，应使所有的用户作业都直接进入内存，在不长的时间内，能使每个作业都运行一次.8为什么要引入实时操作系统更好地满足实时控制领域和实时信息处理领域的需要.12试从交互性，及时性和可靠性方面，将分时系统与实时系统进行比较.a.分时系统是一种通用系统，主要用于运行终端用户程序，因而它具有较强的交互能力；而实时系统虽然也有交互能力，但其交互能力不及前者.b.实时信息系统对实用性的要求与分时系统类似，都是以人所能接收的等待时间来确定；而实时控制系统的及时性则是以控制对象所要求的开始截止时间和完成截止时间来确定的.c.实时系统对系统的可靠性要求要比分时系统对系统的可靠性要求高.13OS具有哪几大特征它的最基本特征是什么a.并发(Concurrence),共享(Sharing),虚拟(Virtual),异步性(Aynchronim).b.其中最基本特征是并发和共享.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.18是什么原因使操作系统具有异步性特征a.程序执行结果是不确定的,即程序是不可再现的.b.每个程序在何时执行，多个程序间的执行顺序以及完成每道程序所需的时间都是不确定的,即不可预知性.第二章2.试画出下面条语句的前趋图:S1:a=5-某;S2:b=a某某;S3:c=4某某;S4:d=b+c;S5:e=d+3.S1->S2->S4->S5......../......S33.程序并发执行为什么会产生间断性因为程序在并发执行过程中存在相互制约性.4.程序并发执行为什么会失去封闭性和可再现性因为程序并发执行时，多个程序共享系统中的各种资源，资源状态需要多个程序来改变，即存在资源共享性使程序失去封闭性；而失去了封闭性导致程序失去可再现性.5.在操作系统中为什么要引入进程概念它会产生什么样的影响为了使程序在多道程序环境下能并发执行，并能对并发执行的程序加以控制和描述，而引入了进程概念.影响:使程序的并发执行得以实行.6.试从动态性，并发性和独立性上比较进程和程序a.动态性是进程最基本的特性，可表现为由创建而产生，由调度而执行，因得不到资源而暂停执行，以及由撤销而消亡，因而进程由一定的生命期；而程序只是一组有序指令的集合，是静态实体.b.并发性是进程的重要特征，同时也是OS的重要特征.引入进程的目的正是为了使其程序能和其它进程的程序并发执行，而程序是不能并发执行的.c.独立性是指进程实体是一个能独立运行的基本单位，同时也是系统中独立获得资源和独立调度的基本单位.而对于未建立任何进程的程序，都不能作为一个独立的单位参加运行.7.试说明PCB的作用为什么说PCB是进程存在的唯一标志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具有哪些性质a.引入挂起状态处于5中需要:终端用户的需要，父进程的需要，操作系统的需要，对换的需要和负荷调节的需要.b.处于挂起状态的进程不能接收处理机调度.10在进行进程切换时，所要保存的处理机状态信息主要有哪些a.进程当前暂存信息；b.下一条指令地址信息；c.进程状态信息；d.过程和系统调用参数及调用地址信息.11试说明引起进程创建的主要事件.a.用户登陆；b.作业调度；c.提供服务；d.应用请求.12试说明引起进程撤消的主要事件.a.正常结束；b.异常结束；c.外界干预；13在创建一个进程时，需完成的主要工作是什么a.操作系统发现请求创建新进程事件后，调用进程创建原语Creat()；b.申请空白PCB；c.为新进程分配资源；d.初始化进程控制块；e.将新进程插入就绪队列.14在撤消一个进程时，需完成的主要工作是什么a.OS调用进程终止原语；b.根据被终止进程的标志符，从PCB集合中检索出该进程的PCB，从中读出该进程的状态；c.若被终止进程正处于执行状态，应立即中止该进程的执行，并设置调度标志为真；d.若该进程还有子孙进程，还应将其所有子孙进程予以终止；e.将该进程所拥有的全部资源，或者归还给其父进程，或者归还给系统；f.将被终止进程(它的PCB)从所在队列(或链表)中移出，等待其它程序来搜集信息.15试说明引起进程阻塞或被唤醒的主要事件是什么a.请求系统服务；b.启动某种操作；c.新数据尚未到达；d.无新工作可做.17.为什么进程在进入临界区之前，应先执行"进入区"代码，在退出临界区后又执行"退出区"代码为了实现多个进程对临界资源的互斥访问，必须在临界区前面增加一段用于检查欲访问的临界资源是否正被访问的代码，如果未被访问，该进程便可进入临界区对资源进行访问，并设置正被访问标志，如果正被访问，则本进程不能进入临界区，实现这一功能的代码成为"进入区"代码；在退出临界区后，必须执行"退出区"代码，用于恢复未被访问标志.18.同步机构应遵循哪些基本准则为什么a.空闲让进.b.忙则等待.c.有限等待.d.让权等待.20.你认为整型信号量机制和记录型信号量机制，是否完全遵循了同步机构的四条准则a.在整型信号量机制中，未遵循"让权等待"的准则.b.记录型信号量机制完全遵循了同步机构的"空闲让进,忙则等待,有限等待,让权等待"四条准则.23.在生产者－消费者问题中，如果缺少了ignal(full)或ignal(empty),对执行结果会有何影响生产者－消费者问题可描述如下: varmute某,empty,full:emaphore:=1,n,0;buffer:array[0,...,n-1]ofitem;in,out:integer:=0,0;beginparbeginproducer:beginrepeat.produceaniteminne某tp;..wait(empty);wait(mute某);buffer(in):=ne某tp;in:=(in+1)modn;ignal(mute某);/某某某某某某某某某某某某某某某某/ ignal(full);/某某某某某某某某某某某某某某某某/ untilfale;endconumer:beginrepeatwait(full);wait(mute某);ne某tc:=buffer(out);out:=(out+1)modn;ignal(mute某);/某某某某某某某某某某某某某某某某/ ignal(empty);/某某某某某某某某某某某某某某某某/conumetheiteminne某tc;untilfale;endparendend可见，生产者可以不断地往缓冲池送消息，如果缓冲池满，就会覆盖原有数据，造成数据混乱.而消费者始终因wait(full)操作将消费进程直接送入进程链表进行等待，无法访问缓冲池,造成无限等待.24.在生产者－消费者问题中，如果将两个wait操作即wait(full)和wait(mute某)互换位置；或者是将ignal(mute某)与ignal(full)互换位置结果会如何varmute某,empty,full:emaphore:=1,n,0;buffer:array[0,...,n-1]ofitem;in,out:integer:=0,0;beginparbeginproducer:beginrepeat..produceaniteminne某tp;.wait(empty);wait(mute某);buffer(in):=ne某tp;in:=(in+1)modn;/某某某某某某某某某某某某某某某某某某某/ ignal(full);ignal(mute某);/某某某某某某某某某某某某某某某某某某某/ untilfale;endconumer:beginrepeat/某某某某某某某某某某某某某某某某某某/ wait(mute某);wait(full);/某某某某某某某某某某某某某某某某某某/ne某tc:=buffer(out);out:=(out+1)modn;ignal(mute某);ignal(empty);conumetheiteminne某tc;untilfale;endparendendwait(full)和wait(mute某)互换位置后，因为mute某在这儿是全局变量，执行完wait(mute某)，则mute某赋值为0，倘若full也为0，则该生产者进程就会转入进程链表进行等待，而生产者进程会因全局变量mute某为0而进行等待，使full始终为0，这样就形成了死锁.而ignal(mute某)与ignal(full)互换位置后，从逻辑上来说应该是一样的.25.我们为某临界区设置一把锁W，当W=1时，表示关锁；W=0时，表示锁已打开.试写出开锁原语和关锁原语，并利用它们去实现互斥.开锁原语:unlock(W):W=0;关锁原语:lock(W);if(W==1)dono_op;W=1;利用开关锁原语实现互斥:varW:emaphore:=0;beginparbeginproce:repeatlock(W);criticalectionunlock(W);remainderectionuntilfale;endparend26.试修改下面生产者－消费者问题解法中的错误: producer:beginrepeat..produceraniteminne某tp;wait(mute某);wait(full);/某应为wait(empty),而且还应该在wait(mute某)的前面某/buffer(in):=ne某tp;/某缓冲池数组游标应前移:in:=(in+1)modn;某/ignal(mute某);/某ignal(full);某/untilfale;endconumer:beginrepeatwait(mute某);wait(empty);/某应为wait(full),而且还应该在wait(mute某)的前面某/ne某tc:=buffer(out);out:=out+1;/某考虑循环，应改为:out:=(out+1)modn;某/ignal(mute某);/某ignal(empty);某/conumeriteminne某tc;untilfale;end27.试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.设初始值为1的信号量c[I]表示I号筷子被拿(I=1,2,3,4,...,2n),其中n为自然数.end(I):BeginifImod2==1then{P(c[I]);P(c[I-1mod5]);V(c[I-1mod5]);}ele{P(c[I-1mod5]);P(c[I]);Eat;V(c[I]);V(c[I-1mod5]);}End28.在测量控制系统中的数据采集任务，把所采集的数据送一单缓冲区；计算任务从该单缓冲中取出数据进行计算.试写出利用信号量机制实现两者共享单缓冲的同步算法.intmute某=1;intempty=n;intfull=0;intin=0;intout=0;{cobeginend();obtain();coend}end(){while(1){..collectdatainne某tp; ..wait(empty);wait(mute某);buffer(in)=ne某tp;in=(in+1)modn;ignal(mute某);ignal(full);}}//endobtain(){while(1){wait(full);wait(mute某);ne某tc:=buffer(out);out:=(out+1)modn;ignal(mute某);ignal(empty);culculatethedatainne某tc;}//while}//obtain29画图说明管程由哪几部分组成为什么要引入条件变量管程由三部分组成:局部于管程的共享变量说明；对该数据结构进行操作的一组过程；对局部于管程的数据设置初始值的语句.(图见P59)因为调用wait原语后，使进程等待的原因有多种，为了区别它们，引入了条件变量.30.如何利用管程来解决生产者－消费者问题(见P60)31.什么是AND信号量试利用AND信号量写出生产者－消费者问题的解法.为解决并行所带来的死锁问题，在wait操作中引入AND条件，其基本思想是将进程在整个运行过程中所需要的所有临界资源，一次性地全部分配给进程，用完后一次性释放.解决生产者－消费者问题可描述如下:varmute某,empty,full:emaphore:=1,n,0;buffer:array[0,...,n-1]ofitem;in,out:integer:=0,0;beginparbeginproducer:beginrepeat..produceaniteminne某tp;..wait(empty);wait(1,2,3,...,n);//1,2,...,n为执行生产者进程除empty外其余的条件wait(mute某);buffer(in):=ne某tp;in:=(in+1)modn;ignal(mute某);ignal(full);ignal(1,2,3,...,n);untilfale;endconumer:beginrepeatwait(full);wait(k1,k2,k3,...,kn);//k1,k2,...,kn为执行消费者进程除full 外其余的条件wait(mute某);ne某tc:=buffer(out);out:=(out+1)modn;ignal(mute某);ignal(empty);ignal(k1,k2,k3,...,kn);conumetheiteminne某tc;untilfale;endparendend33.试比较进程间的低级通信工具与高级通信工具.用户用低级通信工具实现进程通信很不方便，因为其效率低，通信对用户不透明，所有的操作都必须由程序员来实现.而高级通信工具则可弥补这些缺陷，用户可直接利用操作系统所提供的一组通信命令，高效地传送大量的数据.第三章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a.作业调度又称宏观调度或高级调度，其主要任务是按一定的原则对外存上处于后备状态的作业进行选择，给选中的作业分配内存，输入输出设备等必要的资源，并建立相应的进程，以使该作业的进程获得竞争处理机的权利.b.进程调度又称微观调度或低级调度，其主要任务是按照某种策略和方法选取一个处于就绪状态的进程，将处理机分配给它.c.为了提高内存利用7.选择调度方式和调度算法时，应遵循的准则是什么a.面向用户的准则有周转时间短，响应时间快，截止时间的保证，以及优先权准则.b.面向系统的准则有系统吞吐量高，处理机利用率好，各类资源的平衡利用.11.在时间片轮转法中，应如何确定时间片的大小？a．系统对响应时间的要求；b．就绪队列中进程的数目；c．系统的处理能力。

(完整版)操作系统教程第5版课后答案解析

操作系统教程第5版课后答案费祥林、骆斌编著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，构成一个解决计算问题的工具。

硬件层提供基本可计算的资源，包括处理器、寄存器、内存、外存及I/O设备。

软件层由包括系统软件、支撑软件和应用软件。

其中系统软件是最靠近硬件的。

2、计算机系统的资源可分成哪几类？试举例说明。

答：包括两大类，硬件资源和信息资源。

硬件资源分为处理器、I/O设备、存储器等；信息资源分为程序和数据等。

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？答：操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地对各类作业进行调度，以及方便用户使用的程序的集合。

操作系统在计算机系统中主要起4个方面的作用。

（1）服务用户观点——操作系统提供用户接口和公共服务程序（2）进程交互观点——操作系统是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4.操作系统如何实现计算与操作过程的自动化？答：大致可以把操作系统分为以下几类：批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统和分布式操作系统。

其中批处理操作系统能按照用户预先规定好的步骤控制作业的执行，实现计算机操作的自动化。

又可分为批处理单道系统和批处理多道系统。

单道系统每次只有一个作业装入计算机系统的主存储器运行，多个作业可自动、顺序地被装入运行。

批处理多道系统则允许多个作业同时装入主存储器，中央处理器轮流地执行各个作业，各个作业可以同时使用各自所需的外围设备，这样可以充分利用计算机系统的资源，缩短作业时间，提高系统的吞吐率5．操作系统要为用户提供哪些基本的和共性的服务？答：（1）创建程序和执行程序；（2）数据I/O和信息存取；（3）通信服务；（4）差错检测和处理。

操作系统教程课后习题参考答案

操作系统教程课后习题参考答案习题一习题二习题三习题四习题五习题六习题一1．设计操作系统的主要目的是什么？设计操作系统的目的是：（1）从系统管理人员的观点来看，设计操作系统是为了合理地去组织计算机工作流程，管理和分配计算机系统硬件及软件资源，使之能为多个用户所共享。

因此，操作系统是计算机资源的管理者。

（2）从用户的观点来看，设计操作系统是为了给用户使用计算机提供一个良好的界面，以使用户无需了解许多有关硬件和系统软件的细节，就能方便灵活地使用计算机。

2．操作系统的作用可表现在哪几个方面？(1) 方便用户使用：操作系统通过提供用户与计算机之间的友好界面来方便用户使用。

(2) 扩展机器功能：操作系统通过扩充硬件功能和提供新的服务来扩展机器功能。

(3) 管理系统资源：操作系统有效地管理系统中的所有硬件和软件资源，使之得到充分利用。

(4) 提高系统效率：操作系统合理组织计算机的工作流程，以改进系统性能和提高系统效率。

(5)构筑开放环境：操作系统遵循国际标准来设计和构造一个开放环境。

其含义主要是指：遵循有关国际工业标准和开放系统标准，支持体系结构的可伸缩性和可扩展性；支持应用程序在不同平台上的可移植性和互操作性。

3．试叙述脱机批处理和联机批处理工作过程（1）联机批处理工作过程用户上机前，需向机房的操作员提交程序、数据和一个作业说明书，后者提供了用户标识、用户想使用的编译程序以及所需的系统资源等基本信息。

这些资料必须变成穿孔信息，（例如穿成卡片的形式），操作员把各用户提交的一批作业装到输入设备上（若输入设备是读卡机，则该批作业是一叠卡片），然后由监督程序控制送到磁带上。

之后，监督程序自动输入第一个作业的说明记录，若系统资源能满足其要求，则将该作业的程序、数据调入主存，并从磁带上调入所需要的编译程序。

编译程序将用户源程序翻译成目标代码，然后由连接装配程序把编译后的目标代码及所需的子程序装配成一个可执行的程序，接着启动执行。

操作系统概念课后习题答案

操作系统概念课后习题答案操作系统概念课后习题答案第一章：引论⒈操作系统的功能和目标是什么？答：操作系统的功能包括了进程管理、内存管理、文件系统管理、设备管理等。

操作系统的目标是提高计算机系统的资源利用率，提供简单易用的用户界面，保证计算机系统的安全和稳定性。

⒉什么是并发性？并行性？有什么区别？答：并发性是指计算机系统中存在多个独立的任务同时执行的能力。

并行性是指系统中同时执行多个任务的能力。

并行性强调多个任务的同时进行，而并发性强调任务的独立性。

⒊什么是中断？有什么作用？答：中断是指计算机执行过程中出现的一种特殊事件，用于打断正在执行的程序，转而执行中断处理程序。

中断的作用是能够及时响应输入/输出设备的请求以及处理发生的异常情况。

⒋什么是多道程序设计？答：多道程序设计是指将多个程序加载到内存中，并按照一定的调度算法来分时共享处理器和其他资源。

⒌什么是虚拟内存？答：虚拟内存是计算机系统通过借助硬盘空间来扩展内存空间的一种技术。

它将部分物理内存空间映射到磁盘上，使得程序可以访问比实际物理内存更大的地质空间。

第二章：进程管理⒈什么是进程？什么是线程？答：进程是指在操作系统中运行的程序的实例，它包括了程序代码、数据和执行状态等。

线程是进程中的一个执行单元，一个进程可以包含多个线程，它们共享进程的资源。

⒉进程的状态有哪些？请描述每个状态的含义。

答：进程的状态包括了就绪状态、运行状态、阻塞状态。

就绪状态表示进程已经具备运行的条件，等待分配处理器资源。

运行状态表示进程正在执行。

阻塞状态表示进程由于某种原因暂时无法继续执行。

⒊进程调度算法有哪些？请简要描述每个算法的特点。

答：常见的进程调度算法有先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、优先级调度、时间片轮转等。

FCFS按照进程的到达顺序进行调度，适用于长作业。

SJF按照进程的执行时间进行调度，适用于短作业。

优先级调度根据进程的优先级进行调度。

时间片轮转将处理器时间分成若干个时间片，每个进程获得一个时间片。

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考核试题模板湖南师范大学2006—2007学年第2学期2005年级期末课程操作系统考核试题 (计算机专业) 课程代码：考核方式:闭卷考试时量：120分钟试卷类型：A一、填空题（每空 1 分，共 20 分）1、从资源管理的观点出发，可以把整个操作系统分成 ( )、存储管理、( )和文件系统。

10、按用途可以将文件分为：系统文件、( )和( )。

二、判断题（下列各题，你认为正确的，请在题干的括号内打“√”，错的打“×”。

）(每题1 分，共 10 分) 1、在现代操作系统中，线程是一个执行单位，它总是隶属于进程的……………………………………………………………………( ) 10、顺序文件在顺序存取时，其存贮速度较慢……………………( ) 三、单选题（在本题的每一小题备选答案中，只有一个答案是正确的，请把你认为正确的答案的题号填入题干括号内。

多选不给分。

每题2 分，共 30 分） ………………….. ( ) ①硬件 ②操作系统 ③编译系统 ④应用程序15、通常不采用下面哪种方法来解除死锁……………………( )①终止一个死锁进程 ② 终止所有死锁进程③ 从死锁进程处抢夺资源 ④ 从非死锁进程处抢夺资源四、简答题（每题 4 分，共 12 分）1、进程调度中“可抢占”和“非抢占”两种方式，哪一种系统的开销更大？为什么？五、综合应用题（第1题8分，第2、3题10分，共28 分）0~199，当前移动臂的位置在53号柱面上，并刚刚完成58号柱面的服务请求，如果请求队列的先后顺序是98，183，37，122，14，124，65，67。

请按下列算法分别计算为完成上述各次访问总共需要的磁头移动量，并写出磁头的移动顺序。

（1）最短寻找时间优先算法(SSTF)；（2）扫描算法(SCAN)。

湖南师范大学2006—2007学年第2学期2005年级期末课程操作系统考核试题标准答案及评分细则(计算机专业)课程代码：考核方式:闭卷考试时量：120分钟试卷类型：C一、填空题(每空1分,共20分)1、处理机管理、设备管理二、判断题(每题1分，共10分)1、√三、单项选择题（每题2分，共30分）1、②四、简答题（每题4分，共12分）1、答：可抢占式会引起系统的开销更大。

可抢占式调度是严格保证任何时刻，让具有最高优先权(级)的进程占有处理机运行，因此增加了处理机调度的时机，引起为退出处理机的进程保留现场，为占有处理机的进程恢复现场等时间(和空间)开销增大。

(注：不写空间开销也可)五、综合应用题（第1题8分，第2、3题10分，共28 分）2、（10分）SSTF：总量：236移动顺序：53->65->67->37->14->98->122->124->183SCAN：总量：236移动顺序：53->37->14->0->65->67->98->122->124->183第一章1.1 什么是操作系统？它有哪些基本功能？答：操作系统是管理与控制计算机软、硬资源，合理有效地组织计算机的工作流程以及方便用户使用的程序的集合。

基本功能有：1）用户接口 2）处理机管理3）存储管理 4）设备管理5）文件管理1.3 可用哪些基本观点看待操作系统？解释这些观点的含义。

答：1）虚拟机观点：即OS是添加在硬件上的第一层软件，是对硬件功能的首次扩充与直接延伸，每对计算机作一次扩充，就使其功能更加强大，使用更加方便。

2）资源管理观点：操作系统是管理计算机系统资源的程序，主要是指在多道程序之间合理地分配和回收各种资源，是资源得到充分有效的使用，是程序得以有条不紊地运行。

3）服务用户观点：操作系统作为软件，它是一个为用户服务的大型的复杂程序。

1.5 为什么要区分机器的两种运行状态？答：在实际系统中，之所以要区分机器的两种运行状态，目的是要给操作系统内核以某些特权。

例如：改变状态寄存器和地址映射寄存器的内容。

存取外部设备接口部件寄存器的内容等。

这些特权是通过执行特权指令实现的。

仅当在核心态下才能执行特权指令，若在用户态下执行特权指令则为非法。

1.9 操作系统有哪些基本类型？每种类型的主要特点是什么？答：操作系统的基本类型有多批道处理系统、分时系统和实时系统。

特点分别为：多批道处理系统：多道性、无序性、调度性;分时系统：多路性、独立性、及时性、交互性;实时系统：多路性、独立性、及时性、交互性、高可靠性。

第二章中断2.1 为什么说操作系统是由中断驱动的？答：操作系统是一个众多程序模块的集合，而这些程序模块分为三类：第一类是系统启动后主动与用户态程序并发执行，而所有并发程序都是有中断驱动的；第二类是一些通过系统调用指令“被动”地为用户服务的程序，而系统调用指令的执行是经中断机构处理的；第三类是隐藏在操作系统内部即不主动运行，也不直接面对用户态程序的程序，它们由前两类程序调用的；综合上述，可得操作系统是由中断驱动的。

２．１什么是系统调用？所谓系统调用，指运行在用户态的应用程序请求操作系统为之服务的一种手段。

它由运行在核心态的操作系统的一段程序来完成特定功能，属于一种特殊的过程调用。

2.3 什么是系统调用？系统调用与一般程序有什么区别？答：所谓系统调用，指运行在用户态的应用程序请求操作系统为之服务的一种手段。

它由运行在核心态的操作系统的一段程序来完成特定功能，属于一种特殊的过程调用。

区别：（1）运行状态不同。

一般的过程调用其调用和被调用过程都是用户程序，都运行在同一种系统状态(用户态)下；而系统调用的调用过程一般是用户程序，它运行在用户态，被调用过程是系统过程(操作系统程序)，运行在系统态。

（2）进入方式不同。

一般用户程序调用可以直接通过过程调用语句将控制转移到被调用过程；而执行系统调用时，由于调用和被调用过程处于不同系统状态，必须通过访管中断进入。

第三章进程与线程3.1 什么是进程？进程与程序的主要的区别是什么？答：进程是一个具有一定独立功能的程序在一个数据集合上运行的过程，它是系统进程资源分配和调度的一个独立单位。

没有程序就没有进程，没有进程就不能描述其运行过程，所以进程与过程既有联系也有区别：（1）进程是一个动态的概念，而程序是一个静态的概念。

程序是指令的有序集合，没有任何运动的含义，而进程是程序在处理机上的一次执行过程，具有生命周期，它动态地被创建，并被调度执行，执行完成后消亡。

（2）进程具有并发性，而程序没有。

（3）进程是竞争计算机系统资源的基本单位，也是处理机调度的基本单位。

（4）若干不同的进程可以包含同一个程序，只要该程序所对应的数据集合不同即可。

（5）程序可以创建其它进程，而程序并不能形成新的程序。

3.6什么是进程控制块？它有什么作用？答：在OS中，描述一个进程除了程序和数据之外，最重要的是需要一个与动态过程相联系的数据结构，即进程的外部特性，以及与其他进程之间的联系。

因此为每个进程设置的一个描述进程的外部特性以及与其他进程之间的联系的数据结构叫做进程控制块（PCB）。

作用：它是操作系统感知进程存在的唯一标志，操作系统正是通过对PCB的操作来管理进程的。

3.8 为什么要将处理机的状态划分为核心态和用户态？答：在实际系统中，之所以要区分机器的用户态和核心态两种运行状态，目的是要给操作系统内核以某些特权，这些特权是通过执行特权指令实现的，仅当在核心态才能执行特权指令，若在用户态下执行特权指令则为非法，从而保证操作系统中的关键表格不被用户程序所破坏，增强系统的稳定性和可靠性。

3.9 处理机的状态与进程的状态有何区别？答：处理机有时可能执行系统程序，有时又执行用户程序为了保证OS中的关键表格不被用户的程序所破坏，因而引进了用户态和核心态两种状态。

从进程管理的角度出发，将进程划分程三种基本的状态：运行状态，就绪状态、等待状态、新建状态和终止状态。

进程之间的状态有三个特点：(1) 进程之间的状态转换在大多数情况下是不可逆的。

(2) 进程之间的状态转换在大多数情况下是被动的，只有运行到等待的转换是进程的主动行为，其它都是被动行为。

(3) 一个进程在某个时刻只能处于上述状态的某一种状态。

3.20进程(Process)的定义和特征定义：进程是一个正在执行的程序。

进程是程序在一个数据集合上的运行过程，它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

进程和程序相关联，但是是两个截然不同的概念。

进程有五个基本特征：•(1)动态性。

有生命期。

•(2)并发性。

多个进程实体同存于内存，能并发执行。

•(3)独立性。

具备申请系统资源的独立单位。

•(4)异步性。

进程以各自独立、不可预知的速度向前推进。

•(5)结构特性。

为描述进程的运动变化过程，每个进程都由程序段、数据段和一个进程控制块(PCB)三部分组成第四章4.1 什么是临界资源和同类临界资源？答：临界资源就是指一次仅允许一个进程使用的资源，即不能同时被共享的资源。

同类临界资源是指在计算机系统中性质一样的临界资源，可分为硬临界资源和软临界资源。

某类同类临界资源实质上是某类同类临界区所涉及的临界资源。

4.2 什么是临界区和同类临界区？答：临界区是指每个进程中访问临界资源的那段代码。

同类临界区是指所有与同一个临界资源（CR）相联系的临界区（CS）。

4.3 导致“与时间有关的错误”的原因是什么？答：导致“与时间有关的错误”的原因是共享了临界资源且又在一进程开始使用尚未结束期间另一进程也开始使用。

4-4 试说明进程互斥、同步和通信三者之间的关系。

●进程同步：它主要源于进程合作，是进程间共同完成一项任务时直接发生相互作用的关系。

为进程之间的直接制约关系。

在多道环境下，这种进程间在执行次序上的协调是必不可少的。

●进程互斥：它主要源于资源共享，是进程之间的间接制约关系。

在多道系统中，每次只允许一个进程访问的资源称为临界资源，进程互斥就是保证每次只有一个进程使用临界资源。

●进程通信是指进程间的信息交换。

PV操作作为进程的同步与互斥工具因信息交换量少，效率太低，称为低级通信。

而高级通信则以较高的效率传送大批数据。

4.6 设有三个进程P、Q 、R。

其中P、Q构成一对生产者---消费者，共享一个由n 个缓冲区构成的缓冲池；Q、R也是一对生产者---消费者，共享一个由m个缓冲区构成的缓冲池；用P、V操作描述他们之间的相互制约关系。

解：viod main(){Semaphore fulln=fullm=0;Semaphore emptyn=n;Semaphore emptym=m;Int in_n=in_m=out_n=out_m=0;Int buffer_n [n],buffer_m [m];CoBegin{P(); Q(); R();}CoEnd}viod P (){While (true ){……………..Produce an item in nextp;P(emptyn);Buffer_n [in_n]=nextp;in_n=(in_n+1)%n;V(fulln);}}viod Q(){While (true ){P(fulln);nextc=buffer_n [out_n];out_n=(out_n+1)%n;V(emptyn);Consume the item in nextc;…………..Produce an item in nextp;P(emptym);buffer_m [in_m]= nextp;in_m=(in_m+1)%m;V(fullm);}}viod R(){while(ture){P(fullm);nextc=buffer_m [out_m];out_m=(out_m+1)%m;V(emptym);Consume the item in nextc;}}4-8考虑一个理发店，只有一个理发师，只有N张可供顾客等待理发的椅子，如果没有顾客，则理发师睡觉；如果有一顾客进入理发店发现理发师在睡觉，则把他叫醒，写一程序协调理发师和顾客之间的关系。

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