操作系统课后复习题答案

操作系统课后复习题答案第一章一、简答题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？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,并合理组织计算机工作流程和为用户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—操作系统作为用户接口和公共服务程序(2) 进程交互—操作系统作为进程执行的控制者和协调者(3) 系统实现—操作系统作为扩展机或虚拟机(4) 资源管理—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？多道程序设计有什么特点？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内存并执行交替计算的方法。

从宏观上看是并行的，在一个时间段，它们都在同时执行，都处于执行的开始点和结束点之间；从微观上看是串行的，在某一时刻，他们在同一台计算机上交替、轮流、穿插地执行。

（1）可以提高CPU、内存和设备的利用率；（2）可以提高系统的吞吐率，使单位时间内完成的作业数目增加；（3）可以充分发挥系统的并行性，使设备和设备之间，设备和CPU之间均可并行工作。

19.分时系统中，什么是响应时间？它与哪些因素有关？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。

23.现代操作系统具有哪些基本功能？请简单叙述之。

（1）处理器管理；（2）存储管理；（3）设备管理；（4）文件管理；（5）联网与通信管理。

/*tips*/简述操作系统资源管理的资源复用技术。

系统中相应地有多个进程竞争使用资源，由于计算机系统的物理资源是宝贵和稀有的，操作系统让众多进程共享物理资源，这种共享称为资源复用。

（1）时分复用共享资源从时间上分割成更小的单位供进程使用；（2）空分复用共享资源从空间上分割成更小的单位供进程使用。

二、应用题2、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180ms至200ms间(见图中有色部分)。

5、答：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=7/9=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=7/9=77.78%。

设备I2空闲时间段为：30ms至50ms，故I2的利用率为(90-20)/90=7/9=77.78%。

12.在下列例子中，区分“时分复用共享”与“空分复用共享”，并对其进行简单解释。

1、住宅区的土地2、个人计算机3、教室的黑板4、公共汽车上的椅子5、UNIX系统中的单用户文件6、分时系统中的打印机7、C/C++运行时的系统堆栈1，3，7属于可再分的资源，应属于空分，其余的不可再分是按照时间先后来进行复用，所以就是时分复用第二章一、简答题18.什么是进程?计算机操作系统为什么要引入进程?进程是具有独立功能的程序在某个数据集合上的一次运行活动,是计算机操作系统进行资源分配和保护的基本单位.(1) 刻画程序的并发性; (2) 解决资源的共享性.20.进程的最基本状态有哪些?哪些事件可以引起不同状态间的转换?进程的三种基本状态：就绪态、运行态、等待态。

状态间的转换：七态模型：a. 新建态(new): 进程被创建，尚未进入就绪队列。

b. 就绪态(ready): 进程具备运行条件，等待系统分配处理器。

c. 挂起就绪态(ready suspend)：进程具备运行条件，但目前在外存中。

d. 运行态(running): 进程占有处理器正在运行。

e. 终止态(exit): 进程达到正常结束点或被其他原因所终止，下一步将被撤销。

f. 等待态(wait): 又称阻塞态或休眠态。

进程正在等待某个事件完成，目前不具备运行条件。

g. 挂起等待态(blocked suspend): 进程正在等待某个事件完成，并且在外存中。

26.何谓进程控制块（PCB）？它包含哪些基本信息？进程控制块是进程存在的唯一标识，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。

（1）标识信息；（2）现场信息；（3）控制信息。

38. 试从调度性，并发性，拥有资源及系统开销方面对进程和线程进行比较./*tips*/从一定意义上讲，进程就是一个应用程序在处理机上的一次执行过程，它是一个动态的概念，而线程是进程中的一部分，进程包含多个线程在运行。

a. 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，在引入线程的OS中，则把线程作为调度和分派的基本单位，而把进程作为资源拥有的基本单位；b. 并发性。

在引入线程的OS中，不仅进程之间可以并发执行，而且在一个进程中的多个线程之间，亦可并发执行，因而使OS具有更好的并发性；c. 拥有资源。

无论是传统的操作系统，还是引入了线程的操作系统，进程始终是拥有资源的一个基本单位，而线程除了拥有一点在运行时必不可少的资源外，本身基本不拥有系统资源，但它可以访问其隶属进程的资源；d. 开销。

由于创建或撤销进程时，系统都要为之分配和回收资源，如内存空间等，进程切换时所要保存和设置的现场信息也要明显地多于线程，因此，操作系统在创建、撤消和切换进程时所付出的开销将显著地大于线程。

48.处理器调度分为哪几种类型？简述各类调度的主要任务。

高级调度，中级调度，低级调度。

高级调度，创建就绪进程和做进程完成后的善后工作。

中级调度，根据内存资源情况决定内存中所能容纳进程的数目，并完成内存和外存中进程的对换。

低级调度，根据某种原则决定就绪队列中哪个进程/线程获得处理器，并将处理器出让给它使用。

二、应用题5、答：采用短作业优先算法调度时，三个作业的总周转时间为：T1=a+(a+b)+(a+b+c)=3a+2b+c ①若不按短作业优先算法调度，不失一般性，设调度次序为：J2、J1、J3。

则三个作业的总周转时间为：T2=b+(b+a)+(b+a+c)=3b+2a+c ②令②-①式得到：T2-T1=b-a>0可见，采用短作业优先算法调度才能获得最小平均作业周转时间。

12、答：(1)FCFS调度算法(2)优先级调度算法(3)时间片轮转法(每个作业获得相同的2分钟长的时间片) 按次序A B C D E A B D E A B E A E A 轮转执行20.有一个四道作业的操作系统，若在一段时间内先后到达6个作业，它们的提交和估计运行时间由下表给出：系统采用SJF调度算法，作业被调度进入系统后中途不会退出，但作业运行时可被更短作业抢占。

(1)分别给出6个作业的执行时间序列、即开始执行时间、作业完成时间、作业周转时间。

(2)计算平均作业周转时间。

25.每个作业运行将经过两个阶段：作业调度(SJF算法)和进程调度(优先数抢占式)。

另外，批处理最多容纳2道作业，更多的作业将在后备队列等待，优先级高进入内存执行。

(1) 10:00，作业A到达并投入运行。

(2) 10:20，作业B到达且优先权高于作业A，故作业B投入运行而作业A在就绪队列等待。

(3) 10:30，作业C到达，因内存中已有两道作业，故作业C进入作业后备队列等待。

(4) 10:50，作业B运行结束，作业D到达，按SJF短作业优先算法，作业D被装入内存进入就绪队列。

而由于作业A的优先级高于作业D，故作业A投入运行。

(5) 11:10，作业A运行结束，作业C被调入内存，且作业C的优先级高于作业D，故作业C投入运行。

(6) 12:00，作业C运行结束，作业D投入运行。

(7) 12:20，作业D运行结束。

各作业周转时间为：作业A 70，作业B 30，作业C 90，作业D 90。

平均作业周转时间为70分钟。

第三章一、简答题3.解释并发性与并行性答：计算机操作系统中把并行性和并发性明显区分开，主要是从微观的角度来说的，具体是指进程的并行性（多处理机的情况下，多个进程同时运行）和并发性（单处理机的情况下，多个进程在同一时间间隔运行的）。

9.什么是临界区和临界资源？临界区管理的基本原则是什么？并发进程中与共享变量有关的程序段称为临界区。

共享变量所代表的资源叫做临界资源，即一次仅供一个进程使用的资源。

（1）一次至多有一个进程进入临界区内执行；（2）如果已有进程在临界区内，试图进入此临界区的其它进程应等待；（3）进入临界区的进程应在有限时间内退出，以便让进程等待队列中的一个进程进入。

24.什么是死锁？什么是饥饿？所谓死锁是指在多道程序系统中，一组进程中的每一个进程都无限期等待被该组进程中的另一个进程所占有且永远不会释放的资源。

例如：1、桌子上有慢慢一桌子的美食，但是只有一双筷子。

2、甲拿了一根，然后在找另一根。

3、乙拿了一根，然后也在找另一根。

4、因为他们都掌握了对方必需的资源，导致最后他们俩谁都吃不到美食。

饥饿指的是等待时间已经影响到进程运行，此时称为饥饿现象。

如果等待时间过长，导致进程使命已经没有意义时称该进程被饿死。

例如：1、小明要告诉妈妈明天开家长会。

2、小明妈妈因为工作太忙，在公司加班，没有回家。

3、于是第二天，小明的妈妈就错过了家长会。

（“饿死”）4、其实小明的妈妈没有出现“死锁”。

只是小明的优先级过低，不如工作重要。

25.试述产生死锁的必要条件。

(1) 互斥条件；(2) 占有和等待条件；(3) 不剥夺条件；(4) 循环等待条件。

/*tips*/产生死锁的四个必要条件：（1）互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用。

（2）请求与保持条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。

（3）不剥夺条件：进程已获得的资源，在末使用完之前，不能强行剥夺。

（4）循环等待条件：若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。

死锁产生的原因及预防死锁的方法进程推进顺序不当、PV操作使用不妥、同类资源分配不均或对某些资源的使用未加限制等，不仅与系统拥有的资源数量有关，而且与资源分配策略、进程对资源的使用要求以及并发进程的推进顺序有关。

（1）破坏条件1（互斥条件）；（2）破坏条件2（占有和等待条件）；（3）破坏条件3（不剥夺条件）；（4）破坏条件4（循环等待条件）。

32.一台计算机有8台磁带机.他们有N个进程竞争使用,每个进程可能需要3台磁带机.请问N为多少时,系统没有死锁的危险？N=1或2或3.当N=3时，磁带机的分配为：2个进程是3个，1个进程是2个，所以前面的两个进程用完就可以释放出来，如果N=4时，可能出现每个进程都分配2个磁带机，这样，每一个进程都要等待一个磁带机，可是磁带机已经分配光了，所以每个进程都在等待，就造成了死锁了。