操作系统平时作业11

第一章：操作系统引论

1. 什么是操作系统？从用户的观点和资源管理的观点来看操作系统各有什么作用？
答：操作系统是计算机系统中的一个系统软件，是能有效地组织和管理计算机系统中的硬 件和 软件资源，合理地组织计算机工作流程，控制程序的执行，并向用户提供各种服务功能，使得 用户能够灵活、方便、有效地使用计算机，并使整个计算机系统能高效地运行的一组程序模块的集合。

2. 试从交互性、及时性以及可靠性方面，将分时系统与实时系统进行比较。
答：（1）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。 （2）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。 （3）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。

3. 操作系统需要管理哪些资源？它的基本功能是什么？
答：硬件资源：CPU，打印机等，软件资源：数据，程序等

4. 操作系统有哪几大特征？其最基本的特征是什么？
答：操作系统的特征有：并发性，共享性，虚拟性，异步性。其中并发性和共享性是其主要特 征。

第二章：进程管理

1．PCB有什么作用？PCB中主要包括什么信息？为什么说PCB是进程存在的唯一标志？
答: 操作系统管理的进程是多种多样的，要对这些进程实施有效的管理，必须对进程进行抽象 。为了便于系统控制和描述进程的活动，在操作系统核心为进程定义了一个进程控制块PCB。 PCB用于描述进程的基本情况以及进程运行和变化的过程，它与进程一一对应。当系统创建进程 时，为进程分配一个PCB；在进程运行过程中，系统通过PCB对进程实施管理和控制；进程结束 时，系统将收回PCB。 PCB中的内容主要包括调度信息和现场信息两大部分。调度信息包括进 程名、进程号、优先级、当前状态、资源信息、程序和数据的位置信息、隶属关系和各种队列 指针信息等。现场信息主要包括程序状态字、时钟寄存器和界限寄存器等描述进程运行情况的 信息。 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.

2．请画出进程在三种基本状态之间转换的转换图并指出发生转换的原因。

3．进程在运行时存在那两种制约关系？并举例说明之。
答：1、间接相互制约；2、直

接制约关系；

4．设S1-S8为8个进程，用信号量(signal和wait操作)实现下图所示进程之间的前趋关系：

答：wait（S）：while S≤0 do no—op
S :=S-1；
Single（S）:S ：=S+1；

5．试比较进程间低级和高级通信工具。当前有哪几种进程间高级通信工具？
答：当前有哪几种进程间高级通信工具?答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：处理机调度与死锁

1． 什么是处理机高级、中级和低级调度？各级调度的主要任务是什么？
答：高级调度又称为作业调度、长程调度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、分配必要的资源排在就绪队列上。中级调度平衡负载调度中程调度。低 级调度进程调度、短程调度。 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。 中级调度的主要任务根据存储资源量和进程的当前状态来决定辅存和主存中进程的对换。 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

2． 什么是死锁？产生死锁的原因和必要条件是什么？
答：死锁多个进程在运行过程中因争夺资源而陷入僵局。??产生死锁的原因：1、竞争资源； 2、进程间推进顺序非法。?
?产生死锁的必要条件：1、互斥条件（资源独占）；2、请求和保 持条件（占资源A，要资源B?）；3、不剥夺条件（未使用完的资源不能被剥夺）；4、环路等 待条件（资源占用形成环链）.

3． 计算下列A、B、C、D四个进程在FCFS和SJF调度方式下的平均周转时间和每个进程的带权周转时间。
进程名 到达时间 服务时间
A 0 1
B 1 100
C 2 1
D 3 100
答：平均周转时间 = （1+1+100+2+1+3+100）/4=52 调度先后顺序为：ACBD
4． 银行家算法中，若出现下述资源分配情况：
Process Allocation Need Avilable
P0 0032 0012 1622
P1 1000 1750
P2 1354 2356
P3 0332 0652
P4 0014 0656
试问：（1）该状态是否安全？答：不安全。
（2）若进程P2提出请求Request(1,2,2,2)后，系统能否将资源分配给它？
答 ：不会分配。


第四章：存储器管理

1． 为什么采用存储器的层次结构？画出存储器层次结构示意图并指出每层存放什么数据？每层的作用是什么？
答：分五层 层0：CPU内寄存器组：

由编译器完成分配，传送速度按处 理机速度 层1：高速 缓存（cache）：可几个层次，MMU控制 层2：主存储器：基本存储器，MMU与操作系统管理， 存取策略 层3：外存储器（硬盘）：联机存储器（I/O处理） 层4：后援存储器（光盘、磁带 机）：海量，联机存储器（I/O处理）

2． 分区存储管理中常用哪些分配策略？比较它们的优缺点。
答：1、固定分区存储管理?
其基本思想是将内存划分成若干固定大小的分区，每个分 区中最多只能装入一个作业。当作业申请内存时，系统按一定的算法为其选择一个适当的分区 ，并装入内存运行。由于分区大小是事先固定的，因而可容纳作业的大小受到限制，而且当用 户 作业的地址空间小于分区的存储空间时，造成存储空间浪费
2、可变分区存储管理不是预先将内存划分分区，而是在作业装入内存时建立分区，使分区的 大小正好与作业要求的存储空间相等。这种处理方式使内存分配有较大的灵活性，也提高了内 存利用率。但是随着对内存不断地分配、释放操作会引起存储碎片的产生。

3． 虚拟存储器有那些特征？其中最本质的特征是什么？
答：虚拟存储器有以下特征： 离散性。所谓离散性是指在内存分配时采用离散分配方式，这 是其它几个特征的基础。保证作业分次调入内存而不浪费内存资源。 多次性。所谓多次性是 指将一个作业分次调入内存运行，而把当前要运行的内部分程序和数据先调入内存运行，其它 等待。 对换性。所谓对换性是指允许在作业的运行过程中换进、换出。即当前要运行的程序 调入内存（换进），暂不运行的调至外存的对换区（换出）。 虚拟性。虚拟性是指能够从逻 辑上扩充内存容量，使用户所看到的内存容量远大于实际内存容量。 其中离散性是虚拟存储 器最本质的特征。

4． 在请求分页系统中，常采用哪几种页面置换算法？指出每种算法的基本思想。
答：访问快表、访问页表、在内存中、缺页中断、保护现场、外存中找到缺页、内存满）选出 一页换出）否则OS命令CPU从外存读缺页、启动I/O硬件、将该页换入内存、修改页表、返回。

5． 在一个请求分页系统中，采用FIFO页面置换算法时，假如一个作业的页面走向为4、3、2、1、4、3、5、4、3、2、1、5，当分配给该作业的物理块数M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，并比较所得结果。
解：设M=3
如果将前三页计算其中，其缺页次数为9次，缺页率为9/12=75%； 如果不计入前三页 ，其缺页次数为6次，缺页率为6/12=50%。
M=4
如果将前四页计算其中，其缺页

次数为10次，缺页率为10/12=83.3%。块数多了，并没 有降低缺页率，反而占内存多。但实际中，统计次数应更多，以便得出更接近实际的 结果。如果不计入前四页，其缺页次数为6次，缺页率为6/12=50%

第五章：设备管理

1． 计算机系统中I/O设备有哪些分类方式？
答：I/O设备怎样分类？从资源分配角度来看，I/O设备可分为哪几类设备？?
可以从多方面对 I/O设备进行分类：?
a)?按使用特性分类，可以划分为：?
1)?存储设备，如磁盘、磁带、光 盘等。?
2)?输入/输出设备，如打印机、键盘、显示器、音声输入/输出设备等等。?3)?终 端设备，包括通用终端、专用终端和虚终端。?4)?脱机设备。?
b)?按所属关系分类，可划 分为：?
1)?系统设备，指在操作系统生成时已经等机载系统中的标准设备，如打印机、磁盘 等，时钟也是一系统设备。?
2)?用户设备，指在系统生成时未登记在系统中的非标准设备。
c)?按资源分配分类，可划分为：?
1)?独占设备，通常分配给某个进程，在该进程释放之前 ，其他进程不能使用。
如打印机和纸带读入机。?
2)?共享设备，允许若干个进程同时使用。 如磁盘机?3)?虚拟设备，通过假脱机技术把原来的独占设备改造成若干进程所共享的设备， 以提高设备的利用率。?d)?按传输数据数量分类，可划分为：?
1)?字符设备，如打印机、 终端、键盘等低速设备?2)?块设备，如磁盘、磁带等高速外存储器

2． 简要叙述四种I/O控制方式的工作过程。并指出每种方式适用于何种场合。
答：I/O控制方式：1）程序直接控制方式：CPU指挥控制器启动设备工作后，反复测试设备的忙 闲标志位（I/O部件状态寄存器中某一位），决定内存和外设之间是否继续交换一个字节。?
2 ）中断控制方式：CPU向外设发出命令后，转去做其他工作。当数据到达控制器的数据寄存器后 ，控制器发中断信号，要求CPU服务。CPU执行下一步数据传输。?
3）DMA方式：允许DMA控制器 “ 接管”总线的控制权，直接控制外设与内存的数据交换。?4）通道方式：把对一个数据块的 读(或写)为单位的干预，减少为对一数据块的读(或写)及有关的控制和管理为单位的干预。 同时，又可实现CPU、通道和I/O设备三者的并行操作。

3． 什么是设备独立性？如何实现 设备独立性？
答：设备独立性是指操作系统把所有外部设备统一当作成文件来看待，只要安装它们的驱动程 序，任何用户都可以象使用文件一样，操纵、使用这些设备，而不必知道它们的具体存在形式
为了实现设备的独立性，应引入逻辑设备和物理设备两个概念。在应用程序中，使

用逻辑设备 名称来请求使用某类设备；而系统执行时，是使用物理设备名称。鉴于驱动程序是一个与硬件 （或设备）紧密相关的软件，必须在驱动程序之上设置一层软件，称为设备独立性软件，以执 行所有设备的公有操作、完成逻辑设备名到物理设备名的转换（为此应设置一张逻辑设备表） 并向用户层（或文件层）软件提供统一接口，从而实现设备的独立性。

4． 磁盘访问时间由哪几部分组成？每部分时间应如何计算？
答：磁盘访问时间是由多因素决定的，其中很大程度上取决于磁盘的物理性能。磁盘访问时间T由3部分组成：T=Ts+Tr+Tt 其中，Ts为寻道时间，Tr为旋转延迟时间、Tt为传输时间。

5． 目前常用的磁盘调度算法有哪些？每种算法优先考虑的问题是什么？
答：目前常用的磁盘调度算法有3种，包括FCFS、SSTF和SCAN。它们优先考虑的问题分别如下： FCFS，即先来先服务，优先考虑请求的先后次序。 SSTF，即最短寻道优先，优先考虑寻道时间短的请求。 SCAN，即扫描算法，主要从寻道较短且无“饥饿”现象两方面考虑。目前该算法又发展了多个修正版本，电梯调度算法就是其中之一。


第六章：文件管理

1． 什么是文件的逻辑结构和物理结构？按照这两种结构文件可以分为哪些类别？各有什么特点？
答：文件的逻辑结构：从用户观点出发所观察到的文件组成形式，是用户可以直接处理的数据及其结构，独立于文件的物理特性，又称文件组织。?
文件的物理结构：?又称为文件的存储结构，?是指文件在外存上的存储组织形式。?
文件的逻辑结构可分为有结构文件和无结构文件。有结构文件是指由一个以上的记录构成的文件，又称为记录式文件。根据记录的长度又可分为定长和不定长两类。定长记录：指文件中所有记录的长度都是相同的。变长记录：指文件中各记录的长度不相同。?
根据组织方式不同又分为顺序文件、索引文件、索引顺序文件和无结构文件

2． 外存分配有哪些方式？
答：外存分配方式有：连续分配方式、链接分配方式和索引分配方式

3． 什么是目录？什么是目录文件？文件控制块中包含什么信息项？
答：1）目录：是文件的索引。2）文件目录是一种数据结构，用于表示系统中的文件及其物理地址，供检索时使用?3）文件控制块中包含：基本信息、存储控制信息和使用信息。

4． 常用的文件存储空间管理方法有哪些？
答：常用的方法有空闲表法和空闲链表法。

第七章：操作系统接口
1.操作系统用户接口中包括哪几种接口？它们分别适用于哪种情况？
答：操作系统包括四种类型的用户

接口：命令接口（分为联机与脱机命令接口）、程序接口、图形化用户接口和网络用户接口。 命令接口和图形化用户接口支持用户直接通过终端来使用计算机系统，程序接口提供给用户在编制程序时使用，网络用户接口是面向网络应用的接口。

2.为什么在访问文件之前，要用open系统调用先打开该文件？
系统将在用户与该文件之间建立一条快捷通路。在文件被打开后，系统将给用户返回一个该文件的句柄或描述符。


第八章：网络操作系统
1． 简述OSI/RM与TCP/IP模型的特点。
1． 在分层上进行比较：OSI分七层，而TCP/IP分四层，它们都有网络层（或称互联网层）、传输层和应用层，但其他的层并不相同
2．在通信上进行比较：OSI模型的网络层同时支持无连接和面向连接的通信，但是传输层上只支持面向连接的通信；TCP/IP模型的网络层只提供无连接的服务，但在传输层上同时支持两种通信模式。
3．OSI/RM体系结构的网络功能在各层的分配差异大,链路层和网络层过于繁重,表示层和会话层又太轻，TCP/IP则相对比较简单。
4．OSI-RM有关协议和服务定义太复杂且冗余，很难且没有必要在一个网络中全部实现。如流量控制、差错控制、寻址在很多层重复。TCP/IP则没什么重复。
5．OSI的七层协议结构既复杂又不实用，但其概念清楚，体系结构理论较完整。TCP/IP的协议现在得到了广泛的应用，但它原先并没有一个明确的体系结构

2． 网络操作系统应该具有什么功能？
网络操作系统的基本功能： ⑴文件服务 最基本最重要 ⑵打印服务　最基本 共享打印服务器，提供对打印作业，打印机的管理 ⑶数据库服务 使用同一种语言访问：SQL标准 ⑷通信服务 ⑸信息服务 ⑹分布式服务（目录服务）：集中管理 ⑺网络管理服务:网络性能分析、网络状态监控、存储管理 ⑻Internet/Intranet（内部网，内联网）服务：TCP/IP

3． 网络管理包括哪几方面的具体功能？
1、故障管理包括故障检测、隔离和纠正三方面。
2、计费管理记录网络资源的使用目的是控制和监测网络操作的费用和代价。 3、配置管理它初始化网络、并配置网络以使其提供网络服务。配置管理?是一组对辨别、定义、控制和监视组成一个通信网络的对象所必要的相关功能目的是为了?实现某个特定功能或使网络性能达到最优。?
4、性能管理性能管理估价系统资源的运行状况及通信效率等系统性能。其能力包括监
视和分析被管网络及其所提供服务的性能机制。