操作系统1-3章习题讲解 操作系统期中考试讲评

Chap1 操作系统引论

补充3：分时系统的出现让用户感受到了 什么好处？典型的分时系统是什么？
解答：1）同时性或多路性：多用户同时操作、使 用计算机 2）独占性：各终端用户感觉到自己独占了 计算机； 3）及时性：用户请求在较短时间内相应； 4）交互性：用户能计算机进行人机对话。 典型的分时系统：UNIX
作业问题： 1）认为缓冲区满后会溢出（或缓冲区中原有 数据被覆盖）。 2）认为消费者（或生产者）阻塞就是死锁。 3）只下结论，缺少分析过程。
Chap2 进程管理
Producer： (2)Wait(empty) 成功，继续 repeat （当缓冲区放 wait(empty) 满后，生产者 进程也阻塞） wait(mutex) … signal(mutex) signal(mutex) until false Consumer： (1)Wait(full)不成 repeat 功，消费者进程 阻塞 wait(full) wait(mutex) … signal(mutex) signal(empty) until false
Chap2 进程管理

补充3：用wait-signal操作解决下图之同步问题:
get copy put
f
s
t
g
Var Sfull, Sempty, Tfull, Tempty:semphore:=0,1,0,1;
Chap2 进程管理
Get进程： Copy进程： Put进程：
Begin
Repeat Wait(Sempty); Get(f, s); Signal(Sfull);

Chap1 操作系统引论

补充2：操作系统是如何从单道批处理， 发展到多道批处理，再到分时系统的，随 之出现了哪些技术。 解答：1）单道多道批处理：提高资源利 用里，产生了多道程序设计技术、通道、 中断、作业管理、处理机管理、存储管理、 文件系统。 2）批处理分时系统：提高系统的交 互能力，产生了时钟技术。

Chap2 进程管理
10：进程切换时保存CPU状态信息包含哪 些？（P81） 解答：1）通用寄存器 2）指令计数器 3）程序状态字 4）用户栈指针 注意：处理机状态是PCB的一部分，它描 述了进程在处理机上执行时的各种信息； 当进行进程切换时，处理机中的这些信息 统统要被其它进程覆盖，所以必须保存。
操作系统
Operating System
第1～3章 习题讲解 2010 年春
Chap1 操作系统引论
1. OS的主要目标是什么？ (P33) 解答：1）方便性：方便用户、程序员； 2）有效性：提高软硬件资源利用率； 3）可扩充性：便于扩充功能和性能； 4）开放性：增加系统兼容性和互操作 性。

Chap1 操作系统引论
Chap2 进程管理
互换signal会不会死锁？ Consumer： Producer： (2)Wait(full) repeat repeat 成功,继续 wait(full) wait(empty) wait(mutex) （3）wait(mutex) wait(mutex) 失败，消费者阻 … … 塞 signal(full) （1）Signal(full) signal(mutex) 成功 signal(empty) signal(mutex) until false until false
Var barber, customers, mutex:semaphore:=1,0,1; 改进版 int custCount=0; Customers Repeat Barbar wait(mutex); Repeat if (cust_count=N) then wait(mutex); signal(mutex); if (custCount=0 ) then leave…..; signal (mutex); else Sleep….; custCount=custCount+1; wait(customers); if(custCount=1) then else signal(customers); signal(mutex); signal(mutex); Cut hair; wait(barber); signal(barber); Get hair cut …. end if wait(mutex); Until false; custCount=custCount-1; signal(mutex); Until false;
Producer： (1)Wait(empty) Consumer： (2)Wait(mutex) 成功，继续 成功，继续 repeat repeat wait(empty) wait(mutex) wait(mutex) wait(full) (3)Wait(mutex) (4)Wait(full)失 失败，生产者 败，消费者 … … 进程阻塞 进程阻塞 signal(mutex) signal(mutex) signal(full) signal(empty) until false until false
Chap2 进程管理
21：如何使用信号量机制实现多个进程 对临界资源的互斥访问？（P82） 解答： 1）设臵记录型信号量mutex，初值为1。 2）将访问临界资源的代码放臵于 wait(mutex); 和 signal(mutex)之间。

Chap2 进程管理

23：在生产者—消费者问题中，如果缺 少了signal(full)和signal(empty)，对执行 结果有何影响？ （P82）
Chap2 进程管理

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 换位臵，或者将signal(mutex)与signal(full) 互换位臵，结果会如何？（P82）
1）认为signal互换会引起死锁。
2）缺少分析过程。
作业问题：
Chap2 进程管理

Chap1 操作系统引论
22. 基于微内核的OS中，应用了哪些新技 术？ (P33) 解答：客户/服务器技术、面向对象技术。

Chap1 操作系统引论
补充1：什么是多道程序设计? 实现多道 程序设计的计算机需要那些必不可少的硬 件支持? 采用多道程序设计会带来什么好 处? 解答：在计算机内存中同时存放几道相互独 立的程序，它们在管理程序的控制下相互 穿插地运行，共享CPU和外设等资源。 硬件支持：中断技术 优点：资源的利用率、系统吞吐量大。
Chap2 进程管理
课堂练习
有一个阅览室，共有100个座位，读者进入时必 须先在一张登记表上登记，该表为每一座位列一表 目，包括座号和读者姓名等，读者离开时要消掉登 记的信息，试问：
Begin
Repeat Wait(Sfull); Wait(Tempty); Copy(s, t);
Begin
Repeat Wait(Tfull); Put(t, g); Signal(Tempty);
Until false;
end
Signal(Sempty);
Signal(Tfull); Until false; end
解答：没有。都要经过中间状态： 1.等待状态的进程获得所需的资源后， 必须转入就绪状态，直到获得CPU后才能 运行。 2.进程在运行过程中才会请求资源，才 有可能因请求不到资源而转入等待状态。
Chap2 进程管理

补充2：一个状态转换的发生，是否一定导 致另一个转换发生，列出所有的可能。
解答：不一定。可能的情况如下： 1）执行阻塞 导致 就绪执行（就绪队列不空） 2）执行就绪 导致 就绪执行 3）阻塞就绪 可能导致 就绪执行 （在抢占方式下，该进程优先级高于当前进程和 就绪队列中的所有进程）
Chap2 进程管理
6：从动态性、并发性和独立性上比较进程和 程序.（P81）答案见P37-38 7：说明PCB作用，为什么PCB是进程存在唯一 标志.（P81） 解答：1）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。 2）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。
解答： 1）wait操作意味着请求一个单位的资源； 若减1后S.value<0时，表示资源已分配完 毕，故进程调用block原语进行自我阻塞， 并被插入到等待队列中。 2）signal操作意味着释放一个单位的资源； 若加1后S.value<=0,表示等待队列中仍有 进程等待该资源，故进程调用wakeup原 语唤醒一个等待进程。
Var barber, customers, mutex:semaphore:=1,0,1; int custCount=0;
Barbar Repeat wait(customers); Cut hair; signal(barber); Until false;
简化版
Customers Repeat wait(mutex); if (cust_count=N+1) then signal(mutex); leave…..; else custCount=custCount+1; signal(mutex); signal(customers); wait(barber); Get hair cut …. wait(mutex); custCount=custCount-1; signal(mutex); Until false;
Chap2 进程管理

38：从调度性、并发性、拥有资源及系统开销 方面比较进程与线程？（P83）解答见P73 40：用于实现线程同步的私有信号量和共有信 号量之间的差别？（P83）解答见P76
41：何谓用户级线程和内核支持线程？（P83） 解答见P77


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Chap2 进程管理

补充1：有没有这样的状态转换，为什 么？等待运行； 就绪等待

Chap2 进程管理


18：同步应该遵循的基本原则？（P82） 答案见P50 19：记录型信号量的wait和signal 的物 理含义（P82） 1） 只答出wait、signal操作的原子性。 2）只答出wait表示申请一个资源， signal表示释放一个资源。
作业问题：
Chap2 进程管理Cont.
Chap1 操作系统引论

13. OS有那几大特征？最基本的特征是什 么？（P33） 解答：基本特征是：并发、共享、虚拟、 异步。最基本的特征是:并发性和共享性
Chap1 操作系统引论
18. 什么原因使OS具有异步性？ (P33) 解答：1）程序执行结果是不确定的，即程序 运行结果是不可再现的。 2）每个程序在何时执行，多个程序 间的执行次序以及完成每个程序的时间都 是不确定的，即不可预知性。
Until false;
end
Chap2 进程管理

补充4：理发师睡觉问题
理发店里有一位理发师, 一把理发椅和N 把供等候理发的顾客坐的椅子。
如果没有顾客, 理发师便在理发椅上睡觉。 当一个顾客到来时, 他必须先唤醒理发师。 如果顾客到来时理发师正在理发, 则如果 有空椅子, 可坐下来等; 否则离开。
Chap2 进程管理
问题分析：
理发师（barber）重复的下列活动：（1）睡觉； （2）为顾客理发； 每个顾客（customers）执行下列活动：（3）在椅 子上等候；（4）理发；离开；
显然，理发师在（1）处要考察是否有顾客等候理发， 如果没有，理发师睡觉；在（2）处理发师等待最先 进入理发店的顾客唤醒，开始理发。 顾客在（3）处先看是否有座位，没有则离开；等候 理发的顾客在（4）处被理发师唤醒（最先理发的顾 客要唤醒理发师）；理发结束后离开。
2. OS的作用可表现在哪几个方面？ (P33) 解答：1）从一般用户的观点，可把OS看作 是用户与计算机硬件系统之间的接口； 2）从资源管理角度看，可把OS视为 计算机系统资源的管理者； 3）OS作为系统软件覆盖在裸机之上 后，便可获得一台功能显著增强的虚拟机 器，因此，OS还有扩充机器的作用。