操作系统-同步练习册

操作系统

同步练习册

学 号＿＿＿＿＿＿＿＿

姓 名＿＿＿＿＿＿＿＿

专 业＿＿＿＿＿＿＿＿

教学中心＿＿＿＿＿＿＿＿

华南理工大学网络教育学院

二OO八年九月

第一章 操作系统引论

一、 填空题

1、操作系统向用户提供了三种接口，分别是： 程序借口 、 操作借口 、 图形借口 。

2、可以从不同的角度来观察OS。从一般用户的观点，可把OS看作是 为用户提供了虚拟计算机 ；从资源管理观点上看，则可以把OS视为 计算机系统的资源管理者 。

3、计算机系统中的软硬件资源可以分为四类，分别是： 硬件层, 操作系统层, 系统程序层, 应用程序层 。 4、当前三大种类操作系统分别是： Windows OS 、 UNIX OS 、 LINUX 。 5、多道批处理操作系统的特征是： 用户脱机工作; 成批处理作业, 单/多道程序运行 。 6、分时操作系统的特征是： 同时性, 独立性, 及时性, 交互性 。

7、操作系统的四大特征分别是： 并发性 concurrence 、 共享性 sharing 、 异步性 asynchronism 、 虚拟性 virtual 。最基本的特征是 并发性和共享性 。

二、 名词解释 操作系统

操作系统是管理系统资源, 控制程序执行, 改善人机界面行环境的一种系统软件.

脱机IO技术

脱机IO技术, 即IO工作脱离了主机, 辅机和主机可以并行工作

联机IO技术

联机IO技术, 作业的输入和输出是联机的, I/O设备和

多道批处理操作系统

采用批量处理作业方式的操作系统叫多道批量操作系统

实时操作系统

实时操作系统 (Real Time Operating System)是指外界事件或数据产生时在规定的时间之内来控制生产过程或对处理系统作出快速响应

分时操作系统

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的系统统称分时操作系统 进程

进程是并发程序设计的一个工具, 并发程序设计支撑了多道程序设计决系统的共享性. 并发

并发concurrence是指两个或两个以上的事件或活动在同一时间间隔内发生 并行

并行parallelism是指两个或两个事件或活动以上在同一时刻发生

互斥共享

互相排斥地使用系统中的临界资源即互斥共享. 虚拟

, 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, 大大加快了程序的处理和数据的输入及输出CPU串行工作. (Batch Operating System). , 能够接收并以足够快的速度予以处理, 并控制所有实时任务协调一致运行的操作系统, 进程能确切, . . . , 其处理的结果又能. (Time Sharing Operating System). , 更好地解 动态地刻画计算机系统内部的并发性虚拟virtual是指操作系统中的一种管理技术, 是把物理上的一个实体变成逻辑上的多个对应物, 或把物理上的多个实体变成逻辑上的一个对应物的技术.

作业调度

根据一定的原则, 从输入的后备作业队列中选择适当的作业, 为它分配内存等资源, 并将其调入内存投入运行, 又称高级调度, 远程调度.

进程调度

低级调度又称进程调度，其主要功能是根据一定的算法将CPU分派给就绪队列中的一个进程。进程调度是操作系统中最基本的一种调度，其调度策略的优劣直接影响整个系统的性能。

三、 问答题1、 A. 1. 方便用户使用B. 1. OS是用户与计算机硬件之间接口

2、 功能:

1. 进程控制2. 进程控制的主要任务是为作业创建进程任务:

a. 进程同步的主要任务是对诸进程的运行进行调节b. 进程通信的任务是实现在相互合作进程之间的信息交换c.

调度分为作业调度和进程调度而进程调度的任务是从进程的就绪队列中行.

3、 主要功能:

内存分配,内存保护

内存分配的主要任务是为每道程序分配内存空间增长的需要.

-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-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

4、 a. 主要功能 b. 主要任务设备.

5、 a. 主要功能 b. 主要任务

6、 ; 2. 扩大机器功能; 3. 管理系统资源; 2. OS为用户提供了虚拟计算机,进程同步,进程通信和调度.

,撤销已结束的进程.作业调度的基本任务是从后备队列中按照一定的算法,按照一定的算法选出一新进程,地址映射和内存扩充等.

,提高存储器利用率,以减少不可用的内存空间,从逻辑上去扩充内存容量缓冲管理,设备分配和设备处理,完成用户提出的I/O请求,为用户分配对文件存储空间的管理,目录管理对用户文件和系统文件进行管理,

; 4. 提高系统效率; 5. 构筑开放环境; 3. OS是计算机系统的资源管理者

,以及控制进程在运行过程中的状态转换.

.

,把处理机分配给它

,允许正在运行的程序申请附加的内存空间,互不干扰. . .

I/O设备;提高CPU和I/O设备的利用率

,写管理以及文件的共享和保护,并保证文件的安全性.

. . ,选择出若干个作业,为它们分配必要的资源;,并为它设置运行现场,是进程投入运,以适应程序和数据动态;提高I/O速度;以及方便用户使用I/O.

操作系统的主要任务是什么？操作系统主要具有哪几方面功能？处理机管理有那些主要功能？它们的主要任务是什么？内存管理有那些主要功能？它们的主要任务是什么？. 设备管理有那些主要功能？它们的主要任务是什么？: 以及虚拟设备等: 文件管理有那些主要功能？它们的主要任务是什么？: ,文件的读: 以方便用户使用. 简要说明操作系统的四大特征。1. 并发性(concurrence)是指两个或两个以上的事件或活动在同一时间间隔内发生. 操作系统是一个并发系统, 操作系统

的并发性指它应该具有处理和调度多个程序同时执行的能力.

2. 共享性(sharing)是指OS中的资源(硬件/信息资源)可被多个并发执行的进程共同使用. 有互斥访问共享, 同时访问共

享.

3. 异步性(asynchronism), 或称随机性, 指进程按各自独立的，不可预知的速度向前推进，或说进程实体按异步方式运行. 4. 虚拟性(virtual)是指OS中的一个管理技术, 它是把物理上的实体变成逻辑上的多个对应物, 或把物理上的多个实体变

成逻辑上的一个对应物的技术.

第二章 进程管理

一、 填空题

1、 程序顺序执行时的特征是： 顺序性, 封闭性, 可再现性 2、 程序并发执行时的特征是： 间断性, 失去封闭性, 不可再现性

3、 进程的五个特征是： 动态性, 并发性, 独立性, 异步性, 结构性 。进程映像是 程序段 、 数据段 和 进程

控制块 三部分的总称。

4、 进程的三种基本状态是 运行态 、 就绪态 和 阻塞态 。

5、 进程通信方式分为高级通信和 低级通信 。其中三种最常用的进程间高级通信方式为 共享存储系统 、 消息传递

系统 、 管道通信系统 。

6、 同步机制应遵循的规则是： 空闲让进 、 忙则等待 、 有则等待 、 让权等待 。 7、 进程控制块PCB的两种组织方式是： 链接方式 和 索引方式 。 二、 名词解释

前趋图

前趋图(precedence Graph), 一个有向无循环图描述程序或程序段之间执行的前后关系. 进程

进程(process)是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动, 是系统进行资源分配和调度的一个独立单位. 进程映像

进程映象, 进程由三部分组成：proc结构、数据段和正文段，它们合称为进程映像，而把进程定义为映像的执行 进程图

进程图又称进程树或进程家族树，是描述进程家族关系的一棵有向树. 进程同步

进程同步，指相互合作去完成相同的任务的进程间，由同步机构对执行次序进行协调. 进程互斥

进程互斥，指多个进程在对临界资源进行访问的时候，应采用互斥方式. 临界区

每个进程中访问临界资源的那段程序称为临界区（临界资源是一次仅允许一个进程使用的共享资源）. 临界资源

临界资源是指每次仅允许一个进程访问的资源. 管道

管道是操作系统中进程间数据交流的通道

三、 简答或计算题

1、 试画出下面四条语句的前趋图：

S1：a=x+y S2: b=Z+1 S3: c=a-b S4: w=c+1 S1 S2 S3 S4 2、 请画出完整的进程状态转换图并说出在什么情况下进程会出生何种状态转换。

进程状态, 一个进程的生命期可以划分为一组状态，这些状态刻划了整个进程。系统根据PCB结构中的状态值控制进程。

a. 执行状态：一个进程在并发执行中，由于资源共享与竞争，处于执行状态。 b. 用户执行状态（用户态） ：进程的用户程序段在执行时所处的状态。 c. 系统执行状态（系统态或核心态）：进程的系统程序段在执行时所处的状态。 d. 等待状态：进程则因等待某种事件发生而处于等待状态。

e. 就绪状态：进程得到了除CPU之外的其他资源，只要由调度得到处理机，便可立即投入执行。 f.

内存就绪状态： 可以立即投入执行。\\

g. 外存就绪状态： 只有先成为内存就绪状态后，才可能被调度执行。

进程状态转换

进程的状态反映进程执行进程的变化。这些状态随着进程的执行和外界条件发生变化和转换。

3、 进程PCB中主要包括什么信息？

进程控制块(Process Contro1 B1ock，简称PCB)是用来记录进程状态及其他相关信息的数据结构,PCB是进程存在的唯一标志，PCB存在则进程存在。系统创建进程时会产生一个PCB，撤销进程时，PCB也自动消失

4、 引起创建进程的主要事件是什么？创建一个进程时所要完成的主要工作是什么？ A: a. 用户登陆; b. 作业调度; c. 提供服务; d. 应用请求

B: 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.

5、 进程在运行时存在那两种制约关系？并举例说明。

多进程并发执行时存在着间接制约和直接制约两种关系。间接制约关系是多个进程间彼此无任何逻辑上的关系，仅由于它们同处于一个系统共享系统资源而发生了制约关系。如分时系统中有两个用户进程分别编译他们的PASCAL源程序，在单CPU系统中这两个进程只能分时占用处理机编译各自的源程序，它们间存在着间接制约关系。直接制约关系是多个协作进程之间存在的逻辑上制

约关系，即一个进程的执行依赖于另一个进程的消息，当一个进程没有得到另一个进程的消息时应等待，直到消息到达被唤醒为止。如共享一缓冲器的读进程和打印进程，它们间存在着直接制约关系，因为两个进程必须同步才能完成共同的任务

6、 用信号量(signal和wait操作)实现下图所示前趋关系：

图见课本P68页2-15图

wait(S): while S≤0 do no-op S

signal(S): S

7、 试比较进程间低级和高级通信工具。用户用低级通信工具实现进程通信很不方便信工具则可弥补这些缺陷一、 填空题

1、操作系统中存在三种调度，分别是：2、进程调度的两种调度策略分别是3、抢占式调度的抢占原则有：4、产生死锁的两个原因是：5、产生死锁的四个必要条件是：6、处理死锁的四种方法是：7、解除死锁的两种常用方法是

二、 名词解释

高级调度（作业调度）高级调度：又称作业调度。其主要功能是根据一定的算法，从输人的一批作业中选出若干个作业，分配必要的资源，如内存、外设等，为它建立相应的用户作业进程和为其服务的系统进程（如输人、输出进程）程调度程序对其执行调度，并在作业完成后作善后处理工作

中级调度（对换调度）中级调度：又称交换调度。多道程序的数目，为此设立了中级调度。度的功能是在内存使用情况紧张时，将合适的进程重新换人内存，储器管理中的对换功能

低级调度（进程调度）低级调度：又称进程调度。其主要功能是根据一定的算法将进程调度程序，由它实现度是操作系统中最基本的一种调度。

抢占式调度

抢占式调度允许调度程序根据某种原则

∶=S-1; ∶=S+1;

,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

长程 、 中程 和 短程 。

非抢占式 Non-Preemptive mode 和 抢占式 Preemptive mode 。 优先权原则 、 短作业优先原则 和 时间片原则 。 竞争资源 、 进程间推进顺序非法 。

互斥条件, 请求和保持条件, 不剥夺条件, 环路等待条件 。 预防死锁 、 避免死锁 、 检测死锁 、 解除死锁 。 剥夺资源 和 撤消资源 。

，最后把它们的程序和数据调人内存，等待进

为了使内存中同时存放的进程数目不至于太多，有时就需要把某些进程从内存中移到外存上，特别在采用虚拟存储技术的系统或分时系统中，往往增加中级调度这一级。将一些暂时不能运行的讲程从内存对换到外存上等待。当以后内存有足够的空闲空间时，等待进程调度。引人中级调度的主要目的是为了提高内存的利用率和系统吞吐量。.

CPU分派给就绪队列中的一个进程。执行低级调度功能的程序称做 CPU在进程间的切换。进程调度的运行频率很高，在分时系统中往往几十毫秒就要运行一次。进程调在一般类型的操作系统中都必须有进程调度，而且它的策略的优劣直接影响整个系统的计能, 去暂停某个正在执行的进程, 将已分配给该进程的处理机重新分配给另一进程而高级通以减少再. . . ,

所以中级调它实际上就是存非抢占式调度

非抢占式调度,一旦把处理机分配给某进程后, 便让该进程一直执行, 直至该进程完成或发生某事件而被阻塞时, 才再把处理机分配给其它的进程, 绝不允许某进程抢占已经分配出去的处理机. 周转时间

周转时间：从作业提交到作业完成的时间间隔. 响应时间

响应时间：从提交第一个请求到产生第一个响应所用时间. 吞吐量

吞吐量是指流入,处理和流出系统的信息的速率.

先来先服务（FCFS）调度

先来先服务（FCFS, First Come First Serve）是最简单的调度算法，按先后顺序进行调度

短作业优先（SJF）调度

短作业优先（SJF, Shortest Job First）又称为“短进程优先”SPN(Shortest Process Next)减少平均周转时间

静态优先权

静态优先级：在创建进程时确定的，且在进程的整个运行期间保持不变

动态优先权

动态优先级：在创建进程时所赋予的优先权，是可以随进程的推进或随其等待时间的增加而改变的，以便获得更好的调度性能 响应比

响应比是指作业的响应时间与运行时间的比值.

时间片轮转法

处理器同一个时间只能处理一个任务。处理器在处理多任务的时候，就要看请求的时间顺序，如果时间一致，就要进行预测。挑到一个任务后，需要若干步骤才能做完，这些步骤中有些需要处理器参与，有些不需要（如磁盘控制器的存储过程）理器处理的时候，这部分时间就要分配给其他的进程。原来的进程就要处于等待的时间段上。多个任务一起运行一样，但微观上是有先后的，就是时间片轮换 死锁

进程死锁是操作系统的一种状态，当一个或多个进程等待系统资源，了死锁. 安全状态

安全状态：如果操作系统能保证所有的进程在有限的时间内得到需要的全部资源，则称系统处于银行家算法

计算机银行家算法是通过动态地检测系统中资源分配情况和进程对资源的需求情况，资源，从而能确保系统处于安全状态进，才把资源分配给申请者 预防死锁

预防的基本思想是：要求进程申请资源时遵循某种协议，从而打破产生死锁的四个必要条件中的一个或几个，死锁状态

. . 而系统资源又同时被此进程本身或者其它进程占用，. FCFS算法的改进，其目标是”. 保证系统不会进入. ；这是对。不需要处经过周密分配时间，宏观上就象是就形成“安全状态在保证到少有一个进程能得到所需要的全部避免死锁

避免的基本思想是：对进程所发出的每一个申请资源命令加以动态地检查，并根据检查结果决定是否进行资源分配。就是说，在资源分配过程中若预测有发生死锁的可能性，则加以避免.

三、 简答或计算题

1、 非抢占式调度中可能引起调度的原因有那些？抢占调度方式中，抢占的原则是什么？

A. 非抢占模式是指一旦将处理机时间分配给某个进程后，便让该进程一直运行，直到该进程因运行完毕或因发生某事件而被

阻塞，才把处理机时间重新分配给其它进程。否则，不允许其他进程抢占已经分配出去的处理机时间。

B. “先来先服务”策略就是一种非抢占调度模式，先进入就绪队列的进程首先运行，直到运行结束或被阻塞为止.

2、 高级调度与低级调度的主要任务是什么？

a. 高级调度又称作业调度，作业就是用户程序及其所需的数据和命令的集合，程序的集合。作业调度程序的主要功能是审查系统是否能满足用户作业的资源要求以及按照一定的算法来选取作业b. 低级调度又称进程调度，其主要功能是根据一定的算法将本的一种调度，其调度策略的优劣直接影响整个系统的性能3、 什么是死锁？产生死锁的原因和必要条件是什么？a.

一组进程中,每个进程都无限等待被该组进程中另一进程所占有的资源这一组进程就称为死锁进程. b. 根本原因是: 资源有限且操作不当

c. 必要条件: 互斥条件，不可抢占条件，占有且申请条件，循环等待条件。4、 试比较FCFS和SPF两种进程调度算法。

a. 先来先服务（FCFS, First Come First Serve）是最简单的调度算法，按先后顺序进行调度态的先后次序，分派CPU；当前作业或进程占用程唤醒后（如I/O完成），并不立即恢复执行，通常等到当前作业或进程出让b. 短作业优先（SJF, Shortest Job First）又称为“短进程优先目标是减少平均周转时间. 对预计执行时间短的作业5、 何谓静态和动态优先级？确定静态优先级的依据是什么？a. 静态优先级：在创建进程时确定的，且在进程的整个运行期间保持不变b. 动态优先级：在创建进程时所赋予的优先权，是可以随进程的推进或随其等待时间的增加而改变的，以便获得更好的

调度性能。

确定静态优先权的依据有如下三个方面：

①进程类型：通常，系统进程（如接收进程、对换进程、磁盘②进程对资源的要求：如进程的估计执行时间及内存需要量的多少，对这些要求少的进程应赋予较高的优先权③用户要求：这是用户进程的紧迫程度及用户所付费用的多少来确定优先权的6、 计算课本P76页A、B、C、D四个进程在FCFS7、 课本P102页第19题。

8、 课本P102页第20题。

cpu分派给就绪队列中的一个进程。进程调度是操作系统中最基

CPU，直到执行完或阻塞，才出让”SPN(Shortest Process Next)（进程）优先分派处理机。

I/O进程）的优先权高于一般用户进程的优先权SJF调度方式下的平均周转时间和调度先后顺序。.CPUCPU。

；这是对通常后来的短作业不抢先正在执行的作业

. FCFS算法的改进，其

.

作业管理就是对作业的执行情况进行系统管理的

,因而永远无法得到的资源,这种现象称为进程死锁,

照作业提交或进程变为就绪状

（非抢占方式）。在作业或进

和

9、 用资源分配图法判断课本P99页图3-99中是否存在死锁。

第四章 储器管理

一、 填空题

1、在页式存储分配中，若逻辑地址空间中的地址为A，页的大小为L，则页号P为 P=INT(A/L) ，页内地址为 d=(A) MOD L 。 2、快表的主要作用是： 加快线性地址的转换 。

3、程序的局部性主要有表现方式，分别是： 时间局限性 、 空间局限性 。

二、 名词解释

内存连续分配方式

内存继续分配方式是指为一个用户程序分配一个连续的内存空间

首次适应算法

首次适应算法：(first fit algorithm). 在该算法中，把主存中所有空闲区按其物理地址递增的次序排列。在为作业分配存储空间时，

直到找到第一个能满足要求的空闲区后，从中划出与请求的大小相等的存储空间分配给作业，. 最佳适应算法

最佳适应算法：(Best fit algorithm).“最佳”的含义是指每次为作业分配主存时，总是把既能满足要求，又是最小的空闲区

循环首次适应算法

循环首次适应算法(Next Fit)： 该算法是首次适应算法的变种。在分配内存空间时，不再每次从表头（链首）开始查找，而是从

,直到找到第一个能满足要求的的空闲区为止，并从中划出一块与请求大小相等的内存空间分配给.

内存碎片

所谓碎片是指内存中出现的一些零散的小空闲区域 内存紧凑 对换 快表

页式内存分配

段式内存分配

程序局部性

. 余下的空闲区仍留.

从低址空闲区开始查找，在空闲区表或链中

分配给作业，以免由于“大材小用”而浪费主存。为了加速查找，该算法要求将所有的空闲区按其大小递增次序排列 上次找到空闲区的下一个空闲开始查找作业。该算法能使内存中的空闲区分布得较均匀.

时间局部性

空间局部性

虚拟存储器 缺页中断

最佳置换算法

先进先出置换算法

LRU置换算法

简答或计算题1、 分页和分段存储管理有何区别？, , , 进一步2、 在具有快表的段页式存储管理方式中，如何实现地址变换？3、 虚拟存储器有那些特征？其中最本质的特征是什么？, 部分对换. 4、 请图示并解释请求分页式存储管理地址转换过程。 ---即逻辑地址划分为页号和单元号是用户不可见的, , 每一个程序中允许的最多段数也可能受到限制. , 连续的用户地址空间将根据页框, .

, 地址转换应按各自的段表进行(块)的大小自动分页. , 每个段的最大长度受. 三、

在分页式存储管理中页的划分在分段式存储管理中地址结构是用户可见的即用户知道逻辑地址如何划分为段号和单元号用户在程序设计时到地址结构的限制

作业执行时通过段表可将逻辑地址转换成绝对地址由于每个作业都有自己的段表

部分装入

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/fbuf.html