操作系统原理复习题答案

一、名词解释 1．中断

中断是现代计算机系统中基本设施之一,它起着通讯联络作用,协调系统对各种外部事件的响应和处理。中断是实现多道程序的必要条件。

2．进程控制块（Process Control Block）

PCB是 系统为了管理进程设置的一个专门的数据结构，用它来记录进程的外部特征，描述进程的运动变化过程。

系统利用PCB来控制和管理进程，所以PCB是系统感知进程存在的唯一标志。 进程与PCB是一一对应的。 3．虚时钟

虚时钟是分配给每个进程记录CPU时间的。

虚时钟存放于PCB中，属于现场一部分，进程运行时，将虚时钟放入内存开避的专门单元，离开CPU放入 PCB中。

4．段式存储管理

①用户程序的划分

按程序自身的逻辑关系划分为若干个程序段，每个程序段都有一个段名，且有一个段号。段号从0开始，每一段也从0开始编址，段内地址是连续的。

②内存空间的划分

内存空间被动态的划分为若干个长度不相同的区域，这些区域被称为物理段，每个物理段由起始地址和长度确定。

③内存分配

以段为单位分配内存，每一个程序段在内存中占据连续空间（内存随机分割，需要多少分配多少），但各段之间可以不连续存放。

④管理

每一个程序设一个段表，它记录了段号，段的首（地）址和长度之间的关系。 空闲块管理，记录了空闲区起始地址和长度。 内存的分配算法有，首先适配；最佳适配；最坏适配。

5. 文件控制块（FCB）

文件控制块是操作系统为管理文件而设置的数据结构，存放了为管理文件所需的所有有关信息。

文件控制块是文件存在的标志。 6. 系统调用

用户程序中对操作系统的功能调用称为系统调用（system call）

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7．特殊文件(special file)

字符设备文件：和输入输出有关，用于模仿串行I/O设备，例如终端，打印机，网络等 块设备文件：模仿磁盘 8．虚设备

在一类设备上模拟另一类设备，常用共享设备模拟独占设备，用高速设备模拟低速设备，被模拟的设备称为虚设备。

（将慢速的独占设备改造成多个用户可共享的设备，提高设备的利用率）

9. 页式存储管理

用户程序划分, 把用户程序按逻辑页划分成大小相等的部分，称为页。从0开始编制页号，页内地址是相对于0编址。

用户程序的划分是由系统自动完成的，对用户是透明的。一般，一页的大小为2的整数次幂，因此，地址的高位部分为页号，低位部分为页内地址。

按页的大小划分为大小相等的区域，称为内存块（又叫物理页面）。

内存分配, 以页为单位进行分配，并按作业的页数多少来分配。逻辑上相邻的页，物理上不一定相邻。

10. 作业步

一般情况下，一个作业可划分成若干个部分，每个部分称为一个作业步。在作业运行期间，各作业步之间存在着相互联系，往往上一个作业步的结果作为下一个作业步的输入。

11. 流式文件

构成文件的基本单位是字符，是有逻辑意义的、无结构的一串字符的集合。

12. 通道（I/O处理机）

通道是独立于CPU的专门负责数据输入/输出传输工作的处理机，对外部设备实现统一管理，代替CPU对输入/输出操作进行控制，从而使输入，输出操作可与CPU并行操作。

13. 多道程序设计

是指允许多个程序同时进入内存并运行,（引入目的是为了提高系统效率。

在多道程序环境下，要考虑资源的分配问题。 对CPU只能通过调度来解决竞争问题，而对于其它资源通过申请—分配—使用—回收的办法进行管理，当且仅当占有CPU的时候才可以申请，否则要排队等候。

14．死锁

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，因而永远无

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法得到的资源，这种现象称为进程死锁，这一组进程就称为死锁进程。

15．当前目录（工作目录）

为了提高文件检索速度，文件系统向用户提供了一个当前正在使用的目录，称为当前目录。查找一个文件可从当前目录开始，使用部分路径名；当前目录可根据需要任意改变。当前目录一般存放在内存。

16．快表

/相联（联想）存储器

介于内存与寄存器之间的存储机制，它又叫快表

作业调度：

根据一定的原则，从输入井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

原语：primitive or atomic action

是由若干多机器指令构成的完成某种特定功能的一段程序，具有不可分割性。

即原语的执行必须是连续的，在执行过程中不允许被中断。

实现：开关中断 中断屏蔽

中断发生时,CPU输出不予响应的状态,常用于必须连续运行的程序,防止任务被中断干扰.或执行处理某一类中断,防止其它中断干扰.

在PSW中设置一个中断屏蔽位,通过设置中断屏蔽指令完成开中断与管中断来进行中断屏蔽

地址映射

为了保证CPU执行指令时可正确访问存储单元，需将用户程序中的逻辑地址转换为运行时由机器直接寻址的物理地址，这一过程称为地址映射

文件目录：把所有的FCB组织在一起，就构成了文件目录，即文件控制块的有序集合。 死锁避免

定义： 在系统运行过程中，对进程发出的每一个系统能够满足的资源申请进行动态检查，并根据检查结果决定是否分配资源，若分配后系统可能发生死锁，则不予分配，否则予以分配。

作业控制块（Job Control Block-JCB）：

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作业存在的唯一标志，是系统为管理作业所设置的一个数据结构，存放了管理和控制作业所必需的信息。

作业说明书内容有两部分：作业情况的描述，如用户名，作业名，用户帐号，使用语言，作业步骤，控制方式，优先级，专用文件，时间限制，有关注释等等。

另一部分是作业需要的资源，如参数设置，系统配置，空间需求，输入输出设备要求，数量，估计运行时间等。

CPU状态：

在PSW中专门设置一位,它是根据运行程序使用指令权限而设置.

管态(特态)：能执行指令全集(包括特权，非特权指令),具有改变CPU状态的能力,操作系统在管态下运行.

目态(普态)：只能执行非特权指令,用户程序在目态下运行.(如果在目态下用户执行了特态指令,则产生中断,由操作系统得到控制权,而特权指令被停止.)

（这两种状态时可转换的）

虚存：把内存与外存有机的结合起来使用，从而得到一个容量很大的“内存”，这就是虚存

磁盘调度

当多个访盘请求在等待时，采用一定的策略，对这些请求的服务顺序调整安排，旨在降低平均磁盘服务时间，达到公平、高效。

进程调度

进程调度的任务是控制协调进程对CPU的竞争即按一定的调度算法从就绪队列中选中一个进程，把CPU的使用权交给被选中的进程。

死锁预防

定义： 在系统设计时确定资源分配算法，保证不发生死锁。具体的做法是破坏产生死锁的四个必要条件之一。

临界区（互斥区）：critical section

一个程序片段的集合，这些程序片段分散在不同的进程中，对某个共享的数据结构（共享资源）进行操作。

在进程中涉及到临界资源的程序段叫临界区。 交换技术

当内存空间紧张时，系统将内存中某些进程暂时移到外存，把外存中某些进程换进内存，占据前者所占用的区域，这种技术是进程在内存与外存之间的动态调度。多用于分时系统中。

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二、 填空题

1.及时响应 2. 中断 3. 进程控制块PCB 4. 中断处理 5.作业控制块JCB 6.管程 7.限长寄存器或长度寄存器 8.按内容并行查找 9.地址越界 10.首块地址和文件长度 11.死锁预防 12.作业调度算法 13.可靠性 14.顺序 15.动态的 16.特殊文件 17.最短寻道时间优先 18.就绪 19.通道 20.文件保密 21.并发 22.节省内存 23.最坏适配算法 24.共享变量 25. 及时性 26.随机存取 27.目录文件 28.系统调用

29.虚设备 30.系统 31.文件保密 32.文件备份，文件转储 33.碎片 34.高效性 35.时间

36.作业 37.内存 38.加快地址映射速度 三、 判断题

1. 操作系统的所有程序都必须常驻内存.╳ 2. 进程获得处理机而运行是通过申请而得到的. ╳ 3. 通过任何手段都无法实现计算机系统资源之间的互换. ╳ 4. 进程控制块中的所有信息必须常驻内存. ╳ 5. 一旦出现死锁, 所有进程都不能运行. ╳ 6. 所有进程都挂起时, 系统陷入死锁. ╳

7. 优先数是进程调度的重要依据, 一旦确定不能改变. ╳ 8. 同一文件系统中不允许文件同名, 否则会引起混乱. ╳ 9. 用户程序有时也可以在核心态下运行. ╳ 10. 虚拟存储系统可以在每一台计算机上实现. ╳ 11. 进程在运行中, 可以自行修改自己的进程控制块. ╳ 12. 进程申请CPU得不到满足时, 其状态变为等待态. ╳

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13. 在虚存系统中, 只要磁盘空间无限大, 作业就能拥有任意大的编址空间. ╳ 14. 在内存为M的分时系统中, 当注册的用户有N个时,每个用户拥有M/N的内存空间. 15. 特殊文件是指其用途由用户特殊规定的文件. ╳

16. 由于P、V操作描述同步、互斥等问题的能力不足, 所以有必要引入其它的通讯原语或机制, 如send, receive或Monitor等. ╳

17. 大多数虚拟系统采用OPT(优化)淘汰算法是因为它确实可以得到最小的缺页率. ╳

18. 实时系统中的作业周转时间有严格的限制. ╳ 19. 文件的索引表全部存放在文件控制块中. ╳ 20. 打印机是一类典型的块设备. ╳

21. 当一个进程从等待态变成就绪态, 则一定有一个进程从就绪态变成运行态. ╳ 22. 执行系统调用时可以被中断. √

23. 在作业调度时, 采用最高响应比优先的作业调度算法可以得到最短的作业平均周转时间. ╳

24. 在请求页式存储管理中, 页面淘汰所花费的时间不属于系统开销. ╳ 25. 进程优先数是进程调度的重要依据, 必须根据进程运行情况动态改变. ╳ 26. 流式文件是指无结构的文件. √ 27. 参与死锁的所有进程都占有资源. ╳

28. 页式存储管理中, 用户应将自己的程序划分成若干相等的页. ╳ 29. 引入当前目录是为了减少启动磁盘的次数. √ 30. 文件目录必须常驻内存. ╳

31. 固定头磁盘存储器的存取时间包括搜查定位时间和旋转延迟时间. ╳ 32. 在文件系统中, 打开文件是指创建一个文件控制块. ╳ 33. 存储保护的目的是限制内存的分配. ╳

34. 原语和系统调用的主要区别在于两者的实现方法不同. ╳ 35. 清内存指令只能在管态下执行. √

36. 在大型多道程序设计系统中, 为充分利用外部设备, 应使运行的若干程序都是I/O型的. √

37. 在页式虚拟存储系统中, 页面长度是根据程序长度动态地分配的. ╳ 38. 如果信号量S的当前值为-5, 则表示系统中共有5个等待进程. ╳ 39. 磁盘上物理结构为链接结构的文件只能顺序存取. √ 40. 系统处于不安全状态不一定是死锁状态. √

41. 有m个进程的操作系统出现死锁时, 死锁进程的个数为1

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46. 所谓最近最少使用（LRU）页面调度算法是指将驻留在内存中使用次数最少的页面淘汰掉. ╳

47. 由于现代操作系统提供了程序共享的功能，所以要求被共享的程序必须是可再入程序. √

48. 参与死锁的进程至少有两个已经占有资源. √

49. 在页式虚拟存储系统中，页面长度固定并且是硬件的设计特性. √ 50. 不可抢占式动态优先数法一定会引起进程长时间得不到运行. ╳ 51. 设置中断屏蔽指令可以在目态下执行. ╳ 52. 选择通道主要用于连接低速设备. ╳ 53. 存储保护的功能是限制内存存取. √

54. 如果输入输出所用的时间比处理时间短得多，则缓冲区最有效. ╳ 55. 进程间的互斥是一种特殊的同步关系. √ 56. 所有进程都进入等待状态时，系统陷入死锁. ╳ 57. 引入缓冲的主要目的是提高I/O设备的利用率. ╳ 58. 进程从运行状态变为等待状态是由于时间片中断发生. ╳ 59. 文件目录一般存放在外存. √

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六．1

答案：（1）86，147，91，177，94，150，102，175，130 （2）当前磁头在143道上：

147，150，130，102，94，91，86，175，177 （3）当前磁头在143道上，并且刚刚完成125道的请求 147，150，175，177，130，102，94，91，86 计算移动总量略 六．5

答案：（1） 最大需求量

A B C

已分配资源量 A B C 1 2 1

剩余资源量 尚需要量

A B C A B C 2 1 1 7 4 3

P1 8 6 4 P2 4 3 3 P3 10 1 3 P4 3 3 3 P5 5 4 6

3 1 1 1 2 2 4 1 3 6 0 0 3 2 2 0 1 1 1 1 3 4 3 3

系统是处于安全状态，安全序列为：P4，P2，P1，P3，P5 （2）P5申请（1，1，1） 最大需求量 A B C

P1 8 6 4 P2 4 3 3 P3 10 1 3 P4 3 3 3 P5 5 4 6

已分配资源量 A B C 1 2 1

剩余资源量 尚需要量

A B C A B C 1 0 0 7 4 3

3 1 1 1 2 2 4 1 3 6 0 0 3 2 2 0 1 1 2 2 4 3 2 2

不能实施分配，因为分配后找不到安全序列，系统将处于不安全状态. 六．6 （1）各个作业的运行时间序列为：

JOB1 8：00-8：10，8：40-10：00 JOB2 8：10-8：40 JOB3 10：05-10：25 JOB4 10：25-10：50 JOB5 10：50-11：00 JOB6 10：00-10：05 （2）根据公式计算（略）.

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六．4 答案：

（1）普通文件最大可有10+256+256+256个页 （2）读\\A\\D\\K\\Q的某一页

因为目录文件采用链接形式, 每个磁盘块存放10个下级文件的描述, 一个目录下最多存放40个下级文件，故一个目录文件最多占4个物理块.根目录文件已在内存，故不必启动硬盘读入它.

最少 最多 根目录文件

A目录文件 1次 1次 D目录文件 1次 4次 K目录文件 1次 4次 Q文件控制块 1次 1次 Q文件某一页 1次 4次

共 5次 14次 （3）可采用引入当前目录方法.

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七．2 (1) A: Repeat 生产消息； P(Sab); P(Sac); P(Sad);

向缓冲区送消息； V(Sb); V(Sc); V(Sd) Until False

B: Repeat P(Sb);

从缓冲区取消息； V(Sab) Until False

1Q12P.Q2.....kQn D: Repeat c); P(Sd); 从缓冲区取消息； 从缓冲区取消息；ac) V(Sad) Until False

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C: Repeat P(S V(S Until False

七．4 1P12P2 Q......P n

Pi ( i=1,..,n): Repeat 生产消息； P(S1);

向缓冲区送消息； V(S2) Until False

(2) k个缓冲区

Pi ( i=1,..,n): Repeat 生产消息； P(S1); P(mutex); l:=(l+1) mod k; V(mutex); V(S2) Until False

S1=k;S2=0;mutex=1;l=0;ll=0

k(1) n+1个进程P1, P2, ...,Pn 和 Q ，一个缓冲区

Q: Repeat P(S2);

从缓冲区取消息； V(S1)； 处理消息； Until False S1=1, S2=0

Q: Repeat P(S2); P(mutex);

从BUFFER[ll]取消息； ll:=(ll+1) mod k; V(mutex); V(S1) Until False

向BUFFER[l]中送消息；

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P1,P2,...,Pn往一个缓冲区中送，Q1,Q2,...,Qn从该缓冲区取.

Pi：（i=1,2,...,n）

P(s1)；

P1P2PnQ1...一个BufferQ2Qn 往缓冲区送； V(s2)； Qi：（i=1,2,...,n）

P(s2)；

从缓冲区取； V(s1)； s1=1, s2=0;

...要求:P放一个信息每个Q都要收到 12

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