操作系统习题集 配套 答案

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1、1研究操作系统的主要观点有那些？ 答：（1）资源的观点：研究如何对计算机系统中的各种软、硬件资源进行管理；怎样使计 算机系统协调一致地、有效地为用户服务；如何既发挥计算机系统资源的使用效率、提高 计算机系统的服务质量，又确保计算机系统的安全可靠。 （2）用户观点：操作系统是一个黑盒子，配置了操作系统的计算机与原来真实的物理计算 机迥然不同，因为它提供了用户使用计算机的更方便手段，构造了一台虚拟机，采用的操 作命令决定了虚拟机的功能。 （3）进程观点：从进程角度分析操作系统，则所有进程的活动就构成了操作系统的当前行 为，在每一个瞬间都有一棵进程家族树，它展示着操作系统行为主体的一个快照。 （4）

2、模块分层观点：用模块分层观点讨论模块之间的关系或者说讨论如何形成操作系统的 架构，如何安排连结这些程序模块才能构造一个结构简单清晰、逻辑正确、便于分析和实 现的操作系统。2什么是操作系统？简述现代操作系统的特征。 答：操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源、合理有效地组织计算机系 统的工作，为用户提供一个使用方便可扩展的工作环境，从而起到连接计算机和用户的接 口作用。 现代操作系统具有如下特征： 并发（共行）性：指能处理多个同时性活动的能力。I/O 操作和计算重叠，内存中同时1存放几道用户程序，这些都是并发的例子。 共享：指多个计算任务对资源的共同享用。并发活动可能要求共享资源和信

3、息；多个用2户共享一个程序的同一个副本，而不是分别向每个用户提供一个副本可以避免重复开发， 节省人力资源。 不确定性：指操作系统必须能处理任何一种事件序列，以使各个用户的算题任务正确地3完成。3操作系统和用户程序之间的关系是什么？ 答：操作系统通过虚拟及其界面给用户程序提供各种服务，用户程序在运行过程中不断使 用操作系统提供的服务来完成自己的任务。如用户程序在运行过程中需要读写磁盘，这时 就要调用操作系统的服务来完成磁盘读写操作。 另一方面，用户程序不可能先于操作系统启动之前启动，因此每次启动一个用户程序，都 相当于操作系统将控制转移给用户程序；而在用户程序执行完毕后，又将控制还回给操作 系统

4、。从这个角度看，操作系统是主程序，用户程序是子程序，操作系统在其生命周期内 不断地调用各种应用程序。 因此操作系统和各种应用程序可以看作是互相调用，从而形成一个非常复杂的动态关系。2为什么要引入信号量集机制。信号量机制可以被用于何种场合？ 答：1965 年，Dijkstra 在讨论并发进程时指出信号量机制是一种卓有成效的进程同步机制。 由于操作系统可以被看成一个并发进程集，如果提供一种能支持他们之间合作的可靠机制， 用户就能很容易地使用它们。因此它现已被广泛地应用于各种类型的操作系统中。 信号量的主要含义和用途如下： 信号量的含义。信号量是一个用来实现同步的整型或记录型变量，除了初始化外，对它

5、1只能执行 wait 和 signal 这两种原子操作。 信号量的物理意义。一个信号量 S 通常对应于一类临界资源。2用信号量实现互斥。为了实现进程对临界资源的互斥访问，需为每类临界资源设置一初3值为 1 的互斥信号量 mutex。 用信号量实现前趋关系。为实现前趋关系 PiPj，可为它们设置一个初值为 0 的信号量4S。3原语与广义指令的主要区别。 答：所谓原语，是由若干条指令所组成都是一个指令序列，用来实现某个特定的操作功能。 这个指令序列的执行是连续的，具有不可分割性，在执行时也不可间断，直到该指令序列 执行结束。原语是操作系统核心的一个组成部分。原语必须在管态下执行，并且常驻内存。广义

6、指令是作为机器指令的扩充而提供的，以便增加机器的功能。它是通过执行相应的程 序模块来实现的，使计算机成为功能强大的虚拟计算机。现代计算机 CPU 的指令系统中都 有一条称为“访管”的指令，用户特别是编程人员可以利用这条指令来访问操作性并向它 提出要求。 6进程的三种基本状态是什么？它们之间相互转换的主要原因是什么？ 答：进程的三种基本状态是： 就绪状态（Ready)，存在于处理机调度队列中的那些进程，它们已经准备就绪，一旦得1到 CPU，就立即可以运行，这些进程所处的状态为就绪状态（有多个进程处于此状态） 。 运行状态(Running） ，当进程由调度/分派程序分派后，得到 CPU 控制权，它

7、的程序正在2运行，该进程所处的状态为运行状态（在系统中，总只有一个进程处于此状态） 。 阻塞状态（blocked)，若一个进程正在等待某个事件的发生（如等待 I/O 的完成） ，而暂3停执行，这时，即使给它 CPU 时间，它也无法执行，则称该进程处于阻塞状态。进程状态转换的主要原因有： 运行阻塞：等待某事件的发生（如请求磁盘或键盘等执行 I/O 操作、等待同步信号、等 待消息等） 。 阻塞就绪：等待的事件已经发生（如 I/O 完成，消息已到达） 运行就绪：在可剥夺调度方式中，更高优先级的进程到达；在时间片轮转调度方式中， 进程运行的时间片到。7何谓临界资源？使用临界资源的原则是什么？使用临界资

8、源的诸进程间如何实现进程同 步。 答：一次仅允许一个进程使用的资源称为临界资源。内存变量、指针、数组等等也是临界 资源。 入临界区的准则： (1)每次至多有一个进程处于临界区；(2)当有若干个进程欲进入临界区时，应在有限的时间内使其进入； (3)进程在临界区内仅逗留有限的时间。 可以采取如下策略实现临界资源的访问同步： （1）锁机制 （2）信号量机制 （3）管程 （4）消息机制 10进程产生的主要原因有哪些？Windows XP 在启动时会有哪些进程产生？ 答：进程产生的主要原因有：系统初始化；正在执行进程创立程序（子进程） ；用户请求创 建新进程。在一个系统初始化时，将有许多系统正常运行时必

9、不可少的进程产生。如 Windows 初始化时自动产生对话管理（SMSS） 、登录管理（WINLOGON） 、安全管理 （LSASS） ，Windows 子系统（CSRSS） 、Windows 壳（explore）等系统进程。11进程消亡的主要原因有哪些？ 答：进程消亡的主要原因有：进程运行完成而退出（寿终） ；进程因错误而自行退出（自杀） ；进程被其他进程强行“杀死” （他杀） ；进程因异常而强行终结（处决） 。12进程创建的主要步骤是什么？ 答：进程创建的主要步骤是：分配进程控制块；初始化机器寄存器；初始化页表；将程序 代码从磁盘读入内存；将处理器状态设置为“用户态” ；跳转到程序的起始地

10、址（即设置程 序计数器） 。 注：最后 2 步由硬件作为一个步骤一起完成。1进程调度的时机有哪些？ 答：进程调度的时机主要有以下几种：正在执行的进程执行完毕或因发生某事件而不能1再继续执行；执行中的进程因提出 I/O 请求而暂停执行；在进程通信或同步过程中执23行了某种原语操作如 P 操作、阻塞、挂起原语等；在可剥夺式调度中，有比当前进程优4先权更高的进程进入就绪队列；在时间片轮转法中，时间片完。5通常系统是按先来先服务或优先权形式来组织调度队列。2何为死锁？产生死锁的原因和必要条件是什么？ 答：死锁是指多个进程的永久性阻塞现象，产生的原因主要有 2 个：进程间竞争资源；进 程推进顺序非法。

11、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。 这四个条件是死锁的必要条件，只要系统发生死锁，这些条件必然成立，而只要上述条件 之一不满足，就不会发生死锁。3死锁排除的方法有哪些？ 答：撤消陷于死锁的全部进程；1逐个撤消陷于死锁的进程，直到死锁不存在；2从陷于死锁的进程中逐个强迫放弃所占用的资源，直至死锁消失；3从另外一些进程那里强行剥夺足够数量的资源分配

12、给死锁进程，以解除死锁状态。45引起进程调度的因素有哪些？ 答：引起进程调度的因素主要有： (1) 正在执行的进程执行完毕。这时如果不选择新的就绪进程执行，将浪费处理机资源。 (2) 进程在执行中调用阻塞原语将自己阻塞起来进入睡眠等待状态。 (3) 进程在执行中调用了 P 原语操作，从而因资源不足而被阻塞；或调用了 V 原语操作激 活了等待资源的进程队列。 (4) 进程在执行中提出 IO 请求后被阻塞。 (5) 在分时系统中时间片已经用完。 (6) 在执行完系统调用等系统程序后返回用户程序时，可看做系统进程执行完毕，从而调 度选择一新的用户进程执行。 (7) 在 CPU 执行方式是可剥夺时，就

13、绪队列中的某进程的优先级变得高于当前执行进程的 优先级，从而也将引发进程调度。1存储管理的实质是什么？存储管理的主要功能是什么？ 答：内存管理就是对内存架构进行管理，使程序在内存架构的任何一个层次上的存放对于 用户来说都是一样的。用户无需担心自己的程序是存在缓存、主存、磁盘还是磁带，反正 运行、计算、输出的结果都是一样的。内存管理要达到的目标有： 地址保护，一个程序不能访问另一个程序地址空间；1地址独立：程序发出的地址应与物理主存地址无关。2存储管理的主要功能包括以下几点： 在硬件的支持下完成统一管理内存和外存之间数据和程序段自动交换的虚拟存储；1将多个虚存的一维线性空间或多维线性空间变换到内

14、存的唯一的一维物理地址空间；2控制内外存之间的数据传输；3实现内存的分配和回收；4实现内存信息的共享与保护。52什么是虚拟存储器？其特点是什么？ 答：由进程中的目标代码、数据等的虚拟地址组成的虚拟空间称为虚拟存储器。虚拟存储 器不考虑物理存储器的大小和信息存放的实际位置，只规定每个进程中相互关联信息的相 对位置。每个进程都拥有自己的虚拟存储器，且虚拟存储器的容量是由计算机的地址结构 和寻址方式来确定。虚拟存储器就是要提供一个空间像磁盘那样大、速度像缓存那样快的 主存储系统。 实现虚拟存储器要求有相应的地址转换机构，以便把指令的虚拟地址变换为实际物理地址； 另外，由于内存空间较小，进程只有部分内

15、容存放于内存中，待执行时根据需要再调指令 入内存。3实现地址重定位的方法有哪几类？ 答：实现地址重定位的方法有两种：静态地址重定位和动态地址重定位。 (1)静态地址重定位是在虚空间程序执行之前由装配程序完成地址映射工作。静态重定位的 优点是不需要硬件支持，但是用静态地址重定位方法进行地址变换无法实现虚拟存储器。 静态重定位的另一个缺点是必须占用连续的内存空间和难以做到程序和数据的共享。 (2)动态地址重定位是在程序执行过程中，在 CPU 访问内存之前由硬件地址变换机构将要访问的程序或数据地址转换成内存地址。动态地址重定位的主要优点有：可以对内存进 行非连续分配。动态重定位提供了实现虚拟存储器的

16、基础。动态重定位有利于程序段 的共享。 10什么是请求页式管理？试设计和描述一个请求页式管理时的内存页面分配和回收算法 (包括缺页处理部分)。 答：请求页式管理是动态页式内存管理的一种，它在作业或进程开始执行之前，不把作业 或进程的程序段和数据段一次性的全部装入内存，而只装入被认为是经常反复执行和调用 的工作区部分。其他部分则在执行过程中动态装入。 请求页式管理的调入方式可以是，当需要执行某条指令而又发现它不在内存时，或当执行 某条指令需要访问其他数据或指令时，而这些指令和数据又不在内存中，从而发生缺页中 断，系统将外存中相应的页面调入内存。 14为什么要提出段页式管理？它与段式管理及页式管理有何区别？ 答：因为段式管理和页式管理各有所长。段式管理为用户提供了一个二维的虚拟地址空间， 反映程序的逻辑结构，有利于段的动态增长以及共享和内存保护等，这极大地方便了用户。 而分页系统则有效地克服了碎片，提高了存储器的利用效率。从存储管理的目的来讲，主 要是方便用户的程序设计和提高内存的利用