操作系统(第三版)习题答案

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1、第一章操作系统引论1设计现代 OS 的主要目标是什么？ 答： （1）有效性（2）方便性（3）可扩充性（4）开放性 2OS 的作用可表现在哪几个方面？ 答： （1）OS 作为用户与计算机硬件系统之间的接口 （2）OS 作为计算机系统资源的管理者 （3）OS 实现了对计算机资源的抽象 3为什么说 OS 实现了对计算机资源的抽象？ 答：OS 首先在裸机上覆盖一层I/O 设备管理软件，实现了对计算机硬件操作的 第一层次抽象；在第一层软件上再覆盖文件管理软件，实现了对硬件资源操作 的第二层次抽象。 OS 通过在计算机硬件上安装多层系统软件，增强了系统功能， 隐藏了对硬件操作的细节，由它们共同实现了对计算

2、机资源的抽象。 4试说明推动多道批处理系统形成和发展的主要动力是什么？ 答：主要动力来源于四个方面的社会需求与技术发展： （1）不断提高计算机资源的利用率； （2）方便用户； （3）器件的不断更新换代； （4）计算机体系结构的不断发展。 5何谓脱机 I/O 和联机 I/O ？ 答：脱机 I/O 是指事先将装有用户程序和数据的纸带或卡片装入纸带输入机或 卡片机，在外围机的控制下，把纸带或卡片上的数据或程序输入到磁带上。该 方式下的输入输出由外围机控制完成，是在脱离主机的情况下进行的。 而联机 I/O 方式是指程序和数据的输入输出都是在主机的直接控制下进行的。 6试说明推动分时系统形成和发展的主要

3、动力是什么？ 答：推动分时系统形成和发展的主要动力是更好地满足用户的需要。主要表现 在：CPU 的分时使用缩短了作业的平均周转时间；人机交互能力使用户能直接 控制自己的作业；主机的共享使多用户能同时使用同一台计算机，独立地处理 自己的作业。 7实现分时系统的关键问题是什么？应如何解决？ 答：关键问题是当用户在自己的终端上键入命令时，系统应能及时接收并及时 处理该命令，在用户能接受的时延内将结果返回给用户。解决方法：针对及时 接收问题，可以在系统中设置多路卡，使主机能同时接收用户从各个终端上输 入的数据；为每个终端配置缓冲区，暂存用户键入的命令或数据。针对及时处 理问题，应使所有的用户作业都直接

4、进入内存，并且为每个作业分配一个时间 片，允许作业只在自己的时间片内运行，这样在不长的时间内，能使每个作业 都运行一次。 8为什么要引入实时OS？ 答：实时操作系统是指系统能及时响应外部事件的请求，在规定的时间内完成 对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致地运行。引入实时OS 是为了 满足应用的需求，更好地满足实时控制领域和实时信息处理领域的需要。 9什么是硬实时任务和软实时任务？试举例说明。 答：硬实时任务是指系统必须满足任务对截止时间的要求，否则可能出现难以 预测的结果。举例来说，运载火箭的控制等。软实时任务是指它的截止时间并不严格，偶尔错过了任务的截止时间，对系统产生的影响不大。举例

5、：网页内 容的更新、火车售票系统。 10在 8 位微机和 16 位微机中，占据了统治地位的是什么操作系统？ 答：单用户单任务操作系统，其中最具代表性的是CP/M 和 MS-DOS. 11试列出 Windows OS 中五个主要版本， 并说明它们分别较之前一个版本有 何改进。 答： （1） Microsoft Windows 1.0是微软公司在个人电脑上开发图形界面的首次尝试。 （2）Windows 95是混合的 16 位/32 位系统，第一个支持 32 位。带来了更强大、 更稳定、更实用的桌面图形用户界面，结束了桌面操作系统间的竞争。 （3）Windows 98 是微软公司的混合16 位/32

6、 位 Windows 操作系统，改良了 硬件标准的支持，革新了内存管理，是多进程操作系统。 （4）Windows XP 是基于Windows 2000 的产品，拥有新用户图形界面月神 Luna。简化了用户安全特性，整合了防火墙。 （5）Windows Vista 包含了上百种新功能；特别是新版图形用户界面和 Windows Aero全新界面风格、加强的搜寻功能（Windows Indexing Service ） 、 新媒体创作工具以及重新设计的网络、音频、输出（打印）和显示子系统。 12试从交互性、及时性以及可靠性方面，将分时系统不实时系统进行比较。 答： （1）及时性：实时信息处理系统对实

7、时性的要求与分时系统类似，都是以 人所能接受的等待时间来确定；而实时控制系统的及时性，是以控制对象所要 求的开始截止时间或完成截止时间来确定的，一般为秒级到毫秒级，甚至有的 要低于 100 微妙。 （2）交互性：实时信息处理系统具有交互性，但人与系统的交互仅限于访问系 统中某些特定的专用服务程序。不像分时系统那样能向终端用户提供数据和资 源共享等服务。 （3）可靠性：分时系统也要求系统可靠，但相比之下，实时系统则要求系统具 有高度的可靠性。因为任何差错都可能带来巨大的经济损失，甚至是灾难性后 果，所以在实时系统中，往往都采取了多级容错措施保障系统的安全性及数据 的安全性。 13OS 有哪几大特

8、征？其最基本的特征是什么？ 答：并发性、共享性、虚拟性和异步性四个基本特征；最基本的特征是并发性。 14处理机管理有哪些主要功能？它们的主要任务是什么？ 答：处理机管理的主要功能是：进程管理、进程同步、进程通信和处理机调度； 进程管理：为作业创建进程，撤销已结束进程，控制进程在运行过程中的状态 转换。进程同步：为多个进程（含线程）的运行进行协调。 通信：用来实现在相互合作的进程之间的信息交换。 处理机调度： （1）作业调度。从后备队里按照一定的算法，选出若干个作业，为他们分配运 行所需的资源（首选是分配内存） 。 （2）进程调度：从进程的就绪队列中，按照一定算法选出一个进程，把处理机 分配给它

9、，并设置运行现场，使进程投入执行。 15内存管理有哪些主要功能?他们的主要任务是什么？ 答：内存管理的主要功能有：内存分配、内存保护、地址映射和内存扩充。 内存分配：为每道程序分配内存。内存保护：确保每道用户程序都只在自己的内存空间运行，彼此互不干扰。 地址映射：将地址空间的逻辑地址转换为内存空间与对应的物理地址。 内存扩充：用于实现请求调用功能，置换功能等。 16设备管理有哪些主要功能？其主要任务是什么？ 答：主要功能有 : 缓冲管理、设备分配和设备处理以及虚拟设备等。 主要任务 : 完成用户提出的I/O 请求，为用户分配 I/O 设备；提高 CPU 和 I/O 设 备的利用率；提高I/O

10、速度；以及方便用户使用I/O 设备. 17文件管理有哪些主要功能？其主要任务是什么？ 答：文件管理主要功能：文件存储空间的管理、目录管理、文件的读/写管理和 保护。 文件管理的主要任务：管理用户文件和系统文件，方便用户使用，保证文件安 全性。 18是什么原因使操作系统具有异步性特征？ 答：操作系统的异步性体现在三个方面：一是进程的异步性，进程以人们不可 预知的速度向前推进，二是程序的不可再现性，即程序执行的结果有时是不确 定的，三是程序执行时间的不可预知性，即每个程序何时执行，执行顺序以及 完成时间是不确定的。 19模块接口法存在哪些问题？可通过什么样的途径来解决？ 答： （1）模块接口法存在

11、的问题：在OS 设计时，各模块间的接口规定很难满 足在模块完成后对接口的实际需求。在OS 设计阶段，设计者必须做出一系 列的决定，每一个决定必须建立在上一个决定的基础上。但模块化结构设计的 各模块设计齐头并进，无法寻找可靠的顺序，造成各种决定的无序性，使程序 设计人员很难做到设计中的每一步决定都建立在可靠的基础上，因此模块接口 法被称为“无序模块法” 。 （2）解决途径：将模块接口法的决定顺序无序变有序，引入有序分层法。 20在微内核 OS 中，为什么要采用客户 /服务器模式？ 答：C/S 模式具有独特的优点：数据的分布处理和存储。便于集中管理。 灵活性和可扩充性。易于改编应用软件。 21试描

12、述什么是微内核OS。 答：1）足够小的内核2）基于客户 /服务器模式 3）应用机制与策略分离原理4）采用面向对象技术。 22在基亍微内核结构的OS 中，应用了哪些新技术？ 答：在基于微内核结构的OS 中，采用面向对象的程序设汁技术。 23何谓微内核技术？在微内核中通常提供了哪些功能？ 答：把操作系统中更多的成分和功能放到更高的层次（即用户模式）中去运行， 而留下一个尽量小的内核，用它来完成操作系统最基本的核心功能，称这种技 术为微内核技术。在微内核中通常提供了进程（线程）管理、低级存储器管理、 中断和陷入处理等功能。 24微内核操作系统具有哪些优点？它为何能有这些优点？ 答：1）提高了系统的可

13、扩展性 2）增强了系统的可靠性 3）可移植性 4）提供了对分布式系统的支持 5）融入了面向对象技术第二章 进程管理1. 什么是前趋图？为什么要引入前趋图？ 答： 前趋图 (Precedence Graph) 是一个有向无循环图， 记为 DAG(Directed Acyclic Graph)，用于描述进程之间执行的前后关系。 2. 试画出下面 4 条语句的前趋图 : S1: a:=x+y; S2: b:=z+1; S3: c:=a-b; S4: w:=c+1; 3. 什么程序并发执行会产生间断性特征？ 答：程序在并发执行时，由于它们共享系统资源，为完成同一项任务需要相互 合作，致使这些并发执行的

14、进程之间，形成了相互制约关系，从而使得进程在 执行期间出现间断性。 4程序并发执行时为什么会失去封闭性和可再现性？ 答：程序并发执行时，多个程序共享系统中的各种资源，因而这些资源的状态 由多个程序改变，致使程序运行失去了封闭性，也会导致其失去可再现性。 5在操作系统中为什么要引入进程概念？它会产生什么样的影响? 答：为了使程序在多道程序环境下能并发执行，并对并发执行的程序加以控制 和描述，在操作系统中引入了进程概念。 影响: 使程序的并发执行得以实行。 6试从动态性，并发性和独立性上比较进程和程序? 答：(1)动态性是进程最基本的特性，表现为由创建而产生，由调度而执行，因 得不到资源而暂停执行

15、，由撤销而消亡。进程有一定的生命期，而程序只是一 组有序的指令集合，是静态实体。 (2)并发性是进程的重要特征， 同时也是 OS 的重要特征。 引入进程的目的正是 为了使其程序能和其它进程的程序并发执行，而程序是不能并发执行的。 (3)独立性是指进程实体是一个能独立运行的基本单位，也是系统中独立获得资 源和独立调度的基本单位。对于未建立任何进程的程序，不能作为独立单位参 加运行。 7试说明 PCB 的作用，为什么说PCB 是进程存在的唯一标志？ 答：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。作用 是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序，成为一个能独立运行的基本 单位，

16、成为能与其它进程并发执行的进程。OS 是根据 PCB 对并发执行的进程 进行控制和管理的。 8试说明进程在三个基本状态之间转换的典型原因。 答： （1）进程的三个基本状态是：执行状态、就绪状态和阻塞状态。 就绪状态： 该进程运行所需的除CPU 以外一切条件都得到满足， 只要获得 CPU 资源，便立即执行。 执行状态：进程已获得CPU，程序正在执行。在单处理机系统中，只能有一个 进程处于执行状态；在多处理机系统中，则有多个进程处于执行状态。 阻塞状态：正在执行的进程由于发生某事件而暂时无法继续执行，便放弃CPU 而处于暂停状态（阻塞） 。此时即使分配给它处理机，它也不能运行。S2 S1 S3 S4 （2）三个基本状态之间的转换图原因如下：图中： 1 就绪状态执行状态：进程分配到CPU 资源 2 执行状态就绪状态：时间片用完 3 执行状态阻塞状态： I/O 请求 4 阻塞状态就绪状态： I/O 完成 9为什么要引入挂起状态？该状态有哪些性质？ 答：引入挂起状态处于五种不同的需要: 终端用户需