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1、第第1 1章章 操作系统概论课后习题解答操作系统概论课后习题解答第1章 操作系统概论课后习题解答11什么是操作系统？它有哪些基本功能与基本特征？ 【解答】操作系统是一个软件系统，它控制和管理计算机 系统内各种硬件和软件资源，提供用户与计算机系统之间 的接口。 操作系统的功能有：（1）提供用户接口 （2）管理计算机资源操作系统的特性有：（1）并发 （2）共享（3）异步（4）虚拟第1章 操作系统概论课后习题解答22操作系统发展的动力是什么？ 【解答】推动操作系统发展的主要动力有： （1）不断提高计算机资源利用率的需要。 （2）方便用户的需要。 （3）器件不断更新换代的需要。 （4）计算机体系结构不
2、断发展的需要。3批处理系统的目标是什么？【解答】批处理系统旨在实现作业步之间以及作业之间 的自动过渡，减少作业控制及作业过渡时的手工操作，从 而提高计算机系统的工作效率。 第1章 操作系统概论课后习题解答34为什么要引入多道程序并发执行技术？ 【解答】略 5试分析单道与多道批处理系统的优缺点。 【解答】批处理系统实现 了作业步之间以及作业之间的自 动过渡，从而提高了计算机系统的工作效率。多道批处理 系统使得CPU与外部设备并行工作，提高了资源利用率。 但是批处理系统缺少人机交互，在作业运行过程中不能人 工干预，使得用户不能灵活控制作业过程。第1章 操作系统概论课后习题解答46为什么要引入分时操
3、作系统？ 【解答】略 7分时系统是怎样实现 的？ 【解答】在分时系统中，虽然若干用户通过各自的终端共享 一台主机，但是在操作系统的管理下，每个用户都感觉自己 在独占一台主机。分时系统采用的策略是：基于主机的高速 运行，分时为终 端用户服务。即主机按一定次序轮流为各 终端用户服务，每个用户一次仅使用主机很短的一段时间 （称为时间 片，毫秒级），在分得的时间片内若用户没有 完成工作则暂时 中断，将处理机分配给下一个用户。虽然 在一个用户使用主机时其他用户处于等待状态，但是等待的 时间很短，用户感觉不到，从而每个用户的各次请求都能得 到快速响应，给每个用户的印象是：他独占一台计算机。第1章 操作系统
4、概论课后习题解答58实时操作系统应用在哪些场合？ 【解答】实时 系统应 用于两个领域： （1）实时 控制 当把计算机用于生产过 程的控制，以形成以计算机为中心的控制系统 时，系统要求能实时 采集现场 数据，并对所采集的数据进行及时处 理 ，进而自动地控制相应的执行机构，使某些（个）参数（如温度、压 力、方位等）能按预定的规律变化。类似地，也可将计算机用于武器 的控制，如火炮的自动控制系统、飞机的自动驾驶 系统，以及导弹 的 制导系统等。通常把要求进行实时 控制的系统称为实时 控制系统。 （2）实时 信息处理 通常，我们把要求对信息进行实时处 理的系统，称为实时 信息处理系 统。该系统由一台或多
5、台主机通过通信线路连接成百上千个远程终端 ，计算机接收从远程终端发来的服务请 求，对数据进行检索和处理， 并及时将结果反馈给 用户。典型的实时 信息处理系统有：飞机订票系 统、情报检 索系统。 第1章 操作系统概论课后习题解答69实时系统有哪些特点？ 【解答】实时系统的特征：（1）及时性系统对外部实时信号必须能及时响应，响应的时间间 隔要足以能够控制发出实时信号的那个环境。（2）可靠性由于实时系统的应用环境特殊，在实时系统中，任何 软硬件故障都可能给系统带来严重的后果。必须采取相应 的软硬件措施，以保证系统高度可靠。常用的硬件措施如 采用双工机制，即准备两台功能相同的计算机，将其中一 台作为主
6、机，另一台作为后备机。后备机与主机并行工作 ，但不产生控制输出，若主机发生故障，后备机立即代替 主机继续工作，保证系统不间断运行。 第1章 操作系统概论课后习题解答710操作系统的结构有哪些类型？分别阐述。 【解答】一般而言，操作系统有两种结构：层次结构、微 内核结构。 （1）层次结构 层次结构操作系统的设计思想是：按照操作系统各模块的 功能和相互依存关系，把系统中的模块分为若干层次，其 中任一层（除底层模块）都建立在它下面一层的基础上， 每一层仅使用其下层所提供的服务。 （2）微内核结构 微内核结构是20世纪90年代发展起来的。其基本思想是： 把操作系统中的基本功能模块组织为 微内核，其他功
7、能模 块尽量放到核外，通过调用微内核来实现。 第1章 操作系统概论课后习题解答811处理机管理有哪些主要功能？它们的主要任 务是什么？ 【解答】略 12内存管理有哪些主要功能？它们的主要任务是 什么？ 【解答】略 13设备管理有哪些主要功能？它们的主要任务 是什么？ 【解答】 略第1章 操作系统概论课后习题解答914文件管理有哪些主要功能？它们的主要任务是什 么？ 【解答】略 15操作系统提供了哪些人机接口？ 【解答】略第二章 课后习题解答第2章 进程管理101操作系统为什么要引入进程的概念？ 【解答】程序在并发执行方式下，运行时具有异 步性的特征。这样，就需要一个数据结构PCB来 记录程序的
8、状态，以及控制其状态转换所需的一 些信息。因此，将PCB、程序、数据三者组成一 个完整的实体，就是进程实体。进程是程序的一 次执行，引入进程的概念，便于操作系统对于程 序的运行进行控制。2试比较进程和程序的区别。 【解答】进程和程序之间存在着密切的联系，但它们是两 个完全不同的概念。它们之间的主要区别是： （1）程序是静态的概念，本身可以作为一种软件资源长期 保存着；而进程则是程序的一次执行过程。它是动态的概 念。 （2）进程是一个能独立运行的单位，能与其它进程并发执 行。进程是作为资源申请和调度单位存在的；而通常的程 序是不能作为一个独立运行的单位而并发执行的。 （3）程序和进程无一一对应的
9、关系。一个程序可由多个进 程共用；另一方面，一个进程在其活动中又可顺序地执行 若干个程序。一个程序，运行一次，便创建了一个进程； 同一个程序，若运行十次，就产生了十个进程。 （4）各个进程在并发执行过程中会产生相互制约关系，造 成各自前进速度的不可预测性。而程序本身是静态的，不 存在这种异步特征。第2章 进程管理113程序并发执行，为什么会失去封闭性和可再现性？ 【解答】在程序并发执行的环境下，多个进程共享系统中 的资源，这些资源是否被使用，及每一时刻由哪个进程使 用，将由多个进程的相互作用而决定。这样，程序的执行 就失去了封闭性。某个进程的执行必然受到其它进程的影 响。 由于进程在并发执行的
10、过程中失去了封闭性，当下一次再 运行该程序时，系统中存在的进程及各进程的状态都可能 发生变化，导致进程的执行失去可再现性。 4什么叫进程的并发性？试举一个进程并发执行的例子。 【解答】多个进程在同一时间间隔内同时发生，叫做进程 的并发性。 例如：我们在Linux系统下使用编辑器vi进行编辑，而此时 系统正在后台运行一个编译程序，此时，两个进程并发执 行。第2章 进程管理125举一个例子，说明一个程序可能同时属于多个进程。 【解答】例如：超市的收银系统。在每个终端上，收银员在运 行收款程序，因此每个收银员都在执行一个进程。超市里同时 有很多收款终端，同一个程序被并发执行多次，造成了多个进 程并发
11、执行。 6试说明PCB的作用,为什么说PCB是进程存在的惟一标志？ 【解答】PCB的作用是：在一个在多道程序环境下，集中反映 了一个进程的动态特征。在进程并发执行时，由于资源共享， 带来各进程之间的相互制约。显然，为了反映这些制约关系和 资源共享关系，必须使用PCB中的信息，才能对进程实施有效 的管理和控制。PCB是进程实体的一部分，是操作系统中非常重要的数据 结构，存放着进程所需的运行信息和控制信息，系统在创建进 程时，首先创建PCB，然后通过PCB感知进程的存在，进程在 被撤消时，PCB也随之被撤消。因此，PCB是进程存在的惟一 标志。第2章 进程管理137说明进程由哪几部分构成？ 【解答
12、】进程实体通常就是由程序、数据集合和 PCB这三部分构成，也称为“进程映像”。 8什么叫临界区？为什么进程在进入临界区之前， 要先执行申请操作，离开临界区，要做释放操作？ 【解答】将每个进程中访问临界资源的那段代码称 为临界区，因此也可以说：不能被多个进程同时进 入的程序或数据区域叫做临界区。 因为临界区不能由多个进程同时进入，因此，在进 入临界区之前，要先执行申请操作，确保在没有其 它进程进入的情况下，该进程才能进入该临界区； 在离开临界区之前，要做释放操作，以便其它进程 可以进入该临界区。第2章 进程管理149试说明进程的基本状态及转换的原因。 【解答】略 10在创建一个进程时，所要做的工
13、作有哪些？ 【解答】操作系统通过进程创建原语来创建一个进 程。创建原语通过下述步骤创建一个进程： （1）申请空白PCB。 （2）为新进程分配资源。 （3）初始化进程控制块。 （4）将新建进程插入就绪态队列。第2章 进程管理1511从概念上说明记录型信号量的构成，描述wait原语和 signal 原语所进行的操作。 【解答】记录型信号量的数据结构由两部分构成，即：数值 分量和指针分量。数值表示系统中可用的该类临界资源的数 量，而指针分量为进程链表指针，指向等待该类资源的PCB 队列。 申请临界资源的原语wait操作可描述为： procedure wait(S)var S: semaphore;b
14、egins: =s-1; if s0 then 本进程继续； else 将本进程放入阻塞态队列； 转进程调度end第2章 进程管理16释放临界资源的原语signal操作 可描述为：procedure signal(S)var S: semaphore;begins: =s+1;if s0 then 唤醒指针L所指的 阻塞态进程；;end12在生产者消费者问题中，如果缺少了 signal(full)或signal(empty)，对执行结果将会有何影 响？ 【解答】略 13在生产者消费者问题中，如果两个wait操作 即wait(mutex)和wait(empty)位置互换，会产生什么 后果？ 【解
15、答】如果两个wait操作即wait(mutex)和 wait(empty)位置互换，则有可能产生死锁。第2章 进程管理1714进程的高级通信方式有哪几种？ 【解答】高级通信方式可分为三大类：共享存储器 系统、消息传递系统和管道通信系统。 在共享存储器系统中，相互通信的进程共享某些数 据结构或共享存储区；消息传递系统中，进程间的 数据交换以消息为单位，用户直接利用系统提供的 一组通信原语来实现通信，消息传递系统可分为消 息缓冲通信和信箱通信；管道通信通信的方法是， 向管道提供输入的发送进程以字符流形式将大量的 数据送入管道，而接受管道输出的接收进程可从管 道中接收数据。第2章 进程管理1815什
16、么是线程？说明它与进程的主要区别。 【解答】略第2章 进程管理1916什么是多线程机制？引入它有什么好处？ 【解答】多线程机制是指操作系统支持在一个进程 内执行多个线程的能力。 引入线程的好处有以下几点： （1）易于调度。由于线程只作为独立调度的基本单 位，同一进程的多个线程共享进程的资源，所以线 程易于切换。 （2）提高了系统的效率。通过线程可方便有效地实 现并发性。进程可创建多个线程来执行同一程序的 不同部分。 （3）创建一个线程比创建一个进程花费的开销少， 创建速度快。 （4）在多处理器的系统中，有利于发挥多处理器的 功能，提高进程的并行性。第2章 进程管理2017在读者写者问题中，如果修改问题中的同步算法，要 求对写进程优先，即一旦写进程到达，后续的读者进程必须 等待，而无论是否有读者进程在读文件。写出相应进程的程 序段。 【解答】略第2章 进程管理2118试利用记录型信号量写出一个不会出现死锁的
