解第四版幻灯片

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1、第13、7章 习题讲解,操作系统 Operating System,1. OS的主要目标是什么？ (P31) 解答：1）方便性：方便用户、程序员； 2）有效性：提高软硬件资源利用率； 3）可扩充性：便于扩充功能和性能； 4）开放性：增加系统兼容性和互操作性。,Chap1 操作系统引论,2. OS的作用可表现在哪几个方面？ (P31) 解答：1）从一般用户的观点，可把OS看作是用户与计算机硬件系统之间的接口； 2）从资源管理角度看，可把OS视为计算机系统资源的管理者； 3）OS作为系统软件覆盖在裸机之上后，便可获得一台功能显著增强的虚拟机器，因此，OS还有扩充机器的作用。,Chap1 操作系统引

2、论,11. OS有那几大特征？最基本的特征是什么？（P31） 解答：基本特征是：并发、共享、虚拟、异步。最基本的特征是:并发性和共享性,Chap1 操作系统引论,14. 什么原因使OS具有异步性？ (P31) 解答：1）程序执行结果是不确定的，即程序运行结果是不可再现的。 2）每个程序在何时执行，多个程序间的执行次序以及完成每个程序的时间都是不确定的，即不可预知性。,Chap1 操作系统引论,24. 基于微内核的OS中，应用了哪些新技术？ (P31) 解答：微内核技术、客户/服务器技术、面向对象技术。,Chap1 操作系统引论,补充1、什么是多道程序设计? 实现多道程序设计的计算机需要哪些必不

3、可少的硬件支持? 采用多道程序设计会带来什么好处? 解答：在计算机内存中同时存放几道相互独立的程序，它们在管理程序的控制下相互穿插地运行，共享CPU和外设等资源。 硬件支持：中断技术、通道技术 优点：资源的利用率、系统吞吐量大。,Chap1 操作系统引论,补充2、操作系统是如何从单道批处理，发展到多道批处理，再到分时系统的，随之出现了哪些技术。 解答：1）单道多道批处理：提高资源利用率，产生了多道程序设计技术、通道、中断、作业管理、处理机管理、存储管理、设备管理、文件系统。 2）批处理分时系统：提高系统的交互能力，产生了时钟技术。,Chap1 操作系统引论,补充3、分时系统的出现让用户感受到了

4、什么好处？典型的分时系统是什么？ 解答：1）同时性或多路性：多用户同时操作、使用计算机 2）独占性：各终端用户感觉到自己独占了计算机； 3）及时性：用户请求在较短时间内相应； 4）交互性：用户能计算机进行人机对话。 典型的分时系统：UNIX,Chap1 操作系统引论,6.从动态性、并发性和独立性上比较进程和程序。（P84）答案见P36 7.说明PCB作用，为什么PCB是进程存在唯一标志。（P84） 解答：1）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。PCB 中记录了操作系统所需的用于描述进程情况及控制进程运行所需的全部信息。 2）在进程的整个生命周期中，系统总是通过其PC

5、B 对进程进行控制，系统是根据进程的PCB 而不是任何别的什么而感知到该进程的存在的。,Chap2 进程管理,13.进程切换时保存CPU状态信息包含哪些？（P84） 解答：1）通用寄存器 2）指令计数器 3）程序状态字 4）用户栈指针 注意：处理机状态是PCB的一部分，它描述了进程在处理机上执行时的各种信息；当进行进程切换时，处理机中的这些信息通通要被其它进程覆盖，所以必须保存。作业中有提到进程状态的部分，不在此列。,Chap2 进程管理,Chap2 进程管理,16.创建一个进程时所要完成的工作？ 解答： 分配一个唯一的进程标识符,索取一个空白PCB 为新进程的程序和数据分配内存空间 初始化进

6、程控制块，包括初始化标识符信息、处理机的状态信息和控制信息 设置相应的链接,18.同步应该遵循的基本原则？（P84） 答案见P51 空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待 19.记录型信号量的wait和signal 的物理含义 作业问题： 1） 只答出wait、signal操作的原子性。 2）只答出wait表示申请一个资源，signal表示释放一个资源。,Chap2 进程管理,解答： 1）wait操作意味着请求一个单位的资源； 若减1后S.value0时，表示资源已分配完 毕，故进程调用block原语进行自我阻塞，并被插入到等待队列中。 2）signal操作意味着释放一个单位的资源；若加1后S

7、.value=0,表示等待队列中仍有进程等待该资源，故进程调用wakeup原语唤醒一个等待进程。,Chap2 进程管理,21：如何使用信号量机制实现多个进程对临界资源的互斥访问？ 解答： 1）设置记录型信号量mutex，初值为1。 2）将访问临界资源的代码放置于wait(mutex)和 signal(mutex)之间。,Chap2 进程管理,23：在生产者消费者问题中，如果缺少了signal(full)和signal(empty)，对执行结果有何影响？,Chap2 进程管理,Producer： repeat wait(empty) wait(mutex) signal(mutex) signa

8、l(full) until false,Consumer： repeat wait(full) wait(mutex) signal(mutex) signal(empty) until false,(2)Wait(empty) 成功，继续（当缓冲区放满后，生产者进程也阻塞）,(1)Wait(full)不成功，消费者进程阻塞,Chap2 进程管理,24：在生产者消费者问题中，如果将两个wait操作即wait(full)和wait(mutex)互换位置，或者将signal(mutex)与signal(full)互换位置，结果会如何？,Chap2 进程管理,Producer： repeat wai

9、t(empty) wait(mutex) signal(mutex) signal(full) until false,Consumer： repeat wait(mutex) wait(full) signal(mutex) signal(empty) until false,(1)Wait(empty) 成功，继续,(3)Wait(mutex)失败，生产者进程阻塞,(2)Wait(mutex)成功，继续,(4)Wait(full)失败，消费者进程阻塞,Chap2 进程管理,Consumer： repeat wait(full) wait(mutex) signal(mutex) signa

10、l(empty) until false,Producer： repeat wait(empty) wait(mutex) signal(full) signal(mutex) until false,（1）Signal(full)成功,(2)Wait(full)成功,继续,（3）wait(mutex)失败，消费者阻塞,互换signal会不会死锁？,Chap2 进程管理,Chap2 进程管理,26、,Producer： begin repeat produce an item in nextp; wait(mutex); wait(full); buffer(in):=nextp; signa

11、l(mutex); until false; end,Consumer： begin repeat wait(mutex); wait(empty); nextc:=buffer(out); out:=out+1; signal(mutex); consume item in nextc; until false end,Chap2 进程管理,27、试利用记录型信号量写出不会死锁的哲学家进餐问题的算法。 答：var c:array04 of semaphore:=(1,1,1,1,1); process i Repeat 思考； Swait(ci, c(i+1) mod 5)； 进食； Ssi

12、gnal(ci, c(i+1) mod 5)； Until false;,Chap2 进程管理,31、什么是AND型信号量？试利用AND型信号量写出生产者-消费者问题的算法。,Process Pi(1m); /生产者 Repeat 生产一个产品； Swait(S,buf) ； 送产品到Buffer in ； in:=(in+1) mod n; Ssignal(S,prod) ； Until False ；,Process Cj(1n); /消费者 Repeat Swait(S, prod) ； 从Bufferout取产品； out:=(out+1) mod N； Ssignal(S, buf)

13、 ； 消费产品; Until False ；,Var S, buf, prod :semaphore:=1, N, 0; 信号量 Buffer:array0N-1 of item; 临界资源 in, out:integer:=0, 0; 是临界资源不是信号量 ,21：从调度性、并发性、拥有资源及系统开销方面比较进程与线程？（P84）解答见P76 23：何谓用户级线程和内核支持线程？（P84）解答见P79,Chap2 进程管理,补充1：有没有这样的状态转换，为什么？等待运行； 就绪等待 解答：没有。都要经过中间状态： 1.等待状态的进程获得所需的资源后，必须转入就绪状态，直到获得CPU后才能运行

14、。 2.进程在运行过程中才会请求资源，才有可能因请求不到资源而转入等待状态。,Chap2 进程管理,补充2：一个状态转换的发生，是否一定导致另一个转换发生，列出所有的可能。 解答：不一定。可能的情况如下： 1）执行阻塞 导致 就绪执行（就绪队列不空） 2）执行就绪 导致 就绪执行 3）阻塞就绪 可能导致 就绪执行 （在抢占方式下，该进程优先级高于当前进程和就绪队列中的所有进程）,Chap2 进程管理,补充3：用wait-signal操作解决下图之同步问题:,Chap2 进程管理,get,copy,put,f,s,t,g,Var Sfull, Sempty, Tfull, Tempty:semp

15、hore:=0,1,0,1;,Get进程： Begin Repeat Wait(Sempty); Get(f, s); Signal(Sfull); Until false; end,Copy进程： Begin Repeat Wait(Sfull); Wait(Tempty); Copy(s, t); Signal(Sempty); Signal(Tfull); Until false; end,Put进程： Begin Repeat Wait(Tfull); Put(t, g); Signal(Tempty); Until false; end,Chap2 进程管理,Chap3 处理机调度与

16、死锁,6. 为什么要引入高响应比优先调度算法？优点？ 答： FCFS只考虑了等待时间，没有考虑作业的运行时间，而SJF恰恰相反，只考虑了作业的运行时间，没有考虑等待时间。而引入高响应比优先调度算法既考虑了等待时间，又考虑作业的运行时间，可以改善处理机的调度性能。 优点：既有利于短作业，又兼顾长作业，还考虑到了进程等待时间长短问题，改善了改善处理机的调度性能。,Chap3 处理机调度与死锁,9. 在选择调度方式和调度算法时,应遵循的准则是什么？ 答： a. 面向用户的准则有周转时间短,响应时间快,截止时间的保证,以及优先权准则。 b. 面向系统的准则有系统吞吐量高,处理机利用率好,各类资源的平衡利用。,Chap3 处理机调度与死锁,11.何谓静态和动态优先级？确定静态优先级的依据是什么？ 答：静态优先级是在创建进程时确定的，且在进程的整个运行期间保持不变。动态优先级是指，在