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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 运算机操作系统期末复习指导（本科）中心电大运算机教研室运算机操作系统课程是中心电大运算机科学与技术专业的一门必修课；通过学习使学 员把握运算机操作系统的组成及基本设计原理,基本概念和相关的新概念和名词术语；了 解运算机操作系统的进展特点、设计技巧和方法,对常用运算机操作系统（如 Dos 、Windows 和 UNIX/Linux）会进行基本的操作使用；该课程使用的教材为运算机操作系统（第2 版）,吴企渊、梁燕编著,清华高校出版社 2003 年 8 月出版；主要内容包括：运算机操作系统概述、作业治理、文件治理、存 储治理、输入输出设备治理、进程及
2、处理机治理、操作系统结构和程序设计,并附录课程 试验；操作系统是运算机系统的基本组成部分,是整个运算机系统的基础和核心；运算机操 作系统课程是理论性和实践性都较强的课程,具有概念多、较抽象、涉及面广的特点；为 帮忙大家复习这门课程,下面依据教案大纲,对各章的重点、难点进行归纳、总结,给出 解答问题的指导,最终给出练习及参考解答,供大家复习时参考；一、 各章复习要点第一章 运算机操作系统概述1、操作系统的概念 操作系统（ Operating System,OS）是便利用户、治理和掌握运算机软硬件资源的系统 软件（或程序集合）；从用户角度看,操作系统可以看成是对运算机硬件的扩充；从人机交互方式来看
3、,操 作系统是用户与机器的接口；从运算机的系统结构看,操作系统是一种层次、模块结构的 程序集合,属于有序分层法,是无序模块的有序层次调用；操作系统在设计方面表达了计 算机技术和治理技术的结合；2、操作系统的进展形成了五大类型 操作系统的五大类型是批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系 统、分布式操作系统；多通道批处理操作系统 多道程序设计：即在系统内（内存）同时存放并运行几道相互独立的程序；多道程序设计的基础：是将运行过程进一步细化成几个小的步骤,从而实现宏观上的 并行；但从微观上看,内存中的多道程序轮番地或分时地占用处理机,交替执行；多道批处理系统 =批处理系统 +多道程序设
4、计技术 分时与实时分时：鉴于CPU 运转的高速度,把CPU 的时间分成很短的时间片（例如,几十至几百毫秒）进行工作；时间片的大小影响系统的响应时间,并与系统用户的数量、系统时间 片的切换速度有关；实时是指运算机对于外来信息能够以足够快的速度进行处理,并在被控对象答应的时 间范畴内做出快速反应；实时系统对交互才能要求不高,但要求牢靠性有保证；网络操作系统与分布式操作系统 分布式操作系统是网络操作系统的更高级形式,它保持网络系统所拥有的全部功能,同时又有透亮性、牢靠性、高性能等；网络操作系统与分布式操作系统虽然都属于治理分1 / 15 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 15
5、页精选学习资料 - - - - - - - - - 布在不同地理位置的运算机,但最大的差别是：网络操作系统的工作,用户必需知道网 址,而分布式系统用户就不必知道运算机的准确地址；3、操作系统的五大功能 作业治理：包括任务、界面治理、人机交互、图形界面、语音掌握和虚拟现实 等；文件治理：又称为信息治理；储备治理：实质是对储备“ 空间” 的治理,主要指对主存的治理；设备治理：实质是对硬件设备的治理,其中包括对输入输出设备的安排、启动、完成和回收；进程治理：实质上是对处理机执行“ 时间” 的治理,即如何将 CPU 真正合理地分 配给每个任务；4、表征操作系统的属性 主要有：响应系数,并发性,信息的共
6、享、保密与爱护,可扩充性、可移植性、可读 性、可生成性,安全牢靠性,可测试性等；其次章 作业治理1、基本概念 作业 Job是让运算机完成一件事或任务,可大可小,可多可少；作业步 Job steps ：作业次序执行的工作单元；作业流 Job Stream ：作业步的掌握流程；作业类别分为终端型作业和批量型作业；2、三代用户界面 第一代用户界面：操作命令和系统调用（一维空间）其次代用户界面：图形界面（二维空间）第三代用户界面：虚拟现实的界面元素（三维空间）3、界面治理的功能 实现高效的人机通信 改善运算机的可用性、可学性和有效性 支持三维及多媒体技术 为广大用户供应适应不同应用的众多界面构造工具及
7、语言 4、作业调度 作业调度功能（1）采纳 JCB（作业掌握块）表格,记录各作业状况；（2）按选定的算法,从后备作业队列中选出一部分（多道）或一个作业投入运行；（3）为被选中的作业做好运行前的预备工作,例如建立相应的执行进程和安排系统资源；（4）作业运行终止的善后处理工作；作业调度算法（1）先来先服务（FCFS）=（作业完成时刻i 作业提交时刻 i）/n个作业作业平均周转时间（2）最短作业优先：在作业内容参差很不均衡时有合理性（3）最高响应比优先 响应比 系数 作业响应时间（等待运行）/作业运行时间（4）定时轮转法：按时间片分为固定时间片和不固定时间片（5）优先数法：急事先办的原就2 / 15
8、 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - （6）大事驱动法：MS-Windows 采纳此算法 5、Shell 命令说明和掌握语言 Shell 是用户与操作系统交互作用的界面；作为命令说明程序它接收用户输入的命令,进 行分析,创建子进程实现命令的功能,等子进程终止工作后,发出提示符；此外,Shell 仍 是一种高级程序设计语言,有变量、关键字、各种掌握语句,支持函数模块,有自己的语 法结构；第三章 文件治理1、文件治理的任务与功能 任务：把储备、检索、共享和爱护文件的手段,供应应操作系统本身和用户,以达到 便利用户和提高资
9、源利用率的目的；功能：-安排与治理外存,实现按名存取-供应合适的储备方法-文件共享、爱护,解决命名冲突,掌握存取权限 文件的组织结构：文件、文件元素、文件系统,其中文件系统包含文件治理程序（文 件和目录的集合）和所治理的全部文件；2、文件分类（1）按文件性质与用途分：系统文件、库文件、用户文件（2）按操作爱护分：只读文件、可读可写文件、可执行文件（3）按使用情形分：暂时文件、永久文件、档案文件（4）按用户观点分：一般文件、目录文件、特殊文件（5）按存取的物理结构分：次序（连续）文件、链接文件、索引文件（6）按文件的规律储备结构分：有结构文件、无结构文件（7）按文件中的数据形式分：源文件、目标文
10、件3、文件的规律结构和物理结构 文件的规律结构-从用户使用角度确定的文件结构-按文件名及记录号存取文件,是一维、连续的字符序列,便利储备、检索或加 工-文件由如干个规律记录组成,并加以命名或编号 文件的物理结构 又称文件的储备结构,是指文件在储备介质上的储备组织形式,与储备介质的存 储性能有关；闲暇空间的治理方法主要有：闲暇表法、闲暇链表法、成组链接法4、文件目录（ 1）文件目录分类：一级文件目录、二级文件目录、多级文件目录（ 2）文件目录的治理 目录做成文件,文件系统便于内部统一治理,目录文件在使用时调入内存；在操作系统中,大量采纳“ 表格” 治理；5、文件存取掌握 解决文件爱护、保密和共享
11、 常用的文件存取掌握方法有：存取掌握矩阵、用户权限表、使用口令、使用密码 Unix/Linux 系统的安全性与运算机病毒简介3 / 15 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 6、文件系统的数据结构和表示 UNIX 或 Linux 操作系统中文件系统的主要特点（ 1）操作系统文件的目录组织是一个树形结构；（ 2）文件本身是无结构的字符流；（ 3）把外部设备的特殊文件和一般文件以及目录文件都统一在文件这一概念之下；第四章 储备治理1、储备治理的基本概念 规律地址与物理地址 在具有地址变换机构的运算机中,答应程序中编排的地
12、址和信息实际存放在内存中 的地址有所不同；前者叫规律（相对）地址,后者叫物理（肯定）地址；重定位：将规律地址转换为物理地址；三级储备器结构辅存主存高速缓存为三级储备器结构,从辅存到高速缓存,储备器容量减小,存取时间削减,速度增加,但每位储备器成本增加了；虚拟储备治理 虚存是由操作系统调度,采纳内外存的交换技术,各道程序在必需使用时调入内 存,不用的调出内存,这样似乎内存容量不受限制；虚存的特点：（1）虚存容量不是无限的,极端情形受内存和外存可利用的总容量限制；（2）虚存容量仍受运算机总线地址结构限制；（3）速度和容量的“ 时空” 冲突,虛存量的“ 扩大” 是以牺牲 存交换时间为代价的；储备治理
13、的任务和功能 任务是便利用户,提高内存资源的利用率,实现主存共享；CPU工作时间以及内外功能主要有主存的安排和回收、地址映射、主存扩充、内存的共享和爱护技术2、分区安排储备治理 分为固定分区、可变分区、可重定位分区、多重分区；内存“ 扩充” 技术：交换：由操作系统做,用户不知道；掩盖：由用户掌握,操作系统供应掩盖机制；内存爱护技术：爱护系统工作区和用户作业区,特殊是如何防止系统区被破坏；方法 有储备爱护键、界限寄存器3、恳求页式储备治理（1）页式储备治理实现原理 基于程序在运行时不需要一开头都装入内存（局部性原理）,更不应当把最近较长一 段时间内不用的程序装入内存；（2）页表的作用是将规律页号
14、转换为物理块号；（3）页面剔除算法先进先出算法 FIFO 、循环检测法、最近最少使用页面先剔除（LRU ）、最不常常使用 的页面先剔除（LFU ）、最近没有使用页面先剔除（NUR ）、最优剔除算法（OPT）等；（4）页式储备治理的优、缺点优点：虛存量大,适合多道程序运行,用户不必担忧内存不够的调度操作；4 / 15 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 内存利用率高,不常用的页面尽量不留在内存；不要求作业连续存放,有效地解决了“ 碎片” 问题；与分区式相比,不需移动作 业；与多重分区比,无零星碎片产生；缺点：要处理页面
15、中断、缺页中断处理等,系统开销较大；有可能产生“ 抖动” ；地址变换机构复杂,为提高速度采纳硬件实现,增加了机器成本；4、段式、段页式储备治理 段式、页式储备治理的对比表参考教材 117页；段页式储备治理特点：每一段分如干页,再按页式治理,页之间不要求连续；用分段方法安排治理作业,用分页方法安排治理内存；兼有段式和页式治理的优点,系统复杂和开销增大,一般在大型机器上才使用；第五章 输入输出设备治理1、设备治理的任务和功能 设备治理的任务（1）按用户需求提出的要求接入外部设备,系统按肯定算法安排和治理掌握,而用户 不必关怀设备的实际地址和掌握指令；（2）尽量提高输入输出设备的利用率,例如发挥主机
16、与外设以及外设与外设之间的真 正并行工作才能；设备治理的功能（1）安排设备（2）掌握和实现真正的输入输出操作（3）对输入输出缓冲区进行治理（4）在一些较大系统中实现虚拟设备技术2、外部设备分类（ 1）按系统和用户分：系统设备、用户设备（ 2）按输入输出传送方式分（UNIX 或Linux 操作系统）：字符型设备、块设备（ 3）按资源特点分：独享设备、共享设备、虚拟设备（ 4）按设备硬件物理特性分：次序存取设备、直接存取设备（ 5）按设备使用分：物理设备、规律设备、伪设备设备 I/O方式：询问、中断、通道I/O 设备安排算法：先来先服务（3、外部设备的安装 设备驱动程序的作用、分类、使用；FCFS
17、）、按优先级进行安排 CPU 与外部信息的交换：程序直接掌握方式、中断掌握方式、DMA 方式和通道方式总线与接口： PC 系统总线、标准接口类型、USB 接口4、设备治理技术（ 1）I/O 设置缓存理由解决信息的到达率和离去率不一样的冲突；缓存起中转站的作用；在通道或掌握器内设置局部寄存器作为缓冲储备器,可暂存 I/O信息,以削减中断CPU的次数；这种情形可进一步推广,使得一次读入的信息可多次重复使用；（ 2）虚拟设备的技术（SPOOLing ）5 / 15 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - SPOOLing ,即
18、外围设备联机并行操作,它是关于慢速字符设备如何与运算机主机交换 信息的一种技术,通常也叫做“ 假脱机技术” ；是一种预输入、缓输出和转储的治理技术 . SPOOLing 系统的特点：提高了 I/O 速度；将独享设备改造为共享设备（典型例子是打印机的“ 共享” ）；实现了虚拟设备功能；5、设备处理程序编制内容设备驱动程序的功能（1）将接收到的抽象要求转换为详细要求；（2）检查用户 I/O 恳求的合法性,明白I/O设备的状态,传递I/O有关参数,设置设备的工作方式；（3）发出 I/O命令,启动安排到的I/O设备,完成指定的I/O 操作；（4）准时响应由掌握器或通道发来的中断恳求,并依据其中断类型调
19、用相应的中断处理程序进行处理；（5）对于设置有通道的运算机系统,驱动程序仍应能够依据用户的 I/O 恳求,自动地构成通道程序；设备驱动程序的特点（1）驱动程序主要是在恳求I/O的进程与设备掌握器之间的一个通信程序；（2）驱动程序与 I/O 设备的特性紧密相关；（3）驱动程序与 I/O 掌握方式紧密相关；（4）由于驱动程序与硬件紧密相关,因而其中的一部分程序用汇编语言书写,目前有 很多驱动程序,其基本部分已经固化,放在 ROM 中；设备处理方式将抽象要求转换为详细要求；检查I/O恳求的合法性；读出和检查设备的状态；传送必要的参数；方式的设置；I/O设备启动；第六章 进程及处理机治理1、进程的引入
20、（1）进程调度属于低级处理机治理,即确定系统中哪个进程将获得 CPU；而作业调度 属于高级处理机治理,即确定系统中哪些作业将获得 CPU；（2）进程是一个具有肯定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动；（3）引入进程的意义是描述多道程序设计系统中程序的动态执行过程；2、进程的定义及特点（1）程序和进程的区分见教材 153页的表 6-2；（2）进程的五个基本特点：动态性、并发性、独立性、制约性、结构性；（ 3）进程与线程：线程是由进程进一步派生出来的一组代码（指令组）的执行过程；3、进程调度（1）进程的三个基本状态及转换三个基本状态是等待、执行和就绪,在肯定的条件下,进程的状态将发生转换；
21、见教材 158页图 6-1；（2）进程调度算法主要有先来先服务（FCFS）、轮转法、多级反馈轮转法、优先数法；（ 3）进程掌握块（PCB）是进程存在的唯独标志,它描述了进程的动态性；4、进程通信（1）进程的同步与互斥6 / 15 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 进程的同步与互斥是指进程在推动时的相互制约关系；一般来说同步反映了进程之间的协作性质,往往指有几个进程共同完成一个任务时在 时间次序上的某种限制,进程相互之间各自的存在及作用,通过交换信息完成通信；如接力竞赛中一组队员使用接力棒等；进程互斥表达了进程之间对
22、资源的竞争关系,这时进程相互之间不肯定清晰其它进程 情形,往往指多个任务多个进程间的通讯制约,因而使用更广泛；如打篮球时双方挣抢篮板球等；（2）临界区 一次仅答应一个进程使用的共享资源称为临界资源,每个进程中拜访临界资源的程序 段称为临界区；（3）原语 原语是不行中断的过程；加锁 /开锁（ LOCK/UNLOCK）原语 优点是实现互斥简洁；缺点是效率很低；信号量（ Semaphore）及 PV操作 PV 操作能够实现对临界区的治理要求；它由P 操作原语和V 操作原语组成,对信号量进行操作,详细定义如下： P（S）：将信号量 S 的值减 1,即 S=S-1；假如 S 0,就该进程连续执行；否就该
23、进程置为等待状态,排入等待队列； V （S）：将信号量 S 的值加 1,即 S=S+1；假如 S0,就该进程连续执行；否就释放队列中第一个等待信号量的进程；信号量的数据结构为一个值和一个指针,指针指向等待该信号量的下一个进程；信号量的值与相应资源的使用情形有关；当它的值大于0 时,表示当前可用资源的数量；当它的值小于0 时,其肯定值表示等待使用该资源的进程个数；留意信号量的值仅能由PV 操作来转变；一般来说,信号量 S 0 时, S 表示可用资源的数量；执行一次 P 操作意味着恳求安排一个单位资源,因此 S 的值减 1；当 S0 时,表示已经没有可用资源,恳求者必需等待别的进程释放该类资源,它
24、才能运行下去；而执行一个V 操作意味着释放一个单位资源,因此S 的值加 1；如 S 0,表示有某些进程正在等待该资源,因此要唤醒一个等待状态的进程,使之运行下去；消息缓冲通信原语高级通信原语,用于一组信息发送（5、死锁（1）死锁的概念Send）与读取（ Read）；死锁是两个或两个以上的进程中的每一个都在等待其中另一个进程释放资源而被封 锁,它们都无法向前推动,称这种现象为死锁现象；产生死锁的缘由是共享资源有限,多个进程对共享资源的竞争,而且操作不当；（2）产生死锁的四个必要条件是资源互斥使用、保持和等待、非剥夺性、循环等待；（3）解决死锁的方法 一般有死锁的预防,即破坏产生死锁的四个必要条件
25、中的一个或多个,使系统绝不会 进入死锁状态；死锁的防止,即在资源动态安排的过程中使用某种方法防止系统进人死锁 状态；以及答应系统产生死锁,然后使用检测算法准时地发觉并解除它；第七章 操作系统结构和程序设计7 / 15 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1、操作系统的设计目标和原就 操作系统的设计目标：正确性、安全牢靠性、可扩充性和可移植性、易爱护性；分层原就：步骤、方法、层次间的调用；有序分层法 分块原就：模块接口法 2、层次结构设计 操作系统的结构模型：层次模块模型、整体内核模型、进程模型和对象模型；操作系统的结
26、构设计步骤：总体设计、逐步求精、结构码；3、DOS 模块结构, Windows编程模式, Linux 程序模块举例二、例题解读 如何懂得操作系统在运算机系统中的位置？解：操作系统是软件,而且是系统软件；它在运算机系统中的作用,大致可以从两方面体 会：对内,操作系统治理运算机系统的各种资源,扩充硬件的功能；对外,操作系统供应 良好的人机界面,便利用户使用运算机；它在整个运算机系统中具有承上启下的位置；系统调用与一般过程调用的区分；解：系统调用在本质上是一种过程调用,但它是一种特殊的过程调用,它与一般过程调用 的主要区分如下：（ 1）运行状态不同；一般的过程调用,其调用和被调用过程都是用户程序,它
27、们都运行 在同一系统状态下；而系统调用的调用过程是用户程序,它运行在用户态,其被调用过程 是系统过程,运行在系统态；（ 2）进入方式不同；一般过程调用可以直接通过过程调用语句将掌握转移到被调用过 程；而执行系统调用时,由于调用和被调用过程处于不同系统状态,必需通过访管中断进 入；（ 3）代码层次不同；一般过程调用中的被调用程序是用户级程序,而系统调用是操作系 统中的代码程序,是系统级程序；下表给出作业 l, 2,3 的提交时间和运行时间；采纳先来先服务调度算法和短作业优 先调度算法,试问平均周转时间各为多少？（时间单位：小时,以十进制进行运算；）作业号提交时间运行时间1 0.0 8.0 2 0
28、.4 4.0 3 1.0 1.0 【分析】解答这道题第一需要清晰作业调度算法的含义（先来先服务调度算法和短作业优 先调度算法）,仍要清晰：作业周转时间作业完成时间作业提交时间,作业平均周转时间各作业周转时间之和 况；解：/作业数,为此我们画下面这样一个表来明确各作业的执行情采纳先来先服务调度策略,就调度次序为 l、2、3；作业号提交时间运行时间开头时间完成时间周转时间1 0.08.00.08.0 8.0 2 0.44.08.0 12.0 11.6 3 1.0 1.0 12.0 13.0 12.0 平均周转时间 T（ 811.6 12）/310.53 采纳短作业优先调度策略,就调度次序为 l、3
29、、2；8 / 15 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 作业号提交时间运行时间开头时间完成时间周转时间1 0.0 8.0 0.0 8.0 8.0 3 1.0 1.08.09.08.0 2 0.4 4.0 9.0 13.0 12.6 平均周转时间 T（ 8812.6）/39.53 试述文件治理系统设置打开文件、关闭文件命令的缘由；解：操作系统需要处理大量用户文件,而拜访一个文件需要查询目录,有时甚至需要多次 查询目录；由于文件目录与文件一起存放在辅存上,当存取文件时,必需先到辅存中读取 文件目录信息,从中获得文件的存放
30、地址,然后再去存取文件；这样一来,文件信息的存 取将花费很多时间；假如将整个文件目录放入主存,虽然可以提高存取速度,但这需要占 用大量主存空间,明显这也是不行取的；实际上,在一段时间内使用的文件数总是有限的,因此只要将目录中当前要使用的那些 文件的目录表目复制到内存中就可以了；这样既不占用太多的主存空间,又可显著提高查 询文件目录的速度；为此,大多数操作系统中设置了两个文件操作：打开文件和关闭文 件；打开文件操作完成的功能是将文件的有关目录信息复制到主存活动文件表中,以建立用 户和这个文件的联系；关闭文件操作的功能是用户宣布这个文件当前不再使用,系统将其 在主存中的相应目录信息删去,因而也就切
31、断了用户同这个文件的联系；采纳可变分区治理储备空间时,如主存中按地址次序依次有五个闲暇区,大小分别为15K 、 28K 、 10K 、 226K 、110K ；现有五个作业J1 到 J5,它们所需的主存空间依次是10K 、15K 、 102K、26K 、 180K；问假如采纳首次适应安排算法,能否把这五个作业按 J1到 J5的次序全部装入主存；使用哪种安排算法装入这五个作业,可使主存的利用率最高？解：按首次适应安排算法,不能把这五个作业全部依次装入主存；这时 J1、J2 装入第 1、2个闲暇区, J3、J4装入第 4、5 个闲暇区, J5 有 180K ,无法装入仅有的 10K 闲暇区；能使主
32、存利用率最高的是采纳正确适应安排算法；这时,这五个闲暇块分别装入作业J2、J4、 J1、J5、J3；某虚拟储备器的用户编程空间共32 个页面,每页为1KB ,内存为16KB ；假定某时刻一用户页表中已调入内存的页面的页号和物理块号的对比表如下：请运算规律地址页号物理块号0 5 1 10 2 4 3 7 0A5C（H）所对应的肯定地址；【分析】在分页储备治理方式中,规律地址结构为：页号 p 页内地址 d 假如给定的规律地址是 A,页面大小为 L,就页号 p 和页内地址 d 可按下式求得： p=int A/L d=A mod L 其中, int 表示取结果的整数部分,mod 表示取结果的余数部分；
33、页号的位数表示地址空间中最多可容纳的页面个数,页内地址的位数表示每页的大小,页表的作用是实现从页号到物理块号的地址映射；在页式储备治理中,规律空间页的大小与主存地址空间中块的大小相同；解：页式储备治理的规律地址分为两部分：页号和页内地址；由已知条件“ 用户编程空间9 / 15 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 共 32 个页面” ,可知页号部分占5 位；由“ 每页为1KB ” , 1K=210,可知内页地址占10位；由“ 内存为16KB ” ,可知有16 块,块号为4 位；规律地址 0A5C （H）所对应的二进制表
34、示形式是：000 1010 0101 1100 ,依据上面的分析,下划线部分为页内地址,编码“ 000 10”为页号,表示该规律地址对应的页号为2；查页表,得到物理块号是 4（十进制）,即物理块地址为：01 00 ,拼接块内地址 10 0101 1100,得 01 0010 0101 1100,即 125C（H）；某采纳页式储备治理的系统,接收了一个共7 页的作业,作业执行时依次拜访的页为： 1、2、3、4、 2、1、5、6、2、1、2、 3、7；当内存块数量为 4 时,请分别用先进先出（FIFO ）调度算法和最近最少使用（LRU ）调度算法,运算作业执行过程中会产生多少次缺页中断？写出依次产
35、生缺页中断后应剔除的页；（全部内存开头时都是空的,凡第一次 用到的页面都产生一次缺页中断；要求写出运算过程）解：（1）采纳先进先出（FIFO）调度算法,页面调度过程如下：页面次序1 2 3 4 2 1 5 6 2 1 2 3 7 主存1 1 1 1 5 5 5 5 3 3 2 2 2 2 6 6 6 6 7 页面3 3 3 3 2 2 2 2 情形4 4 4 4 1 1 1 【分析】使用 FIFO 置换算法时,剔除最先进入内存的页面；例如,当加灰页面 5 要换入内存 时,此时内存中的页面情形是 1,2, 3 和 4（加灰的部分）,其中页面 4 是最近新换入 2 换入的时间晚（参考加框部分的演示
36、）,所以依据该置换算法,需淘 的,页面 3 比页面 汰最早进入内存的页面 1,换入页面 5；所以,共产生 10 次缺页中断,依次剔除的页是 1、2、3、4、5、6；（2）采纳最近最少使用（LRU ）调度算法,页面调度过程如下：页面次序1 2 3 4 2 1 5 6 2 1 2 3 7 主存1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 页面3 3 5 5 3 3 情形4 4 6 6 7 【分析】使用 LRU 置换算法时,剔除最近最少使用的页面；例如,当加灰页面 5 要换入内存 时,此时内存中的页面情形是 1,2,3 和 4（加灰的部分）,我们考查加灰页面 5 之前的 3 是最 页面
37、序列,分别是 1,2,4,3 （参考加框部分的演示）,可见在内存中的页面 近用得最少的,所以依据该置换算法,需剔除页面 3,换入页面 5；因此,共产生 8 次缺页中断,依次剔除的页是 3、4、5、6；试述分页式储备治理系统和分段式储备治理系统的主要区分；解：分页和分段有很多相像之处,比如两者都不要求作业连续存放；但在概念上两者完全不同,主要表现在以下几个方面：（1）页是信息的物理单位,分页是为了实现非连续安排,以便解决内存碎片问题,或者 说分页是由于系统治理的需要；段是信息的规律单位,它含有一组意义相对完整的信息,分段的目的是为了更好地实现共享,满意用户的需要；（2）页的大小固定,由系统确定,
38、将规律地址划分为页号和页内地址是由机器硬件实现 的；而段的长度却不固定,打算于用户所编写的程序,通常由编译程序在对源程序进行编 译时依据信息的性质来划分；10 / 15 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - （3）分页的作业地址空间是一维的；分段的地址空间是二维的；解：为什么说有了通道技术和中断技术才真正做到了 CPU 与外设的并行操作？通道是负责外围设备与主存之间进行数据交换,能单独完成输入输出操作的处理机；有了通道,主存和外围设备之间的数据交换就不要 CPU 干预了, CPU 可以做与输入输出无关的其他工作,从而
39、使运算机系统获得了CPU 与外围设备之间并行工作的才能； I/O 中断是通道和CPU 和谐工作的一种手段；假如没有中断技术,CPU 就要不断去查询通道以及设备执行的情形,这样一来,CPU 仍是把大量的时间花在了查询上,不能很好地为其他进程服务；使用中断技术,CPU 可以完全不管通道和设备的执行情形,由于无论操作正常终止或操作反常终止,通道都会发出中断,通知 CPU 来处理；综上所述,通道技术和中断技术的显现,使得主存可以直接与外设交换数据,而 CPU 得以并行地工作,大大提高了 CPU 的使用效率；某分时系统的进程显现如下图所示的状态变化；运行等磁盘读文件等待打印机输出结果就绪进程队列试问：（
40、 1）你认为该系统采纳的是何种进程调度算法？（2）把图中所示的六个状态变化的缘由写出来；【分析】从图中可以看出在、和“ 就绪进程队列” 之间存在一个环路,有的进程在执行过程中被剥夺处理机,排入就绪队列的尾部,等待下一次调度,同时进程调度程序又去调度当前就绪队列中的第一个进程,这样的进程调度算法为时间片轮转法；解：（1）该分时系统采纳的进程调度算法是时间片轮转法；（2）进程被选中,变成运行态；时间片到,运行的进程排入就绪队列尾部；运行的进程启动打印机,等待打印；打印工作终止,等待的进程排入就绪队列尾部；等待磁盘读文件工作；磁盘传输信息终止,等待的进程排入就绪队列尾部；怎样懂得操作系统的作业调度和
41、进程调度的关系？解：作业调度和进程调度都属于处理机调度；作业调度是处理机治理的高级形式,它的主要功能是审查系统是否能满意用户作业的资源要求以及依据肯定的算法来选取作业；进程调度是处理机治理的低级形式,它的主要功能是依据肯定的算法将 的一个进程；11 / 15 CPU 分派给就绪队列中名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 操作系统中作业的状态主要有：提交、后备、执行、完成,进程的状态主要有等待、就绪、执行；作业调度和进程调度的转换关系见下图；进程调度就绪执行等待提交后备执行作业调度完成作业调度作业的状态及其转换用 PV
42、 操作实现进程间的同步与互斥应当留意什么？解：用 PV 操作实现进程间的同步与互斥,应当留意以下四方面问题：（ 1）对每一个共享资源都要设立信号量；互斥时对一个共享资源设立一个信号量；同步时对一个共享资源可能要设立两个或多个信号量,要视由几个进程来使用该共享变量而定；（ 2）互斥时信号量的初值一般为 1；同步时至少有一个信号量的初值大于等于 1；（ 3）PV 操作肯定要成对调用；互斥时在临界区前后对同一信号量作 PV 操作；同步时就对不同的信号量作 PV 操作, PV 操作的位置肯定要正确；（ 4）对互斥和同步混合问题,PV 操作可能会嵌套,一般同步的 PV 操作在外,互斥的PV 操作在内；三、课程练习及参考解答一、填空1、设备 I/O 方式有如下三种：_、_和_；2、文件存取方式按存取次序通常分 _、_ ,仍有一类_；3、从用户观点看,UNIX 系统将文件分三类：_、_ 和_；4、引起死锁的四个必要条件是、_、和_ ；5、进程的三个最基本状态是_、_和_；6、传统操作系统供应编程人员的接口称为 _；7、三代人机界面的进展是指：_、_和_；8、常用的进程调度算法有 _