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1、第一章操作系统的基本概念一.填空题1.1.计算机系统是由硬件系统和一系统两部分组成。2.2.操作系统是计算机系统的一种系统软件，它以尽量合理、有效的方式组织和管理计算机的，并控制程序的运行，使整个计算机系统能高效地运行。3.3.从资源分配的角度讲，计算机系统中的资源分为处理机、输入/输出设备和文件资源。4.5.按内存中同时运行程序的数目可以将批处理系统分为两类：单道批处理系统和o5.6.操作系统的主要性能参数有 和利用率等。前者指的是单位时间内系统处理的作业量。后者指的是在一个给定时间内，系统的一个指定成分被使用的时间比例。6.4.并发和 是操作系统的两个最基本的特征，两者之间互为存在条件。7
2、.7.系统不允许用户随时干预自己程序的运行。8.8.实时系统通常采用_ _ _ _ 方法来提高可靠性。9.9.UNIX操作系统是著名的_ _ _ _ 系统。10.10.DOS系统是_ _ _ _操作系统。11.11._ 系统一般采用时间片轮转的办法，使一台计算机同时为多个终端用户服务，对每个用户都能保证足够快的响应时间，并提供交互会话能力；12.12._ 系统是操作系统的另一种类型，要求对外部输入的信息能以足够快的速度进行处理，并在被控对象允许的时间范围内作出快速响应，其响应时间要求特别高。13.13.允许多个用户在其终端上同时交互地使用计算机的OS称为分时O S,它通常采用一一策略为用户服务
3、;14.14.允许用户把若干个作业提交计算机系统集中处理的O S,称为批处理O S,衡量这种系统性能的一个主要指标是系统的_ _ _ _ _。15.15.在_ _ _ _ 的控制下，计算机系统能及时处理由过程控制反馈的数据并作出响应。设计这种系统时，应首先考虑系统的实时性和可靠性。解答：1.答：软件2.答：资源3.【答案】存储器【解析】计算机系统中的资源分为硬件资源和软件资源。硬件资源有处理机、内/外存储器及输入/输出设备。而软件资源指的是程序、数据和相应的文档。从资源管理的观点,操作系统是计算机资源系统的管理系统，它提供了处理机管理、存储器管理、输入/输出设备管理和信息文件管理的功能。对每种
4、资源的管理都可从提供资源情况的记录、资源分配策略、资源分配和回收等儿个方面来加以讨论。4.答：多道批处理系统5.答：吞吐率6.答：共享7.答：批处理8.【答案】双工体制【解析】在实时系统中，为了追求高可靠性，最一般的方法是采用硬件的冗余技术.所谓双工体制，就是采用性能完全一样的两套设备并让它们同步工作。9.答案：分时系统10.答案：单 用 户（或单用户、单任务）11.答案：分时系统12.答案：实时系统13.【答案】时间片轮转14.【答案】吞吐率15.【答案】实时OS二.简答题1.1.简 述操作系统有哪些特征？2.2.操作系统的功能有哪儿方面？它们各自的含义是什么？3.3.操作系统有哪几种类型，
5、各自的工作方式是怎样的？4.4.简述操作系统在一个计算机系统中的地位。5.5.试对分时系统和实时系统进行比较。6.6、什么是操作系统？它有什么基本特征？7.7、在批处理系统、分时系统利实时系统中，分别常用哪种调度算法？8.8.简述三种基本类型操作系统的优缺点。9.9、简述设备管理的任务和功能。10.1 0.现有一下应用计算机的场合，请为其选择适当的操作系统。1）航天航空，核变研究;2）国家统计局数据处理中心：3）学校学生上机学习编程4）高炉炉温控制；5）民航定票系统，6）发送电子邮件（在两个地区之间）解答：1.【解析】（1）并行性：即系统中存在着多个程序，宏观上它们同时“运行”。而实际上，在单
6、CPu系统中，这些并发执行的程序是交替的在CPU上运行。(2)共享性：即系统中存在的多个并发执行的程序，它们共享系统所有的软、硬件资源2.【解析】操作系统负责管理计算机系统的所有资源，并调度这些资源的使用。具体来说，其主要功能有：(1)处理机管理处理机管理也称为进程管理，主要解决的问题是按定的算法将处理机分配给系统中某个并发执行的程序即“进程”，使CPU资源得到充分地应用。(2)存储管理存储管理主要负责内存空间的管理，按一定策略为多个并发执行的程序(进程)分配内存空间，以充分利用内存空间，并负责保证内存中各程序间的信息不相互破坏、窃取。(3)设备管理设备管理负责对系统中所有的输入/输出设备进行
7、管理，除了一般意义 上 的I/O设备外，这里还应包括外存、通道、控制器。设备管理负责对设备进行分配、启动和故障处理。目的是提高设备使用效率，方便用户进行输入/输出。(4)文件管理计算机系统中的信息是以文件形式存放在外存上的。文件管理的任务是负责对系统中的文件进行存储、组织、检索等对文件的操作，以方便用户对文件的访问，并解决多用户间文件的共享、保护、保密等问题。(5)作业管理作业管理的任务是为用户提供一个使用计算机系统的环境，使用户能有效、方便地组织自己的作业(工作流程)，并尽可能地提高整个系统的效率。3.【解析】操作系统的基本类型有：批处理系统、分时系统、实时系统、个人计算机操作系统、网络操作
8、系统和分布式操作系统。(1)批处理系统在批处理系统中，用户不能直接控制其作业的运行。一个作业包括：程序、数据和作业说明书，作业说明书中描述该作业的处理要求。用户通过输入设备将作业提交给系统后，系统将其放入外存的后备作业队列中，系统按一定调度策略从后备作业队列中选择一个或多个作业进入内存，系统按作业说明书运行作业。即运行过程中，用户与作业间没有交互作用，不能直接干预作业的运行。(2)分时系统在分时系统中，主机连接着多个终端(Terminal),用户使用各自的终端直接控制自己“程序”运行，操作系统采用时间片轮转的方法轮流为多个用户服务。UNIX就是一个非常著名的分时系统。分时系统具有以下特点：?多
9、路性微观上各用户轮流使用计算机，宏观上各用户并行工作。?交互性 用户直接控制自己的“程序”运行，以人-机会话方式工作。?独立性 各用户可独立操作，互不干涉，不会发生混淆或破坏现象。?及时性对用户的请求能及时作出响应，尤其是较批处理系统响应时间快。（3）实时系统实时系统往往是作为-控制设备使用的，它能够及时响应随机发生的外部事件，并在严格的时间范围内完成事件的处理，主要特点一是及时性、一是高可靠性。实时系统又分为实时控制系统（如工业过程控制）和实时信息处理系统（如航空、铁路订票系统）。（4）个人计算机操作系统由于近年来个人计算机（PC）的发展，个人计算机操作系统也有了很大发展，如 Windows
10、9羽即000系列操作系统、DOS、0S2等，它们都是较为著名的个人计算机操作系统，用户以联机交互方式使用计算机。（5）网络操作系统网络操作系统是使网络上各计算机能方便而有效地通信及共享网络资源，为网络用户提供所需各种服务的软件、有关协议的集合。包括网络管理、通信、系统安全和多种服务。（6）分布式操作系统分布式操作系统也是通过网络将具有自治功能的计算机互联，实现通信和资源共享，并协作完成任务。它更强调如何将某个大任务划分为小任务，分派到不同系统协作完成。4.【解析】操作系统是计算机系统中非常重要的系统软件，它是紧挨着硬件的第一层软件，提供其它软件的运行环境，可以将其看成是用户与硬件的接口，是整个
11、计算机系统的控制和指挥中心。它是一组用以控制、管理计算机系统中软、硬件资源，提高资源管理效率、方便用户使用计算机的程序集合。5.答：分时操作系统是使一台计算机同时为多个用户服务的一种操作系统。实时操作系统是使计算机能及时响应外部事件的请求，在严格规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时设备和实时任务协调一致地工作的操作系统。分时系统通用性强，交互性强，及时响应性要求一般（通常数量级为秒）；实时系统往往是专用的，系统与应用很难分离，常常紧密结合在一起，实时系统并不强调资源利用率，而更关心及时响应性（通常数量级为毫秒或微秒）、可靠性等。6.答：操作系统是计算机系统中的一个系统软件，能有效的组
12、织和管理计算机系统中的硬件及软件资源，合理的组织计算机工作流程，控制程序的执行，并向用户提供各种服务功能，使得用户能够灵活、方便、有效地使用计算机，使整个计算机系统能高效运行的一些程序模块的集合。操作系统有如下基本特征：（1）并行与并发并行性：在同一时刻同时发生并发性：宏观上在同一时间段内同时运行C PU 与各个I/O 设备之间的并行各应用程序“进程”之间的并发（2）共 享 性（Sharing）操作系统中的资源可供内存中多个并发的执行的进程共同执行。(3)虚 拟 性(Virtual)通过某种技术把一个物理设备实体变为若干个逻辑上的对应物。(4)异 步 性(Asynchronism)进程是以人们
13、不可预知的速度向前推进的，但结果要保证是固定的。7.答：批处理系统使用先来先服务算法。分时系统使用时间片轮转算法。实时系统使用优先级算法。8.答：操作系统有以下几种类型：多道批处理系统、分时系统、实时系统。多道批处理系统的特点：多道、成批。分时系统的特点：同时性、交互性、独立性、及时性。实时系统的特点：交互能力较弱，系统专用，响应时间更严格、及时、可靠性要求更高9.答：主要功能：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/。设备；提高CPU和 I/。设备的利用率;提 高 I/。速度；以及方便用户使用I/O设备。10.答：1)航天航空，核变研究
14、：嵌入式操作系统2)分布式操作系统3)个人计算机操作系统4)实时操作系统5)批处理操作系统6)网络操作系统。三.应用题解答:第二章操作系统的运行环境一.填空题1.1.计算机执行一个程序时，必须把程序和数据存放到计算机的 中，并且占用硬件资源 执行时才能完成程序的功能。2.2.操作系统程序占用CPU时应让中央处理器工作在 状态，而用户程序占用CPU时应让中央处理器工作在 状态。3.3.每个计算机系统都有自己的中断机构，中断系统由两部分组成：和操作系统的。4.4.引起中断的事件称为对出现事件进行处理的程序称为5.5.PSW是用来控制指令执行顺序并且保留和指示与程序相关的系统状态，一般来说，PSW包
15、含程序的基本状态、和 三部分内容。6.6,中断处理程序通常只屏蔽比自己级别 的中断事件，而 是不能屏蔽的7.7.中 断 优 先 级 的 高 低 顺 序 为、程序性中断、外部中断和输入输出中断。8.8.中断优先级是按中断事件的 来确定的，中断优先级是在硬件设计时规定的，若要调整中断响应次序可通过 实现。9.9.强迫性中断事件有硬件故障中断、外部中断和 事件.10.1 0.外中断是指源自CUP以外事件的中断，通常与当前程序（进程）运行，内中断（又叫异常）是指源自CUP内部时间的中断，通常与当前 程 序（进程）运行。11.11.操作系统借助于硬件的 和 装置，使得中央处理器与各种外围设备以及外围设备
16、之间均可并行工作，不仅使多个作业可以同时执行，而且加快了作业的执行速度，提高了系统的吞吐量。12.12.在多道程序设计中，应采用 的方法保证各道程序互不侵犯。多道程序设计提高了系统的吞吐量，但可能会 某些程序的执行时间。13.13 .采用多道程序设计技术能充分发挥 与 并行工作的能力。14.1 4.采 用 多 道 程 序 设 计 技 术 后 可 有 效 地 提 高 系 统 中 资 源 的,增加单位时间的算题量，从而提高了系统的 o15.1 5.大、中型计算机的I/O 硬件组织大多采用通道结构，具有通道结构的计算机系统，主存、控制器和 之间采用四级连接，实施三级控制。16.16.具有通道结构的I
17、/O系统中，一个CPU可以连接多个，-个通道可以连接多个，一个控制器可连接同类型的多台设备。解答：1.2.3.4.56.7.8.9.10.11.12.13.14.15.16.二,简答题1.1.计算机系统中“引导程序”的主要功能是什么？2.2.试述程序状态字寄存器的作用。3.3.为什么要设置特权指令？哪些指令属于特权指令？4.4.怎样限制用户程序使用特权指令？5.5.什 么是通道？通道起什么作用？6.6.怎样解决中断响应顺序与处理顺序的不-致性和中断嵌套处理的问题？7.7.多道程序设计从哪几方面提高系统的效率？8.8.多道程序设计的特点有哪些？9.9.实现多道程序设计必须解决哪些问题？解答：1.
18、2.3.4.5.6.7.8.9.三.应用题1.1.在单CPU和两台1/0(11/2)设备的多道程序设计环境下，同时投入三个作业运行。它们的执行情况如下：Jobl：l2(30ms)CPU(10ms)ll(3 0ms)CPU(lOms)Job2：ll（20ms）CPU（20ms）l2（40ms）Job3：CPU（3 0ms）ll（20ms）如果CPU、11和 12都能并行工作，优先级从高到低为Jobl、Job2和 Jo b 3,优先级高的作业可以抢占优先级低的作业的C P U,但不抢占i l 和 12。试求：每个作业从投入到完成分别所需的时间。从投入到完成CPU的利用率。I/O设备利用率。2.2.
19、若程序PA和 Pb单独执行时分别用Ta和 Tb,Ta=l 小时，Tb=1.5小时，其中处理器工作时间分别TA=18分钟,TB=27分钟。如果采用多道程序设计方法，让 PA,Pb并行工作，假定处理器利用率达到5 0%,另加15分钟系统开销，请问系统效率能提高百分之几？3.3.设主存中有3 道程序A、B、C,A 的优先级最高、B 次之、C 的优先级最低，它们的计算时间和I/O操作的时间如下表所示（单位：ms）。假 设 3 道程序使用相同的设备进行I/O操作，即程序以串行方式使用设备。试画出单道运行和多道运行的时间关系图（调度程序的执行时间忽 略 不 计），并 计 算 3道 程 序 并 发 执 行
20、比 单 道 执 行 节 省 的 时 间。三道程序的操作时间程，序.操，作、A*O计 算 一306020.I/O.40-30，40计算，10P10/20.4.4.现有作业序列：作业1（提交时间8：0 0,运行时间2Q0h）；做 2（提交时间8：30,运行时间3.00h）；做 3（提交时间9：0 0,运行时间O.lOh）；作业4（提交时间9：3 0,运行时间0.50h）；时间单位为小时,以十进制计。使 用 FIFS和 SJF调度算法处理该作业程序，问哪种作业调度算法性能更好(要求给出计算的数据和必要的步骤)。5.5.假定要在一台处理机上执行下列作业:作业执行时间优先级110321132341455
21、2且假定这些作业在时刻。以 1，2,3,4,5 的顺序到达。(1)说明分别使用FCFS,SJF以及非剥夺式优先级调度算法时，这些作业的执行情况。(2)针对上述每种调度算法，给出平均周转时间和平均带权周转时间。6.6.假定在一个处理机上执行以下5 个作业：作业号到达时间运行时间104216325433542分别画出采用FCFS、SJB、HRN调度算法时调度图，并分别计算每种调度算法中的每个作业的周转时间和平均周转时间。7.7.在单道批处理系统中，有四个作业到达输入井和需要的计算时间如表所示，现采用响应比最高者优先算法，忽略作业调度所化的时间。当第一个作业进入系统后就可开始调度。作业到达输入井时间
22、需计算时间开始时间完成时间周转时间作业到达输入翘班需计算时间开始时间。完成时间。周转时间/8:00。2 小时o8:30一3 0分钟。3/9:00，6 分钟29：30/12分钟。3(1)填充表中空白处(2)四个作业的执行次序为。(3)四个作业的平均周转时间为8.8.在一个单CPU的计算机系统中，有两台外部设备R I、R2和三个进程P l、P2、P3。系统采用可剥夺式优先级的进程调度方案，且所有进程可以并行使用I/O 设备，三个进程的优先级、使用设备的先后顺序和占用设备的间如下表所示：进 程 2优先级使用设备的先后顺序和占用设备时间。P 1 P高QR 2 (3 0 m s)C P U(1 0 m
23、s)R I(3 0 m s)C P U(1 0 m s)P2P中 R I(2 0 m s)C P U(3 0 m s)R 2(4 0 m s)pP 3 低.，C P U (4 0 m s)R I(1 0 m s)a假设操作系统的开销忽略不计，三个进程从投入运行到全部完成，CPU的利用率约为多少?R 2 的利用率约为多少？(设备的利用率指该设备的使用时间与进程组全部完成所占用时间的比率)。解答：1.2.3.4.5.6.7.8.第三章操作系统提供的用户接口一,填空题1.1.用户程序调用操作系统有关功能的途径是_ _ _ _ _ _。2.2.用户与操作系统的接口有命令接口，_ _ _ _ _ 两种。
24、3.3.操作系统为用户提供两个接口。一个是操作员接口，用户利用它来组织和控制作业的执行或管理计算机系统。另一个是，编程人员使用它们来请求操作系统提供服务。4.4.所谓系统调用，就是用户在程序中调用 所提供的一些子功能。5.5.按命令接口对作业控制方式的不同可将命令接口分为联机命令接口和一6.6.把用户要求计算机完成的一个计算过程或者一次事务的处理过程称为一个O7.7.根据计算机系统的作业处理方式的不同，作业可以分为脱机作业和一两类。8.8.作业的输入、输出方式有联机I/O方式、脱机I/O和 方式三种。9.9.SPOOL 又称,他是英文 Simultaneous Periphral Operat
25、ions Online 的首字母缩写。10.10.各计算机系统提供一条 作为调用操作系统功能服务的手段。11.11.UNIX系 统 的 访 管 指 令 是；1 2.1 2.是操作系统为用户提供的各种操作命令，用户利用这些操作命令来组织作业的工作流程和控制作业的运行。13.13.把用户要求计算机完成的一个计算过程或者一次事务的处理过程称为个。14.14：在批处理系统中，通常把一大批作业按照某种原则一次通过输入设备自动输入到磁盘 的“输入#”中，这样就形成了一股“1 5.1 5.就是用户在程序中能用访管指令去调用的由操作系统提供的子程序包。解答:1.【答案】利用系统调用命令【解析】系统调用命令是操
26、作系统专门给编程人员提供的调用操作系统有关功能的途径，一般在汇编语言和C 语言中都提供了使用系统调用命令的方法。编程人员可以在这些语言中利用系统调用命令动态请求和释放系统资源。2.【答案】系统调用【解析】按用户界面的观点，操作系统是用户与计算机之间的接口。用户通过操作系统提供的服务来有效地使用计算机。一般操作系统提供了两类接口为用户服务，一种是程序一级的接口，即通过一组广义指令（或称系统调用）供用户程序和其他系统程序调用；另一种是作业一级的接口，提供一组控制命令供用户去组织和控制自己的作业。3 .答：程序接口4.答：操作系统5.答：脱机命令接口6.答案：作业链接7.答案：联机作业8.答案：SP
27、OOLing9.答案：假脱机技术10.答案:11.答案：Trap12.答案：操作员接口（或称作业控制级接口）13 .答案:作业14.答案:作业流15.答案:系统功能调用（简称系统调用）二.简答题1.1.什么是Spooling技术？他有什么用？你认为未来先进的个人计算机会把假脱机作为-个关键特性吗？2.2.系统调用与一般过程调用有什么区别？3.3.简述操作系统为用户提供的接口？4.4.什么是作业？作业分为那几类？5.5.用户程序怎样调用操作系统功能?6.6.什么是系统调用？操作系统为什么要提供系统调用？7.7.系统调用的设计与实现必须解决哪些问题？8.8.系统调用的分类有哪些？9.9.系统调用的
28、处理过程?解答：1.答：假 脱 机(SPOOLing.)技术的全称是同时得外部设备联机操作，这种技术的基本思想是用磁盘设备作为主机的直接输入输出设备，主机直接从磁盘上选取作业运行作业的执行结果。2.答(1)运行的状态不同(2)进入的方式不同(3)提供的方式不同(4)调用的方式不同(5)被调用代码位置不同3.答(1)程序员接口：即用户在程序中请求操作系统的服务，称之为系统调用或操作系统应用程序接口。(2)操作员接口：用户通过对操作系统提供的操作控制命令输入、调试和执行程序。4.答：把用户要求计算机完成的一个计算过程或者一次事务的处理过程称为一个作业。根据计算机系统的作业处理方式的不同，作业可以分
29、为脱机作业和联机两类。5.答：就是用户在程序中能用访管指令去调用的由操作系统提供的子程序包。其中的每个子程序完成一个特定的功能，称为一条系统调用命令。操作系统的基本服务是通过系统功能调用实现的，系统功能调用提供运行程序和操作系统之间的接口。系统调用的实现取决于计算机的结构，它是由特定的硬件指令实现多操作系统某一服务历程的调用。6.答：就是用户在程序中能用访管指令去调用的由操作系统提供的子程序包。操作系统为用户提供系统调用的目的有两个方面：(1)为了方便用户(2)出于安全和效率考虑。7.答(1)编写系统调用处理程序(2)设计一张系统调用入口地址表，每个入口地址都指向一个系统功能调用的处理程序,有
30、的系统还包含系统调用自带的参数(3)陷入处理机制需开辟现场保护区，以保存发生系统调用时的处理器现场。8.答：设备管理器、文件管理器、进程控制类、进程通信类、存储管理类、信息维护。9.答：1)用户执行到系统调用指令2)3)4)5)通过访管指令产生中断系统进入访管中断处理保护现场执行相应例行程序。三.应用题解答：第四章进程管理与处理机调度一.填空题1.1.用户提交给系统的一个作业，原则上由和 两部分组成2.2.在具有SPOOLing功能的多道批处理系统中，通常把作业在系统中所经历的状态分为四种，这四种状态依次是提交、和完成。3.3.作业调度程序实现了作业从 状态到 状态的转换。4.4.当一个程序被
31、分配了 和建立了一个 时，就可以说是创建了一个进程。5.5.进程控制块应包括标识信息、和管理信息。6.6.为保证原语操作的正确性，在现代计算机系统中，一般采取两种方法：一种是,即软件硬化的方法，将一个原语硬化为一条机器指令；另一种是采用 的方法。7.7.当一个进程完成了特定的任务后，系统收回这个进程所占的 和取消该进程的 就撤消了该进程。8.8.进程的切换是由 的变化引起的，而进程状态的变化又与出现的 有关。9.9.在单处理机系统中，如果系统中同时存在n 个进程，则处于“运行”状态的进程最多为 1 个，处 于“就绪”状态的进程最多为 个，处 于“阻塞”状态的进程最多为 个。10.10.作业调度
32、分配的是一台 处理机，进程调度为进程分配的是 处理机。11.11.引入中级调度的主要目的是为了起到平滑和调整系统负荷、提高 的利用率和系统吞吐量的作用,它实际上就是存储器管理种的 功能。是被独立调度和分派处理机的基本单位。12.12.进程调度方式有两种：第一种方式是；第二种方式是13.13.对 PCB的组织通常有线性表、和 三种方式。14.1 4.优先级调度算法又可分为算法和 算法两种。15.15.在引入线程的操作系统中，_ _ _ _ _ _ _ _ _ _.是作为独立分配资源的单位，而_ _ _ _ _ _16.16.根 据 线 程 的 切 换 是 否 依 赖 于 内 核 把 线 程 分
33、成、和混合式线程三类。解答：1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.14.15.16.二.简答题1.1.为什么要引入进程？进程与程序有什么区别？2.2.画出作业利进程状态转换图。3.3.什 么 是“可再入”程序？4.4.为什么要设置进程队列？5.5.什么是处理机三级调度?处理机三级调度分别在什么情况下发生?各级调度分别完成什么工作？6.6.阐述作业调度的职责。常用的作业调度算法有哪些？7.7.选择作业调度算法有哪些准则？8.8.假定有一个支持实时、分时和批处理的操作系统，对该系统应如何设计进程调度策略?9.9.非抢占方式和可抢占方式进程调度的区别是什么？10.10.进程调度
34、中“可抢占”和“非抢占”两种方式，哪一种系统的开销更大？为什么11.11.常用的进程调度算法有哪些？选择进程调度算法有哪些准则？12.1 2.多个就绪队列的分级调度算法有什么优点？13.1 3.在分时系统中采用时间片轮转调度算法有什么优越性？14.1 4.在操作系统中引入线程概念的主要目的是什么？15.15.试述线程的特点及其与进程的主要异同点。解答：1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.14.15.三.应用题1.1.有一个具有两道作业的批处理系统，作业调度采用短作业优先的调度算法，进程调度采用以优先数为基础的抢占式调度算法，在下表所示的作业序列，作业优先数即为进程优先数
35、，优 先 数 越 小 优 先 级 越 高。作业名到达电间估计运行削低优先痴A10-004 0 5；B10：203 0 5 t3-C10：305。分如D10：502c分5-列出所有作业进入内存时间及结束时间。计算平均周转时间。2.2.设某系统的状态除了三个基本状态外，还增加了创建状态、完成状态和延迟状态。试画出该系统的进程状态变迁图，并表明状态变迁可能的原因。3.3.有一个四道作业的操作系统，若在一段时间内先后到达6个作业，它们的提交和估计运行时间由下表给出：系统采用SJF调度算法，作业被调度进入系统后中途不会退出，但作业运行时可被更短作业抢占。作业提交时间估计运行时间（分钟），18：0 06
36、028：2 03 5 38：2 52 048：3 02 5 ，58：3 55。68：4 01 0 ，分别给出6 个作业的执行时间序列、即开始执行时间、作业完成时间、作业周转时间O计算平均作业周转时间。4.4.给定一组作业JI,J2 J n,它们的运行时间分别为Tl,T2,T n,假定这些作业是同时到达，并且将在一台CPU上按单道方式运行。试证明：若按最短作业优先调度算法运行这些作业，则平均周转时间最短；采用最短作业优先调度算法会产生什么问题？5.5.设有进程A、B、C、D 依次进入就绪队列（相隔一个时间单位），它们的优先级如下表所示：进程，运行时间，优先数，A*2 0.，3。B。15P1 PO
37、8。4。D 21 0。3。试问采用“先来先服务”、“静态优先数法”调度算法（注：优先数大的优先级高）,选中进程的执行次序。解答：1.2.3.4.5.第五章并发进程及死锁问题一.填空题1.1.死锁产生的原因是 和进程推进路径非法。2.2.产生死锁的四个必要条件是互斥条件、占有且等待资源条件、循环等待条件。3.3.产 生 死 锁 的 四 个 必 要 条 件 是、非抢占条件、占有且等待资源条件、循环等待条件。4.4.产生死锁的四个必要条件是互斥条件、非抢占条件、循环等待条件。5.5.产生死锁的四个必要条件是互斥条件、非抢占条件、占有且等待资源条件、6.6.死锁是指在系统中的多个 无限期地等待永远不会
38、发生的条件。7.7.对待死锁，一般应考虑死锁的预防、避免、检测和解除四个问题。典型的银行家算法是属于死锁的。8.8.对待死锁，一般应考虑死锁的预防、避免、检测和解除四个问题。破坏环路等待条件是属于死锁的。9.9.对待死锁，般应考虑死锁的预防、避免、检测和解除四个问题。剥夺资源是死锁的_ _ _ _ 的基本方法。10.10.当检测到有死锁存在时，般采用两种方式来解除，分别是和剥夺法。11.11.如果要求所有进程一次性申请它所需要的全部资源。若系统有足够的资源分配给进程，便一次把所有的资源分配给该进程。但在分配时只要有一种资源要求不能满足，则资源全不分配，进程等待。这种死锁预防方法破坏了死锁产生必
39、要条件中的一条件。12.12.如果操作系统能够保证所有进程在有限时间内得到需要的全部资源，则成系统处于_13.13.死锁产生的原因是系统资源不足和 o14.14.当检测到有死锁存在时、一般采用两种方式来解除，分别是删除法和15.15.若系统中存在一组进程，它们中的每一个进程都占用了某些资源而又都在等待其中另一个进程所占用的资源，这种等待永远不呢个结束，说明系统出现了一。1 6.1 6.利用信号量实现进程的 ，应为临界区设置一个信号量mutex。17.1 7.利用信号量实现进程的互斥，应为临界区设置一个信号量mutex。其初值为1,表示该资源尚未使用，临界区应置于 和 原语之间。18.18.消息
40、传递系统分为两种：和间接通信。19.19.当一个进程独占处理器顺序执行时，具有两个特性：性和可再现性。20.20.高级进程通信方式可分为3 类：共享存储器系统、消息传递系统和。21.21.高级进程通信方式可分为3 类：共享存储器系统、和管道通信系统。22.22.高级进程通信方式可分为3 类：、消息传递系统和管道通信系统。23.23.进程的“同步”和“互斥”反映了进程间直接制约和 的关系。24.24.在消息传递系统中，进程之间的数据交换以 为单位，程序员直接利用操作系统提供的一组高级通信原语来实现进程间的消息通信。2 5.2 5.进程调度负责 的分配工作。26.26.在操作系统中，信号量是表示资
41、源的物理实体，它是一个与队列有关的整型变量，其值仅能由 原语来改变。27.27.信号量机制是由 和 组成。28.28.在多道程序系统中，由于资源共享与进程合作使得并发执行的进程之间可能无关，也可能是有交往的，从而产生相互制约关系，并发进程之间的竞争关系体现为 o29.29.在多道程序系统中，由于资源共享与进程合作使得并发执行的进程之间可能无关，也可能是有交往的，从而产生相互制约关系，并 发 进 程 之 间 的 协 作 关 系 体 现 为。30.3 0.系统中并发进程的工作正确与否不仅取决与它的程序编制的正确性，而且与它在执行过程中能否与其他相关进程 有关。解答：1.【答案】系统资源不足、【解析
42、】死锁产生的根本原因是系统的资源不足而引发了并发进程之间的资源竞争。由了资源总是有限的，我们不可能为所有要求资源的进程无限地提供资源。而另一个原因是操作系统应用的动态分配系统各种资源的策略不当，造成并发进程联合推进的路径进入进程相互封锁的危险区。所以，采用适当的资源分配算法，来达到消除死锁的目的是操作系统主要研究的课题之一。2.答案：非抢占条件3 .答案：互斥条件4.答案：占有且等待资源条件5.【答案】循环等待条件【解析】互斥条件：进程对它所需的资源进行排它性控制，即在一段时间内，某资源为一进程所独占.非抢占条件：进程所获得的资源在未使用完毕之前，不能被其它进程强行夺走，即只能由获得资源的进程
43、自己释放。占有且等待资源条件：进程每次申请它所需的一部分资源，在等待新资源的同时，继续占有已分配到的资源，循环等待条件：存在一进程循环链，链中每一个进程已获得的资源同时被下一个进程所请求。6.答:进程7.答：避免8.答：预防9.答：解除10.答：删除法11.答：部分分配12.答：安全状态13 .【答案】进程推进路径非法、14.答：剥夺法15.答：死锁16.17.【答案】P(mutex),V(mutex)【解析】一次仅允许一个进程使用的资源称为临界资源，对临界资源实施操作的那段程序称为临界区。对于具有临界区问题的并发进程，它们之间必须互斥，以保证不同时进入临界区。利用信号量和P-V原语能方便地解
44、决临界区问题。mutex为互斥公用信号量，初值为1,临界区的代码被置于P(mutex)、V(m utex)原语之间时，任何欲进入临界区的进程，必须在公用信号量mutex上执行P 原语，在完成对临界资源的访问后再执行V 原语。由于mutex初值为 1,当第一个进程执行P 原语后减为0,表示临界资源空闲，可分配给该进程使之进入临界区,在第一个进程没有退出临界区之前，若此时第二个进程想进入临界区，也应先执行P 原语。而结果是mutex变为负值，就意味着临界资源已被占用，因此，第二个进程被阻塞。直到第一个进程执行V 原语，释放该临界资源mutex到 0 后，方可唤醒第二个进程，使之进入临界区，待它完成
45、对临界资源的访问后，又执行V 原语，使 mutex恢复到初始值。18.答:直接通信19.20.答：管道通信系统21.答：消息传递系统22.答：共享存储器系统23 .【答案】间接制约24.答：消息25.答:处理机26.【答案】P-V【解析】信号量的概念和P-V原语是荷兰科学家E.W.Dijkstra提出来的。信号量是一个特殊的整型量，它与一个初始状态为空的队列相联系。信号量代表了资源的实体，操作系统利用它的状态对并发进程共享资源进行管理。信号量的值只能由P-V原语来改变。27.28.答：进程互斥29.答：进程同步30.二.筒答题1.1.产生死锁的原因是什么？2.2.死锁发生的必要条件有哪些？3.
46、3.何谓系统的安全状态？试说明银行家算法避免死锁的原理。4.4.阐述按序分配资源法是如何进行死锁预防的。5.5.银行家算法是怎样避免死锁的？6.6.按序分配是防止死锁的一种策略。什么是按序分配？为什么按序分配可以防止死锁？7.7.防止死锁的分配策略中，它们各自存在的缺点。8.8.如何检测死锁？9.9.阐述预先静态分配法是如何进行死锁预防的。1 0.1 0.进程通信方式有两种即：直接通信、间接通信，给出各自使用的原语形式。11.11.操作系统中为什么要引入进程的概念？为了实现并发进程间的合作和协调工作，以及保证系统的安全，操作系统在进程管理方面应做哪些工作？12.12.进程间同步和互斥的含义是什
47、么？13.13.简述信号量S 的物理含义：14.14.PV操作本身的如何定义的？15.6.解决临界段问题的原则是什么？16.16.什么是临界区？什么是相关临界区？对相关临界区的管理有哪些要求？17.17.什么是进程的间接制约关系？间接制约要求进程如何执行?18.18.说明下列活动是属于哪些制约关系？19.19.一个快餐店有四类雇员：1）领班，他们接受顾客点的菜单；2）厨师，准备饭菜；3）打包工，将饭菜装在袋子里；4）收银元，将食品袋交给顾客并收钱，每个雇员都可以看作一个进行通信的顺序进程，他们采用的进程间通信方式是什么？解答：1.【解析】（1）系统资源不足；（2）进程推进顺序不合适。在早期的系
48、统中，由于系统规模较小，结构简单，以及资源分配大多采用静态分配法，使得操作系统死销问题的严重性未能充分暴露出来。但今天由于多道程序系统，以至于数据库系统的出现，系统中的共享性和并行性的增加，软件系统变得日益庞大和复杂等原因,使得系统出现死锁现象的可能性大大增加。2.【解析】发生死锁的必要条件有四点：互斥条件、不可抢占条件、部分分配条件和循环等待条件。（1）互斥条件：系统中存在一个资源一次只能被一个进程所使用；（2）非抢占条件：系统中存在一个资源仅能被占有它的进程所释放，而不能被别的进程强行抢占；（3）占有且等待条件：系统中存在个进程已占有了分给它的资源，但仍然等待其它资源；（4）循环等待条件：
49、在系统中存在一个由若干进程形成的环形请求链，其中的每一个进程均占有若干种资源中的某一种，同时每一个进程还要求（链上）下个进程所占有的资源。3 .4.【解析】Havender提出的第二个策略是有序资源使用法，这是针对循环等待条件的，即系统设计者把系统中所有资源类都分给一个唯一的序号，如输入机=1,打印机=2,穿孔输出机=3,磁带机=4,等等。并且要求每个过程均应严格按递增的次序请求资源。亦即，只要进程提出请求资源，那么以后它只能请求排列在其后面的那些资源，而不能再要求序号低的那些资源。不难看出，由于对资源的请求作出了这种限制，在系统中就不可能形成几个进程对资源的环形请求链，破坏了循环等待条件。这
50、种方法由于不是采用预先静态分配方法，而是基本上基于动态分配方法，所以资源利用率较前一方法提高了，特别是小心地安排资源序号，把一些各作业经常用到的、比较普通的资源安排成低序号，把一些比较贵重或稀少的资源安排成高序号，便可能使最有价值的资源的利用率大为提高。因为高序号的资源往往等到进程真正需要时，才提出请求分配给进程。而低序号的资源，在进程即使暂不需要的情况下，但是进程需要使用高序号资源，所以在进程请求分配高序号资源时.，不得不提前同时请求以后需要的低序号资源，从而造成资源空闲等待的浪费现象。5.答：P1326.答：按序分配是把系统中所有资源排一个顺序，每一个资源给一个确定的编号，规定任何一个进程