《操作系统原理》离线作业答案

计算机专业课程系列——

操作系统》作业集。

一、单项选择题。

1、（a2, b4, c3），2、(a6, b1, c4)，3、d，4、c，5、c，6，a

二、填空题：

1、（处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理、用户接口），2、通用操作系统，3、（cpu，i/o），4、（分时操作系统，实时操作系统，批处理操作系统），5、（实时性、可靠性），6、（吞吐量，资源利用率、周转时间。），7、（用户，系统，用户），8、（交互性），9、（及时性，可靠性），10、(多道程序设计)，11、（系统调用），12、(原语操作)，13、（命令图形，系统调用），14、（处理机时间），15、，16、（系统调用）

三、判断题：

1、（错），2、（错），3、（错），4、（错），5、（错），6、（错），7、（错），8、（错）

四、名词解释：

1.操作系统。

答：是一组控制和管理计算机系统中的各种软硬件资源，合理地组织计算机系统的工作流程，方便用户使用的程序的集合。

2.虚拟机。

答：虚拟机是指“虚拟”的计算机，是由软件模拟实现出来的计算机，实际上它是将本地主机上的硬盘和内存划分出一部分或几部分，虚拟成一台或多台子机。这些虚拟出的新计算机拥有独立的硬盘、软驱、光驱和操作系统，可以像使用普通计算机一样使用它们，如同时运行多个不同的操作系统等，对真实的计算机不会产生任何的影响。

3.分时系统。

答：分时是指多个用户分享使用同一台计算机。多个程序分时共享硬件和软件资源。

分时系统的特点：人机交互性好。在调试和运行程序时由用户自己操作。

享主机：多个用户同时使用。用户独立性：

对每个用户而言好象独占主机。

4.实时系统。

答：用于工业过程控制、军事实时控制、金融等领域，包括实时控制、实时信息处理。

要求：响应时间短，在一定范围之内；系统可靠性高。

5.多道程序设计。

答：在内存中同时存放多道用户作业，使它们都处于执行的开始点和结束点之间。

6.系统调用。

答：操作系统提供服务的接口之一。

7.特权指令。

答：只能由操作系统使用的指令。

8.中断响应。

答：中断响应是当**处理机发现已有中断请求时，中止，保存现行程序执行，并自动引出中断处理程序的过程。

五、简答题：

1、答：为使程序能并发执行，系统必须为每个程序建立进程，进程是系统中能独立运行并作为资源分配的基本单位，它是一个活动的实体。多个进程之间可以并发执行和交换信息，有效改善了系统的资源利用率和吞吐率。

但是进程的引入增加了os的复杂性，os必须具备控制和管理各种并发活动的能力。为使并发进程能共享系统资源，os必须针对不同属性的资源提供不同的共享方式，即互斥共享和同时共享。另外，还要实现互斥访问方式中进程间的同步。

2、答：覆盖了软件的机器叫作虚机器。

使用了虚机器的概念后，可以使用户在使用计算机时不涉及硬件细节，为用户使用计算机提供了方便。另外，os使用虚机器概念来设计，每当在计算机系统上覆盖了一层软件后，系统功能便增强一级。 os本身包含若干层，所以当在裸机上覆盖os后，便获得了一台功能显著增强、使用极为方便的虚拟机。

3、答：存储管理。在多道程序设计环境下，在主存中的几道程序共享同一主存，硬件必须提供必要的手段，防止各道程序相互侵犯，同时要保证程序在主存中能随机移动。

处理机管理和调度。由于多道作业共享cpu，所以需对cpu进行管理，合理调度，以提高其利用率。

资源的管理和分配。对系统中的资源进行合理有效的管理，以利于多道程序共享。

4、答：单道批处理的特点：自动性、顺序性、单道性。

多道批处理的特点：多道性、无序性、调度性。

分时系统的特点：多路性、独立性、及时性、交互性。

实时系统的特点：多路性、独立性、及时性、交互性、可靠性。

5、答：提高了cpu的利用率。

提高了内存和i/o设备的利用率。

增加了系统的吞吐量。

一、单项选择题：

1、d，2、c，3、c，4、c，5、d，6、c，7、b，8、（a1，b2），9、（a4，b2，c4，d6，e2），10、（a2，b6，c5，d4，e6），11、d

二、多项选择题：

1、（a，c，d，e），2、（d，e）

三、填空题：

1、（执行，就绪，阻塞，重新调度），2、（同步，互斥，互斥），3、（可用资源的数目，因请求该资源而被阻塞的进程数目），4、（用户，系统，用户），5、（申请资源，释放资源，等待此资源的进程数，可用资源数），6、（多道程序设计，进程控制块），7、进程控制块，8、（作业控制块），9、（管程），10、（共享变量），11、n，12、（发送，接收），13、（初始化标识符信息，初始化处理机状态信息，初始化处理机控制信息），14、（减少并发执行时所需付出的时空开销，提高程序执行的并发度），15、（可分割性，失去封闭性，不可再现性），16、（互斥资源，互斥，进入区，退出区）

四、判断。

1、（对），2、（对），3、（错），4、（错），5、（对），6、（错），7、（错），8、（错），9、（错），10、（错），11、（错），12、（错），13、（对）

五、名词解释。

1.进程。答：进程是程序在一个数据集合上运行的过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

2.线程。答：调度的基本单位，共享进程的资源。

3.临界资源。

答：一次只允许一个进程使用到资源。

4.临界区。

答：在进程中涉及到共享变量的程序段叫临界区。

5.进程同步。

答：进程的同步：指系统中一些进程需要相互合作，共同完成一项任务。

6.进程互斥。

答：由于各进程要求共享资源，而有些资源需要互斥使用，因此各进程竞争使用这些资源，进程的这种关系为进程的互斥。

7.进程状态。

进程生命周期所处的状态。

六、简答题。

2、答：（1）为支持多进程的并发执行，os必须为每个进程建立一个pcb，来记录os所需的、用于描述进程、及控制进程运行所需的全部信息。

2）支持进程状态的转换，在三种进程的基本状态中，系统至少应当提供进程创建原语、进程撤消原语、阻塞原语和唤醒原语；在五进程状态中，还应当增加挂起原语和激活原语。

3）执行创建原语：创建一个进程，它的pcb状态为就绪状态。

执行撤消原语：撤消一个进程，它的pcb及资源被**。

执行阻塞原语：调用该原语的进程的pcb的状态变为阻塞状态。

执行唤醒原语：被唤醒进程的pcb中的状态变为就绪状态。

执行挂起原语：被挂起进程的状态从执行——静止就绪、或活动阻塞——静止阻塞，或活动就绪——静止就绪。

执行激活原语：被激活的进程的状态从静止就绪——活动就绪，或从静止阻塞——活动阻塞。

3、答：在交换信息量方面：利用p、v操作原语可以实现进程的互斥和同步，但只能交换少量的信息，缺乏传输消息的能力；而高级通信不仅可以实现进程的互斥和同步，且能交换大量的消息，是理想的进程通信工具。

通信对用户透明方面：用p、v操作原语通信时必须在用户程序中增加p、v编程，而且若编程不当，还会出现死锁；而高级通信机制对用户则是透明的。

4、答：现代计算机系统中程序并发执行和资源共享的需要，使得系统的工作情况变得非常复杂，而程序作为机器指令集合，这一静态概念已经不能如实反映程序并发执行过程的动态性，因此，引入进程的概念来描述程序的动态执行过程。这对于我们理解、描述和设计操作系统具有重要意义。

进程定义为程序在并发环境中的执行过程，它与程序是完全不同的概念。主要区别是：

1）程序是静态概念，是永久性软件资源；而进程是动态概念，是动态生亡的暂存性资源。

2）进程是一个能独立运行的单位，能与其他进程并发执行，系统是以进程为单位分配cpu的；而程序则不能作为一个能独立运行单位。

3）程序和进程没有一一对应关系。一个程序在工作时可以由多个进程工作，一个进程在工作时至少对应有一个程序。

4）各个进程在并发执行时会产生制约关系，使各自推进的速度不可**；而程序作为静态概念，不存在这种异步特征。

进程和程序关系类似生活中的炒菜与菜谱。菜谱相同，而各人炒出来的菜的味道却差别很大。原因是菜谱基本上是一种静态描述，它不可能把所有执行的动态过程中，涉及的时空、环境等因素一一用指令描述清楚。

七、计算题。

2、答：var full-in,empty-in,mutex-in,full-out,empty-out,mutex-out : semaphore:= 0,m,1,0,n,1;

buffer-in: array[0,m-1] of item;

buffer-out: array[0,n-1] of item;

in1,out1,in2,out2: integer :=0,0,0,0

begin

parbegin

process in:begin

repeat

input an item nextin;

wait(empty-in);

wait(mutex-in);

buffer-in(in1):=nextin;

in1 :=in1+1) mod m;

signal (mutex-in);

signal (full-in);

until false;

endcompute:begin

repeat

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