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计算机操作系统(汤子瀛)第三版习题答案

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计算机操作系统(汤子瀛)第三版习题答案第一章os引论 1. 设计现代OS的主要目标是什么?方便性,有效性,可扩充性和开放性. 2. OS的作用可表现为哪几个方面?a. OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口;b. OS作为计算机系统资源的管理者;c. OS作为扩充机器. 3. 试说明推动多道批处理系统形成和发展的主要动力是什么?不断提高计算机资源利用率和系统吞吐量的需要; 4.何谓脱机I/O和联机I/O?a. 脱机输入输出方式(Off-Line I/O)是为了解决人机矛盾及CPU和I/O设备之间速度不匹配而提出的. 它减少了CPU的空闲...

计算机操作系统(汤子瀛)第三版习题答案
第一章os引论 1. 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 现代OS的主要目标是什么?方便性,有效性,可扩充性和开放性. 2. OS的作用可 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 现为哪几个方面?a. OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口;b. OS作为计算机系统资源的管理者;c. OS作为扩充机器. 3. 试说明推动多道批处理系统形成和发展的主要动力是什么?不断提高计算机资源利用率和系统吞吐量的需要; 4.何谓脱机I/O和联机I/O?a. 脱机输入输出方式(Off-Line I/O)是为了解决人机矛盾及CPU和I/O设备之间速度不匹配而提出的. 它减少了CPU的空闲等待时间,提高了I/O速度.具体内容是将用户程序和数据在一台外围机的控制下,预先从低速输入设备输入到磁带上,当CPU需要这些程序和数据时,在直接从磁带机高速输入到内存,从而大大加快了程序的输入过程,减少了CPU等待输入的时间,这就是脱机输入技术;当程序运行完毕或告一段落,CPU需要输出时,无需直接把计算结果送至低速输出设备,而是高速把结果输出到磁带上,然后在外围机的控制下,把磁带上的计算结果由相应的输出设备输出,这就是脱机输出技术. b. 若这种输入输出操作在主机控制下进行则称之为联机输入输出方式. 6.试说明推动分时系统形成和发展的主要动力是什么? 用户的需要.即对用户来说,更好的满足了人-机交互,共享主机以及便于用户上机的需求. 7. 实现分时系统的关键问题是什么?应如何解决? a. 关键问题:及时接收,及时处理; b. 对于及时接收,只需在系统中设置一多路卡,多路卡作用是使主机能同时接收用户从各个终端上输入的数据; ---对于及时处理,应使所有的用户作业都直接进入内存,在不长的时间内,能使每个作业都运行一次. 8 为什么要引入实时操作系统? 更好地满足实时控制领域和实时信息处理领域的需要. 12 试在交互性,及时性和可靠性方面,将分时系统与实时系统进行比较. a. 分时系统是一种通用系统,主要用于运行终端用户程序,因而它具有较强的交互能力;而实时系统 虽然也有交互能力,但其交互能力不及前者. b. 实时信息系统对实用性的 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 与分时系统类似,都是以人所能接收的等待时间来确定;而实时控制 系统的及时性则是以控制对象所要求的开始截止时间和完成截止时间来确定的. c. 实时系统对系统的可靠性要求要比分时系统对系统的可靠性要求高. 13 OS具有哪几大特征?它的最基本特征是什么? a. 并发(Concurrence),共享(Sharing),虚拟(Virtual),异步性(Asynchronism).b. 其中最基本特征是并发和共享. 14 处理机管理具有哪些功能?它们的主要任务是什么? a. 进程控制,进程同步,进程通信和调度.b. 进程控制的主要任务是为作业创建进程,撤销已结束的进程,以及控制进程在运行过程中的状态转换. ---进程同步的主要任务是对诸进程的运行进行调节. ---进程通信的任务是实现在相互合作进程之间的信息交换. ---调度分为作业调度和进程调度.作业调度的基本任务是从后备队列中按照一定的算法,选择出若干个作业,为它们分配必要的资源;而进程调度的任务是从进程的就绪队列中,按照一定的算法选出一新进程,把处理机分配给它,并为它设置运行现场,是进程投入运行. 15 内存管理有哪些主要功能?它们的主要任务是什么? a. 主要功能: 内存分配,内存保护,地址映射和内存扩充等. b. 内存分配的主要任务是为每道程序分配内存空间,提高存储器利用率,以减少不可用的内存空间, 允许正在运行的程序申请附加的内存空间,以适应程序和数据动态增长的需要. ---内存保护的主要任务是确保每道用户程序都在自己的内存空间中运行,互不干扰. ---地址映射的主要任务是将地址空间中的逻辑地址转换为内存空间中与之对应的物理地址. ---内存扩充的主要任务是借助虚拟存储技术,从逻辑上去扩充内存容量. 16 设备管理有哪些主要功能?其主要任务是什么? a. 主要功能: 缓冲管理,设备分配和设备处理,以及虚拟设备等. b. 主要任务: 完成用户提出的I/O请求,为用户分配I/O设备;提高CPU和I/O设备的利用率;提高I/O速度;以及方便用户使用I/O设备. 17 文件管理有哪些主要功能?其主要任务是什么? a. 主要功能: 对文件存储空间的管理,目录管理,文件的读,写管理以及文件的共享和保护. b. 主要任务: 对用户文件和系统文件进行管理,以方便用户使用,并保证文件的安全性. 18 是什么原因使操作系统具有异步性特征? a. 程序执行结果是不确定的,即程序是不可再现的. b. 每个程序在何时执行,多个程序间的执行顺序以及完成每道程序所需的时间都是不确定的,即不可预知性. 第二章 1. 试画出下面条语句的前趋图: S1: a=5-x; S2: b=a*x; S3: c=4*x; S4: d=b+c; S5: e=d+3. S1->S2->S4->S5 ......../ ......S3 3. 程序并发执行为什么会产生间断性? 因为程序在并发执行过程中存在相互制约性. 4. 程序并发执行为何会失去封闭性和可再现性? 因为程序并发执行时,多个程序共享系统中的各种资源,资源状态需要多个程序来改变,即存在资源共 享性使程序失去封闭性;而失去了封闭性导致程序失去可再现性. 5. 在操作系统中为什么要引入进程概念?它会产生什么样的影响? 为了使程序在多道程序环境下能并发执行,并能对并发执行的程序加以控制和描述,而引入了进程概念. 影响: 使程序的并发执行得以实行. 6. 试从动态性,并发性和独立性上比较进程和程序? a. 动态性是进程最基本的特性,可表现为由创建而产生,由调度而执行,因得不到资源而暂停执行, 以及由撤销而消亡,因而进程由一定的生命期;而程序只是一组有序指令的集合,是静态实体. b. 并发性是进程的重要特征,同时也是OS的重要特征.引入进程的目的正是为了使其程序能和其它进程 的程序并发执行,而程序是不能并发执行的. c. 独立性是指进程实体是一个能独立运行的基本单位,同时也是系统中独立获得资源和独立调度的基本 单位.而对于未建立任何进程的程序,都不能作为一个独立的单位参加运行. 7. 试说明PCB的作用?为什么说PCB是进程存在的唯一标志? a. 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.因而它的作用是使一个在多道程序环境下不能独立运行 的程序(含数据),成为一个能独立运行的基本单位,一个能和其它进程并发执行的进程. b. 在进程的整个生命周期中,系统总是通过其PCB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,所以说,PCB是进程存在的唯一标志. 8. 试说明进程在三个基本状态之间转换的典型原因. a. 处于就绪状态的进程,当进程调度程序为之分配了处理机后,该进程便由就绪状态变为执行状态. b. 当前进程因发生某事件而无法执行,如访问已被占用的临界资源,就会使进程由执行状态转变为阻 塞状态. c. 当前进程因时间片用完而被暂停执行,该进程便由执行状态转变为就绪状态. 9. 为什么要引入挂起状态?该状态具有哪些性质? a. 引入挂起状态处于5中需要: 终端用户的需要,父进程的需要,操作系统的需要,对换的需要和负荷 调节的需要. b. 处于挂起状态的进程不能接收处理机调度. 10 在进行进程切换时,所要保存的处理机状态信息主要有哪些?a. 进程当前暂存信息; b. 下一条指令地址信息;c. 进程状态信息;d. 过程和系统调用参数及调用地址信息. 11 试说明引起进程创建的主要事件.a. 用户登陆;b. 作业调度;c. 提供服务;d. 应用请求. 12 试说明引起进程撤消的主要事件.a. 正常结束;b. 异常结束;c. 外界干预; 13 在创建一个进程时,需完成的主要工作是什么?a. 操作系统发现请求创建新进程事件后,调用进程创建原语Creat();b. 申请空白PCB;c. 为新进程分配资源;d. 初始化进程控制块;e. 将新进程插入就绪队列. 14 在撤消一个进程时,需完成的主要工作是什么?a. OS调用进程终止原语;b. 根据被终止进程的标志符,从PCB集合中检索出该进程的PCB,从中读出该进程的状态;c. 若被终止进程正处于执行状态,应立即中止该进程的执行,并设置调度标志为真;d. 若该进程还有子孙进程,还应将其所有子孙进程予以终止;e. 将该进程所拥有的全部资源,或者归还给其父进程,或者归还给系统;f. 将被终止进程(它的PCB)从所在队列(或链表)中移出,等待其它程序来搜集信息. 15 试说明引起进程阻塞或被唤醒的主要事件是什么?a. 请求系统服务;b. 启动某种操作;c. 新数据尚未到达;d. 无新工作可做. 2. 为什么进程在进入临界区之前,应先执行"进入区"代码,在退出临界区后又执行"退出区"代码? 为了实现多个进程对临界资源的互斥访问,必须在临界区前面增加一段用于检查欲访问的临界资源是否正被访问的代码,如果未被访问,该进程便可进入临界区对资源进行访问,并设置正被访问标志,如果正被访问,则本进程不能进入临界区,实现这一功能的代码成为"进入区"代码;在退出临界区后,必须执行"退出区"代码,用于恢复未被访问标志. 3. 同步机构应遵循哪些基本准则?为什么?a. 空闲让进.b. 忙则等待.c. 有限等待.d. 让权等待. 5. 你认为整型信号量机制和记录型信号量机制,是否完全遵循了同步机构的四条准则? a. 在整型信号量机制中,未遵循"让权等待"的准则.b. 记录型信号量机制完全遵循了同步机构的"空闲让进,忙则等待,有限等待,让权等待"四条准则. 6. 在生产者-消费者问题中,如果缺少了signal(full)或signal(empty),对执行结果会有何影响? 生产者-消费者问题可描述如下: var mutex,empty,full: semaphore:=1,n,0; buffer: array[0,...,n-1] of item; in,out: integer:=0,0; begin parbegin producer: begin repeat . . produce an item in nextp; . . wait(empty); wait(mutex); buffer(in):=nextp; in:=(in+1) mod n; signal(mutex); /* ************** */ signal(full); /* ************** */ until false; end consumer: begin repeat wait(full); wait(mutex); nextc:=buffer(out); out:=(out+1) mod n; signal(mutex); /* ************** */ signal(empty); /* ************** */ consume the item in nextc; until false; end parend end 可见,生产者可以不断地往缓冲池送消息,如果缓冲池满,就会覆盖原有数据,造成数据混乱.而消费者始终因wait(full)操作将消费进程直接送入进程链表进行等待,无法访问缓冲池,造成无限等待. 7. 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;或者是将signal(mutex)与signal(full)互换位置结果会如何? var mutex,empty,full: semaphore:=1,n,0; buffer: array[0,...,n-1] of item; in,out: integer:=0,0; begin parbegin producer: begin repeat . . produce an item in nextp; . . wait(empty); wait(mutex); buffer(in):=nextp; in:=(in+1) mod n; /* ***************** */ signal(full); signal(mutex); /* ***************** */ until false; end consumer: begin repeat /* **************** */ wait(mutex); wait(full); /* **************** */ nextc:=buffer(out); out:=(out+1) mod n; signal(mutex); signal(empty); consume the item in nextc; until false; end parend end wait(full)和wait(mutex)互换位置后,因为mutex在这儿是全局变量,执行完wait(mutex),则mutex赋值为0,倘若full也为0,则该生产者进程就会转入进程链表进行等待,而生产者进程会因全局变量mutex为0而进行等待,使full始终为0,这样就形成了死锁. 而signal(mutex)与signal(full)互换位置后,从逻辑上来说应该是一样的. 8. 我们为某临界区设置一把锁W,当W=1时,表示关锁;W=0时,表示锁已打开.试写出开锁原语和关锁原语,并利用它们去实现互斥. 开锁原语: unlock(W): W=0; 关锁原语: lock(W); if(W==1) do no_op; W=1; 利用开关锁原语实现互斥: var W: semaphore:=0; begin parbegin process : begin repeat lock(W); critical section unlock(W); remainder section until false; end parend 9. 试修改下面生产者-消费者问题解法中的错误: producer: begin repeat . . producer an item in nextp; wait(mutex); wait(full); /* 应为wait(empty),而且还应该在wait(mutex)的前面 */ buffer(in):=nextp; /* 缓冲池数组游标应前移: in:=(in+1) mod n; */ signal(mutex); /* signal(full); */ until false; end consumer: begin repeat wait(mutex); wait(empty); /* 应为wait(full),而且还应该在wait(mutex)的前面 */ nextc:=buffer(out); out:=out+1; /* 考虑循环,应改为: out:=(out+1) mod n; */ signal(mutex); /* signal(empty); */ consumer item in nextc; until false; end 10 试利用记录型信号量写出一个不会出现死锁的哲学家进餐问题的算法. 设初始值为1的信号量c[I]表示I号筷子被拿(I=1,2,3,4,...,2n),其中n为自然数. send(I): Begin if I mod 2==1 then { P(c[I]); P(c[I-1 mod 5]); Eat; V(c[I-1 mod 5]); V(c[I]); } else { P(c[I-1 mod 5]); P(c[I]); Eat; V(c[I]); V(c[I-1 mod 5]); } End 11 在测量控制系统中的数据采集任务,把所采集的数据送一单缓冲区;计算任务从该单缓冲中取出数据 进行计算.试写出利用信号量机制实现两者共享单缓冲的同步算法. int mutex=1; int empty=n; int full=0; int in=0; int out=0; main() { cobegin send(); obtain(); coend } send() { while(1) { . . collect data in nextp; . . wait(empty); wait(mutex); buffer(in)=nextp; in=(in+1) mod n; signal(mutex); signal(full); } }//send obtain() { while(1) { wait(full); wait(mutex); nextc:=buffer(out); out:=(out+1) mod n; signal(mutex); signal(empty); culculate the data in nextc; }//while }//obtain 12 画图说明管程由哪几部分组成?为什么要引入条件变量?管程由三部分组成:局部于管程的共享变量说明;对该数据结构进行操作的一组过程;对局部于管程的 数据设置初始值的语句. (图见P80)因为调用wait原语后,使进程等待的原因有多种,为了区别它们,引入了条件变量. 13 如何利用管程来解决生产者-消费者问题? (见P82) 14 什么是AND信号量?试利用AND信号量写出生产者-消费者问题的解法. 为解决并行所带来的死锁问题,在wait操作中引入AND条件,其基本思想是将进程在整个运行过程中所需要的所有临界资源,一次性地全部分配给进程,用完后一次性释放. 解决生产者-消费者问题可描述如下: var mutex,empty,full: semaphore:=1,n,0; buffer: array[0,...,n-1] of item; in,out: integer:=0,0; begin parbegin producer: begin repeat . . produce an item in nextp; . . wait(empty); wait(s1,s2,s3,...,sn); //s1,s2,...,sn为执行生产者进程除empty外其余的条件 wait(mutex); buffer(in):=nextp; in:=(in+1) mod n; signal(mutex); signal(full); signal(s1,s2,s3,...,sn); until false; end consumer: begin repeat wait(full); wait(k1,k2,k3,...,kn); //k1,k2,...,kn为执行消费者进程除full外其余的条件 wait(mutex); nextc:=buffer(out); out:=(out+1) mod n; signal(mutex); signal(empty); signal(k1,k2,k3,...,kn); consume the item in nextc; until false; end parend end 15 在单处理机环境下,进程间有哪几种通信方式?a. 共享存储器系统通信方式;b. 消息传递系统通信方式;c. 管道通信方式. 16 试比较进程间的低级通信工具与高级通信工具. 用户用低级通信工具实现进程通信很不方便,因为其效率低,通信对用户不透明,所有的操作都必须由程序员来实现. 而高级通信工具则可弥补这些缺陷,用户可直接利用操作系统所提供的一组通信命令,高效地传送大量的数据. 第三章 1. 高级调度与低级调度的主要任务是什么?为什么要引入中级调度? a. 作业调度又称宏观调度或高级调度,其主要任务是按一定的原则对外存上处于后备状态的作业进行选择,给选中的作业分配内存,输入输出设备等必要的资源,并建立相应的进程,以使该作业的进程获得竞争处理机的权利. b. 进程调度又称微观调度或低级调度,其主要任务是按照某种策略和方法选取一个处于就绪状态的进程,将处理机分配给它.c. 为了提高内存利用 5. 选择调度方式和调度算法时,应遵循的准则是什么? 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. 7. 为什么说多级反馈队列能较好地满足各种用户的需要? a. 对于终端型作业用户,由于终端型作业用户所提交的作业,大都属于交互型作业,系统只要能使这些作业(进程)在第一队列所规定的时间片内完成,便可使终端型作业用户都感到满意.b. 对于短批处理作业用户,很短的批处理型作业如果仅在第一队列中执行一个时间片即可完成,便可获得与终端型作业一样的相应时间.对于稍长的作业,通常也只需在第二队列和第三队列中各执行-一个时间片即可完成,其周转时间仍然很短.c. 对于长批处理作业用户,用户也不必担心其作业长期得不到处理. 14 何谓死锁?产生死锁的原因和必要条件是什么? a. 死锁是指多个进程因竞争资源而造成的一种僵局,若无外力作用,这些进程都将永远不能再向前推进;b. 产生死锁的原因有二,一是竞争资源,二是进程推进顺序非法;c. 必要条件是: 互斥条件,请求和保持条件,不剥夺条件和环路等待条件. 15 在解决死锁问题的几个方法中,哪种方法最容易实现?哪种方法使资源的利用率最高? a. 解决死锁可归纳为四种方法: 预防死锁,避免死锁,检测死锁和解除死锁;b. 其中,预防死锁是最容易实现的;c. 避免死锁使资源的利用率最高. 16 请详细说明可通过哪些途径预防死锁? a. 摈弃"请求和保持"条件,就是如果系统有足够的资源,便一次性地把进程所需的所有资源分配给它;b. 摈弃"不剥夺"条件,就是已经保持了资源的进程,当它提出新的资源请求而不能立即得到满足时,必须释放它已经保持的所有资源,待以后需要时再重新申请; c. 摈弃"环路等待"条件,就是将所有资源按类型排序标号,所有进程对资源的请求必须严格按序号递增的次序提出. 17 在银行家算法的例子中,如果P0发出的请求向量由Request0(0,2,0)改为Request0(0,1,0),问系统可否将资源分配给它? 可以.首先,Request0(0,1,0)<=Need0(7,4,3), Request0(0,1,0)<=Available(2,3,0); 分配后可修改得一资源数据表(表略),进行安全性检查,可以找到一个安全序列{P1,P4,P3,P2,P0}, 或{P1,P4,P3,P0,P2},因此,系统是安全的,可以立即将资源分配给P0. 第四章 1. 可采用哪几种方式将程序装入内存?它们分别适用于何种场合? a. 首先由编译程序将用户源代码编译成若干目标模块,再由链接程序将编译后形成的目标模块和所需的库函数链接在一起,组成一个装入模块,再由装入程序将装入模块装入内存; b. 装入模块的方式有: 绝对装入方式,可重定位方式和动态运行时装入方式;c. 绝对装入方式适用于单道程序环境下;d. 可重定位方式适用于多道程序环境下; e. 动态运行时装入方式也适用于多道程序环境下. 2. 何谓静态链接及装入时动态链接和运行时的动态链接? a. 静态链接是指事先进行链接形成一个完整的装入模块,以后不再拆开的链接方---式; b. 装入时动态链接是指目标模块在装入内存时,边装入边链接的链接方式; c. 运行时的动态链接是将某些目标模块的链接推迟到执行时才进行. 3. 在进行程序链接时,应完成哪些工作?a. 对相对地址进行修改;b. 变换外部调用符号. 4. 在动态分区分配方式中,可利用哪些分区分配算法?a. 首次适应算法;b. 循环首次适应算法;c. 最佳适应算法. 5. 在动态分区分配方式中,应如何将各空闲分区链接成空闲分区链? 应在每个分区的起始地址部分,设置一些用于控制分区分配的信息,以及用于链接各分区的前向指针; 在分区尾部则设置一后向指针,通过前,后向指针将所有的分区链接成一个双向链. 6. 为什么要引入动态重定位?如何实现? a. 为了在程序执行过程中,每当访问指令或数据时,将要访问的程序或数据的逻辑地址转换成物理地址,引入了动态重定位. b. 可在系统中增加一个重定位寄存器,用它来装入(存放)程序在内存中的起始地址,程序在执行时,真正访问的内存地址是相对地址与重定位寄存器中的地址相加而形成的,从而实现动态重定位. 8. 在采用首次适应算法回收内存时,可能出现哪几种情况?应怎样处理这些情况? a. 回收区与插入点的前一个分区相邻接,此时可将回收区与插入点的前一分区合并,不再为回收分区分配新表项,而只修改前邻接分区的大小; b. 回收分区与插入点的后一分区相邻接,此时合并两区,然后用回收区的首址作为新空闲区的首址,大小为两者之和; c. 回收区同时与插入点的前后两个分区邻接,此时将三个分区合并,使用前邻接分区的首址,大小为-三区之和,取消后邻接分区的表项; d. 回收区没有邻接空闲分区,则应为回收区单独建立一个新表项,填写回收区的首址和大小,并根据其首址,插入到空闲链中的适当位置. 9. 在系统中引入对换后带有哪些好处? 能将内存中暂时不运行的进程或暂时不用的程序和数据,换到外存上,以腾出足够的内存空间,把已具备运行条件的进程或进程所需的程序和数据换入内存,从而大大地提高了内存的利用率. 10 为实现对换,系统应具备哪几方面功能? a. 对对换空间的管理;b. 进程的换出;c. 进程的换入. 11 在以进程为单位进行对换时,每次是否都将整个进程换出?为什么?a. 以进程为单位进行对换时,每次都将整个进程换出;b. 目的为了解决内存紧张的问题,提高内存的利用率. 13 请较详细地说明,引入分页存储管理(估计印错了,是分段存储管理)是为了满足用户哪几方面的需要?a. 方便了编程;b. 实现了分段共享;c. 实现了分段保护;d. 实现了动态链接;e. 实现了动态增长. 14 在具有快表的段页式存储管理方式中,如何实现地址变换? 首先,必须配置一段表寄存器,在其中存放段表始址和段长TL. 进行地址变换时,先利用段号S,与段长TL进行比较,若S=TL,表示段号太大,访问越界,产生越界中断信号)于是利用段表始址和段号来求出该段对应的段表项在段表中的位置,从中求出该段的页表始址,并利用逻辑地址中的段内页号P来获得对应页的页表项位置,从中读出该页所在的物理块号b,再用块号b和页内地址构成物理地址. 15 为什么说分段系统较之分页系统更易于实现信息共享和保护? a. 对于分页系统,每个页面是分散存储的,为了实现信息共享和保护,则页面之间需要一一对应起来,为此需要建立大量的页表项; b. 而对于分段系统,每个段都从0开始编址,并采用一段连续的地址空间,这样在实现共享和保护时,只需为所要共享和保护的程序设置一个段表项,将其中的基址与内存地址一一对应起来即可. 16 分页和分段有何区别?a. 分页和分段都采用离散分配的方式,且都要通过地址映射机构来实现地址变换,这是它们的共同点; b. 对于它们的不同点有三,第一,从功能上看,页是信息的物理单位,分页是为实现离散分配方式,以消减-内存的外零头,提高内存的利用率,即满足系统管理的需要,而不是用户的需要;而段是信息的逻辑单位,它含有一组其意义相对完整的信息,目的是为了能更好地满足用户的需要;c. 页的大小固定且由系统确定,而段的长度却不固定,决定于用户所编写的程序;d. 分页的作业地址空间是一维的,而分段的作业地址空间是二维的. 17 试全面比较连续分配和离散分配方式. a. 连续分配是指为一个用户程序分配一个连续的地址空间,包括单一连续分配方式和分区式分配方式,前者将内存分为系统区和用户区,系统区供操作系统使用,用户区供用户使用,是最简单的一种存储方式,-但只能用于单用户单任务的操作系统中;分区式分配方式分为固定分区和动态分区,固定分区是最简单的多道程序的存储管理方式,由于每个分区的大小固定,必然会造成存储空间的浪费;动态分区是根据进程的实际需要,动态地为之分配连续的内存空间,常用三种分配算法: 首次适应算法FF,该法容易留下许多难以利用的小空闲分区,加大查找开销;循环首次适应算法,该算法能使内存中的空闲分区分布均匀,但会致使缺少大的空闲分区;最佳适应算法,该算法也易留下许多难以利用的小空闲区; b. 离散分配方式基于将一个进程直接分散地分配到许多不相邻的分区中的思想,分为分页式存储管理,分段存储管理和段页式存储管理. 分页式存储管理旨在提高内存利用率,满足系统管理的需要,分段式存储管理则旨在满足用户(程序员)的需要,在实现共享和保护方面优于分页式存储管理,而段页式存储管理则是将两者结合起来,取长补短,即具有分段系统便于实现,可共享,易于保护,可动态链接等优点,又能像分页系统那样很好的解决外部碎片的问题,以及为各个分段可离散分配内存等问题,显然是一种比较有效的存储管理方式; c. 综上可见,连续分配方式和离散分配方式各有各自的特点,应根据实际情况加以改进和利用. 1. 在请求分页系统中,其页表项中包含那些数据项? 它们的作用是什么?a. 在请求分页系统中,其页表项中包含的数据项有页号,物理块号,状态位P,访问字段A,修改位M和外存地址;b. 其中状态位P指示该页是否调入内存,供程序访问时参考; c. 访问字段A用于记录本页在一段时间内被访问的次数,或最近已有多长时间未被访问,提供给置换算法-选择换出页面时参考; d. 修改位M表示该页在调入内存后是否被修改过; e. 外存地址用于指出该页在外存上的地址,通常是物理块号,供调入该页时使用. 2. 一个计算机系统的虚拟存储器,其最大容量和实际容量分别由什么决定? a. 最大容量由内存和外存之和决定; b. 实际容量由内存决定. 3. 虚拟存贮器有那些特征? 其中最本质的特征是什么?a. 虚拟存储器具有离散性,多次性,对换性和虚拟性的特征;b. 其中最本质的特征是离散性,在此基础上又形成了多次性和对换性,所表现出来的最重要的特征是虚拟性. 4. 实现虚拟存储器要那些硬件支持? a. 对于为实现请求分页存储管理方式的系统,除了需要一台具有一定容量的内存及外存的计算机外,还需要有页表机制,缺页中断机构以及地址变换机构; b. 对于为实现请求分段存储管理方式的系统,除了需要一台具有一定容量的内存及外存的计算机外,还需要有段表机制,缺段中断机构以及地址变换机构 7. 在请求分页系统中,应从何处将所需页面调入内存? a. 在进行地址变换时,首先去检索快表,试图从中找出所要访问的页,若找到,便修改页表项中的访问位,对于写指令,还须将修改位置1,然后利用页表项中给出的物理块号和页内地址,形成物理地址; b. 如果在快表中未找到该页的页表项,则应再到内存中去查找页表,再从找到的页表项中的状态位来了解该页是否已调入内存,如果该页已调入内存,应将此页的页表项写入快表,当快表已满时,应先调出按某种算法所确定的页的页表项,然后再写入该页的页表项; c. 如果该页尚未调入内存,这时便应产生缺页中断,请求OS从外存中把该页调入内存; d. 外存分为文件区和对换区,若系统有足够的对换区空间,可在进程运行前,将与该进程有关的文件-拷贝到对换区,需要时从对换区调入; e. 若系统缺少足够的对换区空间,则凡是不会被修改的文件,可直接从文件区调入,需换出时可不必写入外存,但对于可能被修改的部分,在将它们换出时,便须调到对换区,以后需要时再从对换区-调入. 8. 在请求分页系统中,常采用哪几种页面置换算法? a. 最佳置换算法;b. 先进先出算法;c. 最近最久未使用LRU置换算法;d. Clock置换算法;e. 此外,还有最少使用置换算法和页面缓冲算法 10 在请求分页系统中,通常采用那种页面分配方式?为什么? a. 在请求分页系统中,有固定和可变分配两种分配方式;b. 采用固定分配方式是基于进程的类型(交互型)或根据程序员,系统管理员的建议,为每个进程分配固定页数的内存空间,在整个运行期间不再改变; c. 采用可变分配方式有全局置换和局部置换两种,前者易于实现,后者效率高. 11 在一个请求分页系统中,采用LRU页面置换算法时,假如一个作业的页面走向为4,3,2,1,4,3,5,4,3,2,1,5,当分配给该作业的物理块数M分别为3和4时,试计算访问过程中所发生的缺页次数和缺页率?比较所得结果? a. 当分配给该作业的物理块数M为3时,所发生的缺页率为7,缺页率为: 7/12=0.583; b. 当分配给该作业的物理块数M为4时,所发生的缺页率为4,缺页率为: 4/12=0.333. 13 实现LRU算法所需的硬件支持是什么? a. 寄存器,用于记录某进程在内存中各页的使用情况; b. 栈,用于保存当前使用的各个页面的页面号. 14 试说明改进型Clock置换算法的基本原理. a. 因为对于修改过的页面在换出时所付出的开销将比未被修改过的页面的开销大,所以在改进型Clock算法中,出了须考虑到页面的使用情况外,还须再增加一个置换代价这一因素; b. 在选择页面作为淘汰页面时,把同时满足未使用过和未被修改作为首选淘汰页面. 17 如何实现分段共享? a. 可在每个进程的段表中,用相应的表项来指向共享段在内存中起始地址; b. 配置相应的数据结构作为共享段表,可在段表项中设置共享进程计数Count,每调用一次该共享段,Count指增1,每当一个进程释放一个共享段时,Count执行减1操作,若减为0,则由系统回收该共享段的物理内存,以及取消在共享段表中该段所对应的表项; c. 对于一个共享段,应给不同的进程以不同的存取权限; d. 不同的进程可以使用不同的段号去共享该段. 第五章 2.试说明设备控制器的构成。 设备控制器的构成如图所示: 由上图可见,设备控制器由以下三部分组成:(1)设备控制器与处理机的接口,该接口用于实现CPU与设备控制器之间的通信,提供有三类信号线:数据线、地址线和控制线。(2)设备控制器与设备的接口,可以有一个或多个接口,且每个接口连接一台设备。每个接口都存在数据、控制和状态三种类型的信号。(3)I/O逻辑,用于实现对设备的控制。其通过一组控制线与处理机交互,处理机利用该逻辑向控制器发送I/O命令,I/O逻辑对收到的命令进行译码。 3.为了实现CPU与设备控制器之间的通信,设备控制器应具有哪些功能? 为了实现CPU与设备控制器之间的通信,设备控制器应具有如下功能:(1)接受和识别命令。CPU可以向控制器发送多种不同的命令,设备控制器应能接收并识别这些命令。设置控制寄存器来存放所接收的命令和参数。(2)数据交换,指实现CPU与控制器之间、控制器与设备之间的数据交换。设置数据寄存器来存放有关数据。(3)设备状态的了解和 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 。控制器记录下所连接设备的状态以供CPU了解。为此,要在控制器中设置一状态寄存器,用其中的每一位反映设备的某一状态。(4)地址识别。配置地址译码器以便于正确识别设备地址。 4.分别就字节多路通道、数据选择通道和数组多路通道进行解释。 ① 字节多路通道含有许多非分配型子通道分别连接在低、中速I/O设备上,子通道按时间片轮转方式共享主通道,按字节方式进行数据传送。具体而言,当第一个子通道控制其I/O设备完成一个字节的交换后,便立即腾出字节多路通道(主通道),让给第二个子通道使用;当第二个子通道也交换完一个字节后,又依样把主通道让给第三个子通道使用,以此类推。转轮一周后,重又返回由第一个子通道去使用主通道。② 数组选择通道只含有一个分配型子通道,一段时间内只能执行一道通道程序、控制一台设备按数组方式进行数据传送。通道被某台设备占用后,便一直处于独占状态,直至设备数据传输完毕释放该通道,故而通道利用率较低,主要用于连接多台高速设备。③数组多路通道是将数组选择通道传输速率高和字节多路通道能使各子通道分时并行操作的优点相结合而形成的一种新通道。其含有多个非分配型子通道分别连接在高、中速I/O设备上,子通道按时间片轮转方式共享主通道,按数组方式进行数据传送,因而既具有很高的数据传输速率,又能获得令人满意的通道利用率。 5.如何解决因通道不足而产生的瓶颈问题? 解决因通道不足而产生的瓶颈问题的最有效方法是增加设备到主机间的通路而不是增加通道。换言之,就是把一个设备连接到多个控制器上,而一个控制器又连接到多个通道上。这种多通路方式不仅可以解决该瓶颈问题,而且能够提高系统的可靠性,也即不会因为个别通道或控制器的故障而使设备与存储器之间无法建立通路进行数据传输。 6.试说明I/O控制发展的主要推动因素是什么? 推动I/O控制发展的主要动力在于尽量减少主机对I/O控制的干预,把主机从繁杂的I/O控制事务中解脱出来,以有更多的时间和精力去完成其数据处理任务。同时,中断机制在计算机系统中的引入、DMA控制器的出现和通道研制的成功使I/O控制的发展具备了技术支持和成为可能。 7.有哪几种I/O控制方式? 有四种I/O控制方式,即程序I/O控制方式、中断驱动I/O控制方式、直接存储器访问DMA控制方式及I/O通道控制方式。 8.试说明DMA的工作流程。 以从磁盘读入数据为例来说明DMA方式的工作流程:当CPU要从磁盘读入一数据块时,便向磁盘控制器发送一条读命令,该命令被送入DMA控制器的命令寄存器CR中。同时,还需发送本次要将数据读入的内存起始目标地址,该地址被送入DMA控制器的内存地址寄存器MAR中;本次要读的字(节)数则送至DMA控制器的数据计数器DC中。另外,还需将磁盘中数据读取的源地址直接送到DMA控制器的I/O控制逻辑上。然后,启动DMA控制器进行数据传送。此后,CPU便可去处理其它任务,而整个的数据传送便由DMA控制器负责控制。当DMA控制器已从磁盘中读入一个字(节)的数据,并送入DMA控制器的数据寄存器DR后,再挪用一个存储器周期,将该字(节)传送到MAR所指示的内存单元中。接着,便对MAR内容加1和将DC内容减1。若DC内容减1后不为0,表示传送未完,便准备再传送下一个字(节),否则,由DMA控制器发出中断请求。参图所示: 9.引入缓冲的主要原因是什么? 操作系统引入缓冲机制的主要原因可归结为以下几点:(1)缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾;(2)减少对CPU的中断频率,放宽对中断响应时间的限制;(3)提高CPU与I/O设备之间的并行性。 10.为什么在单缓冲情况下,系统对一块数据的处理时间为max(C, T)+M ? 在块设备输入时,先从磁盘把一块数据输入到缓冲区,耗时为T;然后由操作系统将缓冲区数据传送给用户区,耗时为M;接下来便由CPU对这一块数据进行计算,耗时为C。在单缓冲情况下,磁盘把数据输入到缓冲区的操作和CPU对数据的计算过程可以并行展开,所以系统对每一整块数据的处理时间为max(C, T) + M。 11.为什么在双缓冲情况下,系统对一块数据的处理时间为max(C, T) 该方式又称缓冲对换方式。写入者花费时间T将数据写满一个缓冲区后再写另一个缓冲区;读出者花费时间M将一个缓冲区数据送到用户区后再传送另一个缓冲区数据,运算者读出用户区进行处理。由于将数据从缓冲区传送到用户区操作必须与读用户区数据进行处理串行进行,而且它们又可以与从外存传送数据填满缓冲区的操作并行。因此耗时大约为max(C+M,T)。考虑到M是内存中数据块的“搬家”耗时,非常短暂可以省略,因此近似地认为是:max(C,T)。 12.试绘图说明把多缓冲用于输出时的情况。 把多缓冲用于输出时的情况如图所示: 13.试说明收容输入工作缓冲区和提取输出工作缓冲区的工作情况。 ① 收容输入工作缓冲区的工作情况为:在输入进程需要输入数据时,调用GetBuf(EmptyQueue)过程,从EmptyQueue队列的队首摘下一个空缓冲区,把它作为收容输入工作缓冲区Hin。然后,把数据输入其中,装满后再调用PutBuf(InputQueue, Hin)过程,将该缓冲区挂在输入队列InputQueue的队尾。② 提取输出工作缓冲区的工作情况为:当要输出数据时,调用GetBuf(OutputQueue)过程,从输出队列的队首取得一装满输出数据的缓冲区作为提取输出的工作缓冲区Sout。在数据提取完后,再调用PutBuf(EmptyQueue, Sout)过程,将该缓冲区挂到空缓冲队列EmptyQueue的队尾。 14.什么是安全分配方式和不安全分配方式? ① 所谓安全分配方式,是指每当进程发出I/O请求后,便进入阻塞状态,直到其I/O操作完成时才被唤醒。在采用这种分配策略时,一旦进程已经获得某种设备(资源)后便阻塞,使它不可能再请求任何资源,而在它运行时又不保持任何资源。因此,这种分配方式已经摒弃了造成死锁的四个必要条件之一的“请求和保持”条件,所以分配是安全的。其缺点是进程进展缓慢,即CPU与I/O设备是串行工作的。② 所谓不安全分配方式,是指进程发出I/O请求后仍继续执行,需要时又可发出第二个I/O请求、第三个I/O请求。仅当进程所请求的设备已被另一个进程占有时,进程才进入阻塞状态。其优点是一个进程可同时操作多个设备,从而使进程推进迅速。而缺点是分配不安全,因为它可能具有“请求和保持”条件,所以可能造成死锁。因此,在设备分配程序中还需增加一个功能,用于对本次的设备分配是否会发生死锁进行安全性计算,仅当计算结果说明分配是安全的情况下才进行分配。 15.为什么要引入设备独立性?如何实现设备独立性? 在现代操作系统中,为了提高系统的可适应性和可扩展性,都毫无例外地实现了设备独立性,也即设备无关性。其基本含义是,应用程序独立于具体使用的物理设备,即应用程序以逻辑设备名称来请求使用某类设备。进一步说,在实现了设备独立性的功能后,可带来两方面的好处:(1)设备分配时的灵活性;(2)易于实现I/O重定向(指用于I/O操作的设备可以更换即重定向,而不必改变应用程序)。 为了实现设备的独立性,应引入逻辑设备和物理设备两个概念。在应用程序中,使用逻辑设备名称来请求使用某类设备;而系统执行时,是使用物理设备名称。鉴于驱动程序是一个与硬件(或设备)紧密相关的软件,必须在驱动程序之上设置一层软件,称为设备独立性软件,以执行所有设备的公有操作、完成逻辑设备名到物理设备名的转换(为此应设置一张逻辑设备表)并向用户层(或文件层)软件提供统一接口,从而实现设备的独立性。 16.在考虑到设备的独立性时,应如何分配独占设备? 在考虑到设备的独立性时,应按如下步骤来分配独占设备:(1)进程以逻辑设备名提出I/O请求。(2)根据逻辑设备表相应表项获得I/O请求的逻辑设备对应类型的物理设备在系统设备表中的指针。(3)从指针所指位置起顺序检索系统设备表,直到找到一个属于对应I/O请求所用类型、空闲可用且基于设备分配安全性算法验证为安全分配的设备的设备控制表,将对应设备分配给请求进程;如果未找到安全可用的空闲设备,则把请求进程的进程控制块挂到相应类型设备的等待队列上等待唤醒和分配。(4)系统把设备分配给I/O请求进程后,再到该设备的设备控制表中找出与其相连接的控制器的控制器控制表,根据其状态字段判断该控制器是否忙碌,若忙则把请求进程的进程控制块挂到该控制器的等待队列上;否则将该控制器分配给进程。(5)系统把控制器分配给I/O请求进程后,再到该控制器的控制器控制表中找出与其相连接的通道的通道控制表,根据其状态字段判断该通道是否忙碌,若忙则把请求进程的进程控制块挂到该通道的等待队列上;否则将该通道分配给进程。(6)只有在设备、控制器和通道三者都分配成功时,这次的设备分配才算成功,然后便可启动设备进行数据传送。 17.什么是虚拟设备?其实现所依赖的关键技术有哪些? 通过虚拟技术可将一台独占设备变换成若干台逻辑设备,供若干个用户(进程)同时使用,通常把这种经过虚拟技术处理后的设备称为虚拟设备。其实现所依赖的关键技术是SPOOLING技术。 18.试说明SPOOLING系统的组成。 SPOOLing系统是对脱机I/O工作的模拟,其必须有高速随机外存(通常采用磁盘)的支持。SPOOLING系统主要有以下四个部分:(1)输入井和输出井,为磁盘上开辟的两大存储空间,分别模拟脱机输入/出时的磁盘,并用于收容I/O设备输入的数据和用户程序的输出数据;(2)输入缓冲区和输出缓冲区,在内存中开辟,分别用于暂存由输入设备和输出井送来的数据;(3)输入进程SPi和输出进程SPo,分别模拟脱机输入/出时的外围控制机,用于控制I/O过程;(4)I/O请求队列,由系统为各个I/O请求进程建立的I/O请求表构成的队列。 19.在实现后台打印时,SPOOLING系统应为请求I/O的进程提供哪些服务? 在实现后台打印时,SPOOLING系统应为请求I/O的进程提供以下服务:(1)由输出进程在输出井中为之申请一空闲盘块区,并将要打印的数据送入其中;(2)输出进程再为用户进程申请一张空白的用户打印表,并将用户的打印要求填入其中,再将该表挂到请求打印队列上。(3)一旦打印机空闲,输出进程便从请求打印队列的队首取出一张请求打印表,根据表中的要求将要打印的数据从输出井传送到内存缓冲区,再由打印机进行打印。 20.试说明设备驱动程序具有哪些特点? 设备驱动程序具有如下特点:(1)驱动程序主要是在请求I/O的进程与设备控制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控制方式紧密相关;(4)驱动程序与硬件紧密相关,因而其中的一部分程序必须用汇编语言书写,且基本部分往往已被固化在ROM中。 21.试说明设备驱动程序应具有哪些功能? 设备驱动程序的主要功能包括:(1)将接收到的抽象要求转为具体要求;(2)检查用户I/O请求的合法性,了解I/O设备的状态,传递有关参数,设置设备的工作方式;(3)发出I/O命令,启动分配到的I/O设备,完成指定的I/O操作;(4)及时响应由控制器或通道发来的中断请求,并根据其中断类型调用相应的中断处理程序进行处理;(5)对于设置有通道的计算机系统,驱动程序还应该能够根据用户的I/O请求,自动地构成通道程序。 22.设备驱动程序通常要完成哪些工作? 设备驱动程序通常要完成以下工作:(1)将抽象要求转换为具体要求;(2)检查I/O请求的合法性;(3)读出和检查设备的状态;(4)传送必要的参数;(5)设置工作方式;(6)启动I/O设备。 23.设备中断处理程序通常需完成哪些工作? 设备中断处理程序通常需完成如下工作:(1)唤醒被阻塞的驱动程序进程;(2)保护被中断进程的CPU环境;(3)分析中断原因、转入相应的设备中断处理程序;(4)进行中断处理
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