华工·操作系统作业一及答案

第一章：操作系统引论

1. 什么是操作系统？可以从哪些角度阐述操作系统的作用？

答：操作系统是计算机系统中的一个系统软件是能有效地组织和管理计算机系统中的硬件和软件资源合理地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、有效地使用计算机并使整个计算机系统能高效地运行的一组程序模块的集合。

作用：控制管理计算机的全部硬软件资源合理组织计算机内部各部件协调工作为用户提供操作和编辑界面的程序集合。

2. 简要叙述批处理操作系统、分时操作系统和实时操作系统的概念及特点。

答：采用批量处理作业方式的操作系统叫多道批量操作系统（Batch Operating System）。 实时操作系统（Real Time Operating System）是指外界事件或数据产生时，能够接收并以足够快的速度予以处理，其处理的结果又能在规定的时间之内来控制生产过程或对处理系统作出快速响应。并控制所有实时任务协调一致运行的操作系统。

允许多个联机用户同时使用一台计算机系统进行计算的操作的系统统称分时操作系统 （Time Sharing Operating System.）。

3. 从交互性、及时性和和可靠性方面将分时系统和实时系统比较。

答：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。

4. 当代操作系统的四大基本特征是什么？其最基本的特征是什么？

答：操作系统的特征有并发性共享性虚拟性异步性。其中并发性和共享性是其主要特征。

5. 操作系统需要管理哪些资源？它的基本功能是什么？

答：硬件资源CPU打印机等软件资源数据程序等。

6. 操作系统对外提供了哪些接口？

答：（1）操作系统的命令接口

通过在用户和操作系统之间提供高级通信来控制程序运行用户通过输入设备发出一系列命令告诉操作系统执行所需功能它包括了键盘操作命令和作业控制命令称为作业一级的用户接口。命令接口的两种最普遍和主要的方式是直接命令方式命令行和间接命令方式命令文件。

（2） 操作系统的程序接口

它是用户程序和操作系统之间的接口用户程序通过它们使用系统资源及系统服务这种接口方式通常采用若干系统调用组成。系统调用是操作系统对外提供的一批系统子功能是一类特殊的过程调用由机器指令完成。 （3）操作系统的交互界面

它直接支持界面和程序界面提供一个易用性的操作平台使用户非常方便地寻找和使用各种命令、执行各类程序完成各种操作。 例菜单驱动、视窗操作环境等。

交互界面要求是友好的设计时应考虑简化命令、用户响应提示、求助和系统后援命令重呼、确认等问题

第二章：进程管理

1．试画出下面四条语句的前趋图：

S1：a=x+y S2: b=Z+1 S3: c=a-b S4: w=c+1

答：

S1 S3 S2 S4

2．进程有什么特征？

答：进程的主要特征是

动态性：它由“创建”而产生由”调用“而执行因得不到执行而暂停执行最后”撤销“而消亡。具有一定的生命周期；

并发性：进程的多个实体同存于内存中能在一段时间内同时运行；

独立性：进程实体是能独立运行的单位是系统独立获得资源独立调度的基本单位； 异步性：进程间是以各自独立的不可与之的速度向前颓景的；

结构性特征：进程实体有结构它由程序段数据观和进程控制块三部分组成。

3．PCB有什么作用？PCB中主要包括什么信息？为什么说PCB是进程存在的唯一标志？

答：操作系统管理的进程是多种多样的要对这些进程实施有效的管理必须对进程进行抽象。为了便于系统控制和描述进程的活动在操作系统核心为进程定义了一个进程控制块PCB。PCB用于描述进程的基本情况以及进程运行和变化的过程它与进程一一对应。当系统创建进程时为进程分配一个PCB在进程运行过程中系统通过PCB对进程实施管理和控制进程结束时系统将收回PCB。

PCB中的内容主要包括调度信息和现场信息两大部分。调度信息包括进程名、进程号、优先级、当前状态、资源信息、程序和数据的位置信息、隶属关系和各种队列指针信息等。现场信息主要包括程序状态字、时钟寄存器和界限寄存器等描述进程运行情况的信息。

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。

4．请画出完整的进程状态转换图并说出在什么情况下进程会出生何种状态转换。

答：进程状态转换图如下：

因等待事件而发生

唤醒 调度 时间片到

运行 就绪 等待 等到某个事件发生而睡眠

5．进程的三种基本状态是什么？请说明进程在三种基本状态之间转换的典型原因。

答：三种基本状态是就绪、执行和阻塞状态。

进程三种状态的转换： 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。

6．进程在运行时存在那两种制约关系？并举例说明。

答：1、间接相互制约2、直接制约关系。

间接制约关系是多个进程间彼此无任何逻辑上的关系仅由于它们同处于一个系统共享系统资源而发生了制约关系。如分时系统中有两个用户进程分别编译他们的PASCAL源程序在单CPU系统中这两个进程只能分时占用处理机编译各自的源程序它们间存在着间接制约关系。直接制约关系是多个协作进程之间存在的逻辑上制约关系即一个进程的执行依赖于另一个进程的消息当一个进程没有得到另一个进程的消息时应等待直到消息到达被唤醒为止。如共享一缓冲器的读进程和打印进程它们间存在着直接制约关系因为两个进程必须同步才能完成共同的任务。

7．进程同步应遵守哪些基本准则？常用的同步机制有哪些？

答：a. 空闲让进.当无进程处于临界区时表明临界资源处于空闲状态允许一个请求进入临界区的进程立即进入临界区以有效利用临界资源；b. 忙则等待.当已有进程处于临界区时表面临界资源正在被访问因而其他试图进入临界区的进程必须等待以保证对临界资源的互斥访问；c. 有限等待.对要求访问临界资源的进程应保证在有限时间内能进入自己的临界区以免陷入“死等”状态；d. 让权等待.当进程不能进入自己的临界区时应立即释放处理机以免进程陷入“忙等”状态。

8．用信号量(signal和wait操作)实现下图所示前趋关系：

答：wait（S）：while S≤0 do no—op S :=S-1； Single（S）：S ：=S+1；

9．试比较进程间低级和高级通信工具。当前有哪几种进程间高级通信工具？

答：当前有哪几种进程间高级通信工具 答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：处理机调度与死锁

1． 什么是处理机高级、中级和低级调度？各级调度的主要任务是什么？

答：高级调度又称为作业调度、长程调度用于决定把外存上处于后备队列中的哪些作业调入内存并为它们创建进程、分配必要的资源排在就绪队列上。中级调度平衡负载调度中程调度。低级调度进程调度、短程调度。

高级调度的主要任务用于决定把外存上处于后备队列中的哪些作业调入内存并为它们创建进程分配必要的资源然后再将新创建的进程插入就绪队列上准备执行。 中级调度的主要任务根据存储资源量和进程的当前状态来决定辅存和主存中进程的对换。 低级调度的主要任务用于决定就绪队列中的哪个进程应获得处理机然后再由分派程序执行将处理机分配给该进程的具体操作。

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