第二章操作系统--奇数资料讲解
1、什么是PSW？其主要作用是什么？
答案：PSW是指程序状态字。PSW的作用是用来指示处理器状态，控制指令的执行顺序，并且保留和指示与运行程序有关的各种信息，主要作用是实现程序状态的保护和恢复。每个正在执行的程序都有一个与其当前状态相关的相关的PSW，而每个处理器都设置一个硬件PSW寄存器，一个程序占用处理器执行时，其PSW将占用硬件的PSW寄存器。
3、为什么现代计算机要设置两种或多种CPU状态？
答案：为了确定处理器当前是操作系统还是应用程序在其上运行，在不同的程序时根据执行程序对资源和机器指令的使用权限将处理器设置成不同的状态。
5、为什么要把机器指令分成特权指令和非特权指令？
答案：这是因为应用程序在执行有关资源管理的机器指令时易于导致系统混乱，造成系统或用户信息被破坏，因此，再多到程序设计环境中，从资源管理和多道程序执行的角度出发，必须把指令系统中的指令分为两种：特权指令和非特权指令。
7、从中断事件的性质来说，可以把它们分成哪些类型？
答案：可以分为两类：强迫性中断和自愿性中断，其中强迫性中断又分为：1、机器故障中断，2、程序性中断3、外部中断4、输入输出中断
9、从中断事件的实现来说，可以把它们分成哪些类型？
答案：分为硬中断和软中断，其中硬中断包括外中断和内中断，软中断是信号和软件中断。
11、概述程序性中断的处理方式？
答案：程序性中断常出现几种错误，如果是语法错误，程序将在编译时报错，如果逻辑错误，可有测试发现错误并报错，如果运行中产生异常，操作系统会立即执行这种中断并处理。
13、何谓中断的优先级？为什么要对中断事件进行分级？
答案：中断装置所预设的响应顺序称为中断的优先级。
因为中断是随时发生的，所以在不发生中断丢失的情况下把紧迫程度相当的中断源归为一类，紧迫程度差别大的中断源归为不同级别，级别高的中断有优先获得响应的权利，如果系统正在执行某种优先级的中断服务程序，那么只有更高优先权的中断请求才能中断此服务程序。
15、概述系统调用的执行过程？
答案：系统调用把应用程序的请求传送至内核，调用相应的内核函数完成所需的处理。将结果返回相应的程序。
17、试述时钟中断在操作系统中的重要性及其主要作用？
答案：时钟是操作系统进行调度工作的重要工具，如维护系统的绝对时间和日期、让分时进程按时间片轮转、让实时进程定时发送或接收控制信号、系统定是唤醒或阻塞进程、对用户进程记账、测量系统性能等，利用定时器能够确保操作系统在必要时获得控制权，陷入死循环的进程最终会因时间片耗尽而终止被迫让出处理器。
19、操作系统如何处理多重中断事件？
答案：对于多重中断，可能是同一优先级的不同
中断，也可能是不同优先级的中断。如果是前者，通常由同一个中断处理程序按自左至右的顺序逐个处理并清除，对于后者可分为串行处理，嵌套处理，即时处理。
21,按中断事件的来源和实现手段可将中断划分为硬中断和软中断两类。
硬中断可划分为外中断和内中断；软中断可划分为信号和软件中断。
硬中断与软中断的类比：
11.“中断”（硬中断）用于外部设备对CPU的中断(中断正在运行的任何程序)，
转向中断处理程序执行。
12.“异常”（硬中断）因指令执行不正常而中断CPU（中断正在执行的这条
指令的程序），转向异常处理程序执行。
13.“软件中断”（软中断）用于硬中断服务程序对内核的中断，在上半部分
中发出软件中断（即标记下半部分），使得中断下半部分在适当时刻获得处理。
14.“信号”（软中断）用于内核或进程对某个进程的中断，向进程通知某个
特别事件发生或迫使进程执行信号处理程序。
5.每个处理器都有一个中断请求级别设置，其值随着内核代码的执行而改变，运行于核心态的线程可以提高或降低正在运行处理器的优先级，从而屏蔽低级中断。Dispatch/DPC和APC中断是内核和设备驱动程序所产生的软件中断，优先级为2和1，他们启动线程调度、延迟过程调用和异步过程调用的执行；普通线程运行于0级，允许发生所有级别的中断。当发生中断的时,陷阱调度程序讲提高处理器优先级别至中断源所具有的优先级别上，保证服务于此中断的处理器不被同级别或低级的中断抢先，被屏蔽的中断将被另一处理器响应，或被阻拦直至优先级降低到相对应的优先级以下时才能被处理。由于改变处理器的优先级别非常重要，故处理器的优先级只能在核心态改变。从而win2003动态实现了中断屏蔽功能。
3.APC：Asynchronous Procedure Call,异步过程调用，用于中断一个特定程序和执行，为应用程序和系统代码提供一种在特殊线程描述表中执行代码的方法。等待执行的APC在内核管理的APC队列中，是特定于线程而言的。
27.Linux中，处理快中断仅保存那些被常规C函数修改的寄存器，会屏蔽其他中断。快中断处理完毕后，通常会恢复现场，返回被中断的进程继续执行，属于非抢占式调度。
而处理慢中断之前需保存所有寄存器的内容，通常不屏蔽其他中断信号，慢中断处理完毕后，通常不返回被中断的进程，而是转向调度程序重新进行调度，调度结果未必是被中断的进程继续执行，属于抢占式调度。而且慢中断的工作比较多。
28.Linux中断下半部分处理的原理:提供静态创建的下半部分处理的数据结构，建立一个函数指针数组，采用数组索引的方式访问，最多有32个不同的下半部分处理函数。
31．讨论Linux的bottom half、task queue、tasklet、work queue和softirq机制。Bottom half,提供静态创建的下半部分处理的数据结构，建立一个函数指针数组，采用数组索引的方式访问，最多有32个不同的下半部分处理函数。HB机制存在两方面的局限性：（1）下半部分处理函数的数量限制为32个，且每个HB上只
能挂接一个函数，随着系统设备的增多，HB的应用范围越来越广，这个数目还不够用。（2）每个HB在全局范围内同步，即使属于不同的处理器，也不允许任何两个HB同时执行，这种机制使用方便但不够灵活，安全简单但尚存在性能瓶颈。所以在开发V2.5内核版本时，HB接口最终被抛弃。
Task queue,进一步的改进方法是引入任务队列（task queue）机制,实现对各种任务的延迟执行。为此，内核定义一组队列，每个队列包含一个由等待调用的函数组成的链表，不同队列中的函数在某个时刻会被触发执行。显然，任务队列不一定非要与中断处理有关，但是可以用它来代替HB，当驱动程序或内核相关部分要将任务排队进行延迟处理时，可将任务添加到相应的任务队列中，然后，采用适当的方式通知内核执行任务队列函数。典型的下半部分处理均有相关联的任务队列，任务队列在Linux中的应用范围相当广泛，还在其他场合被使用。任务队列与下半部分相比较，任务队列可以动态的定义和管理，而下半部分却由内核静态定义，且处理函数不能超过32种。由于任务队列的灵活性较差，无法代替整个HB接口，也不能胜任像网络等性能要求较高的子系统，此系统已从V2.5版本中除去
Tasklet,(小任务)也是一种下半部分机制，能够更好地支持对称式多处理器，它基于软中断来实现，但比软中断的借口要简单，锁保护的要求低。因为HB是全局串行处理，不适应多处理器对称系统，引入tasklet之后，不同的tasklet可同时运行于不同的CPU上。当然由系统保证相同的tasklet不会同时在不同的CPU上运行。在这种情形下，tasklet就无需是可重入的。
Work queue,工作队列，与其他机制的工作原理都不同，它把一个任务延迟，并将其交给内核线程去完成，且此任务总是在进程上下文中执行。这样，通过工作队列执行的代码能够占尽进程上下文的优势，最重要的是，工作队列允许重新调度和阻塞。如果延迟执行的任务需要阻塞、需要获取信号量或需要获得大量的主存空间，那么可以选择工作队列，否则就使用tasklet或softirq。
Softriq,迄今，Linux沿用最早的HB思想，但在此机制上实现了庞大和复杂的软中断子系统——softriq,它既是一种软中断机制，又是一个框架，包括tasklet及为网络操作专门设计的软中断。Tasklet允许动态注册，但softriq在编译时静态定义。
33.进程有哪些主要属性，试解释之。
（1）结构性
进程包含数据集合和运行于其上的程序，它至少有程序块、数据块和进程控制块等要素组成。
（2）共享性
同一程序同时运行于不同的数据集合上时，将构成不同的进程，即多个进程可以执行相同的程序，所以进程和程序不是一一对应的。共享性还表现在进程之间可以共享某些公用变量，通过引用公用变量就能够交换信号，从而进程的运行环境不再是封闭的。
（3）动态性
进程是程序在数据集合上的一次执行过程，是动态的概念，同时，进程有生命周期，由创建而产生、由调度而执行、由事件而等待、由撤销而消亡；而程序是一组有序指令所组成的序列，是静态的概念，所以程序作为一种系统资源是永久存在的。
（4）独立性
进程是系统中资源分配、保护和调度的基本单位，说明它具有独立性，凡是未建立进程的程序，都不能作为独立单位参与调度和运行。此外每个进程都可以有各自独立的、不可预知的速度在处理器上推进，即按照异步方式执行，这也表现出进程的独立性。
（5）制约性
并发进程之间存在着制约关系，造成进程执行速度的不可预测性，必须对进程的并发执行次序、相对执行速度加以协调。
（6）并发性
进程的执行可以在时间上有所重叠，在单处理器系统中可并发执行，在多处理器系统中可并发执行。对于单处理器系统而言，m个进程轮流占用处理器并发地执行。
35.五态模型的进程中，新建态和终止态的主要作用是什么？
新建态的引用对于进程管理非常有用，新建态对应于进程被处理时的状态，进程尚未进入就绪队列，创建进程要通过两个步骤：首先，为新进程分配所需资源，建立必要的管理信息；然后，设置此进程为就绪态，等待被调度执行。终止态是指进程完成任务，到达正常结束点，或因出现无法到达的错误而异常终止，或被操作系统及又终止权的进程所终止时所处的状态。处于终止状态的进程不再被调度执行，下一步将被系统撤销，最终从系统中消失。类似的，进程终止也要通过两个步骤实现：首先，等待操作系统或相关进程进行善后处理，然后，回收被占用的资源并由系统删除进程。
37.多数时间片轮转调度使用使用固定大小的时间片，请给出：
（1）选择小时间片的理由。
（2）选择大时间片的理由。
时间片长短的确定遵循这样的原则：既要保证系统中各个用户进程及时地得到响应，又不要由于时间片太短而增加调度的开销，降低系统的效率。
（1）选择小时间片的理由是：使轮转的总时间减少，是用户进程尽快得到应答。
（2）选择大时间片的理由是：减少进程调度次数，提高系统效率。39．什么情况下会产生挂起等待态和挂起就绪态？试举例说明。
挂起就绪态表明进程具备运行条件，但目前在辅助存储器中，只有当进程被换到主存时才能调度执行；挂起等待态则表明进程正在等待某一事件发生且进程在辅助存储器中。挂起进程等同于不在主存的进程，因此，挂起进程不会参与低级调度直到它们被对换进主存。挂起进程具有以下特征：此进程不能立即执行；此进程可能会等待某事件发生，所等待的事件独立于挂起事件，时间结束并不能导致进程具备可执行条件；此进程进入挂起状态是由于操作系统、父进程或进程自身阻止其运行；进程挂起状态的结束命令只能通过操作系统或父进程发出。
41
每个进程有且仅有一个进程控制块，或成进程描述符，它是进城存在的唯一标识，是操作系统用来记录和刻画进程状态及有关信息的数据结构，是进程动态特征的一种汇集，也是操作系统掌握进程的唯一资料结构和管理进程的主要依据。进程控制块包括进程执行时的情况以及进程让出处理器之后所处的状态、断点等信息，一般来说包括三类信息，标识信息、现场信息和控制信息。
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线性方式、链接方式、索引方式
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进程上下文实际上是进程执行活动全过程的静态描述。我们把已执行过的进程指令和数据在相关寄存器与堆栈中的内容称为上文，把正在执行的指令和数据在寄存器和堆栈中的内容称为正文，把待执行的指令和数据在寄存器与堆栈中的内容称为下文。具体的说，进程上下文包括计算机系统中与执行该进程有关的各种寄存器（例如通用寄存器，程序计数器PC，程序状态字寄存器PS等）的值，程序段在经过编译过后形成的机器指令代码集，数据集及各种堆栈值PCB结构。
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当发生中断或系统调用时，暂停正在运行的进程，把处理器状态从用户态切换到核心态，执行操作系统服务程序，这就是一次模式切换。
模式切换不同于进程切换，它不一定会引起进程状态的转换，在大多数情况下，也不一定引起进程切换，在完成系统调用服务或中断处理之后，可通过逆向模式切换来恢复被中断进程的运行。
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进程运行结束：进程执行非法指令：进程在用户态执行特权指令：进程的运行时间超过所分配的最大时间配额：进程的等待时间超过所设定的最长等待时间：进程所申请的主存空间超过系统所能提供的最大容量：越界错误：对共享主存区的非法使用：算数错误：I/O操作故障：操作员或操作系统干预：父进程撤销其子进程：父进程撤销，其所有子进程被撤销：操作系统终止，等等。
61．列举与线程状态变化有关的线程操作
线程的状态有运行，就绪和等待三态。他的状态转换与进程类似。
当该进程被操作系统选中后，获得CPU，此时线程就会由就绪态转变为运行态；
当处于运行状态的线程在执行过程中要求系统服务或有另一个处于就绪态的线程，此时线程就会由运行态转变为等待态；
当被等待事件完成，此时线程就会由等待态转变为就绪态。
63．试述并发多线程程序设计的主要优点及其应用
多线程程序设计的主要优点是提高系统性能，具体体现在：快速线程切换，节省主存空间，减少管理开销，通信易于实现，并发程度提高。
多线程技术应用包括：前台和后台工作，客户—服务器应用模式，任务异步处理，用户界面设计等。
65．试述Linux的进程和线程
Linux认为线程就是共享地址空间及其他资源的进程，有一套在用户模式下运行的线程库pthread；同时Linux支持内核线程，这类线程周期性地被唤醒和调用，可以被调度或抢占，主要用于实现系统后台操作。
Linux系统启动时，最先产生idle进程，此进程会创建一个内核线程来执行初始化工作，结果是处理器的运行模式由核心态切换至用户态。内核线程演变成用户进程init，一切用户进程都是他的后代进程。创建每个进程时，要为其创建新的进程描述符结构体。
67．试述Windows 2003中的进程和线程概念
Windows 2003中进程是资源的容器，容纳所分配到的各种资源。
线程是可以呗被内核调度的执行实体，他可以被中断，使CPU转向另一个线程执行。
77 解释:
(1) 作业周转时间;
(2) 作业带权周转时间;
(3) 响应时间;
(4) 吞吐率.
答:
(1)作业周转时间:批处理用户从向系统提交作业开始,到作业完成为止的时间间隔称为作业周转时间.包括:作业在后备队伍中等待的时间、相应的进程进入主存之后在就绪队列中等待的时间、进程在CPU上执行的时间和等待事件发生的时间。
(2)作业带权周转时间：如果作业i的周转时间为t，所需运行时间为T,则称
w=t/T为此作业的带权周转时间。
(3)响应时间：从交互式进程提交一个请求至得到响应之间的时间间隔称为响应时间。包括：所输入的请求命令传送到CPU的时间、CPU处理这一请求命令的时间和处理所形成的响应回送到终端显示器的时间。
(4)吞吐率：单位时间内CPU处理作业的个数。
79 什么是JCB？列举其主要内容和作用。
答：JCB：Job Control Block 作业控制块；为了有效地管理作业，必须像进程管理那样为进入系统的每个作业建立一个作业控制块，所有JCB组成作业表。JCB 是在批处理进入系统时由SPOOＬing和作业管理模块建立的，它是批处理作业存在于系统的标志，作业撤离时其JCB也被撤销。
81 试述作业、作业步、作业流的概念。
答：作业是用户提交给操作系统计算的一个独立任务；作业步是作业必须经过若干相对独立且相互关联的顺序加工步骤才能得到结果，每个加工步骤称为作业步；作业流是若干批处理作业进入系统并依次存放在磁盘上，在系统的控制下逐个取出执行便形成的。
83 在时间片轮转低级调度算法中，根据哪些因素确定时间片的长短？
答：确定时间片长度的因素有进程数目、切换开销、系统效率和响应时间。
93.试述linux2.4和linux2.6处理器调度算法
Linux2.4调度算法计算每个就绪队列的进程优先级，对优先级最高的进程运行。Linux2.6调度算法采用O（1）调度程序，调度程序选择优先级活跃数组中第一个被设置的位，优先级高的进入就绪进程队列，然后，选择此优先级链表中的表头进程。内核实现基于动态优先级的调度算法，优先级高的先运行，低的后运行，相同的按轮转运行。
95.证明：在非抢占式调度算法中，最短作业优先算法具有最小的平均等待时间。反证：若不是最短作业优先算法必有相邻两作业a、b，a的时间大于b的时间，交换a、b，则a的等待时间增加b，b的等待时间减少a，b小与a，与题设矛盾，故最短作业优先算法具有最小的平均等待时间。
97.在多级反馈队列中，对不同的队列分配大小不同的时间片值，其意义何在？较高优先级分配较小的时间片值，较低优先级分配较大的时间片值，可减少调度次数。能使优先级高的得到响应，使短作业快速完成。而且综合了FCFS和短作
业调度算法的优点。克服了缺点。
(5)在操作系统中强调将机制与策略分离，请提出一种调度机制，允许父进程控制其子进程的调度策略。
1.下列指令中哪些只能在核心态运行？
(1)读时钟日期；
(2)访管指令；
(3)设时钟日期；
(4)加载PSW;
(5)置特殊寄存器：
(6)改变存储器映象图；
(7)启动I/O指令。
答：题中（1），（2）为非特权指令，（3),(4),(5),(6),(7)为特权指令。因为核心态可以执行所有指令，而用户态只能执行非特权指令，所以只能在核心态运行的指令为（3），（4），（5），（6），（7）。
3.并发进程之间有什么样的相互制约关系？下列日常生活中的活动是属哪种制约关系：
（1）踢足球；
（2）吃自助餐；
（3）图书馆借书；
（4）电视机生产流水线工序。
答：并发进程之间存在互斥和同步的相互制约关系。其中进程互斥是指若干进程因相互争夺独占型资源而产生的竞争制约关系；进程同步是指为完成共同任务的并发进程基于某个条件来协调其活动，因为需要在某些位置上排定执行的先后次而等待、传递信号或消息所产生的协作制约关系。
题中进程（1）,（2），（3)为互斥制约关系；
进程（1）和（4），（2）和（4）,（3）和（4）为同步制约关系。
5.若后备作业队列中等待运行的同时有三个作业J1 、J2、J3 ，已知它们各自的运行时间为a 、b 、c，且满足a < b ＜c，试证明采用短作业优先算法调度能获得最小平均作业周转时间。
答:①采样SJF算法进行作业调度，作业的调度顺序为J1,J2，J3则：
平均作业周转时间T1=1/3[a+（a+b)+（a+b+c)]=1/3(3a+2b+c)
②若不采用SJF算法进行作业调度，假设作业调度顺序为J2，J1，J3则：平均作业周转时间T2=1/3[b+(a+b)+(b+a+c)]=1/3(3b+2a+c)
T1-T2=1/3(a-b)<0
所以采用最短作业优先算法调度能获得最小平均作业周转时间。
二、应用题
7.
1)采用先来先服务的调度算法
调度算法为：job1 job2 job3 job4 job5
平均周转时间为：（10+11+13+14+19）/ 5 = 13.5
平均带权周转时间为：（10/10+11/1+13/2+14/1+19/5)/5=7.26
3
TIMES
2)采用时间片轮转算法
我们设时间片为1，调度的顺序为：job1 job2 job3 job4 job5, job1 job3 job5, job1 job5, job1 job5, job1 job5, jib1, job1, job1, job1, job1。
平均周转时间为：（19+2+7+4+14) / 5 = 9.2
平均带权周转时间为：（19/10+2/1+7/2+4/1+14/5) / 5 =2.85
1s
3）采用优先权调度算法:
调度算法为：job2 job5 job3 job1 job4
平均周转时间为：（18+1+8+19+6) / 5=10.4
平均带权周转时间为:（18/10+1/1+8/2+19/1+6/5) / 5=5.6
job3
4) 时间最短法
调度算法为：job2 job4 job3 job5 job1
平均周转时间为：(19+1+4+2+9) / 5 =5
平均带权周转时间为：(19/10+1/1+4/2+2/1+9/5) / 5=1.74
job1
TIMES
(6)当Q=
ＣＰＵ的利用率为＝Ｔ／（Ｔ＋Ｓ）
2.当Q>T
CPU的利用率为=Ｔ／（Ｔ＋Ｓ）
3.当S CPU的利用率为=Q/(Q+S) 4.当Q=S CPU的利用率为=50% 5.当 6.Q接近0 CPU的利用率为=0 15.有5个批处理作业A——E均已到达计算中心，其运行时间分别是2min、4min、6min、8min和10min;各自的优先级分别规定为1、2、3、4和5，其中5是最高级。对于时间片轮转算法、优先数法、短作业优先算法、先来先服务调度算法（按照作业到达次序C、D、B、E、A），在忽略进程切换时间的前提下，计算出平均作业周转时间。（对于时间片轮转算法，每个作业获得相同的2min长的时间片；对于其他算法采用单道运行方式，直到结束。） 解：（1）FCFS调度算法 执行次序执行时间等待时间周转时间带权周转时间 C 6 0 6 1 D 8 6 14 1.75 B 4 14 18 4.5 E 10 18 28 2.8 A 2 28 30 15 作业平均周转时间 T=（6+14+18+28+30）/5=19.2 作业平均带权周转时间 W=（1+1.75+4.5+2.8+15）/5=5.01 6.优先级调度算法 执行次序执行时间等待时间周转时间带权周转时间 E 10 0 10 1 C 8 10 18 2.25 D 6 18 24 4.5 B 4 24 28 7 A 2 28 30 15 作业平均周转时间 T=（10+18+24+28+30）/5=22 作业平均带权周转时间 W=（1+2.25+4+7+15）/5=5.85 (3)时间片轮转法 执行次序执行时间等待时间周转时间带权周转时间 A 2 0 2 1 B 4 8 12 3 C 6 14 20 3.33 D 8 18 26 3.25 E 10 20 30 3 作业平均周转时间 T=（2+12+20+26+30）/5=18 作业平均带权周转时间 W=（1+3+3.33+3.25+3）/5=2.71 按次序ABCDEBCDECCDEDEE轮转执行。 （4）SJF调度算法 执行次序执行时间等待时间周转时间带权周转时间 A 2 0 2 1 B 4 2 6 1.5 C 6 6 12 2 D 8 12 20 2.5 E 10 20 30 3 作业平均周转时间 T=（2+6+12+20+30）/5=14 作业平均带权周转时间 W=（1+1.5+2+2.5+3）/5=2 （1）假定一个处理器正在执行两道作业，其中一道作业以计算为主，另一道作业以I/O操作为主，将怎样赋予其占有处理器的优先级？为什么？ 答:计算机处理器调度算法会考虑以下几个因素:作业响应时间要求:让CPU 尽量和外围设备并行工作;限制一个计算机进程时间霸占处理器,所以I/O为主作业优先级高. （2）假定一个处理器正在执行3道作业，第一道作业以计算为主，第二道作业以I/O操作为主，第三道作业为计算与I/O操作均匀。应该如何赋予其占有处理器的优先级，使得系统效率较高. 答: 计算机处理器调度算法会考虑以下几个因素:作业响应时间要求:让CPU尽量和外围设备并行工作;限制一个计算机进程时间霸占处理器,所以I/O为主作业优先级最高,I/O均匀的作业其次,以及计算为主作业的优先级最低. 第十五题： 单道批处理系统中，下列三个作业采用先来先服务调度算法和最高响应比优先算法进行调度，哪一种算法性能较好？请完成下表： MODERN OPERATING SYSTEMS SECOND EDITION PROBLEM SOLUTIONS ANDREW S.TANENBAUM Vrije Universiteit Amsterdam,The Netherlands PRENTICE HALL UPPER SADDLE RIVER,NJ 07458课后答案网 w w w .k h d a w .c o m SOLUTIONS TO CHAPTER 1PROBLEMS 1.An operating system must provide the users with an extended (i.e.,virtual)machine,and it must manage the I/O devices and other system resources. 2.Multiprogramming is the rapid switching of the CPU between multiple processes in memory.It is commonly used to keep the CPU busy while one or more processes are doing I/O. 3.Input spooling is the technique of reading in jobs,for example,from cards,onto the disk,so that when the currently executing processes are ?nished,there will be work waiting for the CPU.Output spooling consists of ?rst copying printable ?les to disk before printing them,rather than printing directly as the output is generated.Input spooling on a personal computer is not very likely,but output spooling is. 4.The prime reason for multiprogramming is to give the CPU something to do while waiting for I/O to complete.If there is no DMA,the CPU is fully occu-pied doing I/O,so there is nothing to be gained (at least in terms of CPU utili-zation)by multiprogramming.No matter how much I/O a program does,the CPU will be 100percent busy.This of course assumes the major delay is the wait while data are copied.A CPU could do other work if the I/O were slow for other reasons (arriving on a serial line,for instance). 5.Second generation computers did not have the necessary hardware to protect the operating system from malicious user programs. 6.It is still alive.For example,Intel makes Pentium I,II,and III,and 4CPUs with a variety of different properties including speed and power consumption.All of these machines are architecturally compatible.They differ only in price and performance,which is the essence of the family idea. 7.A 25×80character monochrome text screen requires a 2000-byte buffer.The 1024×768pixel 24-bit color bitmap requires 2,359,296bytes.In 1980these two options would have cost $10and $11,520,respectively.For current prices,check on how much RAM currently costs,probably less than $1/MB. 8.Choices (a),(c),and (d)should be restricted to kernel mode. 9.Personal computer systems are always interactive,often with only a single user.Mainframe systems nearly always emphasize batch or timesharing with many users.Protection is much more of an issue on mainframe systems,as is ef?cient use of all resources. 10.Every nanosecond one instruction emerges from the pipeline.This means the machine is executing 1billion instructions per second.It does not matter at all how many stages the pipeline has.A 10-stage pipeline with 1nsec per 课后答案网 w w w .k h d a w .c o m 实用文档用心整理 第二章用户接口 一、选择题（全做） 1.操作系统提供给程序员的接口是（） A进程B系统调用C库函数D系统调用和库函数 2.用户在程序中试图读某文件的第100个逻辑块，使用操作系统的 （）接口 A系统调用B图形用户接口C原语D键盘命令 3.用户要在程序一级获得系统帮助，必须通过（）。 A.进程调度 B.作业调度 C.键盘命令 D .系统调用 4.用户的应用程序和应用系统是通过（）提供的支持和服务来使用系统资源完成其操作的。 A点击鼠标B键盘命令C系统调用D图形用户界面 5.用户可以通过（）两种方式来使用计算机。 A命令方式和函数方式B命令方式和系统调用方式 实用文档用心整理 1^1 C命令方式和文件管理方式D设备管理方式和系统调用方式 6.系统调用的目的是（）。 A.请求系统服务 B.终止系统服务 C.申请系统资源 D.释放系统资源 7.系统调用是由操作系统提供的内部调用，它（）。 A.直接通过键盘交互方式使用 B.只能通过用户程序间接使用 C.是命令接口中的命令使用 D.与系统的命令一样 8.操作系统内核与用户程序、应用程序之间的接口是（）。 A. shell命令 B.图形界面 C.系统调用 D. C语言函数 9.当CPU执行操作系统代码时，称处理机处于（）。 A执行态B目态C管态D就绪态 10.为了便于用户直接或间接地控制自己的作业，操作系统向用户提 供了命令接口，该接口又可进一步分为（）。 2 A联机用户接口和脱机用户接口B程序接口和图形接口 C联机用户接口和程序接口D脱机用户接口和图形接口 二、填空题 1.用户在一次解题或一个事务处理过程中要求计算机系统所做工作 的集合称为________ 。 2.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。 三、简答题 1.脱机命令接口和联机命令接口有什么不同？ 2.处理机为什么要区分核心态和用户态两种操作方式？什么情况下进行两种方式的转换？ 3.简述系统调用与函数调用有什么相同和不同点。 4.区别概念：操作命令与系统调用 5.简述系统调用的实现过程 6.命令接口和图形用户接口分别有什么优缺点？ 第二章练习题及参考答案 一、单项选择题 1.用户作业可以通过（）方式由用户自己按照作业来进行操作。 A.脱机 B.自动控制 C.在线处理 D.联机处理 2.（）是操作系统提供的一种专门语言，它由操作系统的专门机制解释处理。 A.C语言 B.JCL语言 C.Ada语言 D.Pascal语言 3.作业调度算法中（）调度算法最有利于提高资源利用率。 A.先来先服务 B.优先数 C.响应比最高优先 D.均衡 4.终端用户在终端上控制作业的执行要经历四个阶段，最初阶段是（）。 A.用户注册 B.终端连接 C.作业控制 D.用户退出 5.在下面作业调度算法中（）调度算法最有利于小作业，从而提高系统吞吐能力。 A.先来先服务 B.计算时间短的作业优先 C.优先数 D.响应比最高者优先 6.当中央处理器处于目态时，它可以执行的指令是（）。 A.计算机系统中的全部指令 B.仅限于非特权指令 C.仅限于防管指令 D.仅限于特权指令 7.作业调度算法常考虑因素之一是使系统有最高的吞吐率，为此应（）。 A.不让处理机空闲 B.能够处理尽可能多的作业 C.使各类用户满意 D.不使系统过于复杂 8. 分时操作系统环境下运行的作业通常称为（）。 A.后台作业 B.长作业 C.批量型作业 D.终端型作业 9.在作业调度算法中，若所有作业同时到达，则平均等待时间最短的算法是（）。 A.先来先服务 B.优先数 C.响应比最高优先 D.计算时间段的作业优先 10.作业调度程序从处于（）状态的作业队列中选取适当的作业投入运行。 A.执行 B.提交 C.完成 D.后备 11.既考虑作业等待时间，又考虑作业执行时间的调度算法是（）。 A. 先来先服务 B.优先数 C.响应比最高优先 D.均衡 12.（）是指从作业提交给系统到作业完成的时间间隔。 A.周转时间 B.响应时间 C.等待时间 D.执行时间 13.作业从进入后备队列到被调度程序选中的时间间隔称为（）。 A.周转时间 B.响应时间 C.等待时间 D.触发时间 二、多项选择题 1.响应比最高者优先调度算法是（）调度算法的折衷。 A.先来先服务 B.优先数 C.电梯调度 D.单向扫描 E.计算时间短的作业优先 2.（）调度算法在作业调度中需要作业计算时间。 第二章作业 1.操作系统中为什么要引入进程的概念？为了实现并发进程中的合作和协调，以及保证系统的安全，操作系统在进程管理方面要做哪些工作？ 答：为了从变化角度动态地分析研究可以并发执行的程序，真实的反应系统的独立性、并发性、动态性和相互制约，操作系统中不得不引入进程的概念。 为了防止操作系统及其关键的数据结构如：PCB等，受到用户程序破坏，将处理机分为核心态和用户态。对进程进行创建、撤销以及在某些进程状态之间的转换控制。 2.试描述当前正在运行的进程状态改变时，操作系统进行进程切换的步骤。答：分为两种情况： （1）：运行状态就绪状态：根据进程的自身的情况插入到就绪队列的适当位置，系统收回处理及转入进程调度程序重新进行调度。 （2）：运行状态→阻塞状态：系统会调用进程调度程序重新选择一个进程投入运行。 3.现代操作系统一般都提供多任务的环境，是回答以下问题。 为支持多进程的并发执行，系统必须建立哪些关于进程的数据结构？ 答：系统必须建立PCB。 为支持进程的状态变迁，系统至少应该供哪些进程控制原语？ 答：阻塞、唤醒、挂起和激活原语。 当进程的状态变迁时，相应的数据结构发生变化吗？ 答：会根据状态的变迁发生相应的变化。例如：将进程PCB中进程的状态从阻塞状态改为就绪状态，并将进程从阻塞队列摘下，投入到就绪队列中。 4.什么是进程控制块？从进程管理、中断处理、进程通信、文件管理、设备管理及存储管理的角度设计进程控制块应该包含的内容。 答：PCB：描述进程本身的特征、状态、调度信息以及对资源占有情况等的数据结构，是进程存在的唯一标识。 进程控制块所包含的内容： ①进程信息描述；②CPU信息状态；③进程调度信息；④进程控制和资源占用信息。 5.假设系统就绪队列中有10个进程，这10个进程轮换执行，每隔300ms轮换一次，CPU在进程切换时所花费的时间是10ms，试问系统化在进程切换上的开销占系统整个时间的比例是多少？ 解：P=(10*10)/[(300+10)*10]=3.2% 6.试述线程的特点及其与进程之间的关系。 答：线程的特点：是被独立分派和调度的基本单位。线程与进程的关系：线程是进程的一部分，是进程内的一个实体；一个进程可以有多个线程，但至少必须有一个线程。 第四章文件系统习题 Q1: 给出文件/etc/passwd的五种不同的路径名。（提示：考虑目录项”.”和”…”。） A: /etc/passwd /./etc/passwd /././etc/passwd /./././etc/passwd /etc/…/etc/passwd /etc/…/etc/…/etc/passwd /etc/…/etc/…/etc/…/etc/passwd /etc/…/etc/…/etc/…/etc/…/etc/passwd Q2：在Windows中，当用户双击资源管理器中列出的一个文件时，就会运行一个程序，并以这个文件作为参数。操作系统要知道运行的是哪个程序，请给出两种不同的方法。 A:Windows使用文件扩展名。每种文件扩展名对应一种文件类型和某些能处理这种类型的程序。另一种方式时记住哪个程序创建了该文件，并运行那个程序。Macintosh以这种方式工作。 Q3：在早期的UNIX系统中，可执行文件（a.out）以一个非常特別的魔数开始，这个数不是随机选择的。这些文件都有文件头，后面是正文段和数据段。为什么要为可执行文件挑选一个非常特别的魔数，而其他类型文件的第一个字反而有一个或多或少是随机选择的魔数？ A：这些系统直接把程序载入内存，并且从word0（魔数）开始执行。为了避免将header作为代码执行，魔数是一条branch指令，其目标地址正好在header之上。按这种方法，就可能把二进制文件直接读取到新的进程地址空间，并且从0 开始运行。 Q4: 在UNIX中open系统调用绝对需要吗？如果没有会产生什么结果？ A: open调用的目的是：把文件属性和磁盘地址表装入内存，便与后续调用的快速访问。 首先，如果没有open系统调用，每次读取文件都需要指定要打开的文件的名称。系统将必须获取其i节点，虽然可以缓存它，但面临一个问题是何时将i节点写回磁盘。可以在超时后写回磁盘，虽然这有点笨拙，但它可能起作用。 Q5:在支持顺序文件的系统中总有一个文件回绕操作，支持随机存取 第2章操作系统用户界面 Page 36 2.1 什么是作业？什么是作业步？ 答：把在一次应用业务处理过程中，从输入开始到输出结束，用户要求计算机所做的有关该次全部工作称为一个作业，从系统的角度看，作业则是一个比程序更广的概念。它由程序、数据和作业说明书组成，系统通过作业说明书控制文件形式的程序和数据，使之执行和操作。而且，在批处理系统中，作业是抢占内存的基本单位。也就是说，批处理系统以作业为单位把程序和数据调入内存以便执行。作业由不同的顺序相连的作业步组成。 作业步是在一个作业的处理过程中，计算机所做的相对独立的工作。例如，编辑输入是一个作业步，它产生源程序文件；编译也是一个作业步，它产生目标代码文件。 2.2 作业由哪几部分组成？各有什么功能？ 答：作业由三部分组成：程序、数据和作业说明书。程序和数据完成用户所要求的业务处理工作，系统通过作业说明书控制文件形式的程序和数据，使之执行和操作。 2.3 作业的输入方式有哪几种？各有什么特点？ 答：作业的输入方式有5种： （1）联机输入方式：用户和系统通过交互式会话来输入作业。 （2）脱机输入方式：利用低档个人计算机作为外围处理机进行输入处理，存储在后援存储器上，然后将此后援存储 器连接到高速外围设备上和主机相连，从而在较短的时 间内完成作业的输入工作。 （3）直接耦合方式：直接耦合方式把主机和外围低档机通过一个公用的大容量外存直接耦合起来，从而省去了在脱 机输入中那种依靠人工干预来传递后援存储器的过程。（4）SPOOLING系统：SPOOLING又可译作外围设备同时联机操作。在SPOOLING系统中，多台外围设备通过通道或DMA 器件和主机与外存连接起来。作业的输入输出过程由主 机中的操作系统控制。 （5）网络输入方式：网络输入方式以上述几种输入方式为基础。当用户需要把在计算机网络中某一台主机上输入的 信息传送到同一网中另一台主机上进行操作或执行时， 就构成了网络输入方式 2.4 试述 SPOOLING 系统的工作原理。 答：在SPOOLING系统中，多台外围设备通过通道或DMA器件和主机与外存连接起来。作业的输入输出过程由主机中的操作系统控制。操作系统中的输入程序包含两个独立的过程，一个过程负责从外部设备把信息读入缓冲区；另一个是写过程, 负责把缓冲区的信息送到外存输入井中。 1.一般用户更喜欢使用的系统是（）。 A.手工操作 B.单道批处理 C.多道批处理 D.多用户分时系统 2. 与计算机硬件关系最密切的软件是（）。 A.编译程序 B.数据库管理系统 C.游戏程序 D.OS 3. 现代OS具有并发性和共享性，是（）的引入导致的。 A.单道程序 B. 磁盘 C. 对象 D.多道程序 4. 早期的OS主要追求的是（）。 A.系统的效率 B.用户的方便性 C.可移植 D.可扩充性 5.（）不是多道程序系统 A.单用户单任务 B.多道批处理系统 C.单用户多任务 D.多用户分时系统 6.（）是多道操作系统不可缺少的硬件支持。 A.打印机 B.中断机构 C.软盘 D.鼠标 7. 特权指令可以在（）执行。 A.目态 B.浏览器中 C.任意的时间 D.进程调度中 8. 没有了（）计算机系统就启动不起来。 A.编译器 B.DBMS C.OS D.浏览器 9. 通道能够完成（）之间的数据传输。 A.CPU与外设 B.内存与外设 C.CPU与主存 D.外设与外设 10. 操作系统的主要功能有（）。 A.进程管理、存储器管理、设备管理、处理机管理 B.虚拟存储管理、处理机管理、进程调度、文件系统 C.处理机管理、存储器管理、设备管理、文件系统 D.进程管理、中断管理、设备管理、文件系统 11. 单处理机计算机系统中，（）是并行操作的。 A.处理机的操作与通道的操作是并行的 B.程序与程序 C.主程序与子程序 D.用户程序与操作系统程序 12. 处理机的所有指令可以在（）执行。 A.目态 B.浏览器中 C.任意的时间 D.系统态 13.（）功能不是操作系统直接完成的功能。 A.管理计算机硬盘 B.对程序进行编译 C.实现虚拟存储器 D.删除文件 14. 要求在规定的时间内对外界的请求必须给予及时响应的OS是（）。 A.多用户分时系统 B.实时系统 C.批处理系统时间 D.网络操作系统 15. 操作系统是对（）进行管理的软件。 A.硬件 B.软件 C.计算机资源 D.应用程序 16.（）对多用户分时系统最重要。 A.实时性 B.交互性 C.共享性 D.运行效率 17.（）对多道批处理系统最重要。 A.实时性 B.交互性 C.共享性 D.运行效率 18. ( )对实时系统最重要。 A.及时性 B.交互性 C.共享性 D.运行效率 19. Windows98是（）操作系统。 A.多用户分时 B.批处理系统 C.单用户多任务 D.单用单任务 20. 分布式系统与网络系统的主要区别是（） A.并行性 B.透明性 C.共享性 D.复杂性 21. ( )操作系统允许在一台主机上同时连接多台终端，多个用户可以通过各自的终端同时交互地使用计算机。 A.网络 B.分布式 C.分时 D.实时 22. 如果分时操作系统的时间片一定，那么（），则响应时间越长。 A.用户数越少 B.用户数越多 C.内存越小 D.内存越大 23. 下面6个系统中，必须是实时操作系统的有（）个。 ·航空订票系统 ·过程控制系统 ·机器口语翻译系统 ·计算机辅助系统 第二章操作系统 一、单选题 1.在windows中，下列叙述中错误的是（A） A.不支持即插即用 B.可支持鼠标操作 C.桌面上可同时容纳多个窗口 D.可同时运行多个程序 2.在资源管理器中窗口，若希望显示文件的名称、类型、大小等信息，应选择“查看” 菜单中的（C） A.小图标 B.大图标 C.详细资料 D.列表 3．已选定文件夹后，下列操作中能删除该文件夹的是（C） A.在“编辑”菜单中选择“撤销”命令 B.用鼠标左键单击该文件夹 C.在“文件”菜单中选择“删除”命令 D.用鼠标左键双击该文件夹 4.在windows环境中，对磁盘文件进行有效管理的工具是（A）。 A、“资源管理器”或“我的电脑” B、“文件管理器” C、“我的公文包” D、“写字板” 5.在windows开始菜单下的“文档”菜单中存放的是（A） A、最近打开过的文档 B、最近建立的文件夹 C、最近运行过的程序 D、最近建立的文档 6．以下关于windows中快捷方式的说法正确的是（C） A、快捷方式创建好了以后就不能修改 B、快捷方式占用的内存空间非常大 C、快捷方式提供了一种快速访问文件和程序的方法 D、快捷方式不可以由用户自己创建 7.windows桌面的外观设置是在“控制面板”中的（A）属性中设置 A、显示 B、区域设置 C、系统 D、多媒体 8.鼠标是windows环境中的一种重要的（B） A、画图工具 B、输入工具 C、指示工具 D、输出工具 9.下列描述中，正确的是（A） A、激光打印机是非击打式打印机 B、鼠标器是一种即可作输入又可作输出的设备 C、windows是一种应用软件 D、PowerPoint是一种系统软件 10在Windows中“任务栏”的主要作用是（D）。 A、显示系统的所有功能 B、只显示正在后台工作的窗口名 C、只显示当前活动窗口名 D、实现窗口间切换 11.Windows的“桌面”指的是（D）。 A、活动窗口 B、某个窗口 C、全部窗口 D、Windows启动后的整个屏幕 12.在屏幕上可以同时显示多个窗口，可以根据窗口的（A）栏的颜色来判断它是否是当前活动窗口 A、标题 B、菜单 C、状态 D、符号 13.下面关于中文Windows文件名的叙述中错误的是（C）。 A、文件名允许使用多个圆点分隔符 B、文件名允许使用空格 C、文件名允许使用竖线（“｜”） D、文件名允许使用汉字 14、在Windows中，带子菜单的菜单选项标记是（C）。 A、选项前带“√” B、选项前带“？” C、选项后带三角符 D、选项后带“…” 15、下列关于Windows剪贴板的叙述中，（B）是错误的。 A、按下Alt+PrintScreen键或Printscreen键都会往剪贴板中送信息 B、剪贴板中可以保存多次“复制”操作的内容 C、剪贴板中的信息可以保存到磁盘文件中长期保存 D、凡是有“剪切”和“复制”命令的地方，都可以把选取的信息送到剪贴板中去 16、下列不能出现在Windows资源管理器窗口左部的选项是（C）。 A、（C:） B、桌面 C、资源管理器 D、我的电脑 17.以下关于Windows中快捷方式的说法正确的是：(A) A、快捷方式提供了一种快速访问文件和程序的方法 B、快捷方式不可以由用户自己创建 C、快捷方式占用的内存空间非常大 D、快捷方式创建好了以后就不能修改 18.Windows的“我的电脑”窗口中，若已选定了文件或文件夹，为了设置其属性打开属性对话框，其操作是（C） A、用鼠标右键单击“查看”菜单中“工具栏”下的“属性”图标 第二章用户接口 一、选择题(全做） 1.操作系统提供给程序员的接口是( ) A 进程 B 系统调用 C 库函数 D 系统调用和库函数 2. 用户在程序中试图读某文件的第100个逻辑块，使用操作系统的（）接口 A 系统调用 B 图形用户接口 C 原语 D 键盘命令 3.用户要在程序一级获得系统帮助，必须通过（）。 A.进程调度 B.作业调度 C.键盘命令 D .系统调用 4.用户的应用程序和应用系统是通过( )提供的支持和服务来使用系统资源完成其操作的。 A 点击鼠标 B 键盘命令 C 系统调用 D 图形用户界面 5. 用户可以通过（）两种方式来使用计算机。 A 命令方式和函数方式 B 命令方式和系统调用方式 C 命令方式和文件管理方式 D 设备管理方式和系统调用方式 6.系统调用的目的是（）。 A. 请求系统服务 B. 终止系统服务 C. 申请系统资源 D. 释放系统资源 7. 系统调用是由操作系统提供的内部调用，它（）。 A. 直接通过键盘交互方式使用 B. 只能通过用户程序间接使用 C. 是命令接口中的命令使用 D. 与系统的命令一样 8.操作系统内核与用户程序、应用程序之间的接口是（）。 A. shell 命令 B. 图形界面 C. 系统调用 D. C 语言函数 9.当CPU执行操作系统代码时，称处理机处于（）。 A 执行态 B 目态 C 管态 D 就绪态 10.为了便于用户直接或间接地控制自己的作业，操作系统向用户提供了命令接口，该接口又可进一步分为（）。 A 联机用户接口和脱机用户接口 B 程序接口和图形接口 C 联机用户接口和程序接口 D 脱机用户接口和图形接口 二、填空题 1. 用户在一次解题或一个事务处理过程中要求计算机系统所做工作的集合称为。 2.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。 三、简答题 1. 脱机命令接口和联机命令接口有什么不同？ 2.处理机为什么要区分核心态和用户态两种操作方式？什么情况下进行两种方式的转换？ 3.简述系统调用与函数调用有什么相同和不同点。 4. 区别概念：操作命令与系统调用 5. 简述系统调用的实现过程 6. 命令接口和图形用户接口分别有什么优缺点？ 7. 何谓脱机I/O和联机I/O? 第二章Windows 7操作系统习题 一、是非题 1.操作系统是计算机最基本的系统软件。 A. 对 B. 错 2.在单用户操作系统中,系统所有的硬件软件资源只能为一个用户提供服务. A. 对 B. 错 是一个多任务操作系统。 A. 对 B. 错 4.默认情况下, Windows7 的桌面上只显示”回收站”一个图标. A. 对 B. 错 5.在Windows 7 中,用户要在打开的多个窗口中切换,可使用“Alt+Enter”组合键。 A. 对 B. 错 6.“资源管理器”是Windows系统提供的硬件管理工具。 A. 对 B. 错 7.在Windows 7 中，将删除的文件暂时保存在“回收站”中，使逻辑删除而不是物理删除。 A. 对 B. 错 8.在Windows 7 中，文件或文件夹的设置为“只读”属性，则用户只能查看文件或文件夹的内容，而不能对其进行任何修改操作。 A. 对 B. 错 9.在Windows 7 中，“磁盘清理”程序是从计算机中删除文件和文件夹，以提高系统性能。 A. 对 B. 错 10. 在Windows 7 中，快捷方式是指向计算机上某个文件、文件夹或程序的链接。 A. 对 B. 错 11. 在Windows 7 中，将快捷方式从桌面删除，就删除了该快捷方式链接的文件和程序。 A. 对 B. 错 12. Windows 7 在外观上的最显著改进就是任务栏。 A. 对 B. 错 13. 在Windows 7 中，通常可以通过不同的图标来区分文件类型。 A. 对 B. 错 14. 在Windows 7 中，文件名可以根据需要进行更改，文件的扩展名也能根据需要更改。 A. 对 B. 错 15．写字板时Windows 7附带的一款创建和编辑文本的工具。其不仅可以用来编辑文本，而且可以插入图形、图片，以及连接和嵌入对象等。 A. 对 B. 错 二、单选题 7 系统正确的关机的过程是 A. 在运行Windows 7 时直接关机 B. 选择“开始”菜单的“关机”命令关闭所有运行程序 C. 先退到DOS系统，再关闭电源 D. 关闭所有任务栏的窗口后，再关闭电源 2.安装Windows 7 时，硬盘应该格式化的类型是 A. FAT B. FAT32 C. NTFS D. 无论什么都可以 7 不是的操作系统。 A. 分布式 B.“即插即用”功能 C. 图形界面 D. 多任务 4.在Windows 桌面上已经有某个应用程序的图标，要运行该程序，只需 A.单击该图标 B.双击该图标 C. 右击该图标 D. 右键双击该图标 5.在Windows 7 中，“桌面”指的是。 A. 活动窗口 B. 某个窗口 C. 全部窗口 D. 整个屏幕 6.当一个在前台运行的应用程序窗口被最小化后，该应用程序将 A．被终止运行 B. 继续在前台运行 C. 被暂停运行 D. 被转入后台运行 7.在Windows 7桌面上，打开资源管理器的操作方法是。 A.右击任务栏，然后从弹出的快捷菜单选择“资源管理器”命令 第二章进程管理 2、试画出下面4条语句的前趋图: S2: b:=z+1; S3: c:=a-b; S4: w:=c+1; 3、 程序在并发执行时,由于它们共享系统资源,以及为完成同一项任务而相互合作,致使 在这些并发执行的进程之间,形成了相互制约的关系,从而也就使得进程在执行期间出现间断性。 4、程序并发执行时为什么会失去封闭性与可再现性？ 因为程序并发执行时,就是多个程序共享系统中的各种资源,因而这些资源的状态就 是由多个程序来改变,致使程序的运行失去了封闭性。而程序一旦失去了封闭性也会导致其再失去可再现性。 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与描述,从而在操作系统中引入了进程概念。 影响: 使程序的并发执行得以实行。 6、试从动态性,并发性与独立性上比较进程与程序? a、动态性就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;而程序只就是一组有序指令的集合,就是静态实体。 b、并发性就是进程的重要特征,同时也就是OS的重要特征。引入进程的目的正就是为 了使其程序能与其它建立了进程的程序并发执行,而程序本身就是不能并发执行的。 c、独立性就是指进程实体就是一个能独立运行的基本单位,同时也就是系统中独立获得 资源与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来运行。 7、试说明PCB的作用?为什么说PCB就是进程存在的唯一标志? a、PCB就是进程实体的一部分,就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。因而它的作用就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,一个能与其它进程并发执行的进程。 b、在进程的整个生命周期中,系统总就是通过其PCB对进程进行控制,系统就是根据进 程的PCB而不就是任何别的什么而感知到该进程的存在的,所以说,PCB就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？该状态有哪些性质？ a、引入挂起状态主要就是出于4种需要(即引起挂起的原因): 终端用户的请求,父进程 请求,负荷调节的需要,操作系统的需要。 现代操作系统第二章进程与线程习题 1. 图2-2中给出了三个进程状态，在理论上，三个状态可以有六种转换，每个状态两个。但是，图中只给出了四种转换。有没有可能发生其他两种转换中的一个或两个 A:从阻塞到运行的转换是可以想象的。假设某个进程在I/O上阻塞，而且I/O结束，如果此时CPU空闲，该进程就可以从阻塞态直接转到运行态。而另外一种转换（从阻塞态到就绪态）是不可能的。一个就绪进程是不可能做任何会产生阻塞的I/O或者别的什么事情。只有运行的进程才能被阻塞。 2.假设要设计一种先进的计算机体系结构，它使用硬件而不是中断来完成进程切换。CPU需要哪些信息请描述用硬件完成进程切换的工作过程。 A:应该有一个寄存器包含当前进程表项的指针。当I/O结束时，CPU将把当前的机器状态存入到当前进程表项中。然后，将转到中断设备的中断向量，读取另一个过程表项的指针（服务例程），然后，就可以启动这个进程了。 3.当代计算机中，为什么中断处理程序至少有一部分是用汇编语言编写的 A：通常，高级语言不允许访问CPU硬件，而这种访问是必需的。例如，中断处理程序可能需要禁用和启用某个特定设备的中断服务，或者处理进程堆栈区的数据。另外，中断服务例程需要尽快地执行。（补充）主要是出于效率方面的考量。中断处理程序需要在尽量短的时间内完成所需的必要处理，尽量减少对线程/程序流造成的影响，因此大部分情况下用汇编直接编写，跳过了通用编译过程中冗余的适配部分。 4.中断或系统调用把控制转给操作系统时，为什么通常会用到与被中断进程的栈分离的内核栈 A：内核使用单独的堆栈有若干的原因。其中两个原因如下：首先，不希望操作系统崩溃，由于某些用户程序不允许足够的堆栈空间。第二，如果内核将数据保留在用户空间，然后从系统调用返回，那么恶意的用户可能使用这些数据找出某些关于其它进程的信息。 5.一个计算机系统的内存有足够的空间容纳5个程序。这些程序有一半的时间处于等待I/O的空闲状态。请问CPU时间浪费的比例是多少 A：^5 =% 第2章 Windows XP操作系统 1、填空题 (1).要重新将桌面上的图标按名称排列，可以用鼠标在上右击，在出现的快捷菜单中，选择中的“名称”命令。 (2).在Windows XP中，鼠标的单击、双击、拖曳均是用鼠标键进选择操作。 (3).在Windows XP中，任务栏通常处于屏幕的。 (4).在Windows XP中，单击上相应在的应用程序按钮，可以在不同的窗口之间进行切换 (5).通过“任务栏”右侧的目标，可以切换以中文输入法状态。 (6).将鼠标指向窗口的，拖动鼠标，即可将窗口移动到新的作罢。 (7).在Windows XP中，文件或文件夹的管理可以使用或。 (8).当选定文件或文件夹后，欲改变其属性设置，可以单击鼠标键。 (9).若要取消已经选定的文件，只需单击即可。 (10).在“资源管理器”中，若要选定连续的多个文件时，可先单击要选定的第一个文件， 然后按下键，再单击最后一个文件，则这个连续区域中的所有文件都被选中。 (11).选取多个不连续的文件，应该按住键不放，再依次单击要选取的文件。 (12).“回收站”是用来暂时存放盘上被删除的文件。 (13).在“我的电脑”或“资源管理器”窗口中，改变文件或文件夹的显示方式，是通过窗 口中的菜单。 (14).要安装或删除一个应用程序，可以打开“控制面板”窗口，执行其中的命 令。 (15).瑞星杀毒软件有手动杀毒、、、四种杀毒方 式。 (16).WinRAR的功能可以自动将文件进行解压。 (17).Windows XP的功能可能保护数据免受意外损失。 (18).任务栏主要由、、、和组成。 (19).任务栏缩为一条白线时，表示用户在“任务栏和[开始]菜单属性”中选择了。 (20).桌面上的图标实际就是某个应用程序的快捷方式，如果要启动该程序，只需该 图标即可。 (21).在下拉菜单中，凡是选择了后面带有省略号(...)的命令，都会出现一个。 (22).为了添加某个输入法，应选择窗口中的“区域和语言选项”或在语言 栏中单击按钮中的设置。 (23).在Windows XP中，若要打开“显示属性”对话框，可右击空白处，然后 在弹出的快捷菜单中选择项。 (24).Windows XP语言栏中提供了软键盘功能，以方便用户输入各种特殊符号，而要弹出软 键盘，应先，然后在弹出的菜单中选择合适的软键盘。 2、选择题 (1).WindwosXP系统中的“桌面”是指（） A.整个屏幕 B.某个窗口 C.当前窗口 D.全部窗口 (2).下列对图标错误的描述是（） A.图标只能代表某类程序的程序组 B.图标可以代表快捷方式 第二章用户界面 2.1 知识点汇总 1、作业及作业步 图2-1 作业及作业步 2、系统调用：用户程序中对操作系统的调用称为系统调用。使用户程序通过简单的调用，来实现一些硬件相关，应用无关的工作，从而简化了用户程序。 独立程序：不需要操作系统帮助的程序（包括程序的启动和结束） 非独立程序：需要操作系统帮助的程序 图2-2 系统调用的执行过程 系统调用的特点： （1）系统调用指令是由硬件决定的（即：CPU中的中断向量表）。 ＣＰＵ的指令集中都有一条系统调用指令，又称访管指令 但系统调用具体实现的功能由操作系统决定（即：操作系统中的，系统调用分支表，及系统调用代码）。 因此：同一种计算机上的不同操作系统，系统调用指令是相同的。同一操作系统，在不 同的计算机上，系统调用指令是不同的。 （2）系统调用是动态连接的 静态连接：程序在编译时，将被调用的程序嵌入到自身中。如：库函数调用 动态连接：程序在执行的过程中，执行到调用指令时，才连接到被调用的程序并执行。如：动态连接库（dynamic link library,DLL），系统调用。 由于操作系统是动态连接的，所以，缩短了用户程序，使用户程序和操作系统提供的系统调用功能相互独立。 （3）系统调用的调用地址和返回地址不是固定的。 系统调用的地址，由系统启动装载操作系统时，存放系统调用代码的位置决定，每次开机都可能存放在不同的位置上。 返回地址，由用户程序中系统调用指令的位置决定。 （４）安全接口 在执行系统调用和从系统调用中返回时，要分别保存和恢复程序状态字PSW，并设置PSW中的系统态／用户态标志位，进行系统态和用户态的切换。 执行系统调用时，进入系统态。从系统调用中返回用户程序时，进入用户态。 状态切换的目的：某些特权指令只能在系统态下执行。一些地址，只能在系统态下访问。从而限制了用户程序不能随意地进入操作系统区域，读写操作系统的内部代码，也限制了用户程序不能随意进入其它用户程序的区域。 中断：是指计算机在执行程序的过程中，当遇到需要立即处理的事件时，立即暂停当前正在运行的程序，转去执行有关服务程序，处理完后自动返回原程序。 发生中断的原因：系统调用，程序异常，IO事件完成，时间片结束，等等。可以归结为两大方面，一任务间切换的时候发生中断，二由用户态进入系统态时发生中断。 中断的执行过程：保存现场，将PSW等现场信息放入堆栈中，然后转去相应的中断处理程序。中断结束返回时，恢复现场，从堆栈中取出PSW等现场信息。继续执行原程序。2.2 例题解析 【例2.2.1】操作系统向用户提供了哪几类接口？ 答：操作系统向用户提供了两类接口：一类是命令接口，另一类是程序接口。用户利用命令接口提供的操作命令来组织和控制作业的执行，按命令接口对作业控制方式不同，又可以将命令接口分为联机命令接口和脱机命令接口；用户还可以利用程序接口提供的一组系统调用来请求并获得操作系统服务，程序接口在用户编制程序的时候使用。今年来，为了方便用户的使用，又出现了图形接口。 【例2.2.2】试说明作业和进程的状态，并说明引起状态转换的典型原因。 答：作业的状态有提交状态、后备状态、运行状态和完成状态。 当一个作业还未进入算机系统内之前，用户正在向系统提交作业时所处的状态叫做提交状态。送入计算机并由操作系统将其存放在磁盘上以后，系统为这个作业建立一个作业控制 操作系统第二章复习题 一、选择最合适的答案 1. 用P、V 操作管理临界区时，信号量的初值一般应定义为（ C ）。 A.–1 B.0 C.1 D.任意值 2. 有m 个进程共享同一临界资源，若使用信号量机制实现对一临界资源的互斥访问，则信号量的变化范围是（ A ）。 A.1 至–(m-1) B.1 至m-1 C.1 至–m D.1 至m 3.在下面的叙述中，正确的是（ C ）。 A.临界资源是非共享资源 B.临界资源是任意共享资源 C.临界资源是互斥共享资源 D.临界资源是同时共享资源 4.对进程间互斥地使用临界资源，进程可以（ D ） A.互斥地进入临界区 B.互斥地进入各自的临界区 C.互斥地进入同一临界区 D.互斥地进入各自的同类资源的临界区 5.设两个进程共用一个临界资源的互斥信号量mutex，当mutex＝1 时表示（ B ）。 A.一个进程进入了临界区，另一个进程等待 B.没有一个进程进入临界区 C.两个进程都进入了临界区 D.两个进程都在等待 6.设两个进程共用一个临界资源的互斥信号量mutex，当mutex＝-1 时表示（ A ）。 A.一个进程进入了临界区，另一个进程等待 B.没有一个进程进入临界区 C.两个进程都进入了临界区 D.两个进程都在等待 7．当一进程因在记录型信号量S 上执行P(S)操作而被阻塞后，S 的值为（ B ）。 A.>0 B.<0 C.≥0 D.≤0 8．当一进程因在记录型信号量S 上执行V(S)操作而导致唤醒另一进程后，S 的值为（ D ）。 A.>0 B.<0 C.≥0 D.≤0 9．如果信号量的当前值为-4，则表示系统中在该信号量上有（ A ）个进程等待。 A.4 B.3 C.5 D.0 10．若有 4 个进程共享同一程序段，而且每次最多允许 3 个进程进入该程序段，则信号量的变化范围是 《现代操作系统》看了两个多月才看了前面200页，很多都似懂非懂，权且将自己认为重要的概念抄下来，以备后续查看。 0. 概述 （1）操作系统的概念 对操作系统的定义，有两种说法，一种声称操作系统是计算机的扩展器，一种声称操作系统是计算机资源集的抽象。 所谓操作系统是计算机的扩展，是将操作系统当做计算机对外的接口。对外包括对应用程序，对程序员，对用户。操作系统对计算机进行“化妆”，将计算机“丑陋晦涩”的硬件对外隐藏，而向外呈现界面友好清晰，更易理解的操作系统。如下图所示： 所谓操作系统是计算机资源集的抽象，是指操作系统将计算机资源（处理器，存储器以及I/O设备等）进行抽象以及管理。将CPU处理抽象为进程，将内存抽象为地址空间，磁盘抽象成文件。而这一切抽象都是为了实现多道程序设计，即可以在一个计算机上同时运行多个互不干扰程序。 （2）操作系统的作用 操作系统的主要任务是在相互竞争的程序之间有序地控制对处理器、存储器以及其他I/O接口设备的分配。其主要任务包括管理资源分配，评估使用代价和调节资源分配的冲突，记录哪个程序在用什么资源，用多少，用多久。资源管理包括用以下两种不同方式实现多路复用：在时间上复用（进程调度：CPU 时间片轮转）和在空间上复用（内存管理：虚拟内存，页面置换；磁盘管理：文件系统）。在时间上分配CPU资源需要考虑该进程在上面运行多久，下一次切换到哪一个进程。在空间上分配存储空间需要考虑给每个进程分配多少内存，如果内存不足的时候，将哪个页面置换到磁盘以腾出空间。 操作系统的主要功能：为用户程序提供抽象和管理计算机资源。用户程序和操作系统之间的交互处理是前者。用户程序和操作系统之间的交互主要是处理抽象。对于管理计算机资源系统（进程调度，内存置换等）一般自动完成。所以主要是用户程序与操作系统的交互。用户程序通过操作系统提供的接口来访问底层的系统。操作系统提供一种特殊的过程调用——系统调用，该种过程调用可以由用户态陷入现代操作系统(第三版)答案
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