操作系统课后复习题答案

第一章

一、简答题

3.什么是操作系统？操作系统在计算机系统中的主要作用是什么？

操作系统是管理系统资源、控制程序执行、改善人机界面、提供各种服务,并合理组织计算机工作流程和为用户有效地使用计算机提供良好运行环境的一种系统软件.

主要作用

(1) 服务用户—操作系统作为用户接口和公共服务程序 (2) 进程交互—操作系统作为进程执行的控制者和协调者 (3) 系统实现—操作系统作为扩展机或虚拟机

(4) 资源管理—操作系统作为资源的管理者和控制者

15.什么是多道程序设计？多道程序设计有什么特点？

多道程序设计是指允许多个作业（程序）同时进入计算机系统内存并执行交替计算的方法。从宏观上看是并行的，在一个时间段，它们都在同时执行，都处于执行的开始点和结束点之间；从微观上看是串行的，在某一时刻，他们在同一台计算机上交替、轮流、穿插地执行。 （1） 可以提高CPU、内存和设备的利用率；

（2） 可以提高系统的吞吐率，使单位时间内完成的作业数目增加；

（3） 可以充分发挥系统的并行性，使设备和设备之间，设备和CPU之间均可并行工作。

19.分时系统中，什么是响应时间？它与哪些因素有关？

分时系统的响应时间是指用户从终端发出一个命令到系统处理完这个命令并做出回答所需要的时间。

这个时间受时间片长度、终端用户个数、命令本身功能、硬件特性、主存与辅存的交换速度等影响。

23.现代操作系统具有哪些基本功能？请简单叙述之。 （1）处理器管理； （2）存储管理； （3）设备管理； （4）文件管理；

（5）联网与通信管理。

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简述操作系统资源管理的资源复用技术。 系统中相应地有多个进程竞争使用资源，由于计算机系统的物理资源是宝贵和稀有的，操作系统让众多进程共享物理资源，这种共享称为资源复用。

（1） 时分复用共享 资源从时间上分割成更小的单位供进程使用； （2） 空分复用共享 资源从空间上分割成更小的单位供进程使用。

二、应用题

2、答：画出两道程序并发执行图如下：

(1) 两道程序运行期间，CPU存在空闲等待，时间为100至150ms之间(见图中有色部 分)。

(2) 程序A无等待现象，但程序B有等待。程序B有等待时间段为180ms至200ms间(见 图中有色部分)。

5、答：画出三个作业并行工作图如下(图中着色部分为作业等待时间)：

(1) Job1从投入到运行完成需80ms，Job2从投入到运行完成需90ms，Job3从投入到运 行完成需90ms。

(2) CPU空闲时间段为：60ms至70ms，80ms至90ms。所以CPU利用率为 (90-20)/90=7/9=77.78%。

(3) 设备I1空闲时间段为：20ms至40ms，故I1的利用率为(90-20)/90=7/9=77.78%。设备I2

空闲时间段为：30ms至50ms，故I2的利用率为(90-20)/90=7/9=77.78%。

12.在下列例子中，区分“时分复用共享”与“空分复用共享”，并对其进行简单解释。 1、住宅区的土地 2、个人计算机 3、教室的黑板

4、公共汽车上的椅子

5、UNIX系统中的单用户文件 6、分时系统中的打印机 7、C/C++运行时的系统堆栈

1，3，7属于可再分的资源，应属于空分，其余的不可再分是按照时间先后来进行复用，所以就是时分复用

第二章

一、简答题

18.什么是进程?计算机操作系统为什么要引入进程?

进程是具有独立功能的程序在某个数据集合上的一次运行活动,是计算机操作系统进行资源分配和保护的基本单位.

(1) 刻画程序的并发性; (2) 解决资源的共享性.

20.进程的最基本状态有哪些?哪些事件可以引起不同状态间的转换? 进程的三种基本状态：就绪态、运行态、等待态。

状态间的转换：

运行态行出运现度等调完待被用事片件就绪态时间等待事件结束等待态

七态模型：

a. 新建态(new): 进程被创建，尚未进入就绪队列。

b. 就绪态(ready): 进程具备运行条件，等待系统分配处理器。

c. 挂起就绪态(ready suspend)：进程具备运行条件，但目前在外存中。 d. 运行态(running): 进程占有处理器正在运行。

e. 终止态(exit): 进程达到正常结束点或被其他原因所终止，下一步将被撤销。 f. 等待态(wait): 又称阻塞态或休眠态。进程正在等待某个事件完成，目前不具备运行条件。

g. 挂起等待态(blocked suspend): 进程正在等待某个事件完成，并且在外存中。

26.何谓进程控制块（PCB）？它包含哪些基本信息？

进程控制块是进程存在的唯一标识，是操作系统用来记录和刻画进程状态及环境信息的数据结构，是进程动态特征的汇集，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。

（1） 标识信息； （2） 现场信息； （3） 控制信息。

38. 试从调度性，并发性，拥有资源及系统开销方面对进程和线程进行比较. /*tips*/

从一定意义上讲，进程就是一个应用程序在处理机上的一次执行过程，它是一个动态的概念，而线程是进程中的一部分，进程包含多个线程在运行。

a. 调度性。在传统的操作系统中，拥有资源的基本单位和独立调度、分派的基本单位都是进程，在引入线程的OS中，则把线程作为调度和分派的基本单位，而把进程作为资源拥有的基本单位；

b. 并发性。在引入线程的OS中，不仅进程之间可以并发执行，而且在一个进程中的多个线程之间，亦可并发执行，因而使OS具有更好的并发性；

c. 拥有资源。无论是传统的操作系统，还是引入了线程的操作系统，进程始终是拥有资源的一个基本单位，而线程除了拥有一点在运行时必不可少的资源外，本身基本不拥有系统资源，但它可以访问其隶属进程的资源；

d. 开销。由于创建或撤销进程时，系统都要为之分配和回收资源，如内存空间等，进程切换时所要保存和设置的现场信息也要明显地多于线程，因此，操作系统在创建、撤消和切换进程时所付出的开销将显著地大于线程。

48.处理器调度分为哪几种类型？简述各类调度的主要任务。 高级调度，中级调度，低级调度。

高级调度，创建就绪进程和做进程完成后的善后工作。 中级调度，根据内存资源情况决定内存中所能容纳进程的数目，并完成内存和外存中进程的对换。

低级调度，根据某种原则决定就绪队列中哪个进程/线程获得处理器，并将处理器出让给它使用。

二、应用题

5、答：采用短作业优先算法调度时，三个作业的总周转时间为： T1=a+(a+b)+(a+b+c)=3a+2b+c ①

若不按短作业优先算法调度，不失一般性，设调度次序为：J2、J1、J3。则三个作业的总周转时间为：

T2=b+(b+a)+(b+a+c)=3b+2a+c ② 令②-①式得到： T2-T1=b-a>0

可见，采用短作业优先算法调度才能获得最小平均作业周转时间。

12、答：

(1)FCFS调度算法