操作系统习题答案

第一章

1．设计现代OS的主要目标是什么？

答：（1）有效性 （2）方便性 （3）可扩充性 （4）开放性 2．OS的作用可表现在哪几个方面？

答：（1）OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口

（2）OS作为计算机系统资源的管理者 （3）OS实现了对计算机资源的抽象 13．OS有哪几大特征？其最基本的特征是什么？

答：并发性、共享性、虚拟性和异步性四个基本特征；最基本的特征是并发性。 14．处理机管理有哪些主要功能？它们的主要任务是什么？

答：处理机管理的主要功能是：进程管理、进程同步、进程通信和处理机调度； 进程管理：为作业创建进程，撤销已结束进程，控制进程在运行过程中的状态转换。

进程同步：为多个进程（含线程）的运行进行协调。 通信：用来实现在相互合作的进程之间的信息交换。 处理机调度：

（1）作业调度。从后备队里按照一定的算法，选出若干个作业，为他们分配运行所需的资源（首选是分配内存）。

（2）进程调度：从进程的就绪队列中，按照一定算法选出一个进程，把处理机分配给它，并设置运行现场，使进程投入执行。 15．内存管理有哪些主要功能?他们的主要任务是什么？

答：内存管理的主要功能有：内存分配、内存保护、地址映射和内存扩充。 内存分配：为每道程序分配内存。

内存保护：确保每道用户程序都只在自己的内存空间运行，彼此互不干扰。 地址映射：将地址空间的逻辑地址转换为内存空间与对应的物理地址。 内存扩充：用于实现请求调用功能，置换功能等。 16．设备管理有哪些主要功能？其主要任务是什么？

答：主要功能有: 缓冲管理、设备分配和设备处理以及虚拟设备等。

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？

答：文件管理主要功能：文件存储空间的管理、目录管理、文件的读/写管理和保护。

文件管理的主要任务：管理用户文件和系统文件，方便用户使用，保证文件安全性。

21．试描述什么是微内核OS。

答：1）足够小的内核 2）基于客户/服务器模式 3）应用机制与策略分离原理 4）采用面向对象技术。

第二章

3. 什么程序并发执行会产生间断性特征？

答：程序在并发执行时，由于它们共享系统资源，为完成同一项任务需要相互合作，致使这些并发执行的进程之间，形成了相互制约关系，从而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和可再现性？

答：程序并发执行时，多个程序共享系统中的各种资源，因而这些资源的状态由多个程序改变，致使程序运行失去了封闭性，也会导致其失去可再现性。 8．试说明进程在三个基本状态之间转换的典型原因。 答： （1）就绪状态→执行状态：进程分配到CPU资源

（2）执行状态→就绪状态：时间片用完 （3）执行状态→阻塞状态：I/O请求 （4）阻塞状态→就绪状态：I/O完成

16．进程在运行时存在哪两种形式的制约？并举例说明之。

答：（1）间接相互制约关系。举例：有两进程A 和B，如果A 提出打印请求，系统已把唯一的一台打印机分配给了进程B，则进程A 只能阻塞；一旦B 释放打印机，A 才由阻塞改为就绪。

（2）直接相互制约关系。举例：有输入进程A 通过单缓冲向进程B 提供数据。当缓冲空时，计算进程因不能获得所需数据而阻塞，当进程A 把数据输入缓冲区

后，便唤醒进程B；反之，当缓冲区已满时，进程A 因没有缓冲区放数据而阻塞，进程B 将缓冲区数据取走后便唤醒A。

17．为什么进程在进入临界区之前应先执行“进入区”代码？而在退出前又要执行“退出区”代码？

答：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，使其它进程能再访问此临界资源。 18. 同步机构应遵循哪些基本准则？为什么？

答：同步机构应遵循的基本准则是：空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待 原因：为实现进程互斥进入自己的临界区。

21．如何利用信号量机制来实现多个进程对临界资源的互斥访问？并举例说明之。

答：为使多个进程互斥访问某临界资源，只需为该资源设置一互斥信号量mutex，并设其初值为1，然后将各进程访问该资源的临界区CS置于wait(mutex)和signal(mutex)操作之间即可。这样，每个欲访问该临界资源的进程在进入临界区之前，都要先对mutex 执行wait 操作，若该资源此刻未被访问，本次wait 操作必然成功，进程便可进入自己的临界区，这时若再有其他进程也欲进入自己的临界区，此时由于对mutex 执行wait操作定会失败，因而该进程阻塞，从而保证了该临界资源能被互斥访问。当访问临界资源的进程退出临界区后，应对mutex执行signal 操作，释放该临界资源。利用信号量实现进程互斥的进程描述 如下：

Var mutex: semaphore:=1； begin parbegin

process 1: begin

repeat

wait(mutex)；

critical section signal(mutex)； remainder seetion until false； end

process 2: begin

repeat

wait(mutex)； critical section signal(mutex)； remainder section until false； end

parend

23．在生产者消费者问题中，如果缺少了signal(full)或signal(empty),对执行结果有何影响？

答：如果缺少signal(full)，那么表明从第一个生产者进程开始就没有改变信号量full 值，即使缓冲池产品已满，但full 值还是0，这样消费者进程执行wait(full)时认为缓冲池是空而取不到产品，消费者进程一直处于等待状态。如果缺signal(empty)，在生产者进程向n个缓冲区投满产品后消费者进程才开始从中取产品，这时empty=0，full=n，那么每当消费者进程取走一个产品empty 值并不改变，直到缓冲池取空了，empty 值也是0，即使目前缓冲池有n 个空缓冲区，生产者进程要想再往缓冲池中投放产品也会因为申请不到空缓冲区被阻塞。

24．在生产消费者问题中，如果将两个wait 操作即wait(full)和wait(mutex)互换位置，或者将signal(mutex)与signal（full）互换位置，结果如何？ 答：将wait(full)和wait(mutex)互换位置后，可能引起死锁。考虑系统中缓冲

区全满时，若一生产者进程先执行了wait(mutex)操作并获得成功，则当再执行wait(empty)操作时，它将因失败而进入阻塞状态，它期待消费者进程执行signal(empty)来唤醒自己，在此之前，它不可能执行signal(mutex)操作，从而使试图通过执行wait(mutex)操作而进入自己的临界区的其他生产者和所有消费者进程全部进入阻塞状态，这样容易引起系统死锁。若

signal(mutex)signal(full)互换位置后只是影响进程对临界资源的释放次序，而不会引起系统死锁，因此可以互换位置。 26．试修改下面生产者－消费者问题解法中的错误: 答： 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;

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