1、 /111.7試述多道程序設計技術的基本思想為什么采用多道程序設計技術可以提高資源利用率？答：多道程序設計技術的基本思想是，在主存同時保持多道程序，主機以交替的方式同時處理多道程序。從宏觀上看，主機內同時保持和處理若干道已開始運行但尚未結束的程序。從微觀上看，某一時刻處理機只運行某道程序。可以提高資源利用率的原因：由于任何一道作業的運行總是交替地串行使用CPU外設等資源，即使用一段時間的CPU,然后使用一段時間的I/O設備，由于采用多道程序設計技術,加之對多道程序實施合理的運行調度，則可以實現CPU和I/O設備的高度并行，可以大大提高CPU與外設的利用率。1-10、引入SPOILing技術可以

2、在那些方面提高效率能夠消除脫機輸入輸出帶來的人工干預麻煩,又保持脫機輸入輸出系統中作業高速出入主存的特點。主機與通道之間借助中斷機制互相通信。2.1什么是中斷？什么是異常？它們有何區別？答：中斷是指來自CPU執行指令以外的事件發生后，處理機暫停正在運行的程序,轉去執行處理該事件的程序的過程。異常是指源自CPU執行指令內部的事件發生后，處理機暫停正在執行的程序,轉去處理該事件的過程。區別：廣義的中斷包括中斷和異常,統一稱為中斷。狹義的中斷和異常的區別在于是否與正在執行的指令有關，中斷可以屏蔽，而異常不可屏蔽。2.2什么是多級中斷？為什么要把中斷分級？試述多級中斷的處理原則。中斷分級是根據中斷的輕

3、重緩急來排序，把緊迫程度大致相當的中斷源歸并在同一級，而把緊迫程度差別較大的中斷源放在不同的級別。一般來說，高速設備的中斷優先級高，慢速設備的中斷優先級低。這就是多級中斷。這所以引入多級中斷是因為：為使系統能及時的響應和處理所發生的緊迫中斷，同時又不至于發生中斷信號丟失，計算機發展早起在設計中斷系統硬件時根據各種中斷的輕重在線路上作出安排，從而使中斷響應能有一個優先次序。多級中斷的處理原則：當多級中斷同時發生時，CPU按照由高到低的順序響應。高級中斷可以打斷低級中斷處理程序的運行，轉而執行高級中斷處理程序。當同級中斷同時到時，則按位響應2.7中斷/異常處理為什么要保存現場和恢復現場？現場應包括

4、哪幾方面的內容？答：因為中斷處理是一項短暫性的工作，邏輯上處理完后還要回到被中斷的程序，從其恢復點繼續運行。為了能實現正確的返回，并繼續運行下去，在中斷處理前后必須保存和恢復被中斷的程序現場。現場應包括：PC寄存器的內容，通用寄存器以及一些與程序運行相關的特殊寄存器中的內容。3-3：什么是掛起狀態？什么是等待狀態？二者的區別。在現代操作系統中，為了利用系統有限的資源更好地為進程服務，設立了掛起狀態。操作系統為了節省主存，將處于等待狀態的進程交換出主存，釋放出主存空間。這時的進程便處在掛起狀態。等待狀態：一個進程正在等待某一事件而暫停運行。指進程因等待某種事件的發生而暫時不能運行的狀態（即使CP

5、U空閑，該進程也不可運行）他們的主要區別是是否占用主存空間3.4為什么進程狀態會發生變化？何時變化？（P54）答：進程在它的生存周期中，由于系統中各進程并發運行及相互制約的結果，使得它的狀態不斷發生變化。狀態變化的時機：空-創建：當一個新進程被產生來執行一個程序時。創建-就緒：當進程被創建完成，初始化后，一切就緒準備運行時。就緒T運行:當處于就緒狀態的進程被進程調度程序選中后。運行T結束：當進程指示它已經完成或者因錯流產時。運行T就緒：處于運行狀態的進程在其運行過程中，分給它的處理機時間片用完而讓出處理機；或者在可剝奪的操作系統中，當有更高優先級的進程就緒時。運行T阻塞：當進程請求某樣東西且必

6、須等待時。阻塞T就緒：當進程要等待事件到來時3-6:進程切換的主要工作是什么？進程切換是指出立即從一個進程的運行轉到另一個進程上運行。保存處理器的上下文，包括程序計數器和其它寄存器用新狀態和其它相關信息更新正在運行進程的PCB把原來的進程移至合適的隊列-就緒、阻塞選擇另一個要執行的進程更新被選中進程的PCB從被選中進程中重裝入CPU上下文3.7詳細說明幾個引起進程調度的原因。(P62)答：1、進程主動放棄處理機時：正在執行的進程執行完畢。操作系統在處理進程結束系統調用后應請求重新調度。正在執行的進程發出I/O請求，當操作系統代其啟動外設I/O后，在I/O請求沒有完成前要將進程變成阻塞狀態，應該

7、請求重新調度。正在執行的進程要等待其它進程或系統發出的事件時。如等待另一個進程通訊數據，這時操作系統應將現運行進程掛到等待隊列，并且請求重新調度。正在執行的進程得不到所要的系統資源，如要求進入臨界區，但沒有得到鎖時，這時等鎖的進程應自動放棄處理機或者阻塞到等鎖隊列上，并且請求重新調度。2、為了支持可剝奪的進程調度方式，在以下情況發生時，因為新就緒的進程可能會按某種調度原則剝奪正運行的進程，因此也應該申請進行進程調度：當中斷處理程序處理完中斷，如I/O中斷、通訊中斷，引起某個阻塞進程變成就緒狀態時，應該請求重新調度。當進程釋放資源，走出臨界區，引起其他等待該資源進程從阻塞狀態進入就緒狀態時，應該

8、請求重新調度。當進程發系統調用，引起某個事件發生，導致等待事件的進程就緒時。其它任何原因引起有進程從其它狀態變成就緒狀態，如進程被中調選中時。3、為了支持可剝奪調度，即使沒有新就緒進程,為了讓所有就緒進程輪流占用處理機，可在下述情況下申請進行進程調度：當時鐘中斷發生,時鐘中斷處理程序調用有關時間片的處理程序，發現正運行進程時間片到，應請求重新調度。以便讓其他進程占用處理機。在按進程優先級進行進程調度的操作系統中，任何原因引起進程的優先級發生變化時，應請求重新調度。如進程通過系統調用自愿改變優先級時或者系統處理時鐘中斷時，根據各進程等待處理機的時間長短而調整進程的優先級。3.11假設在單處理機上

9、有五個進程（1、2、3、4、5）爭奪運行，其運行時間分別為10，1，2，1，5秒，其優先級分別為3，1，3，4，2，這些進程幾乎同時到達，但在就緒隊列中的次序依次為1，2，3，4，5，試回答：給出這些進程分別適用輪轉法、SPF和非剝奪優先級調度法調度時的運行進度表，其中，輪轉法中的時間片取值為2。在上述各算法的調度下每個進程的周轉時間和等待時間為多少？具有最短平均等待時間的算法是哪個？答：輪轉法：時間片進程進程的周轉時間：進程1：19，進程2：3，進程3：5，進程4：6，進程5：15進程的等待時間：進程1：9，進程2：進程3:進程4:5,進程5:10平均等待時間（9+2+3+5+10）15=5

10、.8SPF算法：進程12345非剝奪優先級算法進程12345提交時間結束時間8等待時間周轉時間8提交時間09214結束時間119429等待時間09214周轉時間119429平均等待時間：16/5=3.2平均等待時間：43/5=8.6SPF算法具有最短平均等待時間。4.15理發師睡覺”問題答：可以將此題看作N個生產者和一個消費者問題。顧客作為生產者，每到來一個，就將自己放入計數器RC以便讓理發師消費至最后一個產品（顧客），因此顧客進程執行的第一個語句便是RC=RC+1。而第一個到來的顧客應該負責喚醒理發師，理發師此時正在信號量WAKEUP上等待（P（WAKEUP該信號量的初值為0），由第一個顧客

11、執行V（WAKEUP。若顧客不是第一個到達，則在信號量WAIT上等待（P（WAIT該信號量的初值為0），等理發師理完一個顧客后，執行V（WAIT操作便可叫出該顧客理發。以上過程循環反復，理發師沒每理完一個顧客，就令計數器減1,RC=0時便知此時無顧客，理發師可以繼續睡覺，等待下一批顧客到達。在設信號量MUTEX初值為1)，保證對計數器RC的互斥作用。parbegin顧客進程：beginP(mutex);rc二rc+1;ifrc=1thenV(wakeup);elseP(wait);V(mutex)理發；end;理發師進程：beginP(wakeup);repeat理發；P(mutex);rc=

12、rc-1;if(rc!=0)thenV(wait);V(mutex);untilrc=0;end;parend;4.28題：使用銀行家算法回答下列問題答：1、Need的內容為：00，0750，1002，0020，06422、系統是處于安全狀態。3、進程2請求0420，不能立即得到滿足，因為如果給進程2分配了0420的話，系統將處于不安全狀態。所以不能立即得到滿足。5.5：多道連續存儲管理需那些硬件支持答：需要的硬件支持可以選擇兩種：1、上、下界寄存器和地址檢查機制；2、基地址寄存器、長度寄存器和動態地址轉換機制。地址轉換的過程也即是地址重定位的過程，也有兩種方法實現地址重定位：1、靜態重定位，

13、用戶代碼中使用相對地址，在將目標代碼加載到主存時，裝配鏈接程序通過如下的方法將其裝配成絕對地址：原地址+目標代碼所在主存起始地址；2、動態重定位，它首先將程序在主存的起始地址及其總長度存放于基地址寄存器和長度寄存器，當在執行訪存指令時，首先進行越界檢查，若不越界，則將地址改成“原地址+目標代碼所在主存起始地址”，然后進行訪問。實現存儲保護：當使用第一種硬件機制時，每訪問一次主存，地址檢查機制將CPU提供的訪存地址與上、下界寄存器的值進行比較。若介乎上下界之間，則可用該地址訪問存儲器，否則終止程序的運行。當使用第二種硬件機制時，每訪問一次主存，它將CPU提供的訪存地址與長度寄存器的值進行比較。若

14、越界，則終止程序，否則與基地址寄存器中的值相加成為訪問貯存的絕對物理地址。5.18：駐留集答：訪問的相應邏輯頁號為：0，0，1，1，0，3，1，2，2，4，4，3。采用FIFO：故障數：6；頁故障率：6/12=50%采用LRU,淘汰上次使用距當前最遠的頁：故障數：7；頁故障率為：7/12=58.3%采用OPT淘汰下次訪問距當前最遠的那些頁中序號最小的一頁：故障數：5；頁故障率：5/12=41.7%6.2設備控制器與處理機如何通信？答：CPU通過向控制器寄存器寫命令字來發出I/O命令，控制器接到命令后，完成具體的I/O操作，CPU則反復讀取控制器的狀態，測試控制器是否完成操作。或者轉向其他工作，

15、當控制器完成相應操作后向CPU發出中斷信號。6.3簡述各種不同的I/O控制方式？答：主要有三種不同的I/O控制方式：1、程序直接控制方式。當遇到一條與I/O相關的指令時，CPU向相應的設備控制器發命令，設備控制器執行相應的操作，將I/O狀態寄存器的相應位置上，然后CPU周期性地檢查設備控制器的狀態寄存器,直到發現I/O操作完成為止。CPU直接控制I/O操作過程，包括測試設備狀態，發送讀/寫命令與數據。2、中斷驅動方式CPU向設備控制器發出命令后，繼續做其他工作。當設備控制器準備好CPU交換數據時，設備控制器中斷CPU要求服務。CPU被中斷后，執行CPU寄存器和設備控制器之間的數據傳輸，然后恢復被中斷的工作。3、DMA方式：當CPU需要讀/寫數據塊時，它給DMA部件發命令，然后繼續執行其他的工作。DMA負責此次I/O的完成，