操作系統(tǒng)作業(yè)參考答案及其知識點第一章思考題：10、試敘述系統(tǒng)調(diào)用與過程調(diào)用的主要區(qū)別？答：（一）、調(diào)用形式不同（二）、被調(diào)用代碼的位置不同（三）、提供方式不同（四）、調(diào)用的實現(xiàn)不同提示：每個都需要進一步解釋，否則不是完全答案13、為什么對作業(yè)進程批處理可以提高系統(tǒng)效率？答：批處理時提交程序、數(shù)據(jù)和作業(yè)說明書，由系統(tǒng)操作員把作業(yè)按照調(diào)度策略，整理為一批，按照作業(yè)說明書來運行程序，沒有用戶與計算機系統(tǒng)的交互；采用多道程序設計，可以使CPU和外設并行工作，當一個運行完畢時系統(tǒng)自動裝載下一個作業(yè)，減少操作員人工干預時間，提高了系統(tǒng)的效率。18、什么是實時操作系統(tǒng)？敘述實時操作系統(tǒng)的分類。答：實時操作系統(tǒng)（RealTimeOperatingSystem)指當外界事件或數(shù)據(jù)產(chǎn)生時，能接收并以足夠快的速度予以處理，處理的結果又能在規(guī)定時間內(nèi)來控制監(jiān)控的生產(chǎn)過程或?qū)μ幚硐到y(tǒng)做出快速響應，并控制所有實時任務協(xié)調(diào)一致運行的操作系統(tǒng)。有三種典型的實時系統(tǒng)：1、過程控制系統(tǒng)(生產(chǎn)過程控制)2、信息查詢系統(tǒng)(情報檢索)3、事務處理系統(tǒng)(銀行業(yè)務)19、分時系統(tǒng)中，什么是響應時間？它與哪些因素有關？答：響應時間是用戶提交的請求后得到系統(tǒng)響應的時間（系統(tǒng)運行或者運行完畢）。它與計算機CPU的處理速度、用戶的多少、時間片的長短有關系。應用題：1、有一臺計算機，具有1MB內(nèi)存，操作系統(tǒng)占用200KB，每個用戶進程占用200KB。如果用戶進程等待I/0的時間為80％，若增加1MB內(nèi)存，則CPU的利用率提高多少？答：CPU的利用率=1-Pn，其中P為程序等待I/O操作的時間占其運行時間的比例1MB內(nèi)存時，系統(tǒng)中存放4道程序，CPU的利用率=1－（0.8）4＝59％2MB內(nèi)存時，系統(tǒng)中存放9道程序，CPU的利用率=1－（0.8）9＝87％所以系統(tǒng)CPU的利用率提高了28％2、一個計算機系統(tǒng)，有一臺輸入機和一臺打印機，現(xiàn)有兩道程序投入運行，且程序A先開始做，程序B后開始運行。程序A的運行軌跡為：計算50ms，打印100ms，再計算50ms，打印100ms，結束。程序B的運行軌跡為：計算50ms，輸入80ms，再計算100ms，結束。1試說明（1）兩道程序運行時，CPU有無空閑等待？若有，在哪段時間內(nèi)等待？為什么會等待？（2）程序A、B有無等待CPU的情況？若有，指出發(fā)生等待的時刻。答：單處理機A、B程序執(zhí)行的時序圖如下所示在100-150毫秒期間，打印機和輸入機同時工作，CPU等待。在180-200毫秒期間，程序A在150毫秒處開始執(zhí)行，180毫秒處程序B要執(zhí)行，但是不得不等待到程序A執(zhí)行完畢。50100150180200250300時間AA打印機AABB處理器輸入機B知識點：1、操作系統(tǒng)的概念2、操作系統(tǒng)的目標、層次結構3、操作系統(tǒng)的作用與功能、主要特性4、多道程序設計中CPU利用率的計算5、操作系統(tǒng)提供的接口：程序接口與系統(tǒng)調(diào)用第二章思考題：5、為什么要把機器指令分成特權指令和非特權指令？答：當前計算機中都采用操作系統(tǒng)來管理資源，控制系統(tǒng)的執(zhí)行流程，操作系統(tǒng)核心程序能夠使用全部指令，但用戶程序只能使用機器指令系統(tǒng)的一個子集，即非特權指令。因為用戶程序如何使用有關資源管理的特權指令很容易造成系統(tǒng)的混亂，造成系統(tǒng)或用戶信息的破壞。28、進程最基本的狀態(tài)有哪些？哪些事件可能引起不同狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換？答：進程有三個最基本的狀態(tài)：運行態(tài)（running）、就緒態(tài)（ready）、等待態(tài)（blocked）。235、何謂進程控制塊？它包含哪些基本信息？答：進程控制塊PCB，是操作系統(tǒng)用于記錄和刻畫進程狀態(tài)及有關信息的數(shù)據(jù)結構。也是操作系統(tǒng)掌握進程的唯一資料結構，它包括了進程執(zhí)行時的情況，以及進程讓出處理器后所處的狀態(tài)、斷點等信息。包含三類基本信息：（1）標識信息?PID用于唯一地標識一個進程，分由用戶使用的外部標識符和被系統(tǒng)使用內(nèi)部標識號。?常用的標識信息有進程標識符、父進程的標識符、用戶進程名、用戶組名等。（2）現(xiàn)場信息?保留進程運行時存放在處理器現(xiàn)場中的各種信息，進程讓出處理器時必須把處理器現(xiàn)場信息保存到PCB中，當該進程重新恢復運行時也應恢復處理器現(xiàn)場。?現(xiàn)場信息包括通用寄存器內(nèi)容、控制寄存器內(nèi)容、用戶堆棧指針、系統(tǒng)堆棧指針等。（3）控制信息?進程調(diào)度相關信息?進程組成信息?進程間通信相關信息?進程在二級存儲器內(nèi)的地址信息?CPU資源的占用和使用信息?進程特權信息?資源清單，包括進程所需全部資源、已經(jīng)分得資源等40、什么叫模式切換？它與進程切換有何主要區(qū)別？答：模式切換：為了提高系統(tǒng)資源利用率，當中斷發(fā)生時，暫時中斷正在執(zhí)行的用戶進程，把進程從用戶狀態(tài)切換到內(nèi)核狀態(tài)，去執(zhí)行操作系統(tǒng)例行程序以獲得服務，這就是一次模式切換。?模式切換不同于進程切換，它并不引起進程狀態(tài)變化，也不一定引起進程的切換，在完成了中斷調(diào)用之后，完全可以再通過一次逆向的模式切換來繼續(xù)執(zhí)行用戶進程。?有效合理使用它們可以提高OS效率和安全性76、解釋：（1）作業(yè)周轉(zhuǎn)時間；（2）作業(yè)帶權周轉(zhuǎn)時間；（3）響應時間；（4）吞吐率。答：?作業(yè)周轉(zhuǎn)時間：批處理用戶從作業(yè)提交給系統(tǒng)開始，到作業(yè)完成為止的時間間隔。?作業(yè)帶權周轉(zhuǎn)時間：如果作業(yè)i的周轉(zhuǎn)時間為ti，所需運行時間為tk，則稱wi=ti/tk為該作業(yè)的帶權周轉(zhuǎn)時間，n個作業(yè)的帶權周轉(zhuǎn)時間的平均值為作業(yè)帶權周轉(zhuǎn)時間。?響應時間：互式進程從提交一個請求(命令)到接收到響應之間的時間間隔。3?吞吐率：單位時間內(nèi)處理的作業(yè)數(shù)。89、敘述典型的實時調(diào)度算法。答：1）單比率調(diào)度算法基本思想：為每個進程分配一個與事件發(fā)生頻率成正比的優(yōu)先數(shù)。例如，周期為20ms的進程優(yōu)先數(shù)為50，周期為100ms的進程優(yōu)先數(shù)為10，運行時調(diào)度程序總是調(diào)度優(yōu)先數(shù)最高的就緒進程，并采取搶占式分配策略。2）限期調(diào)度算法基本思想：當一個事件發(fā)生時，對應的進程就按照截止期限被加入就緒進程隊列。對于一個周期性事件，其截止期限即為事件下一次發(fā)生的時間。該調(diào)度算法首先運行隊首進程，即截止時間最近的那個進程3）最少裕度法基本思想：首先計算各個進程的富裕時間，即裕度（laxity），然后選擇裕度最少的進程執(zhí)行。裕度=截止時間-(就緒時間+計算時間)90、試述典型的多CPU調(diào)度算法。答：1）負載共享調(diào)度算法基本思想：進程并不分配給一個特定處理器，系統(tǒng)維護一個全局性就緒線程隊列，當一個處理器空閑時，就選擇一個就緒線程占有處理器運行。2）群調(diào)度算法基本思想：把一組進程在同一時間一次性調(diào)度到一組處理器上運行。3）處理器專派調(diào)度算法基本思想：給一個應用指派一組處理器，一旦一個應用被調(diào)度，它的每個線程被分配一個處理器并一直占有處理器運行直到整個應用運行結束。4）動態(tài)調(diào)度算法基本思想：由操作系統(tǒng)和應用進程共同完成調(diào)度。應用題：15、單道批處理系統(tǒng)中，下列三個作業(yè)采用FIFO調(diào)度算法和最高響應比優(yōu)先算法進行調(diào)度，哪一種算法性能好？請完成下表：FIFO調(diào)度算法作業(yè)提交時間運行時間123最高響應比優(yōu)先算法作業(yè)提交時間運行時間12開始時間10:0012:0013:00完成時間12:0013:0013:25周轉(zhuǎn)時間2:002:503:00帶權周轉(zhuǎn)時間117/6=2.837.210:0010:1010:252:001:000:25平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時間：2:37平均作業(yè)帶權周轉(zhuǎn)時間W＝3.68開始時間10:0012:254完成時間12:0013:25周轉(zhuǎn)時間2:003:15帶權周轉(zhuǎn)時間13.1510:0010:102:001:00310:250:2512:0012:252:004.8平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時間：2:25平均作業(yè)帶權周轉(zhuǎn)時間W＝3.13通過平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時間和平均作業(yè)帶權周轉(zhuǎn)時間比較，最高響應比優(yōu)先算法比FIFO調(diào)度算法性能好。知識點：1、單處理器與多處理器的概念2、處理器的狀態(tài)分類及其執(zhí)行的指令分類3、中斷的概念、過程4、進程的定義和屬性、三種基本狀態(tài)及其轉(zhuǎn)化事件5、進程包含的三大類基本信息、進程的創(chuàng)建、阻塞、喚醒、撤銷、掛起、激活的基本過程6、處理器調(diào)度的分類及其常見的調(diào)度算法(HRRF算法)7、平均周轉(zhuǎn)時間的計算8、周轉(zhuǎn)時間、響應時間、等待時間、執(zhí)行時間的概念9、作業(yè)的四種狀態(tài)第三章思考題：10、什么是臨界區(qū)和臨界資源？對臨界區(qū)管理的基本原則是什么？答：臨界區(qū)：并發(fā)進程中與共享變量有關的程序段。臨界資源：在臨界區(qū)中共享變量代表的資源。?一次至多允許一個進程進入臨界區(qū)內(nèi)?一個進程不能無限地停留在臨界區(qū)內(nèi)?一個進程不能無限地等待進入臨界區(qū)14、什么是信號量？如何對它們進行分類？答：信號量，一個進程在某一特殊點上被迫停止執(zhí)行直到接收到一個對應的特殊變量值，這種特殊變量。信號量按其用途分為：公用信號量和私有信號量。信號量按其取值分為：二元信號量和一般信號量。17、何謂