操作系統原理習題及答案(全書免費版)-資料下載頁

　　

【正文】 實現調用功能的程序執行。 綜上所述，在多數情況下，中斷處理程序只需作一些保護現場。分析事件性質等原則性的處理，具體的處理可由適當的例行程序來完成。因此，中斷處理程序可以創建一些處理事件的進程，具體的處理就由這些進程來實現。 8．給出系統總體上的中斷處理過程。 【解析】 CPU每執行完一條指令就去掃描中斷寄存器，檢查是否有中斷發生，若沒有中斷就繼續執行下條指令；若有中斷發生就轉去執行相應的中斷處理程序。中斷處理過程可粗略的分為以下四個過程：（1） （1）保護當前正在運行程序的現場。（2） （2）分析是何種中斷，以便轉去執行相應的中斷處理程序。（3） （3）執行相應的中斷處理程序。（4） （4）恢復被中斷程序的現場。 9．進程控制塊（PCB）中應該包括哪些內容，其作用是什么？ 【解析】 進程控制塊是用以記錄進程有關信息的一塊主存，其中登記著諸如：進程標識、進程狀態、優先級、中斷現場保護區、所占資源等信息。它是由系統為每個進程分別建立的，并且在進程結束其生命期時由系統將相應的PCB撤消，PCB是進程存在的標識。 10．進程在系統中有哪幾種基本狀態，狀態如何發生變化？ 【解析】通常一個進程至少有三種不同的狀態：運行狀態、就緒狀態、等待狀態。（1） （1）運行狀態（Running）：當一個進程正在處理機上運行時，稱其處于運行狀態。（2） （2）就緒狀態（Ready）：當一個進程具備了運行條件，一旦獲得處理機即可運行，稱此進程處于就緒狀態。（3） （3）等待狀態（Blocked）：當一個進程由于等待某事件的發生（如I/O完成）而不能運行時，稱此進程處于等待狀態。當一個進程被建立時，通常處于就緒狀態，三種狀態的轉換過程可以由下圖描述。運行態就緒態等待態等待事件結束發生等待事件選中落選 11．進程具有哪些基本特征？ 【解析】（1） （1）動態性：進程包含了程序及相應的數據集合，執行過程中其狀態處于不斷地變化。（2）并發性：系統中各進程交替占用CPU，它們是并發執行的。（3）異步性：各進程都以不可預知的速度向前推進。六、綜合應用題1． 1． ②運行就緒隊列等待IO傳輸隊列③④①某系統中進程有如下的狀態變化圖：請回答下列問題：（1）該系統采用了怎樣的進程調度算法？說明理由。（2）把圖中發生①④的狀態變化原因填入下表中。變化變化原因①②③④【參考答案】（1）該系統采用的是“時間片輪轉調度算法”。該調度算法讓就緒進程按就緒的先后次序排成隊列，每次總是選擇就緒隊列中的第一個進程占用處理器，但規定只能使用一個“時間片”。如果一個時間片用完，進程工作尚未結束，則它也必須讓出處理器而被重新排到就緒隊列的末尾，等待再次運行，當再次輪到運行時，重新開始使用一個新的時間片。這樣，就緒隊列中的進程就依次輪流地占用處理器運行。（2）變化變化原因①進程到達就緒隊列頭，從就緒狀態變為運行狀態。②運行的時間片到，從運行狀態變為就緒狀態，進入就緒隊列末尾排隊，等待調度。③運行過程中，進程申請IO，從運行狀態變為等待狀態，進入等待隊列等待IO完成。④進程所申請的IO完成，進入就緒隊列末尾排隊，等待調度。2．設某系統采用可搶占的優先級進程調度算法，系統在某一段時間內有A、B、C三個進程，進程C優先級最高，進程A優先級最低，進程B優先級介于進程A、C之間，它們的就緒時刻、計算與I/O所需時間如下表所示：進程進程就緒時刻計算時間I/O操作時間計算時間ABC0ms10ms15ms15ms25ms3ms10ms15ms20ms5ms10ms10ms（1）若系統采用多道方式運行，給出這三個進程運行完成總共所需的時間，并用圖示給出三個進程的實際運行過程（忽略進行系統調度所需時間）。（2）采用多道方式運行比采用單道方式運行節省多少時間。【參考答案】（1）若系統采用多道方式運行，這三個進程運行完成總共所需的時間為68ms。（圖示略）（2）采用單道方式運行，這三個進程運行完成總共所需的時間為113ms采用多道方式運行比采用單道方式運行節省時間： 11368=45ms3．設某系統采用可搶占的優先級進程調度算法，在系統的就緒隊列中有X、Y、Z三個進程，進程Z優先級最高，進程X優先級最低，進程Y優先級介于進程X、Z之間，它們的計算與I/O所需時間如下表所示：進程計算時間I/O操作時間計算時間XYZ15ms25ms3ms10ms15ms20ms5ms10ms10ms（1）若系統采用多道方式運行，給出這三個進程運行完成總共所需的時間，并用圖示給出三個進程的實際運行過程（忽略進行系統調度所需時間）。（2）采用多道方式運行比采用單道方式運行節省多少時間。【參考答案】（1）若系統采用多道方式運行，這三個進程運行完成總共所需的時間為68ms。（圖示略）（2）采用單道方式運行，這三個進程運行完成總共所需的時間為113ms采用多道方式運行比采用單道方式運行節省時間： 11368=45ms第三章 習題及答案一、填空題1．常用的內存管理方法有 ① 、 ② 、 ③ 、 ④ 、 ⑤ 。 【答案】①單用戶連續存儲管理、②固定分區管理、③可變分區管理、④頁式管理、⑤段式管理等 【解析】內存管理的核心問題是如何解決內存和外存的統一，以及它們之間的數據交換問題。常用的幾種內存管理方法提出了不同的解決方案。 2．作業的地址空間指的是 ① ，地址空間中的地址稱為 ② 。內存地址的集合為 ③ ，它的地址稱為 ④ 。 【答案】①目標程序所占據的空間，②邏輯地址或相對地址，③內存空間或物理地址空間，④物理地址或絕對地址 【解析】在多道程序設計的環境下，對于多道運行的諸作業的存儲空間的分配，一般是推遲到作業裝入或運行時才確定的，即采用的是靜態或動態存儲分配。為了實現這兩種存儲分配策略，需要采用兩種技術手段：把邏輯地址與物理地址分開；對邏輯地址采用地址重定位。 3．在存儲器的管理中，常用 的方式來擺脫主存容量的限制。 【答案】虛擬存儲器 【解析】虛擬存儲器是存儲管理的核心概念，其主要思路是將多級存儲器統一管理起來，實現自動覆蓋。 4．虛擬存儲器的容量是由計算機系統的 ① 和 ② 確定的。 【答案】①地址結構、②外存容量 【解析】例如，CPU的有效地址長度為16位，則其尋址范圍為 0到 64 KB。如CPU有效地址長度為 18位，則其尋址范圍為 0到 256 KB，而外存是存放作業的實體，因此也要受到外存容量的限制。 5．分區式分配可分為 ① 和 ② 。 【答案】①固定分區、②可變分區 【解析】固定式分區就是把內存固定地劃分為若干個大小不等的區域。與固定式分區相比，可變分區在作業執行前并不建立分區，分區的建立是在作業的處理過程中進行的，且其大小可隨作業或進程對內存的要求而改變。 6．固定分區，一般采用 ① 重定位法；可變分區，一般采用 ② 重定位法。 【答案】①靜態 ②動態 【解析】采用固定分區時，由于不存在程序在內存的移動問題，因此通常采用靜態重定位法；可變分區，一般要采用動態重定位法，其原因是由于可變分區系統需要有移動技術作為支持，以解決可變分區的存儲碎片問題。所謂重定位，就是作業裝入到與其地址空間不一致的存儲空間而引起的對于關地址部分的調整過程。動態重定位是靠硬件地址變換機構實現的，最簡單的是利用基址和限長寄存器的方法，基址寄存器中存放當前運行作業的起始地址（實際上它也起到重定位寄存器的作用），限長寄存器中置成該作業地址空間的長度，在程序執行的過程中，只要對內存的訪問地址在寄存器限定的范圍內，則是合法的，否則非法，產生越界中斷。 7．可變分區的主存分配算法有 ① 、 ② 和 ③ 。 【答案】①最先適應算法、②最佳適應算法、③最壞適應算法 【解析】三種不同的算法要求空閑區表按不同的方式排列。最先適應算法要求空閑區表按空閑區的起始地址遞減的次序排列；最佳適應算法要求空閑區表按空閑區尺寸從小到大排列；最壞適應算法要求空閑區按其大小遞減的順序組成空閑區表。 8．實現虛擬存儲技術，需要有一定的物質基礎，其一是 ① ，其二是 ② ，其三是 ③ 【答案】①相當容量的外存，②一定容量的內存，③地址變換機構 【解析】相當容量的外存提供足以存放多個用戶的作業的地址空間；內存也要同時存放多道程序；而且虛擬存儲器的核心是讓程序的訪問地址和實際內存的物理地址相脫離，所以地址變換機構也必不可少。 9．對換技術也是一種在多道環境下用于 的方法之一。 【答案】擴充內存 【解析】覆蓋技術和交換技術都是在多道環境下擴充內存的兩種方法。所謂交換，廣義地說，就是將內存某部分的程序或數據寫入外存交換區，再從外存交換區中調入指定的程序或數據到內存中來，并讓其執行的一種內存擴充技術。 10．在分區式的管理中，各用戶進程和作業所要求的內存容量要受到 的限制，可以使用覆蓋和交換技術來擴充內存。 【答案】分區大小 【解析】分區式管理的缺點之一就是作業或進程的大小受到分區的限制，采用覆蓋和交換技術可以在一定的程度上解決這個問題。 11．在頁式存儲管理中，內存的物理地址空間被劃分成大小相等的 ① ，進程的虛擬地址空間被劃分成相應的若干 ② 。 【答案】①塊 ②頁 【解析】頁式管理中，頁長的劃分和內存外存之間數據傳輸速度以及內存大小等有關，一般每頁長大約為1~4KB。經過劃分之后，進程的虛地址變為由頁號p與頁內地址d所組成。內存空間劃分成與頁相等的片或塊后，用戶進程在內存空間內除了在每個頁內地址連續之外，每個頁面之間不再連續。這樣，不僅實現了內存中碎片的減少，而且實現了由連續存儲到非連續存儲的飛躍。 12．頁式管理中，頁式虛地址與內存物理地址的映射是由 ① 和 ② 完成的。 【答案】頁表、硬件地址變換機構 【解析】頁表也稱為頁面映像表，最簡單的頁表由頁號和內存塊號組成。要實現頁式虛地址到內存物理地址的轉換，除了頁表外，還需要其他的硬件支持，如頁表始址和頁表長度寄存器等。 13．在頁式管理中，頁表一般駐留在 ① 的某個固定區域，取一個數據或指令至少要訪問 ② 次內存。 【答案】①內存，②兩 【解析】由于頁表放在內存中，一次訪問內存取一個數據或指令，再一次訪問頁表以確定所取數據或指令的物理地址，另一次是根據地址取數據或指令。14．請求頁式管理是一種 ① 頁式管理，它的 ② 與靜態頁式管理相同，也是通過查找 ③ 來完成的，但是靜態頁式管理要求作業或進程在 ④ 全部裝入 ⑤ 。 【答案】①動態，②地址變換，③頁表，④執行之前，⑤內存 【解析】頁式管理分為靜態和動態頁式管理，靜態頁式管理由于作業或進程在執行之前就全部裝入內存，所以，作業或進程的大小受到內存可用頁面數的限制。動態頁式管理可分為請求頁式管理和預調入頁式管理。 15．頁式虛擬存儲管理中，頁表中“標志位”的作用是 ，一般系統的頁表中還設置有“改變位”，其作用是判斷某頁是否在內存中被改變。 【答案】判斷某頁是否在內存 【解析】請求頁式管理中，要解決的兩個根本問題是：如何發現不在內存中的虛頁以及如何處理。第一個問題通過在頁表中增加頁是否在內存的“標志位”和該頁在“外存始址”可以解決。關于虛頁不在內存的處理，涉及兩個問題，第一，采用何種方式把缺的頁調入內存；第二，如果內存中沒有空閑的頁面時，把調入的頁放在哪里。也就是說，采用什么策略來淘汰已占據內存的頁。如果選中某頁應淘汰，而該頁又因程序的執行被修改過，顯然該頁應被重新寫到外存中加以保存。如果該頁未被修改過，外存已保留有相同的副本，寫回外存就沒有必要，所以增加“改變位”來表征某頁是否被修改。 16．在請求頁式管理中，當硬件地址變換機構發現所需的頁不在 ① 時，產生② 中斷信號，由 ③ 作出相應的處理。 【答案】①內存 ②缺頁 ③中斷處理程序 【解析】在請求頁式管理中，地址變換是由硬件自動完成的，如有缺頁，則通過產生缺頁中斷信號，由相應的中斷處理程序加以處理，中斷處理程序是由軟件實現的。 17．置換（淘汰）算法是當系統發生缺頁時，在內存中沒有 ① 時被調用的，它的目的是選出一個被 ② 的頁面。如果內存中有足夠的 ③ 存放所調入的頁，則不必使用 ④ 。 【答案】①空閑頁面 ②淘汰 ③空閑頁面 ④置換算法 【解析】置換算法可描述為：當要調入一頁到全滿的內存中時，必須把在內存中的某頁淘汰，用來淘汰哪一頁的規則稱為置換算法。 18．在頁式管理中，“主存分配表”的作用是 ① ，它是整個系統 ② 。“主存分配表”可采用 ③ 方法。 【答案】①記錄內存頁面的分配情況 ②一張表 ③位示圖法 【解析】位示圖法是