重大2015年操作系统 ( 第3次作业 ).doc

1、 第 3 次作业 一、简答题（本大题共 40 分，共 10 小题，每小题 4 分） 1. 简述操作系统与硬件系统、软件系统的关系。 2. 操作系统为用户提供哪些接口？ 3. 什么是线程？ 4. 什么是局部性原理？ 5. 域和记录有什么不同？ 6. 分时系统中是否有作业的概念？为什么？ 7. 进程调度中 “ 可抢占 ” 和 “ 非抢占 ” 两种方式，哪一种系统的开销更大？为什么？ 8. 逻辑 I/O 和设备 I/O 有什么区别？ 9. 页式管理可分为哪几种？静态页式管理可以实现虚存吗？ 10. 多道程序系统中需要哪些软件支持？ 二、综合题（ 本大题共 60 分，共 6 小题，每小题 10 分）

2、1. 路径名和工作目录有什么关系？ 2. 进程和程序有哪些区别？ 3. 简单描述 I/O 控制的三种技术。 4. 进程之间存在哪几种相互制约关系？各是什么原因引起的？下列活动分别属干哪种制约关系？为什么？ （ 1）若干同学去图书馆借书； （ 2）两队举行篮球比赛； （ 3）流水线主产的各道工序； （ 4）商品生产和社会消费。 5. 什么是通道？与 DMA 方式的区别是什么？ 6. 设有一缓冲池 P， P 中含有 20 个可用缓冲区，一个输入进程将外部数据存入P，另有一个输出进程将 P 中数据取出并输出。若进程每次操作均以一个缓冲区为单位，试用记录型信号量写出两个进程的同步算法，要求写出信号量的

3、初值。 答案： 一、简答题（ 40 分，共 10 题，每小题 4 分） 1. 参考答案： 操作系统是紧贴在硬件之上，所有其他软件之下的系统软件。它为其他软件提供操作硬件的共同环境，虚拟和扩展硬件功能以方便使用。 解题方案： 评分标准： 2. 参考答案： 操作系统为用户提供两种类型的使用接口：一是操作员级的，它为用户提供控制作业执行的途径；二是程序员级的，它为用户程序提供服务功能。 解题方案： 评分标准： 3. 参考答案： 线程是进程中可独立执行的子任务，一个进程可以有一个或多个线程，每个线程都有一个惟一的标识符。线程与进程有许多相似之处，往往把线程又称为“ 轻型进程 ” ，线程与进程的根本区别

4、是把进程作为资源分配单位，而线程是调度和执行单位。 解题方案： 评分标准： 4. 参考答案： 局部性原理描述了一个进程中程序和数据引用的集簇倾向，即在一段时间内，CPU 访问存储器时，无论是存取指令还是存取数据，所访问的存储单元都趋于聚集在一个较小的连续区域中。 解题方案： 评分标准： 5. 参考答案： 域（ field）是基本数据单位。一个域包含一个值。记录（ record）是一组相关的域的集合 ，它可以看做是应用程序的一个单元。 解题方案： 评分标准： 6. 参考答案： 没有。因为在分时系统中，每个用户得到的时间片有限，用户的程序和数据信息直接输入到内存工作区中和其他程序一起抢占资源投入执

5、行，而不必进入外存输入井等待作业调度程序选择。因此，分时系统没有作业控制表，也没有作业调度程序，故没有作业的概念。 解题方案： 评分标准： 7. 参考答案： 可抢占式会引起系统的开销更大。 可抢占式调度是严格保证任何时刻，让具有最高优先数（权）的进程占有处理机运行，因此增加了处理机调度的时机，引起为退出处理机的进程保留现场，为占有处理机的进程恢复现场等时间（和空间）开销增大。 解题方案： 评分标准： 8. 参考答案： 逻辑 I/O：逻辑 I/O 模块把设备当作一个逻辑资源来处理，它并不关心实际控制设备的细节。逻辑 I/O 模块代表用户进程管理的一般 I/O 功能，允许它们根据设备标识符以及诸如

6、打开、关闭、读、写之类的简单命令与设备打交道。 设备 I/O：请求的操作和数据（缓冲的数据、记录等）被转换成适 当的 I/O 指令序列、通道命令和控制器命令。可以使用缓冲技术，以提高使用率。 解题方案： 评分标准： 9. 参考答案： 页式管理分为静态页式管理和动态页式管理。静态页式管理就是把各进程的虚拟空间划分称为若干长度相等的页面，把指令按页面大小划分后存放在内存中执行；而动态页式管理是只在内存中存放那些经常被执行或即将被执行的页面，那些不被经常执行以及在近期内不可能被执行的页面则存放于外存中，按一定规则调入的一种内存 管理方式。 静态页式管理不能实现虚存，因为静态页式管理要求进程或作业在执

7、行前全部被装入内存，作业或进程的大小仍受内存可用页面的限制。 解题方案： 评分标准： 10. 参考答案： 需要的软件：作业管理与调度， CPU 管理， I/O 管理，内存管理，外存管理。 解题方案： 评分标准： 二、综合题（ 60 分，共 6 题，每小题 10 分） 1. 参考答案： 路径名是由一系列从根目录或主目录向下到各个分支，最后直到该文件的路径中的目录名和最后到达的文件名组成。工作目录是一个这样的目录，它是含有用户正在使用的 当前目录的树形结构。 解题方案： 评分标准： 2. 参考答案： 区别包括： （ 1）程序是静态的指令序列，进程是动态的程序执行过程； （ 2）程序是永久性软件资源

8、，进程是动态生存的暂存性资源； （ 3）进程具有并行特征，而程序没有； （ 4）进程是竞争计算机资源的基本单位； （ 5）不同的进程可以包含同一个程序，只要该程序对应的数据集不同。 解题方案： 评分标准： 3. 参考答案： 可编程 I/O：处理器代表进程给 I/O 模块发送给一个 I/O 命令，该进程进入忙等待，等待操作的完成，然后才可以继续 执行。 中断驱动 I/O：处理器代表进程向 I/O 模块发送一个 I/O 命令，然后继续执行后续指令，当 I/O 模块完成工作后，处理器被该模块中断。如果该进程不需要等待 I/O 完成，则后续指令可以仍是该进程中的指令，否则，该进程在这个中断上被挂起，处

9、理器执行其他工作。 直接存储器访问（ DMA）：一个 DMA 模块控制主存和 I/O 模块之间的数据交换。为传送一块数据，处理器给 DMA 模块发送请求，只有当整个数据块传送完成后，处理器才被中断。 解题方案： 评分标准： 4. 参考答案： 进程之间的制约关系分为直接制约关系（ 即同步）和间接制约关系（即互斥）。同步是因合作进程之间协调彼此的工作而控制自己的执行速度，即因相互合作、相互等待而产生的制约关系；互斥是进程之间竞争临界资源而禁止两个以上的进程同时进入临界区所发生的制约关系。 属于互斥关系，因为一本书只能借给一个同学。 属于互斥关系篮球只有一个，两队都要争夺 属于同步关系，各道工序的开

10、始都依赖前一道工序的完成 属于同步关系商品没生产出来则消费无法进行，商品没有消费完则无须再生产。 解题方案： 评分标准： 5. 参考答案： 通道是一个独立于 CPU 的专管输 入输出控制的处理机，它控制设备于内存直接进行数据交换。它有自己的通道指令，这些通道指令受 CPU 启动，并在操作结束时向 CPU 发中断信号。 与 DMA 方式不同的是，在 DMA 方式中，数据的传送方向、存放数据的内存始址以及传送的数据块长度等都由 CPU 控制，而在通道方式中，这些都由专管输入输出的硬件 通道来进行控制。另外，与 DMA 方式时每台设备至少一个 DMA 控制器相比，通道控制方式可以做到一个通道控制多台设备与内存进行数据交换，从而，通道方式进一步减轻了 CPU 的工作负担和增加了计算机系统的并行工作程度。 解题方案： 评分标准： 6. 参考答案： 解题方案： 评分标准：