计算机操作系统1301205班201221469x 向同第一章操作系统引论1.设计现代OS的主要目标是什么？答：方便性、有效性、开放性和可扩充性。

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。

3.为什么说操作系统实现了对计算机资源的抽象？答：OS首先在裸机上覆盖一层I/O设备管理软件，实现了对计算机硬件操作的第一层次抽象；在第一层软件上再覆盖文件管理软件，实现了对硬件资源操作的第二层次抽象。

OS 通过在计算机硬件上安装多层系统软件，增强了系统功能，隐藏了对硬件操作的细节，由它们共同实现了对计算机资源的抽象。

4.说明推动分时系统形成和发展的主要动力是什么？答：主要动力是提高资源利用率和系统吞吐量，为了满足用户对人—机交互的需求和共享主机。

11.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。

最基本的特征有：并发性和分享性。

12.在多道程序技术的OS环境下的资源共享与一般情况下的资源共享有什么不同？对独占资源应采取何种分享方式？答：13.什么是时分复用技术？举例说明它能提高资源利用率的根本原因是什么？答：时分复用技术是将不同的信号相互交织在不同的时间段内，沿着同一个信道传输；在接收端再用某种方法，将各个时间段内的信号提取出来还原成原始信号的通信技术。

这种技术可以在同一个信道上传输多路信号。

时分复用技术能提高资源利用率的根本原因在于，它利用某设备为一用户服务的空闲时间，又转去为其他用户服务使设备得到最充分的利用。

14.是什么原因使操作系统具有异步性特征？答：在多道程序环境下允许多个进程并发执行，但由于资源等因素的限制，进程的执行通常并非一气呵成，而是以走走停停的方式运行。

内存中的每个进程在何时执行，何时暂停，以怎样的速度向前推进，每道程序总共需要多少时间才能完成，都是不可预知的，因此导致作业完成的先后次序与进入内存的次序并不完全一致。

或者说，进程是以异步方式运行的。

但在有关进程控制及同步机制等的支持下，只要运行环境相同，作业经多次运行，都会获得完全相同的结果，因而进程以异步的方式执行是系统所允许的15.处理机管理有哪些主要功能？其主要任务是什么？答：处理机的主要功能有：创建和撤消进程，对诸进程的运行进行协调，实现进程之间的信息交换，以及按照一定的算法把处理机分配给进程。

进程控制：为作业创建进程、撤消已结束的进程，以及控制进程在运行过程中的状态转换。

进程同步：为多个进程的运行进行协调。

进程通信：实现相互合作进程之间的信息交换。

调度：a.作业调度：从后备队列中按照一定的算法选择出若干个作业，为它们分配运行所需的资源。

b.进程调度：从进程的就绪队列中按照一定的算法选出一个进程，将处理机分配给它，并为它设置运行现场，使其投入执行。

16.内存管理有哪些主要功能？其主要任务是什么？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：a.道程序分配内存空间b.存储器的利用率c.政治运行的程序申请附加的内存空间。

内存保护：a.确保每道用户程序都仅在自己的内存空间内运行，彼此互不打扰 b.决不允许用户程序访问程序访问操作系统的程序和数据，也不允许用户程序转移到非共享的其它用户程序中去执行。

地址映射：将地址空间中的逻辑地址转换为内存空间中与之对应的物理地址。

内存扩充：用于实现请求调入功能和置换功能。

17.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功能。

主要任务：a.完成用户进程提出的I/O请求，为用户进程分配所需的I/O设备，并完成指定的I/O操作。

b.提高CPU和I/O设备的利用率，没提高I/O速度，方便用户使用I/O设备。

第一章进程的描述与控制1.什么是前趋图？为什么要引入前趋图？答：前趋图是指一个有向无循环图，可记为DAG。

用于描述进程之间执行的先后顺序。

2.试画出下面四条语句的前趋图：S1：a=x+y；S2：b=z+1；S3：c=a-b；S4：w=c+1；答：3.为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，以及为完成同一项任务而相互合作，致使在这些并发执行的程序之间形成了相互制约的关系，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。

5.在操作系统中为什么要引入进程的概念？它会产生什么样的影响？答：为了能使程序并发执行，并且可以对并发执行的程序加以描述和控制，人们引入了“进程”的概念。

影响：使程序的并发执行得以实行。

6.试从动态性、并发性和独立性上比较进程和程序。

答：a.动态性是进程最基本的特征，还表现在“由创建而产生，由调度而执行，由撤消而消亡”。

进程实体有一定的生命期，而程序则只是一组有序指令的集合，因而是静态。

b.并发性是进程的另一重要特征，同时也成为OS的重要特征，引入进程的目的也是正是为了使其进程实体能和其他进程实体并发执行，而程序是不能参与并发执行的。

C.在传统的OS中，独立性是指进程实体是一个能独立运行、独立获得资源和独立接受调度的基本单位。

凡未建立PCB的程序都不能作为一个独立的单位参与运行。

7.试说明PCB的作用具体表现在哪几个方面，为什么说PCB是进程存在的唯一标志？答：PCB是进程实体的一部分，是操作系统中最重要的记录型数据结构。

作用是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序，成为一个能独立运行的基本单位，成为能与其它进程并发执行的进程。

OS是根据PCB对并发执行的进程进行控制和管理的。

19.为什么要在OS中引入线程？答：在操作系统中引入线程，是为了减少程序在并发执行时所付出的时空开销，使OS 具有更好的并发性。

21.试从调度性、并发性、拥有资源及系统开销方面对进程和线程进行比较。

答：a.调度性：在传统OS中，进程是作为独立调度和分派的基本单位，是能独立运行的基本单位，而在引入线程的OS中，把线程作为调度和分派的基本单位，线程是能独立运行的基本单位，而把进程作为资源拥有的基本单位。

b.并发性：在引入线程的OS中，不仅进程之间可以并发执行，而且在一个进程中的多个线程之间亦可并发执行，甚至允许在一个进程中的所有线程都能并发执行。

同样，不同进程中的线程也能并发执行，这使得OS具有更好的并发性。

c.拥有资源：进程可以拥有资源，并作为系统中拥有资源的一个基本单位。

然而，线程本身并不拥有系统资源，而是仅有一点必不可少的、能保证独立运行的资源，线程可以访问该进程中所拥有的资源。

d.系统开销：在创建或撤消进程时，系统都要为之分配和回收进程控制块、分配或回收其他资源，如内存空间和I/O设备等。

OS为此所付出的开销，明显大于线程创建或撤消时所付出的开销。

类似地，在进程切换时，涉及到进程上下文的切换，而进程的切换代价也远低于进程的。

23.何谓用户级线程和内核支持线程？答：用户级线程：是在用户空间中试下你的。

对线程的创建、撤消、同步与通信等功能，都无需内核的支持，即用户级线程是与内核无关的。

内核支持线程：在OS中的所有进程，无论是系统进程还是用户进程，都是在操作系统内核的支持下运行的，是与内核紧密相关的。

而内核支持线程KST同样也是在内核的支持下运行的，它们的创建、阻塞、撤消和切换等，也都是在内核空间实现的。

为了对内核线程进行控制和管理，在内核空间也为每一个内核线程设置了一个线程控制块，内核根据该控制块而感知某线程的存在，并对其加以控制。

24.试说明用户级线程的实现方法。

答：用户级线程是在用户空间实现的。

所有的用户级线程都具有相同的结构，它们都运行在由运行时系统和内核控制线程实现的中间系统上。

运时系统用于管理和控制线程的函数的集合。

内核控制线程通过系统调用来获得内核提供的服务作为，利用轻型进程作为中间系统。

第二章处理机调度与死锁8.在抢占调度方式中，抢占的原则是什么？答:优先权原则、短进程优先原则和时间片原则。

9.在选择调度方式和调度算法时，应遵循的准则是什么？答：a.面向用户的准则：周转时间短、响应时间快、截止时间的保证、优先权准则。

b.面向系统的准则：系统吞吐量高、处理机利用率好、各类资源的平衡利用。

10.在批处理系统、分时系统和实时系统中，各采用哪几种进程（作业）调度算法？答：批处理系统的调度算法：短作业优先、优先权、高响应比优先、多级反馈队列调度算法。

分时系统的调度算法：时间片轮转法。

实时系统的调度算法：最早截止时间优先即EDF、最低松弛度优先即LLF算法。

11.何谓静态和动态优先级？确定静态优先级的依据是什么？答：静态优先级是在创建进程时确定的，在进程的整个运行期间保持不变。

动态优先级是指在创建进程之初，先赋予其一个优先级，然后其值随进程的推进或等待时间的增加而改变，以便获得更好的调度性能。

确定静态优先级的依据是：进程类型、进程对资源的需求和用户要求。

13.在时间片轮转法中，应如何确定时间片的大小？答：时间片应略大于一次典型的交互需要的时间。

一般应考虑三个因素：系统对相应时间的要求、就绪队列中进程的数目和系统的处理能力。

21.什么是最早截止时间优先调度算法？举例说明之。

答：根据任务的开始截止时间确定的任务优先级，任务的截止时间愈早，其优先级愈高，具有最早截止时间的任务排在队列的队首。

举例：非抢占调度方式用于非周期实时任务。

该例中具有四个非周期任务，它们先后到达。

系统先调度任务1执行，在任务1执行期间，任务2、3又先后到达。

由于任务3的开始截止时间早于任务2的，故系统在任务1后将先调度任务3执行。

在此期间又到达作业4，其开始截止时间仍是早于任务2的，故在任务3执行完后，系统又先调度任务4执行，最后才调度任务2执行。

图 EDF算法用于非抢占调度方式22.什么是最低松弛度优先调度算法？举例说明之。

答：该算法在确定任务的优先级时，根据的是任务的紧急程度。

任务紧急程度愈高，赋予该任务的优先级就愈高，以使之优先执行。

例如，一个任务在200ms时必须完成，而它本身所需要的运行时间是100ms，因此调度程序必须在100ms之前调度执行，该任务的紧急程度为100ms。

又如另一任务在400ms时必须完成，它本身需要运行150ms，则其松弛程度为250ms。

第三章存储器管理5.何谓运行时动态链接？运行时动态链接方式有何优点？答：运行时动态链接方式，是装入时链接方式的一种改进，将对某些模块的链接推迟到程序执行时才进行。

亦即，在执行过程中，当发现一个被调用模块尚未装入内存时，立即由OS去找到该模块，并将之装入内存，将其链接到调用者模块上。