操作系统 习题及答案

第5章 操作系统习题 P140-142

一、 复习题

1、什么是操作系统

答：操作系统（Operating System，简称OS）是管理计算机系统资源、控制程序执行，改善人机界面，提供各种服务，合理组织计算机工作流程和为用户使用计算机提供良好运行环境的一类系统软件。 （P114）

2、操作系统的基本功能是什么

答：操作系统是用户与计算机硬件之间的接口。使得用户能够方便、可靠、安全、高效地操纵计算机硬件和运行自己的程序。操作系统合理组织计算机的工作流程，协调各个部件有效工作，为用户提供一个良好的运行环境。操作系统是计算机系统的资源管理者，负责管理包括处理器、存储器、I/O设备等硬件资源和程序和数据等软件资源，跟踪资源使用情况，监视资源的状态，满足用户对资源的需求，协调各程序对资源的使用冲突；为用户提供简单、有效使用资源统一的手段，最大限度地实现各类资源的共享，提高资源利用率。 （P115）

3、操作系统的基本组成有哪些

答：操作系统构成的基本单位包括内核和进程、线程。内核对硬件处理器及有关资源进行管理，给进程的执行提供运行环境。进程是程序动态执行的过程。 （P114-115）

4、操作系统如何分类

答：根据系统运行的方式分类，操作系统的基本类型有三种：批处理系统、分时系统和实时系统。具备全部或兼有两者功能的系统称通用操作系统。根据系统的运行环境分类的操作系统有：微机操作系统、网络操作系统、分布式操作系统和嵌入式操作系统。 （P116-117）

5、什么是进程它与程序是什么关系

答：进程是一个可并发执行的具有独立功能的程序关于某个数据集合的一次执行过程，也是操作系统进行资源分配和保护的基本单位。程序是静态的概念，它以文件形式存在于辅助存储器中，进程是动态的概念，程序执行时创建进程，一个程序多次执行创建多个进程，这多个进程可同时存在于机器的内存中。进行执行完成后结束，进程终止，但程序本身仍然存在，并不因进程的终止而消失。 （P119-124）

6、什么是死锁死锁产生的原因是什么

答：在系统运行过程中，多个进程间相互永久等待对方占用的资源而导致各进程都无法继续运行的现象称为“死锁”。发生死锁后，实际上各进程都占有一定的资源而都不能正常使用，系统的资源实际上被罢占并空闲的，是严重的资源的浪费；若无外力作用，进程不能自己从死锁中解脱出来。

产生死锁的原因主要是：系统资源不足，进程会因争夺有限的资源而陷入死锁；进程运行推进的顺序不合适，进程运行推进顺序与速度不同，也可能产生死锁；资源分配不当等。 （P123-124）

7、什么是虚拟存储器应如何设置

答：在存储管理方式中，利用辅助存储器扩展主存以便于处理规模更大的作业，称为虚拟存储器。

这样可使主存空间能充分被利用，而且用户编制程序时可以允许的逻辑地址空间大于主存储器的绝对地址空间。对于用户来说，如同计算机系统具有一个容量更大的主存储器。

虚拟存储器一般设置为物理内存容量的到2倍大小比较合适。 （P125-126）

8、文件系统的主要作用是什么如何建立文件系统

答：文件系统即文件管理系统。它的主要作用是以文件的形式，对外存储器的空间进行管理，对用户提供文件的按名存取、共享和保护等功能，为用户提供一整套方便有效的文件使用和操作方法。文件系统能保证存取速度快、存储空间利用率高、数据可共享、安全可靠。

在磁盘上建立文件系统的过程就是初始化，也就是将记录数据的结构写到磁盘上。建立文件系统要根据操作系统的需要，不同的操作系统要用不同的文件系统进行格式化。 （P126-133）

9、简述文件的访问方式，各有什么特点适合用什么形式的存储方式实现

答：用户访问文件的方式就是文件的存取方法，包括顺序存取和随机存取方式。顺序存取方法就是按照文件中记录排列的实际顺序依次进行存取操作。随机存取方法就是用户操作记录的次序与文件中记录的排列顺序是没有对应关系的。对于随机存取，需要有一种方法确定所需操作的记录，通常是用一种数学方法确定记录的位置，然后将直接对该位置的记录进行操作。对于顺序存取的文件采用连续存储相比其他存储方式组织简单；对于随机存取的文件，适合采用链式存储和随机存储。 （P127-129）

10、试比较顺序文件、索引文件、散列文件的优缺点。

答：顺序文件是根据记录的序号或记录的相对位置来进行存取的，其存取、搜索和修改效率较低；索引文件的检索方式为直接存取或按关键字存取，其存取和修改等操作效率较高，但占用空间较顺序文件大；用哈希法构造的文件称为散列文件，在建立数据集合的存储结构时利用记录的关键字进行某种运算后直接确定记录的存储位置，占用空间较索引文件少，但耗费处理器时间较多。（P130-131）

11、缓冲技术的基本思想是什么它有什么作用

答：缓冲技术的基本思想如下：在系统的主存储器中设置专门供I/O操作使用的I/O 缓冲区。当一个进程执行写操作输出数据时，先向系统申请一个输出缓冲区，然后将数据高速送到缓冲区，此时进程可以继续运行；同时系统将缓冲区内容写到I/O 设备上。当一个进程执行读操作输入数据时，先向系统申请一个输入缓冲区，系统将一个物理记录的内容读到缓冲区中，然后根据进程要求，把当前需要的逻辑记录从缓冲区中选出并传送给进程。

缓冲技术的作用是提高CPU 和I/O 设备的并行性，以及I/O 设备和I/O 设备之间的并行性，从而提高整个系统的效率。相当于将外设的速度提高到与内存芯片的速度等级。 （P134）

12、常用的操作系统有哪几种它们有什么区别

答：目前计算机用户常用的操作系统有Windows、UNIX和Linux。

Windows是Microsoft 公司的产品，主要用于个人电脑，其特点是有良好的图形用户界面，丰富的多媒体和网络功能。UNIX是一个通用、交互型分时操作系统。现已成为操作系统的一种标准，而不是指一个具体操作系统。许多公司和大学都推出了自己的UNIX系统，用于专业领域的计算机，如工作站、大型机和巨型机等。Linux是一个开放源代码，UNIX类的操作系统。作为自由软件，在其上开发软件成本较低，它广泛用于构建Internet服务器。 （P135-138）

二、 练习题

（一）填空题

1、具有及时性和高可靠性的操作系统是____________。

{__实时操作系统__}（P117）

2、操作系统是用户与计算机硬件之间的______。操作系统合理组织计算机的_______，协调各个部件有效工作，为用户提供一个良好的运行环境。操作系统是计算机系统的_____管理者。在计算机系统中，硬件资源包括______、_______、________等；软件资源包括_____和______等。

{ 接口 工作流程 资源 处理器 存储器 _I/O设备 _程序_ 数据 }（P115）

3、构成操作系统的基本单位除______之外，主要有______和______。

{_内核_ 进程_ 线程_ }（P114）

4、操作系统的基本类型有__________、__________和__________三种。具备全部或兼有两者功能的系统称通用操作系统。随着硬件技术的发展和应用深入的需要，新发展和形成的操作系统有：__________、__________、__________和嵌入式操作系统。

{_批处理_ 分时操作系统 实时操作系统 微机操作系统_、_网络操作系统_、_分布式操作系统 } （P116）

5、现代操作系统往往采用__________与__________相结合的方式来完成多处理器调度。

{ _进程调度_ _线程调度_ } （P119）

6、处理器管理的一个主要工作是对进程的控制，对进程的控制包括：_______、阻塞进程、_______、_______、激活进程、_______和撤销进程等。

{ __创建进程_ _唤醒进程_ 挂起进程_ _终止进程_ } （P123）

7、存储器可以分为寄存器、_______、主存储器、_______、固定磁盘、_______等七个层的层次结构。

{_高速缓存_ _磁盘缓存_ 可移动存储介质_ } （P125）

8、操作系统中负责管理和存储文件信息的软件机构称为文件管理系统，简称文件系统。它用统一的方式管理用户和系统信息的______、______、______、______和保护，并为用户提供一整套方便有效的文件使用和操作方法。

{ _存储_、_检索_、_更新_、_共享_ } （P126）

9、作业管理的基本功能包括__________________________________________。

{ _安排作业的运行秩序、为作业分配资源、运行作业、作业结束后回收资源_ } （P120）

10、从结构上看每个进程由___________________________________________组成。

｛ 程序、数据、进程控制块(PCB) ｝

（二）选择题

1、下列属于操作系统的软件有____。

A、UNIX B、WinZip C、AutoCAD D、Excel

{A} （P136）

2、在计算机领域中，所谓“裸机”是指__ __。

A、单片机 B、单板机

C、没有安装任何软件的计算机 D、只安装了操作系统的计算机

{C}

3、在操作系统的分类中，有一类称为分时系统。它在处理各用户任务时的工作方式是______。

A、逐个处理各用户的任务 B、顺序处理各用户的任务

C、并行处理各用户的任务 D、轮流处理各用户的任务

{D} （P117）

4、操作系统负责管理计算机系统的_______。

A、程序； B、文件； C、资源； D、进程

{C}（P114）

5、Windows属于下列哪一类操作系统

A、微机操作系统 B、网络操作系统 C、分布式操作系统 D、嵌入式操作系统

{A}（P117）

6、操作系统中的高级调度是指： 。

A、作业调度 B、进程调度 C、进程交换调度 D、线程调度

{A}（P119）

7、要求进程一次性申请所需的全部资源，是破坏了死锁必要条件中的哪一条

A、互斥 B、请求与保持 C、不剥夺 D、循环等待

{B}（P124）

8、MS-DOS系统中的磁盘文件物理结构属于：

A、连续文件 B、链接文件 C、索引文件 D、散列文件

{B}（P124）

9、下列哪一条不是批处理系统的优点

A、吞吐量大 B、资源利用率高 C、系统开销小 D、响应及时

{ D }（P116）

10、UNIX 属于下列哪一类操作系统

A、实时操作系统 B、嵌入式操作系统 C、分时操作系统 D、批处理

{ C } （P136）

11、I/O请求完成会导致哪种进程状态演变

A、就绪 → 执行 B、等待 → 就绪 C、挂起 → 执行 D、执行 → 挂起

{ B } （P123）

12、“临界资源”是指：

A、正在被占用的资源 B、不可共享的资源

C、一次只能被一个进程使用的资源 D、可同时使用的资源

{ C } （P124）

13、对资源编号，要求进程按照序号顺序申请资源，是破坏了死锁必要条件中的哪一条

A、互斥 B、请求与保持 C、不剥夺 D、循环等待

{ D } （P124）

14、MS-DOS系统中的命令文件使用哪种后缀名

A、EXE B、COM C、BAT D、SYS

{ C }

15、作业由后备状态转变为执行状态是通过以下那个调度程序实现的（ ）

Ａ、作业调度 Ｂ、进程调度

Ｃ、中级调度 Ｄ、驱臂调度

{ A } （P120）

（三）判断题

1、早期批量处理解决了手工操作阶段的操作联机问题。 （对）

2、交互性是批处理系统的一个特征。 （错）

3、所谓并行是指两个或两个以上的事件在同一时刻发生。 （对）

4、进程就是作业。 （错）

5、用户在编程时直接使用物理地址的存储分配方式为静态方式。 （对）

6、进程在不同的系统中有不同的术语名称，如任务（task）和活动（active）等。 （对）

7、单处理器的调度和多处理器的调度没有区别。 （错）

8、产生死锁的四个必要条件，互为独立。 （对）

9、破坏死锁的四个必要条件就能防止死锁发生。 （对）

10、存储器越高层次，CPU访问越直接，速度越快，成本越高，配置的容量越小。（对）

（四）讨论题

1、一台计算机有一个cache、主存储器和用作虚拟存储器的磁盘，假设访问cache中的字需要10ns的定位时间；如果该字在主存储器中而不在cache中，则需要50ns的时间载入cache，然后再重新开始定位；如果该字不在主存储器中，则需要10ms的时间从磁盘中提取，然后需要50ns复制到cache中，然后再开始定位。cache的命中率是，主存储器的命中率是0．8，在该系统中访问一个被定位的字所需要的平均时间为多少（单位：ns）

答：

该字在cache中，需要10ns，占90%

该字在主存储器，需要10ns+50ns+10ns=70ns，占10%*80%

该字在磁盘中，需要10ns+50ns +10ms+50ns+10ns=10,000,120ns，占10%*20%

平均时间为：10*+70*+*=240017ns。

（解该题需要结合概率论的有关知识）

2、假设系统中有M个可用资源，N 个进程，设每个进程需要的资源数为W。 请按以下给出的 M、

N 和 W ，试分析些情况可能发生死锁，哪些情况不会出现死锁，为什么

(1). M=2,N=1,W=1; (2). M=3,N=2,W=1; (3). M=3,N=2,W=3; (4). M=6,N=3,W=2;

答：

根据可能发生死锁的原因主要是：系统资源不足。进程的资源请求都能够得到满足，死锁出现的可能性就很低，否则就会因争夺有限的资源而陷入死锁。进程运行推进的顺序不合适。进程运行推进顺序与速度不同，也可能产生死锁。资源分配不当等。

只有第1种情况不会发生死锁，因为其只有1个进程，且资源充足，上述三个原因都不能成立。其他几种情况，都有多个进程，即使资源充足，如果分配不当也会产生死锁；只是资源相对充分的情况下，产生死锁的可能性较小。在后三种情况下，第2种情况产生死锁的可能性最小，因为其资源相对充分，资源总量大于进程需求总量；第3种情况产生死锁的可能性最大，相对进程的需求而言，资源相对紧张；第4种情况资源总量与进程需求量相当，产生死锁的可能性介于第2和第4种情况之间。

3、试述设备管理方式。

参考P133-135页相关内容

4、试分析驱动程序的作用。

参考P134-135页相关内容

5、简述文件的访问方式，各有什么特点适合用什么形式的存储方式实现

参考P126-133页相关内容

6、试比较顺序文件、索引文件、散列文件的优缺点。

参见第复习题10