1、分时系统虽然也要求可靠性，但相比之下，实时系统则要求系 统高度可靠。5.实时系统分为哪两种类型？实时控制系统、实时信息处理系统。6.操作系统的主要特征是什么？并发性、共享性、虚拟性、不确定性。7.操作系统和用户的接口有几种？他们各自用在什么场合？答：有两种：命令接口、程序接口；命令接口：分为联机命令接口、脱机命令接口和图形用户界面接口，它是为 方便用户控制自己的作业。程序接口：又称系统调用，是为用户在程序一级访问操作系统功能而设置的， 是用户程序取得操作系统服务的唯一途径，它由一组系统调用构成，每个系 统调用完成一个特定的功能。8.“操作系统是控制硬件的软件”这一说法确切吗？为什么？不正确，操
2、作系统不仅仅在控制硬件，同时它还控制着计算机的软件。所以 说操作系统是控制硬件的软件是不正确的。9设内存中有三道程序，A，B，C,他们按A-B-C的先后次序执行，它们进行 “计算”和“I/O操作”的时间如表1-2所示，假设三道程序使用相同的I/O设 备。（1）试画出单道运行时三道程序的时间关系图，并计算完成三道程序要花多 少时间。总时间=20+30+10+30+50+20+10+20+10=200（2）试画出多道运行时三道程序的时间关系图，并计算完成三道程序要花多 长时间。程序A程序B程序C1 C_ _ nI/O操作 _IBI/O操作13020 50 60 70 80 90 100 120 1
3、40总时间=13010将下列左右两列词连接起来形成意义最恰当的 5对DOS网络操作系统OS/2 .X自由软件UNIX次Q多任务LINUX单任务Win dows NT、为开发操作系统而设计 c语言11.选择一个现代操作系统，查找和阅读相关的技术资料，写一篇该操作系统如 何运行内存管理、存储管理、设备管理和文件管理的文章。习题二1.操作系统中为什么要引入进程的概念？为了实现并发进程之间的合作和协调，以及保证系统的安全，操作系统在进程管理方面要做哪些工作？（1）为了从变化的角度动态地分析研究可以并发执行的程序，真实地反 应系统的独立性、并发性、动态性和相互制约，操作系统中就不得不引入“进 程”的概念
4、；（2）为了防止操作系统及其关键的数据结构， 受到用户程序有意或无意的破 坏，通常将处理机的执行状态分成 核心态和用户态；对系统中的全部进程实 行有效地管理，其主要表现是对一个进程进行创建、撤销以及在某些进程状 态之间的转换控制，2.试描述当前正在运行的进程状态改变时，操作系统进行进程切换的步骤。（1）就绪状态运行状态。处于就绪状态的进程，具备了运行的条件， 但由于未能获得处理机，故没有运行。（2）运行状态就绪状态。正在运行的进程，由于规定的时间片用完而被暂 停执行，该进程就会从运行状态转变为就绪状态。（3）运行状态阻塞状态。处于运行状态的进程，除了因为时间片用完而暂 停执行外还有可能由于系统
5、中的其他因素的影响而不能继续执行下去。3.现代操作系统一般都提供多任务的环境，试回答以下问题。（ 1） 为支持多进程的并发执行，系统必须建立哪些关于进程的数据结构？为支持进程的并发执行，系统必须建立“进程控制块（ PCB）”，PCB的组织方式常用的是链接方式。（ 2） 为支持进程的状态变迁，系统至少应该供哪些进程控制原语？进程的阻塞和唤醒原语和进程的挂起和激活原语。（3） 当进程的状态变迁时，相应的数据结构发生变化吗？创建原语：建立进程的PCB并将进程投入就绪队列。； 撤销原语：删除进程的PCB并将进程在其队列中摘除； 阻塞原语：将进程PCB中进程的状态从运行状态改为阻塞状态， 并将进 程投入
6、阻塞队列；唤醒原语：将进程PCB中进程的状态从阻塞状态改为就绪状态， 并将进 程从则色队列摘下，投入到就绪队列中。4.什么是进程控制块？从进程管理、中断处理、进程通信、文件管理、设备管理 及存储管理的角度设计进程控制块应该包含的内容。（1）进程控制块是用来描述进程本身的特性、进程的状态、进程的 调度信息及对资源的占有情况等的一个数据结构； （2）为了进程管理，进程控制块包括以下几方面。a） 进程的描述信息，包括进程标识符、进程名等。b） 进程的当前状况。c） 当前队列链接指针。d） 进程的家族关系。 为了中断处理，进程控制块的内容应该包括处理机状态信息和各种寄存器的内容。为了内存管理的需要，进
7、程控制块的内容应该包括进程使用的信号量、 消息队列指针等。为了设备管理，进程控制块的内容应该包括进程占有资源的情况。5.假设系统就绪队列中有10个进程，这10个进程轮换执行，每隔300ms轮 换一次，CPU在进程切换时所花费的时间是10ms，试问系统化在进程切换上 的开销占系统整个时间的比例是多少？因为每隔300ms换一次进程，且每个进程切换时所花费的时间是 10ms， 则系统化在进程切换上的开销占系统整个时间的比例是 10/（300+10）=3.2%6.试述线程的特点及其和进程之间的关系。（1）特点：线程之间的通信要比进程之间的通信方便的多；同一进程内 的线程切换也因为线程的轻装而方便的多。
8、同时线程也是被独立调度的分配 的；（2）线程和进程的关系： 线程和进程是两个密切相关的概念， 一个进程至少 拥有一个线程，进程根据需要可以创建若干个线程。线程自己基本上不拥有 资源，只拥有少量必不可少的资源（线程控制块和堆栈）7.根据图 2-18，回答以下问题。（1） 进程发生状态变迁 1、3、4、6、7的原因。 1 表示操作系统把处于创建状态的进程移入就绪队列； 3表示进程 请求 I/O 或等待某事件； 4 表示进程用行的时间片用完； 6表示 I/O 完 成或事件完成； 7 表示进程完成。（2） 系统中常常由于某一进程的状态变迁引起另一进程也产生状态变迁，这种变迁称为因果变迁。下述变迁是否为
9、因果变迁：32,45,72,36 是说明原因。3-2是因果变迁，当一个进程从运行态变为阻塞态时，此时 CPU空闲,系统首先到高优先级队列中选择一个进程。4-5是因果变迁，当一个进程运行完毕时，此时 CPU空闲，系统首先到高 优先级队列中选择进程，但如果高优先级队列为空，则从低优先队列中选择一个 进程。7-2是因果变迁，当一个进程运行完毕时， CPU空闲，系统首先到高优先级队列中选择一个进程。3-6不是因果变迁。一个进程阻塞时由于自身的原因而发生的，和另一个 进程等待的时间到达没有因果关系。（3）根据此进程状态转换图，说明该系统 CPU调度的策略和效果。片为100ms如果高优先级就绪队列为空，则
10、从低优先级就绪队列选择进程，并 且赋予该进程的时间片为500ms这种策略一方面照顾了短进程，一个进程如果在100ms运行完毕它将退出系 统，更主要的是照顾了 I/O量大的进程，进程因I/O进入阻塞队列，当I/O完成 后它就进入了高优先级就绪队列，在高优先级就绪队列等待的进程总是优于低优 先级就绪队列的进程。而对于计算量较大的进程，它的计算如果在100ms的时间 内不能完成，它将进入低优先级就绪队列，在这个队列的进程被选中的机会要少， 只有当高优先级就绪队列为空，才从低优先级就绪队列选择进程，但对于计算量 大的进程，系统给予的适当照顾时间片增大为 500ms8.回答以下问题。（1）若系统中没有运
11、行进程，是否一定没有就绪进程？是，因为当CPU空闲时，系统就会在就绪队列里调度进程，只有 当就绪队列为空时，系统中才没有运行程序。（2）若系统中既没有运行进程，也没有就绪进程，系统中是否就没有阻塞 进程？解释。不一定，当运行的程序都因为请求I/O或等待事件时而进入阻塞， 系统中就没有就绪进程。（3）如果系统采用优先级调度策略，运行的进程是否一定是系统中优先级 最高的进程？不一定，若优先级高的进程进入阻塞状态时，而且优先级高的就 绪队列里没有等待的进程，这时就会调度优先级低的就绪队列的进程9.假如有以下程序段，回答下面的问题。S1: a=3-x;S2: b=2*a;S3: c=5+a;（1）并发
12、程序执行的Bernstein条件是什么？若P1和P2R并发执行，当且仅当 R（P1）n W（P2） U R（P2）G W（P1） Uw（pi）n w（P2）=时才满足。（2）试画图表示它们执行时的先后次序。 利用Bernstein条件证明，S1、S2和S3哪两个可以并发执行，哪两个不能 答：R（s1）=x,W（s1）=a;R（s2）=a,W（s2）=b;R（s3）=a,W（s3）=c;（1）.R（s1）A W（s2）U R（s2）A W（s1）U W（s1）n W（s2）=a则 s1 和 s2不能并发执行；（2）. R（s1n W（s3）U R（s3）n W（s1）U W（s1）n W（s3）
13、=a则 s1 和 s3 不能并发执行;（3）. R（s2n W（s3） U R（s3）n W（s2）U W（s2）n W（s3）=则 s2 和 s3 可以并发执行。习题三1.一下进程之间存在相互制约关系吗？若存在，是什么制约关系？（1）几个同学去图书馆借同一本书。互斥关系；因为他们要借同一本书，不可能同时借到，所以互斥。（2）篮球比赛中两队同学争抢篮板球。因为争抢同一个篮板，存在互斥关系。（3）果汁流水线生产中捣碎、消毒、灌装、装箱等各道工序。同步关系；他们必须相互协作才能使进程圆满完成。（4）商品的入库出库。因为商品出库可以为入库提供空间。（5）工人做工和农民种粮。没有制约关系。2.在操作系
14、统中引入管程的目的是什么？条件变量的作用是什么？用信号量可以实现进程的同步于互斥，但要设置许多信号量，使用大量的P、V操作，而且还要仔细安排P操作的排列次序，否则将会出现错误的结 果或是死锁现象。为了解决这些问题引进了管程；条件变量的作用是使进程不仅能被挂起，而且当条件满足且管程再次可用时，可以恢复该进程并允许它在挂起点重新进入管程。3.说明P、V操作为什么要设计成原语。用信号量S表示共享资源，其初值为1表示有一个资源。设有两个进程 申请该资源，若其中一个进程先执行 P操作。P操作中的减1操作有3跳及其指令组成：去S送寄存器R;R-1送S。若P操作不用原语实现，在执行了前 述三条指令中的2条，
15、即还未执行R送S时（此时S值仍为1），进程被剥夺 CPU另一个进程执行也要执行P操作，执行后S的值为0,导致信号量的值 错误。正确的结果是两个进程执行完 P操作后，信号量S的值为-1,进程阻塞。4. 设有一个售票大厅，可容纳200人购票。如果厅内不足200人则允许进入， 超过则在厅外等候；售票员某时只能给一个购票者服务，购票者买完票后就 离开。试问：（1）购票者之间是同步关系还是互斥关系？互斥关系。（2）用P、V操作描述购票者的工作过程。semaphore empty=200;semaphore mutex=1;semaphore wait in g=0 ；void buy（） p（empty
16、）;p（mutex）;买票v（mutex）; v（empty）;void wait in g（）p（empty）;等待；wait in g+;5.进程之间的关系如图3-16所示，试用P、V操作描述它们之间的同步。semaphore A,B,C,D,E,F,G=0 ; S1,V（A）,V（B）;P（A）,S2,V（C）;P（B）,S3,V（D）,V（E）;P（D）,S4,V（F） ；P（E）,S5,V（G） ；P（C）,P（F）,P（G）,S6 ；6.有4个进程P1、P2、P3、P4共享一个缓冲区，进程 P1向缓冲区存入消息， 进程 P2、 P3、 P4 从缓冲区中取消息，要求发送者必须等三个进
17、程都取过本 消息后才能发送下调消息。缓冲区内每次只能容纳一个消息，用 P、 V 操作描述四个进程存取消息的情况。 semaphore p 1 =0；semaphore p2， p3,p4=1；semaphore cout=0 ； semaphore mutex=1 ；void main （）P（p2） ；P（p3）；P（4） ；V（cout） ；write p1（）P（p1）；P（metux）；P（cout） ；存入消息；V（p1） ；V（metux） ；Read p2（） P（mutex） ；P（p1） ；读消息；V（p1）；V（p2）；V（metux）；Read p3（）V（p3）；Rea
18、d p4（）V（p4） ； V（metux） ；7.分析生产者一一消费者问题中多个 P操作颠倒引起的后果 答： semaphore mutex=1；semaphore empty=n ；semaphore full=0 ；int i,j ；ITEM buffern;ITEM data_p,data_c;消费者进void producer（）/* 生产者进程 */ void consumer（） /* 程*/while（true）P（mutex）;P（empty）;bufferi=data_p; i=（i+1）%n; P（mutex） ;P（full）;data_c=bufferj;j=（j+1
19、）%n;V（mutex）;V（empty）;V（full）; 若把生产者进程的P操作颠倒，消费者进程的P操作颠倒（如图），则生产者 进程执行到 V（mutex） 时，消费者就可以执行 P（mutex） 但由于 full=0 ，消费 者进程不可执行 P（full）; 当生产者进程执行完 V（full） 后， full=1 ，但由于 mutex=O,消费者进程无法执行，造成死锁。8 读者写者问题中写者优先的实现。答: semaphore Wmutex， Rmutex=1；int Rcount=O ；semaphore mutex=1void reader （） /* 读者进程 */P（mutex）
20、;P（Rmutex）;If（Rcount=O） P（wmutex）;Rcount=Rcount+1 ;V（Rmutex）;Jread;/* 执行读操作 */P（Rmutex）；Rcount=Rcount-1；if （Rcount=O） V（ wmutex）；V（ Rmutex）；void writer（） /* 写者进程 */ P（wmutex）; ?write ；/* 执行写操作 */V（Wmutex）;9 写一个用信号量解决哲学家进餐问题不产生锁死的算法 semaphore chopstick5=1,1,1,1,1;void philosopher （）while（true）P（chops
21、ticki）;P（chopstick（i+1）%5）;eat ; V（chopsticki）;V（chopstick（i+1）%5）; think;；10.一个文件可有若干个不同的进程所共享，每个进程具有唯一的编号。假定文件可由满足下列限制的若干个不同的进程同时访问，并发访问该文件的 哪些进程的编号的总和不得大于 n,设计一个协调对该文件访问的管程。11.用管程解决读者一一写者问题，并采用公平原则。习题四1.某进程被唤醒后立刻投入运行，能说明该系统采用的是可剥夺调度算法吗？不能说明，因为如果现在就绪队列中没有进程，那么唤醒的进程会立刻 投入运行。2.在哲学家进餐问题中，如果将先拿起左边筷子的哲
22、学家称为左撇子， 先拿起 右边筷子的哲学家称为右撇子。请说明在同时存在左、右撇子的情况下，任 何的就坐安排都不能产生锁死。任何的就坐安排都不会构成环路，这就符合避免死锁的条件，所以不会 产生死锁。3.系统中有5个资源被4个进程所共享，如果每个进程最多需要2个这种资源， 试问系统是否会产生锁死？不会产生死锁；因为因为资源数可以满足进程的需要，当其中的一个进 程争取到剩下的一个资源可以执行，当执行完成以后会释放资源，供其他进 程使用，所以不会产生死锁。4.计算机系统有8台磁带机，由N个进程竞争使用，每个进程最多需要 3台。 问：N为多少时，系统没有死锁的危险？当n为1、2、3时，没有死锁的危险；因
23、为当n小于3时，每个进程分 配2台磁带机，还有磁带机剩余，那么当其中的一个进程得到剩余的磁带机 则可运行，运行结束后会释放磁带机，供其他进程使用，系统不会有死锁的 危险；当n为4时，每台分配2台时没有剩余，则会产生死锁，当大于 5时 同样会死锁。5.系统有5个进程，它们的到达时间和服务时间如表 4-8所示。新进程（没有 运行过）和老进程（运行过的进程）的条件相同时，假定系统选新进程运行。表4-8进程情况进程名到达时间服务时间A326C4D5E8若按先来先服务（FCF$、时间片轮法（时间片q=1）、短进程优先（SPN、 最短剩余时间优先（SRT时间片q=1）、响应比高者优先（HRRN及多级反 馈队列（MFQ,第一个队列的时间片为 1,第i（i1、个队列的时间片q=2（i-1）算法进行CPU调度，请给出各个进程的完成时间、周转时间、带权周转时间，及所有的进程的平均周转时间和平均带权周转时间。平均周转时间平均带权周转时间:CFS完成时间9131820周转时间7128.6带权周转11.172.252.42.56时间片轮转1715161410.81.332.673.252.83.52.71SPN117.62.751.5SRT107.21.81.56RRN2.14
