1、計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)課后答案計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)【第一章】3. 試說明推動多道批處理系統(tǒng)形成和發(fā)展的主要動力是什么?不斷提高計(jì)算機(jī)資源利用率和系統(tǒng)吞吐量的需要；4. 何謂脫機(jī)I/O和聯(lián)機(jī)I/O?a. 脫機(jī)輸入輸出方式(Off-Line I/O)是為了解決人機(jī)矛盾及CPU和I/O設(shè)備之間速度不匹配而提出的.它減少了CPU的空閑等待時(shí)間，提高了I/O速度.具體內(nèi)容是將用戶程序和數(shù)據(jù)在一臺外圍機(jī)的控制下，預(yù)先從低速輸入設(shè)備輸入到磁帶上，當(dāng)CPU需要這些程序和數(shù)據(jù)時(shí)，在直接從磁帶機(jī)高速輸入到內(nèi)存，從而大大加快了程序的輸入過程，減少了CPU等待輸入的時(shí)間，這就是脫機(jī)輸入技術(shù);當(dāng)程序運(yùn)行完畢或告一段落，CPU需要輸出

2、時(shí)，無需直接把計(jì)算結(jié)果送至低速輸出設(shè)備，而是高速把結(jié)果輸出到磁帶上，然后在外圍機(jī)的控制下，把磁帶上的計(jì)算結(jié)果由相應(yīng)的輸出設(shè)備輸出，這就是脫機(jī)輸出技術(shù).b. 若這種輸入輸出操作在主機(jī)控制下進(jìn)行則稱之為聯(lián)機(jī)輸入輸出方式. 5. 試說明推動分時(shí)系統(tǒng)形成和發(fā)展的主要動力是什么?用戶的需要.即對用戶來說，更好的滿足了人-機(jī)交互，共享主機(jī)以及便于用戶上機(jī)的需求. 6. 試說明實(shí)時(shí)任務(wù)的類型和實(shí)時(shí)系統(tǒng)的類型.a. 實(shí)時(shí)任務(wù)的類型按任務(wù)執(zhí)行時(shí)是否呈現(xiàn)周期性來劃分，分為周期性實(shí)時(shí)任務(wù)和非周期性實(shí)時(shí)任務(wù)；-根據(jù)對截止時(shí)間的要求來劃分，分為硬實(shí)時(shí)任務(wù)和軟實(shí)時(shí)任務(wù);b. 通常把要同達(dá)行實(shí)時(shí)控制的系統(tǒng)統(tǒng)稱為實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)

3、,把要求對信息進(jìn)行實(shí)時(shí)處理的系統(tǒng)成為實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng). 7. 實(shí)現(xiàn)多道程序應(yīng)解決哪些問題?a. 處理機(jī)管理問題；b. 內(nèi)存管理問題；c. I/O設(shè)備管理問題；d. 文件管理問題；e. 作業(yè)管理問題. 8. 試比較單道與多道批處理系統(tǒng)的特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn).a. 單道批處理系統(tǒng)是最早出現(xiàn)的一種OS，它具有自動性，順序性和單道性的特點(diǎn)；-多道批處理系統(tǒng)則具有調(diào)度性，無序性和多道性的特點(diǎn)；b. 單道批處理系統(tǒng)是在解決人機(jī)矛盾及CPU和I/O設(shè)備之間速度不匹配的矛盾中形成的，旨在提高系統(tǒng)資源利用率和系統(tǒng)吞吐量，但是仍然不能很好的利用系統(tǒng)資源；-多道批處理系統(tǒng)是對單道批處理系統(tǒng)的改進(jìn)，其主要優(yōu)點(diǎn)是資源利用率高，

4、系統(tǒng)吞吐量大；缺點(diǎn)是平均周轉(zhuǎn)時(shí)間長，無交互能力. 9. 實(shí)現(xiàn)分時(shí)系統(tǒng)的關(guān)鍵問題是什么?應(yīng)如何解決?a. 關(guān)鍵問題：及時(shí)接收，及時(shí)處理;b. 對于及時(shí)接收，只需在系統(tǒng)中設(shè)置一多路卡，多路卡作用是使主機(jī)能同時(shí)接收用戶從各個終端上輸入的數(shù)據(jù)；-對于及時(shí)處理，應(yīng)使所有的用戶作業(yè)都直接進(jìn)入內(nèi)存，在不長的時(shí)間內(nèi)，能使每個作業(yè)都運(yùn)行一次. 10 為什么要引入實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)?更好地滿足實(shí)時(shí)控制領(lǐng)域和實(shí)時(shí)信息處理領(lǐng)域的需要. 度；以及方便用戶使用I/O設(shè)備. 15 文件管理有哪些主要功能?其主要任務(wù)是什么?a. 主要功能: 對文件存儲空間的管理，目錄管理，文件的讀，寫管理以及文件的共享和保護(hù).b. 主要任務(wù): 對

5、用戶文件和系統(tǒng)文件進(jìn)行管理，以方便用戶使用，并保證文件的安全性. 16 試在交互性，及時(shí)性和可靠性方面，將分時(shí)系統(tǒng)與實(shí)時(shí)系統(tǒng)進(jìn)行比較.a. 分時(shí)系統(tǒng)是一種通用系統(tǒng)，主要用于運(yùn)行終端用戶程序，因而它具有較強(qiáng)的交互能力；而實(shí)時(shí)系統(tǒng)雖然也有交互能力，但其交互能力不及前者.b. 實(shí)時(shí)信息系統(tǒng)對實(shí)用性的要求與分時(shí)系統(tǒng)類似，都是以人所能接收的等待時(shí)間來確定；而實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的及時(shí)性則是以控制對象所要求的開始截止時(shí)間和完成截止時(shí)間來確定的.c. 實(shí)時(shí)系統(tǒng)對系統(tǒng)的可靠性要求要比分時(shí)系統(tǒng)對系統(tǒng)的可靠性要求高. 18 試說明在MS-DOS 3.X以前的版本中，其局限性表現(xiàn)在哪幾個方面?a. 在尋址范圍上，DOS只有

6、1MB，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足用戶需要.b. DOS試單用戶單任務(wù)操作系統(tǒng)，不支持多任務(wù)并發(fā)執(zhí)行,與實(shí)際應(yīng)用相矛盾. 19 MS-DOS由哪幾部分組成?每部分的主要功能是什么?略. 20 為什么Microsoft在開發(fā)OS/2時(shí)，選中了80286芯片?設(shè)計(jì)OS/2的主要目標(biāo)之一是既能充分發(fā)揮80286處理器的能力，又能運(yùn)行在8086處理器環(huán)境下開發(fā)的程序.因?yàn)樵?0286內(nèi)部提供了兩種工作方式: 實(shí)方式和保護(hù)方式，使得Intel 80286處理器不僅提供了多任務(wù)并發(fā)執(zhí)行的硬件支持，而且還能運(yùn)行所有在8086下編寫的程序。 21 OS/2的主要功能是什么?a. 多任務(wù).b. 進(jìn)程管理.c. 存儲器管理.d

7、. 文件管理.e. 應(yīng)用程序接口API.f. 表示管理. 22 多處理機(jī)OS有哪幾種模式?各有何優(yōu)缺點(diǎn)?a. 2種模式: 非對稱多處理模式(Asymmetric Multiprocessing Model)和對稱多處理模式(Symmetric Multiprocesing Model).b. 前者易于實(shí)現(xiàn)，但資源利用率低.-后者優(yōu)點(diǎn)是允許多個進(jìn)程同時(shí)運(yùn)行，缺點(diǎn)是必須小心控制I/O，以保證能將數(shù)據(jù)送至適當(dāng)?shù)奶幚砥?，同時(shí)還必須注意使各CPU的負(fù)載平衡. 23 試說明網(wǎng)絡(luò)OS的主要功能.a. 網(wǎng)絡(luò)通信;b. 資源管理;c. 網(wǎng)絡(luò)服務(wù);d. 網(wǎng)絡(luò)管理;e. 互操作能力. 24 試比較網(wǎng)絡(luò)OS和分布式O

8、S.a. 網(wǎng)絡(luò)OS是基于由一些互聯(lián)的自主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，以計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)高度發(fā)展為基礎(chǔ)，能實(shí)現(xiàn)相互通信和相互合作功能的系統(tǒng).分布式OS是指多個分散的處理單元，經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)連接而形成的系統(tǒng).b. 在分布性上，兩者都具有分布處理功能，但網(wǎng)絡(luò)OS的控制功能大多集中在某個(些)主機(jī)或網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中，即集中式，而分布式OS則是較均勻地分布在系統(tǒng)的各個站點(diǎn)上，是完全分布式的.-在并行性上，分布式OS的任務(wù)分配程序可將多個任務(wù)分配到多個處理單元上而實(shí)現(xiàn)并行，網(wǎng)絡(luò)OS中通常無任務(wù)分配功能,每個用戶的任務(wù)通常在自己(本地)的計(jì)算機(jī)上處理.-在透明性上，兩者都具透明性，但網(wǎng)絡(luò)OS指在操作實(shí)現(xiàn)上的透明

9、性，而分布式OS則在系統(tǒng)內(nèi)部的細(xì)節(jié)上實(shí)現(xiàn)了很好的隱藏，即具有物理上的透明性.-在共享性上，分布式OS是比較完全的實(shí)現(xiàn)共享，而網(wǎng)絡(luò)OS共享的資源大多是在主機(jī)或網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中.-在健壯性上，分布式系統(tǒng)由于處理和控制功能是分布的，還擁有容錯技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)重構(gòu)，因而具有很強(qiáng)的健壯性；而網(wǎng)絡(luò)OS的控制功能大多集中在主機(jī)或服務(wù)器中，是系統(tǒng)具有潛在的不可靠性，健壯性差. 計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)【第二章】1. 試畫出下面條語句的前趨圖:S1: a=5-x; S2: b=a*x; S3: c=4*x; S4: d=b+c; S5: e=d+3.S1->S2->S4->S5./.S3 2. 試?yán)肂erns

10、tein條件證明上題中的S2和S3語句是可以并發(fā)執(zhí)行的，而S3和S4語句是不能并發(fā)執(zhí)行的?證明: R(S2)=x,a, W(S2)=b, R(S3)=x, W(S3)=c;可見，S2與S3的讀集與寫集兩兩不相交，S2與S3的讀集之間也不相交，因而，他們滿足Bernstein條件，S2與S3語句是可以并發(fā)執(zhí)行的.同理可證S3和S4不能滿足Bernstein條件,是不能并發(fā)執(zhí)行的. 3. 程序并發(fā)執(zhí)行為什么會產(chǎn)生間斷性?因?yàn)槌绦蛟诓l(fā)執(zhí)行過程中存在相互制約性. 5. 在操作系統(tǒng)中為什么要引入進(jìn)程概念?它會產(chǎn)生什么樣的影響?為了使程序在多道程序環(huán)境下能并發(fā)執(zhí)行，并能對并發(fā)執(zhí)行的程序加以控制和描述，而

11、引入了進(jìn)程概念.影響: 使程序的并發(fā)執(zhí)行得以實(shí)行. 6. 試從動態(tài)性，并發(fā)性和獨(dú)立性上比較進(jìn)程和程序?a. 動態(tài)性是進(jìn)程最基本的特性，可表現(xiàn)為由創(chuàng)建而產(chǎn)生，由調(diào)度而執(zhí)行，因得不到資源而暫停執(zhí)行，以及由撤銷而消亡，因而進(jìn)程由一定的生命期；而程序只是一組有序指令的集合，是靜態(tài)實(shí)體.b. 并發(fā)性是進(jìn)程的重要特征，同時(shí)也是OS的重要特征.引入進(jìn)程的目的正是為了使其程序能和其它進(jìn)程的程序并發(fā)執(zhí)行，而程序是不能并發(fā)執(zhí)行的.c. 獨(dú)立性是指進(jìn)程實(shí)體是一個能獨(dú)立運(yùn)行的基本單位，同時(shí)也是系統(tǒng)中獨(dú)立獲得資源和獨(dú)立調(diào)度的基本單位.而對于未建立任何進(jìn)程的程序，都不能作為一個獨(dú)立的單位參加運(yùn)行. 7. 試說明PCB的作

12、用?為什么說PCB是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志?a. PCB是進(jìn)程實(shí)體的一部分，是操作系統(tǒng)中最重要的記錄型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu).PCB中記錄了操作系統(tǒng)所需的用于描述進(jìn)程情況及控制進(jìn)程運(yùn)行所需的全部信息.因而它的作用是使一個在多道程序環(huán)境下不能獨(dú)立運(yùn)行的程序(含數(shù)據(jù))，成為一個能獨(dú)立運(yùn)行的基本單位，一個能和其它進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程.b. 在進(jìn)程的整個生命周期中，系統(tǒng)總是通過其PCB對進(jìn)程進(jìn)行控制，系統(tǒng)是根據(jù)進(jìn)程的PCB而不是任何別的什么而感知到該進(jìn)程的存在的，所以說，PCB是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志. 9. 為什么要引入掛起狀態(tài)?該狀態(tài)具有哪些性質(zhì)?a. 引入掛起狀態(tài)處于5中需要: 終端用戶的需要，父進(jìn)程的需要，操作系統(tǒng)的

13、需要，對換的需要和負(fù)荷調(diào)節(jié)的需要.b. 處于掛起狀態(tài)的進(jìn)程不能接收處理機(jī)調(diào)度. 10 在進(jìn)行進(jìn)程切換時(shí)，所要保存的處理機(jī)狀態(tài)信息主要有哪些?a. 進(jìn)程當(dāng)前暫存信息；b. 下一條指令地址信息；c. 進(jìn)程狀態(tài)信息；d. 過程和系統(tǒng)調(diào)用參數(shù)及調(diào)用地址信息. 11 試說明引起進(jìn)程創(chuàng)建的主要事件.a. 用戶登陸；b. 作業(yè)調(diào)度；c. 提供服務(wù)；d. 應(yīng)用請求. 12 試說明引起進(jìn)程撤消的主要事件.a. 正常結(jié)束；b. 異常結(jié)束；c. 外界干預(yù)； 13 在創(chuàng)建一個進(jìn)程時(shí)，需完成的主要工作是什么?a. 操作系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)請求創(chuàng)建新進(jìn)程事件后，調(diào)用進(jìn)程創(chuàng)建原語Creat()；b. 申請空白PCB；c. 為新進(jìn)程分配

14、資源；d. 初始化進(jìn)程控制塊；e. 將新進(jìn)程插入就緒隊(duì)列. 14 在撤消一個進(jìn)程時(shí)，需完成的主要工作是什么?a. OS調(diào)用進(jìn)程終止原語；b. 根據(jù)被終止進(jìn)程的標(biāo)志符，從PCB集合中檢索出該進(jìn)程的PCB，從中讀出該進(jìn)程的狀態(tài)；c. 若被終止進(jìn)程正處于執(zhí)行狀態(tài)，應(yīng)立即中止該進(jìn)程的執(zhí)行，并設(shè)置調(diào)度標(biāo)志為真；d. 若該進(jìn)程還有子孫進(jìn)程，還應(yīng)將其所有子孫進(jìn)程予以終止；e. 將該進(jìn)程所擁有的全部資源，或者歸還給其父進(jìn)程，或者歸還給系統(tǒng)；f. 將被終止進(jìn)程(它的PCB)從所在隊(duì)列(或鏈表)中移出，等待其它程序來搜集信息. 15 試說明引起進(jìn)程阻塞或被喚醒的主要事件是什么?a. 請求系統(tǒng)服務(wù)；b. 啟動某種操

15、作；c. 新數(shù)據(jù)尚未到達(dá)；d. 無新工作可做. 17 什么是用戶級線程和內(nèi)核級線程?并對它們進(jìn)行比較.a. 內(nèi)核級線程是依賴于內(nèi)核的，它存在于用戶進(jìn)程和系統(tǒng)進(jìn)程中，它們的創(chuàng)建，撤消和切換都由內(nèi)核實(shí)現(xiàn)；-用戶級線程僅存在于用戶級中，它們的創(chuàng)建，撤消和切換不利用系統(tǒng)調(diào)用來實(shí)現(xiàn)，因而與內(nèi)核無關(guān)，內(nèi)核并不知道用戶級線程的存在.b. 內(nèi)核級線程的調(diào)度和切換與進(jìn)程十分相似，調(diào)度方式采用搶占式和非搶占式，調(diào)度算法采用時(shí)間輪轉(zhuǎn)法和優(yōu)先權(quán)算法等，當(dāng)由線程調(diào)度選中一個線程后，再將處理器分配給它；而用戶級線程通常發(fā)生在一個應(yīng)用程序的諸線程之間，無需終端進(jìn)入OS內(nèi)核，切換規(guī)則也較簡單，因而，用戶級線程的切換速度較快.

16、-用戶級線程調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用和調(diào)度另一個進(jìn)程執(zhí)行時(shí)，內(nèi)核把它們看作是整個進(jìn)程的行為，內(nèi)核級線程調(diào)用是以線程為單位，內(nèi)核把系統(tǒng)調(diào)用看作是該線程的行為.-對于用戶級線程調(diào)用，進(jìn)程的執(zhí)行速度隨著所含線程數(shù)目的增加而降低，對于內(nèi)核級線程則相反. 18 在Solaris OS中，設(shè)置了哪幾種線程?輕型線程的作用是什么?a. 用戶級線程，內(nèi)核級線程和輕型線程；b. 作用: 由LWP實(shí)現(xiàn)了在內(nèi)核與用戶級線程之間的隔離，從而使用戶級線程與內(nèi)核無關(guān). 19 在Solaris OS中，用戶級線程是通過什么方式來訪問內(nèi)核的?通過LWP來訪問內(nèi)核. LWP可為內(nèi)核所識別，但不能識別用戶級線程，通過建立用戶級線程與LWP之

17、間的連接，可以實(shí)現(xiàn)用戶級線程與內(nèi)核的通信. 計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)【第三章】1. 什么是臨界資源和臨界區(qū)?a. 一次僅允許一個進(jìn)程使用的資源成為臨界資源.b. 在每個進(jìn)程中，訪問臨界資源的那段程序稱為臨界區(qū). 4. 試從物理概念上來說明記錄型信號量和wait和signal操作?(有待討論). 5. 你認(rèn)為整型信號量機(jī)制和記錄型信號量機(jī)制，是否完全遵循了同步機(jī)構(gòu)的四條準(zhǔn)則?a. 在整型信號量機(jī)制中，未遵循"讓權(quán)等待"的準(zhǔn)則.b. 記錄型信號量機(jī)制完全遵循了同步機(jī)構(gòu)的"空閑讓進(jìn),忙則等待,有限等待,讓權(quán)等待"四條準(zhǔn)則. 8. 我們?yōu)槟撑R界區(qū)設(shè)置一把鎖W，當(dāng)W=1時(shí)，

18、表示關(guān)鎖；W=0時(shí)，表示鎖已打開.試寫出開鎖原語和關(guān)鎖原語，并利用它們?nèi)?shí)現(xiàn)互斥.開鎖原語:unlock(W):W=0;關(guān)鎖原語:lock(W);if(W=1) do no_op;W=1;利用開關(guān)鎖原語實(shí)現(xiàn)互斥:var W: semaphore:=0;beginparbeginprocess : beginrepeatlock(W);critical sectionunlock(W);remainder sectionuntil false;endparend 10 試?yán)糜涗浶托盘柫繉懗鲆粋€不會出現(xiàn)死鎖的哲學(xué)家進(jìn)餐問題的算法.設(shè)初始值為1的信號量cI表示I號筷子被拿(I=1,2,3,4,.,

19、2n),其中n為自然數(shù).send(I):Beginif I mod 2=1 thenP(cI);P(cI-1 mod 5);Eat;V(cI-1 mod 5);V(cI);elseP(cI-1 mod 5);P(cI);Eat;V(cI);V(cI-1 mod 5);End 11 在測量控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集任務(wù)，把所采集的數(shù)據(jù)送一單緩沖區(qū)；計(jì)算任務(wù)從該單緩沖中取出數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算.試寫出利用信號量機(jī)制實(shí)現(xiàn)兩者共享單緩沖的同步算法.int mutex=1;int empty=n;int full=0;int in=0;int out=0;main()cobeginsend();obtain();co

20、endsend()while(1).collect data in nextp;.wait(empty);wait(mutex);buffer(in)=nextp;in=(in+1) mod n;signal(mutex);signal(full);/sendobtain()while(1)wait(full);wait(mutex);nextc:=buffer(out);out:=(out+1) mod n;signal(mutex);signal(empty);culculate the data in nextc;/while/obtain 12 畫圖說明管程由哪幾部分組成?為什么要引入

21、條件變量?管程由三部分組成:局部于管程的共享變量說明；對該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行操作的一組過程；對局部于管程的數(shù)據(jù)設(shè)置初始值的語句. (圖見P80)因?yàn)檎{(diào)用wait原語后，使進(jìn)程等待的原因有多種，為了區(qū)別它們，引入了條件變量. 13 如何利用管程來解決生產(chǎn)者消費(fèi)者問題?(見P82) 14 什么是AND信號量?試?yán)肁ND信號量寫出生產(chǎn)者消費(fèi)者問題的解法.為解決并行所帶來的死鎖問題，在wait操作中引入AND條件，其基本思想是將進(jìn)程在整個運(yùn)行過程中所需要的所有臨界資源，一次性地全部分配給進(jìn)程，用完后一次性釋放.解決生產(chǎn)者消費(fèi)者問題可描述如下:var mutex,empty,full: semaphore:

22、=1,n,0;buffer: array0,.,n-1 of item;in,out: integer:=0,0;beginparbeginproducer: duce an item in nextp;.wait(empty); wait(s1,s2,s3,.,sn); /s1,s2,.,sn為執(zhí)行生產(chǎn)者進(jìn)程除empty外其余的條件wait(mutex);buffer(in):=nextp;in:=(in+1) mod n;signal(mutex);signal(full);signal(s1,s2,s3,.,sn);until false;endconsum

23、er: beginrepeatwait(full);wait(k1,k2,k3,.,kn); /k1,k2,.,kn為執(zhí)行消費(fèi)者進(jìn)程除full外其余的條件wait(mutex);nextc:=buffer(out);out:=(out+1) mod n;signal(mutex);signal(empty);signal(k1,k2,k3,.,kn);consume the item in nextc;until false;endparendend 15 在單處理機(jī)環(huán)境下，進(jìn)程間有哪幾種通信方式?a. 共享存儲器系統(tǒng)通信方式;b. 消息傳遞系統(tǒng)通信方式;c. 管道通信方式. 16 試比較進(jìn)程

24、間的低級通信工具與高級通信工具.用戶用低級通信工具實(shí)現(xiàn)進(jìn)程通信很不方便，因?yàn)槠湫实?，通信對用戶不透明，所有的操作都必須由程序員來實(shí)現(xiàn). 而高級通信工具則可彌補(bǔ)這些缺陷，用戶可直接利用操作系統(tǒng)所提供的一組通信命令，高效地傳送大量的數(shù)據(jù). 17 消息隊(duì)列通信機(jī)制應(yīng)有哪幾方面功能?略 18 試比較消息隊(duì)列與管道通信機(jī)制.a. 所謂管道，是指用于連接一個讀進(jìn)程和一個寫進(jìn)程，以實(shí)現(xiàn)它們之間通信的共享文件，又稱pipe文件.管道通信是屬于共享存儲器系統(tǒng)的.b. 消息隊(duì)列通信機(jī)制屬于消息傳遞系統(tǒng)通信機(jī)制，存在通信鏈路，有消息的格式，有若干緩沖隊(duì)列，采用獨(dú)特的發(fā)送原語和接收原語. (詳見P8990) 10.

25、試比較FCFS和SPF兩種進(jìn)程調(diào)度算法答：FCFS進(jìn)程調(diào)度算法：一種最簡單的調(diào)度算法，比較有利于長作業(yè)（進(jìn)程），而不利于短作業(yè)（進(jìn)程） SPF進(jìn)程調(diào)度算法：對短作業(yè)或短進(jìn)程優(yōu)先調(diào)度的算法。該算法對長作業(yè)不利。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)【第四章】2. 在作業(yè)調(diào)度中需做出哪兩個決定?a. 接納多少個作業(yè);b. 接納哪些作業(yè). 4. 在OS中引起進(jìn)程調(diào)度的主要因素有哪些?(有待討論) 5. 選擇調(diào)度方式和調(diào)度算法時(shí)，應(yīng)遵循的準(zhǔn)則是什么?a. 面向用戶的準(zhǔn)則有周轉(zhuǎn)時(shí)間短，響應(yīng)時(shí)間快，截止時(shí)間的保證，以及優(yōu)先權(quán)準(zhǔn)則.b. 面向系統(tǒng)的準(zhǔn)則有系統(tǒng)吞吐量高，處理機(jī)利用率好，各類資源的平衡利用. 6. 在批處理系統(tǒng)，分時(shí)系

26、統(tǒng)和實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，各采用哪幾種進(jìn)程(作業(yè))調(diào)度算法?(有待討論) 7. 為什么說多級反饋隊(duì)列能較好地滿足各種用戶的需要?a. 對于終端型作業(yè)用戶，由于終端型作業(yè)用戶所提交的作業(yè)，大都屬于交互型作業(yè)，系統(tǒng)只要能使這些作業(yè)(進(jìn)程)在第一隊(duì)列所規(guī)定的時(shí)間片內(nèi)完成，便可使終端型作業(yè)用戶都感到滿意.b. 對于短批處理作業(yè)用戶，很短的批處理型作業(yè)如果僅在第一隊(duì)列中執(zhí)行一個時(shí)間片即可完成，便可-獲得與終端型作業(yè)一樣的相應(yīng)時(shí)間.對于稍長的作業(yè)，通常也只需在第二隊(duì)列和第三隊(duì)列中各執(zhí)行-一個時(shí)間片即可完成，其周轉(zhuǎn)時(shí)間仍然很短.c. 對于長批處理作業(yè)用戶，用戶也不必?fù)?dān)心其作業(yè)長期得不到處理. 8. 在按時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度

27、算法中，在確定時(shí)間片的大小時(shí)，應(yīng)考慮哪些因素?a. 系統(tǒng)對相應(yīng)時(shí)間的要求；b. 就緒隊(duì)列中進(jìn)程的數(shù)目；c. 系統(tǒng)的處理能力. 9. 為實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)度，對實(shí)時(shí)系統(tǒng)提出了哪些要求?a. 要提供必要的調(diào)度信息；b. 在調(diào)度方式上要具體情況具體分析；c. 要具有快速響應(yīng)外部中斷的能力；d. 快速任務(wù)分派. 10 目前常用的調(diào)度方式和算法，能否應(yīng)用到實(shí)時(shí)系統(tǒng)中?a. 對于時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法，是一種常用于分時(shí)系統(tǒng)的調(diào)度算法;b. 對于非搶占式優(yōu)先權(quán)調(diào)度算法，可用于要求不太嚴(yán)格的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中;c. 對于基于時(shí)鐘中斷搶占的優(yōu)先權(quán)調(diào)度算法，有很好的響應(yīng)效果，可用于大多數(shù)的實(shí)時(shí)系統(tǒng)中;d. 對于立即搶占(Imme

28、diate Preemption)的優(yōu)先權(quán)調(diào)度，要求操作系統(tǒng)具有快速響應(yīng)外部時(shí)間的能力. 11 在多處理機(jī)系統(tǒng)中，比較有代表性的線程調(diào)度方式有哪幾種?a. 自調(diào)度方式；b. 成組調(diào)度；c. 專用處理機(jī)分配調(diào)度方式. 12 試比較自調(diào)度和成組調(diào)度?a. 自調(diào)度方式是系統(tǒng)中有一個公共的線程或進(jìn)程的就緒隊(duì)列，所有的處理機(jī)在空閑時(shí)，都可自己從-該隊(duì)列中取出一個進(jìn)程或線程運(yùn)行;b. 成組調(diào)度是由系統(tǒng)將一組相關(guān)的進(jìn)程或線程，同時(shí)分配到一組處理機(jī)上運(yùn)行，進(jìn)程或線程與處理機(jī)-一一對應(yīng);c. 在一般情況下，成組調(diào)度的性能優(yōu)于自調(diào)度，因?yàn)樽哉{(diào)度存在瓶頸，低效，線程切換頻繁等問題，而-成組調(diào)度可減少線程的切換和調(diào)度

29、的開銷，因而目前得到了廣泛的認(rèn)可. 13 在OS/2中采用哪種調(diào)度方式和調(diào)度算法?在OS/2中采用的是搶占式調(diào)度方式，多優(yōu)先級的搶占式調(diào)度算法. . 15 在解決死鎖問題的幾個方法中，哪種方法最容易實(shí)現(xiàn)?哪種方法使資源的利用率最高?a. 解決死鎖可歸納為四種方法: 預(yù)防死鎖，避免死鎖，檢測死鎖和解除死鎖；b. 其中，預(yù)防死鎖是最容易實(shí)現(xiàn)的；c. 避免死鎖使資源的利用率最高. 16 請?jiān)敿?xì)說明可通過哪些途徑預(yù)防死鎖?a. 擯棄"請求和保持"條件,就是如果系統(tǒng)有足夠的資源，便一次性地把進(jìn)程所需的所有資源分配給它；b. 擯棄"不剝奪"條件，就是已經(jīng)保持了資源的

30、進(jìn)程，當(dāng)它提出新的資源請求而不能立即得到滿足時(shí)，-必須釋放它已經(jīng)保持的所有資源，待以后需要時(shí)再重新申請；c. 擯棄"環(huán)路等待"條件，就是將所有資源按類型排序標(biāo)號，所有進(jìn)程對資源的請求必須嚴(yán)格按序號遞增-的次序提出. . 2. 何謂靜態(tài)鏈接及裝入時(shí)動態(tài)鏈接和運(yùn)行時(shí)的動態(tài)鏈接?a. 靜態(tài)鏈接是指事先進(jìn)行鏈接形成一個完整的裝入模塊，以后不再拆開的鏈接方-式；b. 裝入時(shí)動態(tài)鏈接是指目標(biāo)模塊在裝入內(nèi)存時(shí)，邊裝入邊鏈接的鏈接方式；c. 運(yùn)行時(shí)的動態(tài)鏈接是將某些目標(biāo)模塊的鏈接推遲到執(zhí)行時(shí)才進(jìn)行. 3. 在進(jìn)行程序鏈接時(shí)，應(yīng)完成哪些工作?a. 對相對地址進(jìn)行修改；b. 變換外部調(diào)用符號.

31、 4. 在動態(tài)分區(qū)分配方式中，可利用哪些分區(qū)分配算法?a. 首次適應(yīng)算法；b. 循環(huán)首次適應(yīng)算法；c. 最佳適應(yīng)算法. 5. 在動態(tài)分區(qū)分配方式中，應(yīng)如何將各空閑分區(qū)鏈接成空閑分區(qū)鏈?應(yīng)在每個分區(qū)的起始地址部分，設(shè)置一些用于控制分區(qū)分配的信息，以及用于鏈接各分區(qū)的前向指針；在分區(qū)尾部則設(shè)置一后向指針，通過前，后向指針將所有的分區(qū)鏈接成一個雙向鏈. 7. 試用類Pascal語言來描述首次適應(yīng)算法進(jìn)行內(nèi)存分配的過程.(略) 8. 在采用首次適應(yīng)算法回收內(nèi)存時(shí)，可能出現(xiàn)哪幾種情況?應(yīng)怎樣處理這些情況?a. 回收區(qū)與插入點(diǎn)的前一個分區(qū)相鄰接，此時(shí)可將回收區(qū)與插入點(diǎn)的前一分區(qū)合并，不再為回收分區(qū)-分配新

32、表項(xiàng)，而只修改前鄰接分區(qū)的大??；b. 回收分區(qū)與插入點(diǎn)的后一分區(qū)相鄰接，此時(shí)合并兩區(qū)，然后用回收區(qū)的首址作為新空閑區(qū)的首址，大-小為兩者之和；c. 回收區(qū)同時(shí)與插入點(diǎn)的前后兩個分區(qū)鄰接，此時(shí)將三個分區(qū)合并，使用前鄰接分區(qū)的首址，大小為-三區(qū)之和，取消后鄰接分區(qū)的表項(xiàng)；d. 回收區(qū)沒有鄰接空閑分區(qū)，則應(yīng)為回收區(qū)單獨(dú)建立一個新表項(xiàng)，填寫回收區(qū)的首址和大小，并根據(jù)-其首址，插入到空閑鏈中的適當(dāng)位置. 9. 在系統(tǒng)中引入對換后帶有哪些好處?能將內(nèi)存中暫時(shí)不運(yùn)行的進(jìn)程或暫時(shí)不用的程序和數(shù)據(jù)，換到外存上，以騰出足夠的內(nèi)存空間，把已具備運(yùn)行條件的進(jìn)程或進(jìn)程所需的程序和數(shù)據(jù)換入內(nèi)存，從而大大地提高了內(nèi)存的利用

33、率. 10 為實(shí)現(xiàn)對換，系統(tǒng)應(yīng)具備哪幾方面功能?a. 對對換空間的管理；b. 進(jìn)程的換出；c. 進(jìn)程的換入. 11 在以進(jìn)程為單位進(jìn)行對換時(shí)，每次是否都將整個進(jìn)程換出?為什么?a. 以進(jìn)程為單位進(jìn)行對換時(shí)，每次都將整個進(jìn)程換出；b. 目的為了解決內(nèi)存緊張的問題，提高內(nèi)存的利用率. 12 為實(shí)現(xiàn)分頁存儲管理，需要哪些硬件支持?你認(rèn)為以Intel 8086,MC68000,Intel 80286為芯片的微機(jī)，是否適合于實(shí)現(xiàn)分頁管理?(有待討論) 13 請較詳細(xì)地說明，引入分頁存儲管理(估計(jì)印錯了，是分段存儲管理)是為了滿足用戶哪幾方面的需要?a. 方便了編程；b. 實(shí)現(xiàn)了分段共享；c. 實(shí)現(xiàn)了分段

34、保護(hù)；d. 實(shí)現(xiàn)了動態(tài)鏈接；e. 實(shí)現(xiàn)了動態(tài)增長.14 在具有快表的段頁式存儲管理方式中，如何實(shí)現(xiàn)地址變換?首先，必須配置一段表寄存器，在其中存放段表始址和段長TL. 進(jìn)行地址變換時(shí)，先利用段號S，與段長TL進(jìn)行比較，若S<TL，表示未越界，(若S>=TL,表示段號太大，訪問越界，產(chǎn)生越界中斷信號)于是利用段表始址和段號來求出該段對應(yīng)的段表項(xiàng)在段表中的位置，從中求出該段的頁表始址，并利用邏輯地址中的段內(nèi)頁號P來獲得對應(yīng)頁的頁表項(xiàng)位置，從中讀出該頁所在的物理塊號b，再用塊號b和頁內(nèi)地址構(gòu)成物理地址. 15 為什么說分段系統(tǒng)較之分頁系統(tǒng)更易于實(shí)現(xiàn)信息共享和保護(hù)?a. 對于分頁系統(tǒng)，每個

35、頁面是分散存儲的，為了實(shí)現(xiàn)信息共享和保護(hù)，則頁面之間需要一一對應(yīng)起來，為此-需要建立大量的頁表項(xiàng)；b. 而對于分段系統(tǒng)，每個段都從0開始編址，并采用一段連續(xù)的地址空間，這樣在實(shí)現(xiàn)共享和保護(hù)時(shí)，只需-為所要共享和保護(hù)的程序設(shè)置一個段表項(xiàng)，將其中的基址與內(nèi)存地址一一對應(yīng)起來即可. 2. 一個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的虛擬存儲器，其最大容量和實(shí)際容量分別由什么決定?a. 最大容量由內(nèi)存和外存之和決定；b. 實(shí)際容量由內(nèi)存決定. 4. 實(shí)現(xiàn)虛擬存儲器要那些硬件支持?a. 對于為實(shí)現(xiàn)請求分頁存儲管理方式的系統(tǒng)，除了需要一臺具有一定容量的內(nèi)存及外存的計(jì)算機(jī)外，還-需要有頁表機(jī)制，缺頁中斷機(jī)構(gòu)以及地址變換機(jī)構(gòu)；b. 對于

36、為實(shí)現(xiàn)請求分段存儲管理方式的系統(tǒng)，除了需要一臺具有一定容量的內(nèi)存及外存的計(jì)算機(jī)外，還-需要有段表機(jī)制，缺段中斷機(jī)構(gòu)以及地址變換機(jī)構(gòu)； 5. 在實(shí)現(xiàn)虛擬存儲器時(shí)的幾個關(guān)鍵技術(shù)是什么?(有待討論) 6. 在請求分頁系統(tǒng)中，頁表應(yīng)包括那些數(shù)據(jù)項(xiàng)?每項(xiàng)的作用是什么?(同第一題) 7. 在請求分頁系統(tǒng)中，應(yīng)從何處將所需頁面調(diào)入內(nèi)存?a. 在進(jìn)行地址變換時(shí)，首先去檢索快表，試圖從中找出所要訪問的頁，若找到，便修改頁表項(xiàng)中的訪問-位，對于寫指令，還須將修改位置1，然后利用頁表項(xiàng)中給出的物理塊號和頁內(nèi)地址，形成物理地址；b. 如果在快表中未找到該頁的頁表項(xiàng)，則應(yīng)再到內(nèi)存中去查找頁表，再從找到的頁表項(xiàng)中的狀態(tài)位

37、來-了解該頁是否已調(diào)入內(nèi)存，如果該頁已調(diào)入內(nèi)存，應(yīng)將此頁的頁表項(xiàng)寫入快表，當(dāng)快表已滿時(shí)，應(yīng)先-調(diào)出按某種算法所確定的頁的頁表項(xiàng)，然后再寫入該頁的頁表項(xiàng)；c. 如果該頁尚未調(diào)入內(nèi)存，這時(shí)便應(yīng)產(chǎn)生缺頁中斷，請求OS從外存中把該頁調(diào)入內(nèi)存;d. 外存分為文件區(qū)和對換區(qū)，若系統(tǒng)有足夠的對換區(qū)空間，可在進(jìn)程運(yùn)行前，將與該進(jìn)程有關(guān)的文件-拷貝到對換區(qū)，需要時(shí)從對換區(qū)調(diào)入；e. 若系統(tǒng)缺少足夠的對換區(qū)空間，則凡是不會被修改的文件，可直接從文件區(qū)調(diào)入，需換出時(shí)可不必-寫入外存，但對于可能被修改的部分，在將它們換出時(shí)，便須調(diào)到對換區(qū)，以后需要時(shí)再從對換區(qū)-調(diào)入. 8. 在請求分頁系統(tǒng)中，常采用哪幾種頁面置換算法

38、?a. 最佳置換算法；b. 先進(jìn)先出算法；c. 最近最久未使用LRU置換算法；d. Clock置換算法;e. 此外，還有最少使用置換算法和頁面緩沖算法. 9. 某虛擬存儲器的用戶空間共有32個頁面，每頁1KB，主存16KB. 假定某時(shí)刻-為用戶的第0，1，2，3頁分別分配的物理塊號為5，10，4，7，試將虛擬地址-0A5C和093C變換為物理地址.a. 將0A5C變換為2進(jìn)制為: 0000,1010,0101,1100,由于頁面大小為1KB約為2的10次方，所以0A5C的頁號-為2，對應(yīng)的物理塊號為:4,所以虛擬地址0A5C的物理地址為125C;b. 將093C變換為2進(jìn)制為: 0000,10

39、01,0011,1100，頁號也為2，對應(yīng)的物理塊號也為4，此時(shí)虛擬地址-093C的物理地址為113C. 10 在請求分頁系統(tǒng)中，通常采用那種頁面分配方式?為什么?a. 在請求分頁系統(tǒng)中，有固定和可變分配兩種分配方式；b. 采用固定分配方式是基于進(jìn)程的類型(交互型)或根據(jù)程序員，系統(tǒng)管理員的建議，為每個進(jìn)程分配-一固定頁數(shù)的內(nèi)存空間，在整個運(yùn)行期間不再改變；c. 采用可變分配方式有全局置換和局部置換兩種，前者易于實(shí)現(xiàn)，后者效率高. b. 當(dāng)分配給該作業(yè)的物理塊數(shù)M為4時(shí)，所發(fā)生的缺頁率為4，缺頁率為: 4/12=0.333. 12 在置換算法中，LRU和LFU哪個更常用?為什么?a. LRU與

40、LFU置換算法的頁面的訪問圖完全相同，即使用的硬件是相同的；b. 但是LFU并不能真正訪問反映出頁面的使用情況. 13 實(shí)現(xiàn)LRU算法所需的硬件支持是什么?a. 寄存器，用于記錄某進(jìn)程在內(nèi)存中各頁的使用情況；b. 棧，用于保存當(dāng)前使用的各個頁面的頁面號. 15 什么是抖動? 產(chǎn)生抖動的原因是什么?a. 抖動(Thrashing)就是指當(dāng)內(nèi)存中已無空閑空間而又發(fā)生缺頁中斷時(shí)，需要從內(nèi)存中調(diào)出一頁程序或-數(shù)據(jù)送磁盤的對換區(qū)中，如果算法不適當(dāng)，剛被換出的頁很快被訪問，需重新調(diào)入，因此需再選一頁-調(diào)出，而此時(shí)被換出的頁很快又要被訪問，因而又需將它調(diào)入，如此頻繁更換頁面，以致花費(fèi)大量的-時(shí)間，我們稱這種

41、現(xiàn)象為"抖動"b. 產(chǎn)生抖動的原因是由于CPU的利用率和多道程序度的對立統(tǒng)一矛盾關(guān)系引起的，為了提高CPU利用率，-可提高多道程序度，但單純提高多道程序度又會造成缺頁率的急劇上升，導(dǎo)致CPU的利用率下降，而-系統(tǒng)的調(diào)度程序又會為了提高CPU利用率而繼續(xù)提高多道程序度，形成惡性循環(huán)，我們稱這時(shí)的進(jìn)程-是處于"抖動"狀態(tài). 16 試說明請求分段系統(tǒng)中的缺頁中斷處理過程?(見P185圖6-12) 17 如何實(shí)現(xiàn)分段共享?a. 可在每個進(jìn)程的段表中，用相應(yīng)的表項(xiàng)來指向共享段在內(nèi)存中起始地址；b. 配置相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為共享段表，可在段表項(xiàng)中設(shè)置共享進(jìn)程計(jì)數(shù)Cou

42、nt，每調(diào)用一次該共享段，-Count指增1，每當(dāng)一個進(jìn)程釋放一個共享段時(shí)，Count執(zhí)行減1操作，若減為0，則由系統(tǒng)回收該共享-段的物理內(nèi)存，以及取消在共享段表中該段所對應(yīng)的表項(xiàng)；c. 對于一個共享段，應(yīng)給不同的進(jìn)程以不同的存取權(quán)限；d. 不同的進(jìn)程可以使用不同的段號去共享該段. 18 Intel 80386芯片可支持哪幾種方式的存儲管理?a. 不分段也不分頁的存儲管理方式；b. 分頁不分段的存儲管理方式；c. 分段不分頁的存儲管理方式；d. 分段分頁存儲管理方式. 19 試說明80386的分段地址變換機(jī)構(gòu)的工作原理.a. 采用段寄存器和虛地址結(jié)構(gòu)；b. 在分段部件中，地址變換是將邏輯地址變

43、換為線性地址，然后送分頁部件中.(具體見P191) 20 試說明80386的兩級分頁地址變換機(jī)構(gòu)的原理.(見P193) 21 可通過哪些途徑來提高內(nèi)存利用率?(有待討論,該題可以看成是對本章的本質(zhì)內(nèi)容的全面概括和總結(jié)) 計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)【第七章】1試畫出微機(jī)和主機(jī)中常采用的I/O系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。微機(jī)中常采用的I/O系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖為：主機(jī)中常采用的I/O系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖為：2試說明設(shè)備控制器的構(gòu)成。設(shè)備控制器的構(gòu)成如圖所示：由上圖可見，設(shè)備控制器由以下三部分組成：（1）設(shè)備控制器與處理機(jī)的接口，該接口用于實(shí)現(xiàn)CPU與設(shè)備控制器之間的通信，提供有三類信號線：數(shù)據(jù)線、地址線和控制線。（2）設(shè)備控制器與設(shè)備的接口，可

44、以有一個或多個接口，且每個接口連接一臺設(shè)備。每個接口都存在數(shù)據(jù)、控制和狀態(tài)三種類型的信號。（3）I/O邏輯，用于實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的控制。其通過一組控制線與處理機(jī)交互，處理機(jī)利用該邏輯向控制器發(fā)送I/O命令，I/O邏輯對收到的命令進(jìn)行譯碼。3為了實(shí)現(xiàn)CPU與設(shè)備控制器之間的通信，設(shè)備控制器應(yīng)具有哪些功能？為了實(shí)現(xiàn)CPU與設(shè)備控制器之間的通信，設(shè)備控制器應(yīng)具有如下功能：（1）接受和識別命令。CPU可以向控制器發(fā)送多種不同的命令，設(shè)備控制器應(yīng)能接收并識別這些命令。設(shè)置控制寄存器來存放所接收的命令和參數(shù)。（2）數(shù)據(jù)交換，指實(shí)現(xiàn)CPU與控制器之間、控制器與設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換。設(shè)置數(shù)據(jù)寄存器來存放有關(guān)數(shù)據(jù)。（3

45、）設(shè)備狀態(tài)的了解和報(bào)告?？刂破饔涗浵滤B接設(shè)備的狀態(tài)以供CPU了解。為此，要在控制器中設(shè)置一狀態(tài)寄存器，用其中的每一位反映設(shè)備的某一狀態(tài)。（4）地址識別。配置地址譯碼器以便于正確識別設(shè)備地址。4分別就字節(jié)多路通道、數(shù)據(jù)選擇通道和數(shù)組多路通道進(jìn)行解釋。 字節(jié)多路通道含有許多非分配型子通道分別連接在低、中速I/O設(shè)備上，子通道按時(shí)間片輪轉(zhuǎn)方式共享主通道，按字節(jié)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。具體而言，當(dāng)?shù)谝粋€子通道控制其I/O設(shè)備完成一個字節(jié)的交換后，便立即騰出字節(jié)多路通道（主通道），讓給第二個子通道使用；當(dāng)?shù)诙€子通道也交換完一個字節(jié)后，又依樣把主通道讓給第三個子通道使用，以此類推。轉(zhuǎn)輪一周后，重又返回由第一

46、個子通道去使用主通道。 數(shù)組選擇通道只含有一個分配型子通道，一段時(shí)間內(nèi)只能執(zhí)行一道通道程序、控制一臺設(shè)備按數(shù)組方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。通道被某臺設(shè)備占用后，便一直處于獨(dú)占狀態(tài)，直至設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸完畢釋放該通道，故而通道利用率較低，主要用于連接多臺高速設(shè)備。數(shù)組多路通道是將數(shù)組選擇通道傳輸速率高和字節(jié)多路通道能使各子通道分時(shí)并行操作的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合而形成的一種新通道。其含有多個非分配型子通道分別連接在高、中速I/O設(shè)備上，子通道按時(shí)間片輪轉(zhuǎn)方式共享主通道，按數(shù)組方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，因而既具有很高的數(shù)據(jù)傳輸速率，又能獲得令人滿意的通道利用率。5如何解決因通道不足而產(chǎn)生的瓶頸問題？解決因通道不足而產(chǎn)生的瓶頸問題的

47、最有效方法是增加設(shè)備到主機(jī)間的通路而不是增加通道。換言之，就是把一個設(shè)備連接到多個控制器上，而一個控制器又連接到多個通道上。這種多通路方式不僅可以解決該瓶頸問題，而且能夠提高系統(tǒng)的可靠性，也即不會因?yàn)閭€別通道或控制器的故障而使設(shè)備與存儲器之間無法建立通路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。6試說明I/O控制發(fā)展的主要推動因素是什么？推動I/O控制發(fā)展的主要動力在于盡量減少主機(jī)對I/O控制的干預(yù)，把主機(jī)從繁雜的I/O控制事務(wù)中解脫出來，以有更多的時(shí)間和精力去完成其數(shù)據(jù)處理任務(wù)。同時(shí)，中斷機(jī)制在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的引入、DMA控制器的出現(xiàn)和通道研制的成功使I/O控制的發(fā)展具備了技術(shù)支持和成為可能。7有哪幾種I/O控制方式？有

48、四種I/O控制方式，即程序I/O控制方式、中斷驅(qū)動I/O控制方式、直接存儲器訪問DMA控制方式及I/O通道控制方式。8試說明DMA的工作流程。以從磁盤讀入數(shù)據(jù)為例來說明DMA方式的工作流程：當(dāng)CPU要從磁盤讀入一數(shù)據(jù)塊時(shí)，便向磁盤控制器發(fā)送一條讀命令，該命令被送入DMA控制器的命令寄存器CR中。同時(shí)，還需發(fā)送本次要將數(shù)據(jù)讀入的內(nèi)存起始目標(biāo)地址，該地址被送入DMA控制器的內(nèi)存地址寄存器MAR中；本次要讀的字（節(jié)）數(shù)則送至DMA控制器的數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器DC中。另外，還需將磁盤中數(shù)據(jù)讀取的源地址直接送到DMA控制器的I/O控制邏輯上。然后，啟動DMA控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。此后，CPU便可去處理其它任務(wù)，而整

49、個的數(shù)據(jù)傳送便由DMA控制器負(fù)責(zé)控制。當(dāng)DMA控制器已從磁盤中讀入一個字（節(jié)）的數(shù)據(jù)，并送入DMA控制器的數(shù)據(jù)寄存器DR后，再挪用一個存儲器周期，將該字（節(jié)）傳送到MAR所指示的內(nèi)存單元中。接著，便對MAR內(nèi)容加1和將DC內(nèi)容減1。若DC內(nèi)容減1后不為0，表示傳送未完，便準(zhǔn)備再傳送下一個字（節(jié)），否則，由DMA控制器發(fā)出中斷請求。參圖所示：9引入緩沖的主要原因是什么？操作系統(tǒng)引入緩沖機(jī)制的主要原因可歸結(jié)為以下幾點(diǎn)：（1）緩和CPU與I/O設(shè)備間速度不匹配的矛盾；（2）減少對CPU的中斷頻率，放寬對中斷響應(yīng)時(shí)間的限制；（3）提高CPU與I/O設(shè)備之間的并行性。10為什么在單緩沖情況下，系統(tǒng)對一塊

50、數(shù)據(jù)的處理時(shí)間為max(C, T)+M ?在塊設(shè)備輸入時(shí)，先從磁盤把一塊數(shù)據(jù)輸入到緩沖區(qū)，耗時(shí)為T；然后由操作系統(tǒng)將緩沖區(qū)數(shù)據(jù)傳送給用戶區(qū)，耗時(shí)為M；接下來便由CPU對這一塊數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，耗時(shí)為C。在單緩沖情況下，磁盤把數(shù)據(jù)輸入到緩沖區(qū)的操作和CPU對數(shù)據(jù)的計(jì)算過程可以并行展開，所以系統(tǒng)對每一整塊數(shù)據(jù)的處理時(shí)間為max(C, T) + M。11為什么在雙緩沖情況下，系統(tǒng)對一塊數(shù)據(jù)的處理時(shí)間為max(C, T)該方式又稱緩沖對換方式。寫入者花費(fèi)時(shí)間T將數(shù)據(jù)寫滿一個緩沖區(qū)后再寫另一個緩沖區(qū)；讀出者花費(fèi)時(shí)間M將一個緩沖區(qū)數(shù)據(jù)送到用戶區(qū)后再傳送另一個緩沖區(qū)數(shù)據(jù)，運(yùn)算者讀出用戶區(qū)進(jìn)行處理。由于將數(shù)據(jù)從緩

51、沖區(qū)傳送到用戶區(qū)操作必須與讀用戶區(qū)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理串行進(jìn)行，而且它們又可以與從外存?zhèn)魉蛿?shù)據(jù)填滿緩沖區(qū)的操作并行。因此耗時(shí)大約為max(C+M,T)。考慮到M是內(nèi)存中數(shù)據(jù)塊的“搬家”耗時(shí)，非常短暫可以省略，因此近似地認(rèn)為是：max(C,T)。12試?yán)L圖說明把多緩沖用于輸出時(shí)的情況。把多緩沖用于輸出時(shí)的情況如圖所示：13試說明收容輸入工作緩沖區(qū)和提取輸出工作緩沖區(qū)的工作情況。 收容輸入工作緩沖區(qū)的工作情況為：在輸入進(jìn)程需要輸入數(shù)據(jù)時(shí)，調(diào)用GetBuf(EmptyQueue)過程，從EmptyQueue隊(duì)列的隊(duì)首摘下一個空緩沖區(qū)，把它作為收容輸入工作緩沖區(qū)Hin。然后，把數(shù)據(jù)輸入其中，裝滿后再調(diào)用Put

52、Buf(InputQueue, Hin)過程，將該緩沖區(qū)掛在輸入隊(duì)列InputQueue的隊(duì)尾。 提取輸出工作緩沖區(qū)的工作情況為：當(dāng)要輸出數(shù)據(jù)時(shí)，調(diào)用GetBuf(OutputQueue)過程，從輸出隊(duì)列的隊(duì)首取得一裝滿輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)作為提取輸出的工作緩沖區(qū)Sout。在數(shù)據(jù)提取完后，再調(diào)用PutBuf(EmptyQueue, Sout)過程，將該緩沖區(qū)掛到空緩沖隊(duì)列EmptyQueue的隊(duì)尾。14什么是安全分配方式和不安全分配方式？ 所謂安全分配方式，是指每當(dāng)進(jìn)程發(fā)出I/O請求后，便進(jìn)入阻塞狀態(tài)，直到其I/O操作完成時(shí)才被喚醒。在采用這種分配策略時(shí)，一旦進(jìn)程已經(jīng)獲得某種設(shè)備（資源）后便阻塞，

53、使它不可能再請求任何資源，而在它運(yùn)行時(shí)又不保持任何資源。因此，這種分配方式已經(jīng)摒棄了造成死鎖的四個必要條件之一的“請求和保持”條件，所以分配是安全的。其缺點(diǎn)是進(jìn)程進(jìn)展緩慢，即CPU與I/O設(shè)備是串行工作的。 所謂不安全分配方式，是指進(jìn)程發(fā)出I/O請求后仍繼續(xù)執(zhí)行，需要時(shí)又可發(fā)出第二個I/O請求、第三個I/O請求。僅當(dāng)進(jìn)程所請求的設(shè)備已被另一個進(jìn)程占有時(shí)，進(jìn)程才進(jìn)入阻塞狀態(tài)。其優(yōu)點(diǎn)是一個進(jìn)程可同時(shí)操作多個設(shè)備，從而使進(jìn)程推進(jìn)迅速。而缺點(diǎn)是分配不安全，因?yàn)樗赡芫哂小罢埱蠛捅３帧睏l件，所以可能造成死鎖。因此，在設(shè)備分配程序中還需增加一個功能，用于對本次的設(shè)備分配是否會發(fā)生死鎖進(jìn)行安全性計(jì)算，僅當(dāng)計(jì)

54、算結(jié)果說明分配是安全的情況下才進(jìn)行分配。15為什么要引入設(shè)備獨(dú)立性？如何實(shí)現(xiàn)設(shè)備獨(dú)立性？在現(xiàn)代操作系統(tǒng)中，為了提高系統(tǒng)的可適應(yīng)性和可擴(kuò)展性，都毫無例外地實(shí)現(xiàn)了設(shè)備獨(dú)立性，也即設(shè)備無關(guān)性。其基本含義是，應(yīng)用程序獨(dú)立于具體使用的物理設(shè)備，即應(yīng)用程序以邏輯設(shè)備名稱來請求使用某類設(shè)備。進(jìn)一步說，在實(shí)現(xiàn)了設(shè)備獨(dú)立性的功能后，可帶來兩方面的好處：（1）設(shè)備分配時(shí)的靈活性；（2）易于實(shí)現(xiàn)I/O重定向(指用于I/O操作的設(shè)備可以更換即重定向，而不必改變應(yīng)用程序)。為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備的獨(dú)立性，應(yīng)引入邏輯設(shè)備和物理設(shè)備兩個概念。在應(yīng)用程序中，使用邏輯設(shè)備名稱來請求使用某類設(shè)備；而系統(tǒng)執(zhí)行時(shí)，是使用物理設(shè)備名稱。鑒于驅(qū)動

55、程序是一個與硬件（或設(shè)備）緊密相關(guān)的軟件，必須在驅(qū)動程序之上設(shè)置一層軟件，稱為設(shè)備獨(dú)立性軟件，以執(zhí)行所有設(shè)備的公有操作、完成邏輯設(shè)備名到物理設(shè)備名的轉(zhuǎn)換（為此應(yīng)設(shè)置一張邏輯設(shè)備表）并向用戶層（或文件層）軟件提供統(tǒng)一接口，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的獨(dú)立性。16在考慮到設(shè)備的獨(dú)立性時(shí)，應(yīng)如何分配獨(dú)占設(shè)備？在考慮到設(shè)備的獨(dú)立性時(shí)，應(yīng)按如下步驟來分配獨(dú)占設(shè)備：（1）進(jìn)程以邏輯設(shè)備名提出I/O請求。（2）根據(jù)邏輯設(shè)備表相應(yīng)表項(xiàng)獲得I/O請求的邏輯設(shè)備對應(yīng)類型的物理設(shè)備在系統(tǒng)設(shè)備表中的指針。（3）從指針?biāo)肝恢闷痦樞驒z索系統(tǒng)設(shè)備表，直到找到一個屬于對應(yīng)I/O請求所用類型、空閑可用且基于設(shè)備分配安全性算法驗(yàn)證為安全分配的設(shè)備的設(shè)備控制表，將對應(yīng)設(shè)備分配給請同達(dá)程；如果未找到安全可用的空閑設(shè)備，則把請同達(dá)程的進(jìn)程控制塊掛到相應(yīng)類型設(shè)備的等待隊(duì)列上等待喚醒和分配。（4）系統(tǒng)把設(shè)備分配給I/O請同達(dá)程后，再到該設(shè)備的設(shè)備控制表中找出與其相連接的控制器的控制器控制表，根據(jù)其狀態(tài)字段判斷該控制器是否忙碌，若忙則把請同達(dá)程的進(jìn)程控制塊掛到該控制器的等待隊(duì)列上；否則將該控制器分配給進(jìn)程。（5）系統(tǒng)把控制器分配給I/O請同達(dá)程后，再到該控制器的控制器控制表中找出與其相連接的通道的通道控制表，根據(jù)其狀態(tài)字段判斷該通道是否忙碌，若忙則把請同達(dá)程的進(jìn)程控制塊掛到該通道的等待隊(duì)列上；否則將該通道分配給