《操作系统》第二次作业参考答案
习题与参考答案
? 1.10 什么是用户态和核心态？有何作用？
答：内核态可以无限制访问系统和资源，包括对系统存储、外部设备进行访问。操作系统就工作在内核态模式下。用户态下进程的访问权限受到了限制，可正常执行普通的操作命令外，对关键资源只能通过操作系统接口访问。例如，不能直接访问外部设备，不能直接访问操作系统的内存代码和数据。其作用是保护操作系统不受用户程序的破坏，提高系统的可靠性。
? 1.11 什么是微内核结构？与单内核结构相比，各有何优势和缺点？
答：微内核结构：1）有足够小的内核2）基于客户/服务器模式
微内核结构优势：1）提高了系统的可扩展性2）增强了系统的可靠性；缺点：在完成一次客户对OS提出的系统服务请求时，需要进行消息内容打包和解包，需要进行消息的多次拷贝，进行多次用户/内核模式及上下文的切换，从而使微内核OS的运行效率降低。
单内核结构优势：系统服务只需要进行两次上下文的切换，效率较高。缺点：可靠性较低，可扩展性较差；
? 1.12 什么是并发？举例说明。
答：并发是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。如：在多道程序环境下，并发性是指在一段时间内宏观上有多个程序在同时运行。可分为三种不同的执行情况，包括顺序执行、交替执行和并行执行。在多道分时操作系统中，如果只有一个CPU，每一时刻仅能有一道程序执行，微观上这些程序分时地交替执行，但在宏观上（一段时间内）是同时执行；在有多个处理机的系统中，多个程序便可被分配到不同处理机上，实现并行执行，是并发执行的一种特殊情况。
? 1.13 什么是互斥共享？举例说明。
答：互斥访问共享是共享资源的一种形式，要求在一段时间内只允许一个进程可以访问该资源。例如：当一个进程A要访问某资源时，必须先提出请求。如果此时该资源空闲，系统便可将之分配给请求进程A使用。此后若再有其他进程B也要访问该资源时但A未用完时，则必须等待。仅当A进程访问完并释放该资源后，才允许进程B对该资源进行访问。
? 1.14 什么是系统调用，与程序调用有何不同?
答：系统调用是应用程序请求OS内核完成某种功能的一种过程调用，是应用程序使用操作系统功能的入口。
与程序调用的不同：1）运行在不同的系统状态，调用程序是在用户态，被调用程序是运行在系统态2）状态的转换通过软中断进入3）返回问题，在采用了抢占式调度方式的系统中，在被调用过程执行完后，要对系统中所有要求运行的进程做优先权分
析，当调用进程仍具有最高优先级时，才返回到调用进程继续执行，否则，将引起重新调度，以便让优先权最高的进程优先执行4）嵌套调用，系统调用也可以嵌套进行，但深度都有一定的限制，但一般的调用则没有限制。
1.15 用一个例子说明基于windows的用户程序如何响应用户操作的（说明消息传
递的过程）？
答：在Windows系统中，采用的是事件驱动控制方式，用户通过动作来产生事件以驱动程序工作。例如：在word中用户存盘操作如下：首先用户鼠标点击“保持”工具图标，产生一个鼠标点击事件，该事件被windows操作系统捕获，OS经过点击位置的分析形成参数传送给word进程主函数，主函数获得该事件后再次执行分派操作，并传递给操作系统，由操作系统调用该事件的处理函数（称为回调函数，是word程序中实现的一个函数，由word进程进行注册）进行存盘操作的实际执行。
2020批次操作系统大作业
20200415批次操作系统 1.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？ (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？ (3) 当进程的状态变迁时，相应的数据结构发生变化吗？ （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？ 答：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？ 答：进程的阻塞与唤醒原语和进程的挂起与激活原语。 （3）当进程的状态变迁时，相应的数据结构发生变化吗？ 答：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。 现代操作系统一般都提供多进程(或称多任务)运行环境，回答以下问题： 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 正确答案 为支持多进程的并发执行，系统为每个进程建立了一个数据结构：进程控制块(PCB)，用于进程的管理和控制。PCB中记录了有关进程的一些描述信息和控制信息，包括进程标识符、进程当前的状态、优先级、进程放弃CPU时的现场信息，以及指示组成进程的程序和数据在存储器中存放位置的信息、资源使用信息、进程各种队列的连接指针和反映进程之间的隶属关系的信息等。 现代操作系统一般都提供多进程(或称多任务)运行环境，回答以下问题： 为支持进程状态的变迁，系统至少应提供哪些进程控制原语
操作系统 习题答案(中文版)
操作系统概第七版中文版习题答案（全） 1.1在多道程序和分时环境中，多个用户同时共享一个系统，这种情况导致多种安全问题。a. 列出此类的问题 b.在一个分时机器中，能否确保像在专用机器上一样的安全度？并解释之。 答：a.窃取或者复制某用户的程序或数据；没有合理的预算来使用资源（CPU，内存，磁盘空间，外围设备）ｂ．应该不行，因为人类设计的任何保护机制都会不可避免的被另外的人所破译，而且很自信的认为程序本身的实现是正确的是一件困难的事。 1.2资源的利用问题在各种各样的操作系统中出现。试例举在下列的环境中哪种资源必须被严格的管理。（ａ）大型电脑或迷你电脑系统（ｂ）与服务器相联的工作站（ｃ）手持电脑 答：（ａ）大型电脑或迷你电脑系统：内存和CPU资源，外存，网络带宽（ｂ）与服务器相联的工作站：内存和CPU资源（ｃ）手持电脑：功率消耗，内存资源 1.3在什么情况下一个用户使用一个分时系统比使用一台个人计算机或单用户工作站更好？ 答：当另外使用分时系统的用户较少时，任务十分巨大，硬件速度很快，分时系统有意义。充分利用该系统可以对用户的问题产生影响。比起个人电脑，问题可以被更快的解决。还有一种可能发生的情况是在同一时间有许多另外的用户在同一时间使用资源。当作业足够小，且能在个人计算机上合理的运行时，以及当个人计算机的性能能够充分的运行程序来达到用户的满意时，个人计算机是最好的，。 1.4在下面举出的三个功能中，哪个功能在下列两种环境下，(a)手持装置(b)实时系统需要操作系统的支持？(a)批处理程序(b)虚拟存储器(c)分时 答：对于实时系统来说，操作系统需要以一种公平的方式支持虚拟存储器和分时系统。对于手持系统，操作系统需要提供虚拟存储器，但是不需要提供分时系统。批处理程序在两种环境中都是非必需的。 1.5描述对称多处理（ＳＭＰ）和非对称多处理之间的区别。多处理系统的三个优点和一个缺点？ 答：ＳＭＰ意味着所以处理器都对等，而且I/O可以在任何处理器上运行。非对称多处理有一个主处理器控制系统，与剩下的处理器是随从关系。主处理器为从处理器安排工作，而且I/O也只在主处理器上运行。多处理器系统能比单处理器系统节省资金，这是因为他们能共享外设，大容量存储和电源供给。它们可以更快速的运行程序和增加可靠性。多处理器系统能比单处理器系统在软、硬件上也更复杂（增加计算量、规模经济、增加可靠性） 1.6集群系统与多道程序系统的区别是什么？两台机器属于一个集群来协作提供一个高可靠性的服务器的要求是什么？ 答：集群系统是由多个计算机耦合成单一系统并分布于整个集群来完成计算任务。另一方面，多道程序系统可以被看做是一个有多个CPU组成的单一的物理实体。集群系统的耦合度比多道程序系统的要低。集群系统通过消息进行通信，而多道程序系统是通过共享的存储空间。为了两台处理器提供较高的可靠性服务，两台机器上的状态必须被复制，并且要持续的更新。当一台处理器出现故障时，另一台处理器能够接管故障处理的功能。 1.7试区分分布式系统（distribute system）的客户机-服务器（client-server）模型与对等系统（peer-to-peer）模型 答：客户机-服务器（client-server）模型可以由客户机和服务器的角色被区分。在这种模型下，客户机向服务器发出请求，然后服务器满足这种请求。对等系统（peer-to-peer）模
操作系统习题及答案一
习题一操作系统概论 选择题 1. 计算机的操作系统是一种（） ■ A. 应用软件 B.系统软件 C.工其软件D 字表处理软件 2. 批处理系统的主要缺点是（ ). A. CPU 的利用率不高 B.失去了交互性 C.不具备并行性 D.以上都不是 3. 计算机操作系统的功能是（ ). A. 把源程序代码转换为标准代码 B. 实现计算机用户之间的相互交流 C. 完成计算机硬件与软件之间的转换 D. 控制、管理计算机系统的资源和程序的执行 4. 在分时系统中，时间片一定时， （），响应时间越长. A. 内存越多 B.用户数越多 C.内存越少 D 用户数 越少 5. 操作系统的（ ）管理部分负责对进程进行调度 . A?主存储器 B.控制器 C.运算器 D 处理机 6. 从用户的观点看，操作系统是（ ）. A. 用户与计算机之间的接口 B. 控制和管理计算机资源的软件 C. 合理地组织计算机工作流程的软件 D. 由若干层次的程序按一定的结构组成的有机体 7. 操作系统的功能是进行处理机管理、 （）管理、设备管理及信息管理 9. 操作系统是现代计算机系统不可缺少的组成部分，是 为了提咼计算机的（ 户使用计算机而配备的一种系统软件 . 10. 所谓（）是指将一个以上的作业放入主存，并且同时处于运行状态，这些作业共享处 和外围设备等其他资源. A.多重处理 B.多道程序设计 C.实时处理 D?并行执行 11. （）操作系统允许在一台主机上同时连接多台终端，多个用户可以通过各自的终端同 A. CPU 的利用率不高 C.不具备并行性 B.资源利用率 D.以上都不是 A.进程 B.存储器 C.硬件 D.软件 8.操作系统中采用多道程序设计技术提高 CPU 和外部设备的（） A.利用率 B.效率 C.稳定性 D.兼容性 ）和方便用 理机的时间
大工19秋《操作系统》大作业题目及要求
学习中心： 专业： 年级：年春/秋季 学号： 学生： 题目： 1.谈谈你对本课程学习过程中的心得体会与建议？ 2.《操作系统》课程设计,从以下5个题目中任选其一作答。 《操作系统》课程设计 注意：从以下5个题目中任选其一作答。 总则：不限制编程语言，可以选用C/C++等（具体工具平台及语言可以自己根据自己的习惯选用，不必完全按照上述技术要求） 作业提交： 大作业上交时文件名写法为：[姓名奥鹏卡号学习中心]（如：戴卫东101410013979浙江台州奥鹏学习中心[1]VIP） 以附件word文档形式上交离线作业（附件的大小限制在10M以内），选择已完成的作业（注意命名），点提交即可。如下图所示。
注意事项： 独立完成作业，不准抄袭其他人或者请人代做，如有雷同作业，成绩以零分计！ 题目一：页面置换算法FIFO算法 要求：（1）撰写一份word文档，里面包括（算法思路、算法数据结构、主要函数代码、测试案例）章节。 （2）算法思路：FIFO为先进先出算法，简单介绍该算法 的基本思想，100字左右即可。 （3）算法数据结构：列出主要用的数据结构，比如存储页 面号序列page[]，存储装入物理块中的页面memery[]等， 只需要列出数据结构名称即可。 （4）主要函数代码：列出先进先出页面置换算法的代码。 不需要列出主函数。 （5）给出一个测试案例即可，比如设置物理块个数为3， 页面序号7 0 1 2 3 0 4 2 3，代码应列出算法 置换的具体细节。 题目二：页面置换算法LRU算法 要求：（1）撰写一份word文档，里面包括（算法思路、算法数据结构、主要函数代码、测试案例）章节。 （2）算法思路：LRU为最近最久未使用算法，简单介绍
操作系统原理-进程调度实验报告
一、实验目的 通过对进程调度算法的设计，深入理解进程调度的原理。 进程是程序在一个数据集合上运行的过程，它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。 进程调度分配处理机，是控制协调进程对CPU的竞争，即按一定的调度算法从就绪队列中选中一个进程，把CPU的使用权交给被选中的进程。 进程通过定义一个进程控制块的数据结构（PCB）来表示；每个进程需要赋予进程ID、进程到达时间、进程需要运行的总时间的属性；在RR中，以1为时间片单位；运行时，输入若干个进程序列，按照时间片输出其执行序列。 二、实验环境 VC++6.0 三、实验内容 实现短进程优先调度算法（SPF）和时间片轮转调度算法（RR） [提示]： (1) 先来先服务（FCFS）调度算法 原理：每次调度是从就绪队列中，选择一个最先进入就绪队列的进程，把处理器分配给该进程，使之得到执行。该进程一旦占有了处理器，它就一直运行下去，直到该进程完成或因发生事件而阻塞，才退出处理器。 将用户作业和就绪进程按提交顺序或变为就绪状态的先后排成队列，并按照先来先服务的方式进行调度处理，是一种最普遍和最简单的方法。它优先考虑在系统中等待时间最长的作业，而不管要求运行时间的长短。 按照就绪进程进入就绪队列的先后次序进行调度，简单易实现，利于长进程，CPU繁忙型作业，不利于短进程，排队时间相对过长。 (2) 时间片轮转调度算法RR
原理：时间片轮转法主要用于进程调度。采用此算法的系统，其程序就绪队列往往按进程到达的时间来排序。进程调度按一定时间片（q）轮番运行各个进程. 进程按到达时间在就绪队列中排队，调度程序每次把CPU分配给就绪队列首进程使用一个时间片，运行完一个时间片释放CPU，排到就绪队列末尾参加下一轮调度，CPU分配给就绪队列的首进程。 固定时间片轮转法： 1 所有就绪进程按 FCFS 规则排队。 2 处理机总是分配给就绪队列的队首进程。 3 如果运行的进程用完时间片，则系统就把该进程送回就绪队列的队尾，重新排队。 4 因等待某事件而阻塞的进程送到阻塞队列。 5 系统把被唤醒的进程送到就绪队列的队尾。 可变时间片轮转法： 1 进程状态的转换方法同固定时间片轮转法。 2 响应时间固定，时间片的长短依据进程数量的多少由T = N × （ q + t ）给出的关系调整。 3 根据进程优先级的高低进一步调整时间片，优先级越高的进程，分配的时间片越长。 多就绪队列轮转法： (3) 算法类型 (4)模拟程序可由两部分组成，先来先服务（FCFS）调度算法，时间片轮转。流程图如下:
操作系统习题答案
内存1通常情况下，在下列存储管理方式中，（）支持多道程序设计、管理最简单，但存储碎片多；（）使内存碎片尽可能少，而且使内存利用率最高。 Ⅰ．段式；Ⅱ．页式；Ⅲ．段页式；Ⅳ．固定分区；Ⅴ．可变分区 正确答案：Ⅳ；Ⅰ 2为使虚存系统有效地发挥其预期的作用，所运行的程序应具有的特性是（）。 正确答案：该程序应具有较好的局部性(Locality) 3提高内存利用率主要是通过内存分配功能实现的，内存分配的基本任务是为每道程序（）。使每道程序能在不受干扰的环境下运行，主要是通过（）功能实现的。Ⅰ．分配内存；Ⅱ．内存保护；Ⅲ．地址映射；Ⅳ．对换；Ⅴ．内存扩充；Ⅵ．逻辑地址到物理地址的变换；Ⅶ．内存到外存间交换；Ⅷ．允许用户程序的地址空间大于内存空间。 正确答案：Ⅰ；Ⅱ 4适合多道程序运行的存储管理中，存储保护是 正确答案：为了防止各道作业相互干扰 5下面哪种内存管理方法有利于程序的动态链接（）？ 正确答案：分段存储管理
6在请求分页系统的页表增加了若干项，其中状态位供（）参考。 正确答案：程序访问 7从下面关于请求分段存储管理的叙述中，选出一条正确的叙述（）。 正确答案：分段的尺寸受内存空间的限制，但作业总的尺寸不受内存空间的限制8虚拟存储器的特征是基于（）。 正确答案：局部性原理 9实现虚拟存储器最关键的技术是（）。 正确答案：请求调页(段) 10“抖动”现象的发生是由（）引起的。 正确答案：置换算法选择不当 11 在请求分页系统的页表增加了若干项，其中修改位供（）参考。 正确答案：换出页面 12 虚拟存储器是正确答案：程序访问比内存更大的地址空间 13测得某个请求调页的计算机系统部分状态数据为：CPU利用率20％，用于对换空间的硬盘的利用率97.7％，其他设备的利用率5％。由此断定系统出现异常。此种情况下（）能提高CPU的利用率。
操作系统例题讲解
操作系统例题讲解 一、调度算法 对如下表所示的5个进程： 采用可剥夺的静态最高优先数算法进行调度（不考虑系统开销）。 问 题： ⑴ 画出对上述5个进程调度结果的Gantt 图； ⑵ 计算5个进程的平均周转时间、平均带权周转时间。 解： ⑴ 调度结果的Gantt 图如下： 0 2 4 5 7 9 10 12 14 (2) 时间计算： 二、存储管理 某系统采用虚拟页式存储管理方式，页面大小为2KB ，每个进程分配的页框数固定为4页。采用局部置换策略，置换算法采用改进的时钟算法，当有页面新装入内存时，页表的时钟指针指向新装入页面的下一个在内存的表项。设当前进程P 的页表如下（“时钟”指针指向逻辑页面3的表项）： 逻辑页号 0 1 2 3 4 5 问 题： ⑴ 当进程P 依次对逻辑地址执行下述操作： ① 引用 4C7H ； ② 修改 19B4H ； ③ 修改 0C9AH ； 写出进程P 的页表内容； ⑵ 在 ⑴ 的基础上，当P 对逻辑地址27A8H 进行访问， 该逻辑地址对应的物理地址是多少？
解：页面大小为2KB，2KB=2×210=211， 即逻辑地址和物理地址的地址编码的低11位为页内偏移； ⑴①逻辑地址4C7H=0100 1100 0111B，高于11位为0，所以该地址访问逻辑页面0； 引用4C7H，页表表项0：r=1； ②逻辑地址19B4H=0001 1001 1011 0100B，高于11位为3，所以该地址访问逻辑页面3； 修改19B4H，页表表项3：r=1, m=1; ③逻辑地址0C9AH=0000 1100 1001 1010B，高于11位为1，所以该地址访问逻辑页面1； 逻辑页1不在内存，发生缺页中断； ①、②两操作后，P的页表如下： 逻辑页号 1 2 3 4 5 按改进的时钟算法，且时钟指针指向表项3，应淘汰0页面， 即把P的逻辑页面1读到内存页框101H，页表时钟指针指向表项2。 并执行操作：修改0C9AH。 经上述3个操作后，P的页表如下： 逻辑页号 1 2 3 4 5 ⑵逻辑地址27A8H=0010 0111 1010 1000B，高于11位为4，所以该地址访问逻辑页面4； 页面4不在内存，发生缺页中断；按改进的时钟算法，淘汰页面2，页面4读到110H页框， 所以，逻辑地址27A8H对应的物理地址为： 0001 0001 0000 111 1010 1000B=887A8H。 三、设备与I/O管理 设系统磁盘只有一个移动磁头，磁道由外向内编号为：0、1、2、……、199；磁头移动一个磁道所需时间为1毫秒；每个磁道有32 个扇区；磁盘转速R=7500r/min. 系统对磁盘设备的I/O请求采用N-Step Look （即N-Step Scan，但不必移动到磁道尽头），N=5。设当前磁头在60号磁道，向内移动；每个I/O请求访问磁道上的1个扇区。现系统依次接收到对磁道的I/O请求序列如下： 50, 20, 60, 30, 75, 30, 10, 65, 20, 80,15, 70 问题： ⑴写出对上述I/O请求序列的调度序列，并计算磁头引臂的移动量； ⑵计算：总寻道时间（启动时间忽略）、总旋转延迟时间、总传输时间和总访问处理时间。 解：⑴考虑序列中有重复磁道的I/O请求，调度序列为： 60→75→50→30→20→15→10→65→70→80 磁头移动量=(75-60)+(75-50)+(50-30)+(30-20)+ (20-15)+(15-10)+(65-10)+(70-65)+(80-70) =15+25+20+10+5+5+55+5+10=155（磁道）
计算机操作系统”课程设计大作业
华南理工大学 “计算机操作系统”课程设计大作业 1）给出数据定义和详细说明； struct block_s{ /* 该块的实际长度,不包括block_s的大小。 */ int length; /* 申请该块的作业，为0表示该块空闲。 */ int owner; /* 当该块是空闲块时，offset表示下一空闲块的偏移,offset为TOTAL_BYTE表示该块是最后一个空闲块。 当该块非空闲块时，offset表示作业实际申请的大小。 */ int offset; }; 2）给出实现思想和设计流程； 该算法遍历空闲链表，找第一个大小能满足要求的块。 然后，若找到的块足够大，再把该块切成两块，返回第一块给调用者；把第二块加到空闲区链表中。
该算法遍历整个空闲链表，找一个大小能满足要求的块。并且该块是所有能满足要求的空闲块中，大小最小的块。 然后，若找到的块足够大，再把该块切成两块，返回第一块给调用者；把第二块加到空闲区链表中。 3）调试完成源程序； #include "stdio.h" #include
#define m 10 /*假定系统允许的空闲区表最大为m，假定模拟实验中m值为10*/ #define minisize 100 struct { float address; /*已分分区起始地址*/ float length; /*已分分区长度，单位为字节*/ int flag; /*已分配区表登记栏标志，用"0"表示空栏目*/ }used_table[n]; /*已分配区表*/ struct { float address; /*空闲区起始地址*/ float length; /*空闲区长度，单位为字节*/ int flag; /*空闲区表登记栏标志，用"0"表示空栏目，用"1"表示未分配*/ }free_table[m]; /*空闲区表*/ allocate(char J,float xk) { /*采用最优分配算法分配xk大小的空间*/ int i,k; float ad; k=-1; for(i=0;i 上海电力学院 计算机操作系统原理 实验报告 题目：动态链接库的建立与调用 院系：计算机科学与技术学院 专业年级：信息安全2010级 学生姓名：李鑫学号：20103277 同组姓名：无 2012年11 月28 日上海电力学院 实验报告 课程名称计算机操作系统原理实验项目线程的同步 姓名李鑫学号20103277 班级2010251班专业信息安全 同组人姓名无指导教师姓名徐曼实验日期2012/11/28 实验目的和要求： (l)了解Windows内存管理机制，理解页式存储管理技术。 (2)熟悉Windows内存管理基本数据结构。 (3)掌握Windows内存管理基本API的使用。 实验原理与内容 使用Windows系统提供的函数和数据结构显示系统存储空间的使用情况，当内存和虚拟存储空间变化时，观察系统显示变化情况。 实验平台与要求 能正确使用系统函数GlobalMemoryStatus()和数据结构MEMORYSTATUS了解系统内存和虚拟空间使用情况，会使用VirtualAlloc()函数和VirtualFree()函数分配和释放虚拟存储空间。 操作系统：Windows 2000或Windows XP 实验平台：Visual Studio C++ 6.0 实验步骤与记录 1、启动安装好的Visual C++ 6.0。 2、选择File->New，新建Win32 Console Application程序, 由于内存分配、释放及系统存储 空间使用情况均是Microsoft Windows操作系统的系统调用，因此选择An application that support MFC。单击确定按钮，完成本次创建。 3、创建一个支持MFC的工程，单击完成。 1．2例题精选 例如何理解虚拟机的概念？ 解:一台仅靠由硬件组成的计算机一般被称为裸机，不易使用。操作系统为用户使用计算机提供了许多服务，从而把一台难于使用的裸机改造成了功能更强大、使用更方便的计算机系统，这种计算机系统称为虚拟机。所谓虚拟，是指把一个物理上的实体变为若干个逻辑上的对应物。前者是实际存在的，而后者是虚的，只是用户的一种感觉。在单CPU的计算机系统中能同时运行多道程序，好像每个程序都独享一个CPU，这就是虚拟。在构造操作系统时，把操作系统分成若干层，每层完成特定的功能，从而形成一个虚拟机。下层的虚拟机为上层的虚拟机提供服务，这样逐次扩充以完成操作系统的功能。 讨论“虚拟”的概念体现在操作系统的方方面面。例如，虚拟存储器，使一台只有4MB内存的计算机可以运行总容量远远超过4 MB的程序；虚拟外设，能够使多个用户同时访问该外设等。 例什么是多道程序设计，它的主要优点是什么？ 解: 所谓多道程序设计是指把一个以上的程序存放在内存中，并且同时处于运行状态，这些程序共享CPU和其他计算机资源。其主要优点是： （1）CPU的利用率高：在单道程序环境下，程序独占计算机资源，当程序等待I／O操作时CPU空闲，造成CPU资源的浪费。在多道程序环境下，多个程序共享计算机资源，当某个程序等待 I／O操作时，CPU可以执行其他程序，这大大地提高了CPU的利用率。 （2）设备利用率高：在多道程序环境下，内存和外设也由多个程序共享，无疑也会提高内存和外设的利用率。 （3）系统吞吐量大：在多道程序环境下，资源的利用率大幅度提高，减少了程序的等待时间，提高了系统的吞吐量。 讨论多道程序在计算机中并发地运行是现代计算机系统的重要特征。早期的单道批处理系统与人工操作相比自动化程度大大提高，但系统中仍有较多的空闲资源，系统的性能较差。多遭批处理系统虽有很多优点，但这种系统交互能力差，作业的平均周转时间长。多道程序处理系统要解决的主要问题是，如何使多个程序合理、有序地共事处理机、内存、外设等资源。 例1.3 A， B两个程序，程序 A按顺序使用CPU 10 S，使用设备甲 5 S，使用 CPU 5 S，使用设备乙 10 S，最后使用 CPU 10 S。程序 B按顺序使用设备甲 10 S，使用 CPU 10 S，使用设备乙5S，使用CPU 5S，使用设备乙 10S。（忽略调度程序执行时间）试问： （1）在顺序环境下执行程序A和程序B，CPU的利用率是多少？ （2）在多道程序环境下， CPU的利用率是多少？ 解（1）程序A和程序B顺序执行时，程序A执行完毕，程序B才开始执行。两个程序共耗时80S，其中占用CPU时间为40S，顺序执行时CPU的利用率为50％。 （2）在多道程序环境下，两个程序并发执行，其执行情况如图所示。可以看出，两个程序共耗时45S，其中占用CPU时间为40S，故此时CPU的利用率为40/45=％。 讨论 (1)在单道程序环境下，程序顺序执行，CPU被一道程序独占，即使CPU空闲，其他程序也不能使用，所以 CPU的利用率低。 （2）在多道程序环境下，若干个程序宏观上同时执行，微观上交替执行。当其中一个程序由于某种原因（例如进行1／O操作）而不能占用CPU时，其他程序就可以占用CPU，提高了CPU的利用率。 计算机控制系统大作业 农电2013级 （答题纸作答，附图粘在答题纸上，答案要求全部手写）1、简述开环控制系统、闭环控制系统的定义。（6分） 如果系统的输出端与输入端之间不存在反馈，也就是控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响，这样的系统称开环控制系统。 由信号正向通路和反馈通路构成闭合回路的自动控制系统，称为闭环控制系统。 二者相比，开环控制系统的结构要简单的多，同时也比较经济。闭环系统也具有一系列优点，由于闭环控制系统拥有反馈通路，不管出于什么原因（外部扰动或系统内部变化），只要被控制量偏离规定值，就会产生相应的控制作用去消除偏差。因此，它具有抑制干扰的能力，对元件特性变化不敏感，并能改善系统的响应特性。 2、简述计算机控制系统的组成与基本工作原理。（10分） 计算机控制系统由控制部分和被控对象组成，其控制部分包括硬件部分和软件部分，这不同于模拟控制器构成的系统只由硬件组成。计算机控制系统软件包括系统软件和应用软件。系统软件一般包括操作系统、语言处理程序和服务性程序等，它们通常由计算机制造厂为用户配套，有一定的通用性。应用软件是为实现特定控制目的而编制的专用程序，如数据采集程序、控制决策程序、输出处理程序和报警处理程序等。它们涉及被控对象的自身特征和控制策略等，由实施控制系统的专业人员自行编制。 计算机控制系统的工作原理： 实时数据采集：对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入 实施控制决策：对采集到的被控量进行分析和处理并按已定的控制规律决定将要采取的控制行为。 实时控制输入：根据控制决策，实时的对执行机构发出控制信号，完成控制任务 3、列举计算机控制系统的典型型式。（6分） （1）操作指导控制系统优点：结构简单，控制灵活，安全。缺点：由人工操作，速度受到限制，不能控制多个对象。 （2）直接数字控制系统（DDS）优点：实时性好，可靠性高，适应性强。 （3）监督控制系统（SCC）优点：生产过程始终处于最优工况。 （4）分散控制系统（DCS）优点：分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调。 （5）现场总线控制系统（FCS）优点：与DCS相比，降低了成本，提高了可靠性。国际标准统一后，可实现真正的开放式互联系统结构。 4、什么是串模干扰，有哪些抑制方法（12分） 所谓串模干扰就是干扰源Vc串联于信号源Vs之中。或者简单地认为它是与被测信号迭加在一起的干扰。在输入回路中它与被测信号所处的地位完全相同。串模干扰也称横向干扰或差模干扰。 第1章 一、填空 1．计算机由硬件系统和软件系统两个部分组成，它们构成了一个完整的计算机系统。 2．按功能划分，软件可分为系统软件和应用软件两种。 3．操作系统是在裸机上加载的第一层软件，是对计算机硬件系统功能的首次扩充。 4．操作系统的基本功能是处理机（包含作业）管理、存储管理、设备管理和文件管理。 5．在分时和批处理系统结合的操作系统中引入“前台”和“后台”作业的概念，其目的是改善系统功能，提高处理能力。 6．分时系统的主要特征为多路性、交互性、独立性和及时性。 7．实时系统与分时以及批处理系统的主要区别是高及时性和高可靠性。 8．若一个操作系统具有很强的交互性，可同时供多个用户使用，则是分时操作系统。 9．如果一个操作系统在用户提交作业后，不提供交互能力，只追求计算机资源的利用率、大吞吐量和作业流程的自动化，则属于批处理操作系统。 10．采用多道程序设计技术，能充分发挥CPU 和外部设备并行工作的能力。 二、选择 1．操作系统是一种 B 。 A．通用软件B．系统软件C．应用软件D．软件包2．操作系统是对 C 进行管理的软件。 A系统软件B．系统硬件C．计算机资源D．应用程序3．操作系统中采用多道程序设计技术，以提高CPU和外部设备的A。 A．利用率B．可靠性C．稳定性D．兼容性4．计算机系统中配置操作系统的目的是提高计算机的 B 和方便用户使用。 A．速度B．利用率C．灵活性D．兼容性5． C 操作系统允许多个用户在其终端上同时交互地使用计算机。 A．批处理B．实时C．分时D．多道批处理6．如果分时系统的时间片一定，那么 D ，响应时间越长。 A．用户数越少B．内存越少C．内存越多D．用户数越多 三、问答 1．什么是“多道程序设计”技术？它对操作系统的形成起到什么作用？ 答：所谓“多道程序设计”技术，即是通过软件的手段，允许在计算机内存中同时存放几道相互独立的作业程序，让它们对系统中的资源进行“共享”和“竞争”，以使系统中 第3章处理机调度1）选择题 （1）在分时操作系统中，进程调度经常采用_D_ 算法。 A. 先来先服务 B. 最高优先权 C. 随机 D. 时间片轮转 （2）_B__ 优先权是在创建进程时确定的，确定之后在整个进程运行期间不再改变。 A. 作业 B. 静态 C. 动态 D. 资源 （3）__A___ 是作业存在的惟一标志。 A. 作业控制块 B. 作业名 C. 进程控制块 D. 进程名 （4）设有四个作业同时到达，每个作业的执行时间均为2小时，它们在一台处理器上按单道方式运行，则平均周转时间为_ B_ 。 A. l小时 B. 5小时 C. 2.5小时 D. 8小时 （5）现有3个同时到达的作业J1、J2和J3，它们的执行时间分别是T1、T2和T3，且T1＜T2＜T3。系统按单道方式运行且采用短作业优先算法，则平均周转时间是_C_ 。 A. T1+T2+T3 B. (T1+T2+T3)/3 C. (3T1+2T2+T3)/3 D. (T1+2T2+3T3)/3 （6）__D__ 是指从作业提交给系统到作业完成的时间间隔。 A. 运行时间 B. 响应时间 C. 等待时间 D. 周转时间 （7）下述作业调度算法中，_ C_调度算法与作业的估计运行时间有关。 A. 先来先服务 B. 多级队列 C. 短作业优先 D. 时间片轮转 2）填空题 （1）进程的调度方式有两种，一种是抢占(剥夺)式，另一种是非抢占(非剥夺)式。 （2）在_FCFS_ 调度算法中，按照进程进入就绪队列的先后次序来分配处理机。 （3）采用时间片轮转法时，时间片过大，就会使轮转法转化为FCFS_ 调度算法。 （4）一个作业可以分成若干顺序处理的加工步骤，每个加工步骤称为一个_作业步_ 。 （5）作业生存期共经历四个状态，它们是提交、后备、运行和完成。 （6）既考虑作业等待时间，又考虑作业执行时间的调度算法是_高响应比优先____ 。 3）解答题 （1）单道批处理系统中有4个作业，其有关情况如表3-9所示。在采用响应比高者优先调度算法时分别计算其平均周转时间T和平均带权周转时间W。（运行时间为小时，按十进制计算） 表3-9 作业的提交时间和运行时间 操作系统实验报告 进程调度实验 一．实验题目 用C语言编写和调试一个进程调度程序，模拟进程调度过程。调度算法采用优先数算法和先来先服务算法。 二．目的要求 1.把理论与实践紧密结合，加深对进程的概念及进程调度算法的理解。取 得较好的学习效果 2.加深对操作系统课程的理解。使学生更好地掌握操作系统的基本概念、 基本原理、及基本功能,具有分析实际操作系统、设计、构造和开发现代 操作系统的基本能力。 3.培养学生的系统程序设计能力。 三．实验内容 设计一个有N个进程并行的进程调度程序。其中： 1)进程调度算法：采用最高优先数优先的调度算法分配处理机和先来先服 务算法来排队，总的过程采用时间片轮转算法。 2)每个进程有一个进程控制块（PCB）表示。进程控制块可以包含如下信息： 进程名、优先数、到达时间、需要运行时间、已用CPU时间、进程状态。 3)进程的优先数及需要的运行时间可以事先人为地指定。进程的到达时间 为进程输入的时间。 4)进程的运行时间以时间片为单位进行计算。 5)每个进程的状态可以是就绪W（Wait）、运行R（Run）、或完成F（Finish） 三种状态之一。 6)就绪进程获得CPU后都只能运行一个时间片。用已占用CPU时间加1来 表示。 7)果运行一个时间片后，进程的已占用CPU时间已达到所需要的运行时间， 则撤消该进程；如果运行一个时间片后进程的已占用CPU时间还未达所 需要的运行时间，也就是进程还需要继续运行，此时应将进程的优先数 减1（即降低一级），然后把它插入相应优先级就绪队列等待CPU。 8)每进行一次调度程序都打印一次运行进程、就绪队列、以及各个进程的 PCB，以便进行检查。 9)重复以上过程，直到所要进程都完成为止。 实验4 进程控制 1、实验目的 （1）通过对WindowsXP进行编程，来熟悉和了解系统。 （2）通过分析程序，来了解进程的创建、终止。 2、实验工具 （1）一台WindowsXP操作系统的计算机。 （2）计算机装有Microsoft Visual Studio C++6.0专业版或企业版。 3、预备知识 （3）·CreateProcess（）调用：创建一个进程。 （4）·ExitProcess（）调用：终止一个进程。 4、实验编程 （1）编程一利用CreateProcess()函数创建一个子进程并且装入画图程序(mspaint.exe)。阅读该程序,完成实验任务。源程序如下： # include < stdio.h > # include < windows.h > int main(VOID) ﹛STARTUPINFO si; PROCESS INFORMA TION pi; ZeroMemory(&si,sizeof(si)); Si.cb=sizeof(si); ZeroMemory(&pi,sizeof(pi)); if(!CreateProcess(NULL, “c: \ WINDOWS\system32\ mspaint.exe”, NULL, NULL, FALSE, 0, NULL, NULL, &si,&pi)) ﹛fprintf(stderr,”Creat Process Failed”); return—1; ﹜ WaitForSingleObject(pi.hProcess,INFINITE); Printf(“child Complete”); CloseHandle(pi.hProcess); CloseHandle(pi hThread); ﹜ 计算机操作系统习题答 案 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT 第一章操作系统概论 1.单项选择题 ⑴ B; ⑵ B; ⑶ C; ⑷ B; ⑸ C; ⑹ B; ⑺ B；⑻ D；⑼ A；⑽ B； 2.填空题 ⑴操作系统是计算机系统中的一个最基本的系统软件，它管理和控制计算机系统中的各种系统资源； ⑵如果一个操作系统兼有批处理、分时和实时操作系统三者或其中两者的功能，这样的操作系统称为多功能（元）操作系统； ⑶没有配置任何软件的计算机称为裸机； ⑷在主机控制下进行的输入/输出操作称为联机操作； ⑸如果操作系统具有很强交互性，可同时供多个用户使用，系统响应比较及时，则属于分时操作系统类型；如果OS可靠，响应及时但仅有简单的交互能力，则属于实时操作系统类型；如果OS在用户递交作业后，不提供交互能力，它所追求的是计算机资源的高利用率，大吞吐量和作业流程的自动化，则属于批处理操作系统类型； ⑹操作系统的基本特征是：并发、共享、虚拟和不确定性； ⑺实时操作系统按应用的不同分为过程控制和信息处理两种； ⑻在单处理机系统中，多道程序运行的特点是多道、宏观上并行和微观上串行。 第二章进程与线程 1.单项选择题 ⑴ B；⑵ B；⑶ A C B D; ⑷ C; ⑸ C; ⑹ D; ⑺ C; ⑻ A; ⑼ C; ⑽ B; ⑾ D; ⑿ A; ⒀ D; ⒁ C; ⒂ A; 2.填空题 ⑴进程的基本状态有执行、就绪和等待（睡眠、阻塞）； ⑵进程的基本特征是动态性、并发性、独立性、异步性及结构性； ⑶进程由控制块（PCB）、程序、数据三部分组成，其中PCB是进程存在的唯一标志。而程序部分也可以为其他进程共享； ⑷进程是一个程序对某个数据集的一次执行； ⑸程序并发执行与顺序执行时相比产生了一些新特征，分别是间断性、失去封闭性和不可再现性； ⑹设系统中有n（n>2）个进程，且当前不在执行进程调度程序，试考虑下述4种情况： ①没有运行进程，有2个就绪进程，n个进程处于等待状态； ②有一个运行进程，没有就绪进程，n-1个进程处于等待状态； ③有1个运行进程，有1个等待进程，n-2个进程处于等待状态； ④有1个运行进程，n-1个就绪进程，没有进程处于等待状态； 上述情况中不可能发生的情况是①； ⑺在操作系统中引入线程的主要目的是进一步开发和利用程序内部的并行性； ⑻在一个单处理系统中，若有5个用户进程，且假设当前时刻为用户态，则处于就绪状态的用户进程最多有4个，最少0个； 习题一操作系统概论 一．选择题 1. 计算机的操作系统是一种（）. A. 应用软件 B.系统软件 C.工其软件D字表处理软件 2. 批处理系统的主要缺点是（）. A. CPU 的利用率不高 B .失去了交互性 C.不具备并行性 D.以上都不是 3．计算机操作系统的功能是（）. A. 把源程序代码转换为标准代码 B .实现计算机用户之间的相互交流 C. 完成计算机硬件与软件之间的转换 D. 控制、管理计算机系统的资源和程序的执行 4. 在分时系统中，时间片一定时，（），响应时间越长. A.内存越多 B.用户数越多 C.内存越少D用户数越少 5．操作系统的（）管理部分负责对进程进行调度. A?主存储器 B.控制器 C.运算器D处理机 6. 从用户的观点看，操作系统是（）. A. 用户与计算机之间的接口 B. 控制和管理计算机资源的软件 C. 合理地组织计算机工作流程的软件 D. 由若干层次的程序按一定的结构组成的有机体 7. 操作系统的功能是进行处理机管理、（）管理、设备管理及信息管理. A.进程 B.存储器 C.硬件 D.软件 8. 操作系统中采用多道程序设计技术提高CPU 和外部设备的（）. A.利用率 B.效率 C.稳定性 D.兼容性 9. 操作系统是现代计算机系统不可缺少的组成部分，是为了提高计算机的（）和方便用户使用计算机而配备的一种系统软件. A. CPU的利用率不高 B.资源利用率 C.不具备并行性 D.以上都不是 10. 所谓（）是指将一个以上的作业放入主存，并且同时处于运行状态，这些作业共享处理机的时间和外围设备等其他资源. A.多重处理 B.多道程序设计 C.实时处理D?并行执行 11．（）操作系统允许在一台主机上同时连接多台终端，多个用户可以通过各自的终端同 时交互地使用计算机. A. 网络 B. 分布式 C.分时 D.实时 12.分时操作系统通常采用（）策略为用户服务. A. 可靠性和灵活性 B.时间片轮转 C .时间片加权分配 D. 短作业优先 13.系统调用是由操作系统提供的内部调用，它（）. A.直接通过键盘交互方式使用 B.只能通过用户程序间接使用 操作系统试验报告 姓名： 学号： 学院： 实验一 实验要求： 获得当前系统中正在运行的所有进程的优先级。 实验程序： //实验一：获取当前系统的所有优先级 # include 例1:某分页系统,主存容量为64K,页面大小为1K,对一个4页大的作业,其0、1、2、3页分别被分配到主存的2、4、6、7块中。将十进制的逻辑地址1023、2500、4500转换为物理地址。 1)逻辑地址1023:1023/1K得页号为0,页内地址为1023,查页表找到对应得物理块为2,故物理 地址为2*1K+1023=3071。 2)逻辑地址2500:2500/1K得页号为2,页内地址为452,查页表找到对应得物理块为6,故物理地 址为6*1K+452=6596。 3)逻辑地址4500:4500/1K得页号为4,页内地址为404,页号大于页表长度,产生越界中断 例2:某系统有224字节的内存,固定分区的大小为216字节,1)进程表中的每个表项至少要用多少位来记录分配给进程的分区？2)界限寄存器必须要有多少位？ 1)224字节/ 216字节= 28字节,因此需要8位来存储28个分区中的一个。 2)固定分区的大小为216字节,故最大合法地址就是216-1,二进制中216-1就是16位,所以界 限寄存器有16位。 例3:在某简单分页系统中,有224字节的物理内存,256页的逻辑地址空间,且页的大小为210字节,问逻辑地址有多少位？ 答:逻辑地址空间包括了256=28个大小为210字节的页,总的逻辑地址空间就是210×28=218 字节,因此需要18位的地址来表示218字节地址空间。 例4:某系统的用户空间共有32个页面,每页1KB,主存16KB。试问: 1)逻辑地址的有效位就是多少？ 2)物理地址需要多少位？ 3)假定某时刻系统为用户的第0,1,2,3页分别分配的物理块号为5,10,4,7,试将虚地址0A5CH 与093CH变换为物理地址。 答:1)逻辑地址空间包括了32=25个大小为210字节的页,总的逻辑地址空间就是25×210=215 字节,因此需要15位的地址来表示215字节地址空间。 2)物理地址=主存16KB=214,因此物理地址需要14位。 3)0A5CH=1100B,前5位为逻辑地址中的页号,为00010B=2,即该地址的物理块号为4,表示为5 位的二进制为00100B,因此0A5CH的物理地址就是1100,即125CH。同样的方法求得,093CH 对应的物理地址就是113CH。 例5:假设一个分页存储系统具有快表,多数活动页表项都可以存在其中。如果页表放在内存中。内存访问时间就是1us,若快表的命中率就是85％,则有效存取时间为多少？若快表的命中率为50％,那么有效存取时间为多少？ 解:当快表的命中率为85％时,有效存取时间为: 0、85×1＋(1－0、85)×(1＋1)＝1、15us 当快表的命中率为50％时,有效存取时间为: 0、5×1＋(1－0、5)×(1＋1)＝1、5us 例6:计算[0,430], [1,10], [2,500], [3,400], [4,20], [5,100]的内存地址 答:[0,430]:219+430=649 Array [1,10]:3300+10=3310 [2,500]:段内地址越界 [3,400]:1237+400=1637 [4,20]:1952+20=1972 [5,100]:段号越界 思考题: 1、“整体对换从逻辑上也扩充了内存,因此也实现了虚拟存储器的功能”这种说法就是否正操作系统原理实验-系统内存使用统计5
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