现代操作系统作业题整理

1、注：标有“操作系统第二版中文版答案”的答案是从操作系统第二版中文答案的电子书上摘抄的,剩下的是非标准答案可以忽略）o有几道题没有写。以下的相关文档仅供参考！祝各位同学考试愉快！第一章：引论（P44）1、什么是多道程序设计？答：多道程序就是CPU在内存中多个进程之间迅速切换。它一般被用来使CPU保持忙碌，当有一个或多个进程进行I/O时。（操作系统第二版中文答案）2、什么是SPOOLing?读者是否认为将来的高级个人计算机会把SPOOLing作为标准功能？答：SPOOLing是SimultaneousPeripheralOperationOn-Line（即外部设备联机并行操作）的缩写,它是关于慢速字符设备如何与计算机主机交换信息的一种技术，通常称为“假脱机技术”（回答：什么是SPOOLing？百度的）输入SPOOLing是作业中的读入技术，例如：从卡片在磁盘，这样当当前执行的进程完成时，将等候CPUo输出SPOOLing在打印之前首先复制打印文件，而非直接打印。在个人计算机上的输入SPOOLing很少，但输出SPOOLing非常普通。（操作系统第二版中文答案）3、在早期的计算机中，每个字节

2、的读写直接由CPU处理（既没有DMA）。对于多道程序而言这种组织方式有什么含义？答：多道程序的主要原因是当等候I/O完成时CPU有事可做。如果没有DMA，I/O操作时CPU被完全占有，因此，多道程序无利可图（至少在CPU利用方面）。无论程序操作多少I/O操作，CPU都是100%的忙碌。当然，这里是假定主要的延迟是数据复制时的等待。如果I/O很慢的话，CPU可以做其他工作。（操作系统第二版中文答案）4、系列计算机的思想在20世纪60年代由IBM引入System/360大型机。现在这种思想已经消亡了还是继续活跃着？答：它依然存在。例如：Interl以各种各样的不同的属性包括速度和能力消耗来产生PentiumI，II，III和4。所有这些机器的体系结构都是兼容的，仅仅是价格上的不同，这些都是家族思想的本质。（操作系统第二版中文答案）5、缓慢采用GUI的一个原因是支持它的硬件的成本（高昂）。为了支持25行80列字符的单色文本屏幕应该需要多少视频RAM？对于1024*768像素24位色彩位图需要多少视频RAM？在1980年（$5/KB）这些RAM的成本是多少？现在它的成本是多少？答：25*80字

3、符的单色文本屏幕需要2000字节的缓冲器。1024*768像素24位颜色的位图需要2359296字节。1980年代这两种选择将分别地耗费$10和$11520。而对于当前的价格。将少于$1/MBo（操作系统第二版中文答案）8、考虑一个有两个CPU的系统，并且每个CPU有两个线程（超线程）。假设有三个线程P0,Pl,P2,分别以运行时间5ms,10ms,20ms开始。运行这些程序需要多少时间？假设这三个程序都是100%限于CPU,在运行时无阻塞，并且一旦设定就不改变CPU。答：这些程序的运行时间因程序的组合的不同而不同,一共有以下4种情况：1) (P0,P1)andP2=(5ms+10ms)and20ms=20ms2) (P0,P2)andP1=(5ms+20ms)and10ms=25ms3) (P1,P2)andP0=(10ms+20ms)and50ms=30ms4) (P0,P1,P2)=(5ms+10ms+20ms)=35ms9、一台计算机有一个四级流水线,每一级都花费相同的时间执行其工作,即1ns。这台机器每秒可执行多少条指令？答：从管道中每纳秒出现一条指令。意味着该机器每秒执行十

4、亿条指令。它对于管道有多少个阶段不予理睬，即使是10-阶段管道，每阶段1nsec,也将执行对每秒十亿条指令。因为无论哪种情况,管道末端输出的指令数都是一样的。(操作系统第二版中文答案)10、假设一个计算机系统有高速缓存、内存(RAM)以及磁盘，操作系统用虚拟内存。读取缓存中的一个词需要2ns,RAM需要10ns,硬盘需要10ms。如果缓存的命中率是95%,内存的是(缓存失效时)99%,读取一个词的平均时间是多少？答：平均访问时间=2ns*0.95+10ns*0.99*(1-0.95)+10ms*(1-0.99)*(1-0.95)=5002.395ns.14、陷阱和中断的主要差别是什么？答：陷阱是由程序造成的,并且与它同步。如果程序一而再地被运行,陷阱将总在指令流中相同的位置的精确发生。而中断则是由外部事件和其他时钟造成的,不具有重复性。(操作系统第二版中文答案)20、有一个文件，其文件描述符是fd,内含下列字节序列：3,1,4,1,5,9,2,6,5,3,5。有如下系统调用：lseek(fd,3,SEEK_SET);read(fd,&buffer,4);其中lseek调用寻找文件中的字

5、节3。在读取操作完成之后，buffer中的内容是什么？答：包含字节：1,5,9,2.(操作系统第二版中文答案)22、块特殊文件和字符特殊文件的基本差别是什么？答：块特殊文件包含被编号的块,每一块都可以独立地读写或者写入。而且可以定位于任何块,并且开始读入或写入。这些对于字符特殊文件是不可能的。(操作系统第二版中文答案)25、对程序员而言,系统调用就像对其他库过程的调用一样。有无必要让程序员了解哪一个库过程导致了系统调用？在什么情形下,为什么？答：就程序逻辑而言,库例程调用哪个系统调用是没有关系的。但是,如果需要考虑性能问题,无需系统调用就可以完成的任务将使进程运行更快。所有的系统调用都会导致用户环境和内核环境的切换开销。更进一步，在多用户系统中，在系统调用完成之前，操作系统可能调度到其他的进程，这将使得调用过程的处理更加迟缓。（操作系统第二版中文答案）1、于操作系统，下列叙述不正确的是（）。A、管理系统资源B、控制程序执行C、改善人机界面D、提高用户软件运行速度2、以下哪个系统不是基本的操作系统（）.A、分时操作系统B、实时操作系统C、分布式操作系统D、多道批处理系统3、计算机系统由和

6、组成。4、分时操作系统具有的四个主要特点是同时性、和。5、多道程序设计的根本目标是（）。6、多项选择：操作系统设计目标是（）。A、管理系统资源B、提高安全性C、方便用户使用系统D、使系统能高效工作7、在（）的控制下，计算机系统能及时处理由过程控制反馈的数据，并作出响应。A、批处理操作系统B、实时操作系统C、分时操作系统D、多处理机操作系统8、多项选择:引入多道程序设计的主要目的在于（）。A、提高实时响应速度B、充分利用处理机，减少机空闲时间C、有利于代码共享D、充分利用外围设备E、减少存储器碎片9、计算机发展到第三代，操作系统已成为软件的一个重要分支，最早的操作系统是（）。10、设计实时操作时（）不是主要的追求目标。A、安全可靠B、资源利用率C、及时响应D、快速处理答案：1、D2、C3、硬件子系统软件子系统4、独立性及时性交互性5、提高计算机系统的工作效率6、CD7、B8、BD9、批处理操作系统10、B第二章：进程与线程（P95）2、假设要设计一种先进的计算机体系结构，它使用硬件而不是中断来完成进程切换。CPU需要哪些信息？请描述用硬件完成进程切换的过程。答：应该有一个寄存器包含当前进

7、程表项的指针。当I/O结束时，CPU讲当前的机器状态存入当前进程表项中，然后，将转到中断设备的中断向量，读取另一个过程表项的指针（服务例程）。然后，就可以启动这个进程了。（操作系统第二版中文答案）3、在所有当代计算机中，至少有部分中断处理程序是用汇编语言编写的。为什么？答：通常高级语言不允许CPU硬件，而这种访问是必须的。例如：中断处理程序可能需要禁用和启动某个特定的设备服务，或者处理进程堆栈区的数据。另外，中断服务例程需要尽快地执行。（操作系统第二版中文答案）4、当中断或系统调用把控制转给操作系统时，通常将内核堆栈和被中断进程的运行堆栈分离。为什么？答：内核使用单独的堆栈有若干的原因。其中两个原因如下：首先，不希望操作系统崩溃，由于某些用户进程不允许足够的堆栈空间。第二，如果内核将数据保留在用户空间，然后从操作系统调用返回，那么恶意的用户可能使用这些数据找出某些关于它进程的信息。（操作系统第二版中文答案）5、多个作业能够并行运行，比它们顺序执行完成的要快。假设有两个作业同时开始执行，每个需要10分钟的CPU时间。如果顺序执行，那么最后一个作业需要多少时间可以完成？如果并行执行又需要多

8、少时间？假设I/O等待占50%。答：CPU利用率计算公式：CPU利用率=1-pn.设运行作业所需要的时间为T顺序执行：T=（10+10）/0.5=40（分钟）；并行执行：p=0.5,n=2,CPU利用率二1-0.5八2=0.75,则T=（10+10）/0.75=26.7（分钟）.7、如果创建一个多线程进程，若子进程得到全部父进程线程的副本，会出现问题。假如原有线程之一正在等待键盘输入，现在则成为两个线程在等待键盘输入，每个进程有一个。在单线程进程中也会发生这种问题吗？答：不会。如果单线程进程在键盘上阻塞，就不能创建子进程。（操作系统第二版中文答案）9、在本章中，我们介绍了多线程的web服务器，说明它比单线程服务器和有限状态机服务器更好的原因。存在单线程服务器更好一些的情形吗？请给出一个例子。答：是的。如果服务器是完全CPU绑定的，则不需要多线程。这只会增加不必要的复杂性。假设某个百万人口区域的电话查号系统（类似于114），如果每个（姓名，电话号码）记录为64个字符，整个的数据库则为64MB,这就是很容易全部读入服务器内存中以提高快速的查询。（操作系统第二版中文答案）11、为什么线程要通

9、过调用thread_yield自愿放弃CPU?毕竟，由于没有周期性的时钟中断，线程可以不交回CPU。答：进程中线程是相互协作的，而不是相互独立的。如果放弃了是为了应用程序，那么线程将放弃CPU。毕竟，通常是同一个程序员写的代码。（操作系统第二版中文答案）12、线程可以被时钟中断抢占吗？如果可以，在什么情形下可以？如果不可以，为什么不可以？答：用户级线程不能被时中断抢占，除非整个进程的时间片用完。内核级线程可以单独地被剥夺。在后一种情况下，如果线程运行过久，时钟将的中断当前的进程，因而当前线程也被中断。内核可以自由地从同一个进程中选取其他线程运行。（操作系统第二版中文答案）20、在2.3.4节中，描述了一种有高级优先级进程H和低级优先级进程L的情况，导致了H陷入死循环。若采用轮换调度算法而不是优先级调度算法，会发生同样的问题吗？请给予讨论。答：对于时间片轮转调度，该方法不会出现问题。L迟早会运行，而且最终将离开其临界区。对于优先级调度，L永远得不到运行；而对于时间片轮转，它将周期性地得到一时间片，因此就有机会离开其临界区。（操作系统第二版中文答案）23、两个进程在一个共享存储器多处理器（即两个CPU）当它们要共享一个公共内存时，图2-23所示的采用变量turn的忙等待解决方案有效吗？答：是的，它还是会有用的。当然，它依然是忙等待。（操作系统第二版中文答案）27、如果一个系统只有两个进程，可以使用一个屏障来同步这两个进程吗？为什么？答：如果程序是操作按阶段进行，直到两个进程都完成当前阶段才能进入下一个阶段，这时就应该使用屏障。（操作系统第二版中文答案）28、如果线程在内核中实现，可以使用内核信号量对同一个进程中的两个线程进行同步吗？如果线程在用户空间安实现呢？假设在其他进程中没有线程必须访问该信号量。请讨论你的答案。答：对于内核线程，线程可以在信号量上阻塞，而内核可以运行该进程中的其他线程。

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