发布时间 : 星期四 文章计算机操作系统复习题 and答案更新完毕开始阅读f59944ca0508763231121237
特别注意的是：传统操作系统中的进程概念与现代操作系统中的进程概念不同——简单说，传统操作系统中进程具有分配资源、调度运行两大功能，而现代操作系统中进程只作为分配资源单位，线程才作为调度运行单位。 5、 进程的互斥和同步有什么异同点？
答：同步与互斥特点比较见教材127页表6-4。 同步 互斥 进程-进程 进程-资源-进程 时间次序上受到某种限制 竞争到某一物理资源时不允许其他进程工作 相互清楚对方的存在及其作用，交换信息 不一定清楚其他进程情况 往往指有几个进程共同完成一个任务 往往指多个任务多个进程间通讯制约，故更广泛 举例：生产与消费之间，发送与接收之间，举例：交通十字路口，单轨火车的拨道岔。 作者与读者之间，供者与用者之间。 6、一个进程入睡时其断点落在何处？它被唤醒后从何处继续原来的执行？ 答：一个进程入睡是指该进程由于缺乏资源不能占用CPU，进入等待状态。一个进程由程序、数据集合和进程控制块（PCB）组成。PCB是进程存在的唯一标志。PCB中包括如下内容：进程标志号、进程状态（执行/就绪/等待）、进程标志、进程优先数、程序地址、现场保护区（通常被保护的信息有程序计数器、程序状态字、各个工作寄存器等）、通信机构、其他信息等。
处于睡眠状态的进程，它的断点在它的PCB中的现场保护区中保护起来。保存程序运行的CPU现场，以便在将来的某一时刻恢复并继续原来的运行。它被唤醒后，把它从等待进程队列中摘下，将进程状态改为就绪，然后将它插入到就绪队列中；等它占用CPU进入执行状态时，从断点处继续执行。 7、 什么是临界区？ 答：每个进程中访问临界资源的那段程序称为临界区（临界资源是一次仅允许一个进程使用的共享资源）。每次只准许一个进程进入临界区，进入后不允许其他进程进入。 8、 试说明进程互斥、同步和通信三者之间的关系。
答：进程的同步与互斥是指进程在推进时的相互制约关系。在多道程序系统中，由于资源共享与进程合作，这种进程间的制约称为可能。为了保证进程的正确运行以及相互合作的进程之间交换信息，需要进程之间的通信。
进程之间的制约关系体现为：进程的同步和互斥。 进程同步：它主要源于进程合作，是进程间共同完成一项任务时直接发生相互作用的关系。为进程之间的直接制约关系。在多道环境下，这种进程间在执行次序上的协调是必不可少的。
进程互斥：它主要源于资源共享，是进程之间的间接制约关系。在多道系统中，每次只允许一个进程访问的资源称为临界资源，进程互斥就是保证每次只有一个进程使用临界资源。
进程通信是指进程间的信息交换。PV操作作为进程的同步与互斥工具因信息交换量少，效率太低，称为低级通信。而高级通信则以较高的效率传送大批数据。 9、 考虑一个理发店，只有一个理发师，只有n张可供顾客等待理发的椅子，如果没有顾客，
则理发师睡觉；如果有一顾客进入理发店发现理发师在睡觉，则把他叫醒，写一个程序协调理发师和顾客之间的关系。
答：考虑一下理发师（barber）重复的下列活动：（1）睡觉；（2）为顾客理发； 顾客（customers）重复的下列活动：（3）在椅子上等候；（4）理发；离开；
显然，理发师在（1）处要考察是否有顾客等候理发，如果没有，理发师睡觉；在（2）
25
处理发师等待最先进入理发店的顾客唤醒，开始理发。
顾客在（3）处先看是否有座位，没有则离开；等候理发的顾客在（4）处被理发师唤醒（最先理发的顾客要唤醒理发师）；理发结束后离开。
在这两个活动中，从资源的角度来看，理发师是顾客争用的资源，用信号量barber表示，初值为0；除此以外，顾客还要争用n张椅子，信号量customers表示等候理发的顾客数，初值为0；最后设置信号灯变量mutex用于这两个活动对资源barber、customers的互斥，初值为1。详细算法见教材131页。
10、有一个阅览室，共有100个座位，读者进入时必须先在一张登记表上登记，该表为每一
座位列一表目，包括座号和读者姓名等，读者离开时要消掉登记的信息，试问： （1）为描述读者的动作，应编写几个程序，设置几个进程？ （2）试用PV操作描述读者进程之间的同步关系。
答：读者的动作有两个，一是填表进入阅览室，这时要考虑阅览室里是否有座位；一是读者阅读完毕，离开阅览室，这时的操作要考虑阅览室里是否有读者。读者在阅览室读书时，由于没有引起资源的变动，不算动作变化。
算法的信号量有三个：seats——表示阅览室是否有座位（初值为100，代表阅览室的空座位数）；readers——表示阅览室里的读者数，初值为0；用于互斥的mutex，初值为1。 读者进入阅览室的动作描述getin： while(TRUE){
P (seats); /*没有座位则离开*/ P（mutex） /*进入临界区*/ 填写登记表; 进入阅览室读书;
V（mutex） /*离开临界区*/ V（readers） }
读者离开阅览室的动作描述getout： while(TRUE){
P（readers） /*阅览室是否有人读书*/ P（mutex） /*进入临界区*/ 消掉登记；
离开阅览室；
V（mutex） /*离开临界区*/
V（seats） /*释放一个座位资源*/ }
11、进程之间有哪些基本的通信方式？它们分别有什么特点？适用于哪些场合？ 答：进程通信根据交换信息量的多少分为高级通信和低级通信。低级通信一般只传送一个或几个字节的信息，以达到控制进程执行速度的作用（如PV操作）；高级通信则要传送大量数据，目的不是为了控制进程的执行速度，而是为了交换信息。
高级进程通信方式有很多种，大致可归并为三类：共享存储器、管道文件和消息传递。 共享存储器：在内存种分配一片空间作为共享存储区。需要进行通信的进程把它附加到自己的地址空间中，不需要时则把它取消。
管道文件：它是连接两个命令的一个打开文件。一个命令向该文件中写入数据，为写者；另一个命令从该文件中读出数据，为读者。
26
消息传递：它以消息为单位在进程间进行数据交换。具体说明见教材133页的“消息缓冲”。
12、如何尽快熟悉一个计算机操作系统？
答：熟悉一个操作系统，可以从以下几种不同的角度： （1）用户的角度
这是从操作系统向用户提供服务的角度来观察操作系统。从操作系统的外部特性来看，它提供了使用的语言，如命令语言、图形语言、菜单语言等。一般的操作系统向用户提供了命令一级、系统调用一级以及作业控制一级的服务。这些服务涉及到设备控制、文件管理、进程的建立和撤消、内存管理等。此外，操作系统作为计算机硬件功能的扩充，为它的上一层（应用软件）提供了虚拟机环境。 （2）资源管理的角度
从这种静态角度认识操作系统，它是各种资源的管理者。它负责它们的登记、记录状况、分配、回收以及维护其完整性，并操纵其使用，同时向用户提供方便的使用界面。根据资源的分类，操作系统分成处理机管理、存储管理、文件管理、设备管理和作业管理等五个部分。这几个部分相对独立又互相关联，协调配合运行，一起完成用户的服务要求。 （3）进程的角度
这是从动态的、运行的观点来熟悉操作系统。操作系统要通过组织对资源的共享来提高资源的利用率，必然要引入并行机制。在这个意义上，操作系统由若干个可以同时独立运行的程序（即进程）和一个对它们进行管理、协调的系统核心组成。在系统核心的管理下，各个进程此起彼伏地运行，完成用户的服务工作。
13、新一代操作系统采用微内核技术，有什么优缺点？ 答：微内核技术的主要优点：
（1）统一的接口，在用户态和核心态之间无需进程识别； （2）可伸缩性好，能适应硬件更新和应用变化；
（3）可移植性好，所有与具体机器特征相关的代码，全部隔离在微内核中，如果操作系统
要移植到不同的硬件平台上，只需修改微内核中极少代码即可； （4）实时性好，微内核可以方便地支持实时处理；
（5）安全可靠性高，微内核将安全性作为系统内部特性来进行设计，对外仅使用少量应用
编程接口；
（6）支持分布式系统，支持多处理器的体系结构和高度并行的应用程序； （7）真正面向对象的操作系统。
由于操作系统核心常驻内存，而微内核结构精简了操作系统的核心功能，内核规模比较小，一些功能都移到了外存上，所以微内核结构十分适合嵌入式的专用系统，对于通用性较广的系统，将使CPU的通信开销增大，从而影响到计算机的运行速度。 14、在大程序的编程过程中，模块大小如何选择？分块原则是什么？ 答：模块是指执行某一特定任务（或实现某一特定的抽象数据类型）的数据结构和程序代码。专家建议，一个模块最好只包含几十条语句（即可打印在一页打印纸上）。这是考虑到开发人员的方便阅读和研究。
划分模块的原则是：各个模块尽可能具有较大的独立性，换句话说，希望这样设计软件结构，使得每个模块完成一个相对独立的特定子功能，并且和其他模块之间的关系很简单，以便能方便地把不同场合下写成的程序模块组合成软件系统。（此题的内容涉及到计算机软件设计的知识，若需要进一步了解，可以参考“软件工程”方面的相关教材。）
27