【操作系统原理】第一章课后习题

前言

• 课本： 操作系统原理（第五版）[费翔林，骆斌编著]
• 习题： 主要习题内容是第一章到第六章，具体内容如下表

章节	内容	链接
第一章	思考题1，3，7、应用题7，12(1)~(4)	https://blog.csdn.net/Zchengjisihan/article/details/136493304?spm=1001.2014.3001.5501
第二章	思考题1,3,10, 20, 26, 32, 38, 68、应用题7，8，12, 16, 25	https://blog.csdn.net/Zchengjisihan/article/details/136493596?spm=1001.2014.3001.5501
第三章	思考题1，2，7，8，9，22，25，27，28、应用题3，4，8，16(1)，17，23，24，25，30，38(1)，39(1)，41，43(2)，50	https://blog.csdn.net/Zchengjisihan/article/details/136502000?spm=1001.2014.3001.5501
第四章	思考题2，4，10，15，18，20， 36、应用题1，2，3，6，11(2)，12，16，17，20，30，31，39，41	https://blog.csdn.net/Zchengjisihan/article/details/137570109?spm=1001.2014.3001.5501
第五章	思考题3，7，21，25，26，27，28、应用题7，9，10，15，16，17，21	https://blog.csdn.net/Zchengjisihan/article/details/138527085?spm=1001.2014.3001.5501
第六章	思考题4，5，6，10，28、应用题8，16，17，20，23，26（1）	https://blog.csdn.net/Zchengjisihan/article/details/138977250?spm=1001.2014.3001.5501

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习题一思考题

1、简述现代计算机系统的组成及其层次结构

解：现代计算机系统基本是由硬件和软件两部分组成，层次结构大概为硬件、系统软件（操作系统）、支撑软件、应用软件这几部分构成。其中硬件中又可以细分出若干个可计算资源。大致如下图所示。

3、什么是操作系统？操作系统在计算机系统中的主要作用是什么?

解：操作系统是最靠近硬件的一层软件，它能够通过复用、虚化、抽象三个技术来将裸机的功能进行拓展、并且能够提升系统效率、用户访问更加简单便捷、运行环境更加安全；

操作系统在计算机系统中的主要作用是作为用户接口和公共服务程序、作为进程执行的控制者协调者、作为拓展机或虚拟机、作为资源的管理者和控制者。


①作为用户接口和公共服务程序：
用户通过操作系统来使用计算机系统。操作系统提供系统调用来扩展机器指令集, 这些新功能可被任何应用程序调用；操作系统提供友好人机接口,用户可以使用操作系统提供的各种公共服务,而无须了解软硬件本身的细节。

②作为进程执行的控制者协调者：
操作系统引入进程概念，进程是执行中的程序，系统以进 程方式组织程序在计算机上运行。不同进程完成不同功能， 同时运行的进程会发生交互，操作系统控制和协调进程正 常运行，以此来解决进程之间的同步、通信和死锁问题。

③作为拓展机或虚拟机：
操作系统对底层进行扩充和改造，而应用程序在虚拟机上运行。扩充后的虚拟机不仅可以使用裸机提供的硬件指令,而且可以使用操作系统增加的系统调用和操作命令虚拟机提供了良好的运行计算环境,用户可以获得远较硬件所能提供的更多更强的功能上的支持。
④作为资源的管理者和控制者：
在计算机系统中,能分配给用户使用的各种软硬件设施总称为资源。资源包括两大类:硬件资源和软件资源。操作系对软硬件资源进行资源复用、虚拟和抽象,有序地管理各类资源,记录资源使用情况,确定资源分配策略,实施资源的分配和回收,满足用户对资源的需求和申请。

7、什么是系统调用？可分为哪些类型？

解：系统调用(system call)是指：内核提供一系列具有预定功能的服务例程的接口呈现给用户。用户可以通过系统调用把应用程序的请求传送至内核，调用相应服务例程完成所需处理将处理结果返回给应用程序。操作系统服务之所以使用系统调用的方式给用户来使用是为了保护系统安全。将用户层和系统层进行隔离。
系统调用可以分为进程管理、文件管理、设备管理、储存管理、进程通信、信息维护六个大类：
①进程管理：包括创建和撤销进程、终止或异常终止进程、阻塞和唤醒进程、挂起和激活进程、监视和追踪进程、获取和设置进程属性。
②文件管理：包括建立文件、删除文件、打开文件关闭文件、读写文件链接文件、控制文件、显示文件和目录内容、显示和设置文件属性。
③设备管理：包括申请设备释放设备设备 I/0 操作和重定向获得和设置设备属性、控制和检查设备状态。
④存储管理：包括申请和释放内存。
⑤进程通信：括建立和断开通信连接、发送和接收消息、链接和断开共享内存、套接字操作、传送状态信息。
⑥信息维护：包括获取和设置日期及时间获取和设置系统数据生成诊断和统计数据

习题一应用题

7、若内存中有三道程序 A B C，它们按照 A B C 的优先次序运行。各序的计算轨迹如下。如果三道程序都使用相同的设备进行 IO 操作(即序以串行方式使用设备度开销忽略不计),试分别画出单道和多道运行的时间关系图。在两种情况下,CPU 的平均利用率各是多少？

A: 计算(20ms)，I/0(30ms)，计算(10 ms)
B：计算(40ms)，I/0(20ms)，计算(10ms)
C：计算(10ms)，I/0(30ms)，计算(20ms)

解：单道运行时间关系图：

CPU 平均利用率：\((20+10+40+10+10+20)/190= 57.89\%\)

多道运行时间关系图：

CPU 平均利用率：\((20+10+40+10+10+20)/130 = 84.62\%\)

12、在下列例子中区分“时分复用共享”与“空分复用共享”,并对其做简单的解释。

解：
(1)住宅区的土地：
①时分复用共享：不同用户可以在不同时间段内共享一片住宅区，如 2000-2005 年 A 用户住在这一片住宅区土地， 2005-2010 年B 用户住在这一片住宅区土地。
②空分复用共享：不同用户可以在同一时间段内共享同一块土地的不同空间，如同一片土地上可以建若干个不同房子。
(2)个人计算机
①时分复用共享：多个线程可以在同一台个人计算机上交替运行，每个线程在不同的时间段内占用计算机资源。
②空分复用共享：多个线程可以在同一时刻通过并行处理共享计算机资源。
(3)教室的黑板
①时分复用共享：不同老师可以在不同时间段来使用同一块黑板给同学上课。
②空分复用共享：不同老师可以在黑板的不同部位来做板书给同学上课。
(4)公共汽车上的座椅
①时分复用共享：不同乘客可以在不同时间段来使用同一个座位。
②空分复用共享：不同乘客可以在不同的座位进行共享。

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结束语

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