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  • 汤小丹计算机操作系统慕课版课后题答案第五章:储存器管理
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    2021-07-17 09:16:21

    一. 简答题

    1. 储存器管理的基本任务,是为多道程序的并发执行提供良好的储存器环境。请问:“良好的储存器环境”应包含哪些方面?
      (1)独立性:各进程应拥有独立的地址空间,运行不会相互干扰。
      (2)容量足够:储存器空间大小应满足进程的需求。
      (3)储存器管理能够为进程对新信息的访问,共享,链接,安全,动态增长提供便利。
      (4)储存器利用率高。
    2. 内存保护是否可以完全由软件实现?为什么?
      不能。
      进程访问内存时进行地址映射对地址是否越界的检查频率很高,若是由硬件实现会很慢。
    3. 请解释什么是重定位?为什么要重定位?
      将虚拟的逻辑地址映射为真实存在的物理地址。
      进程中的地址都是从0开始的虚拟地址,在多道程序环境中必须依靠重定位寄存器将逻辑地址映射为物理地址。
    4. 动态重定位的实现方式有几种?
      (1)基于重定位寄存器且连续分配的动态重定位。
      (2)基于段或页离散分配的动态重定位。
    5. 可采用那几种方式将程序装入内存?它们分别适用于哪种场合?
      (1)绝对装入:单道批系统。
      (2)可重定位装入(装入时进行地址映射):多道环境且装入后进程的位置不能变
      (3)动态运行时装入(运行的时候进行地址映射):需要重定位寄存器的支持。
    6. 何谓静态链接?静态链接时要解决那两个问题?
      静态链接:程序运行前将编译后的模块与库函数进行链接,链接后不分开。
      问题1:修改相对地址:将各模块的相对地址修改为整体相对地址。
      问题2:修改调用符号:将外部调用模块的起始地址修改为相对地址。
    7. 编写程序时必须经过编译链接生成目标代码,请问什么是链接?链接主要解决哪些问题?简述链接的主要类型及其优缺点?
      链接:将编译后的目标模块与库函数链接为一个可装入的模块。
      解决问题:将目标模块与库函数链接起来,目标函数中只有调用的库函数名,参数等,并没有实际内容,链接后便形成完整的函数。
      静态链接:已经拥有所有需要的库函数,运行速度快但体积大,有很多冗余代码。
      装入时动态链接:装入内存时一边装入一边链接,若装入时发生调用,在将被调用的模块装入并修改地址。便于修改与更新,便于模块共享,但是运行时性能会有损失
      动态运行时链接:体积小,装入速度快。运行时性能会有损失。
    8. 为什么要引入对换技术?对换可分为哪几种类型?
      为了腾出内存,将具备运行条件的作业调入内存。
      换入,换出
    9. 对换技术对文件区管理的目标和对对换区管理的目标有何不同?
      文件区为了提升空间利用率。
      对换区为了提高进行调入调出速度。
    10. 为什么说分段系统较分页系统更容易实现信息共享和保护?
      分段系统段内内容基本一致,只需要一个标志位便可对整个段进行保护。
      分页系统,文件存放更分散,需要的标识太多
    11. 提高内存利用率途径有哪些?
      内存利用率低主要由这几个方面造成:
      (1)内存碎片多:将连续分配变为离散分配
      (2)冗余信息多,重复拷贝:储存器共享机制
      (2)大进程阻塞 :虚拟技术,动态链接技术
      (4)长期不用的资源占据内存:对换技术

    二.计算题

    1. 1.25
    2. 0.4 0.22
    3. (1)页号5位,页内地址11位
      (2)32项 9位
      (3)页号不变,页内地址少一位
    4. (1)1023+1024*2
      2500-2k+6k
      3500-3k+7k
      越界
      (2) 先将逻辑地址1023分为页号0,页内地址1023,再判断页号0没有越界,
      然后,从页表项的0号查到块号2,将块号和页内地址拼接就是物理地址。
    5. 64-12-10-10-10-10-10-2
      共6层
    6. (1)50k+137
      (2)4000>3k 越界中断
      (3)70k+3600
      (4)5>4越界中断

    三.综合应用题

    1. 有手就行
    2. (1)(2)有手就行
      (3)正常申请 爆内存
    3. 最佳适应算法。
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  • (2)为了提高内存的利用率与系统吞吐量。 ps:(中级调度是将作业调出掉回,高级调度是掉入,作业一次掉入,多次掉回,所以中级调度频次更高) 何谓作业和JCB? 作业是一组程序与数据和作业说明书,是高级调度的...

    一. 简答题

    1. 高级调度与低级调度的主要任务是什么?为什么引入中级调度?
      (1)高级调度的主要任务是将外存的作业调入内存,又称作业调度。
      低级调度的主要任务数为内存中处于就绪态的作业分配处理机。
      (2)为了提高内存的利用率与系统吞吐量。
      ps:(中级调度是将作业调出掉回,高级调度是掉入,作业一次掉入,多次掉回,所以中级调度频次更高)
    2. 何谓作业和JCB?
      作业是一组程序与数据和作业说明书,是高级调度的基本单位。
      JCB是作业控制块,是作业存在的表示,包含管理,调度所需的全部信息。
      ps:(对作业的控制是JCB和作业说明书一起的)
    3. 在什么情况下需要使用JCB?JCB通常包含了哪些内容?
      (1)作业进入系统。
      (2)包含系统对作业调度,管理的全部信息。
    4. 在作业调度中应如何确定接纳多少作业和接纳哪些作业?
      取决于多道程序度和调度算法。
    5. 试说明低级调度的主要功能?
      从就绪队列中根据调度算法选择一个进程分配处理机。
    6. 简述引起进程调度的原因?
      时间片完了
      阻塞了
      运行完了
      被抢占了
    7. 在抢占式调度算法中,应遵循的原则?
      优先级
      短进程优先
      时间片原则
    8. 在选择调度算法时应该遵循哪些规则?
      公平性
      资源利用率
      平衡性
      强制执行
    9. 何谓静态优先级?何谓动态优先级?确定优先级的依据是什么?
      (1)静态优先级创建进程时就确定,动态优先级随着时间与环境变化而改变。
      (2)用户要求,进程对cpu io等资源的要求, 进程类型。
    10. 比较先来先服务和短进程优先。
      先来先服务周转时间长,对短进程不利,不能实现交互,紧急作业得不到处理但进程无饿死。
      短进程优先要先知道作业运行时间,且对长进程不利,没有考虑进程的紧迫性,并且容易饿死。
    11. 在基于时间片的轮转调度算法中,应如何确定时间片大小?
      一次时间片的大小要略大于一次典型交汇所需的时间。
    12. 为什么说多级反馈队列能较好的满足各方面用户的需求?
      多级反馈队列算法每个队列可以设置不同的调度算法,使得短进程在第一队列完成,而长队列也得到了处理,不会出现长时间得不到处理现象。
    13. 为什么实时系统需要系统有较强的处理能力?
      在实时系统中,若同一时间段要完成的任务多,就会造成处理机来不及处理,任务完不成造成灾难性后果。
    14. 按照调度方式可将实时性调度算法分为几类?
      抢占式和非抢占式。
    15. 实时调度算法有哪些,分别介绍他们?
      最早截止时间:截止时间越早,优先级越高,可以是抢占式,也可以是非抢占式。
      最低松弛度优先:截止时间减去当前时间,减去所需时间为松弛度,松弛度越低优先级越高,松弛度为0,优先级最高。
    16. 在批处理系统,分时系统和实时系统,分别采用哪几种进程调度算法?
      批处理系统:先来先服务,短进程优先,优先级调度。
      ps:没有轮转和多级反馈队列算法。
      ps:高响应比优先是一种优先级调度算法。
      分时系统:只有轮转。
      实时系统:轮转和优先级调度算法。
    17. 什么是死锁?产生死锁的原因和必要条件是什么?如何预防死锁?
      (1)死锁是多个进程持有别的进程需要的资源而自己无法获得需要的资源而处于僵持阻塞状态。
      (2)不可剥夺,请求与保持,互斥访问,循环等待。
      (3)破坏死锁产生的四个条件。
    18. 在解决死锁问题的几个方法中,哪个方法最容易实现?哪个方法可使资源利用率最高?
      预防死锁
      避免死锁

    二.计算题

    1. 48.1/5
    2. FCFS:(10+11+13+14+19)/5 (1+11+6.5+14+3.8)/5
      RR: (19+2+8+4+14)/5 (1.9+2+4+4+2.8)/5
      SJF:(19+1+4+2+9)/5 (1.9+1+2+2+1.8)/5
      非抢占式优先级调度算法:(11+19+13+1+18)/5 (1.1+19+6.5+1+3.6)/5
      ps:括号内五个数按照先后顺序为1-5号作业
    3. 优先级4进程内部的P1P2P3进程先使用时间片轮转算法先运行完,然后以此运行剩余优先级内部进程。
    4. (1)安全 P1-P0-P2-P3-P4
      (2)安全 P0-P3-P4-P1-P2
      (3)不安全
      (4)不安全

    三.综合应用题

    1. 不会
    2. 看不懂题
    3. 会发生死锁
      原因:当p1 和p2都运行了第一步,则会相互阻塞
      必要条件:互斥,请求与保持,循环等待,不可剥夺。
    展开全文
  • 管程是代表共享数据结构,以及由对该共享数据结构实施操作的过程组成的资源管理程序,是操作系统的一个资源管理模块。 特症: (1)抽象了临界资源。 (2)对临界资源的访问只能调用管程进行。 (3)只允许一个进程...

    一.简答题

    1. 什么是临界资源?什么是临界区?
      以互斥形式访问的资源称为临界资源,访问临界资源的代码称为临界区。
    2. 同步机制应该遵循哪些准则?
      空闲让进,忙则等待,有限等待,让权等待
    3. 为什么各进程对临界资源的访问必须是互斥?
      临界资源指的是每次只允许一个进程进行访问的软硬件资源,故必须互斥访问。
    4. 如何保证各进程互斥访问临界资源?
      软件算法,信号,信号量,TS,中断,swap指令,管程等。
    5. 何谓忙等?他有什么缺点?
      忙等指的是进程要访问的临界资源被其他进程占用,此进程没有自旋锁便处于自旋状态即忙等状态。
      占用CPU资源,降低CPU效率。
    6. 简述Peterson算法实现临界区互斥访问的原理?
      皮特森算法是双标志加一把锁
      首先说自已要(flagi = true),但是先谦让把钥匙给别人(key = j),若是别人也想要(flagj = true),别人也谦让key = i,自己便可以访问临界资源
      ps:while()中检查的是若是别人想上,并且钥匙是别人的,自己便会阻塞,否则自己会访问临界资源。
    7. 哪些硬件方法可以解决进程互斥问题,简述它们的用法。
      关中断:访问临界区时关闭中断。
      TS:TS指令为每个临界区加一个布尔变量,每次进入临界区都必须使用TS指令测试变量。
      swap指令:使用swap指令为每个进程设置一个局部变量key,使用swap指令交换key的值与临界资源锁的值,今儿判断是否有进程正在访问。
      ps:硬件实现互斥都是使用锁实现的,进程必须不断测试锁的值,不满足让权等待原则。
    8. 如果用于进程同步的信号量P,V操作不用原语实现,会产生什么样的后果?举例说明。
      会导致信号量混乱,或者陷入死锁,比如使用记录型信号量进行p操作被中断,s-value已经小于零,但是没有阻塞队列。
    9. AND信号量机制的基本思想是什么?能解决什么问题?
      在PV操作时,把所有进程请求的资源都分配给进程,要么分配够,要么一个也不分配。
      解决了一个进程需要多个互斥资源才能执行的问题。
    10. 利用信号量机制实现进程互斥时,针对互斥信号量为什么要成对出现?
      若只有P,没有V就会造z成进程死锁,
      若只有V,没有P会造成信号量失效。
    11. 什么是管程?他有哪些特征?
      管程是代表共享数据结构,以及由对该共享数据结构实施操作的过程组成的资源管理程序,是操作系统的一个资源管理模块。
      特症:
      (1)抽象了临界资源。
      (2)对临界资源的访问只能调用管程进行。
      (3)只允许一个进程进入管程。
    12. 简述管程中条件变量的含义和作用。
      作用:为了解决管程中的进程不能被阻塞,而其他进程不能访问管程的问题。
      含义:管程为何种阻塞的原因都设置了条件变量,进程若因此原因而阻塞,会把这个进程挂在此条件变量的队列上,若是阻塞条件发生变换,则启动一个进程。

    二 .计算题

    1. 1个,-1表示有一个进程在等待
    2. 1到1-m
    3. 3到-1

    三.综合应用题

    1. 2009年408统考真题,王道书2021版 103页第三题。
      本题精髓是使用两个记录型信号量在P1进程中记录奇偶数个数。
    2. 2011年408统考真题,王道书2021版105页12题
      本题王道书给的答案过于复杂,可以参考第7题给出更简单的解
      int i,j = 0 //i表是当前取号号码,j表示叫号号码
      n = 10 //空位数
      mutex_i ,mutex_j = 1 //互斥信号量
      顾客
      {
      p(mutex_i)
      p(n)
      i++
      //取号,待叫号,待获得服务
      v(mutex_i)
      }
      营业员{
      if(j<I)
      {
      p(mutex_j)
      v(n)
      // 叫号,为j号服务
      j++
      v(mutex_j)
      }
      }
    3. 本题有手就行
      semaphore
      ok_3= 1
      mutex_1 = 1
      mutex_2= 1
      ok_1= 0
      ok_2=0

    p1
    {
    p(ok_3)
    p(mutex_1)

    v(mutex_1)
    v(ok_1)
    }

    p2
    {
    p(ok_1)
    p(mutex_1)
    p(mutex_2)

    v(mutex_1)
    v(mutex_2)
    v(ok_2)
    }

    p3
    {
    P(ok_2)
    p(mutex_2)

    v(mutex_2)
    v(ok_3)
    }

    1. 和16题一样
    2. 最多允许4个哲学家同时吃饭
      semaphore n = 4
      semaphore choptick[5] = {1,1,1,1,1}
      while(1)
      {
      p(n)
      p(choptick[i])
      p(choptick[i+1]%5)
      eat…
      v(n)
      v(choptick[i])
      v(choptick[i+1]%5)
      }
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