《操作系统精髓与设计原理·第五版》练习题及答案⏺
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发布时间：2025-09-08 17:50:53
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答案：答:[PINK89]中引用了以下例子来阐述其中阻塞和挂起的定义:假设一个进程已经执行了一段时间,它需要一个额外的磁带设备来写出一个临时文件。在它开始写磁带之前,进程必须得到使用某一设备的许可。当它做出请求时,磁带设备可能并不可用,这种情况下,该进程就处于阻塞态。假设操作系统在某一时刻将磁带设备分配给了该进程,这时进程就重新变为活跃态。当进程重新变为执行态时要对新获得的磁带设备进行写操作。这时进程变为挂起态,等待该磁带上当前所进行的写操作完成。这种对等待某一设备的两种不同原因的区别,在操作系统组织其工作时是非常有用的。然而这并不能表明那些进程是换入的,那些进程是换出的。后一种区别是必需的,而且应该在进程状态中以某种形式表现出来。3.3. 对于图3.9(b)中给出的7状态进程模型,请仿照图3.8(b)画出它的排队图。答:图9.3给出了单个阻塞队列的结果。该图可以很容易的推广到多个阻塞队列的情形。3.4. 考虑图3.9(b)中的状态转换图。假设操作系统正在分派进程,有进程处于就绪态和就绪/挂起态,并且至少有一个处于就绪/挂起态的进程比处于就绪态的所有进程的优先级都高。有两种极端的策略:(1)总是分派一个处于就绪态的进程,以减少交换;(2)总是把机会给具有最高优先级的进程,即使会导致在不需要交换时进行交换。请给出一种能均衡考虑优先级和性能的中间策略。答:对于一个就绪/挂起态的进程,降低一定数量(如一或两个)优先级,从而保证只有当一个就绪/挂起态的进程比就绪态的进程的最高优先级还高出几个优先级时,它才会被选做下一个执行。3.5. 表3.13给出了VAX/VMS操作系统的进程状态。a. 请给出这么多种等待状态的理由。b. 为什么以下状态没有驻留和换出方案:页错误等待、也冲突等待、公共事件等待、自由页等待和资源等待。c. 请画出状态转换图,并指出引发状态装换的原因。答:a. 每一种等待状态都有一个单独的队列与其相关联。当影响某一等待进程的事件发生时,把等待进程分成不同的队列就减少了定位这一等待进程所需的工作量。例如,当一个页错误完成时,调度程序就可以在页错误等待队列中找到等待的进程。b. 在这些状态下,允许进程被换出只会使效率更低。例如,当发生页错误等待时,进程正在等待换入一个页从而使其可以执行,这是将进程换出是毫无意义的。c. 可以由下面的进程状态转换表得到状态转换图。当前状态 下一状态3.6. VAM/VMS操作系统采用了四种处理器访问模式,以促进系统资源在进程间的保护和共享。访问模式确定: 指令执行特权:处理器将执行什么指令。 内存访问特权:当前指令可能访问虚拟内存中的哪个单元。四种模式如下: 内核模式:执行VMS操作系统的内核,包括内存管理、中断处理和I/O操作。 执行模式:执行许多操作系统服务调用,包括文件(磁盘和磁带)和记录管理例程。 管理模式:执行其他操作系统服务,如响应用户命令。 用户模式:执行用户程序和诸如编译器、编辑器、链接程序、调试器之类的实用程序。在较少特权模式执行的进程通常需要调用在较多特权模式下执行的过程,例如,一个用户程序需要一个操作系统服务。这个调用通过使用一个改变模式(简称CHM)指令来实现,该指令将引发一个中断,把控制转交给处于新的访问模式下的例程,并通过执行REI(Return from Exception or Interrupt,从异常或中断返回)指令返回。a. 很多操作系统有两种模式,内核和用户,那么提供四种模式有什么优点和缺点?b. 你可以举出一种有四种以上模式的情况吗?答:a. 四种模式的优点是对主存的访问控制更加灵活,能够为主存提供更好的保护。缺点是复杂和处理的开销过大。例如,程序在每一种执行模式下都要有一个独立的堆栈。b. 原则上,模式越多越灵活,但是四种以上的模式似乎很难实现。3.7. 在前面习题中讨论的VMS方案常常称为环状保护结构,如图3.18所示。3.3节所描述的简单的内核/用户方案是一种两环结构,[SILB04]指出了这种方法的问题:环状(层次)结构的主要缺点是它不允许我们实施须知原理,特别地,如果一个对象必须在域D中可访问,但在域D中不可访问,则必须有就j
