计算机操作系统习题解答

简介：
本书为《计算机操作系统》教材配套参考书，包含大量精选练习题及其详细解答，旨在帮助读者深入理解操作系统原理与应用。 根据给定文件的信息，我们可以提炼出以下相关的IT知识点： ### 多道程序设计概念及其重要性 1. **定义**：多道程序设计是指在计算机系统中允许多个程序同时加载到主存储器中，并行执行的一种技术手段。 2. **目的**：通过采用多道程序设计，可以有效提升处理器的利用率，增加单位时间内处理的任务数量，进而提高整体系统的性能和效率。 3. **原理**：利用计算机硬件资源（如处理器和外部设备）的同时工作能力，实现任务之间的高效切换。 ### 进程的基本状态及状态转换 1. **就绪态**：进程已准备好执行，但尚未获得处理器资源。 2. **运行态**：进程正在使用处理器执行任务。 3. **等待态**（也称为阻塞态）：进程因等待某一事件发生（如IO操作完成）而暂时无法执行。 4. **状态转换**： - **就绪态 → 运行态**：当处理器空闲或当前进程时间片用尽时，调度程序会选择就绪队列中的进程分配处理器资源。 - **运行态 → 就绪态**：当前进程时间片耗尽或被更高优先级的进程抢占处理器资源时，会从运行态转换为就绪态。 - **运行态 → 等待态**：进程因等待特定事件（如资源请求未满足）而主动放弃处理器资源。 - **等待态 → 就绪态**：当等待的事件完成（如IO操作完成），进程会被激活回到就绪队列。 ### 中断机制 1. **中断的概念**：中断是一种硬件机制，用于在程序执行过程中暂停当前进程的执行，并转向特定的中断处理程序来处理该事件。 2. **中断源**：触发中断的原因或条件，如外部设备完成IO操作、定时器超时、硬件故障等。 3. **中断处理流程**： - **中断发现**：硬件检测到中断信号后，保存当前进程的上下文（如程序状态字寄存器）。 - **中断响应**：硬件自动转向预先设定的中断服务程序地址，执行相应的中断处理程序。 - **中断恢复**：中断处理完成后，恢复被中断进程的上下文，继续执行。 ### 进程调度策略 1. **进程调度概述**：在多道程序环境下选择就绪队列中的进程分配处理器资源的过程。 2. **调度算法**：不同的调度算法决定了选择哪个进程运行，常见的包括先进先出（FIFO）、短作业优先（SJF）和最高响应比优先（HRRN）等。 3. **优先级调度**：基于进程的优先级进行调度，优先级高的进程有更高的机会获得处理器资源。 4. **动态调整优先级**：根据进程的实际行为动态调整其优先级，例如长期等待IO操作的进程可能会被赋予更高的优先级以促进资源的有效利用。 ### 实例应用 假设在一个单处理器系统中存在两个并发执行的作业，其中一个是以计算密集型为主，另一个则涉及大量输入输出操作。在这种情况下，建议给予输入输出为主的作业更高的优先级，原因在于这类作业在执行过程中经常会释放处理器资源去执行IO操作，这有助于保持处理器和外部设备的持续活动状态，并提高系统的整体吞吐量。 通过对多道程序设计、进程状态转换、中断机制以及进程调度的理解和掌握，可以更好地优化操作系统中的资源分配和任务执行效率，进而提升整个系统的性能表现。