非特权指令，操作系统可以使用全部指令。 五、简答题
1．简述操作系统有哪些特征？ 【解析】
（1）并行性：即系统中存在着多个程序，宏观上它们同时“运行”。而实际上，在单CPU系统中，这些并发执行的程序是交替的在CPU上运行。
（2）共享性：即系统中存在的多个并发执行的程序，它们共享系统所有的软、硬件资源。
2．操作系统的功能有哪几方面？它们各自的含义是什么？ 【解析】
操作系统负责管理计算机系统的所有资源，并调度这些资源的使用。具体来说，其主要功能有：
（1）（1）处理机管理
处理机管理也称为进程管理，主要解决的问题是按一定的算法将处理机分配给系统中某个并发执行的程序即“进程”，使CPU资源得到充分地应用。
（2）（2）存储管理
存储管理主要负责内存空间的管理，按一定策略为多个并发执行的程序（进程）分配内存空间，以充分利用内存空间，并负责保证内存中各程序间的信息不相互破坏、窃取。
（3）（3）设备管理
设备管理负责对系统中所有的输入/输出设备进行管理，除了一般意义上的I/O设备外，这里还应包括外存、通道、控制器。设备管理负责对设备进行分配、启动和故障处理。目的是提高设备使用效率，方便用户进行输入/输出。
（4）（4）文件管理
计算机系统中的信息是以文件形式存放在外存上的。文件管理的任务是负责对系统中的文件进行存储、组织、检索等对文件的操作，以方便用户对文件的访问，并解决多用户间文件的共享、保护、保密等问题。
（5）（5）作业管理
作业管理的任务是为用户提供一个使用计算机系统的环境，使用户能有效、方便地组织自己的作业（工作流程），并尽可能地提高整个系统的效率。 3．操作系统有哪几种类型，各自的工作方式是怎样的？ 【解析】
操作系统的基本类型有：批处理系统、分时系统、实时系统、个人计算机操作系统、网络操作系统和分布式操作系统。 （1）批处理系统
在批处理系统中，用户不能直接控制其作业的运行。一个作业包括：程序、数据和作业说明书，作业说明书中描述该作业的处理要求。 用户通过输入设备将作业提交给系统后，系统将其放入外存的后备作业队列中，系统按一定调度策略从后备作业队列中选择一个或多个作业进入内存，系统按作业说明书运行作业。即运行过程中，用户与作业间没有交互作用，不能直接干预作业的运行。 （2）分时系统
在分时系统中，主机连接着多个终端（Terminal），用户使用各自的终端直接控制自己“程序”运行，操作系统采用时间片轮转的方法轮流为多个用户服务。UNIX就是一个非常著名的分时系统。
分时系统具有以下特点：
? ? 多路性 微观上各用户轮流使用计算机，宏观上各用户并行工作。 ? ? 交互性 用户直接控制自己的“程序”运行，以人-机会话方式工作。 ? ? 独立性 各用户可独立操作，互不干涉，不会发生混淆或破坏现象。 ? ? 及时性 对用户的请求能及时作出响应，尤其是较批处理系统响应时间快。
（3）实时系统
实时系统往往是作为一控制设备使用的，它能够及时响应随机发生的外部事件，并在严格的时间范围内完成事件的处理，主要特点一是及时性、一是高可靠性。实时系统又分为实时控制系统（如工业过程控制）和实时信息处理系统（如航空、铁路订票系统）。 （4）个人计算机操作系统
由于近年来个人计算机（PC）的发展，个人计算机操作系统也有了很大发展，如Windows 95/98/2000系列操作系统、DOS、OS2等，它们都是较为著名的个人计算机操作系统，用户以联机交互方式使用计算机。 （5）网络操作系统
网络操作系统是使网络上各计算机能方便而有效地通信及共享网络资源，为网络用户提供所需各种服务的软件、有关协议的集合。包括网络管理、通信、系统安全和多种服务。 （6）分布式操作系统
分布式操作系统也是通过网络将具有自治功能的计算机互联，实现通信和资源共享，并协作完成任务。它更强调如何将某个大任务划分为小任务，分派到不同系统协作完成。 4．简述用户如何利用系统调用，以及系统在执行系统调用时的工作过程。 【解析】
现代计算机系统都有一条“访管指令”，这是一条可在目态下执行的指令，用户程序中凡是要调用操作系统功能时，就安排一条访管指令并设置一些参数。当处理器执行到访管指令时就产生一个中断事件，实现用户程序与系统调用程序之间的转换，系统调用程序按规定的参数实现调用功能，当一次系统调用结束后再返回到用户程序。 当用户程序执行到访管指令产生一次中断后，把操作系统程序的PSW送入程序状态字寄存器，使机器在原来目态下执行用户程序变成在管态下执行操作系统的系统调用程序。一次系统调用功能完成后，操作系统又把用户的PSW重新送入程序状态字寄存器，使机器又返回到目态下执行用户程序。
5．简述操作系统在一个计算机系统中的地位。 【解析】
操作系统是计算机系统中非常重要的系统软件，它是紧挨着硬件的第一层软件，提供其它软件的运行环境，可以将其看成是用户与硬件的接口，是整个计算机系统的控制和指挥中心。
它是一组用以控制、管理计算机系统中软、硬件资源，提高资源管理效率、方便用户使用计算机的程序集合。
6．为什么系统的指令分为“特权指令”和“非特权指令” 【解析】
系统中类似于“设置时钟”、“清内存”等这样的指令，如果用户可以使用它们，就会造成系统的混乱，因此系统将全部指令分为“特权指令” 和“非特权指令”，将那些可能对系统造成破坏、涉及系统资源分配的指令作为“特权指令”，只能由操作系统使用，不容许用户使用，以保证系统能在操作系统的控制下正常地运行。
第二章 习题及答案 一、填空题
1．进程的静态描述由三部分组成： ① 、 ② 和 ③ 。 【答案】①PCB、②程序部分、③相关的数据结构集 【解析】PCB是系统感知进程的唯一实体。进程的程序部分描述了进程所要完成的功能，而数据结构集是程序在执行时必不可少的工作区和操作对象。后两部分是进程完成所需功能的物质基础。
2．进程存在的标志是 。 【答案】进程控制块PCB
【解析】系统根据PCB感知进程的存在和通过PCB中所包含的各项变量的变化，掌握进程所处的状态以达到控制进程活动的目的。
3． ① 是现代操作系统的基本特征之一，为了更好地描述这一特征而引入了 ② 这一概念。
【答案】①程序的并发执行，②进程 【解析】程序的并发执行和资源共享是现代操行系统的基本特征。程序的并发执行使程序失去了程序顺序执行时所具有的封闭性和可再现性。在程序并发执行时，程序这个概念不能反映程序并发执行所具有的特性，所以引入进程概念来描述程序并发执行所具有的特点。 4．给出用于进程控制的四种常见的原语 ① 、 ② 、 ③ 和 ④ 。
【答案】①创建原语、②撤消原语、③阻塞原语、④唤醒原语 【解析】进程控制是系统使用一些具有特定功能的程序段来创建、撤消进程以及完成进程各状态间的转换，从而达到多个过程高效率地并行执行和协调，实现资源共享的目的。把那些在管态下执行的具有特定功能的程序段称为原语。
5．进程被创建后，最初处于 ① 状态，然后经 ② 选中后进入 ③ 状态。 【答案】①就绪，②进程调度程序，③运行
【解析】进程的从无到有，从存在到消亡是由进程创建原语和撤消原语完成的。被创建的进程最初处于就绪状态，即该进程获得了除处理机以外的所有资源，处于准备执行的状态；从就绪状态到运行状态的转换是由进程调度程序来完成的。 6．进程调度的方式通常有 ① 和 ② 方式两种。 【答案】①可剥夺、②非剥夺 【解析】所谓可剥夺方式，是指就绪队列中一旦有优先级高于当前运行进程的优先级的进程存在时，便立即发生进程调度，转让处理机。而非剥夺方式则是指：即使在就绪队列中存在有优先级高于当前运行进程的进程，当前进程仍将继续占有处理机，直到该进程完成或某种事件发生（如I／O事件）让出处理机。
7．轮转法主要是用于 ① 的调度算法，它具有较好的 ② 时间，且对每个进程来说都具有较好的 ③ 性。 【答案】①分时系统 ②响应 ③公平
【解析】所谓轮转调度算法，就是将CPU的处理时间分成固定的时间片，处于就绪状态的进程按一定的方式（如先到先服务FCFS）排成一个队列，该队列中的各进程按时间片轮流占用处理机。这种调度算法主要用于分时系统，因为，分时系统的主要目标就是要让每个用户都能快速地得到系统的服务，响应时间和公平的分配处理机就成为分时系统选择调度算法的主要指标。
8．一个进程的生命期可以划分为一组状态，一个进程可能具有 ① 基本状态。这几种状态是 ② 、 ③ 、 ④ 。
【答案】①三种，②运行状态，③就绪状态，④等待状态
【解析】在操作系统中，用状态来刻划进程的生存周期。当一个进程获得了除处理机以外的所有资源时，该进程处于就绪状态；当一个进程不但得到了其他资源而且正在处理机上运行时，该进程处于运行状态；而运行状态的进程因某事件发生（如申请I／O）便处于暂时等待状态。 二、单项选择题
1．在下列叙述中，错误的一条是 。 （A）操作系统是用户与计算机之间的接口
（B）程序的并发执行，使程序失去了顺序执行时具有的封闭性和可再现性，程序与程序的执行不再一一对应
（C）进程从一个状态到另一个状态的转换，都是靠使用不同的原语来实现的
（D）在单CPU的系统中，任何时刻处于就绪状态的进程有多个，而且只有处于就绪状态的进程经调度程序选中后才可进入运行状态 【答案】（C）
【解析】从用户的角度看，操作系统是用户使用计算机的桥梁，用户通过操作系统的两类接口来达到操纵计算机的目的。叙述（A）正确。
选项（B）的叙述也是正确的，因为这正是引入进程概念的原因。
进程从一个状态到另一个状态的转换是一个非常复杂的过程，除了要使用不同的原语外，有时还要借助于硬件触发器才能完成。例如，UNIX系统中，从系统态到用户态的转换要借助硬件触发器。因此，叙述（C）错误。
处于就绪状态的进程已经获得了除CPU之外的所有资源，由于只有一个CPU，任何时刻就只能有一个进程获得CPU，而其他的就只能在就绪状态对应的队列上排队等待调度程序的调度。所以叙述（D）也正确。
2．根据服务对象不同，常用的单处理机OS可以分为如下三种类型：
（l）允许多个用户在其终端上同时交互地使用计算机的OS称为 ，它通常采用 策略为用户服务。
（2）允许用户把若干个作业提交计算机系统集中处理的OS，称为 ，衡量这种系统性能的一个主要指标是系统的 。
（3）在 的控制下，计算机系统能及时处理由过程控制反馈的数据并作出响应。设计这种系统时，首先考虑系统的 。 （A）网络OS （B）分步式OS （C）分时OS （D）时间片轮转 （E）单用户OS （F）批处理OS （G）可靠性和灵活性 （H）吞吐率
（I）优先权分配 （J）实时性和可靠性 （K）短作业优先 （L）实时OS （M）用磁带的和不用磁带的作业搭配 【答案】（l）（C）、（D）；（2）（F）、（H）；（3）（L）、（J） 3．进程调度是从 选择一个进程投入运行。 （A）就绪队列 （B）等待队列 （C）作业后备队列 （D）提交队列 【答案】（A）
【解析】处于就绪队列的进程是获得了除处理机以外的所有资源处于准备执行的状态。进程调度就是负责从就绪队列中挑选进程投入运行。 4．在下列叙述中，正确的一条是 。 （A）分时系统中，时间片越小，响应时间越长
（B）多道程序的引入，主要是为了提高CPU及其它资源的利用率 （C）飞机票计票系统是分时系统
（D）PCB是进程存在的唯一标志，而程序是系统感知进程存在的唯一实体 【答案】（B）
【解析】分时系统的响应时间 T≈nq， n是用户数目，而 q是时间片。当在用户数目一定的情况下，时间片越小，响应时间越短。因此，选项（A）错误。 在单道程序环境中，系统的全部资源为一个作业所独占，如果该作业在进行输入或输出时，CPU仍然被它所占有，处于等待状态。由于CPU与外设处理速度上的差异，如果采用多道程序设计技术，当某个作业输入或输出时，CPU就可处理其他的作业，其它资源也是类似的。选项（B）正确。
飞机票订票系统是实时信息处理系统。所以，选项（C）错误。
PCB是进程存在的唯一标志，也是系统感知进程存在的唯一实体。而进程的程序部分描述了进程所要完成的功能。选项（D）错误。 5．一个进程被唤醒，意味着 。
（A）该进程重新占有了CPU （B）进程状态变为就绪
（C）它的优先权变为最大 （D）其PCB移至就绪队列的队首 【答案】（B）
【解析】进程被唤醒是进入就绪队列。是否插入到就绪队列的什么地方，取决于就绪的管理方法和进程调度的算法。如果进程调度是最高优先数优先，该进程按优先数插入该队列中；如果该队列是按到达的先后次序排列的，则按到达的先后插入。 6．进程和程序的本质区别是 。
（A）存储在内存和外存 （B）顺序和非顺序执行机器指令 （C）分时使用和独占使用计算机资源 （D）动态和静态特征 【答案】（D） 【解析】程序是指令的集合，而进程是可以和其它程序并发执行的程序的一次执行过程。程序可以作为资料长期保存，而进程有从产生到消亡的过程。
7．某进程所要求的一次打印输出结束，该进程被 ① ，进程的状态将从 ② 。 （A）阻塞 （B）执行
（C）唤醒 （D）运行状态到阻塞状态 （E）就绪到运行 （F）阻塞到就绪 （H）运行到就绪 【答案】①（C），②（F）
【解析】当某进程在进程输入／输出时，进程的状态是处于阻塞或等待状态，输入／输出完成后，进程被唤醒，其状态将从阻塞变为就绪。 8．系统感知进程的唯一实体是 。
（A）JCB （B）FCB （C）PCB （D）SJT 【答案】（C）
【解析】进程控制块PCB是进程存在的唯一标志。 9．一进程在某一时刻具有 。
（A）一种状态 （B）两种状态 （C）三种状态 （D）四种状态 【答案】（A）
【解析】进程可能处于就绪、运行、等待三种基本状态，但进程在任一时刻只能处于一种状态。
10．进程从运行状态变为等待的原因可能是 。 （A）输入／输出事件发生 （B）时间片到
（C）输入／输出事件完成 （D）某个进程被唤醒 【答案】（A）
【解析】正在运行的进程如果要申请输入或输出，这时进程的状态将从运行变为等待，将CPU让出，等待输入或输出完成。 11．进程创建原语的任务是 。
（A）为进程编制程序 （B）为进程建立PCB表
（C）为进程分配CPU （D）为进程分配所需的各种资源 【答案】（B）
【解析】进程存在的标志是进程控制块，所以创建进程就是要创建PCB，并将有关参数填入PCB中。
12．进程被创建后即进入 排队。
（A）阻塞队列 （B）就绪队列 （C）缓冲队列 （D）运行队列 【答案】（B）
【解析】进程创建后，按就绪队列的排列顺序插入其中，等待进程调度程序的调度。 13．多道程序系统中， 的作用是从就绪状态中挑选一个进程投入运行。 （A）作业调度 （B）交换调度
（C）进程调度 （D）SPOOLING调度 【答案】（C）
14．多道系统环境下，操作系统分配资源是以 为基本单位。 （A）作业 （B）指令 （C）程序 （D）进程 【答案】（D）
【解析】多道环境下，程序这个概念已经难于反映程序并发执行的特点，所以，在多道环境下，为了更好地描述程序并发执行的特点，引入了进程的概念。进程是在多道环境下资