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f20

1.1.2例题详解

一、单项选择题

1．操作系统是对（）进行管理的软件。

A．软件B．硬件

C．计算机资源D．应用程序

2．操作系统是一种（）。

A．通用软件B．系统软件

C．应用软件D．软件包

3．下列选项中，（）不是操作系统关心的问题。

A．管理计算机裸机B．设计、提供用户程序与计算机硬件系统的界面

C．管理计算机系统资源D．高级程序设计语言的编译器

4．下面哪个资源不是操作系统应该管理的?

（）

A．CPUB．内存

C．外存D．源程序

5．操作系统的基本功能是（）。

A．提供功能强大的网络管理工具

B．提供用户界面方便用户使用

C．提供方便的可视化编辑程序

D．控制和管理系统内的各种资源

6．现代操作系统中最基本的两个特征是（）。

A．并发和不确定B．并发和共享

C．共享和虚拟D．虚拟和不确定

7．下列关于并发性的叙述中正确的是（）。

A．并发性是指若干事件在同一时刻发生

B．并发性是指若干事件在不同时刻发生

C．并发性是指若干事件在同一时间间隔内发生

D．并发性是指若干事件在不同时间间隔内发生

8．操作系统提供给编程人员的接口是（）。

A．库函数B．高级语言

C．系统调用D．子程序

9．系统调用是由操作系统提供内部调用的，它（）。

A．直接通过键盘交互方式使用

B．只能通过用户程序间接使用

C．是命令接口中的命令

D．与系统的命令一样

10．下列选项中，操作系统提供的给应用程序的接口是（）。

A．系统调用B．中断

C．库函数D．原语

11．系统调用的目的是（）。

A．请求系统服务B．中止系统服务

C．申请系统资源D．释放系统资源

12．用户在程序中试图读某文件的第100个逻辑块，使用操作系统提供的（）接口。

A．系统调用B．图形用户接口

C．原语D．键盘命令

13．用户可以通过（）两种方式来使用计算机。

A．命令接口和函数B．命令接口和系统调用

C．命令接口和文件管理D．设备管理方式和系统调用

14．为了方便用户直接或间接地控制自己的作业，操作系统向用户提供了命令接口，该接口又可进一步分为（）。

A．联机用户接口和脱机用户接口B．程序接口和图形接口

C．联机用户接口和程序接口D．脱机用户接口和图形接口

15．下列选项中，不属于多道程序设计的基本特征是（）。

A．制约性B．间断性

C．顺序性D．共享性

16．操作系统与用户通信接口通常不包括（）。

A．shellB．命令解释器

C．广义指令D．缓存管理指令

17．单处理器系统中，可并行的是（）。

Ⅰ．进程与进程Ⅱ．处理器与设备Ⅲ．处理器与通道Ⅳ．设备与设备

A．Ⅰ、Ⅱ、ⅢB．Ⅰ、Ⅱ、ⅣC．Ⅰ、Ⅲ、ⅣD．Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ

18．相对于单一内核结构，采用微内核结构设计和实现操作系统具有诸多好处，下列哪些是微内核结构的特点（）。

Ⅰ．使系统更高效Ⅱ．添加系统服务时，不必修改内核

Ⅲ．微内核结构没有单一内核稳定Ⅳ．使系统更可靠

A．Ⅰ、Ⅲ、ⅣB．Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ

C．Ⅱ、ⅣD．Ⅰ、Ⅳ

二、综合应用题

说明库函数与系统调用的区别和联系。

1.2.2例题详解

一、单项选择题

1．（）不是设计实时操作系统的主要追求目标。

A．安全可靠B．资源利用率

C．及时响应D．快速处理

2．实时操作系统必须在（）内处理来自外部的事件。

A．一个机器周期B．被控制对象规定时间

C．周转时间D．时间片

3．实时系统的进程调度，通常采用（）算法。

A．先来先服务B．时间片轮转

C．抢占式的优先级高者优先D．高响应比优先

4．批处理系统的主要缺点是（）。

A．系统吞吐量小B．CPU利用率不高

C．资源利用率低D．无交互能力

5．分时系统追求的目标是（）。

A．充分利用I/O设备B．快速响应用户

C．提高系统吞吐率D．充分利用内存

6．在分时系统中，时间片大小固定，（），响应时间越长。

A．内存越大B．用户数越多

C．后备队列越长D．用户数越少

7．分时系统的一个重要性能是系统的响应时间，对操作系统（）因素进行改进有利于改善系统的响应时间。

A．加大时间片B．采用静态页式管理

C．优先级十非抢占式调度算法D．代码可重入

8．在分时系统中，为使多个进程能够及时与系统交互，最关键的问题是能在短时间内，使所有就绪进程都能运行。

当就绪进程数为100时，为保证响应时间不超过2s，此时的时间片最大应为（）。

A．10msB．20ms

C．50msD．100ms

9．下列（）应用工作最好采用实时操作系统平台。

Ⅰ．航空订票Ⅱ．办公自动化Ⅲ．机床控制

Ⅳ．AutoCADⅤ．工资管理系统Ⅵ．股票交易系统

A．Ⅰ、Ⅱ和ⅢB．Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ

C．Ⅰ、Ⅴ和ⅣD．Ⅰ、Ⅲ和Ⅵ

10．操作系统有多种类型，允许多个用户以交互的方式使用计算机的操作系统，称为（）；允许多个用户将若干个作业提交给计算机系统集中处理的操作系统，称为（）；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，并及时作出响应；在IBM-PC中，操作系统称为（）。

A．批处理系统B．分时操作系统

C．实时操作系统D．微型计算机操作系统

11．操作系统的基本类型主要有（）。

A．批处理操作系统、分时操作系统和多任务系统

B．批处理操作系统、分时操作系统和实时操作系统

C．单用户系统、多用户系统和批处理操作系统

D．实时操作系统、分时操作系统和多用户系统

12．提高单机资源利用率的关键技术是（）。

A．脱机技术B．虚拟技术

C．交换技术D．多道程序设计技术

二、综合应用题

1．批处理操作系统、分时操作系统和实时操作系统各有什么特点?

2．有两个程序，程序A依次使用CPU计10s，使用设备甲计5s，使用CPU计5s，使用设备乙计10s，使用CPU计10s。

程序B依次使用设备甲计10s，使用CPU计10s，使用设备乙计5s，使用CPU计5s，使用设备乙计10s。

在单道程序环境下先执行程序A再执行程序B，计算CPU的利用率是多少?

在多道程序环境下，CPU利用率是多少?

3．设某计算机系统有一个CPU、一台输入设备、一台打印机。

现有两个进程同时进入就绪状态，且进程A先得到CPU运行，进程B后运行。

进程A的运行轨迹为：

计算50ms，打印信息100ms，再计算50ms，打印信息100ms，结束。

进程B的运行轨迹为：

计算50ms，输入数据80ms，再计算100ms，结束。

试画出它们的时序关系图[可以用甘特图（GanttChart）]，并说明：

1）开始运行后，CPU有无空闲等待?

若有，在哪段时间内等待?

计算CPU的利用率。

2）进程A运行时有无等待现象?

若有，在什么时候发生等待现象?

3）进程B运行时有无等待现象?

若有，在什么时候发生等待现象?

1.3.2例题详解

一、单项选择题

1．下列关于操作系统的说法错误的是（）。

Ⅰ．在通用操作系统管理下的计算机上运行程序，需要向操作系统预定运行时间

Ⅱ．在通用操作系统管理下的计算机上运行程序，需要确定起始地址，并从这个地址开始执行

Ⅲ．操作系统需要提供高级程序设计语言的编译器

Ⅳ．管理计算机系统资源是操作系统关心的主要问题

A．Ⅰ、ⅢB．Ⅱ、ⅢC．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、ⅣD．以上答案都正确

2．用户程序在用户态下使用特权指令引起的中断属于（）。

A．硬件故障中断B．程序中断C．外部中断D．访管中断

3．（）是操作系统必须提供的功能。

A．图形用户界面（GUI）B．为进程提供系统调用命令

C．处理中断D．编译源程序

4．只能在核心态下运行的指令是（）。

A．读时钟指令B．置时钟指令

C．取数指令D．寄存器清零

5．下列操作系统的各个功能组成部分中，（）不需要硬件的支持。

A．进程调度B．时钟管理

C．地址映射D．中断系统

6．下列几项必须在核心态下执行的指令是（）。

A．从内存中取数B．将运算结果装入内存

C．算术运算D．输入/输出

7．处理器执行的指令被分为两类，其中有一类称为特权指令，它只允许（）使用。

A．操作员B．联机用户

C．目标程序D．操作系统

8．当计算机区分了核心态和用户态指令之后，从核心态到用户态的转换是由操作系统程序执行后完成的，而用户态到核心态的转换则是由（）完成的。

A．硬件B．核心态程序

C．用户程序D．中断处理程序

9．在中断发生后，进入中断处理的程序属于（）。

A．用户程序

B．可能是应用程序，也可能是操作系统程序

C．操作系统程序

D．既不是应用程序，也不是操作系统程序

10．在操作系统中，只能在核心态下执行的指令是（）。

A．读时钟B．寄存器清“0”

C．广义指令D．取数

11．当CPU执行操作系统代码时，处理器处于（）。

A．自由态B．用户态

C．核心态D．就绪态

12．“访管”指令（）使用。

A．仅在用户态下B．仅在核心态下

C．在规定时间内D．在调度时间内

13．当CPU处于核心态时，它可以执行的指令是（）。

A．只有特权指令B．只有非特权指令

C．只有“访管”指令D．计算机中全部指令

14．下列选项中，在用户态执行的是（）。

A．命令解释程序B．缺页处理程序

C．进程调度程序D．时钟中断处理程序

15．下列关于系统调用的说法正确的是（）。

Ⅰ．用户程序设计时，使用系统调用命令，该命令经过编译后，形成若干参数和陷入（trap）指令

Ⅱ．用户程序设计时，使用系统调用命令，该命令经过编译后，形成若干参数和屏蔽中断指令

Ⅲ．系统调用功能是操作系统向用户程序提供的接口

Ⅳ．用户及其应用程序和应用系统是通过系统调用提供的支持和服务来使用系统资源完成其操作的

A．Ⅰ、ⅢB．Ⅱ、Ⅳ

C．Ⅰ、Ⅲ、ⅣD．Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ

16．下列说法正确的是（）。

Ⅰ．批处理的主要缺点是需要大量内存

Ⅱ．当计算机提供了核心态和用户态时，输入/输出指令必须在核心态下执行

Ⅲ．操作系统中采用多道程序设计技术的最主要原因是为了提高CPU和外部设备的可靠性

Ⅳ．操作系统中，通道技术是一种硬件技术

A．Ⅰ、ⅡB．Ⅰ、Ⅲ

C．Ⅱ、ⅣD．Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ

二、综合应用题

1．处理器为什么要区分核心态和用户态两种操作方式?

在什么情况下进行两种方式的切换?

2．为什么说直到出现中断和通道技术后，多道程序概念才变为有用的?

答案与解析

1.1.2例题详解

一、单项选择题

1．C操作系统管理计算机的硬件和软件资源，这些资源统称为计算机资源。

2．B系统软件包括操作系统、数据库管理系统、编译软件等。

3．D操作系统管理计算机软、硬件资源，扩充裸机以提供功能更强大的扩充机器，并充当用户与硬件交互的中介。

高级程序设计语言的编译器显然不是操作系统关心的问题。

4．D源程序不是操作系统所管理的内容，而是它的上层。

5．D操作系统是指控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源，并合理地组织调度计算机的工作和资源的分配，以提供给用户和其他软件方便的接口和环境的程序集合。

6．B操作系统最基本的特征是并发和共享，两者互为存在条件。

7．C并发性是指若干事件在同一时间间隔内发生，而并行性是指若干事件在同一时刻发生。

8．C操作系统提供给编程人员的接口是程序接口，也就是系统调用命令。

9．B系统调用是操作系统提供给应用程序使用内核功能的接口。

10．A操作系统接口主要有命令接口和程序接口，其中程序接口又称为系统调用。

库函数是高级语言中提供的与系统调用对应的函数（也有些库函数与系统调用无关），目的是隐藏“访管”指令的细节，使系统调用更为方便、抽象。

但要注意，库函数属于用户程序而非系统调用，是系统调用的上层。

11．A操作系统不允许用户直接操作各种硬件资源，因此用户程序只能通过系统调用的方式来请求内核为其服务，间接地使用各种资源。

12．A操作系统通过系统调用向用户程序提供服务。

13．B操作系统主要向用户提供命令接口和程序接口（系统调用），此外还有图形接口。

14．A程序接口、图形接口与命令接口三者并没有从属关系。

按命令控制方式不同命令接口分为联机用户接口和脱机用户接口。

15．C引入多道程序设计后，程序的执行就失去了封闭性和顺序性。

程序执行因为共享资源以及相互协同的原因产生了竞争，相互制约。

考虑到竞争的公平性，程序的执行是断续的。

顺序性是单道程序设计的基本特征。

16．D广义指令就是系统调用，而命令解释器属于命令接口，shell指命令解析器，也属于命令接口。

系统中的缓存全部由操作系统管理，对用户是透明的，操作系统不提供管理系统缓存的系统调用。

17．D在单处理器系统中，不可能在同一时刻运行两个进程（但两个进程可以并发执行），而处理器与设备、处理器与通道、设备与设备都可以并行运行。

18．C微内核结构将操作系统的很多服务移动到内核以外（如文件系统），且服务之间使用进程间通信机制进行信息交换，这种通过进程问通信机制进行信息交换影响了系统的效率，所以Ⅰ是错误的。

由于内核的内服务变少了，且一般来说内核的服务越少内核越稳定，所以Ⅲ是错误的。

而Ⅱ、Ⅳ正是微内核结构的优点。

二、综合应用题

解答：

库函数是语言或应用程序的一部分，可以运行在用户空间中。

而系统调用是操作系统的一部分，是内核提供给用户的程序接口，运行在内核空间中，而且许多库函数都会使用系统调用来实现功能。

没有使用系统调用的库函数，执行效率通常比系统调用高。

因为使用系统调用时，需要上下文的切换以及状态的转换（由用户态转向核心态）。

1.2.2例题详解

一、单项选择题

1．B实时性和可靠性是实时操作系统最重要的两个目标，而安全可靠体现了可靠性，快速处理和及时响应体现了实时性。

资源利用率不是实时操作系统的主要目标。

2．B实时系统要求能实时处理外部事件，即在规定的时间内完成对外部事件的处理。

3．C实时系统必须能实时地处理外部事件，而且若有紧急事件则应该优先处理。

4．D批处理系统中，作业执行时用户无法干预其运行，只能通过事先编制作业控制说明书来间接干预，缺少交互能力。

5．B要求快速响应用户是导致分时系统出现的重要原因。

6．B分时系统采用时间片轮转调度算法，而时间片轮转调度算法的特点决定了时间片大小固定时，用户数越多，轮转时间越长，即响应时间越长。

7．C采用优先级+非抢占式调度算法，既可以让重要的作业/进程通过高优先级尽快获得系统响应，也可以保证次要的作用/进程在非抢占式调度下不会迟迟得不到系统响应，这样兼顾的设计有利于改善系统的响应时间。

加大时间片会延迟系统响应时间；静态页式管理与代码可重入与系统响应时间无关。

8．B响应时间不超过2s，即在2s内必须响应所有进程。

所以时间片最大为2s/100=20ms。

9．D实时操作系统主要应用在需要对外界输入立即反应的场合，不能有拖延，否则会产生严重后果。

上例中，航空订票系统需要实时处理票务，因为票额数据库的数量直接反映了航班的可订机位。

机床控制也要实时，不然会出差错。

股票交易行情随时在变，若不能实时交易会出现时间差，使交易出现偏差。

10．B、A、C、D这是操作系统发展过程中的几种主要类型。

11．B操作系统的基本类型主要有批处理系统、分时系统和实时系统。

12．D脱机技术用于解决独占设备问题。

虚拟技术与交换技术以多道程序设计技术为前提。

多道程序设计技术由于同时在主存中运行多个程序，因此提高了系统资源的利用率。

二、综合应用题

1．解答：

1）批处理操作系统的用户脱机使用计算机，作业是成批处理的，系统内多道程序并发执行，交互能力差。

2）分时操作系统可以让多个用户同时使用计算机，人机交互性较强，具有每个用户独立使用计算机的独占性，系统响应及时。

3）实时操作系统能对控制对象作出及时反应，可靠性高，响应及时，但是资源利用率低。

2．解答：

单道环境下，CPU运行时间为（10+5+10）s+（10+5）s=40s，两个程序运行总时间为40s+40s=80s，故利用率是40/80=50~名。

多道环境下，运行情况如下图所示，CPU运行时间为40s，两个程序运行总时间为45s，故利用率为40/45=88.9%。

注意：

此图为甘特图，甘特图又叫横道图，它是以图示的方式通过活动列表和时间刻度形象地表示出任意特定项目的活动顺序与持续时间。

3．解答：

进程运行情况如下图所示。

1）CPU在100～150ms时间段内空闲，利用率为250/300=83.3%。

2）进程A为无等待现象。

3）进程B为有等待现象，0～50ms，180～200ms。

1.3.2例题详解

一、单项选择题

1．AⅠ：

通用操作系统使用时间片轮转调度算法，用户运行程序并不需要预先预定运行时间，故Ⅰ项错误；Ⅱ：

操作系统执行程序时，必须要从起始地址开始执行，故Ⅱ项正确；Ⅲ：

编译器是操作系统的上层软件，不是操作系统所需要提供的功能，故Ⅲ项错误；Ⅳ：

操作系统是计算机资源的管理者，故管理计算机系统资源是操作系统关心的主要问题，故Ⅳ项正确。

综合分析，Ⅰ和Ⅲ是错误项，故选A。

2．D在用户态下使用特权指令，会产生由用户态转向核心态的切换，产生访管中断。

3．C中断是操作系统必须提供的功能，因为计算机的各种错误都需要中断处理，核心态与用户态切换也需要中断处理。

4．B若在用户态下执行“置时钟指令”，那么一个用户进程可以在时间片还未到之前把时钟改回去，从而导致时间片永远不会用完，那么该用户进程就可以一直占用CPU，这显然不合理。

5．A中断系统和地址映射显然都需要硬件支持，因为中断指令和地址映射中的重定位都是离不开硬件支持的。

而时钟管理中，重置时钟等是由硬件直接完成的。

6．D输入/输出指令涉及中断操作，而中断处理是由系统内核负责的，工作在核心态。

而A、B、C选项均可通过使用汇编语言编程来实现，因此它们可在用户态下执行。

7．D内核可以执行处理器能执行的任何指令，用户程序只能执行除特权指令以外的指令。

所以特权指令只能由内核即操作系统使用。

8．A计算机通过硬件中断机制完成由用户态到核心态的转换。

B选项显然不正确，核心态程序只有在操作系统进入核心态后才可以执行。

中断处理程序一般也在核心态执行，故D选项属于B选项。

如果由用户程序将操作系统由用户态转换到核心态，那么用户程序中就可以使用核心态指令，也就会威胁到计算机的安全，所以C选项不正确。

计算机通过硬件完成操作系统由用户态到核心态的转换，这是通过中断机制来实现的。

发生中断事件时（有可能是用户程序发出的系统调用），触发中断，硬件中断机制将计算机状态置为核心态。

9．C进入中断处理的程序在核心态执行，是操作系统程序。

10．C广义指令也就是系统调用命令，必然工作在核心态，所以答案为C选项。

11．C运行操作系统代码的状态为核心态。

12．A“访管”指令仅在用户态下使用，执行“访管”指令将用户态转变为核心态。

13．D核心态下，CPU对一切硬件具有完全访问权限，可以执行机器能够执行的任何指令。

而在用户态下，CPU不能执行特权指令。

14．A缺页处理程序和时钟中断都属于中断，在核心态执行；进程调度属于系统调用，在核心态执行；命令解释程序属于命令接口，在用户态执行。

15．CⅠ正确：

系统调用需要触发trap指令，如基于x86的Linux系统，该指令为intox80或dysentery。

Ⅱ是干扰项，程序设计无法形成屏蔽中断指令。

Ⅲ正确：

系统调用的概念。

Ⅳ正确：

操作系统是一层接口，对上层提供服务，对下层进行抽象。

它通过系统调用向其上层的用户、应用程序和应用系统提供对系统资源的使用。

16．CⅠ错误：

批处理的主要缺点是缺少交互性。

Ⅱ正确：

输入/输出指令需要中断操作，中断必须在核心态下执行。

Ⅲ错误：

多道性是为了提高系统利用率和吞吐量而提出的。

Ⅳ正确：

I/O通道实际上是一种特殊的处理器，它具有执行I/O指令的能力，并通过执行通道程序来控制I/O操作。

综上分析：

Ⅱ、Ⅳ正确，是指把一个物理上的实体变为若干个逻辑上的对应物。

二、综合应用题

1．解答：

区分执行态的主要目的是保护系统程序。

用户态到和核心态的转换发生在中断产生时，而核心态到用户态的转换则发生在中断返回到用户程序时。

2．解答：

多道程序并发执行是指有的程序正在CPU上执行，而另一些程序正在I/O设备上进行传输，即通过CPU操作与外设传输在时间上的重叠必须有中断和通道技术支持，其原因如下：

1）通道是一种控制一台或多台外部设备的硬件机构，它一旦被启动就独立于CPU运行，因而做到了输入/输出操作与CPU并行工作。

但早期CPU与通道的联络方法是由CPU向通道发出询问指令来了解通道工作是否完成。

若未完成，则主机就循环询问直到通道工作结束为止。

因此，这种询问方式是无法真正做到CPU与I/O设备并行工作的。

2）在硬件上引入了中断技术。

所谓中断，就是在输入/输出结束时，或硬件发生某种故障时，由相应的硬件（即中断机构）向CPU发出信号。

这时CPU立即停下工作而转向处理中断请求，待处理完中断后再继续原来的工作。

因此，通道技术和中断技术结合起来就可以实现CPU与I/O设备并行工作，即CPU启动通道传输数据后便去执行其他程序的计算工作，而通道则进行输入/输出操作；当通道工作结束时，再通过中断机构向CPU发出中断请求，CPU则暂停正在执行的操作，对出现的中断进行处理，处理完后再继续原来的工作。

这样，就真正做到了CPU与I/O设备并行工作。

此时，多道程序的概念才变为现实。