1.5　自测练习答案

一、填空题

1.处理机、存储器、设备、文件（或信息）

2.通用操作系统、专用操作系统

3.共享

4.多路性、交互性、独占性

5.硬件、软件

6.分时操作系统、实时操作系统、批处理操作系统

7.59%、87%（CPU的利用率=1-Pⁿ，其中P为程序等待I/O操作的时间占其运行时间的比例，n为同时在内存中的程序数目，Pⁿ可以理解为所有程序等待I/O操作的概率）

8.CPU、外设

9.资源

10.单道批处理系统、多道批处理系统

11.1秒

二、单项选择题

1.D　2.C　3.A　4.B　5.A

6.C　7.A　8.B　9.A　10.C

11.B　12.A　13.A　14.D　15.C

16.B　17.D　18.B　19.A　20.B

三、不定项选择题

1.ACDF　2.ABCDF　3.ACEF　4.BCD　5.ADEF

四、是非题

1.错误：操作系统是一种系统软件。

2.正确

3.错误：设计实时操作系统时，首先要考虑系统的实时性和可靠性。

4.正确

5.正确

6.错误：单道系统中也需要划分一部分空间（称为系统区）专门存放操作系统。

7.正确

8.错误：采用分时系统的用户要与其他用户共享计算机资源。

9.错误：批处理操作系统采用脱机处理方式，提供的操作界面是作业控制语言。

10.正确

11.错误：批处理方式下作业运行，用户不需注册，而交互方式控制作业运行需要注册。

五、综合题

1.答：多道程序设计考虑到作业的运行规律是交替使用CPU和I/O，故将多道程序同时保存于系统中，使各作业对CPU与I/O的使用在时间上重叠，提高了CPU和I/O设备的利用率。

2.答：一般来讲，多重处理系统中配制多个CPU，因而能在同一时刻内真正同时执行多道程序。对于多道程序设计系统来说，在程序运行中，一次有多个作业调入内存，但在每一个时刻，只有一个作业进入执行状态，也就是说，多道处理系统中，作业在宏观上是同时被执行的，而在微观上是串行交替运行的。

3.答：系统调用与一般过程调用都具有改变指令的执行流程、可供多程序共享执行、可实现嵌套调用的特点。系统调用在本质上是一种过程调用，但它是一种特殊的过程调用。系统调用与一般过程调用的主要区别体现在以下几点：

1）运行状态不同。一般过程调用，其调用和被调用过程都是用户程序，它们都运行在统一系统状态下，不涉及系统状态的转换；而系统调用的调用过程是用户程序，它运行在用户态，其被调用过程是系统过程，运行在核心态，系统调用必须从用户态转换为核心态后才可以被执行。且系统调用执行完后，先使CPU的状态由核心态改变为用户态后，才能恢复调用者的执行。

2）调用方式不同。一般过程调用可以直接通过过程调用语句，将控制转移到被调用过程，而执行系统调用时，由于调用和被调用过程处于不同的系统状态，系统调用必须通过访管中断（陷入，或者称为trap指令）进入执行。

3）代码层次不同。一般过程调用中的被调用程序是用户级程序，而系统调用是操作系统中的代码程序，是系统级程序。

4）返回问题。一般过程调用执行完成直接返回调用程序，而系统调用执行完后可能不返回调用程序。

4.答：1）在单道批处理系统中，内存中只有单个作业在运行，CPU和其他硬件设备串行工作。单道批处理系统的主要特点是：自动性、顺序性和单道性。

自动性是指磁带上一批作业能自动逐个依次运行；顺序性是指作业顺序进入内存，执行与完成的顺序和作业调入顺序完全相同。单道性是指内存中仅有单个作业，只有该作业完成或发生异常时，才调入后继作业进入内存运行。

单道批处理系统的优点是系统实现简单。主要缺点是系统资源的利用率不高。例如，对于I/O为主的作业，CPU空闲，而对于计算为主的作业，外设空闲。此外，作业平均周转时间长、系统无交互能力（用户脱机使用计算机，用户自己不能干预自己作业的运行，一旦发现作业错误不能及时改正）。

2）多道批处理系统中，允许多个作业（或任务）同时在内存中交替执行。其主要特点是：多道、成批处理以及宏观并行，微观串行。

多道是指某个作业占用CPU，若由于某种原因暂时不用CPU，则系统让第二个作业占用CPU。成批处理是指操作员将用户提交的作业分批进行处理，由操作系统和监督程序负责作业间自动调度执行。宏观并行，微观串行是指内存中多个相互独立的程序均处于运行过程中，但尚未结束，从宏观上看是并行。从微观上各道程序轮流占用CPU交替串行执行。

多道批处理系统的优点是CPU、内存和设备的利用率高；系统吞吐量（单位时间内处理作业的总量）大。缺点是系统无交互能力、作业平均周转时间长，尤其是短作业的周转时间（从作业提交到完成的这段时间）显著增长。

5.答：在单道环境下，每次只调用一个用户作业程序进入内存并运行。运行完A、B、C这3个作业需要的总时间为：5+10+15=30（分钟）因此，各个资源的利用率如下：

1）CPU的利用率为：5/30≈16.7%。

2）磁带的利用率为：10/30≈33.3%。

3）打印机的利用率为：15/30=50%。

在多道环境下允许多个作业（或程序）同时在内存中交替执行。由题目知道，并行运行的情况下，运行完A、B、C这3个作业需要的总时间为15分钟，因此

1）CPU的利用率为：5/15≈33.3%。

2）磁带的利用率为：10/15≈66.7%。

3）打印机的利用率为：15/15=100%。