（一）簡答題

1.在計算機(jī)系統(tǒng)上配置OS的目標(biāo)是什么？作用主要表現(xiàn)在哪幾個方面？

答：

????????在計算機(jī)系統(tǒng)上配置OS，主要目標(biāo)是實現(xiàn)：方便性、有效性、可擴(kuò)充性和開放性；
OS的作用主要表現(xiàn)在以下3個方面：
1）OS作為用戶與計算機(jī)硬件系統(tǒng)之間的接口；
2）OS作為計算機(jī)系統(tǒng)資源的管理者；
3）OS實現(xiàn)對計算機(jī)資源的抽象。

2.試說明OS與硬件、其他系統(tǒng)軟件以及用戶之間的關(guān)系。

答：

????????操作系統(tǒng)是覆蓋在硬件上的第一層軟件，它管理計算機(jī)的硬件和軟件資源，并向用戶提供良好的界面。操作系統(tǒng)直接管理著硬件資源，為用戶完成所有與硬件相關(guān)的操作，從而極大地方便了用戶對硬件資源的使用并提高了硬件資源的利用率。操作系統(tǒng)是一種特殊的系統(tǒng)軟件，其他系統(tǒng)軟件運行在操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上，可獲得操作系統(tǒng)提供的大量服務(wù)，即操作系統(tǒng)是其他系統(tǒng)軟件與硬件之間的接口。而一般用戶使用計算機(jī)除了需要操作系統(tǒng)支持以外，還需要用到大量的其他系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，以使其工作更高效和方便。（硬件、操作系統(tǒng)、其他系統(tǒng)軟件、應(yīng)用程序和用戶之間存在著如圖1.1所示的層次關(guān)系。）

3.試說明推動OS發(fā)展的主要動力是什么。

答：

????????操作系統(tǒng)的發(fā)展是由技術(shù)、用戶需求、市場趨勢和經(jīng)濟(jì)因素共同推動的。主要體現(xiàn)在以下方面：

????????

硬件的進(jìn)步:

????????計算能力: 隨著時間的推移，計算機(jī)的處理能力顯著增強(qiáng)，操作系統(tǒng)需要能夠管理和最大化利用這些增強(qiáng)的能力。

????????存儲技術(shù): 存儲容量的增加和存取速度的提高導(dǎo)致了文件系統(tǒng)和內(nèi)存管理策略的變化。

????????新型硬件: 操作系統(tǒng)必須適應(yīng)和支持新出現(xiàn)的硬件，例如USB設(shè)備、新型的網(wǎng)絡(luò)適配器或圖形處理器。

用戶需求與期望的改變:

????????易用性: 用戶期望更加友好和直觀的界面。

????????多任務(wù)處理: 隨著多任務(wù)的需求增加，操作系統(tǒng)需要更有效地管理并發(fā)和多任務(wù)處理。

????????安全性: 用戶數(shù)據(jù)的安全和隱私變得越來越重要。

網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)的普及:

????????網(wǎng)絡(luò)功能: 為支持網(wǎng)絡(luò)通信，操作系統(tǒng)必須具備網(wǎng)絡(luò)功能和協(xié)議。

????????遠(yuǎn)程計算: 支持遠(yuǎn)程桌面和遠(yuǎn)程應(yīng)用程序執(zhí)行變得重要。

????????云計算: 與云服務(wù)的集成需要操作系統(tǒng)提供特定的功能和支持。

軟件應(yīng)用的復(fù)雜性:

????????資源管理: 更復(fù)雜的應(yīng)用程序需要更多的資源，操作系統(tǒng)需要有效地分配和管理這些資源。

????????API和服務(wù): 復(fù)雜的應(yīng)用需要更豐富的API和服務(wù)。

安全和惡意軟件的威脅:

????????入侵檢測: 隨著惡意軟件和網(wǎng)絡(luò)攻擊的增加，操作系統(tǒng)需要增強(qiáng)安全性，包括實時入侵檢測和響應(yīng)。

????????隔離和沙箱: 為了安全地運行不受信任的代碼，沙箱技術(shù)變得越來越重要。

移動計算與物聯(lián)網(wǎng)（IoT）:

????????能效: 在移動設(shè)備上，操作系統(tǒng)需要高度優(yōu)化，以實現(xiàn)低功耗和延長電池壽命。

????????嵌入式系統(tǒng): IoT設(shè)備可能需要運行特定于任務(wù)的輕量級操作系統(tǒng)。

商業(yè)和經(jīng)濟(jì)因素:

????????新技術(shù)和創(chuàng)新可能導(dǎo)致新的市場機(jī)會或商業(yè)模型，這也會驅(qū)動操作系統(tǒng)的發(fā)展。

考試寫法? ?：? ?*資人器體系應(yīng)用? ? ?資人棄提傭

1）計算機(jī)系統(tǒng)資源的利用率不斷提高；
2）方便用戶；
3）器件不斷更新?lián)Q代；
4）計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展；
5）新的應(yīng)用需求不斷被提出。

4.在OS中，何謂脫機(jī)I/O方式和聯(lián)機(jī)I/O方式？

答:

????????脫機(jī) I/O 是指預(yù)先將裝實用戶程序和數(shù)據(jù)的紙帶或卡片裝入紙帶輸入機(jī)或卡片機(jī),在外頭機(jī)的控制下,把紙帶或卡片上的數(shù)據(jù)或程序輸入到磁帶上。該方式下的輸入輸出由外頭 機(jī)控制達(dá)成, 是在離開主機(jī)的狀況下進(jìn)行的。 而聯(lián)機(jī) I/O 方式是指程序和數(shù)據(jù)的輸入輸出都是在主機(jī)的直接控制下進(jìn)行的。

5.試說明推動分時系統(tǒng)形成和發(fā)展的主要動力是什么。

答:

????????推動分時系統(tǒng)形成和發(fā)展的主要動力是更好地滿足用戶的需要。

????????主要表現(xiàn)在:CPU的分時使用縮短了作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時間;人機(jī)交互能力使用戶能直接控制自己的作業(yè);主機(jī)的共享使多用戶能同時使用同一臺計算機(jī),獨立地處理自己的作業(yè)。

6.實現(xiàn)分時系統(tǒng)的關(guān)鍵問題是什么？應(yīng)如何解決。

答：

? ? ? 實現(xiàn)分時系統(tǒng)的關(guān)鍵問題是使用戶能與自己的作業(yè)進(jìn)行交互，即用戶在自己的終端上鍵入一條命令以請求系統(tǒng)服務(wù)后，系統(tǒng)能及時地接收并處理該命令，并在用戶能夠接受的時延內(nèi)將結(jié)果返回的用戶。

??????及時地接收命令和返回輸出結(jié)果是比較容易做到的。一般只要在系統(tǒng)中配置一多路卡，并為每個終端配置一個緩沖區(qū)用來暫存用戶鍵入的命令和輸出的結(jié)果就可以了，因此.關(guān)鍵要解決的問題是確保在一較短的時間內(nèi)，系統(tǒng)中所有的用戶程序都能執(zhí)行1次，從而使用戶鍵入的命令能能有到及時處理。為此，一方面，用戶作業(yè)提交后應(yīng)立即進(jìn)入內(nèi)存。一方面，系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置一個被稱為時間片的很短的時間，并規(guī)定每個程序每次最長只能連續(xù)運行一全時同片，知果時間片用完，則不管它是否運行完畢，都必須將CPU 讓給下一個作業(yè)。通過任業(yè)分時共享CPU，可使所有的作業(yè)付到及時的處理，使用戶簡請求得到及時的響應(yīng)。

7.為什么要引入實時系統(tǒng)？

答：實時系統(tǒng)是指 系統(tǒng)能及時響應(yīng)外部事件的請求，在規(guī)定的額時間內(nèi)內(nèi)完成對時間的處理，并控制所有實時任務(wù)協(xié)調(diào)一致的運行。引入實時系統(tǒng)是為了 更好的滿足實時控制領(lǐng)域和實時信息處理領(lǐng)域的需要。

8.什么是HRT任務(wù)和SRT任務(wù)？試舉例說明。

答：

????????硬實時任務(wù)是指系統(tǒng)必須滿足任務(wù)對截止時間的要求,否則可能出現(xiàn)難以預(yù)測的結(jié)果。如運載火箭的控制等。軟實時任務(wù)是指它的截止時間并不嚴(yán)格,偶爾錯過了任務(wù)的截止時間,對系統(tǒng)產(chǎn)生的影響不大。舉例:網(wǎng)頁內(nèi)容的更新、火車售票系統(tǒng)。

9.試從及時性、交互性及可靠性方面對分時系統(tǒng)與實時系統(tǒng)進(jìn)行比較。

答：

(1)及時性方面：分時系統(tǒng)的及時性是指用戶能在很短時間間隔內(nèi)獲取系統(tǒng)響應(yīng)，這一時間間隔是根據(jù)人們能接受的等待時間來確定的。一般為2~3s。對實時系統(tǒng)來說，及時性是實時系統(tǒng)的關(guān)鍵問題之一，實時信息系統(tǒng)的及時性要求和分時系統(tǒng)的及時性要求相似，而實時控制系統(tǒng)的及時性要求則是由被控制對象所要求的開始截止時間和完成截止時間決定的，一般為秒級，毫秒級，甚至更低。
（2）交互性方面：交互性問題是分時系統(tǒng)的關(guān)鍵問題。在分時系統(tǒng)中用戶可以通過終端與系統(tǒng)進(jìn)行廣泛的人機(jī)交互，比如文件編輯、數(shù)據(jù)處理和資源共享等。實時系統(tǒng)也有交互性，但是在實時系統(tǒng)中，交互性僅限于訪問系統(tǒng)中某些特定的專用服務(wù)程序，即實時系統(tǒng)的交互性具有很大的局限性。
（2）可靠性方面：可靠性是實時系統(tǒng)的另一個關(guān)鍵問題，實時系統(tǒng)中的任何差錯都可能帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至導(dǎo)致無法預(yù)料的災(zāi)難性后果，因此實時系統(tǒng)往往采用多級容錯措施來保證系統(tǒng)高度可靠。分時系統(tǒng)也要求可靠，但是相對實時系統(tǒng)而言的要求較低。
?

10.微機(jī)OS按運行方式來分，可以分為哪幾類？舉例說明。

答：

????????按照運行方式，微機(jī)OS可以分為3類：單用戶單任務(wù)OS、單用戶多任務(wù)OS、多用戶多任務(wù)OS。
（1）單用戶單任務(wù)OS:只允許一個用戶上機(jī)（使用計算機(jī)），且只允許用戶程序作為一個任務(wù)運行，主要配置在8位和16位微機(jī)上。最具代表性的單用戶單任務(wù)OS是CP/M（8位）和MS-DOS（16位）。
（2）單用戶多任務(wù)OS:只允許一個用戶上機(jī)，但允許用戶把程序分成若干個任務(wù)并發(fā)執(zhí)行，從而有效地改善了系統(tǒng)性能。最具代表性的單用戶多任務(wù)OS是微軟的早期推出的Windows系列，如Windows3.1、Windows 95、Windows 98等。
（3）多用戶多任務(wù)OS:允許多個用戶通過各自的終端使用一臺機(jī)器，共享主機(jī)系統(tǒng)中的各種資源，而每個用戶程序又可以進(jìn)一步分為若干個任務(wù)并發(fā)執(zhí)行，從而進(jìn)一步提高資源利用率和系統(tǒng)吞吐量。最具代表性的多用戶多任務(wù)OS是UNIX系統(tǒng)，各種類UNIX系統(tǒng)（如Solaris、Linux系統(tǒng)等）以及Windows NT/Server系列的系統(tǒng)。
?

11.OS具有那幾大特征，他們之間有何關(guān)系？

答：

OS具有4大基本特征：并發(fā)、共享、虛擬、異步。它們有如下4種關(guān)系。
（1）并發(fā)和共享是OS最基本的特征。為了提高計算機(jī)資源利用率，OS必然要采用多道程序技術(shù)，使得多個程序共享系統(tǒng)資源、并發(fā)執(zhí)行。
（2）并發(fā)和共享互為存在條件。一方面，資源的共享是以程序（進(jìn)程）的并發(fā)執(zhí)行為條件的，若系統(tǒng)不允許程序并發(fā)執(zhí)行，就不會存在資源共享方面的問題；另一方面若系統(tǒng)不能對資源共享實施有效的管理，協(xié)調(diào)好各進(jìn)程對共享資源的訪問，則并將影響程序的并發(fā)執(zhí)行。
（3）虛擬以并發(fā)和共享為前提。，OS之所以采用虛擬技術(shù)，就是為了使并發(fā)進(jìn)程更方便、更有效地共享系統(tǒng)資源。OS多采用虛擬技術(shù)在邏輯上增加CPU和設(shè)備的數(shù)量以及存儲器的數(shù)量，從而解決并發(fā)進(jìn)程對有限系統(tǒng)資源的共享問題。
（4）異步性使并發(fā)性和共享性的必然結(jié)果。OS允許多個并發(fā)進(jìn)程共享資源、相互合作，使得每個進(jìn)程地運行過程受到了其他進(jìn)程地制約，不再“一氣呵成”，這必然會導(dǎo)致異步性這一特征的產(chǎn)生。
?

12.是什么關(guān)系使OS具有異步特征？

答：

OS具有異步特征，而異步是并發(fā)和共享地必然結(jié)果。 具體可以歸納為以下3個原因。
（1）在多道程序環(huán)境下，允許多個程序并發(fā)執(zhí)行，但由于資源等因素地限制，進(jìn)程的執(zhí)行通常并非一氣呵成，而是以走走停停的方式完成的。
（2）內(nèi)存中的每個進(jìn)程在何時執(zhí)行、何時暫停、以怎樣的速度向前推進(jìn)，都是不可預(yù)知的。
（3）但是在有關(guān)進(jìn)程控制以及同步機(jī)制等的支持下，只要運行環(huán)境相同，作業(yè)經(jīng)過多次運行都會獲得完全相同的結(jié)果，因為異步方式是允許的。

13.所謂OS內(nèi)核？OS內(nèi)核的主要功能是什么？

答：

????????OS內(nèi)核定義：在現(xiàn)代OS理論中，一般將OS劃分為若干層次，再將OS的不同功能分別設(shè)置在不同層次中。通常將一些與硬件緊密相連的模塊（如中斷程序）、各種常用設(shè)備的驅(qū)動程序以及運行頻率比較高的模塊（如時鐘管理、進(jìn)程調(diào)度、公共基本操作等）都緊密安排在靠近硬件的模塊種，讓他們常駐內(nèi)存，進(jìn)而形成了所謂的OS內(nèi)核。
OS內(nèi)核主要功能：
（1）支撐功能：包括中斷處理、時鐘管理和原語操作等；
（2）資源管理功能：包括進(jìn)程管理、存儲器管理、設(shè)備管理等。

14.何謂原語，何謂原子操作？

答：

????????原語，是一個過程，該過程由若干條指令組成沒用于完成一定的功能。原子操作，是一個不可分割的基本單位，是指一個操作的所有動作要么全做，要么全部不做。
因此，原語在執(zhí)行過程中不允許被中斷，原子操作在內(nèi)核態(tài)被執(zhí)行，常駐內(nèi)存。

15.簡要描述處理機(jī)的雙重工作

答：

?一般地，處理機(jī)至少需要兩種單獨的運行模式：即用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)。
（1）用戶態(tài)，又稱為目態(tài)，計算機(jī)硬件可以通過一個模式位1來表示它。當(dāng)計算機(jī)運行用戶程序時，系統(tǒng)即處于用戶態(tài)。
（2）內(nèi)核態(tài)，又稱管態(tài)或系統(tǒng)態(tài)，計算機(jī)硬件可以通過一個模式位0來表示它。當(dāng)OS能夠控制計算機(jī)時，它就處于內(nèi)核態(tài)。比如，當(dāng)用戶程序通過系統(tǒng)調(diào)用請求OS服務(wù)時，系統(tǒng)必須從用戶態(tài)切換到內(nèi)核態(tài)，以響應(yīng)請求。

16.簡述中斷處理過程

答：一旦CPU響應(yīng)中斷，系統(tǒng)就會開始進(jìn)行中斷處理。中斷處理的過程主要包括以下3步。
（1）保護(hù)被中斷進(jìn)程的現(xiàn)場。為了在中斷處理結(jié)束后能使進(jìn)程正確返回中斷點，系統(tǒng)必須保存當(dāng)前處理機(jī)狀態(tài)字和程序計數(shù)器的值。（保護(hù)現(xiàn)場）
（2）分析中斷原因，執(zhí)行相應(yīng)的中斷處理程序。在多個中斷請求同時發(fā)生時，處理優(yōu)先級最高的中斷源所發(fā)出的請求。（執(zhí)行中斷）
（3）恢復(fù)被中斷進(jìn)程的現(xiàn)場，CPU繼續(xù)執(zhí)行被中斷的原進(jìn)程。（恢復(fù)現(xiàn)場）
PS:可以簡記為：保護(hù)現(xiàn)場—>確認(rèn)中斷向量—>開中斷—>執(zhí)行中斷服務(wù)程序—>關(guān)中斷—>恢復(fù)現(xiàn)場—>開中斷

17.處理機(jī)管理有哪些主要功能？他們的主要任務(wù)是什么？

答：

????????處理機(jī)管理的主要功能有4個：進(jìn)程管理、進(jìn)程同步、進(jìn)程通信和處理機(jī)調(diào)度。其中各部分的主要任務(wù)為：
（1）進(jìn)程管理：為作業(yè)創(chuàng)建進(jìn)程，撤銷已結(jié)束進(jìn)程，控制進(jìn)程在運行中的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。
（2）進(jìn)程同步：協(xié)調(diào)多個進(jìn)程（含線程）的運行。
（3）進(jìn)程通信：實現(xiàn)在相互合作的進(jìn)程之間的信息交換。
（4）處理機(jī)調(diào)度：包括作業(yè)調(diào)度和進(jìn)程調(diào)度。作業(yè)調(diào)度是按照一定的算法從后備隊列里選出若干個作業(yè)，為他們分配運行所需的資源；進(jìn)程調(diào)度是按照一定的算法從進(jìn)程的就緒隊列中選取一個進(jìn)程，把處理機(jī)分配給它，并設(shè)置運行現(xiàn)場，使進(jìn)程投入運行。

18.存儲器管理有哪些主要功能？他們的主要任務(wù)是什么？

答：

設(shè)備管理的主要功能有4個：緩沖管理、設(shè)備分配、設(shè)備處理和設(shè)備虛擬。其中各部分的主要任務(wù)為：
（1）完成用戶提出的I/O請求，為用戶分配進(jìn)程所需的I/O設(shè)備，并完成指定的I/O操作。
（2）提高CPU和I/O設(shè)備的利用率，提高I/O速度，方便用戶使用I/O設(shè)備。

19.設(shè)備管理有哪些主要功能？他們的主要任務(wù)是什么？

答：

設(shè)備管理的主要功能有4個：緩沖管理、設(shè)備分配、設(shè)備處理和設(shè)備虛擬。其中各部分的主要任務(wù)為：
（1）完成用戶提出的I/O請求，為用戶分配進(jìn)程所需的I/O設(shè)備，并完成指定的I/O操作。
（2）提高CPU和I/O設(shè)備的利用率，提高I/O速度，方便用戶使用I/O設(shè)備。

20.文件管理有哪些主要功能？他們的主要任務(wù)是什么？

答：

文件管理的主要功能有3個：文件存儲空間管理、目錄管理、文件讀寫管理和保護(hù)。其主要任務(wù)是對用戶文件和系統(tǒng)文件進(jìn)行管理以方便用戶使用、保證文件安全。

21.現(xiàn)代OS的新功能有哪些？

答：

現(xiàn)代OS除了具有傳統(tǒng)OS的功能外，還具有保障系統(tǒng)安全、支持用戶聯(lián)網(wǎng)獲取服務(wù)和可處理多媒體信息等功能。

22.什么是微內(nèi)核OS？它具有哪些優(yōu)點？

答：

微內(nèi)核OS是具有如下4個特征的OS：（1）足夠小的內(nèi)核；（2）基于客戶/服務(wù)器模式；（3）應(yīng)用策略與機(jī)制分離原則；（4）采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)。
微內(nèi)核OS的主要優(yōu)點有4個：（1）提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性；（2）增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性和可移植性；（3）提供了對分布式系統(tǒng)的支持；（4）融入了面向?qū)ο蠹夹g(shù)。

23.外核OS的基本思想是什么？

答：

? ? ?外核OS的基本思想是：內(nèi)核不提供傳統(tǒng)OS中的進(jìn)程、虛擬存儲等抽象事物，而是專注于物理資源的隔離（保護(hù)）與復(fù)用。具體來說，在基于外核結(jié)構(gòu)的OS中，內(nèi)核負(fù)責(zé)保護(hù)系統(tǒng)資源，而硬件資源的管理職責(zé)則委托給了應(yīng)用程序，這樣，OS就可以做到在保證資源安全的前提下，減少對應(yīng)用程序的限制，充分滿足應(yīng)用程序?qū)τ布Y源的不同需求。

24.什么是系統(tǒng)調(diào)用？系統(tǒng)調(diào)用與一般用戶程序和庫函數(shù)有何區(qū)別？

答?：

????????系統(tǒng)調(diào)用是OS提供給程序員的唯一接口。程序員利用系統(tǒng)調(diào)用，在源程序?qū)用鎰討B(tài)請求和釋放系統(tǒng)資源，并調(diào)用系統(tǒng)中已有的系統(tǒng)功能來完成那些與機(jī)器硬件部分相關(guān)的工作以及控制程序的執(zhí)行速度等。因此，系統(tǒng)調(diào)用像一個黑箱子，對用戶屏蔽了OS的具體動作，而只提供有關(guān)的功能。
????????系統(tǒng)調(diào)用與一般用戶程序和庫函數(shù)的區(qū)別在于3點：（1）系統(tǒng)調(diào)用（程序）在內(nèi)核態(tài)執(zhí)行，調(diào)用它們時需要一個類似于硬件中斷處理機(jī)制的中斷處理機(jī)制來提供系統(tǒng)服務(wù)；（2）普通用戶程序是直接為用戶完成某特定功能而設(shè)計的，它們一般在用戶態(tài)執(zhí)行；（3）庫函數(shù)是把函數(shù)放到庫里提供別人使用的一種方式，是面向應(yīng)用開發(fā)，方便人們編程的。

（二）計算題

1.設(shè)有3道程序A、B、C，它們按照優(yōu)先次序（A->B->C）順序執(zhí)行，它們的計算I/O操作時間如表1-1所示，假設(shè)3道程序以串行方式使用相同的設(shè)備進(jìn)行I/O操作，試畫出程序運行和多道程序運行的時間關(guān)系圖，并計算完成3道程序所須花費的時間。

表1-1 時間表

? ?程序 ?	時間
	計算	I/O操作	計算
A	30	40	10
B	60	30	10
C	20	40	20

2.一個多道批處理系統(tǒng)中僅有P1和P2兩個作業(yè)，P2比P1晚5ms到達(dá)，?它們的計算和I/O操作順序如下：

P1:計算60ms,I/O操作80ms,計算20ms.

P2:計算120ms,I/O操作40ms,計算40ms.

答：

?這道題中，P1和P2是不能同時進(jìn)行 IO 的，正確的流程為：

①. P1 計算60ms；

②. P1 進(jìn)行80ms IO（同時P2進(jìn)行120ms計算）；

③. P2進(jìn)行 40ms IO（同時 P1進(jìn)行20ms計算）；

④. P2 進(jìn)行 40ms 計算。

總計：60+120+40+40=260ms

（三）綜合題

1.os的概念、特征和功能是什么？

答：

基本概念：操作系統(tǒng)是指控制和管理整個計算機(jī)系統(tǒng)的硬件和軟件資源，并合理地組織調(diào)度計算機(jī)的工作和資源的分配，以提供給用戶和其他軟件方便的接口和環(huán)境，它是計算機(jī)系統(tǒng)中最基本的系統(tǒng)軟件。

特征：并發(fā)，共享，虛擬，隨機(jī)。

主要功能：操作系統(tǒng)作為用戶與計算機(jī)硬件之間的接口，要為其上層的用戶、應(yīng)用程序提供簡單易用的服務(wù)。

2. （考研真題）若某計算問題的執(zhí)行情況如圖 1-14 所示。

則請回答下列問題。
（1）敘述該計算問題中處理機(jī)、輸入機(jī)和打印機(jī)是如何協(xié)同工作的。
（2）計算在圖 1-14所示執(zhí)行情況下處理機(jī)的利用率。
（3）簡述處理機(jī)利用率不高的原因。
（4）請畫出能提高處理機(jī)利用率的執(zhí)行方案。

答：

（1）處理機(jī)、輸入機(jī)和打印機(jī)是按照輸入→處理→打印的順序依次執(zhí)行的，輸入機(jī)為處理機(jī)提供數(shù)據(jù)，處理機(jī)得到數(shù)據(jù)后進(jìn)行處理，處理結(jié)果通過打印機(jī)打印輸入。輸入機(jī)讀取一批數(shù)據(jù)，花費時間為100；處理機(jī)對這批數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，花費時間為20；打印機(jī)打印計算結(jié)果，花費時間為40。

（2）處理機(jī)的利用率=［20/（100+20+40）］×100%=12.5%。

（3）當(dāng)一道程序在運行中發(fā)出I/O請求后，處理機(jī)只能處于等待狀態(tài)，即必須等I/O完成后
才能繼續(xù)運行，因此處理機(jī)會長時間處于空閑狀態(tài)，這會導(dǎo)致其利用率不高。
（4）采用多道程序設(shè)計技術(shù)使處理機(jī)、輸入機(jī)和打印機(jī)并行工作，可以提高處理機(jī)的利用
率，如圖所示。
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