2024年2月26日发(作者:)
一、选择题
1. 操作系统中采用多道程序设计技术提高CPU和外部设备的( A )。
A. 利用率 B. 可靠性 C. 稳定性 D. 兼容性
2. 建立进程就是( B )。
A. 建立进程的目标程序 B. 为其建立进程控制块
C. 建立进程及其子孙的进程控制块 D. 将进程挂起
3. 文件系统用( C )组织文件。
A. 堆栈 B. 指针 C. 目录 D. 路径
4.临界区是( C )。
A. 一段共享数据区 B. 一个缓冲区
C. 一段互斥执行的程序段 D. 一个互斥资源
5.进程之间的直接制约关系主要源于( A )。
A.进程间的合作 B.进程间共享资源 C.进程调度 D.进程间通信
7.下列调度算法中,满足短进程又不会产生饥饿现象的是( D )。
A.先来先服务 B.优先权优先 C.时间片轮转 D.非抢占短进程优先
8.一个计算机系统虚存的最大容量是由( C )决定的。
A. 主存的容量 B. 辅存的容量
C. 主存容量+辅存容量 D. 计算机的地址机构
9.最佳适应算法的空闲区按( C )排序。
A.地址递增 B.地址递减 C.容量递增 D.容量递减
10.当系统发生死锁时有效的操作是( B )
A.提高部分进程的优先权 B.撤销部分进程
C.增大磁盘交换区容量 D.修改页表
11.下列算法中可用于磁盘移臂调度算法的是(B )。
A.LRU算法 B.电梯调度算法
C.时间片轮转法 D.响应比高者优先算法
12.下列进程状态的转换中,( D )是不可能的。
A.运行态——就绪态 B.运行态——等待态
C.等待态——就绪态 D.等待态——运行态
13.存储器管理方法中,不产生外部“零头”的是( A )。
A.页式管理 B.段式管理 C.连续管理 D.动态分区管理
14.分段虚拟存储管理中,当查找的段不在( B ),要产生缺段中断。
A.虚拟存储器 B.主存 C.高速缓存 D.辅存
15.文件在逻辑组织方式上可分为记录文件和( B )。
A.索引文件 B.流式文件 C.字符文件 D.读写文件
二、填空题:(每空1分,共15分)
1. 高级进程通信方式有三种 共享存储器、 消息传递 和 管道
2. 并发和 共享 是操作系统的两个最基本的特征,两者之间互为存在条件。
3. 引入线程的系统中,调度和分派的基本单位是 线程,拥有资源的基本单位是 进程。
4. 进程运行满一个时间片后让出中央处理器,它的状态应变为 就绪 状态。
5. 在文件系统中,文件的外存分配方法有连续分配、 链接分配 和 索引分配 三种。
6. 在进行设备分配时所需的数据结构有设备控制表、控制器控制表、通道控制表和系统设备表。
7. 产生死锁的原因是 竞争资源 和 进程推进顺序非法(不当)。
8.磁盘的访问时间由 寻道时间 、磁盘旋转时间 和 数据传输时间 三部分组成。
三.多选择题(多选、少选及选错不给分。每题2分,共10分)
1.一个正在运行的进程调用P(S)后,若S的值为( AC ),则该进程可继续运行。
A.S>0 B.S<0 C.S=0 D. S≤0
2.进程具有哪些特性( ABCD )。
A.动态性 B.共享性 C.并发性 D.独立性
3. 段式和页式存储管理的有实质上的不同,表现为( BCD )。
A.页式是连续的,段式可以不连续
B.页式的地址是一维的,段式的地址是二维的
C.页的大小是系统确定的,段的大小是用户确定的
D.各页可以分散存放在主存,每段必须占用连续的主存空间
4.在文件系统中,为实现文件保护一般应采用下面哪些方法。( ABCD )
A. 口令 B. 密码 C. 访问控制 D. 复制
5. 从资源分配角度,操作系统把外部设备分为 ( ABD ) 。
A.独占型设备 B.共享型设备 C. 块设备 D.虚拟设备
四、简答题:(每个5分,共20分)
1.进程和程序有哪些区别和联系?
每一个进程由PCB、程序和数据集合组成,这说明程序是进程的一部分,是进程的实体。
进程和程序的区别:①进程是动态的,而程序静态概念。②一个进程可以执行一个或几个程序,反之,同一程序可能由几个进程同时执行。③程序可作为软件资源长期保留,而进程是程序的一次执行过程,是暂时的。进程具有生命期。④进程具有并发性,能与其它进程并发运行。而程序不具备这种特征。⑤进程是一个独立的运行单位,也是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。
因此,进程具有独立性,但有时进程间又具有相互制约性。注意:说进程是一个独立的运行单位,是指在不具有线程的系统中而言的,在引入线程的系统中,进程不再是运行的基本单位,只是资源分配的基本单位。
2.以打印机为例说明SPOOLing的工作原理,系统如何利用SPOOLing技术将打印机模拟为虚拟打印机?
当某进程要求打印输出时,操作系统并不是把某台实际打印机分配给该进程,而是在磁盘上输出井中为其分配一块区域,该进程的输出数据高速存入输出井的相关区域中,而并不直接在打印机上输出。输出井上的相关区域相当于一台虚拟的打印机,各进程的打印输出数据都暂时存放在输出井中,形成一个输出队列。最后,由SPOOLing的缓输出程序依次将输出队列中的数据实际地打印输出。
这样,从用户的角度来看,他似乎独占一台打印机,可以随时根据运行的情况输出各种结果;但从系统的角度来看,同一台打印机又可以分时地为每一个用户服务。用户进程实际上获得的是虚拟设备。
SPOOLing系统的引入缓和了CPU与设备的速度的不均匀性,提高了CPU与设备的并行程度。
3.写出动态分区存储管理方式中收回主存空间时的四种可能情况。
(1)被收回区既无上邻空闲区又无下邻空闲区。
(2)被收回区有上邻空闲区。
(3)被收回区有下邻空闲区。
(4)被收回区既有上邻空闲区又有下邻空闲区。
4.简述产生死锁的四个必要条件。
(1)互斥条件:进程应互斥使用资源,任一时刻一个资源仅为一个进程独占,若一个进程请求一个已被占用的资源时,它被置成等待状态,直至占用者释放已占有 资源。
(2)占有和等待条件:一个进程请求资源得不到满足时,不释放已占有的资源。
(3)不剥夺条件:任一进程不能从另一进程那里抢夺资源,即已被占用的资源,只能由占用进程自己来释放。
(4)循环等待条件:存在一个循环等待链,其中,每一个进程分别等待它一个进程所持有的资源,造成永远等待。
五、综合题:(每题10分,共40分)
1. 假定某请求页式虚拟系统中,某进程运行时访问页面的顺序是1,2,3,4,1,2,5,1,2,3,4,5,若采用FIFO调度算法、LRU调度算法时分别计算内存使用3块时的缺页率。
答:FIFO m=3时,共9次缺页 缺页率 9/12
1 2 3 4 1 2 5 1 2 3 4 5
3 3 3 2 2 2 2 2 4 4
2 2 2 1 1 1 1 1 3 3 3
1 1 1 4 4 4 5 5 5 5 5 5
缺 缺 缺 缺 缺 缺 缺 缺 缺
LRU m=3时,共 10次缺页 缺页率10/12
1 2 3 4 1 2 5 1 2 3 4 5
3 4 1 2 5 1 2 3 4 5
2 2 3 4 1 2 5 1 2 3 4
1 1 1 2 3 4 1 2 5 1 2 3
缺 缺 缺 缺 缺 缺 缺 缺 缺 缺
2.在一个单处理器的计算机系统中,有五个进程P1,P2,P3,P4,P5依次进入就绪队列,它们的优先级和所需要的处理器时间如下表所示:
进程名
到达时间
服务时间
P1
0
3
P2
2
6
P3
4
4
P4
6
5
P5
8
2
写出采用“先来先服务”调度算法和“非抢占式短作业优先“调度算法时,进程运行的次序、及两种算法下系统的平均周转时间。
答:(1)选中进程运行的次序如下:
先来先服务算法:P1、P2、P3、P4、P5
非抢占式的优先级算法:P1、P4、P3、P5、P2(哪个对?)
非抢占式的优先级算法:P1、P2、P5、P4、P3(哪个对?)
(2)进程在就绪队列中的平均等待时间为:
先来先服务算法:(3+7+9+12+12)/5=8.6(ms)
非抢占式短作业优先:(3+7+11+14+3)/5=7.6(ms)
3 .己知某分页系统统,主存容量为64K,页面大小为1K,对一个4页大的作业;其0、1、2、3页分别被分配到主存的2、4、6、7块中。试将十进制的逻辑地址1023、2500转换成物理地址(要求画出地址转换简图,并用十进制表示物理地址)。
答:(1)逻辑地址1023:1023/1k,得到页号为0,页内地址为1023,查页表找到对应的物理块号为2,故物理地址为2×1K+1023=3071。
(2)逻辑地址2500:2500/1K,得到页号为2,页内地址为452,查页表找到对应的物理块号为6,故物理地址为6×1K+452=6596
4、某银行提供20个座位供顾客等待服务。顾客到达时,如有空座位,则从取号机取号,并等待叫号服务;如没有空座位,则不允许进入。营业员逐一叫号服务。请用记录型信号量机制实现顾客和营业员之间的互斥和同步,并列出信号量的初值。
答:S1为空座位的信号量,=20,S2为已等待顾客的数量的信号量,=0
process 顾客 ; process 营业员
begin begin
…… ……
P(S1); P(S2);
取号; 叫号服务;
V(S2); V(S1);
…… ……
end; end;
一、选择题(每题1分,共15分)
1.下列通信方式中,属于消息传递方式的是( C )。
A.P、V操作 B.缓存通信 C.信箱通信 D.Socket
3.分页存储管理中,主存的分配是( A )。
A.以块为单位 B.以作业的大小为单位
C.以物理段为单位 D.以逻辑记录为单位
4.磁盘上的文件以( A )为单位进行读写。
A.盘块 B.记录 C.磁道 D.逻辑卷
5.分时操作系统通常采用( C )策略为用户服务。
A.可靠性和灵活性 B.优先权分配 C.时间片轮转 D.短作业优先
6.产生死锁的四个必要条件是:互斥、( B )循环等待(环路等待)和不剥夺。
A.请求与阻塞 B.请求与保持 C.请求与释放 D.释放与阻塞
7.UNIX文件系统对磁盘空间的管理采用( D )。
A.FAT表法 B.位示图法 C.空闲块链接法 D.空闲块成组链接法
8.文件系统是指( D )。
A.文件的集合 B.文件的目录 C. 实现文件管理的一组软件
D.文件、管理文件的软件及数据结构的总体
9.操作系统的( D ) 管理部分负责对进程进行调度。
A.主存 B.控制器 C.运算器 D.处理机
10.从用户的观点看,操作系统是( B )。
A.控制和管理计算机资源的软件 B.用户和计算机之间的接口
C.合理地组织计算机工作流程的软件 D.若干程序按一定结构组成的有体
12.操作系统是通过( B )对进程进行管理
A.进程 B.进程控制块 C.进程启动程序 D.进程的程序段
13.在存储管理中,( D ) 可与紧凑技术配合使用。
A.页式管理 B.段式管理 C.段页式管理 D.动态分区管理
14.虚拟存储器的最大容量( B )。
A.为内外存容量之和 B.由计算机系统的地址结构决定
C.是任意的 D.由作业的地址空间决定
15. 在存储管理中作业必须占有连续主存空间的是( D )。
A.段页式存储管理 B.页式存储管理
C.段式存储管理 D.动态分区存储管理
二、多项选择题(每小题2分,共10分)
1.在存储管理中常用的页面置换算法是( BCD )。
A.最佳置换算法 B.先进先出算法
C.最近最久未使用算法 D.CLOCK算法
2.操作系统的管理功能包括( ABCD )
A.处理机管理 B.存储器管理 C.设备管理 D.文件管理
3.下列提法中正确的是( ACD )。
A.从用户角度看,引入文件系统的主要目的是实现对文件的按名存取。
B.从用户角度看,引入文件系统的主要目的是实现虚拟存储。
C.访问索引顺序文件时,先进行索引,然后用顺序方法进行查询 。
D. 逻辑记录是有结构文件存取操作的基本单位。
5.I/O控制方式有( ABCD )。
A.中断方式 B.DMA方式 C.程序I/O方式 D.通道方式
三、填空题:(每空1分,共15分)
1.在单处理机多任务环境下,任何时刻只能有 1 个进程处于执行状态,可能有 多 个进程处于就绪状态。
2.处理死锁的四种方法:预防死锁 、避免死锁、检测死锁 和 解除死锁 。
3.操作系统中的SPOOLING技术,实质是将 独占 设备转化为共享设备的技术。
4.在OS中,信号量机制解决进程间 同步 和 互斥 问题的一种方法。
5.有一个长度为6000个字符的流式文件要存在磁盘上,磁盘的每个盘块可以存放512字节,该文件至少占用 12 个盘块。
6.逻辑文件存放在存储介质上时,如果组织成 索引 文件或 链接 文件,则逻辑记录可不必存放在连续的存储块中。
7.高级进程通信机制可归结为三类 共享存储器系统 、 消息传递系统 和 管道通信 。
8.进程实体由 进程控制块 、 程序段 、数据段三部分构成。
四、简答题:(每个5分,共20分)
1.写出记录型信号量的数据结构及数值变化的物理含义。
答:type semaphore=record
Value:intger;
L:list of process;
End;
信号量S可用来表示共享资源或临界区的使用情况,其值的物理含义如下:
S>0时名表示可用的资源数;或表示可使用资源的进程数;或表示允许进人临界区的进程数。
S=0时,表示已无资源可供使用;或表示不允许进程再进人临界区。
S<0时,|S|表示等待使用资源的进程数;或表示等待进人临界区的进程数。
2. 描述文件系统主要有哪些功能,要解决哪些问题?
答:文件系统的主要目标是提高存储空间的利用率,它要解决的主要问题有:完成文件存储空间的管理,实现文件名到物理地址的转换,实现文件和目录的操作, 提供文件共享能力和安全措施,提供友好的用户接口。
文件系统向用户提供了有关文件和目录操作的各种功能接口和系统调用,如命令接口、程序接口和交互接口等。
3.简述设备分配的过程。
答:首先根据I/O请求中的物理设备名,查系统设备表(SDT),找出DCT设备控制,如该设备忙,则等待,否则,计算本次分配的安全性,不安全等待,安全分配。
从DCT中找出COCT,设备控制器控制表,如控制器忙, 则等待,如果不忙,分配。
从COCT中找到CHCT,通道控制表,如通道忙,则等待,否则分配。且启动I/O设备进行数据传输。)
五、综合题(每题10分,共40分)
1.磁盘的某一时刻输入输出请求序列(磁道号)为:0,23,5,7,11,21,2,18,19,4。当前磁道号为10,磁头移动方向为从小到大。分别用最短寻道时间优先,SCAN算法计算平均寻道长度。
答:最短寻道: 11,7,5,4,2,0,18,19,21,23。 3.5
SCAN: 11,18,19,21,23,7,5,4,2,0。 3.6
2. 在一个请求分页存储管理系统中,一个作业的页面走向为4、3、2、1、4、3、5、4、3、2、1、5,当分配给该作业的物理块数分别为3时, 试计算采用最佳置换淘汰算法、先进先出淘汰算法时的缺页率(假设开始执行时主存中没有页面),并比较所得结果。
答:使用最佳页面淘汰算法时,页面置换情况如下:
走向 4 3 2 1 4 3 5 4 3 2 1 5
块1 4 4 4 4 4 2 2
块2 3 3 3 3 3 1
块3 2 1 5 5 5
缺页 缺 缺 缺 缺 缺 缺 缺
缺页率为:7/12
使用先进先出页面淘汰算法时,页面置换情况如下:
走向 4 3 2 1 4 3 5 4 3 2 1 5
块1 4 4 4 1 1 1 5 5 5
块2 3 3 3 4 4 4 2 2
块3 2 2 2 3 3 3 1
缺页 缺 缺 缺 缺 缺 缺 缺 缺 缺
缺页率为:9/12
一、选择题:(每空2分,共20分)
1.从总体上说,采用多道程序设计技术可以______单位时间的算题量,但对每一个算题,从算题开始到全部完成所需的时间比单道执行所需的时间可能要________。 ( B )
A、增加 减少 B、增加 延长 C、减少 延长 D、减少 减少
2.操作系统的管理资源按性质一般分为______、程序和数据信息文件。 ( D )
A、处理器 B
C、外设 D、 处理器、存储器、外设
3.进程和程序的一个本质区别是______。 ( A )
A、 前者为动态的,后者为静态的;
B、 前者存储在内存,后者存储在外存;
C、前者在一个文件中,后者在多个文件中;
D、前者分时使用CPU,后者独占CPU;
4.某计算机系统中有8台打印机,有K个进程竞争使用,每个进程最多需要3台打印机。该系统可能会发生死锁的K的最小值是______。 ( C )
A、2 B、 3 C、 4 D、 5
5.按_____分类可将设备分为块设备和字符设备。 ( D )
A、从属关系 B、操作特性 C、共享属性 D、信息交换单位
6.采用______不会产生内部碎片。 ( D )
A、分页式存储管理 B、分段式存储管理
C、固定分区式存储管理 D、段页式存储管理
7.若有4个进程共享同一程序段,每次允许3个进程进入该程序段,用PV操作作为同步机制。则信号量S的取值范围是______。 ( B )
A、4,3,2,1,0 B、3,2,1,0,-1
C、2,1,0,-1,-2 D、1,0,-1,-2,-3
8. 有一个长度为3000个字节的流式文件要存储在磁盘上,磁盘的每块可以存放512个字节,该文件至少用______ 块。 ( B )
A、5 B、6 C、7 D、3000
9.目录文件所存放的信息是______。 ( D )
A、某一文件存放的数据信息 B、某一文件的文件目录
C、该目录中所有数据文件目录 D、该目录中所有子目录文件和数据文件的目录
10.设有12个同类资源可供四个进程共享,资源分配情况如表:
进程
P1
P2
P3
P4
已占用资源数
2
3
4
1
最大需求数
4
6
7
4
目前剩余资源数为2。当进程P1,P2,P3,P4又都相继提出申请要求,为使系统不致死锁,应满足______的要求。 ( A )
A、P1 B、P2 C、P3 D、P4
二.填空题(每空1分,共30分):
1.进行设备分配时所需的数据结构主要有 设备控制表DCT ,控制器控制表COCT , 通道控制表CHCT ,系统设备表SDT 。
2.进程通信根据 交换信息量的多少 分为高级通信和低级通信,PV操作属于 低级通信 。
3.如果信号量S的值 >0 ,q进程对S信号量执行P操作后将继续执行;如果执行V操作后信号量S= 该进程。 4.从用户的源程序进人系统到相应程序在机器上运行,所经历的主要处理阶段有 编译阶段 , 连接阶段 , 装入阶段 和运行阶段。 5.将作业地址空间中的逻辑地址转换为主存中的物理地址的过程称为 重定位(地址映射)。 6.按资源的共享属性设备类型可分为以下三类:独占设备 共享设备 虚拟设备。 7.某进程页面访问序列为4,3,2,1,4,3,5,4,3,2,1,5且开始执行时内存中没有页面,分配给该进程的物理块数是3。则采用FIFO页面置换算法时页面置换次数是 6 ,则采用LRU(最近最久未使用)页面置换算法时页面置换次数是 7 。 8.某计算机系统一条指令执行需10ns,一次缺页需要额外的20ms,如果每1000 000条指令发生一次缺页,则指令的平均执行时间为 30 ns。 9.对某系统进行监测后表明平均每个进程在I/O阻塞之前的运行时间为T。一次进程切换的系统开销时间为S。若采用时间片长度为Q的时间片轮转法,在Q=S 时,CPU的利用率是____50%_______。 10.多道动态分区法中,可通过_ 紧凑__ 技术来减少外部碎片。 11.某作业9:00进入输入井,要求计算时间1小时。作业调度采用响应比最高优先算法在10:00选中该作业,则该作业被选中时的响应比为_____2______。 12.特权指令只能在 系统态(管态) 态下执行,若在 用户态(目态) 态下执行则被认为是非法指令。 13.已知某文件采用链接结构,它由10个逻辑记录组成,每个逻辑记录刚好存放于一个磁盘块上,都为1024字节,并依次存放在10、61、32、75、87、98、46、37、33和11号磁盘块上。若要存取文件相对于文件头偏移7654字节处的信息,则要访问的磁盘块块号为____37___,块内的偏移量是___486____。 14.分页式虚拟存储空间中,当发现某页不在 主存 的时候,将由 缺页中断机构 产生缺页中断,当没有空闲主存块时,需要用调度算法进行页面 置换 ,如果这时没有选择好一种好的调度算法,就会产生 抖动 现象。 三. 简答题(每个3分,共15分): 1.临界资源、临界区 答:临界资源:由多个进程互斥访问的资源 临界区:每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区 2.快表 答:快表是一个高速、具有并行查询能力的联想存储器,用于存放正运行的进程的当前页号和块号,或者段号和段起始地址。 加入快表后,在地址转换时,首先在快表中查找,若找到就直接进行地址转换;未找到,则在主存页表继续查找,并把查到的页号和块号放入联想存储器中。快表的命中率很高,有效地提高了地址转换的速度。 3.设备独立性 答:应用程序独立于具体使用的物理设备,程序中使用逻辑设备名称来请求使用某类设备,而系统在实际执行时,必须使用物理设备名称。因此系统必须具有将逻辑设备名称转换为物理设备名称的功能。 NG技术 答:在主机的直接控制下,实现脱机输入、输出功能。外围操作与CPU对数据的处理同时进行,这种联机情况下实现的同时外围操作称为SPOOLING 5.简述进程的几种状态和引起状态转换的典型原因,以及相关的操作原语。 答:进程的基本状态有:新、就绪,阻塞,执行、挂起和终止六种。 新到就绪:交换,创建原语 就绪到执行:进程调度 执行到阻塞:I/O请求,阻塞原语 阻塞到就绪:I/O完成,唤醒原语 执行到就绪:时间片完 阻塞到挂起:挂起原语 挂起到就绪:唤醒原语 执行到终止:进程执行完毕 四、论述题(共15分): 1.试比较内存管理和外存管理的异同点. 答:主要任务:内存管理的主要任务是为多道程序的运行,提供良好的环境;而外存管理的主要任务则是为文件提供存储空间。 基本功能:内存管理的基本功能包含了内存空间的分配、回收、内存保护、对换、内存扩充等方面;而对外存管理的基本功能则只是对外存空间的分配和回收。 分配方式:它们都可采用连续分配或离散分配方式,且都以离散分配方式为主。 分配算法或机制:对于连续分配方式,内存与外存管理中的分配和回收算法类似,主要有首次适应算法、循环首次适应算法等;在离散分配方式中,两者采用的机制不同,内存管理主要是利用页(段)表;而在外存管理中,则主要利用文件分配表FAT。 2.请说明系统调用和一般的过程调用有什么区别? 答:从四方面来比较 (1)运行在不同的系统状态 (2)通过软中断进入 一般的过程调用不涉及状态的转换,故可直接调用,而系统调用要用软中断机制 (3)返回问题 一般的过程调用将返回到调用过程,继续执行,但采用抢占式的剥夺调度的系统调用中,必须做优先权分析 (4)嵌套层次 一般的过程调用嵌套层次不受限制,系统调用不超过6层。 五.综合题(,共20分): 1.(7分)假定某采用页式存储管理的系统中,主存容量为1M,被分成256个物理块,块号为0,1,2,……255。现有一个共4页(页号为0,1,2,3)的作业被依次装人到主存的第2,4,1,5块中。请回答:(8分) (1)主存地址应该用多少位来表示? (2)作业每一页的长度为多少字节?逻辑地址中的页内地址部分应占用多少位? (3)把作业中每一页占用的主存块起始地址填入下表。 (4)若作业执行中要从第0页的第75单元和第3页的第548单元读信息,那么,实际应从主存的哪两个单元读信息?请把应访问的主存绝对地址用二进制编码的十六进制数表示。 答:(1)主存地址应该用20位来表示。 (2)作业每一页的长度应为2的12次方=4096个字节,逻辑地址中的页内地址部分应占用12位。 (3)作业中每一页占用主存块的起始地址为: 页号 起始地址 0 8K 1 16K 2 4K 3 20K (4)若作业执行中要从第0页的第75单元读信息,则实际应从主存的第2块第75单元读,应访问的主存绝对地址用二进制编码的十六进制数表示为对204B。若要从第3页的第548单元读信息,则实际应从主存的第5块第548单元读,应访问的主存绝对地址用二进制编码的十六进制数表示为:05224。 2.(6分)生产围棋的工人不小心把相等数量的黑子和白子混装在一个箱子。现要用自动分拣系统把黑子和白子分开。该系统由两个并发进程A和B组成,系统功能如下: (1)进程A专拣黑子,进程B专拣白子; (2)每个进程每次只拣一粒子,当一个进程在拣子时,不允许另一个进程去拣子; (3)当一个进程拣了一粒子后必让另一个进程拣一粒子。 请回答: (1)请说明这两个并发进程之间的同步互斥关系? (2)写出用PV操作管理时应定义的信号量及其初值(假定让进程A先拣子)。 (3)根据定义的信号量,把应执行的PV操作填人下列程序中的空白处,以保证并发进程的正确执行。 cobegin process A begin L1:__ P(S1)______ 拣一粒黑子; __ V(S2)______ goto L1 end; process B begin L2:___ P(S2)_____ 拣一粒白子; __(答案不全)______ goto L2 end; coend 答:(2)应定义两个信号量S1和S2,分别表示两个不同的消息:“允许拣黑子”和“允许拣白子”。假定让进程A先拣黑子,则S1的初值为1,S2的初值应为0。 3.(7分)某文件系统采用多级索引方式组织文件的存放,假定在文件的i_node中设有13个地址项,其中直接地址10项,一级间接索引项1项,二级间接索引项1项,三级间接索引项1项。数据块大小为4k,磁盘地址用4个字节表示,问: (1)这个文件系统允许的最大文件长度是多少? (2)2G大小的文件,在这个文件系统中实际占用多少空间?(不包括i_node占用的空间)。 答:(1)直接索引容量:每个盘块的大小为 4 KB,4*10=40 KB, 一次间址块中可存放1K个盘块号,文件长达4 MB 二次间址块中记入所有一次间址块的盘号。文件最大长度可达4 GB。 同理,地址项iaddr(12)作为三次间接地址, 其所允许的文件最大长度可达4 TB。 总的容量为4 TB + 4GB+ 4MB+ 40 KB (2)一个2G大小的文件,在这个文件系统中应占用的空间应该是文件大小和索引块占用的空间总和;2G=29*4M=29*1k*4K 所以共占29*1K个物理块,直接索引中占10个物理块;,一级间接索引占用一个索引块和1K个物理盘块;二级索引中,还需要(29-1)*1K-10个物理块,((29-1)*1K-10)%1K=29-1=28,则二级索引中占用的索引块数为:一个一级索引块,28个二级索引块。 所以一共占用29+1=30个索引块,实际占用的空间为2G+30*4K=2G+2M+4K. 一、选择题:(每空2分,共20分,) 1.实时操作系统追求的目标是____ __。 ( C ) A.高吞吐率 B.充分利用内存 C. 快速响应 D. 减少系统开销 2.多道程序设计是指____ __。 ( D ) A.在实时系统中并发运行多个程序 B.在分布系统中同一时刻运行多个程序 C.在一台处理机上同一时刻运行多个程序 D.在一台处理机上并发运行多个程序 3.在可变式分区分配方案中,某一作业完成后,系统收回其主存空间,并与相邻空闲区合并,为此需修改空闲区表,造成空闲区数减1的情况是____ __。 ( D ) A.无上邻空闲区,也无下邻空闲区 B.有上邻空闲区,但无下邻空闲区 C.有下邻空闲区,但无上邻空闲区 D.有上邻空闲区,也有下邻空闲区 4.位示图方法可用于____ __。 ( A ) A.盘空间的管理 B.盘的驱动调度 C.文件目录的查找 D.页式虚拟存贮管理中的页面调度 5.下列算法中用于磁盘移臂调度的是____ __。 ( C ) A.时间片轮转法 算法 C.最短寻找时间优先算法 D.优先级高者优先算法 6.一作业8:00到达系统,估计运行时间为1小时,若10:00开始执行该作业,其响应比是____ __。 ( C ) A.2 B.1 C.3 D.0.5 7.系统调用的目的是____ __。 ( A ) A.请求系统服务 B.终止系统服务 C.申请系统资源 D.释放系统资源 8.进程从运行状态进入就绪状态的原因可能是____ __。 ( D ) A.被选中占有处理机 B.等待某一事件 C.等待的事件已发生 D.时间片用完 9.以下存储管理方式中,会产生内部碎片的是____ __。 ( D ) I.分段虚拟存储管理 II.分页虚拟存储管理 III.段页式分页管理 IV.固定式分区管理 A. I、 II和 III B. III和IV. C. 只有 II D. II、III 和IV. 10.假设一个请求分页系统具有一个平均访问和传输时间为20ms的分页硬盘,为了提高性能,加入页表,多是活动页表项都可以存在其中。如果页表放在内存中,内存访问时间是1μs,检索快表的时间为0.2μs,若块表的命中率为80%,未命中快表的访问中的50%会导致页错误,则内存的有效存取时间为____ __。 ( C ) A. 1001.4μs B. 1401.6μs C. 2001.4μs D.2401.6μs 二.填空题(每空1分,共30分): 1.同步机制应遵循的规则 空闲让进 , 忙则等待 , 有限等待 , 让权等待 。 2.在一个请求分页系统中,假如系统分配给一个作业的物理块数为3,且此作业的页面走向为2,3,2,1,5,2,4,5,3,2,5,2。OTP算法的页面置换次数为___3_ ,LRU算法的页面置换次数为___4_ ,CLOCK算法的页面置换次数为__ 5 __ 。 3.进程间利用信箱进行通信时,操作系统必须提供两条基本的通信原语,即 发送 原语 和 接受 原语。 4.磁盘的访问时间由三部分组成 寻道时间,_磁盘旋转时间 和 数据传输时间 。 5.在现代操作系统中,资源的分配单位是 进程 ,而处理机的调度单位是 线程 。 6.对待死锁,一般应考虑死锁的预防、避免、检测和解除四个问题。典型的银行家算法是属于 避免 ,破坏环路等待条件是属于 预防 ,而剥夺资源是 解除 的基本方法。 7.在页式虚拟存储系统中,选择页面调度算法时应尽量注意减少或避免 抖动(颠簸,频繁调进调出) 现象的发生。 8.将作业地址空间中的逻辑地址转换为主存中的物理地址的过程称为 重定位 9.在一个具有2个处理器的操作系统中共有n 个进程,在不考虑进程状态过渡的情况下,阻塞进程队列中最多有_ _ n __ 个进程。某一时刻,处于执行状态的进程为0个,且当前处理机空闲,处于就绪状态的进程有___ n____ 个。 10.设有8页的逻辑空间,每页有1024字节,它们被映射32块的物理存储区中,那么,逻辑地址的有效位是 13 位,物理地址至少是 15 位。 11. 在一个分页存储管理系统中,页长为4KB,某一作业的页表如右图所示,虚拟地址3000对应的物理地址为__12K+3000=152888____ 。 页号 物理块号 0 3 1 4 2 6 12.每执行一次P操作,信号量的数值S减1。若S=0,则该进程__继续执行_;若S<0,则该进程_被阻塞后进入等待队列__ 。 13.一台计算机有10台磁带机被m个进程竞争,每个进程最多需要三台磁带机,那么m为_<=4__时,系统没有死锁的危险。 14.实现SPOOL系统时必须在磁盘上辟出称为 输入井 和__输出井_的专门区域,以存放作业信息和作业执行结果。 15.在分时系统中,当用户数目为100时,为保证响应时间不超过2秒,此时时间片最大应为 20ms 。 三. 简答题(每个3分,共15分): 1.说明进程的结构、特征和基本状态。 答:结构:PCB (进程控制块)+程序+数据集合。 特征:动态性、并发性、独立性、制约性、结构性。 基本状态:就绪态、执行态、等待态。 2. 设备管理中的数据传送控制方式有哪几种?分别简述如何实现的。 答:程序直接控制:由用户进程来直接控制内存或CPU和外设间的信息传送。 中断方式:进程通过CPU发出指令启动外设,该进程阻塞。当输入完成时,I/O控制器通过中断请求线向CPU发出中断信号,CPU进行中断处理。 DMA方式:在外设和内存之间开辟直接的数据交换通路。 通道控制方式:CPU发出启动指令,指出通道相应的操作和I/O 设备,该指令就可启动通道并使该通道从内存中调出相应的通道指令执行。 3. 管程 答:当共享资源用共享数据结构表示时,资源管理程序可用对该数据结构进行操作的一组过程来表示,这样一组相关的数据结构和过程一并称为管程。 4.系统调用 答:在OS的核心中都设置了一组用于实现各种系统功能的子程序,并将他们提供给应用程序调用。系统调用的本质是应用程序请求OS内核完成某功能时的一组过程。 5. 对换 答:指把内存中暂时不能运行的进程或暂时不用的程序和数据调出到外存,以便腾出足够的内存空间把已具备运行条件的进程或进程需要的程序和数据调入内存. 四、论述题(共15分) 1.页式和段式内存管理有什么区别?怎样才能实现共享和保护? 答:段式与页式存储管理的比较如下表所示。 段式 页式 分段由用户设计划分,每段对应一个相应的的分页用户看不见,由操作系统为内存管理划程序模块,有完整的逻辑意义。 分。 段面是信息的逻辑单位 页面是信息的物理单位 便于段的共享,执行时按需动态链接装入。 页一般不能共享 段长不等,可动态增长,有利于新数据增长。 页面大小相同,位置不能动态增长。 二维地址空间:段名、段中地址;段号、段内一维地址空间 单元号 管理形式上象页式,但概念不同 往往需要多次缺页中断才能把所需信息完整地调入内存 实现页(段)的共享是指某些作业的逻辑页号(段号)对应同一物理页号(内存中该段的起始地址)。页(段)的保护往往需要对共享的页面(段)加上某种访问权限的限制,如不能修改等;或设置地址越界检查,对于页内地址(段内地址)大于页长(段长)的存取,产生保护中断。 2.具体阐述常用的几种文件物理结构及其优缺点。 答:常见的文件物理结构有以下几种: (1)顺序结构 又称连续结构。这是一种最简单的物理结构,它把逻辑上连续的文件信息依次存放在连续编号的物理块中。只要知道文件在存储设备上的起始地址(首块号)和文件长度(总块数),就能很快地进行存取。 这种结构的优点是访问速度快,缺点是文件长度增加困难。 (2)链接结构 这种结构将逻辑上连续的文件分散存放在若干不连续的物理块中,每个物理块设有一个指针,指向其后续的物理块。只要指明文件第一个块号,就可以按链指针检索整个文件。 这种结构的优点是文件长度容易动态变化,其缺点是不适合随机访问。 (3)索引结构 采用这种结构,逻辑上连续的文件存放在若干不连续的物理块中,系统为每个文件建立一张索引表,索引表记录了文件信息所在的逻辑块号和与之对应的物理块号。索引表也以文件的形式存放在磁盘上。给出索引表的地址,就可以查找与文件逻辑块号对应的物理块号。如果索引表过大,可以采用多级索引结构。 这种结构的优点是访问速度快,文件长度可以动态变化。缺点是存储开销大,因为每个文件有一个索引表,而索引表亦由物理块存储,故需要额外的外存空间。另外,当文件被打开时,索引表需要读入内存,否则访问速度会降低一半,故又需要占用额外的内存空间。 五.综合题(,共20分): 1.(7分)设系统中有三种类型的资源(A,B,C)和五个进程(P1,P2,P3,P4,P5),A资源的数量17,B资源的数量为5,C资源的数量为20。在T0时刻系统状态如下表所示。系统采用银行家算法来避免死锁。请回答下列问题: (1). T0时刻是否为安全状态?若是,请给出安全序列。 (2). 若进程P4请求资源(2,0,1),能否实现资源分配?为什么? (3). 在(2)的基础上,若进程P1请求资源(0,2,0),能否实现资源分配?为什么? T0时刻系统状态。 进程 P1 P2 P3 P4 P5 最大资源需求量 A 5 5 4 4 4 B 5 3 0 2 2 C 9 6 11 5 4 已分配资源量 A 2 4 4 2 3 B 1 0 0 0 1 C 2 2 5 4 4 系统剩余资源数量 A 2 B 3 C 3 答:(1)T0时刻为安全状态。其中的一个安全序列为(P4,P5,P3,P2,P1) (其他可能的安全序列有:(P4,P5,X,X,X),(P4,P2,X,X,X), (P4,P3,X,X,X),(P5,X,X,X,X)) (2)可以为P4分配资源,因为分配后的状态还是安全的,其安全序列的分析如下表: P4 P5 P1 P2 P3 WORK 2,3,3 0,3,2 4,3,7 7,4,11 9,5,13 13,5,15 NEED ALLOCATION 新WORK 0,3,2 4,3,7 7,4,11 9,5,13 13,5,15 17,5,20 FINISH True True True True True 分配给P4:(2,0,1) 0,2,0 1,1,0 3,4,7 1,3,4 0,0,6 4,0,5 3,1,4 2,1,2 4,0,2 4,0,5 (3)进程P1再请求资源(0,2,0),则不能为之分配资源。因为分配资源后,不存在安全序列,其分析如下表: P4 P5 P1 P2 WORK 0,3,2 NEED ALLOCATION 新WORK 0,1,2 FINISH False False False False 分配给P1:(0,2,0) 0,2,0 1,1,0 3,2,7 1,3,4 此时,WORK不能满足任何一个进程的请求使之运行结束,即进入了不安全状态。 P3 0,0,6 False 2. (7分) 一条小河上有一座独木桥(如图),桥只能承受一人的体重,规定每次只允许一个人过桥。现河东和河西都有相等的人数在等待过桥,为了使两边的人都有同样的过桥机会,规定某边的一个人过桥后要让另一边的一个人过桥,即两边的人交替过桥。如果把每个过桥者看做一个进程,为保证安全,可用PV操作来管理。 (1)写出应定义的信号量及其初值。 (2)假定开始时让河东的一个人先过桥,然后交替过桥。现进程的程序如下。请在空白处填上适当的PV操作,达到上述管理要求。 cobegin process E→W; begin … __ P(S1)_________; 过桥; ___V(S2)________; … end; process W→E; begin … __P(S2)_________; 过桥; __V(S1)_________; … end; coend [分析]独木桥是各进程的共享资源,由于每次只允许一个人过桥,且河两边的人必须交替过桥,因而相互间要互通消息。在本题中应区分“允许河东的人过桥”和“允许河西的人过桥”两个不同的消息。所以,应定义两个信号量SI和SZ分别与两个消息对应。若开始时让河东的一个人先过桥,则信号量S1的初值应为1,而S2的初值应为0。任何一方的人欲过桥前应调用P操作来测试允许过桥的消息是否到达,只有在消息到达后才可过桥,过桥后应调用V操作把允许另一方的一个人过桥的消息发送出去。 答:(1)定义两个信号量S1和S2,S1:=1,S2:=0。 3.(6分)假定一个名为ABC的文件由长度为250个字符的4个逻辑记录组成,磁盘存储空间被划分成长度为512个字符的块,为了有效地利用磁盘空间,可采用记录成组的方式把文件存放到磁盘上,问: (1)应开辟一个多大的主存缓冲区? (2)该文件至少占用多少块磁盘空间? (3)若把该文件以索引结构形式组织,请设计一张便于检索文件信息的索引表。 [分析]文件ABC中的每个逻辑记录长度为250个字符,而磁盘存储空间的块长为512个字符,故每个磁盘块中可容纳2个逻辑记录。现该文件共有4个逻辑记录,因而采用记录成组的方式把文件存放到磁盘应至少占用二块磁盘空间。 由于记录的成组与分解操作必须使用主存缓冲区,而主存储器与存储设备的信息交换以块为 单位,所以,为了能与长度为512个字符的磁盘块进行信息交换,应开辟一个长度也为512个字符的缓冲区。 采用索引结构的文件必须要有一张索引表,索引表中的表项至少要指出文件中每个逻辑记录的存放地址。为了方便检索,可以增加一些必要的说明信息。本题是对文件采用记录成组的方式以索引结构的形式组织在磁盘上的,每2个逻辑记录在一个磁盘块中,因而这2个逻辑记录对应的 存放地址都是指向相同的磁盘块号。所以,当用户要求随机读该文件的某个逻辑记录时,系统将把含有指定记录的一个磁盘块内容读到主存缓冲区,再从中找出用户需要的记录。怎样知道已读人主存缓冲区的两个记录中哪一个是用户需要的呢?为了能快速地进行记录的分解,可在索引表的表项中说明逻辑记录在磁盘块中的相对位置。例如,可以设计索引表如下: 其中,B1、B2 是两个用来存放记录信息的磁盘块块号,B1中存放了第1、2两个记录,B2中存放了第3、4两个记录。 于是,当用户以随机存取方法请求读一个记录时,文件系统按记录号查索引表得到该记录的存放地址,再启动磁盘把该块中信息读人主存缓冲区。假定主存缓冲区的起始地址为L,则根据记录在块中的相对位置可计算出该记录在主存缓冲区中的地址,计算公式如下: 记录所在始址=L+(相对位置-1)*记录长度 只要按记录长度把从“记录所在始址”开始的一批信息传送给用户,用户就得到了自己当前需要的记录信息。 答:(1)应开辟一个与磁盘块长度一致的主存缓冲区,即主存缓冲区长度应为512个字节。 (2)该文件至少占用二块磁盘空间。 (3)可设计如下的索引表 只要根据记录号查索引表,从存放地址和块内相对位置便可计算出记录的实际位置。 一、选择题(每题1分,共20分) 1. 操作系统提供给应用程序的接口是( A )。 A.系统调用 B.中断 C.库函数 D.原语 2.导致创建新进程的操作是( A )。 A.用户登录 B.I/O操作完成 C. I/O操作出现 D.时间片到 3.假脱机(Spooling)输人/输出是利用( B )作为输人/输出设备的虚设备。 A.主存 B.磁盘 C.寄存器 D.高速缓存 4.最常用的流式文件是字符流文件,它可看成是___A_____的集合。 A.字符序列 B.数据 C.记录 D.页面 5.进程之间的间接制约关系主要源于( B )。 A.进程间的合作 B.进程间共享资源 C.进程调度 D.进程间通信 6.某临界资源的信号量初值为3,当前值为1,则等待的进程个数是 ( A ) A. 0 B.1 C.2 D.3 7.下列调度算法中,满足短进程又不会产生饥饿现象的是( D )。 A.先来先服务 B.优先权优先 C.时间片轮转 D.非抢占短进程优先 8.有关进程的下述提法( B )是正确的。 A. 进程是静态的文本 B. 进程是动态的过程 C. 进程与程序是一一对应的 D. 进程与作业是一一对应的 9.首次适应算法的空闲区按( A )排序。 A.地址递增 B.地址递减 C.容量递增 D.容量递减 10.通道在输人输出操作完成或出错时就形成( D ),等候CPU来处理。 A.硬件故障中断 B.程序中断 C.外部中断 D.I/O中断 13.在存储管理中作业必须占有连续主存空间的是( D )。 A.段页式存储管理 B.页式存储管理 C.段式存储管理 D.动态分区存储管理 16.当系统发生死锁是有效地操作是( B ) A.提高部分进程的优先权 B.撤销部分进程 C.增大磁盘交换区容量 D.修改页表 17.缺页处理过程中,操作系统应采取的操作是( D ) Ⅰ修改页表 Ⅱ磁盘I/O操作 Ⅲ分配内存块 A.仅Ⅰ B.Ⅰ和Ⅱ C.仅Ⅱ D.Ⅰ,Ⅱ和Ⅲ 18.缓冲技术中的缓冲池在( A )中。 A.主存 B.外存 C.ROM D.寄存器 19.程序段S1,S2,S3,S4存在下列前趋关系:S1—﹥S2 ,S2—﹥S3, S1—﹥S4。可以并行的程序段是( D ) A.S1和S4 B.S1和S2 C.S2和S3 D.S2和S4 20.某分页存储器系统中,内存块的大小为1KB,文件A的0、1、2、3页分别分配的物理块号是5、10、4、7。那么逻辑地址2670对应的物理地址为( B ) A.2670 B.4718 C.4096 D.1646 二、填空题:(每空1分,共20分) 1.高级进程通信方式有三种 共享存储器、消息传递、管道。电子邮箱系统属于消息传递。 3.在使用一个文件前,用户首先应该请求执行 打开 文件或 建立 文件操作。 4.在文件系统中,进程访问文件的路径有两种 相对 路径和 绝对 路径。 5.进程间利用信箱进行通信时,操作系统提供两条基本的通信原语,即 发送 原语和 接收 原语。 6.在UNIX系统中,文件目录项由两部分组成 文件名 和 索引结点 。 三.多选择题(多选、少选及选错不给分。每题2分,共10分) 1.分时操作系统需要使用下面哪些成份。( ABD ) A.多道程序设计技术 B.分时调用技术 C. 终端命令解释程序 D.中断处理 四、简答题:(每个5分,共20分) 2.简述多级反馈队列的工作原理。 答:多级反馈队列调度算法是一种CPU调度算法,它能使高优先级的作业得到响应又能使短进程迅速完成。 首先设有N个进程队列(QN),其中各个队列对于处理机的优先级由高到低排列;对于某个特定的队列来说,里面是遵循时间片轮转法;各个队列的时间片不一样,各个队列的时间片是随着优先级的降低而增加的。 其次,新进程到达时,先进入最高优先级队列;系统每次调度先调度优先级高的队列中的进程,若高优先级中队列中已空,则调度次优先级队列中的进程;高一级队列中的进程时间片到时,如未完成则转入低一级队列的末尾排队。 4.简述同步机制应遵循的四大准则。 答:空闲让进,忙则等待,让权等待,有限等待 五、综合题:(每题10分,共30分) 1. 设某进程有4个页面,运行时,访问页面的顺序是0,2,1,3,0,2,4,0,2,1,3,4;存储器采用LRU页面调度算法。分别计算内存使用3块和4块时的页面置换次数,及最后内存驻留的页面序列。 答:LRU 7次,431;4次,4312 2、某银行提供20个座位供顾客等待服务。顾客到达时,如有空座位,则从取号机取号,并等待叫号服务;如没有空座位,则不允许进入。营业员逐一叫号服务。请用记录型信号量机制实现顾客和营业员之间的互斥和同步,并列出信号量的初值。 答:S1为空座位的信号量,=20,S2为已等待顾客的数量的信号量,=0 process 顾客 ; process 营业员 begin begin …… …… P(S1); P(S2); 取号; 叫号服务; V(S2) ; V(S1); …… …… end; end; 3.在一个单处理器的计算机系统中,有五个进程P1,P2,P3,P4,P5依次进入就绪队列,它们的优先级和所需要的处理器时间如下表所示: 进程名 到达时间 服务时间 优先数 P1 0 3 3 P2 2 5 1 P3 4 4 3 P4 5 4 4 P5 6 2 2 写出采用“先来先服务”调度算法和“非抢占式的优先级“调度算法时,进程运行的次序、及两种算法下系统的平均周转时间。 (1)选中进程运行的次序如下: 先来先服务算法:P1、P2、P3、P4、P5 非抢占式的优先级算法:P1、P4、P3、P5、P2 (2)进程在就绪队列中的平均等待时间为: 先来先服务算法:(0+10+11+13+14)/5=9.6(ms) 非抢占式的优先级算法:(0+10+11+13+18)/5=10.4(ms) 一、选择题(每题1分,共20分) 2.下列选项,在用户态下执行的是( D )。 A.中断处理程序 B.缺页处理程序 C.磁盘服务程序 D.WORD应用程序 4.使用修改位的目的是:( D )。 A.实现LRU页面置换算法 B.实现NRU页面置换算法 C.在快表中检查页面是否进入 D.检查页面是否最近被改写过 16.某系统内存容量为55M,采用动态分区方式,分配算法采用最佳适应算法。分配和释放的顺序为:分配15M,分配30M,释放15M,分配8M,分配6M。此时内存最大的空闲块是( C )。 A. 7M B. 9M C. 10M D. 15M 17.本地用户使用键盘登录系统时,首先获得键盘输入信息的程序是( B )。 A.命令解释程序 B.中断处理程序 C.系统服务程序 D.用户登陆程序 19.一个计算机系统有6台可交换的磁带机,有n个进程共享,一个进程在一段时间内同时独占两台。n最多为( C )时,系统一定不会死锁。 A.3 B.4 C.5 D.6 20.下列不属于设备管理数据结构的是( A )。 A.PCB B.DCT C.COCT D.CHCT 三、填空题:(每空1分,共20分) 3.通道的类型有:__字节多路__、__数组多路_和__数组选择__。 四、简答题:(每个5分,共20分) 1.试对分页和分段存储方式进行比较。 答:同(2分):离散分配;至少两次访问内存;通过地址映射机构进行地址转换。 异(3分):页是信息的物理单位,段是信息的逻辑单位;分页用于消减内存的外零头,提高利用率,分段用于更好的满足用户的需要; 页的大小固定,由系统决定;段的长度不固定,由用户编写的程序决定;分页的作业地址空间是一维的;分段的作业地址空间是二维的。 2.描述在UNIX中,文件物理结构的混合索引结点。 答:0——9,10个直接地址 10 一级间接地址(1分),包括1024个数据盘块。 11 二级间接地址(1分),包括1024个一级间接地址,1024×1024=1M个数据块。 12 三级间接地址(1分),包括1024×1024=1M个一级间接地址,1024×1024×1024=1G个数据块。共计4T+4G+4M+40K大小 3.简述在具有通道的系统中,独占设备的分配过程。 答:首先根据I/O请求中的物理设备名,查系统设备表(SDT),找出DCT设备控制,如该设备忙,则等待,否则,计算本次分配的安全性,不安全等待,安全分配。 从DCT中找出COCT,设备控制器控制表,如控制器忙, 则等待,如果不忙,分配。 从COCT中找到CHCT,通道控制表,如通道忙,则等待,否则分配。且启动I/O设备进行数据传输。) 五、综合题(每题10分,共30分) 3.假定具有5个进程的进程集合P={P0,P1,P2,P3,P4},系统中有三类资源A,B和C。其中A类资源有10个,B类资源有5个,C类资源有7个。假定在某时刻有如下状态: Allocation Max Available A B C A B C A B C P0 0 1 0 7 5 3 3 3 2 P1 2 0 0 3 2 2 P2 3 0 2 9 0 2 P3 2 1 1 2 2 2 P4 0 0 2 4 3 3 试给出Need,并说明当前系统是否处于安全状态,如果是,给出安全序列。如果不是,说明理由。 答:当前系统处于安全状态,安全序列如下求解: work = Available = (3 , 3 , 2 ) 寻找 Needj <= work = ( 3 , 3 , 2 ) ( j = 0 , 1 , 2 , 3 , 4) j = 1 Need1 = (1 ,2 ,3 ) < = (3 , 3 , 2 ) work : = (3 , 3 , 2 ) + (2 ,0 ,0 ) = (5 , 3 , 2 ) 寻找 Needj <= work = ( 5 , 3 , 2 ) ( j = 0 , 2 , 3 , 4) j = 3 Need3 = (0 ,1 ,1 ) < = (5 , 3 , 2 ) work : = (5 , 3 , 2 ) + (2 ,1 ,1 ) = (7 , 4 , 3 ) 寻找 Needj <= work = (7 , 4 , 3 ) ( j = 0 , 2 , 4) j = 4 Need4 = (4 ,3 ,1 ) < = (7 , 4 , 3 ) work : = (7 , 4 , 3 ) + (0 ,0 ,2 ) = (7 , 4 , 5) 寻找 Needj <= work = (7 , 4 , 5) (j = 0 , 2 ) j = 2 Need2 = (6 ,0 ,0 ) < = (7 , 4 , 5 ) work : = (7 , 4 , 5 ) + (3 ,0 ,2 ) = (10 , 4 , 7) 寻找 Needj <= work = (10 , 4 , 7) ( j = 0 ) j = 0 work : = (10 , 4 , 7 ) + (0 ,1 ,0 ) = (10 , 5 , 7) 所以安全序列为<P1,P3,P4,P2,P0>。 一、选择题(每题1分,共10分) 1.段式存储管理的地址格式是属于( C )地址。 A.线性 B.一维 C.二维 D.三维 2.设有两个进程共享三个同类资源。为使系统不会死锁,每个进程最多可以申请( C )资源。 A.0个 B.1个 C.2个 D.3个 3.现有3个作业同时到达,每个作业的计算时间都是1小时,它们在一台处理机上按单道方式运行,则平均周转时间为( B )。 A.1小时 B.2小时 C.3小时 D.6小时 4.( B )不是Spool系统的组成部分。 A.输入井 B.预输入器 C.输出进程 D.输出缓存区 5.在磁盘的移臂调度各算法中,一般情况下( C )算法的效果最好。 A.先来先服务 B.最短寻道时间优先 C.扫描 D.优先权优先。 6.进程从阻塞状态进人就绪状态可能是由于( C )。 A.现运行进程运行结束 B.现运行进程执行P操作 C.现运行进程执行了V操作 D.现运行进程时间片用完 8.资源的按序分配在解决死锁问题中是用于( A )。 A.预防死锁 B.避免死锁 C.检测死锁 D.解除死锁 9.在记录型信号量S上的V操作,其定义是( D )。 A.:=+1; B.M=-1; if <0 then wakeup(S.L) if <=0 then wakeup(S.L) C.:=-l; D.:=+1; if <0 then wakeup(S.L) if <=0 then wakeup(S.L) 10.有一个长度为6000个字符的流式文件要存在磁盘上,磁盘的每块可以存放512字节,该文件至少占用( C )块。 A.5 B.6 C.12 D.6000 二、多项选择题(每小题3分,共15分) 1.下列进程状态的转换中,( ABC )是不可能的。 A.执行态——就绪态 B.执行态——阻塞态 C.阻塞态——就绪态 D.阻塞态——运行态 E.就绪态——阻塞态 2.下列文件中适合于随机存取的是( BDE )。 A.连续文件 B.索引文件 C.串联文件 D.索引顺序文件 E.链接文件 3.在动态分区分配方案中,在空闲区表中把空闲区以容量递增或递减顺序排列,适合于( ACE )算法。 A.最坏适应算法 B.首次适应算法 C.快速适应算法 D.循环首次适应算法 E.最佳适应算法 4.有关并发进程的下列描述中,( ABC )是不正确的。 A.进程执行的相对速度是由进程自己来控制的 B.进程执行的相对速度与进程调度策略无关 C.P操作和V操作都是原语操作 D.利用P、V操作一定可以防止死锁 E.同步是指并发进程之间存在的一种制约关系 5.产生死锁的基本原因是( AC )。 A.资源分配不当 B.系统资源不足 C.进程推进顺序不当 D.作业调度不当 E.进程调度不当 二、填空题:(每空1分,共20分) 1.现有两道作业,一道单纯计算19分钟;另一道计算2分钟,打印15分钟。那么在单道程序系统中,两道作业的执行总时间至少为__36__分钟;而在多道程序系统中,这一时间至少为_ 21 _分钟。 中,调度的实质是 资源分配 。 3.按物理结构分,文件分为 顺序 、 索引 和 链接文件 三种。 4.操作系统的基本特征有:_ 并发 、___共享 、 异步 和 虚拟 。 通常向用户提供 命令方式 、 系统调用方式 和 图形窗口方式 三种接口。 四、简答题:(每个5分,共35分) 3.说明PV操作中信号量S的值的物理含义(S<0,S=0,S>0)。 答:信号量S可用来表示共享资源或临界区的使用情况,其值的物理含义如下: S>0时名表示可用的资源数;或表示可使用资源的进程数;或表示允许进人临界区的进程数。 S=0时,表示已无资源可供使用;或表示不允许进程再进人临界区。 S<0时,|S|表示等待使用资源的进程数;或表示等待进人临界区的进程数。 4.写出动态分区存储管理方式中收回主存空间时的四种可能情况。 答:引起空闲区表变化的四种可能情况是: (1)被收回区既无上邻空闲区又无下邻空闲区。这时要在空闲区表中找一个空栏目登记被收回区的起始地址和长度,用以指出新增加的一个空闲区。 (2)被收回区有上邻空闲区。这时应在空闲区表中找出该上邻空闲区的登记项,保持该项中的起始地址不变,但要把收回区的长度加到原来的长度中,表示被收回区已与原上邻空闲区合并成为一个大的空闲区。 (3)被收回区有下邻空闲区。这时要在空闲区表中找出该下邻空闲区的登记项,把该项中的起始地址修改成被收回区的起始地址,且把被收回区的长度加人到原来的长度中,表示两者被合并为一个空闲区了。 (4)被收回区既有上邻空闲区又有下邻空闲区。找出空闲区表中该上邻空闲区和下邻空闲区的登记项,把上邻空闲区登记项中的长度修改成上邻空闲区长度、被收回区长度和下邻空闲区长度三者之和,同时把下邻空闲区登记项作为空栏目,表示三者合一,减少了空闲区的个数但增加了空闲区的长度。 5.说明响应比高者优先调度算法的定义和特点? 答:响应比高者优先调度算法计算每个作业的响应比,从资源能得到满足的作业中选择响应比最高者优先装人主存储器。 响应比高者优先算法综合考虑作业的等待时间和需计算时间,把响应比定义为: 响应比=等待时间+服务时间/服务时间 显然,这种算法能使计算时间短的作业优先被装人主存储器,有利于降低作业的平均周转时间。同时保证了计算时间长的作业在等待了一定的时间后也能获得较高的响应比,因而这些作业也不会被无限制地推迟执行,对用户具有一定的公平性。 6.简述操作系统提供的服务功能。 答:操作系统有五大基本功能,它们是:处理器管理、存储管理、文件管理、设备管理和用户接口。 7.比较实时系统和分时系统的特征。 答: 分时 实时 多路性 分时原则, 分时原则 但与用户情况有关,时多时少 周期性对多路现场信息紧系采集 独立性 独立操作,互不干扰 独立操作,互不干扰 及时性 注重首次响应时间 以开始截止或完成截止时间未来确定 交互性 实时交互 仅限于访问系统中某些特定的专用程序 可靠性 要求可靠性 要求更高的可靠性 五、综合题:(每题10分,共20分) 1. 设某作业占有7个页面,如果在主存中只允许装入4个页面,作业运行时,实际访问页面的顺序是1,2,3,6,4,7,3,2,1,4,7,5,6,5,2,1。试用FIFO与LRU页面调度算法,列出各自的页面淘汰顺序和页面置换次数,以及最后留驻存4页的顺序。 答:FIFO: 1 2 3 6 4 7 6次 2 1 5 6 LRU: 1 2 6 4 7 3 2 1 4 7 10次 6 5 2 1 一、选择题(每题1分,共10分) 1.WINDOWS是一种(C)。 A.单用户单任务 B.单用户多任务操作系统 C.多用户多任务操作系统 D.操作系统不分类 2.并发进程指的是一组(A )。 A.各自独立执行的进程 B.必须依次执行的进程 C.可同时执行的进程 D.不能中断的进程 3.进程从执行状态变化成阻塞状态可能是由于( C)。 A.进程调度程序的调度 B.现运行进程时间片用完 C.现运行进程执行了P操作 D.现运行进程执行了V操作 4.分时操作系统是为多个终端用户服务的,因此设计分时操作系统时应强调( C )。 A.资源共享 B.吞吐量大 C.快速响应用户要求 D.用户间的通信 5.有一个含四个盘片的双面硬盘,盘片每面有150条磁道,则该硬盘的柱面数为( B)。 A.8 B.150 C.300 D.1200 6.与“计算时间”无关的进程调度算法是(A )算法。 A.先来先服务算法 B.响应比高者优先算法 C.短作业优先算法 D.多级反馈队列调度算法 7.UNIX文件系统对磁盘空间的管理采用( D )。 A.FAT表法 B.位示图法 C.空闲块链接法 D.空闲块成组链接法 8.在动态分区存储管理中,某作业完成后要收回其主存空间,该空间可能与相邻空闲区合并,在修改空闲区表时使空闲区数不变且空闲区起始地址不变的情况是( B )。 A.无上邻空闲区也无下邻空闲区 B.有上邻空闲区但无下邻空闲区 C.无上邻空闲区但有下邻空闲区 D.有上邻空闲区也有下邻空闲区 9.在页式存储管理方案中,建立( A )为地址转换提供依据。 A.页表 B.段表 C.段表和页表 D.空闲区表 10.设磁盘的转速为3000转/分,盘面划分为10个扇区,则读取一个扇区的时间为( C )。 A.20ms B.3ms C.2ms D.1ms 二、多项选择题(每小题3分,共15分) 1.在存储管理中允许作业可不占有连续主存空间的是( BCD )。 A.单用户连续管理 B.页式存储管理 C.段式存储管理 D.动态分区存储管理 E.段页式存储管理 2.有关进程的下列提法中( AD )是错误的。 A.进程是静态的 B.进程是动态的过程 C.进程是资源分配的最小单位 D.进程与作业是——对应的 E.多个进程可以并发执行 3.有关中断的下列提法中( ABD )是正确的。 A.中断事件是由硬件发现的 B.中断事件是由软件处理的 C.中断事件是正在运行的进程所期望的 D.应在每一条指令执行后检测是否有中断事件 E.应在每个进程结束后检测是否有中断事件 5.下列文件中属于物理文件的是( ABD )。 A.索引文件 B.链接文件 C.流式文件 D.顺序文件 E.记录式文件 三、填空题:(每空1分,共20分) 1.对换分为 整体(进程)对换 和 部分(页式或段式) 对换。 2.一个消息分 消息头 和 消息正文 两部分。 3. 最佳值换算法 是评价其它页面置换算法的标准。 4.操作系统的主要设计目标是 有效性 、 方便性 、__可扩充性 和_ 开发性 。 6.常用的缓存有 单缓存 、 双缓存 、 循环缓存 和 缓存池 四类。 7.OS作为计算机系统资源的管理者,资源主要有 处理器 、 存储器 、 外设 和 文件 四类。 四、简答题:(每个5分,共35分) 1.设置进程控制块的目的是什么?进程控制块包含哪些类信息? 答:设置进程控制块的目的是为了区分各个不同的进程,记录各个进程执行时的情况。 一般来说,进程控制块应包含四类信息: (1)标识信息——用于标识进程。 (2)说明信息——用于说明进程的情况。 (3)现场信息——用于保留进程存放在处理器中的各种信息。 (4)管理信息——用于进程调度等。 4.系统死锁的必要条件是什么? 答:死锁的必要条件是: (1)互斥使用资源——每个资源每次只能给一个进程使用。 (2)占有且等待资源——一个进程在不释放已经占有的资源的情况下,继续申请资源,并等待尚不能满足分配的资源。 (3)非抢夺式分配——已经被占用的资源除了被占有进程释放外,其他任何资源不得抢夺。 (4)循环等待资源——存在一组进程,其中每一个进程分别等待另一个进程所占用的资源。 5.说明LRU算法的思想。 答:LRU算法是分页式虚拟存储管理方式下,页面置换算法之一的最近最少用调度算法。该算法基于程序执行的局部性原理,即程序一旦访问了某些位置的数据或指令时,可能在一段时间里会经常使用它们,最近最少用调度算法淘汰那些最近最久没有使用的算法。LRU算法为每页增加一个“引用位”,该位记录上次被访问到这次被访问所经历的时间,每次被访问的时候,重新计时,缺页的时候,淘汰那些计时最长的页。这种实现方案显然开销太大,因为你时时刻刻都要为每一页进行计时操作。 6.什么是动态重定位?动态重定位用什么方法实现? 答:把逻辑地址转换成绝对地址的工作称为重定位。 重定位的方式有两种:(1)静态重定位。在装人一个作业时,把该作业中的指令地址和数据地址全部转换成绝对地址。(2)动态重定位。在作业执行过程中由硬件的地址转换机构把逻辑地址转换成绝对地址。 动态重定位后的地址=相对地址+重定位寄存器的地址 7.假定某采用分页式虚拟存储系统中,主存储容量为 1MB,被分为 256块,块号为 0,1,2,… ,255。某作业的地址空间占4页,页号为0,1,2,3,被分配到主存的第2,4,1,5块中。回答: 1)主存地址应该用几位二进制来表示,作业每一页的长度为多少字节; 2)作业的第5056个字节的物理地址是多少。 答:①主存地址应该用20位来表示。每一页的长度为4KB字节,页内地址占用12位。 ②5056/4096=1..960 4*4096+960=17344 五、综合题(每题10分,共20分) 2.系统中有三种类型的资源(A、B、C)和五个进程(P1、P2、P3、P4、P5)。A资源的数量为17,B资源的数量为5,C资源的数量为20。在T0时刻系统状态如表1和表2所示。系统采用银行家算法实施死锁避免策略。试问: ①在T0时刻若进程P2请求资源(0,3,4),是否能实施资源分配?为什么? ②在①的基础上,若进程P4请求资源(2,0,1),是否能实施资源分配?为什么? ③ 在②的基础上,若进程P1请求资源(0,2,0),是否能实施资源分配?为什么? 表1 T0时刻系统状态 进程 A P1 P2 P3 P4 P5 5 5 4 4 4 最大资源需求量 B 5 3 0 2 2 A 2 C 9 6 11 5 4 B 3 A 2 4 4 2 3 C 3 已分配资源数量 B 1 0 0 0 1 C 2 2 5 4 4 表2 T0时刻剩余资源数 资源类型 剩余资源数 答:P2(0,3,4)>系统剩余量(2,3,3),不可分配; P4(2,0,1)<系统剩余量(2,3,3,), P4(2,0,1)<NEED P4(2,2,1), 安全序列 P4,P2,P3,P5,P1或P4,P5,......, 可分配,分配后系统剩余(0,3,2) P1(0,2,0)>NEED P1(1,1,4),不可分配 一、选择题(每题1分,共15分) -DOS中磁盘空间的分配单位是( D )。 A.物理记录 B.磁道 C.物理块 D.簇 2.主存储器的段页式管理中,每次从主存中取一条指令或一个操作数,需要访问主存( C )次。 A.1 B.2 C.3 D.4 3.假脱机(Spooling)输人/输出是利用( B )作为输人/输出设备的虚设备。 A.主存 B.磁盘 C.寄存器 D.高速缓存 4.实时系统中的进程调度通常采用( D )算法。 A.响应比高者优先 B.短作业优先 C.时间片轮转 D.抢占式的优先数高者优先 5.在动态分区存储管理中,为了实现主存的空间分配,应设置( D )来进行管理。 A.页表 B.段表 C.位示图 D.空闲分区表 6.操作系统是计算机系统中的( A )软件。 A. 系统 B. 应用 C.支撑 D.工具 7.动态重定位是在( C )完成的。 A.作业执行前 B.作业执行过程中由硬件 C.作业执行过程中由OS D.作业执行过程中由用户 8.有关进程的下述提法( B )是正确的。 A.进程是静态的文本 B.进程是动态的过程 C.进程与程序是一一对应的 D.进程与作业是一一对应的 9.现有3个作业同时到达,每个作业的计算时间都是1小时,它们在一台处理机上按单道方式运行,则平均周转时间为( B )。 A.1小时 B.2小时 C.3小时 D.6小时 10.通道在输人输出操作完成或出错时就形成( D ),等候CPU来处理。 A.硬件故障中断 B.程序中断 C.外部中断 D.I/O中断 15.在9个生产者,6个消费者共享容量为8的缓冲器的生产者消费者问题中,互斥使用缓冲器的信号量S的初始值为( A )。 A.8 B.1 C.9 D.6 三、名词解释:(每个2.5分,共10分) 1.死锁 答:多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局。 2.设备的独立性 答:程申请设备时,应当指定所需设备的类别,而不是指定某一台具体的设备,系统根据当前请求以及设备分配情况在相应类别的设备中选择一个空闲设备并将其分配给申请进程,这称作设备的独立性。 3.对换 答:把内存中暂时不能运行的进程或者暂时不用的程序和数据,调出到外存上,以便腾出足够的内存空间,再把已具备运行条件的进程或进程所需要的程序和数据,调入内存。 四、简答题:(每个5分,共25分) 2.简述操作系统的作用。 答:是用户与计算机硬件系统之间的接口。有三种方式:命令、系统调用、图形接口(2分);是计算机系统资源的管理者。资源大体可分四类,OS对四类资源分别进行有效的管理。存储器管理,设备管理,文件管理,处理机管理。OS是计算机硬件系统功能的第一次扩充,用户通过OS方便的使用资源。 五、综合题:(每题10分,共30分) 2、一条小河上有一座独木桥,规定每次只允许一个人过桥。现河东和河西都有相等的人数在等待过桥,为了使两边的人都有同样的过桥机会,规定某边的一个人过桥后要让另一边的一个人过桥,即两边的人交替过桥。如果把每个过桥者看做一个进程,为保证安全,使用PV操作来实现该方案。 答:process I; begin …… P(S); 过桥; V(S); …… end; 一、选择题(每题1分,共15分) 1.操作系统是计算机系统中的( B )软件。 A.应用 B.系统 C.支撑 D.工具 2.一种既有利于短作业又兼顾长作业的作业调度算法是(C )算法。 A.先来先服务 B.静态优先权 C.响应比高者优先 D.时间片轮转 3.在多道程序设计系统中,有三个作业J1、J2、J3到达时间依次为8:00、8:30、9:00,它们需计算的时间分别为2小时,1小时和0.5小时。在10:00开始选择作业,响应比从高到低的次序应该是( D )。 A.J1、J2、J3 B.J1、J3、J2 C.J2、J1、J3 D.J3、J2、J1 4.一个运行的进程用完了分配给它的时间片后,它的状态应该为( C )。 A.运行 B.等待 C.就绪 D.由用户确定 5.( D )中断是正在运行的进程所期待的自愿性中断事件。 A.程序 B.访管 C.外部 D.输人/输出 6.关于操作系统的叙述 ( D ) 是不正确的。 A.“管理资源的程序” B“管理用户程序执行的程序” C.“能使系统资源提高效率的程序” D.“能方便用户编程的程序” 7.在动态分区存储管理中,最优适应分配算法要求对空闲区表现按 ( D ) 进行排列。 A. 地址从大到小 B. 地址从小到大 C. 容量从大到小 D. 容量从小到大 8.对磁盘进行移臂调度的目的是为了缩短 ( A ) 时间。 A. 寻道时间 B. 旋转延迟时间 C. 传输时间 D. 启动时间 9.以下不属于作业调度的算法是( B )。 A.先来先服务 B.用时间片轮转 C.优先权优先 D.短作业优先 11.下列存储管理方法中可扩充内存容量的是( D )。 A.动态分区分配 B.页式分配 C.段式分配 D.请求页式分配 12.用户使用操作系统通常有三种手段,它们是控制命令、( D )和图形接口。 B.汇编语言 C.宏命令 D.系统调用 13.动态分区存储管理中的移动技术可以( D )。 A.加速地址转换 B.增加主存容量 C.缩短访问周期 D.集中空闲块 14.一个作业8:00到达系统,估计运行时间为1小时,若10:00开始执行该作业,其响应比为( C )。 A.2 B.1 C.3 D.0.5 15.在移臂调度算法中( C )算法不会随时改变移动臂的移动方向。 B.先来先服务 D.最短寻找时间优先 二、填空题:(每空1分,共20分) 1. 实现SPOOL系统时必须在磁盘上辟出称为_输入井_和_输出井__的专门区域,以存放作业信息和作业执行结果。 2. 当一个进程完成了特定的任务后,系统收回这个进程所占的 工作区/主存/资源 和取消该进程的 进程控制块 ,就撤消了该进程。 3. 每执行一次V原语操作,信号量的数值S加1。如果S>0,等待队列为空;如果S= 4逻辑文件存放在存储介质上时,如果组织成__索引 文件或 链接 文件,则逻辑记录可不必存放在连续的存储块中。 5.操作系统中,可使用___银行家____算法来避免死锁。 6.采用多道程序设计能充分发挥 处理器/CPU 与_外围设备_并行工作的能力。 三、名词解释:(每个2.5分,共10分) 1.文件 答:具有符号名的、在逻辑上具有完整意义的一组相关信息项的有序序列。 2.进程 答:一个程序在一个数据集上的一次执行称为一个进程。因而,进程是一个动态的概念,是程序的一次执行过程。 3.虚拟存储器 答:具有请求调入功能,和置换功能,能从逻辑上对内存容量加以扩充的一种存储器系统。 4.动态重定位 答:在作业执行过程中由硬件的地址转换机构把逻辑地址转换成绝对地址。 四、简答题:(每个5分,共25分) 2.系统调用和一般过程调用的区别? 答:运行在不同状态,系统进程运行在系统态,一般进程运行在用户态;状态的转换通过软中断进入;采用抢占式优先权方式分析返回问题;都可以嵌套调用。 五、综合题(每题10分,共30分) 3.有一个可带若干终端的分时计算机系统,该系统配置了一个磁盘用来存储终端用户的程序和数据。今有三个上机实习的学生,他们在各自的终端上键入了自己的程序和数据,并都存储在磁盘上,凑巧他们给各自的程序取的文件名都叫NJ,请问:系统应用怎样的目录结构才能区别这些学生的程序?简单阐述系统怎样为这3个学生查找他们各自的程序。 答:①不同的文件具有相同的名字,实现按名存储一定要用二级或多级目录。根据题意,重名只发生在不同用户之间,所以可以采用二级文件目录,在主目录下,建立三个学生的学生目录,然后将他们的文件NJ放到他们各自的学生目录中。 ②任一个学生要索取自己的程序的时候,给出程序名,系统检查主目录,根据学生名找到该学生的学生目录,再找到文件名为NJ的文件存放的地址,按地址启动磁盘就可以读出学生所需要的程序。


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