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1、操作系统原理复习 南京工业大学信息学院计算机系 注意要点 考核形式试卷 闭卷考试 120分钟可以带计算器 但不得使用手机中的计算器功能试卷占总评成绩的80 考察范围第一章 第九章部分章节除外 2020 3 26 操作系统复习 2 题型分布 单选题15题 共30分填空题10题 共10分综合应用题6题 共60分 2020 3 26 操作系统复习 3 主要知识点 第一章操作系统的目标操作系统的作用三种经典的操作系统类型分时系统的特征实时系统的特征操作系统的基本特征用户接口的种类 2020 3 26 操作系统复习 4 主要知识点 第二章顺序执行程序的主要特征并发执行程序的主要特征进程的特征进程的各个状
2、态 及各状态之间的转换条件导致进程创建 终止 阻塞的条件同步机制的4条设计原则进程同步 只需要掌握用信号量解决P C问题进程通信的方法 2020 3 26 操作系统复习 5 主要知识点 第三章处理机的调度层次调度算法 FIFO SJF 高相应比优先 时间片轮转产生死锁的4个必要条件银行家算法资源分配图的简化 2020 3 26 操作系统复习 6 主要知识点 第四章动态分区分配中分配和回收内存的方法动态分区分配算法 FF NF BF WF逻辑地址到物理地址的转换及访问时间的计算多级页表段页式存储管理的地址转换 虚地址到实地址的转换 2020 3 26 操作系统复习 7 主要知识点 第五章虚拟存储
3、器的特征页面置换算法及缺页率的计算最佳 FIFO LRU 时钟置换抖动的概念 2020 3 26 操作系统复习 8 主要知识点 第六章I O系统的基本功能I O系统的层次结构I O设备的类型设备控制器的基本功能单缓冲和双缓冲传输时间的计算磁盘访问时间的计算磁盘调度算法 FCFS SSTF SCAN CSCAN 2020 3 26 操作系统复习 9 主要知识点 第七章文件的组织分类及其特征目录管理的要求目录结构的组织形式目录检索的方法文件共享的方法 文件 2020 3 26 操作系统复习 10 主要知识点 第八章连续组织方式的优缺点隐式连接 显示链接组织方式的优缺点索引组织方式的优缺点混合索引文
4、件最大容量的计算方法位示图法存储空间管理 位图计算 2020 3 26 操作系统复习 11 主要知识点 第九章用户接口的类型主要联机命令Shell命令语言的主要简单命令系统调用的实现方法 2020 3 26 操作系统复习 12 1 假设有一磁盘含有64000块 块号记为1 64000 现用2000个32位 Bit 的字作该盘的位示图 试问第59999块对应于位示图中第几字的第几位 字 位均从0开始 而第1599字的第17位对应于磁盘的第几块 解 由块号b 求字号i和位号j的公式为 i b 1 div32 div表示整数除法 32是字长 j b 1 mod32 mod表示整数相除取余数 5999
5、9 1 div32 1874 59999 1 mod32 30故59999块对应于位示图中第1874字的第30位 由位示图的字号i和位号j 求对应的磁盘块号b的公式为 b i 32 j 1 1599 32 17 1 51186即第1599字的第17位对应于磁盘的第51186块 2020 3 26 操作系统复习 13 2 页式存储管理中 主存空间按页分配 可用一张 位示图 构成主存分配表 假设主存容量为2M字节 页面长度为512字节 若用字长为32位的字作主存分配的 位示图 需要多少个字 如页号从1开始 字号和字内位号 从高位到低位 均从1开始 试问 第2999页对应于何字何位 99字19位又对
6、应于第几页 解 1 内存总块数 2MB 512B 4096位示图需要字数 4096 32 128 2 字号 2999 1 32 1 94位号 2999 1 32 1 23即第2999内存页对应于位示图中94字的23位 3 99 32 1 19 3088即位示图99字19位对应于内存的3088页 2020 3 26 操作系统复习 14 2020 3 26 操作系统复习 15 3 某多道程序设计系统供用户使用的主存为100KB 磁带机2台 打印机1台 采用可变分区内存管理 采用静态方式分配外围设备 忽略用户作业的I O时间 现有如下作业序列 作业调度采用FCFS策略 优先分配主存低地址区域且不准移
7、动已在主存中的作业 进程调度采用时间片轮转算法 即在主存中的作业均分CPU时间 现求 2020 3 26 操作系统复习 16 1 作业被调度的先后次序 2 全部作业运行结束的时间 3 作业的平均周转时间 4 最大作业周转时间 作业达到及结束顺序分析 8 00J1到达 分配它所需资源 15KB内存 1台磁带机 1台打印机后 调入内存运行 余内存85KB 磁带机1台 8 20J2到达 因无打印机 不调入 同时J3到达 分配它内存60KB 磁带机1台 调入内存 与J1均分CPU时间运行 余内存25KB 磁带机和打印机都已分完 余0台 8 30J1结束 释放内存15KB 磁带机1台 打印机1台 虽有打
8、印机但内存不够 J2仍不能调入 J4到达 因低端内存15KB不够 分配高端内存20KB和磁带机1台 调入内存与J3一起运行 剩下内存空闲块是15KB 5KB 打印机1台8 35J5到达 因无磁带机 不能调入 2020 3 26 操作系统复习 17 9 00J3结束 释放资源后 系统有内存75KB 5KB 打印机和磁带机个1台 J2调入 内存余45KB 5KB 磁带机剩1台 打印机0台 J5仍不能进入 无打印机 将J2 J4运行 J4还需运行5分钟 9 10J4结束 释放资源后 内存空余70KB 磁带机空2台 打印机0台 J5仍不能进入 J2单独运行 还需5分钟 9 15J2结束 释放资源后 内
9、存有100KB 磁带机有2台 打印机有1台 J5调入运行 9 30J5结束 解 1 作业被调度的先后次序为J1 J3 J4 J2 J5 2 全部作业运行结束的时间为9 30 3 作业的平均周转时间为 30 55 40 40 55 5 44 分钟 4 最大作业周转时间为55分钟 2020 3 26 操作系统复习 18 CPU 磁带1 磁带2 打印机 8 00 8 20 J1 J1 J1 J1 J3 J3 8 30 J1 J1 J1结束 J4 J3 J2 J3到J2不入J3进入 J3 J4 8 35 J3 J4 J5到达J5不入 9 00 J4 J3 J3结束 9 10 J4结束 内存余 85K
10、25K 15 5 15 5 J2 J4 45 5 J4 J2 9 15 J2 J2 70K J2结束 9 30 90K J5 J5 J5 J5结束 J1到达J1进入 J4到达J2不入J4进入 J2进入 J5仍不能进入 J5进入 以下是画图分析法 2020 3 26 操作系统复习 19 4 多道批处理系统中配有一个处理器和2台外设 D1和D2 用户存储空间为100MB 已知系统采用可抢占式的高优先数调度算法和不允许移动的可变分区分配策略 设备分配按照动态分配原则 今有4个作业同时提交给系统 如下表所示 作业运行时间和I O时间按下述顺序进行 A CPU 1分钟 D1 2分钟 D2 2分钟 B C
11、PU 3分钟 D1 1分钟 C CPU 2分钟 D1 3分钟 CPU 2分钟 D CPU 4分钟 D1 2分钟 忽略其他辅助操作 求4个作业的平均周转时间是多少分钟 11分钟 分析见后页 2020 3 26 操作系统复习 20 CPU D1 D2 时间 A的周转时间为12分钟B的周转时间为13分钟C的周转时间为7分钟D的周转时间为12分钟所以平均周转时间为 12 13 7 12 4 11 分钟 5 有一个具有两道作业的批处理系统 最多可有两道作业同时装入内存执行 作业调度采用计算时间短的作业优先调度算法 进程调度采用以优先数为基础的抢占式调度算法 今有如下作业序列 作业优先数即为进程优先数 优
12、先数越小优先级越高 1 列出所有作业进入内存时间及结束时间 2 计算平均周转时间 2020 3 26 操作系统复习 21 分析 10 10J1到达 进入系统 运行10分钟10 20J2到达 进入系统 因优先级高于J1抢夺CPU开始运行10 30J3到达后备队列 因为系统已经载入2个作业 无法进入系统10 50J2运行结束退出 J4到达 根据短作业优先 调入J4 由于J1的优先级高于J4 J1开始运行11 00J1运行结束退出 J3进入系统 由于J3优先级较高 开始运行11 25J3运行结束退出 J4开始运行11 45J4运行结束 2020 3 26 操作系统复习 22 答 1 各个作业进入主存
13、时间 结束时间和周转时间如下表所示 2 平均周转时间 50 30 55 55 4 47 5 min 2020 3 26 操作系统复习 23 6 有一个多道程序设计系统 采用不可移动的可变分区方式管理主存空间 设主存空间为100K 采用最先适应分配算法分配主存 作业调度采用响应比高者优先算法 进程调度采用时间片轮转算法 即内存中的作业均分CPU时间 今有如下作业序列 假定所有作业都是计算型作业且忽略系统调度时间 回答下列问题 1 列表说明各个作业被装入主存的时间 完成时间和周转时间 2 写出各作业被调入主存的顺序 3 计算5个作业的平均周转时间 2020 3 26 操作系统复习 24 答 1 各
14、个作业被装入主存的时间 完成时间和周转时间如下表所示 2 作业被调入主存的顺序为J1 J2 J5 J3 J4 3 平均周转时间 65 60 85 95 55 5 72 分钟 2020 3 26 操作系统复习 25 26 信号量机制解决进程同步问题的一般方法 为同步双方设置各自的信号量 初值为其初始状态可用的资源数 故该信号量称为资源信号量或私有信号量 同步双方任一进程在进入临界区之前 应先对自己的信号量执行wait 操作 以测试是否有自己可用的资源 若有资源可用 则进入临界区 否则阻塞 同步双方任一进程离开临界区后 应对合作方 对方 的信号量执行signal 操作 以通知 若对方处于阻塞状态
15、则唤醒它 对方已有资源可用 对方已可进入临界区 27 用信号量机制解决P C问题的基本方法 为生产者设置1个私有信号量empty 其初值为1 表示有1个空缓冲区 为消费者设置1个私有信号量full 其初值为0 表示开始时没有满缓冲区 信号量初值由物理意义确定 生产者将产品存入缓冲区之前 应先测试缓冲区是否空 执行wait empty 操作 离开临界区 存入产品 后 应通知 可能会唤醒 消费者 执行signal full 操作 消费者从缓冲区取产品之前 应先测试缓冲区是否满 执行wait full 操作 离开临界区 取走产品 后 应通知 可能会唤醒 生产者 执行signal empty 操作 2
16、020 3 26 操作系统复习 28 7 进程P1使用缓冲区buffer向进程P2 P3 P4发送消息 要求每当P1向buffer中发消息时 只有当P2 P3 P4进程都读取这条消息后才可向buffer中发送新的消息 利用P V原语描述如下图所示进程的动作序列 2020 3 26 操作系统复习 29 设P1 P2 P3 P4的资源信号量分别为S1 S2 S3 S4semaphoreS1 S2 S3 S4 S1 value 3 S2 vale S3 vale S4 value 0 parbeginprocessP1 while condition P1生成一个消息 P S1 P S1 P S1 P1将消息存入缓冲区buffer V S2 V S3 V S4 解 2020 3 26 操作系统复习 30 processPi i 2 3 4 while condition P Si Pi从buffer中取出消息 V S1 Pi消费 使用 该消息 parend 2020 3 26 操作系统复习 31 8 有如下图所示的工作模型 三个进程P0 P1 P2和三个缓冲区B0 B1 B2 进程间借助相邻
