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1、第第 3 3 次作业次作业 一、简答题（本大题共一、简答题（本大题共 2020 分，共分，共 1010 小题，每小题小题，每小题 2 2 分）分） 1. 从操作系统提供的服务出发，操作系统可分哪几类？ 2. 什么是操作系统?3. 什么是线程？ 4. 什么是进程间的同步? 5. 什么是文件？它包含哪些内容？ 6. 试简述页式管理的优、缺点各有哪些？ 7. 什么是文件的逻辑结构？什么是记录？ 8. 什么是虚拟存储器？其特点是什么？ 9. 页式管理可分为哪几种？静态页式管理可以实现虚存吗？ 10. 设备分配的总原则是什么？设备分配有哪两种方式？并简要说明之。二、综合题（本大题共二、综合题（本大题共
2、8080 分，共分，共 8 8 小题，每小题小题，每小题 1010 分）分） 1. 进程有哪些基本状态？简述状态转换的原因。 2. 假设某多道程序设计系统有供用户使用的主存空间 100K，磁带机 2 台，打印机 1 台。系统采用可变分区方式管理主存，对磁带机和打印机采用静态分配。现 有一作业序列如下：作业号提交时间执行时间 （分钟）要求主存 （K）要求磁带机 （台）要求打印机 （台） 18：00251511 28：20103001 38：20206010 48：30202010 58：35151011假设采用先进先出调度算法，优先分配主存的低地址区且不准移动已在主存中 的作业，在主存中的作业平
3、分 CPU 时间。请回答：作业调度的次序。最大的作业周转时间。最小的作业周转时间。作业平均周转时间。作业全部执行结束的时间。3. 简单描述 I/O 控制的三种技术。 4. 简述文件系统必须完成的工作有哪些。 5. 程序有哪几种执行方式？它们有何区别？ 6. 操作系统创建一个新进程所执行的步骤是什么？ 7. 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、5、2、1、4、3、5、3、1、3、2、1，且开始执行时主存中没有页面。当分 配给该作业的页面数分别为 3、4 时，试分别计算采用 FIFO 页面淘汰算法时缺 页次数和缺页率各为多少？ 并指出是否会出现 Belady 现象。 8. 什
4、么是通道？与 DMA 方式的区别是什么？答案：答案：一、简答题（一、简答题（2020 分，共分，共 1010 题，每小题题，每小题 2 2 分）分）1. 参考答案：参考答案： 批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统、分布式操作 系统。 解题方案：解题方案：评分标准：评分标准：2. 参考答案：参考答案： 操作系统（英语：Operating System，简称 OS）是管理计算机硬件与软件资源 的计算机程序，同时也是计算机系统的内核与基石。操作系统需要处理如管理 与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出设备、操作网络 与管理文件系统等基本事务。操作系统也提供一个让用
5、户与系统交互的操作界 面。 解题方案：解题方案：评分标准：评分标准：3. 参考答案：参考答案： 线程是进程中可独立执行的子任务，一个进程可以有一个或多个线程，每个线 程都有一个惟一的标识符。线程与进程有许多相似之处，往往把线程又称为 “轻型进程”，线程与进程的根本区别是把进程作为资源分配单位，而线程是调度和执行单位。 解题方案：解题方案：评分标准：评分标准：4. 参考答案：参考答案： 进程间同步是指异步环境下的一组并发进程因直接制约互相发送信息而进行互 相合作、互相等待，使各进程按一定的速度执行的过程。 解题方案：解题方案：评分标准：评分标准：5. 参考答案：参考答案： 在计算机系统中，文件被
6、解释成为一组赋名的相关字符流的集合，或者使相关 记录的集合。文件包含的内容有:源程序、二进制代码、文本文件、数据、表格、 声音和图像等。 解题方案：解题方案：评分标准：评分标准：6. 参考答案：参考答案： 页式管理具有的优、缺点分别如下： 页式管理的优点主要是： 不要求作业或 进程的程序段和数据在内存中联系存放，从而有效地解决了碎片问题。 动态页 式管理提供了内存和外存统一管理的虚存实现方式，使用户可以利用的存储空 间大大增加。这既提高了主存的利用率，又有利于组织多道程序执行。 页式管 理的主要缺点是： 要求有相应的硬件支持。例如地址变换机构等，增加了机器 成本。 增加了系统开销，例如缺页中断
7、处理等。 请求调页的算法如果选择不 当，可能产生抖动现象。 虽然消除了碎片，但每个作业或进程的最后一页总有 一部分空间得不到利用。如果页面较大，则这一部分的损失仍然较大。 解题方案：解题方案：评分标准：评分标准：7. 参考答案：参考答案： 文件的逻辑结构就是用户可见的结构，可分为字符流式的无结构文件和记录式 的有结构文件两大类。 记录是一个具有特定意义的信息单位，它由该记录在文 件中的逻辑地址（相对位置）与记录名所对应的一组关键字、属性及其属性值 所组成。 解题方案：解题方案：评分标准：评分标准：8. 参考答案：参考答案： 在进程中的目标代码、数据等的虚拟地址组成的虚拟空间称为虚拟存储器。虚
8、拟存储器不考虑物理存储器的大小和信息存放的实际位置，只规定每个进程中 相互关联信息的相对位置。每个进程都拥有自己的虚拟存储器，且虚拟存储器 的容量时有计算机的地址结构和寻址方式来确定的。 实现虚拟存储器要求有相 应的地址转换机构，以便把指令的虚拟地址变换为实际物理地址；另外，由于 内存空间较小，进程只有部分内容存放与内存中，待执行时根据需要在调指令 入内存。 解题方案：解题方案：评分标准：评分标准：9. 参考答案：参考答案： 页式管理分为静态页式管理和动态页式管理。静态页式管理就是把各进程的虚 拟空间划分称为若干长度相等的页面，把指令按页面大小划分后存放在内存中 执行；而动态页式管理是只在内存
9、中存放那些经常被执行或即将被执行的页面， 那些不被经常执行以及在近期内不可能被执行的页面则存放于外存中，按一定 规则调入的一种内存管理方式。 静态页式管理不能实现虚存，因为静态页式管 理要求进程或作业在执行前全部被装入内存，作业或进程的大小仍受内存可用 页面的限制。 解题方案：解题方案：评分标准：评分标准：10. 参考答案：参考答案： 设备分配的总原则是既要充分发挥设备的使用效率，尽可能的让设备忙，但又 要避免由于不合理的分配方法造成进程死锁；另外还要做到把用户程序和具体 物理设备隔离开来，即用户程序面对的是逻辑设备，而分配程序将在系统把逻 辑设备转换成物理设备后，再根据要求的物理设备号进行分
10、配。 设备分配有静 态分配和动态分配两种分配方式。 静态分配方式是在用户作业开始执行之前， 由系统一次分配该作业所要求的全部设备、控制器和通道。一旦分配之后，这 些资源就一直被该作业所占用，直到该作业执行结束被撤销。静态分配方式不 会出现死锁，但设备的使用效率低。 动态分配是在进程执行过程中根据执行需 要进行分配。当进程需要设备时，通过系统调用命令向系统提出设备请求，由 系统按照事先规定的策略给进程分配所需要的资源，一旦用完之后，便立即释 放。动态分配方式有利于提高设备的利用率，但如果分配算法使用不当，则有 可能造成进程死锁。 解题方案：解题方案：评分标准：评分标准：二、综合题（二、综合题（8
11、080 分，共分，共 8 8 题，每小题题，每小题 1010 分）分）1. 参考答案：参考答案： 进程的基本状态包括：就绪、执行、等待。 转换原因： （1）就绪到执行转换：进程经调度获得处理机； （2）执行到就绪转换：时间片用完失去处理机； （3）执行到等待转换：等待某个事件发生； （4）等待到就绪转换：等待的事件发生。 解题方案：解题方案：评分标准：评分标准：2. 参考答案：参考答案：首先绘制如下的作业执行分析图。P_1479B23049BD128A581ED1F0A1FE4554作业调度的次序：1，3，4，2，5周转时间计算：作业号提交时间完成时间周转时间18：008：3030 28：20
12、9：1555 38：209：0040 48：309：1040 58：359：3055最大的作业周转时间=55 分钟最小的作业周转时间=30 分钟作业平均周转时间=44 分钟作业全部执行结束的时间=9:30解题方案：解题方案：评分标准：评分标准：3. 参考答案：参考答案：可编程 I/O：处理器代表进程给 I/O 模块发送给一个 I/O 命令，该进程进入忙 等待，等待操作的完成，然后才可以继续执行。中断驱动 I/O：处理器代表进程向 I/O 模块发送一个 I/O 命令，然后继续执行 后续指令，当 I/O 模块完成工作后，处理器被该模块中断。如果该进程不需要 等待 I/O 完成，则后续指令可以仍是该
13、进程中的指令，否则，该进程在这个中 断上被挂起，处理器执行其他工作。 直接存储器访问（DMA）：一个 DMA 模块控制主存和 I/O 模块之间的数据交换。 为传送一块数据，处理器给 DMA 模块发送请求，只有当整个数据块传送完成后， 处理器才被中断。 解题方案：解题方案：评分标准：评分标准：4. 参考答案：参考答案： 为了合理的存放文件，必需对磁盘等辅助存储空间（或称文件空间）进行统一 管理。在用户创建新文件时为期分配空闲区，而在用户删除或修改某个文件时， 回收和调整存储区。 为了实现按名存取，需要有一个用户可见的文件逻辑结构， 用户按照文件逻辑结构所给定的方式进行信息的存取和加工。 为了便于
14、存放和 加工信息，文件在存储设备上应按一定的顺序存放。这种存放方式被称为文件 的物理结构。完成对存放在存储设备上的文件信息的查找。 完成文件的共享和 提供保护功能。 解题方案：解题方案：评分标准：评分标准：5. 参考答案：参考答案： （1）顺序执行，（2）并行执行，（3）并发执行 区别：顺序执行：独占处理 机运行直到得到最终结果，具有顺序性，封闭性，可再现性，资源独占。 并行 执行：程序的执行与其它程序无关，它们独占各自的 CPU，具有顺序性、封闭 性、可再现性、资源独占、多个 CPU。 并发执行：一组在逻辑上互相独立的程 序（程序段）在执行过程中其执行时间在客观上互相重叠，即一个程序（程序
15、段）的执行尚未结束，另一个程序（程序段）的执行就已开始的执行方式。具有间断性，非封闭性，不可再现性，资源共享。 解题方案：解题方案：评分标准：评分标准：6. 参考答案：参考答案： （1）为新进程分配一个唯一的进程标识符。 （2）为进程分配空间 （3）初始化进程控制块。 （4）设置正确的连接。 （5）创建或扩展其他数据结构 解题方案：解题方案：评分标准：评分标准：7. 参考答案：参考答案： 当分配的页面数为 3 时： 所以当分配的页面数为 3 时： 缺页次数：9 缺页率： 9/12。（2）当分配的页面数为 4 时： 所以当分配的页面数为 4 时： 缺页次数： 5 缺页率 ：5/12。由以上结果可
16、以看出，增加分配给作业的内存块数，缺页率 下降，所以没有出现 Belady 现象。 解题方案：解题方案：评分标准：评分标准：8. 参考答案：参考答案： 通道是一个独立于 CPU 的专管输入输出控制的处理机，它控制设备于内存直接 进行数据交换。它有自己的通道指令，这些通道指令受 CPU 启动，并在操作结 束时向 CPU 发中断信号。 与 DMA 方式不同的是，在 DMA 方式中，数据的传送方 向、存放数据的内存始址以及传送的数据块长度等都由 CPU 控制，而在通道方 式中，这些都由专管输入输出的硬件通道来进行控制。另外，与 DMA 方式 时每台设备至少一个 DMA 控制器相比，通道控制方式可以做到一个通道控制多 台设备与内存进行数据交换，从而，通道方式进一步减轻了 CPU 的工作负担和 增加了计算机系统的并行工作程度。 解题方案：解题方案：评分标准：评分标准：
