os复习题

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1、1.什么是操作系统？从资源管理的角度去分析操作系统，它的主要功能是什么？ 答：操作系统是一个大型的程序系统，它负责计算机的全部软、硬件资源的分配与回 收，控制与协调等并发活动，实现信息的存取和保护。它提供用户接口，使用户获得良好 的工作环境，为用户扩展新的系统功能提供软件平台，操作系统使整个计算机系统实现了 高效率和高度自动化。 操作系统的主要功能是管理系统的软、硬件资源，它们可归为四类：处理机管理、存储管 理、设备管理和文件管理等。2.操作系统的主要特征是什么？为什么会具有这样的特征？ 答：操作系统的特征有：并发性，共享性，不确定性，虚拟性。 其中并发性和共享性是其主要特征。由于操作系统建立

2、并控制着多个并发执行的进程，完 成着同时进行的几项任务，进程之间相互制约，并且共享着系统的某些资源，进程的这些 活动便形成了操作系统的主要特征。并且许多事件的产生是随机的，而且事件产生的先后 顺序又有许多可能组合，但操作系统必须能处理任何一种可能的事件序列。所以，操作系 统又具有不确定性。另外，操作系统中还广泛使用了虚拟技术，使得配备了操作系统之后 的系统在资源的使用上更加自由和灵活，不受物理设备数量的限制。3.什么是多道程序设计技术？试述多道程序运行的特征。 答：多道程序设计技术是在计算机内存中同时存放几道相互独立的程序，使它们在管 理程序控制下，相互穿插地运行。 多道程序运行的特征如下：

3、(1) 多道：计算机内存中同时存放几道相互独立的程序。 (2) 宏观上并行：同时进入系统的几道程序都处于运行过程中，即它们先后开始了各 自的运行，但都未运行完毕。 微观上串行：从微观上看，内存中的多道程序轮流地或分时地占有处理机，交替执行(单处 理机情况)。4.批处理系统和分时系统各具有什么特点？ 答：批处理系统是在解决人机矛盾以及高速度的中央处理机和低速度的 I/O 设备这 两对矛盾的过程中发展起来的。它的出现改善了 CPU 和外设的使用情况，其特点是实现了 作业的自动定序、自动过渡，从而使整个计算机系统的处理能力得以提高。 在多道系统中，若采用了分时技术，就是分时操作系统，它是操作系统的另

4、一种类型。它 一般采用时间片轮转的办法，使一台计算机同时为多个任务服务。对用户都能保证足够快 的响应时间，并提供交互会话功能。它与批处理系统之间的主要差别在于，分时系统是人 机交互式系统，响应时间快；而批处理系统是作业自动定序和过渡，无人机交互，周转时 间长。5.现代操作系统中为什么要引入“进程”概念? 它与程序有什么区别? 答：之所以要引入进程的概念，是因为在一些可以并发的程序段之间，存在着某种相 互制约的关系，每个程序段的执行不仅要受到其它程序执行的制约，而且还要动态地依赖 系统资源的分配情况，因此每个可以并发执行的程序段就会因外界条件的限制而不能运行， 被迫处于阻塞状态。仅用程序的概念无

5、法表示程序的走走停停以及程序运行过程中对资源 的竞争现象，因此需要采用一种动态的概念描述并发程序这种走走停停的现象，这就产生 了进程的概念。 进程和程序的区别： （1）进程是程序的执行过程，是动态的过程，属于一种动态概念。程序是一组有序静 态指令和数据的集合，用来指示处理机的操作，是一种静态概念。 （2）从结构上看，每个进程实体是由程序段和相应的数据段两部分构成，并且进程结构中还要包含 PCB,即进程控制块。 （3）一个进程可以涉及到一个或几个程序的执行；反之，同一程序可以对应多个进程， 即同一个程序段可以在不同数据集合上运行，可以构成不同的进程。 （4）进程能真实地描述并发执行的过程，而程序

6、仅仅是静态指令堆积的序列。 （5）进程有可创建其他进程的功能，而一般的程序不具有创建其它程序的功能。 每一个程序都是在一个进程现场中运行的。6.何谓名字空间？何谓地址空间？何谓存储空间？答：名字空间：程序中符号名的集合。地址空间：在目标模块中的地址的集合。存储空间：实际内存地址的集合。汇编编译 地址重定位 连接 名字空间 地址空间 存储空间7.为什么要引入动态重定位？如何实现？答：动态重定位便于程序浮动。由于在目标模块装入内存时无需对其进行任何修改， 因而装入之后再搬迁也不会影响其正确执行。 实现时，需要采用动态重定位硬件机构：重定位寄存器和加法器。如图所示。8.为什么说分段系统较之分页系统更

7、易于实现地址变换？答：因为分段是按照逻辑功能分段，这样在地址变换时，针对的是一个完整的逻辑功能 段，所以可以在实际需要时进行动态连接。而分页则是按照物理页的大小划分所以一定要 事先将所有的页面联接成一个整体后才能实现地址变换。9.分页存储管理中有哪几种常用的页面置换算法？试比较它们的优缺点。答：(1)先进先出（FIFO） (2)最近最久未使用淘汰算法（LRU） (3)最优算法（OPT） FIFO 算法最简单，但效率不高。LRU 是较为实用的算法，效果较好，实现也不难。OPT 算 法是最佳算法，但并不实用，因为要跟踪各页面方可预测未来，而这种预测往往是困难的。10.有 5 个批处理作业 A 到

8、E 均已到达计算中心，其运行时间分别为： 10、6、2、4、和 8 分钟；各自的优先级分别被 规定为 3、5、2、1 和 4，符号源程序相对目标程序 (装配模块)绝对目标程序动态重定位示意图1000 11001300 1400LOAD 1,3005678 内存LOAD 1,30056780 100300400某程序的地址空间1000这里 5 为最高级。若不考虑系统切换开销，计算出平均作业周转时间。 (1)FCFS(按 A、B、C、D、E)； (2)优先级调度算法； (3)时间片轮转算法。 解答：FCFS作业执行时间等待时间周转时间带权周转时间 A100101 B610162.66 C21618

9、9 D418225.5 E822303.75 T=19.2 W=4.38时间片轮转，时长为 q=2作业执行时间等待时间周转时间带权周转时间 A1020303 B616223.66 C2463 D412164 E820283.5 T=20.4 W=3.43优先权调度次序执行时间等待时间周转时间带权周转时间 B6061 E86141.75 A1014242.4 C2242613 D426307.5 T=20 W=5.1311.若两个程序，A 程序按顺序使用：(CPU)10s，(设备甲)5s，(CPU)5s，(设备乙) 10s，(CPU)10s。B 程序按顺序使用：(设备甲)10s，(CPU)10s

10、，(设备乙) 5s，(CPU)5s，(设备乙)10s。在顺序环境下先执行 A，在执行 B，求出总的 CPU 利用率为多少？ 答：程序 A 的执行了 40 秒，其中 CPU 使用了 25 秒，B 程序执行 40 秒，其中 CPU 使用了 15 秒，而程序共使用了 80 秒，CPU 花 40 秒，CPU 的利用率是 40/80=50%。12.在某计算机系统中，时钟中断处理程序每次执行时间为 2ms(包括进程切换开 销)。若中断频率为 60Hz，试问 CPU 用于时钟中断处理的时间比率为多少？答：因为时钟中断频率是 60HZ，时钟周期是 1000ms/6050/3(ms) 在每一个时钟周期里，CPU

11、 花 2ms 处理执行任务，所以 CPU 用于时钟中断的时间比例是 2/(50/3)=6/50=12%。 13.设有一个逻辑地址空间有 8 页，每页 1024 字节，映射到 32 块的物理地址上， 试问： 逻辑地址空间需要多少位表示？ 物理地址空间需要多少位表示？ 答： 1)逻辑地址空间需要 13 位表示，其中页号需要 3 位，因为 23=8，页内地址需要 10 位表示，因为 210=1024； 2 物理地址空间需要 15 位表示，其中块号需要 5 位，因为 25=32，快内地址需 要 10 位表示，因为 210=1024。14.一台计算机为每个进程提供 65536 字节的地址空间，划分为 4

12、k 字节的页。 一个特定的程序有 32768 字节的正文，16386 字节的数据和 15870 字节的堆 栈。这个程序能装入地址空间吗？如果页长是 512 字节，能放下吗？ 答： 每个进程只提供 65536 字节的地址空间，4K 字节的页，即计算机为每个进 程只提供 16 个页面。当程序有 32768 字节正文，16386 字节数据和 15870 字节堆栈时，总共需要 17 个页面，无法装入。 如果页面长度为 512 字节，每个进程在内存最多占 128 个页面，32768 字节 需要 64 个页面，16386 字节需要 33 个页面，15870 字节需要 31 个页面， 改程序总共需要 128

13、 个页面，刚好可以装入地址空间。15.一个 32 位地址的计算机使用两级页表，虚地址分为 9 位的顶级页表域，11 位的二级页表域和偏移，页面的长度是多少？在地址空间一共有多少页？ 答： 9 位作顶级域，11 位作二级页表域，剩余 32-(9+11)=12 位作偏移，所以页表 长度是 212=4K，在此地址空间共有 220 个页面。16.某系统采用请求分页存储管理方案，其逻辑地址有 20 位，页内地址占 11 位， 页号占 9 位，有一个 4 页的作业，其逻辑页号 0,12,3 分别装入了存储空间的 4,7,5,8 块，如图,页号块号 04 17 25 38试问：作业的虚地址空间有多大？ 系统

14、的页面大小是多少？ 逻辑地址 5000 对应的物理地址是多少？ 答： 由于逻辑地址结构为 20 位，页内地址占 11 位，页号占 9 位，所以虚地址空 间有 220=1M，系统页面为 211=2K。 在请求分页管理中，通过页面变换表进行地址转换，将逻辑地址分解为页号 和页内地址两部分。 这里页面大小为 2K，逻辑地址 5000 分解为页号 p=2，页内地址 w=904， 2 x 2048 = 4096 5000 DIV 2048 = 25000 MOD 2048 =904 查页面变换表，页号为 2 对应的物理块是 5，对应的物理地址是 物理地址 = 块号 x 页面大小 + 页内地址 = 5 x

15、 2KB +904 = 1114417.假设在一个分页系统中，页表存放在内存中，试问： 如果一次内存访问需要花费 1.2s，那么存取一个数至少需要花多少时间？ 如果系统采用联想存储器，其中命中率为 75%，那么有效内存访问时间是多少？答： 在分页存储系统中，每存取一个数据至少访问内存 2 次，所以存取一个数据至 少花费的时间为 2 x 1.2s = 2.4s 如果系统使用联想存储器，其命中率为 75%，那么有效内存访问时间为75% x 1.2s + (1-75%) x 2.4s = 1.5s18. 一个实时系统有 4 个周期性事件，周期分别为 50、100、300 和 250ms，若 假设其处

16、理分别需要 35、20、10 和 ms，则该系统可调度允许的 最大值为 多少 ms。 答：35/50+20/100+300/10+x/250J2-J5-J3-J4平均周转时间是 2 .675336 548102846042wT20. 过河问题：一条小河上有一座独木桥，规定每次只允许一个人过桥。现假设河东、河 西都有人要过桥，如果把每个过桥者看作一个进程，为保证安全，请用 P、V 操作实现 各进程的同步互斥。 解：Begin Semaphore: mutex:=1; /桥互斥信号量 Semaphore: mutex1, mutex2:=1; /访问 count1、count2 的互斥信号量 int: count1, count2:=0; /记录方向 1、方向 2 在桥上同方向的人数Cobegin Process GO_BRIGE1 BeginP(mutex1); I