操作系统试卷与答案1

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1、北京科技大学20092010学年第2学期一、选择填空（12分）。1 .处于运行状态的进程会由于 而进入阻塞状态，或者由于 而进入就绪状态。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2 .在段页式系统中，页的大小是由 决定的，段的大小是由 决定的。A、硬件B、用户进程C、操作系统C、操作系统D、编译程序3 .采用动态重定位方式装入执行的进程，其逻辑地址到物理地址的转换是在时进行的A、进程被装入C、进程被切换到运行状态.临界区是指。A、进程中实现进程互斥的那段代码C、进程中访问临界资源的那段代码.在请求调页系统中，曾被换出的页应从A、交换区B、进程执行一条指令D、进程在

2、内存中移动B、进程中实现进程同步的那段代码D、进程中访问系统资源的那段代码调入，有时也可以从 获得。B、可执行文件C、系统区D、页面缓冲池4 .文件系统负责对文件的统一管理，为用户提供 功能，使得用户能透明地访问文件。A、按地址访问B、按名访问C、按索引访问C、按索引访问D、按属性访问5 .在分时系统中，当进程数为50时，为了保证响应时间不超过1s,选取的时间片最大值 为 OA、10msA、10msB、 50msC 20msD、100ms6 .某计算机系统采用基于可变分区的内存管理机制，其内存容量为64MB,初始为空。设进程A、 B、C、D的大小分别为10MB、30MB、9MB、6MB,内存分

3、配和释放的顺序为：装入A,装入B, 释放A,装入C,装入D。假设采用最正确适配（BestFit）法，那么此时内存中的最大空闲分区大小是 ； 假设采用最差适配（WorstFit）法，那么此时内存中的最大空闲分区大小是 oA、18MBB、10MBC、9MBD、15MB1. B； D 2. A； B 3. B 4. C 5. A； D 6. B 7. C 8. A； C二、判断以下表述是否正确（10分）。1 .在采用虚拟存储管理机制的系统中，不存在外部碎片问题。2 ,快表是为了提高地址变换速度而由操作系统在内存中创立的。3 .多处理机系统不能通过关中断来实现互斥。4 .在Windows 2000操作

4、系统中，线程是资源分配与调度的基本单位。5 .在Linux操作系统中，每个进程有一个文件描述符表。1. x 2. x 3. 74. x 5. 7三、简要回答以下问题（30分）。L （8分）解释以下概念。（1） PCB （2）工作集 （3）信号 （4）系统调用（2） PCB是进程控制块，是进程的一局部，用来存放进程的描述信息，每个进程有1个PCB, 由OS创立。（3） 一个进程在时刻t、参数为的工作集W（t, ）,表示该进程在过去的个时间单位中被访 问到的页的集合。（4） 一种IPC机制，又称软中断，是进程之间传递的用来说明发生了某种类型事件的通知。（5） 系统调用是为应用进程提供系统服务的途径

5、，与普通过程的主要区别是：系统调用运行在核 心态，而普通过程运行在用户态。2. （4分）分时操作系统对计算机硬件环境有何要求？CPU：有特权指令、核心态和用户态之分。内存：有内存保护机制，如界限寄存器。中断与时钟：中断是进程切换的基础，是多任务能高效运行的关键；时钟中断是分时的基础。3. （4分）对于大多数系统来说，应用程序在访问文件之前需要首先翻开（open）文件，不再使 用时应关闭（close）文件。为什么？翻开文件会在内存建立文件的描述信息，记录文件的当前指针，有助于提高文件的访问速度与灵 活性。关闭会释放文件缓冲区，将已修改的内容写盘，释放文件描述信息所占的内存空间。假设不关闭文 件，

6、那么内存空间被浪费，甚至可能会使修改的内容丧失。4. （4分）什么是局部性原理？为什么局部性原理在虚拟存储管理中非常重要？局部性原理指的是：在程序执行的一段时间内，CPU总是集中地访问程序中的某一局部而不是随 机地对程序所有局部具有平均访问概率。包括时间局部性和空间局部性。程序的局部性特征是虚拟存储管理有效的基础。例如，页的置换算法是否有效取决于时间的局部 性，预调页是否有效依赖于空间的局部性。如果程序没有较好的局部性特征，虚拟存储管理就会发生 抖动，导致性能大大下降。5. （6分）处理死锁的基本策略包括死锁检测与恢复、死锁防止、死锁预防。请给出至少3种处 理死锁的具体方法，并说明每种方法的适

7、用场合、处理器开销以及对进程并发性的影响。（1）银行家算法。对进程的并发性影响小，适合于资源最大需求的情况，处理器开销不大, 只是检查是否平安。基本没有实用价值。（2）检测死锁并通过杀死进程来恢复。不影响进程的并发性，适合于被杀死进程副作用小（如编 译进程）的情况，处理器开销大，死锁检测代价很高。（3）每个进程开始执行前首先请求得到它所需要的所有资源。严重影响进程的并发性，适合于对 资源集中使用而且时间短的情况，不需要额外的处理器开销。（4）将所有资源编号，每个进程按编号从小到大的次序申请资源。影响进程的并发性，适合于对 资源不是很多的情况，不需要额外的处理器开销，但当资源很多时，资源的合理编

8、号较困难。（5）死锁检测并用回退法恢复。不影响进程的并发性，适合于容易设置检查点且容易回退的情况 （如数据库操作），处理器开销大，死锁检测代价很高，记录检查点的代价非常高。6. （4分）在设计操作系统的I/O设备管理（包括磁盘I/O）功能时，效率和通用性是要考虑的 两个重要目标。为了到达这两个目标，你认为可以采取哪些方法？效率：I/O设备都比拟慢，为了防止因等待I/O而造成的CPU空闲，可以引入多道程序，使得CPU 与I/O设备能并行工作；通过设备缓冲，能缓解CPU与I/O之间速度的不匹配，减少对CPU的中断 次数；对于磁盘这样的块设备，提高I/O效率的方法有高速缓存、提前读、延迟写、成簇写回

9、等。通用性：用统一的方式处理I/O设备。主要方法有I/O软件分层、设备独立性、将I/O操作统一 到文件系统，为用户提供统一的I/O接口等。四、处理机调度目的、衡量指标、调度算法各有哪些？画出分级调度示意图，并标出各级调度的范畴 和简洁的操作功能或状态（10分）。处理机调度管理的目的：是对CPU资源进行合理的分配使用，以提高处理机利用率，并使各用户 公平地得到处理机资源。（2分）衡量调度策略的常用指标：（2分） 周转时间：作业提交计算机到返回用户的时间。 吞吐率：在给定的时间内，计算机系统完成的总工作量。 响应时间：用户发送指令给计算机到计算机返回结果给用户的时间。 设备利用率：输入输出设备的使

10、用情况。调度算法种类：（2分） 先来先服务 轮转算法 多级反应轮转算法 优先级法 最短作业优先法 最高响应比优先法调度的层次有：（4分） 作业调度：又称为“宏观调度，“高级调度 交换调度：又称为“中级调度”。 进程调度：又称为“微观调度，“低级调度”。按照某种策略和方法选取一个处于就绪状态的 进程占用处理机。 线程调度：进程内调度-多个并发执行线程。分级调度示意图如下：五、某计算机系统的虚拟地址为16位，页的大小为1KB。请回答以下问题（10分）。1.假定在时刻3进程P只有第0、1、2、3页在内存中，对应的物理块（或称页框，page frame） 号分别为3、9、6、8o以下虚拟地址是否在内存

11、中。假设在，那么给出相应的物理地址（要求用十六进制 表示）。要求给出计算过程。（1） 0C9DH106AH2.设操作系统采用固定分配局部置换策略，为进程P分配的物理块数为3。进程P运行时访问 的页号顺序为：0, 1, 2, 0, 4, 0, 1, 5, 6, 3, 5, 2, 5采用FIFO （先进先出）与LRU （最近最少使用）两种置换算法，产生的缺页次数分别是多少？（注 意，所有内存物理块最初都是空的，凡第一次用到的页都产生一次缺页） 虚拟地址是16位，页的大小为1KB,因此，第10-15位为页号，第0-9位为页内地址。(1) 0C9DH = 0000 1100 1001 1101B页号=

12、000011B = 3,块号=8,物理地址=0010 0000 1001 1101B=209DH106FH = 0001 0000 0110 HUB页号=000100B = 4o不在内存中。FIFO：0, 1,2, 0, 4, 0,1, 5, 6,3, 5, 2, 5000011122FFF缺页次数：11124024014015FFF F155566633FF633225F FLRU： 0, 1,2, 0, 4, 0, 1, 5, 6,3, 5, 2, 51120204缺页次数：9六、用信号量的P、V操作写出解决生产者一消费者问题的算法（12分）。设deposit（data）为生产者，remo

13、ve（data）为消费者，data为产品；avail和full为私有信号量，mutex 为互斥信号量。那么生产者一消费者问题的算法如下：（6分）deposit( data)： beginP( avail)P( mutex)送数据入缓冲区某单元V(fiill)V( mutex) end remove( data)： beginP(fiill)P( mutex)取缓冲区中某单元数据V ( avail)V( mutex) End七、假定一个磁盘文件系统采用多级目录结构，规定每个目录文件所占空间不超过1个磁盘物理块， 目录项包括文件名、文件地址（磁盘物理块号）等所有文件说明信息。设磁盘物理块的大小为1

14、024 个字节，磁盘物理块号用4个字节表示，根目录文件所在的磁盘地址。请回答以下问题（9分）。1 .设文件f.dat存在于目录usrrimtimedata下，假设要读取文件f.dat的第5126个字节（字节编 号从0开始），在连续文件、链式文件和索引文件这三种不同的存储结构下，分别需要从磁盘读入多 少个块？对于索引文件结构，假定文件f.dat的索引表只占1个磁盘物理块。2 .设文件目录项中包含11个地址项，其中8个地址项为直接地址，2个地址项是一次间接地址, 1个地址项是二次间接地址，每个地址项只包含磁盘物理块号，那么可寻址的文件最大长度是多少？根据文件路径名usrruntimedataf.d

15、at,依次读根目录、usr、usrruntime、usrruntimedata,获取文件 f.dat的地址，需要读入4块。5126/1024 = 5余6,逻辑块号为5连续文件：读文件1块，共需4+1=5块链式文件：读文件6块，共需4 + 6= 10块索引文件：读1个索引块，再读文件1块，共需4+1+ 1=6块1个磁盘块可以存放的磁盘块号的个数二1024/4 = 2568个直接地址所指数据块的最大数=8,可寻址的文件最大长度=8 * 1024B=8KB2个一次间接地址所指数据块的最大数= 2 *256 = 512,可寻址的文件最大长度=512*1024B = 512KB1个二次间接地址所指数据块的最大数=256 * 256 = 65536,可寻址的文件最大长度=65536 * 1024B = 65536KB可寻址的文件最大长度=8KB + 512KB + 65536KB=66056KB八、设有两个并发执行的进程Pl与P2,其执行的代码分别如下:进程PL进程P2：int i;int i;for (i = 0; i 3; i+ )for (i = 0;