2006年秋操作系统试卷答案

2006年秋操作系统试卷答案2006年秋操作系统试题（注意：所有答案均写在答题纸上。务必标明题号。）处理机状态有哪几种？它们的区别和作用是什么？哪些情况会导致正在运行的用户进程进入核心态？（共10分） 答：处理机状态通常有两种：核心态和用户态。在核心态下运行的程序可以执行特权指令，可以访问所有地址空间，而用户态下运行的程序只能执行普通指令，只能访问用户的地址空间。核心态用于运行操作系统内核程序，用户态用于运行应用程序。中断、异常（包括系统调用）会导致正在运行的用户进程进入核心态。什么是进程和线程？应用程序可以采用多进程实现，也可以采用多线程实现，试分析这两种实现方法对应用程序的运行有什么影响？（共10分） 答：进程是程序的一次执行过程，线程是进程的执行单位。采用多进程可以实现并行的应用程序，由于进程之间的计算过程与IO过程的交替重叠地进行，可以减少应用程序的IO等待时间，提高CPU的利用率和应用程序的运行速度。采用多线程也可以实现并行的应用程序，由于减少了并行程序的通信和调度切换开销，可以进一步提高应用程序的运行速度。哪些事件的发生会引起进程调度？优先级调度和时间片轮转调度各有什么特点？为了使某个用户进程更快地运行，作为系统管理员可以采用哪些措施？（共10分） 答：引起进程调度的事件有：进程运行结束；正在运行的进程被阻塞；时间片用完；在剥夺调度中某个就绪进程的优先级比当前运行进程高。优先级调度可以保证高优先级进程有相对较短的周转时间，但可能导致低优先级进程被“饿死”。时间片轮转调度可以保证每个进程有被调度的机会，减少平均等待时间，提供较好的响应时间。系统管理员可以提高进程的优先级；挂起其他进程。什么是临界区？实现临界区需要满足哪些条件？下面是实现信号量及P、V操作的程序，你认为程序有问题吗？说明理由。（共10分） type semaphore=recordvalue: integer;L: queue of process;end;var S: semaphore;P(S): S.value=S.value-1;if S.value0 thenbegin进程p按照优先级的大小挂入S.L中；block(p);end;V(S): S.value=S.value+1;if S.value0 thenbegin从S.L头部取出进程p；wakeup(p);end;答：临界区是指操作临界资源、需要互斥执行的程序段。实现临界区需要满足的条件：有空即进，单一进入，多中择一，有限等待。（或Dijkstra的五个准则）由于进程是按照优先级的顺序被允许进入临界区，低优先级进程可能被永远拒绝在临界区之外，因此不能满足“有限等待”的原则。在页式存储管理系统中，什么时候为进程分配内存？分配的单位是什么？简述下面页表项中各个域的作用。（共10分） 答：在页式存储管理系统中，当进程访问到某个不在内存的页面而引起页面例外时，操作系统才为进程分配内存，分配的单位是页帧。合法项：该页面在虚地址空间中是否合法。驻留位：该页面是否在内存中。保护位：该页面是否允许读、写或执行。修改位：该页面是否被“写”过磁盘块号：该页面在磁盘中的位置。页帧号：该页面对应的内存页帧。 I/O控制方式有哪几种？简述它们各自的特点以及如何影响系统的性能。（共10分） 答：IO控制方式有：直接控制、中断控制、DMA方式、IO通道（IO处理机）。直接控制：在IO过程中，CPU需要轮询IO控制器的状态，CPU计算与IO过程只能串行进行。中断控制：在IO过程中，每当设备完成一次IO动作时，由IO控制器向CPU发送一个中断信号，而在此期间CPU可以执行其他程序，因此提高了CPU利用率。DMA：在IO过程中，DMA可以直接访问内存，完成整个数据块（多个连续字节）的传输，不需要CPU的干预，因此CPU的计算过程与IO过程可以并行进行，进一步提高了CPU利用率。IO通道：IO通道可以执行IO程序，控制多个IO设备，完成复杂的数据传输。在IO过程中，CPU只需要向IO通道发送IO请求，后者就能完成整个IO过程。因此CPU的计算过程与IO过程可以完全并行进行，使CPU利用率达到最高。简述操作系统的文件保护机制。文件句柄可以通过创建子进程传递给子进程使用，但不能传递给其他进程使用，为什么？（共10分） 答：文件的创建者为文件规定访问权限，规定哪些用户对文件拥有哪些访问权限（读、写、执行）；文件访问权限保存在FCB中，当用户打开文件时，操作系统根据FCB中的访问权限决定是否批准用户要求的访问权限；批准的访问权限保存在进程的FOB中，当用户操作文件时，操作系统检查用户的操作是否在FOB中的访问权限范围之内，否则拒绝执行用户的文件操作。文件句柄是操作系统批准进程使用文件的唯一凭证，是进程PCB中的活动名字表的索引。子进程继承和拷贝了父进程的PCB和所有资源，也继承了父进程的文件句柄和活动名字表，所以子进程可以使用父进程传递的文件句柄。因为每个进程有自己的活动名字表，所以不同进程之间不能交换使用文件句柄。