操作系统复习题及其答案.doc

中南大学现代远程教育课程考试操作系统复习题本人承诺：本试卷确为本人独立完成，若有违反愿意接受处理。签名： 学 号： 专业： 学习中心： 题号一二三四总分统分人签字得分一、判断题：判断下列各题的正误。正确的请在题后括号中填“”，错误的请在题后括号中填“”。1在单CPU环境下可以实现“多道程序系统”。 1 2对批处理作业，运行时不需提供相应的作业控制信息。 3程序的并行执行是现代操作系统的一个基本特征。 1 4在多道程序环境下，允许多个程序并发执行。 1 5程序在并发执行时会失去封闭性。 1 6进程的并发执行是指多个进程在一个处理机上同时执行。 2 7顺序性、封闭性和不可再现性都是程序顺序执行时的特征。 2 8进程状态可由就绪状态转换到阻塞状态。 2 9保证“原语”执行时的不被分割，是为了提高其执行速度。 2 10保证“原语”执行时的不被分割，是为了数据的完整性和一致性。 1 11一个批处理型作业的调度可能要经历高级调度、低级调度和中级调度三个阶段。 1 12作业周转时间是指作业需要的运行时间。 2 13由于用户的响应时间要求，因此要求设置大的时间片长度。 2 14采用LRU置换算法时，当驻留集增大时，页故障率一定不会增加。 1 15进程在运行过程中，请问和释放资源顺序不当，同样可以引起死锁。 1 16系统处于不安全状态时一定发生了死锁。 2 17当系统同时具备了死锁的四个必要条件时就肯定会产生死锁。 2 18绝对装入方式需要对内存地址进行重定位。 2 19静态链接方式在程序运行之前，将目标模块和它需要的库函数链接成一个完整的装配模块。 1 20内存的单一连续分配模式只能用在单用户、单任务的OS中。 1 21内存固定分区分配模式只能用在单用户、单任务的OS中。 2 22分页存储管理的引入是为了提高内存利用率。 1 23分段存储管理的引入是为了满足用户（程序员）在编程和使用上多方面的要求。 1 24分页存储管理是离散分配方式，而分段存储管理是连续分配方式。 2 25系统中的各个部件，如CPU、存储设备等的连接都是由总线设备来实现的。 1 26通道与CPU共享内存。 2 27文件管理是处于操作系统的用户态。 2 28在文件的索引存取方法中，允许随意存取文件中的一个记录。 29在文件系统支持下，用户也需知道文件存放的物理地址。 30文件的链接结构可提高随机访问文件的速度。 二、填空题。1.操作系统的基本任务是( )。2.从资源分配的角度看，P(wait)操作意味着向系统( )一个资源，V(signal)操作意味着( )一个资源。3.一个批处理型作业，从进入系统并驻留在外存的后备队列上开始，直至作业运行完毕，可能要经历下述三级调度（ ）、（ ）、（ ）。4.产生死锁的四个必要条件是（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。5.（ ）称之为“页内碎片”。6.文件按其用途可分为：用户文件、（）和（）。7.分时系统的四个主要特征特征是（ ）、（ ）、（ ）、（ ）。8.进程调度分为以下两种方式（ ）、（ ）。9.死锁的必要条件之一是“互斥”，该条件是指（ ）。 10.根据链接时间的不同，可把链接分为（ ）、（ ）、（ ）三种。11.I/O控制方式主要分为（ ）、（ ）、（ ）。12.直接存储器DMA方式是专对（ ）设备进行I/O控制的。13.多道批处理系统的优缺点主要有（ ）、（ ）、（ ）。14.程序的并发执行的特征有（ ）、（ ）、（ ）。15.调度队列模型分为（ ）、（ ）、（ ）。16.程序的装入分为（ ）、（ ）、（ ）。17.缓冲区可工作在（ ）、（ ）、（ ）和提取输出四种工作方式下。18.存储在磁带上的文件是（ ）文件。（哪种物理结构的文件）19.运行过程中，进程可能具有（ ）、（ ）、（ ）三种状态。20.多道程序系统中设置( )和( )两种指令；相应有( )和( )两种处理机状态。21.先来先服务(FCFS)调度算法既可用于( )调度，也可用于( )调度。22.死锁的四个必要条件是（ ）、（ ）、（ ）和循环等待资源。23.紧凑是指（ ）。24.LRU置换算法是将驻留集中的（ ）页面换出内存。25.常用的操作系统有( )、( )、( )、( )等。26.在进程的轮转调度算法中，如果时间片为无穷大，则轮转调度就变为( )调度。27.确定进程优先权的依据有( )、( )、( )三个方面。28.死锁的必要条件是（ ）、（ ）、（ ）、（ ）。29.虚拟存储器是指( )。30.SPOOLING技术是通过（ ）实现对外设输入输出控制的。31.多道批处理系统具有（ ）、（ ）和（ ）特征。32.原语在操作其间是（ ）。33.设某进程的访问串为：1，3，1，2，4，分配给它的页框数为3，按FIFO页面置换算法，当访问4号页面时，应淘汰( )号页面。34.动态重定位分区分配算法与动态分配算法相比增加了（）功能。35.局部性原理包括（ ）、（ ）。36.中断向量表中存的是（ ）。37.操作系统主要是对（ ）、（ ）、（ ）、（ ）四种资源进行管理。38.临界区是指（ ）。39.处于执行状态的进程，若其“时间片结束”，则该进程在三种基本状态中应从（ ）状态变为（ ）状态。40.可变分区分配技术会造成（ ）问题。三、简答题。1简述用户控制计算机的方式。2操作系统的设置目标有哪些？3操作系统的主要功能是什么？4试列出三种进程调度算法，并简述其工作原理。5在创建一个进程时，所要完成的工作有哪些？6在高级通信机制中，进程有哪几种通信方式？7请详细说明P、V操作的物理意义。8在分时系统中，是否应设置作业调度？为什么？9用文字描述银行家算法的基本思想。10何为页表和快表？它们各起什么作用。11分段保护的方法通常有哪些？12在段页式存储管理方式中，为什么段表的每一栏都要给出页表的长度？13提高磁盘I/O速度的方法有哪些？并分别加以简单的说明。14简述“打开文件”操作的系统处理过程。15磁盘文件有哪些组织方式？叙述各种文件组织方式的特点。16PCB中主要包括哪些基本信息？17一般来说，文件系统应具备哪些功能?18何谓多道程序？叙述多道程序的主要特征和优点。四、综合题。1什么是临界资源、临界区？请详述临界区的使用原则？ 2设某分时系统采用时间片轮转发实施进程调度，进程有三种基本状态：执行、就绪和等待。试说明：（1）进程进行下列状态变化的典型原因：执行等待就绪执行就绪（2）该系统中引起进程调度的三种主要原因。3有5个待运行的作业A、B、C、D、E，它们的运行时间分别为10，6，2，4和8个时间单位，其提交时间完全相同，其优先级分别为3，2，5，1，4。其中5级为最高优先级，对于下列调度算法，计算其平均周转时间。轮转调度算法（时间片为2个时间单位）优先级调度4请比较分页存储管理与分段存储管理的异同。5在页式虚存系统中，一程序的页面走向（访问串）为：1，2，3，4，1，2，5，1，2，3，4，5，求分配给该程序的页帧数（驻留集）分别为3和4时，采用FIFO和LRU两种置换算法的页故障次数。结果说明了什么？ 6某系统使用两级页表，页的大小是212字节，虚地址是32位。地址的前8位用作一级页表的索引。求：（1）有多少位用来指定二级索引？（2）一级页表中有多少项？ （3）二级页表中有多少项？ （4）虚地址空间中有多少页？参考答案：一、判断题。111212122231323414245152561626717278182891929102030二、填空题。1.对计算机系统资源进行管理，给用户使用计算机提供一个友好接口2.申请，释放3.低级调度、中级调度、高级调度4.互斥条件，请求和保持条件，不剥夺条件，环路等待条件5.进程的最后一页经常装不满一块而形成了不可利用的碎片6.系统文件，库文件7.多路性，独立性，及时性，交互性8.非抢占方式、抢占方式9. 对所分配的资源进行排它性的使用，即在一段时间内资源只有一个进程占用10.静态链接、装入时动态链接、行时动态链接11.程序I/O方式、中断驱动I/O控制方式、直接存储器访问DMAI/O控制方式12.37. 块13.资源利用率高、系统吞吐量大、平均周转时间长、无交互能力14.间断性、失去封闭性、不可再现性15. 仅有进程调度的调度队列模型、具有高级和低级调度的调度队列模型、具有高级和低级调度的调度队列模型16.绝对装入方式、可重定位装入方式、动态运行时装入方式17.收容输入、提取输入、收容输出18.35. 顺序19.就绪(Ready)状态、执行状态、阻塞状态20.特权 非特权 管态/系统态 目态/用户态21.作业 进程22.互斥使用资源 占用并等待资源 不可抢夺资源放23.把多个分散的内存小分区拼接成大分区的方法24.最近最久未使用的25.MsDos、OS/2、Windows、Unix、Linux等都可以26.先来先服务27.进程类型、进程对资源的需求、用户要求28.互斥条件 请求和保持条件 不剥夺条件 环路等待条件29.具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量加以扩充的一种存储器系统30.8. 模拟脱机输入输出程序31.多道性，无序性，调度性32.不可以被中断33.134.紧凑35.时间局部性 空间局部性36.中断服务程序的入口地址37.处理器 存储器 文件 I/O设备38.对临界资源进行访问的代码区39.执行 就绪40.碎片三、简答题。1用户有三种方式控制计算机：命令方式。这是指由OS提供了一组联机命令(语言)，用户可通过键盘输入有关命令，来直接操纵计算机系统。系统调用方式。OS提供了一组系统调用，用户可在自己的应用程序中通过相应的系统调用，来操纵计算机。图形、窗口方式。用户通过屏幕上的窗口和图标来操纵计算机系统和运行自己的程序。通过屏幕上的窗口和图标来操纵计算机系统和运行自己的程序。2答：(1) 方便性：操作系统为用户提供良好的、一致的用户接口。(2) 有效性：有效地管理和分配硬件、软件资源，合理地组织计算机的工作流程，提高系统工作效率。(3) 可扩充性：为满足计算机硬件与体系结构的发展以及应用不断扩大的要求，操作系统应能方便地扩展新的功能。(4) 开放性：指的是产品和技术之间相互连接和协作的能力。3（1）处理机管理（2）存储器管理（3）设备管理（4）文件管理（5）用户接口4答：先来先服务调度算法：按照进程到达的先后顺序，先来的先接受服务最短作业优先调度算法：在就绪队列中挑选所需要服务时间最短的进程接受服务时间片轮转调度算法：给每个进程分配等长的服务时间，时间用完则调度新的进程接受服务5答：申请空白PCB。为新进程分配唯一的数字标识符，并从PCB集合中索取一空白PCB； 为新进程分配资源。包括必要的内存，进程需要的其它资源； 初始化进程控制块。包括初始化标识符信息，处理机状态信息，处理机控制信息等； 将新进程插入就绪队列。6高级通信机制可分为三大类：（1）共享存储器系统。相互通信的进程之间共享某些数据结构或共享存储区；（2）消息传递系统。进程之间的数据交换以消息为单位，进行直接的或间接的通信；（3）管道通信。管道体现为一个文件，发送信息的进程以字符流形式将数据送入管道，接收进程可以从管道中读取数据。7P（S）: while S0时的信号量数值表示该类资源的可用资源数；S=0表示已无该类资源可供分配，申请进程入等待队列，此时s的绝对值表示等待队列的进程数。（3分）V(S): S:=S+1; 表示进程释放一个资源给系统。如果此时s的值小于、等于0，表示有进程在该信号量队列中等待，唤醒其中之一。S:=S+1表示进程释放一个单位的该类可用资源。（3分）8分时系统中，为了能及时响应，用户通过键盘输入的命令或数据等，都是直接送入内存，因而无需配置作业调度。9银行家算法的基本思想是：将系统中的所有资源比做银行家的资金，每进行一次资源的分配，银行家都要从当前的资源分配情况出发，计算这种分配方案的安全性，如果是安全的，则进行分配，否则选择其它可能的分配方案。这样，每次分配都计算安全性，从而可以避免死锁的发生。10页表指出逻辑地址中的页号与所占主存块号的对应关系。 作用：页式存储管理在用动态重定位方式装入作业时，要利用页表做地址转换工作。 快表就是存放在高速缓冲存储器的部分页表。它起页表相同的作用。 由于采用页表做地址转换，读写内存数据时CPU要访问两次主存。有了快表，有时只要访问一次高速缓冲存储器，一次主存，这样可加速查找并提高指令执行速度。11答：分段保护的方法通常有：越界检查。在段表寄存器中存放有段表长度信息，在进行存储访问时，将逻辑地址空间的段号与段表长度进行比较，如段号等于或大于段表长度，将发出越界中断信号；存取控制检查。段表中设置存取控制字段，用于规定对该字段的访问方式；环保护机构。环按高低编号，数据按不同的级别分布在各个环中，访问时，进程按自己所处的环级别对处在不同级别环中的资源进按环规则行访问。12在段页式系统中，地址结构由段号、段内页号、页内地址组成，在断表中通过段号获得相应的页表大小，然后看段内页号是否超过页表大小，如果超过，则发生越界中断。13磁盘访问时间分为寻道时间、旋转延迟时间、传输时间。为提高磁盘传输效率，软件应着重考虑减少寻道时间和延迟时间，是磁盘平均服务时间最短。提高速度的磁盘调度方法：(1) 先来先服务，根据进程请求访问磁盘的时间顺序进行调度；(2) 最短寻道时间优先，选择使磁头臂从当前位置开始移动最少磁盘I/O请求；(3) SCAN算法，要求磁头臂仅仅沿一个方向移动，避免饿死的情况；(4) C-SCAN算法，C-SCAN策略把扫描限定在一个方向。14用户要使用一个已经存放在存储介质上的文件前，必须先提出“打开文件”要求。这时用户也必须向系统提供参数：用户名、文件名、存取方式、存储设备类型、口令等。系统在接到用户的“打开文件”要求后，找出该用户的文件目录，当文件目录不在主存储器中时还必须把它读到主存储器中；然后检索文件目录，指出与用户要求相符合的目录项，取出文件存放的物理地址。 对索引文件还必须把该文件的索引表存放在主存储器中，以便后继的读写操作能快速进行。15文件组织方式有顺序文件、链接文件、索引文件。顺序文件把逻辑文件中的记录顺序地存储在连续的物理块中，这样，在顺序文件中所记录的次序，与他们在存储介质的次序一致。链接文件把文件中的各个记录可以存放在不同的各个物理盘块中，通过物理块中的链接指针，将它们连接成一个链表。索引文件把文件中的各个记录可存储在不相邻的各个物理块中，为每个文件建立一个索引表，来实现记录和物理块之间的映射。16在PCB中，主要包括四方面用于描述和控制进程运行的信息：进程标识符信息、处理机状态信息、进程调度信息、 进程控制信息。17答：一般说来，文件系统应具备以下功能：(1) 文件管理能够按照用户要求创建新文件、删除旧文件，对指定的文件读、写等操作。(2) 目录管理根据用户要求创建或删除目录文件，对用户指定的文件进行检索和权限验证、更改工作目录等。(3) 文件存储空间的管理由文件系统对文件存储空间进行统一管理。(4) 文件的共享和保护在系统控制下使一个用户可共享其他用户的文件。另外，文件系统应提供可靠的保护和保密措施。(5) 提供方便的接口为用户提供统一的文件方式，从而实现“按名存取”。18答：所谓多道程序设计是指在内存中装入多道作业，使它们同时运行、共享系统资源。在单处理机系统中，内存中的作业只是在宏观上“同时”运行，即指多道作业都已开始运行，但尚未完成。在微观上，各作业是交替执行。任意时刻只有一道作业在处理机上运行。四、综合题。1答：临界资源：由多个进程互斥访问的资源 临界区：每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区 临界区使用原则：（1）空闲让进：当无进程处于临街区时，可允许一个请求进入临界区的进程立即进入自己的临界区。（2）忙则等待：当已有进程进入自己的临界区时，所有其它试图进入临界区的进程必须等待。（3）有限等待：对要求访问临界资源的进程，应保证该进程能在有效时间内进入自己的临界去，以免死等。（4）让权等待：当进程不能进入自己的临界区时，应立即释放处理机，以免忙等。2（1）当进程完成任务所申请的资源不能都满足时由执行状态到等待状态； 当进程所等待的资源都得到满足由等待状态到就绪状态； 当进程被新一轮的调度选中进入CPU中执行由就绪状态到执行状态； 当正在执行的进程所分配的时间片耗完由执行状态到就绪状态； （2）进程阻塞，进程完成，进程时间片用完。3结束次序为C-D-B-E-A C的结束时间为2510D的结束时间为25（42）418B的结束时间为18（64）324E的结束时间为 24（86）228A的结束时间为 28（108）30所以平均周转时间T（1018242830）1/522（时间单位） 采用优先级调度算法，结束的次序为C-E-A-B-D平均周转时间T=(210202630)/5=17.6（时间单位）4同：两者都采用离散分配方式，且都要通过地址映射机构来实现地址转换。异：（1）页是信息的物理单位，分页是由于系统管理的需要，而不是用户的需要。而段是信息的逻辑单位，分段是为了满足用户的需要。 （2）页的大小固定且由系统确定，段的长度不固定，决定于用户所编写的程序。 （3）分页的作业地址空间是一维的，分段的作业地址空间是二维的。5解： FIFO 驻留集=3 页故障次数=9 FIFO 驻留集=4 页故障次数=10 LRU 驻留集=3 页故障次数=10LRU 驻留集=4 页故障次数=8结论：（1）在FIFO算法中，当驻留集增大时，缺页故障数不一定减少，存在奇异。 （2）LRU并不总比FIFO好6解：（1）12位，因为给定页的大小为212字节，所以要用12位来指定偏移量。这样剩下32-（12+8）=12位 （2）28，8位可以指定28项 （3）212，12位可以指定212项 （4）220，20位可以寻址220页。或者，28个一级页表项的每个页表项都访问有212项的二级页表。28*212=220 操作系统 第 9 页 共 9 页