操作系统复习要点+习题2016

“操作系统原理”复习要点与习题第一章操作系统引论1.1 操作系统目标和作用1、下列选择中， （）不是操作系统关心的主要问题。A 管理计算机裸机 B 设计提供用户与计算机硬件系统间的界面C 管理计算机系统资源 D 高级程序设计语言的编译器2、说明操作系统与硬件、其他系统软件以及用户之间的关系。3、从用户角度看，操作系统是（） 。A 计算机资源的管理者 B 计算机工作流程的组织者C 用户与计算机之间的接口 D 由按层次结构组成的软件模块的集合1.2 操作系统发展过程1、引入多道程序技术的前提条件之一是系统具有（） 。A 多个 cpu B 多个终端C 中断功能 D 分时功能2、判断：所谓多道程序设计，即指每一时刻有若干个进程在执行。 （）3、判断：采用多道程序设计的系统中，系统的程序道数越多，系统效率越高。 （）4、判断：由于采用了分时技术，用户可以独占计算机的资源。5、分布式操作系统与网络操作系统本质上的不同之处体现在哪些方面？答：实现各计算机之间的通信；共享网络中的资源；满足较大规模的应用；系统中若干台计算机相互协同完成同一任务6、若程序 A 和 B 单独执行时分别用 TA 和 TB，TA=1h，TB=1.5h，其中处理器工作时间分别为 TA=18min，TB=27min。如果采用多道程序设计方法，让 A，B 并行工作，假定处理器利用率达到 50%，另加 15min 系统开销，请问系统效率提高百分之几？7、在操作系统中引入并发可以提高系统效率，若有两个程序 A 和 B，A 程序执行时所做的工作按次序需要用 cpu：10s，设备 1：5s，cpu：5s，设备 2：10s，cpu10s；程序 B 执行时所做的工作按次序需要用设备 1：10s，cpu：10s，设备 2：5s，cpu：5s，设备 2：10s。如果在顺序环境下执行两个程序，则 cpu 的利用率为（） ；如果在并发环境下执行两个程序，则 cpu 的利用率为（） 。8、设某计算机系统有一个 cpu、一台输入设备、一台打印机。现有两个进程同时进入就绪状态，且进程 A 先得到 cpu 运行，进程 B 后运行。进程 A 的运行轨迹为：计算 50ms，打印信息 100ms，再计算 50ms，打印信息 100ms。进程 B 的运行轨迹为：计算 50ms，输入数据 80ms，再计算 100ms，结束。试画出它们的时序关系图（可用甘特图）并说明：（1）运行过程中，cpu 有无空闲等待？计算 cpu 利用率。 （2）进程 A 和 B 运行过程中有无等待现象？9、判断：多道程序设计是利用了 CPU 和通道的并行工作来提高系统利用率的。 （）10、判断：多道程序设计可以缩短系统中作业的执行时间。 （）11、判断：在一个兼顾分时操作系统和批处理系统中，通常把终端作业称为前台作业，而把批处理型作业称为后台作业。 （）12、判断：批处理系统不允许用户随时干预自己程序的运行。 （）13、判断：Windows 操作系统完全继承了分时系统的特点。 （）14、(C)不是 Unix 系统的特色。A 交互的分时系统 B 以全局变量为中心的模块结构C 模块之间调用关系简明 D 可以分成内核和外壳15、实现多道程序系统的最主要硬件支持是什么？16、填空：在一台主机上同时连接多台终端，多个用户可以通过终端同时交互使用计算机资源，这种系统称为（）操作系统；允许多个用户将多个作业提交给计算机集中处理的操作系统称为（） ；计算机系统能及时处理过程控制数据并作出响应的操作系统称为（） 。17、分时系统的一个重要性能是响应时间，下述（）因素与改善响应时间有关。ACPU 速度快 B 时间片 C 轮转调度法D 优先数+非抢占式调度算法 E 进程数目增加。18、衡量整个计算机性能的指标有（） 。A 用户接口 B 资源利用率 C 系统中进程数量；D 吞吐量 E 周转时间。19、判断：单用户系统中，任何时刻，只能有一个用户进程。 （）20、填空：操作系统的主要性能参数有系统资源利用率、系统吞吐量。21、下列作业类型中，适合在分时系统中运行的有_、_；适合在批处理系统中运行的有_、_。A 学习编程 B 数据统计C 发生电子邮件 D 整理硬盘22、判断：linux 是与 Unix 兼容的操作系统，它不仅仅是只能运行在 PC 机上。 （）1.3 操作系统的基本特性1、判断：并发是并行的不同表述，其原理相同。 （）2、并发性的概念是。3、在单处理机系统中实现并发技术后，判断：（1）各进程在某一时刻并行运行，cpu 与外设间并行工作；（）（2）各进程在一个时间段内并行运行，cpu 与外设间串行工作；（）（3）各进程在一个时间段内并行运行，cpu 与外设间并行工作。 （）2、填空：现代操作系统的两个最基本的特征是、 。1.4 操作系统的主要功能1、在用户程序中要将一个字符送到显示器上显示，使用操作系统提供的（）接口。A 系统调用 B 函数C 原语 D 子程序2、系统调用的作用是什么？请给出实现系统调用的步骤。3、用户程序向系统提出使用外设的请求方式是（） 。A 作业申请 B 原语C 系统调用 D I/O 指令4、判断：系统调用与用户程序之间的调用不同之处是处理机状态的改变。 （）5、判断：命令解释程序是操作系统的一个程序，它必须在核心态下运行。 （）6、用户进程通过系统调用 fork 创建一个新进程，在执行系统调用前，用户进程运行在（） ；在执行 fork 过程中，用户进程运行在（） 。A 系统态 B 用户态C 系统态或用户态 D 内部态6、判断：系统调用命令就是访管指令，它的功能是由硬件直接提供的。 （）7、比较一般的过程调用和系统调用。第二章进程管理2.1 进程的基本概念1、进程申请打印输出完成向系统发出中断后，进程的状态变化为。2、判断：当一个进程从等待态变为就绪态，则一定有一个进程从就绪态变成运行态。 （）3、如果一个单处理机系统中有 N 个进程，运行进程最多几个，最少几个？就绪进程最多几个，最少几个？等待进程最多几个，最少几个？4、判断：在一个 N 个进程的单处理机系统中，有可能出现 N 个进程都被阻塞的情况。 （）5、关于进程状态，判断：（1）进程一旦形成，首先进入的是运行状态。 （）（2）一个进程必须经过进程的三个基本状态才能结束。 （）（3）进程可能同时处于某几种基本状态中。 （）（4）分时系统中，一个正在运行的进程的时间片到，该进程将转入就绪状态。 （）6、只能在管态下执行的指令有：从内存中取数指令；把运算结果写内存指令；算术运算指令；I/O 指令；读时钟指令；置时钟指令、寄存器清零指令；屏蔽所有中断；改变存储器映像图；改变磁盘空间分配位图。7、在一个分时系统中，用户提交了一个作业，作业内容包括：请求内存缓冲区；计算并将结果存于内存缓冲区；请求打印机；将缓冲区中的内容在打印机上输出；释放打印机；释放内存；结束。8、判断：在单 CPU 的系统中，任何时刻都有一个进程处于运行状态。 （）9、判断：进程申请 CPU 得不到满足时，其状态变为阻塞态。 （）10、能从 1 种状态转变为 3 种状态的是（）：A 就绪；B 阻塞；C 完成；D 执行11、判断：进程在运行中，可以自行修改自己的 PCB。 （）12、判断：当进程申请 CPU 得不到满足时，它将处于阻塞状态。 （）13、判断：当进程由执行状态变为就绪状态时，CPU 现场信息必须被保存在 PCB 中。 （）14、操作系统通过 PCB 来控制和管理进程，用户进程可从 PCB 中读出与本身运行状态相关的信息。15、进程和程序直接可以形成一对一、一对多、多对一、多对多的关系，请分别举例说明在什么情况下会形成这样的关系？16、在分时系统中，导致进程创建的典型事件是（2） （选项：用户注册；用户登录；用户记账） ；在批处理系统中，导致进程创建的典型事件是（2） （选项：作业录入；作业调度；进程调度） ；由系统专门为允许中的应用进程创建新进程的事件是（） （选项：分配资源；进行通信；共享资源） ；（） （选项：分配 PCB；分配内存；分配 CPU；分配外设；插入就绪队列）不是创建进程所必需的步骤。17、系统有 n（n2）个进程，且当前不再执行进程调度程序，判断下述情况是否可能发生：（1）有一个运行进程，没有就绪进程，n-1 个阻塞进程。 （）（2）有一个运行进程，有一个就绪进程，n-2 个阻塞进程。 （）（3）有一个运行进程，n-1 个就绪进程，没有阻塞进程。 （）（4）没有运行进程，有 2 个就绪进程，n-2 个阻塞进程。 （）18、判断：在单处理机上，进程就绪队列和阻塞队列都只能由一个。 （）19、下列内容中属于进程上下文的是（） 。A 用户打开文件表； B PCB； C 中断向量； E 核心栈2.2 进程控制1、下列程序执行时，系统的输出可能是什么？a=55;pid=fork();if (pid=0)sleep(5);a=99;sleep(5);printf(“child leavingn”);exit(0);Else sleep(7);Printf(“a=%dn”,a);Wait(0);Printf(“parent child exitedn”);2.3 进程同步1、临界资源：P1、P2 两个进程执行代码相同，共享 total 变量：inti;(for i=1;i=1 then y=y+1;Z=y;P2: x=0;t=0;If x=1 then t=t+2;U=t;8、双进程临界区问题的算法，其中布尔型数组 blicked2初始值为false，false，整型 turn初始值为 0，id 代表进程编号（ 0，1） ，请说明正确否？（违反忙则等待原则）doblockedid=true;While(turn!=id)While(blocked1-id);Turn=id;编号为 id 的进程的临界区Blockedid=false;编号为 id 的进程的非临界区while（true） ；9、在具有 N 个进程的系统中，允许 M 个进程（NM1）同时进入它们的临界区，其信号量 S 的值的变化范围是（） ，处于等待状态的进程数最多是个。10、判断以下解决双进程临界区问题的算法是否正确：Process Pi(i=0,1):DoFlagi=true;While(flag1-i);critical sectionflagi=false;remainder sectionwhile(1);11、用 V 操作唤醒一个等待进程时，被唤醒进程的状态变为（） 。A 运行；B 等待；C 就绪；E 完成12、若有 3 个进程共享一个互斥段，每次最多允许两个进程进入互斥段，则信号量的变化范围是。13、关于进程同步与互斥的说法，判断：（1）进程的同步与互斥都涉及到并发进程访问共享资源的问题。 （）（2）进程的同步是进程互斥的一种特殊情况。 （）（3）进程的互斥是进程同步的特例，互斥进程是竞争共享资源的使用，而同步进程之间必然存在依赖关系。 （）（4）进程互斥和进程同步有时候也称为进程同步。 （）14、判断：临界区是不可中断的程序。 （）15、判断：如果在加锁法实现互斥时，将未进入临界区的进程排队等待，从而让其有被再调度的机会，加锁法和 P、V 原语实现互斥时其效果是相同的。 （）16、由于并发进程执行的随机性，一个进程对另一个进程的影响是不可预测的，甚至造成结果的不正确，下面对造成不正确的因素的描述正确的是（） 。A 与时间有关； B 与进程占用的处理机有关；C 只与执行速度有关； D 只与外界的影响有关17、有两个优先级相同的进程 A、B 如下，令信号量 S1 和 S2 的初值均为 0，已知 Z=3，则 A、B 并发运行结束后 X、Y 、Z 的值分别是：A BY=2;Y=Y+3;V(S1);Z=Y+0;P(S2);Z=Y+Z;X=2;X=X+3;P(S1);X=X+Y;V(S2);Y=Y+Z;18、信号量是一个整型变量，可在其上做加 1 或减 1 的操作。2.4 经典进程同步问题1、一个供应商用汽车给某超市送货，并把汽车上的货物用超市的三轮车运到仓库中，超市的工作人员也用三轮车从仓库中取货去出售。假设共有 3 辆三轮车，仓库中只能容纳 10 辆三轮车的货物，且每次从汽车上取货只能共给一辆三轮车，仓库也只能容纳一辆三轮车进入。用信号量实现向仓库中送货及从仓库中取货的同步算法。2、有一个仓库，可以存放 A、B 两种产品，但要求： 每次只能存入一种产品（A 或 B） ； A 产品数量B 产品数量M； B 产品数量A 产品数量N；其中 M、N 是正整数，使用 P、V 操作描述产品 A 与产品 B 的入库过程。3、一组生产者进程和一组消费者进程共享 10 个缓冲区，每个缓冲区可以存放一个整数；生产者进程每次一次性向 3 个缓冲区写入 3 个整数，消费者进程每次从缓冲区取出一个整数。用信号量实现进程的同步关系。4、写者优先的读者写者问题：5、有座可双向通行的单车道桥，最大载重负荷为 4 辆汽车。请给出任一辆车通过该桥的管理算法。6、设公共汽车上，司机和售票员的活动分别是：司机的活动 售票员的活动启动车辆；正常行车；到站停车；关车门；售票；开车门；在汽车不断地到站、停车、行驶过程中，这两个活动有什么同步关系？用 P、V 操作实现它们的同步。7、桌子上有一个空盘子，允许存放一只水果，爸爸可以向盘中放苹果，妈妈向盘子中放橘子，女儿专门吃盘子中的苹果，儿子专门吃盘子中的橘子。规定当盘子空的时候一次只能放一只水果，请用信号量实现他们之间的同步与互斥。8、进程 A1、A2、An1 通过 m 个缓冲区向进程 B1、B2Bn2 不断地发送消息。发送和接收工作遵循如下规则：（1） 每个发送进程一次发送一个消息，写入一个缓冲区，缓冲区大小等于消息长度；（2） 对每一个消息，B1， B2，Bn 都必须接收一次，读入各自的数据区内；（3）m 个缓冲区都满时，发送进程等待；没有可读的消息时，接收进程等待。9、进程 A、B、C 坐在圆桌旁讨论问题（面朝圆桌） ，每个人都从其右边那个人的信箱里取得讨论的问题，回答完一个问题后提出一个新问题放在左边的信箱中。假设 A 右边的信箱可放 3 个问题，B 右边的信箱可以放 2 个问题，C 右边的信箱可以放 3 个问题，初始时A 右边的信箱中有 2 个问题。用信号量写出三个人讨论问题的同步算法。ABC信箱 A信箱 C信箱 B10、战地指挥官通过无线电不断向他的三个士兵下达作战指令，但是他必须在得到所有士兵对前一条指令的“确认”之后才能下达新的指令。请用信号量或管程进行指挥官和士兵之间的协同管理。11、有三个并发进程 R,M,P，它们共享了一个可循环使用的缓冲区 B，该缓冲区共有 N 个单元。进程 R 负责从输入设备读信息，每读一个字符后，把它存入缓冲区 B 的一个单元中；进程 M 负责处理读入的字符，若发现读入的字符中有空格符是，则把它改成“， ”；进程 P负责吧处理后的字符取出并打印输出。当缓冲区单元中的字符被进程 P 取出后，则又可用来存放下一次读入的字符。用 P，V 操作写出能正确并发执行的程序。12、有 4 个进程 A,B,C,D 共享一个缓冲区，进程 A 负责循环地从文件读一个整数放入缓冲区，进程 B 从缓冲区取出 MOD 3 为 0 的整数并累计求和；进程 C 从缓冲区取出 MOD 3为 1 的整数并累计求和；进程 D 从缓冲区取出 MOD 3 为 2 的整数并累计求和.请用 PV 操作写出能够正确执行的程序。2.5 进程通信1、在 UNIX 中， （）用于把一个进程的输出连接到另一个进程的输入。A 普通文件；B 索引文件；C 目录文件；D 管道文件2、关于进程通信的说法，判断：（1）进程通信有两种方式，直接通信和间接通信。 （）（2）直接通信固定在一对进程之间。 （）（3）间接通信是通过第三个进程转发信件的，不必在两个进程间直接相互通信。 （）（4）间接通信方式以信箱为媒介实现通信，信箱由接收信件的进程设置。 （）2.6 线程1、以下描述中， （）并不是多线程系统的特长。A 利用线程并行地执行矩阵乘法运算；B Web 服务器利用线程响应 HTTP 请求；C 键盘驱动程序为每一个正在运行的应用配备一个行程，用来响应该应用的键盘输入；D 基于 GUI 的 debugger 用不同的线程分别处理用户输入、计算、跟踪等操作。2、若一个进程拥有 100 个线程，这些线程属于用户级线程，则该进程在系统调度执行时间上占用（）个时间片。A 1；B 100；C 1/100；D 03、判断：属于同一个进程的线程可以共享进程的程序段和数据段。 （）4、关于进程和线程的说法，判断：（1）线程是进程中可独立执行的子任务，一个进程可以包含一个多多个线程，一个线程可以属于一个或多个进程。 （）（2）线程又称为轻型进程，因为线程都比进程小。 （）（3）多线程技术具有明显的优越性，如速度快、通信简便、并行性高等。 （）（4）由于线程不作为资源分配单位，线程之间可以无约束地并行执行。 （）第三章处理机调度与死锁3.1 调度算法1、既考虑作业的执行时间又考虑作业的等待时间的调度算法是（） 。 （选项：短作业优先；先来先服务；响应比高者优先；优先级调度）2、给定一组作业 J1,J2,Jn，它们的运行时间分别为 T1,T2,Tn，假定这些作业是同时到达，并且将在一台 cpu 上按单道方式运行。证明：若按最短作业优先调度算法运行这些作业，则平均周转时间最短。3、判断：在剥夺优先级调度方式下，现运行进程的优先级不低于系统中所有进程的优先级。4、设某计算机系统有一个 cpu，一台输入设备，一台打印机。现有两个进程同时进入就绪状态，且进程 A 先得到 cpu 运行，进程 B 后运行。进程 A 的运动轨迹为：计算 50ms，打印信息 100ms，再计算 50ms，打印信息 100ms 结束。进程 B 的运行轨迹为：计算 50ms，输入数据 80ms，再计算 100ms，结束。试画出它们的时序关系图，并说明开始运行后，cpu 有无空闲等待？计算 cpu 的利用率。5、一个操作系统具有分时兼批处理的功能，设个一个合理的调度策略，使得分时作业响应快，批作业也能及时得到处理。6、一个具有分时兼批处理功能的操作系统应怎样调度和管理作业?7、现有两道作业同时执行，一道以计算为主，另一道以输出为主，应该如何为两作业设置处理器的优先级？8、有 5 个待运行的作业为 A,B,C,D,E，各自运行时间为 9，6，3，5，x，试问采用哪种运行次序使得平均响应时间最短？提示：假设 x3，x 在 3 和 5 间，在 5 和 6 间，在 6 和 9 间分别讨论。9、某个操作系统的设计目标是同时支持实时任务和交互式任务，它的实现采用混合式多线程策略，处理器调度策略采用多队列策略，在系统资源不足时，可采用中级调度来平衡系统负载。（1）问该系统中存在着哪些与处理器调度有关的实体？（进程、内核级线程、用户级线程）（2）设计一个合理的多队列进程调度策略，它既能满足实时任务调度的需要，又能从外设访问角度来满足交互式任务调度的需要。10、假设一个计算机系统具有如下特征：处理一次中断，平均耗时 1ms；一次进程调度，平均耗时 2ms；将 CPU 分配给选中的进程，又平均需要 1ms。再假设其定时器芯片每秒产生 100 次中断，问：（1）系统将百分之几的 CPU 时间用于时钟中断处理？（提示：每秒处理中断的时间是100ms，100ms/1s=10%（2）如果采用轮转法调度，10 个时钟中断为一个时间片，那么，系统将百分之几的 CPU时间用于进程调度（包括调度、分配 CPU 和引起调度的时钟中断处理时间）？11、有一个多道批处理系统，作业调度采用“短作业优先”调度算法；进程调度采用“优先数抢占式”调度算法，且优先数越小优先级越高。如系统拥有打印机一台，采用静态方法分配，忽略系统的调度开销。现有如下作业序列到达系统：作业名 到达系统时间 Cpu 运行时间 打印机需求 优先数J1 14：00 40min 1 4J2 14：20 30min 0 2J3 14：30 50min 1 3J4 14：50 20min 0 5J5 15：00 10min 1 1回答：（1）按作业运行结束的次序排序；（2）作业的平均周转时间和平均带权周转时间是多少？提示：作业调度与内存大小有关，本题没有给条件，所以只需考虑进程调度，得出结束次序为：J2,J1,J5,J3,J4.12、设在某多道程序系统中有用户使用的内存 100KB，打印机 1 台。系统采用可变分区动态分配算法管理内存，而对打印机采用静态分配。假设输入输出操作时间忽略不计，采用最短剩余时间优先的进程调度算法，进程剩余时间相同时采用先来先服务的算法，进程调度时间选择在进程执行结束或新进程创建时。现有进程如下：进程 创建时间 要求执行时间 要求内存 申请打印机0 0 8 15KB 11 4 4 30KB 12 10 1 60KB 03 11 20 20KB 14 16 14 10KB 1假设系统优先分配内存低地址区域，且不允许移动，那么：（1）给出进程调度算法选中进程的次数。（2）全部进程执行结束所用的时间是多少？13、就绪队列中有 n 个就绪进程等待 cpu 调度，如果采用不同的调度算法，总共可能有（）种调度顺序。14、一个实时系统使用了 4 个周期事件，其周期分别为 50ms，100ms ，200ms，250ms。假设这 4 个周期事件分别需要 35ms，20ms ，10ms 和 x ms 的 CPU 时间。保持系统可调度的最大 x 值是多少？3.2 死锁的基本概念1、判断：死锁是指系统中的全部进程都处于阻塞状态。 （北京理工 01）2、判断：PV 操作不仅可以用来实现进程同步，还可以用来防止进程的死锁。 （南京理工01）3、有 3 个进程 P1,P2 和 P3 并发工作，进程 P1 需要资