计算机操作系统期末试卷答案-2014.doc

石家庄经济学院试卷（A、B卷） 2014 学年课程名称： 操作系统 考试形式： 闭 卷一、填空题1. 操作系统最重要的基本特征是共享和并发。 2. 操作系统的基本类型有实时、分时和网络或批处理。3. 在操作系统中，不确定性主要是指执行速度的不确定性和执行结果的不确定性。 4. 用户接口通常分为 操作命令 和 系统调用 两类。 5. 在操作系统中，处理机的状态分为核态 和 用户态 两种。 6. 中断可分为 输入输出中断、 外中断、 硬件故障中断、程序性中断和 访管中断五类。 7. 从结构上讲，每个进程都是由 程序段、数据段 和 进程控制块 三部分组成。 8. 进程控制块 是进程存在的唯一标志。 9. 进程的三种基本状态是运行 、 等待 和 就绪。10. N个进程互斥访问一变量，设置一信号灯S, 则S取值范围是1 n-1。 11. 进程同步机构应遵循的基本准则有空闲让进 、 忙则等待 、 有限等待 和 让权等待。 12. 分页系统中，作业的内部碎片其平均大小为。 13. 在分区式存贮管理中，首次适应法中自由主存队列应 按起始地址从小到大 排序，最佳适应法中自由主存队列应 按分区大小从小到大 排序，最坏适应法中自由主存队列应按 分区大小从大到小 排序。 14. SPOOLING系统由、缓输出程序和 所组成。 15. 设备驱动程序一般分为和两部分。16. 常用的缓冲技术有 双缓冲 、 环形缓冲 和 缓冲池。17. 按I/O控制器智能化程度的高低，可把I/O设备的控制方式分为四类 循环测试I/O方式、中断I/O方式、DMA方式和通道方式。 18. 常用的文件物理结构有连续文件 、 串联文件 和 随即文件等。 19. 管理文件存贮器存贮空间常用的方法有 空白文件目录、 位示图 和 空闲块链等。 20. 文件系统中， 为实现对文件的保护，采用的方法有访问控制矩阵、存取控制表、用户权限表、加密技术 。 二、名词解释1、响应时间 答：响应时间指用户发出请求或者指令到系统做出反应（响应）的时间。2、虚拟存储器 答:指操作系统在内存不够用时，为缓解内存的紧张而同来作为内存使用的一部分硬盘空间。 3、进程同步 答：指一组并发进程因直接制约而互相发送消息、进行互相合作、互相等待，使得各进程按一定的速度执行的过程。 三、简答题1在进程基本状态转换图中，增加换出（将进程换出至辅存）和换入（将进程从辅存中换入至主存）两个操作。试画出进程状态转换图。2什么叫重定位？动态重定位和静态重定位有什么区别？ 答：使一个作业程序装入到与其地址空间不一致的存储空间所引起的对有关地址部分的调整过程叫重定位。静态重定位是由作业装入程序在装入程序时一次性集中完成的，而动态重定位是由专用硬件地址变换机构在程序执行中随着指令的执行动态完成的。 3简述设备分配的基本原则。 答: 1）应考虑设备的固有属性； 2）应考虑分配算法； 3）应考虑设备分配的安全性； 4）应考虑设备的独立性。 4常用的文件物理结构有哪几种？试比较它们的优劣。 答：常用的文件物理结构有 1）连续文件：实现简单，支持直接存取，不便于文件的动态增加、删除。 2）串联文件：便于文件的动态增加、删除，但不支持直接存取。 3）索引文件：采用索引表，便于文件的动态增加、删除，可支持直接存取。 4）文件映照：将物理块链接信息集中存放在FAT中，便于文件的动态增加、删除，也可支持直接存取。53个进程共享7个同类资源。每个进程最多需要3个资源。试问该系统会不会发生死锁？为什么？答：不会发生死锁。因为可通过反证法说明至少有一个进程可获得3个资源，从而推进完毕。 6什么叫进程？进程和程序有什么区别？答：进程就是可并发执行的程序在一数据集合上的一次执行过程。 进程和程序的区别主要体现在：1）进程是动态的，具有一定的生命周期，而程序是静态的；2）进程可并发执行，而没有创建进程的程序是不能执行的；3）进程是操作系统中申请和分配资源的基本单位，而没有创建进程的程序是不能申请资源的； 4）进程包括程序、数据和进程控制块；5）同一程序的多次执行对应多个进程。7简述文件系统应具备的功能。 答： 1）有效组织和管理文件存贮器的存贮空间； 2）提供有效组织和存取数据的方法； 3）支持文件目录，实现按名存取； 4）文件共享； 5）文件保护； 6）提供一组灵活、方便的文件操作。 8简述分段式存储器管理的优点。答：1）便于共享存储器；2）便于存储器保护；3）支持动态数据结构；4）支持动态链接；5）便于实现多段式虚拟存储器。9试写出消息缓冲通信中的发送原语和接受原语。10.简述分段和分页的区别。答：分段和分页有本质的区别： 1）分段是逻辑划分，每个分段逻辑意义完整，而分页是物理划分，每个分页逻辑意义不完整； 2）分段的划分需程序员的参与，而分页的划分是操作系统完成的，对用户是透明的； 3）分段的地址空间是二维的，而分页的地址空间是一维的； 4）分段大小可变，甚至可动态扩充，而分页的大小是固定不变的。11.文件目录一般包括哪些信息？设置文件目录的功能是什么？ 答：文件目录一般包括如下信息：1）文件名；2）文件在辅存上的物理位置，取决于文件的物理结构；3）文件的存取控制信息；4）文件大小、类型及属性；5）其他管理信息，如时间信息等。设置文件目录的功能是实现文件名到物理文件的映射（即实现按名存取），通过多级文件目录，还可提供给用户方便灵活的组织文件的方法，提供灵活的文件命名方法。 12请详细说明可通过哪些途径预防死锁？ 答：预防死锁是通过破坏死锁产生的必要条件来预防死锁发生的，具体如下： 1）剥夺资源法：当进程阻塞时，剥夺该进程已获得的全部资源； 2）全部分配法：当给进程分配资源时一次性地分配给进程所需要的全部资源，如资源不够分配，则进程一个资源都不分配； 3）有序资源分配法：要求进程申请同类资源时采用全部分配的方法，而申请不同类资源时，按资源类别的序号从小到大的顺序申请。 13请详细说明请求分页系统的地址变换过程。答：请求分页系统的地址变换过程如下：（图略去） 1）取逻辑地址分解为页号P和页内偏移w; 2) 根据页号查找页表，获得该页的描述信息； 3）若该页中断位为1，产生缺页中断；4）更新该页的描述信息； 5）根据页块号和页内偏移w，计算物理地址。 14请详细说明分区式存储器管理方案三种放置策略的思想、特点及其自由主存队列的排列方式。15什么叫死锁？死锁产生的必要条件是什么？ 答：两个或两个以上的进程在保持部分资源的同时等待本组其他进程占有的资源而形成的一种循环等待僵局叫死锁。 死锁产生的必要条件是：互斥条件、不剥夺条件、部分分配条件和环路等待条件。 16一台计算机有8台磁带机，它们由N个进程竞争使用，每个进程可能需要3台磁带机，请问当N为多少时，系统没有死锁的危险，并叙述原因。 17请详细说明分区式存储器管理方案三种放置策略的思想、特点及其自由主存队列的排列方式。答：在分区式存储器管理方案中有三种基本的放置策略： 首次适应法、最佳适应法和最坏适应法。 首次适应法，总是从低地址开始查找，将作业放入找到的第一个能满足作业要求的空白分区，其自由主存队列应按起始地址从小到大排序。最佳适应法，总是将作业放入最接近作业要求的空白分区，其自由主存队列应按分区大小从小到大排序。最坏适应法，总是将作业放入最大的空白分区，其自由主存队列应按分区大小从大到小排序。三判断对错，若有错误则更正1动态重定位是由硬件地址变换机构在作业执行前集中一次完成的。 2虚拟存储器的容量是由主存的容量所确定的。 3在操作系统的基本类型中，分时系统响应时间最短，而实时系统无交互作用。 4在用P、V操作解决进程之间的同步时，一定要正确地安排P、V操作的顺序，否则会引起死锁。 在用P、V操作解决进程之间的同步时，一定要正确地安排P操作的顺序，否则会引起死锁。5采用分页式存储管理不会产生存储碎片。采用分页式存储管理会产生较少的存储碎片。 6 SPOOLing系统是操作系统中实现脱机输入/输出的一种技术。 SPOOLing系统是操作系统中实现假脱机输入/输出的一种技术。 三、一单道批处理系统中,有如下五个作业,并采用响应比高者优先调度算法,试计算作业的平均周转时间和平均带权周转时间。 (单位:小时) 注：带权周转时间=周转时间/运行时间答：平均周转时间为T=(2.5+5.5+2.0+1.0+4.5)/5=3.1(小时) 平均带权周转时间为(1+2.2+2+2+4.5)/5=2.34。如图下图所示：7点时作业1先运行四在一请求分页系统中，页面大小为1K，一作业共有7个页面，其中页面0，1，2，3分别装入到物理页块2，6，4，1中。 （1）试写出页面3中的语句MOV AX，2700（十进制）在执行过程中的地址变换过程。 （2）若作业的页面走向为0 1 2 3 2 1 3 2 5 2 3 6 2 1 4 2，并采用LRU页面置换算法。试计算缺页中断次数。 答：1）写出页表后逻辑地址LA=2700=1K*2+652可知页号P=2 页内偏移W=652 ，查页表 可知页块号为4；物理地址PA=1K*4+652=4748 2）页面0 1 2 3 已装入内存，下面给出缺页中断时软件栈的变化情况（栈底打X号的为被淘汰的页面）：共产生缺页中断4次。四、在一请求分页系统中，页面大小为2K，一作业共有7个页面，其中页面0，1，2，3分别装入到物理页块3，2，4，1中。试写出页面3中的语句MOV AX，2600（AX为寄存器，2600为十进制）在执行过程中的地址变换过程。(8) 五已知主存256K，OS占用低位16K，现有一作业序列如下： J1要求 134K，J2要求 30K，J3要求 64K，J1完成，J3完成，J4要求 60K，J5要求 62K，J2完成，J6要求 12K，J7要求 32K。 试用最佳适应法为上述作业分配主存，画出主存分配情况和自由主存队列。（分配时，高地址处作为已分配区）（12）六、系统中有3种类型的资源（A,B,C,）和5个进程P1,P2,P3,P4,P5,A资源总数为10，B为8，C为8，在T0时刻系统状态如下表。系统采用银行家算法实施死锁避免策略。试问：a: T0时刻此系统是否安全，若是，给出一个安全序列。 b: 此时若进程P2请求资源（1，1，0），是否能实施资源分配，为什么？ c: 在此基础上，若进程P1请求资源（2，0，1），能否实施资源分配，为什么？ 解：依题意可得Available（3，3，2） a: T0时刻是安全的，安全序列为（P4,p2,p3,p5,p1）。（过程略） b: 若进程P2请求资源Req（1，1，0），按银行家算法判断如下： 1） 判断Req(1，1，0)=Need2(1,2,4),表示Req为合法请求； 2）判断Req(1，1，0)=Available（3，3，2），表示Req为可满足的请求； 3）试探性分配 Available-=Req; 变为（2，2，2） Alloc2+=Req; 变为（3，2，0） Need2-=Req; 变为（0，1，4） 4）判断新状态的安全性 新状态是安全的，可找到安全序列（P4,p2,p3,p5,p1）（具体过程在此略去）,因此可分配资源，Available变为（2,2,2）。c: 若进程P1请求资源Req（2，0，1），按银行家算法判断如下： 1）判断Req(2,0,1)=Need1(7,5,3),表示Req为合法请求； 2）判断Req(2,0,1)=Available（2，2，2），表示Req为可满足的请求； 3）试探性分配 Available-=Req; 变为（0，2，1） Alloc1+=Req; 变为（2，2，1） Need1-=Req; 变为（5，5，2） 4）判断新状态的安全性 新状态是不安全的，因为可利用资源只能满足P4后就不能满足任何进程的全部资源需求了，即找不到安全序列，此时系统进入不安全状态。 因此，不能满足进程P1的资源请求Req（2，0，1）。七、设一系统中有三类资源，所有可用资源个数为（8，7，9）。某时刻系统中资源状态如右所示： Allocation Need 若进程P2提出请求Request（0,1,1），试问 P1: 2 1 1 3 2 4系统能否将资源分配给它？为什么？ P2: 0 1 2 4 2 3 P3: 1 2 1 2 1 2 P4: 2 1 2 3 3 4解：依题意可得Available（3，2，3） 若进程P2请求资源Req（0，1，1），按银行家算法判断如下： 1）判断Req(0,1,1)=Need2(4,2,3),表示Req为合法请求； 2）判断Req(0,1,1)=Available（3，2，3），表示Req为可满足的请求； 3）试探性分配 Available-=Req; 变为（3，1，2） Alloc2+=Req; 变为（0，2，3） Need2-=Req; 变为（4，1，2） 4）判断新状态的安全性 新状态是安全的，可找到安全序列P3,P2,P1,P4（具体过程在此略去）,因此可分配资源， 八、系统盘块大小为512B(字节),盘块编号长4B,文件说明中可存放10个盘块编号。关于文件大小有如下统计结果：文件大小512B 占40% 512B文件大小3KB 占30% 3KB文件大小64KB 占20% 64KB文件大小192KB 占8% 192KB文件大小8MB 占2%试为该系统设计文件的物理结构，使访问文件时具有尽可能小的平均访问磁盘次数，并计算其平均访问磁盘次数。 解：此文件系统应采用多级索引。先将文件大小转化为盘块个数，考虑到一个索引块可索引128个盘块。因此文件说明中可用编号a0-a5共6个标号索引6个盘块。用编号a6-a8共3个标号索引3个二级块,共3*128=384个盘块。用编号a9可索引1个三级块,共1*128*128=16K个盘块。关于文件大小有如下统计结果： 文件大小1个盘块 占40% 1个盘块文件大小6个盘块 占30% 6个盘块文件大小128个盘块 占20% 128个盘块文件大小384个盘块 占8% 384个盘块文件大小16K 占2%其平均访问磁盘次数=(40%+30%)*1+(20%+8%)*2+2%*3=1.32九、 输入进程和用户进程采用双缓冲技术交换数据。输入进程首先填满Buf1，用户进程从Buf1提取数据的同时，输入进程填充Buf2。当Buf1出空时，输入进程又可填充Buf1；同样，当Buf2填满时，用户进程又可从Buf2提取数据。如此两进程交替使用两缓冲区。试用，操作实现两进程之间的同步。Main() Semaphore em