操作系统 考试样题进程与线程.pdf

首都师范大学 2010 2011 学年第一学期 操作系统进程线程练习 Capital Normal University fall semester of 2010 2011 Exercises for process and thread Name Id number 姓名 学号 题号 一 二 总分 得分 得分 评卷人 一 选择题 一 选择题 本大题共 30 个小题 每小题 2 分 共 60 分 在给出的四个选项中 只有一项是符合题意的 把所 选项前的字母填在题后的括号内 1 从发展角度看在计算机系统中配置操作系统的目的是 从系统角 度看在计算机系统中配置操作系统的目的是 从用户角度看在计算机系 统中配置操作系统的目的是用于 增强计算机系统的功能 提高系统资源的利用率 作为虚拟机和扩 展机 提供人机交互接口 对资源进行管理 A B C D 2 操作系统有多种类型 其中 允许多个用户以交互方式使用计算机的操作 系统称为 操作系统 允许多用户将若干个作业提交给计算机系统集中处 理的操作系统称为 操作系统 在 操作系统的控制下 计算机系 统能及时处理由过程控制反馈的数据 并做出响应 交互式操作系统 批处理操作系统 实时操作系统 网络操作 系统 分布式操作系统 多处理机操作系统 多媒体操作系统 A B C D 3 操作系统作为 它只做 的工作 而 不是操作系 统关心的主要问题 A 系统软件 与硬件无关而与应用相关 管理计算机裸机 B 系统软件 与硬件相关而与应用无关 编译高级程序 C 系统软件 与硬件相关并与应用相关 提供程序使用计算机的接口 D 通用软件 与硬件相关并与应用相关 管理计算机中的信息资源 装 订 线 内 请 勿 答 题 第 1 页 共 9 页 4 设计分时操作系统时 设计目标首先要考虑的是 在设计批处理 操作系统时首先要考虑的是 在设计实时操作系统时首先要考虑的是 截止时间与前瞻预测 吞吐量与周转率与利用率 响应时间与习惯 性 A B C D 5 从操作系统的角度看 进程是由 三部分组 成的 其中 是进程存在的唯一标志 进程表 动态库 数据 上下文 指令代码 A B C D 在现代操作系统中 是资源分配的基本单位 是 CPU 调度的基本单位 A 作业 进程 B 内存 程序 C 代码 数据 D 进程 线程 并发进程之间交换信息的工作称为 A B C D 8 一个刚被创建的进程它的初始状态为 经过 的转换过 程 进入 状态 A 运行 挂起 挂起 B 就绪 运行 阻塞 C 就绪 调度 运行 D 开始 运行 调度 9 进程互斥和同步都涉及到一种变量即 的问题 A 信号量 B 字符量 C 布尔量 D 整型量 10 用于同步与互斥的信号量中 的最大值不超过 的 最大值可以是大于零的有限值 A 整型信号量 字符信号量 B 互斥型信号量 资源型信号量 C 加锁信号量 解锁信号量 D 二进制信号量 十进制信号量 11 在一般操作系统情况下 进程的基本状态有三种 分别是 和 A 创建 调度 阻塞 B 调度 运行 中止 C 阻塞 挂起 僵死 D 就绪 运行 阻塞 第 2 页 共 9 页 12 操作系统为用户提供了两种类型的用户可以使用的接口 或界面 分 别是 和 A 字符输入 图形输入 B 命令输入 系统调用 C 鼠标 键盘 D C 开发环境 Java 开发环境 13 系统中有二个进程并发 当一个进程在等待另一个进程向它发送消息 时 他们之间是 关系 A 同步 B 互斥 C 调度 D 运行 14 当我们需要获得较优的平均周转时间时 需要采用 调度算法 A 时间片轮转 B 短作业优先 C 高优先级优先 D 先来先服务 15 下列哪种调度算法不利于交互式操作系统 A 高响应比优先 B 高优先级优先 C 时间片轮转 D 先来先服务 16 下列哪一项不是分时系统的基本特征 A 同时性 B 独立性 C 实时性 D 交互性 17 当一个作业到达系统时 他们首先被放在 上的输入队列中 一 旦一个作业被 选中 就会为该作业创建一个 并可以竞争 CPU 内存 磁盘 作业 进程 线程 作业调度 CPU 调度 内外存调度 线程调度 A B C D 18 是用于记录进程信息的内存块 由操作系统分配并维护 A PCB B TLB C MMU D Cache 19 单处理机系统中 可并行的是 进程与进程 处理机与设备 处理机与通道 设备与设备 A B C D 20 如果分时操作系统的时间片一定 那么 则响应时间越短 A 用户数越少 B 用户数越多 C 内存越少 D 内存越多 21 Which operating system in the follows had not been opening source A FreeBSD B Solaris 装 订 线 内 请 勿 答 题 C Linux D Windows 第 3 页 共 9 页 22 Two processes enter critical zone by using semaphores mutex first mutex 1 when mutex 1 means A none process enter the critical zone B one process enter the critical zone C two process enter the critical zone D one process enter the critical zone another one is waiting 23 The job which deal 处理 some urgency 紧急的 event what schedule algorithm should we select A first come first serve B shortest job first C priority first D high response rate first 24 How most processes in the state of Running if there are 10 processes in a computer system with one processor A 1 B 8 C 9 D 15 25 The process which working on the different data base will create processes A the same B the different C the synchronization D the mutual exclusion 26 Which one is not belong to process A code set B data set C process table D system software 27 Assume PV operates on a shared resource with semaphore S what will be happen when there is no resource to use No process waits for A S 0 B S0 D S 0 28 The process table will be linked to form 形成 a list 链表 after a process has being created such list is called A Blocked queue B Suspend queue C Ready queue D Running queue Note queue 队列 29 Base on 3 states of process the transmission which never be appearing is A Running Ready B Waiting Running C Running Waiting D Waiting Ready 30 In the Windows XP clipboard 剪贴板 is A A piece of hard disk B A piece of floppy disk C A piece of main memory D A piece of cache 第 4 页 共 9 页 二 二 综合题 综合题 本大题有 4 小题 共 40 分 得分 评卷人 1 某个单道批处理系统中 四个作业几乎在同一时刻到达 到达的次序为 ABCD 假设四个作业到达的时间为 10 00 点 其预计运行时间分别为 10 分 钟 6 分钟 8 分钟和 4 分钟 请分别用先来先服务调度算法和短作业优先调度算 法计算系统的吞吐量和作业的平均周转时间 答案 先来先服务算法 作业时间 等待时间 周转时间 A 0 10 分 B 10 分 16 分 C 16 分 24 分 D 24 分 28 分 0 10 16 24 28 平均周转时间 10 16 24 28 4 19 5 分 吞吐量 4 28 60 8 57 个作业 小时 短作业优先算法 作业时间 等待时间 周转时间 A 18 分 28 分 B 4 分 10 分 C 10 分 18 分 D 0 4 分 0 4 10 18 28 平均周转时间 28 10 18 4 4 15 分 吞吐量 4 28 60 8 57 个作业 小时 分析 作业调度算法在不同的情形下会出现不同的结果 以本题为例 同 样的作业对象 不同的调度算法平均周转时间就有较大的区别 但是吞吐量却是 一样的 其实这也说明了在批处理系统中 平均周转时间与吞吐量之间并不存在 特定函数关系 装 订 线 内 请 勿 答 题 第 5 页 共 9 页 2 在一个多道系统中有一个处理机和二个外设 有三个作业同时到达 分 别为 J1 J2 和 J3 若它们单独运行时分别需要使用 CPU 和 IO1 及 IO2 设备如下 所述 假设 CPU 和 IO1 IO2 设备可以并发 J1 的优先级最高 依次为 J2 J3 高优先级的进程可以抢夺 CPU 但是不能抢夺 IO 设备 J1 IO2 30ms CPU 10ms IO1 30ms CPU 10ms IO2 20ms J2 IO1 20ms CPU 20ms IO2 40ms J3 CPU 30ms IO1 20ms CPU 10ms IO1 10ms 请回答 它们的周转时间 并画出甘特图 说明各阶段的状态 IO1 IO2 以及 CPU 的利用率 答案 作业 10ms 10ms 10ms10ms10ms 10ms10ms10ms10ms10ms 10ms J1 IO2 处理 机 IO1 处理 机 WaitIO2 J2 IO1 处理 机 Wait处理 机 IO2 J3 处理机 Wait 处理 机 WaitIO1 处理 机 IO1 根据给定的条件画出上述甘特图 由图中我们得知 J1 的周转时间为 110ms J2 的周转时间为 90ms J3 的周转时间为 110ms IO1 的利用率为 80 110 73 IO2 的利用率为 90 110 82 处理机的利用率为 80 110 73 分析 本题的关键是分清各个作业进入系统后申请处理机的时间和请求输 入 输出的时间 由于这类调度的题目头绪较多 同学需要保持清醒的头脑 不要 遗漏题目给定的限制条件 一般计算过程并不复杂 所以 调度类的题目最重要 的是搞清流程 画出甘特图 其它情形就一目了然了 调度这一章中以计算题为多 有比较复杂的 也有比较简单的 只要理解了 作业调度 进程调度以及单道和多道程序的区别 解题并不困难 第 6 页 共 9 页 3 在清华大学三堡训练营地只有一间浴室 他们制定了一个简单的规则来 使用这间浴室 规定 当浴室没人时 第一个洗澡的人可以随意进入 若进入的 是男生 那么将门口的写有 男 字的木牌翻过来 后来的人看到木牌后 若他是 男生便可以直接进入 若是女生 则只能在门口等候 若第一个来的是女生 就 将写有 女 字的木牌翻过来 依次类推 当最后一个洗澡的人离开浴室时 若是 男生就将 男 字木牌扣回去 若是女生就扣 女 字木牌 请设计一个程序 能够 让男生和女生协调地使用该浴室 答案 程序如下 typedef int semaphore 定义信号量 semaphore manmutex 1 男生计数器的互斥量 semaphore wommutex 1 女生计数器的互斥量 semaphore roommutex 1 浴室的互斥量 int mancount O 男生计数器 int womcount O 女生计数器 void man void 男生进程 while 1 进程被调度 P manmutex 取得男生计数器的互斥量 mancount mancount 1 进来一个男生 男生数量加一 if mancount 1 P roommutex 如果是第一个男生占用浴室 则翻牌 V manmutex 释放男生计数器的互斥量 Wash room 洗澡 P manmutex 男生洗澡完毕要离开 先取得男生计数器的互斥量 mancount mancount 1 男生数量减一 if mancount O V roommutex 如果是最后一个离开的男生 扣牌 V manmutex 释放男生计数器的互斥量 Man leave 男生离开 void woman void 女生进程 while 1 进程被调度 P wommutex 取得女生计数器的互斥量 womcount womcount 1 进来一个女生 女生数量加一 if womcount 1 P roommutex 如果是第一个女生占用浴室 则翻牌 V wommutex 释放女生计数器的互斥量 Wash room 洗澡 P wommutex 女生洗澡完毕要离开 先取得女生计数器的互斥量 womcount womcount 1 女生数量减一 if womcount O V roommutex 如果是最后一个离开的女生 扣牌 V wommutex 释放女生计数器的互斥量 Woman leave 女生离开 分析 类似的题目都是从读者 写者的基本类型出发 稍加变化而成 从本题中大家看到 虽然题目中并 没有明显地指出需要记录男生或女生的数量 但是 从翻牌和扣牌的动作 我们可以看出 一定要记录男生或女 生的数量 否则如何在离开时判定浴室里没有人了呢 在翻牌时虽然从题目看是二块牌 但是起的作用却是男女 互斥 所以 可以将此合并为一个互斥量 从答案可以看出 生活中的情形与计算机编程之间有很多联系 但是 又有很多变化 计算机在运行时既非常精确 也非常死板 同学要善于将情形与计算机的经典模型相结合 这 样 在做题时既快又准确 装 订 线 内 请 勿 答 题 第 7 页 共 9 页 4 有五个哲学家 他们的一生只是进行思考和进餐 哲学家们公用一张圆 桌 表示没有主席 也没有特权 周围放有五张椅子 每人坐一张 在圆桌上 有五个碗和五只筷子 当一个哲学家思考时 他不与其他人交谈 饥饿时便试图 取用其左 右最靠近他的筷子 但他可能一只都拿不到 只有在他拿到两只筷子 时 方能进餐 进餐完后 放下左 右筷子又继续思考 请设计一个程序使得哲学家们能够协调地使用筷子进餐 防止某个哲学家饿 死 也要防止其死锁 1 利用信号量机制解决哲学家进餐问题 用一个信号量 chopstick 表示一只筷子 这五个信号量构成信号量数组 其描述为 chopstick i 所有 信号量被初始化 1 第 i 个哲学家的活动可描述为 typedef int semaphore 定义信号量 semaphore chopstick 5 1 1 1 1 1 初始化信号量 void philosopher int i 第 i 个哲学家的程序 while 1 Thinking P chopstick i P chopstick i 1 5 Eating V chopstick i V chopstick i 1 5 虽然上述解法可保证不会有两个相邻的哲学家同时抓住一只筷子 但可能引起死锁 假如五个哲学家同时 饥饿而拿起各自左边的筷子 使五个信号量 chopstick 均为 0 当他们再试图去拿右边筷子时 他们都将无限期地 等待 对于上述死锁问题 可采取几种解决方法解决 2 至多只允许四个哲学家同时进餐 以保证至少有一个哲学家可以获得二只筷子 可以进餐 最终总会 释放出他所用过的两只筷子 从而可使更多的哲学家进餐 例程如下 typedef int semaphore 定义信号量 semaphore chopstick 5 1 1 1 1 1 初始化信号量 semaphore eating 4 仅允许四个哲学家可以进餐 void philosopher int i 第 i 个哲学家的程序 while 1 thinking 工作之一 P eating 请求进餐 若是第五个则先挨饿 P chopstick i 请求左手边的筷子 P chopstick i 1 5 请求右手边的筷子 Eating 进餐 V chopstick i 1 5 释放右手边的筷子 V chopstick i 释放左手边的筷子 V eating 释放信号量给其他挨饿的哲学家 3 另一种解决方法 仅当哲学家的左 右两支筷子均可用时 才允许他拿起筷子进餐 typedef int semaphore 定义信号量 semaphore chopstick 5 1 1 1 1 1 初始化信号量 semaphore mutex 1 设置取筷子的信号量 void philosopher int i 第 i 个哲学家的程序 while 1 thinking P mutex 在取筷子前获得互斥量 P chopstick i P chopstick i 1 5 V mutex 释放互斥量 第 8 页 共 9 页 Eating V chopstick i 1 5 V chopstick i 在放下筷子的程序中可以不需要一次放下所有筷子 因为不管进程如何切换