2005春A操作系统试题.doc

试 题：操作系统 班号：1033710 姓名：本试卷满分100分，为开卷考试。考试时间120分钟。郑重提醒：题量不小，请抓紧时间作答一、 单选题（每题2分，共10分）(1) 操作系统是（ ）A. 硬件B. 软件C. 中间件D. 人件(2) 下列事物不是操作系统的是（ ）A. JVMB. CP/MC. MS-DOSD. UNIX(3) 下列语言中，不能用来编写操作系统的是（ ）A. ASMB. JavaC. CD. C+(4) 下列资源一般不由操作系统管理的是（ ）A. 内存B. 声卡C. CPUD. 以上皆非(5)下列说法中正确的是（ ）A. 任何应用程序都不能绕过操作系统而直接与硬件交互B. 没有操作系统的计算机是无法执行任何程序的C. 设备驱动程序必须由设备厂商开发D. 文件的长度与它占用的物理空间大小是一致的E. 以上都不正确二、 简答题（20分）1. 进程VS 线程！请说出两者的最大相同和最大不同。（4分）2. 从操作系统角度看，最实际的直面死锁的方法是什么？为什么是它？从程序员角度看，举出一种可以避免死锁的办法。（4分）3. 如果没有CPU的“特别关照”，很多现代操作系统功能的实现都会效率很低甚至不可实现。请举出两个例子来证明这一观点。（4分）4. 一般一个操作系统要提供三类接口给不同类型的使用者，是哪三类接口？各给什么类型的使用者？（4分）5. 产生死锁的4个必要条件是什么？（4分）三、 求解题（20分）1. 下面的示意性代码片段摘自一个运行在用Round-Robin算法进行线程调度的操作系统上的程序。它建立了若干个同优先级的线程，其中一个线程执行thread_worker2()，其余线程执行thread_work1()。这里面当然肯定存在着竞争（Race Condition）。请举出一种因为竞争而导致错误的情况，并用P、V原语操作解决这里的竞争问题。（10分）int counter=0;thread_worker1()/多个线程执行它while (TRUE)object = CreateANewObj();/CreateANewObj()不访问任何全局资源AddToListTail(object);/把object加到链表的尾部counter = counter + 1;thread_worker2()/只有一个线程执行它while (TRUE)while (counter = 0);object = GetFromListHead(object);/得到链表头部的object，/并将其从链表删除counter = counter - 1;Process(object);2. 某操作系统采用WSClock算法，顺时针搜索，取值为500。在2204时刻页面的分配和访问情况如下图所示。如果此时在一个tick内连续产生四次缺页错，那么依次会有哪些页面被换出？（10分）220141151213008168001920841111620006203210420201132003112204当前虚拟时间虚页号最后一次访问时间R位M位四、 分析题（20分）1. 如果把下图中的虚线条5和6删掉就是一个标准的进程状态转换图。那么请回答，为什么5和6不会或不应该存在于进程状态转换图中呢？（10分）RunningReadyBlocked1234562. 微软公司发行了一种CD-ROM，根目录下有三个子目录，每个子目录内分别是Windows 2000的Professional版、Server版和Advanced Server版的全部安装文件。已知Windows 2000的每个版本的安装文件的总和都大于500MB，而一张光盘的容量只有640MB。同时我们还知道，三个版本的Windows 2000除了体积很小的数十个文件不同以外，大多数文件都是完全相同的。请你分析，这种光盘的制作原理是什么。（10分）五、 设计题（30分）Google公司正准备开发一种专用的操作系统。因为你在操作系统课程取得的优异成绩，Google公司高薪聘用你为这个操作系统的主设计师。Google从网络上抓来大量的网页，分别保存在数千台主计算机上，以备搜索之用。如果某台主计算机故障，则搜索结果中就会缺少它所保存的数据，所以必须对数据进行备份。Google打算用几百台专用计算机来承担备份工作。为了最大化地发挥硬件能力，要根据需求的特点来开发专用的操作系统。需求如下：1. 每台备份机对若干台主计算机提供备份服务，并且只对它们提供服务；2. 需要备份的数据从网络发送过来，每个网络数据包大小为64KB。每台主计算机会连续发送64个数据包，把它们按次序连接在一起便构成一个完整的备份数据包，也就是说每个备份数据包的大小是4MB；3. 因为网络自身的分时特性，当两台以上的主计算机同时发送数据时，它们的数据是以网络数据包为单位交错到达的，而且数据包的交错情况是完全随机的，没有规律。例如：主计算机A发出的网络数据包为A0、A1、A2、A63；主计算机B发出的网络数据包为B0、B1、B2、B63；备份计算机接受到数据包的一种可能顺序为：A0、A1、B0、A2、B1、B2、A3、B3、A4、A5、A6、B62、A58、B63、A59、A60、A61、A62、A63不过，可以通过网络自身的特性准确得知数据包来自那台主计算机；4. 4MB备份数据包的前4个字节是该数据包的唯一的ID，是一个32位的无符号整型数；5. 每台备份机所要处理的备份数据包的ID数值都是在0x000000010xFFFFFFFF之间，不会为0；6. 如果接收到相同ID的备份数据包，无论它是否来自于同一台主机，都说明后到的数据包是原数据包的更新，直接覆盖原数据包即可；7. 当某台主计算机数据丢失，它会向备份机请求数据恢复。每个请求都会说明它需要恢复的备份数据包的ID。备份机只要把相应的4MB备份数据包再拆成64个64KB的网络数据包发送给主计算机即可；8. 每台主机都连接着一个64位的海量存储器，我们可以认为它的空间足够大。它最多有264个扇区（Sector），每个扇区大小为512 Bytes；9. 备份数据包被写入到海量存储器上，在需要恢复时再读出；10. 备份数据包发来的频率一般小于海量存储器的写入速度。也就是说，在通常情况下，假设海量存储器1分钟连续的写入操作可以写3600MB的数据，但在这1分钟内，接收到的备份数据包可能仅有400MB甚至更少；11. 但也有偶然的一小段时间，备份数据包的到达频率达到一个高峰，可能会短暂地超过海量存储器的写入速度。此时如果不把数据包缓存在内存，可能会丢失后续的若干数据包；12. Google可以满足你对CPU速度和内存容量的任何要求，但它希望你不要浪费。作为Google的新人，你需要设计一个在满足上述需求的前提下没有多余的功能，还可以尽量发挥硬件性能的操作系统，来证明你的能力。这个操作系统包括内存管理、进程管理、网络管理和外存管理四大模块（网络管理在此题中可以不考虑）。这是一个杜撰的故事。上述需求中可能有不合理的地方，但你必须接受；需求中没有明确说明的事物，你可以按照你自己认为合理的方式进行假定。现在就请开始勾画这个操作系统的蓝图，并用文字、图、表等一切有效手段来描述你的设计。注意：不仅要说明你是怎么设计的，还要说明这样设计的