《操作系统原理》（贾晓琳）.doc

计算机专业课程系列操作系统作业集西安交通大学网络教育学院贾晓琳 编目录第一章 操作系统的基本概念第二章 进程管理第三章 处理机调度与死锁第四章 存储器管理第五章 设备管理第六章 文件管理模拟试题（一）模拟试题（二）参考答案操作系统原理第一章 操作系统的基本概念本章要点：1. 操作系统的发展和定义；2. 操作系统的目标和作用；3. 操作系统的功能；4. 操作系统的分类；5. 操作系统的特征；6. 操作系统的结构；本章目标：1熟悉操作系统作用和定义，一般了解操作系统的历史；2了解二类计算机硬件系统结构，熟悉现代操作系统的硬件基础通道和中断；3熟练掌握多道程序设计技术的概念，掌握批处理系统、分时系统及实时系统三种操作系统基本类型，了解微机操作系统、网络操作系统和分布式操作系统；4 掌握操作系统并发性、共享性、虚拟性和异步性等特征，了解现代操作系统特征，熟悉操作系统功能；本章重点：1资源、资源管理的观点；2重要的操作系统技术；3操作系统分类（工作方式，特点，追求目标，与其它类型的区别，吞吐量，时间片）4CPU状态，管态和目态，程序状态字5操作系统、操作系统的主要特征。一、单项选择题：1、在设计分时操作系统时，首先要考虑的是（A）；在设计实时操作系统时，首先要考虑的是（B）；在设计批处理系统时，首先要考虑的是（C）。- 1 -操作系统原理A、B、C：(1)灵活性和可适应性；(2)交互性和响应时间；(3)周转时间和系统吞吐量；(4)实时性和可靠性。2、操作系统的主要性能参数： A 指的是单位时间内系统处理的作业量。 B 指的是从作业或命令的输入到其结束的间隔时间，在分析性能时常用其倒数。 C 指的是在一个给定的时间内，系统的一个指定成份被使用的时间比例。A，B，C：(1)周转时间；(2)处理时间；(3)消逝时间；(4)利用率； (5)生产率；(6)吞吐量。3、关于操作系统的叙述( )是不正确的。A，管理资源的程序 B，管理用户程序执行的程序C，能使系统资源提高效率的程序 D，能方便用户编程的程序4、用户程序中的输入，输出操作实际上是由（ ）完成。A，程序设计语言 B，编译系统C，操作系统 D，标准库程序5、当操作系统退出执行，让用户执行时，系统会（ ）A，继续保持管态B，继续保持目态C，从管态变为目态D，从目态变为管态6、系统调用也称为访管指令，它是（ ）A，只能在用户态下执行的指令B，只能在管态下执行的指令C，既能在管态下，也能在用户态下执行的指令二、填空题：1、操作系统的五大功能是_、_、_、_、_。2、如果一个OS兼有批处理、分时处理、实时处理OS三者中的两者，这样的OS称为_。3、多道程序设计是利用了 和 的并行工作能力来提高系统效率的。4、如果OS具有很强的交互性，它可供多个用户使用，但时间响应不太及时，则属于 类型；如果OS可靠，时间响应及时但仅有简单的交互能力，则属于 类型；如果OS在用户提交作业后不提供交互能力，只提供作业流程的自动化，则属于 类型。5、实时系统应具有两个基本特征： 和 。6、衡量计算机系统性能指标的参数有 、 、和 。7、某程序运行时经常需打印中间结果。计算时，该进程处于 状态，打印时处于 状态，打印结束时进程处于 状态。8、分时系统追求的目标是_。.9、实时系统应具有两个基本特征: _和_。10、两个或两个以上程序在计算机系统中同处于开始和结束之间的状态, 这就称为_。 11、用户程序通过_向操作系统提出各种资源要求和服务请求。12、在操作系统中，不可中断执行的操作称为_操作。13、用户与操作系统之间的接口主要分为_和_两类。14、分时操作系统采用的分时技术是，将_划分为很短的时间片，系统将时间片轮流地分配给各联机用户使用。15、在系统内核中必须包括的处理模块有进程调度、原语管理和_.16、用户进程从目态(常态)转换为管态(特态)的唯一途径是_.三、判断题：1、并发是并行的不同表述，其原理相同。2、所谓多道程序设计，即指每一时刻可以有若干个进程在进行。3、操作系统的所有程序都必须常驻内存。4、用户程序有时也可以在核心态下运行。5、进程在运行中，可以自行修改自己的进程控制块。6、执行系统调用时可以被中断。7、分时系统一定是多道系统，多道系统也一定是分时系统。8、从用户态到核心态的变换是由硬件机构自动完成的。9、操作系统内的系统进程与系统共存亡，而用户进程是动态产生与消亡的。四、名词解释：1.操作系统2.虚拟机3.分时系统4.实时系统5.多道程序设计6.系统调用7.特权指令8.中断响应五、简答题：1、OS为实现并发、共享的特性，必须解决哪些问题？2、什么叫虚机器？利用虚机器的概念设计OS有什么好处？3、为保证多道程序的正确运行，在技术上要解决哪些基本问题？4、简述批处理系统、分时系统、实时系统各自的特点。5、OS中采用多道程序设计技术，带来什么好处第二章 进程管理本章要点：1多道程序设计；2进程的概念；3进程间的同步与互斥；4进程间的通信；5线程本章目标：1熟悉进程间制约关系，掌握临界资源和临界区概念，掌握进程同步和进程同步机制，熟悉利用软件方法和硬件技术解决进程同步机制；2 熟练掌握信号量和P、V操作的概念、定义和实质，熟练掌握利用信号量实现进程互斥和同步，熟悉用信号量描述前趋关系；3 掌握利用信号量解生产者-消费者问题、熟悉利用信号量解读者-写者问题等经典同步问题，掌握进程同步分析方法；4 了解用AND型信号集机制、一般信号集机制和管程解经典同步问题；5 熟悉进程通讯的概念和共享存储器系统、消息传送系统、管道通信系统三类高级通讯机制，掌握消息缓冲队列通信机制；6 掌握线程及多线程的概念本章重点：1进程控制；2进程同步与互斥，信号量及P、V操作、原语，用P、V操作解决进程间互斥同步问题；3进程通信（共享内存、消息传递消息缓冲、信箱、管道文件）；4线程、线程与进程的比较、线程的属性、线程的优点（为什么引入线程）本章难点一、单项选择题：1、进程在处理器上执行时（ ）A，进程之间是无关的，具有封闭性；B，进程之间是有交往的，相互依赖、相互制约，具有并发性；C，具有并发性，即同时执行的特性；D，进程之间可能是无关的，但也可能是有交往的。 2、在下列的进程状态变换中，（ ）是不可能发生的。A，执行等待 B，执行就绪 C，等待执行 D，等待就绪 3、（ ）是一种只能进行P、V操作的特殊变量。A，同步 B，互斥 C，信号量 D，管程 4、设有三个作业J1，J2，J3同时到达，运行时间分别为T，T2，T3，且TT2 T3。若它们在一台处理机上按单道运行，采用短作业优先算法，则平均周转时间为（ ）。 A，T1+T2+T3 B，1/3（ T1+T2+T3 ）C， T1+ 2/3T2 + 1/3T3 D，T1+ 1/3T2 + 2/3T3 5、在多进程的系统中，为了保证公共变量的完整性，各进程应互斥进入临界区，所谓临界区是指（ ）： A，一个缓冲区 B，一段数据区 C，同步机制 D，一段程序6、一个进程是（ ）： A，由协处理机执行的一个程序 B，一个独立的程序 + 数据集C，PCB结构与程序和数据的组合 D，一个独立的程序7、操作系统中，当（ ），进程从执行状态转变为就绪状态。 A，进程被进程调度程序选中， B，时间片完C，等待某一事件 D，等待的事件发生 8、在操作系统中处理机管理由作业管理和进程管理两部分组成，作业管理把作业流分成提交、后备、运行、完成四个状态，进程管理把进程分成就绪、执行、阻塞三个基本状态。作业由后备状态到运行状态由（A）完成，进程由就绪状态到执行状态由（B）。 A，B，C：(1)作业调度程序；(2)进程调度程序；(3)存储管理程序；(4)输入输出程序；(5)假脱机（SPOOLing）处理程序。9、在操作系统中，解决进程间的（A）两种基本关系，往往运用对信号量进行（B）的（C），例如，为保证系统数据库的完整性，可以把信号量定义为某个库文件（或记录）的锁，初值为1，任何进程存取该库文件（或记录）之前先对它作一个（D），存取之后对它作一个（E），从而做到对该文件（或记录）任一时刻只有一个进程可存取，但要注意使用不当引起的死锁。A，(1)同步与异步；(2)串行与并行；(3)调度与控制；(4)同步与互斥。B，(1)消息操作；(2)P-V操作；(3)开关操作；(4)读写操作。C，(1)通信原语；(2)调度算法；(3)分配策略；(4)进程控制。D、E，(1)联机操作；(2)V操作；(3)输出操作；(4)读操作；(5)写操作；(6)P操作；(7)输入操作。 10、在操作系统中，进程是一个具有一定独立功能程序在某个数据集合上的一次（A），进程是一个（B）概念，而程序是一个（C）的概念。在一单处理机中，若有5个用户进程，在非管态的某一时刻，处于就绪状态的用户进程最多有（D）个，最少有（E）个。 A，(1)并发活动；(2)运行活动；(3)单独操作；(4)关联操作。B，C：(1)组合态；(2)关联态；(3)运行态；(4)等待态；(5)静态；(6)动态。D，E：(1)1；(2)2；(3)3；(4)4；(5)5；(6)0。11、进程在处理器上执行时（ ）。A，进程之间是无关的，具有封闭性；B，进程之间是有交往的，相互依赖、相互制约，具有并发性；C，具有并发性，即同时执行的特性；D，进程之间可能是无关的，但也可能是有交往的。二、多项选择题1、进程具有那些特征（ ）。A，动态性 B，共享性 C，并发性 D，相互制约性 E，独立性 F，静态性 2、有关并发进程的下述提法中，哪些是不正确的（ ）。 A，P、V操作可实现进程的同步和共享资源的互斥使用，但不能排除死锁；B，并发进程在访问共享资源时，可能会出现与时间有关的错误；C，进程执行的相对速度不能由进程自己来控制；D，P、V操作并不是一种同步原语；E，系统不会产生死锁的资源总数为进程数与每进程所需资源数（如都相同）的乘积再减1。三、填空题：1、进程有三种基本状态，即（1） 状态、（2） 状态、（3） 状态。当进程由（1）变换到（2）或（3）时，就会立即引起 。2、并发进程之间的基本关系是 或 。其中 是指进程之间的一种间接关系。3、信号量的物理意义是：当信号量的值大于零时，表示 ；当信号量值小于零时，其绝对值为 。4、某程序运行时经常需打印中间结果。计算时，该进程处于 状态，打印时处于 状态，打印结束时进程处于 状态。5、从资源分配的角度看，P操作意味着向系统_，V操作意味着_资源。如果信号量的当前值为-6，则表示系统_，如果信号量的当前值为6，则表示_。6、引入进程的主要目的是_，进程存在的唯一标志是_。7、从静态的观点看, 操作系统中的进程是由程序段、数据和_三部分组成。8、批处理操作系统中, 作业存在的唯一标志是_。9、操作系统中的一种同步机制, 由共享资源的数据及其在该数据上的一组操作组成, 该同步机制称为_。 10、两个或两个以上进程均需要访问的变量成为_。11、设系统中有N 个进程，则系统中处于等待状态的进程最多为_个。12、用信箱实现通信时，应有_和_两条基本原语13、进程控制块的初始化工作包括_，_和_。14、在操作系统中引入线程概念的主要目的是_。15、程序并发执行与顺序执行时相比产生了一些新特性，分别是：_，_和_。 16、在进程中，访问_的代码称为临界区。为保证进程_使用临界区，应在进程的临界区前设置_，在临界区后设置_。四、判断题：1、进程由进程控制块和数据集以及对该数据集进行操作的程序组成。2、进程上下文是进程执行活动全过程的静态描述。3、所谓多道程序设计，即指每一时刻可以有若干个进程在进行。4、一个进程的状态发生变化总会引起其他一些进程的状态发生变化。5、用管程实现进程同步时，管程中的过程是不可中断的。6、PV操作不仅可以用来实现进程的同步与互斥，还可以用来防止进程的死锁。7、进程获得处理机而运行是通过申请而得到的。8、进程控制块中的所有信息必须常驻内存。9、进程在运行中, 可以自行修改自己的进程控制块。10、进程申请CPU得不到满足时, 其状态变为等待态.。11、当一个进程从等待态变成就绪态, 则一定有一个进程从就绪态变成运行态。12、执行系统调用时可以被中断。13、进程状态的转换是由操作系统完成的, 对用户是透明的。 五、名词解释：1.进程2.线程3.临界资源4.临界区5.进程同步6.进程互斥7.进程状态 六、简答题：1、画出进程基本状态转换图，并标明状态转换条件。2、现代OS一般都提供多进程运行环境，问（1）为支持多进程的并发，系统必须建立哪些有关进程的数据结构？（2）为支持进程状态转换，系统至少应提供哪些进程控制原语？（3）执行每一个进程控制原语时，进程状态发生什么变化？它的相应的数据结构会发生什么变化？3、消息缓冲通信技术是一种高级通信机制。试叙述高级通信机制与低级通信机制P、V操作的主要区别。4、操作系统为什么要引入进程？进程与程序的关系是怎样的？七、计算题：1、试用P,V操作描述协调理发师和顾客之间的同步问题:某个理发店有一间N个椅子的理发厅.当没有顾客时,理发师去睡觉.如果有顾客进来时,理发师正在睡觉,这个顾客会叫醒他。解:将顾客看做N个生产者,理发师是一个消费者2、某系统由数据输入、计算和输出三个进程组成，输入进程把数据送入由M个缓冲块组成的输入缓冲区（每次向一个缓冲块送数据），计算进程从输入缓冲区取数据计算（每次取一个缓冲块的数据），并将计算结果送入到由N个缓冲块组成的输出缓冲区（每次向一个缓冲块送数据），输出进程每次从输出缓冲区取一个结果输出。请写出利用记录型信号量机制实现三者之间同步的算法。 3、某数据库有一个写进程，N个读进程，他们之间读写操作的互斥要求是：写进程正在写该数据库时，不能有其他进程读该数据库。写进程之间不互斥，可以同时读该数据库。如果有若干进程正在读该数据库，一个写进程正在等待写，则随后欲读的进程也不能读该数据库，需等待写进程先写。 答：READ ： While wc = 1 do skip; -若有写进程请求，则后续读不响应 P(mutex); Rc:=rc + 1; If rc = 1 then P(wr); -若是第一个读进程，则要看有无写进程 V(mutex); READING P(mutex); Rc := rc -1; If rc = 0 then V(wr); -若所有读进程都执行完，可以让其它进程读写 V(mutex); 。WRITE Wc := 1; P(wr);WRITING; Wc := 0;V(wr); a4、有一个仓库,可以存放A和B两种产品,仓库的存储空间足够大,但要求:（1）一次只能存放一种产品(A或B);（2）-NA产品数量-B产品数量M;试描述A,B入库的过程第三章处理机调度与死锁本章要点：1进程调度、进程调度算法（先来先服务，优先数，时间片轮转，多级队列反馈）、选择进程调度算法的准则、进程调度的时机、进程的切换、调度过程；2死锁的定义、死锁产生的原因、有关死锁的结论；3产生死锁的四个必要条件（互斥使用资源，占有并等待资源，不可抢夺资源，循环等待资源）；4资源分配图（资源类，资源实例，占有边，等待边）、死锁定理、资源分配图化简5解决死锁的方法：死锁的防止；死锁的避免；死锁的检测；死锁的解除。本章目标：1 熟悉处理机三级调度概念和处理机调度模型，掌握作业的状态和作业调度的功能。2 掌握进程调度的方式和功能，熟悉调度方式和算法的选择准则，掌握七种调度算法及适合范围。3掌握死锁的定义和产生死锁的原因，掌握死锁的四个必要条件；熟悉预防死锁的方法，4熟练掌握银行家算法及其在死锁避免中的应用；掌握资源分配图的简化及其死锁定理，熟悉解除死锁的方法本章重点：1进程调度、进程调度算法（先来先服务，优先数，时间片轮转，多级队列反馈）、选择进程调度算法的准则、进程调度的时机、进程的切换、调度过程2死锁的定义、死锁产生的原因、有关死锁的结论3资源分配图（资源类，资源实例，占有边，等待边）、死锁定理、资源分配图化简4死锁的避免（安全状态，银行家算法），死锁的检测（资源分配表、进程等待表）一、单项选择题：1，设有三个作业J1，J2，J3同时到达，运行时间分别为T，T2，T3，且TT2 T3。若它们在一台处理机上按单道运行，采用短作业优先算法，则平均周转时间为（ ）。A，T1+T2+T3 B，1/3（ T1+T2+T3 ）C， T1+ 2/3T2 + 1/3T3 D， T1+ 1/3T2 + 2/3T3 2、在操作系统中，死锁出现是指（ ）A，计算机系统发生重大故障 B，资源数目远远少于进程数C，若干进程因竞争资源而无限等待其他进程释放已占有的资源D，进程同时申请的资源数超过资源总数3、.若系统有三个并发进程，都需要同类资源4个，试问该系统不会发生死锁的最少资源数是( ) A，9 B，10 C，11 D，12 4、在所学的调度算法中，对所有进程和作业都是公平合理的调度算法是(A)；最有利于提高系统吞吐量的作业调度算法是(B)；能兼顾作业等待时间和作业执行时间调度算法是(C)；最有利于提高资源的使用率、能使短作业、长作业及交互作业用户都比较满意的调度算法是(D)；为实现人机交互作用应采用调度算法是(E)；能对紧急作业进行及时处理的调度算法是(F)。A，B，C，D：(1)FCFS调度算法；(2)短作业优先调度算法；(3)时间片轮转法；(4)多级反馈队列调度算法；(5)高响应比优先算法；(6)基于优先权的剥夺调度算法。5、产生死锁的基本原因是（A）和（B），产生死锁的四个必要条件是互斥条件（C），不剥夺条件和（D）。A：(1)资源分配不当；(2)系统资源不足；(3)作业调度不当；(4)资源的独占性。B：(1)进程推进顺序非法；(2)进程调度不当；(3)系统中进程太多；(4)CPU运行太快。C：(1)请求和阻塞条件；(2)请求和释放条件；(3)请求和保持条件；(4)释放和阻塞条件；(5)释放和请求条件。D：(1)线性增长条件；(2)环路条件；(3)无序释放条件；(4)有序请求条件；(5) 无序请求条件。6、预防死锁的论述中，（ ）条是正确的论述。A，由于产生死锁的基本原因是系统资源不足，因而预防死锁的有效方法，是根据系统规模，配置足够的系统资源。B，由于产生死锁的另一种基本原因是进程推进顺序不当，因而预防死锁的有效方法，是使进程的推进顺序合法。C，因为只要系统不进入不安全状态，便不会产生死锁，故预防死锁的有效方法，是防止系统进入不安全状态。D，可以通过破坏产生死锁的四个必要条件之一或其中几个的方法，来预防发生死锁。7、关于死锁与不安全状态的关系，下列描述正确的有（ ）： A，死锁是一种不安全状态；B，系统处于不安全状态，一定产生了死锁；C，不安全状态是死锁的必要条件；D，不安全状态是死锁的充分条件。8、银行家算法是一种（ ）算法。 A，死锁预防 B，死锁避免 C，死锁解除 D，死锁检测二、多项选择题1、产生死锁的原因是（ ）A，资源共享 B，并发执行的进程数太多C，系统资源不足 D，进程推进顺序非法2、在选取撤消的进程或抢占的进程时，应尽量选择：（ ） A，进程优先级最高的：B，进程已运行的时间最短的；C，进程完成其工作还需要的时间最短的；D，进程已使用的资源数最少的；E，进程已产生的输出量最少的：F，所涉及到的进程数最少的。三、填空题：1，对待死锁，一般应考虑预防、避免、检测和解除四个问题。典型的银行家算法属于_，破坏环路等待条件属于_，剥夺资源属于_的基本方法。2、不让死锁发生的策略可以分成静态和动态的两种, 死锁避免属于_。3、产生死锁的四个必要条件是_、_、_和_。4、_作业调度算法有最短的作业平均周转时间。5、在有M个进程的系统中出现死锁时，死锁进程的个数K应该满足的条件是_。 6、采用资源预分配法可以预防死锁，这是因为该方法可以_。7、如果时间片无穷大，则时间片轮转调度算法就变成_。 8、若使当前运行进程总是优先级最高的，应选择_进程调度算法。9、一个理想的作业调度算法应该是既能_或_又能使进入系统的作业_，_等。四、判断题：1、分时系统中，时间片设得越小，则平均等待时间越短。2、系统处于不安全状态必然导致死锁。3、PV操作不仅可以用来实现进程的同步与互斥，还可以用来防止进程的死锁。4、银行家算法是用于防止进程死锁的。5、由于短作业优先算法服务短者，故可用于分时系统。6、进程获得处理机而运行是通过申请而得到的。7、一旦出现死锁, 所有进程都不能运行。 8、所有进程都挂起时, 系统陷入死锁。 9、执行系统调用时可以被中断。10、参与死锁的所有进程都占有资源。11、系统处于不安全状态不一定是死锁状态。12、参与死锁的进程至少有两个已经占有资源。13、所有进程都进入等待状态时，系统陷入死锁。五、名词解释：1.抢占式进程调度2.可再入程序3.死锁4.死锁避免5.死锁预防六、简答题：1.什么叫抢占式处理机调度和非抢占式处理机调度？FCFS、HPF分别属于哪种调度方式？2.银行家算法的主要思想是什么？它能用来解决实际中的死锁问题吗？为什么？3.一系统有8个相同的资源，被7个进程共享，每一个进程最多需2份资源。请说明这一系统不会发生死锁。 4.N个进程共享M个同类资源，若每个进程都需要该类资源，而且各进程对该类资源的最大需求之和小于M+N。请说明该系统不会因为竞争该资源而死锁。5.简述死锁的防止与死锁的避免的区别。七、计算题：1，有 5 个 批处理的作业（A,B,C,D,E ）几乎同时到达一个计算中心，估计的运行时间分别为2，4，6，8，10分钟，它们的优先数分别为1，2，3，4，5（1为最低优先级）。对下面的每种调度算法，分别计算作业的周转时间和平均周转时间作业算法 进程名 A B C D E平均运行时间 2 4 6 8 10优先级 1 2 3 4 5优先级高完成时间等待时间周转时间 时间片（2分钟）完成时间等待时间周转时间 FCFS,顺序为C,D,B,E,A完成时间等待时间周转时间2、在银行家算法中，若出现下面的资源分配情况：ProcessAllocationNeedAvailableP0003200121622P110001650P213542356P300320652P400140656试问：（1）该状态是否安全？（2）若进程P2提出请求Request（1，2，2，2）后，系统能否将资源分配给它？（3）如果系统立即满足P2的上述请求，请问，系统是否立即进入死锁状态？3、设系统中资源类集合为A，B，C，五个进程p1,p2,p3,p4,P5。资源A的数量为17，资源B的数量为5，资源C的数量为20。在T0时刻系统状态如下页图。若采用银行家算法避免死锁，问：（1） T0时刻是否为安全状态？若是，给出安全序列。（2） T0时刻若进程P2请求资源（0,3,4），是否能实施资源分配？Why?（3）在（2）的基础上，若进程P4请求资源（2,0,1），是否能实施分配？Why?T0时刻五进程资源分配情况进程最大资源需求已分配资源数量ABCABCP1559212P2536402P34011405P442520 4P5424314ABC剩余资源2334、一个四道作业的操作系统中，设在一段时间内先后到达6个作业，它们的提交时间和运行时间见表作业号 提交时间 运行时间JOB1 8:00 60JOB2 8:20 35JOB3 8:25 20JOB4 8:30 25JOB5 8:35 5JOB6 8:40 10系统采用短作业优先的调度算法，作业被调度进入运行后不再退出，但当一作业进入运行时，可以调整运行的优先次序。（1）按照所选择的调度算法，请分别给出上述6个作业的执行时间次序（2）计算在上述调度算法下作业的平均周转时间5、一个具有两道作业的批处理系统，作业调度采用短作业优先的调度算法，进程调度采用以优先数为基础的抢占式调度算法，如下表的作业序列（表中所有作业优先数即为进程优先数，数值越小优先级越高）。1 列出所有作业进入内存时间及结束时间2 计算平均周转时间作业名 到达时间 估计运算时间 优先数A 10:00 40分 5B 10:20 30分 3C 10:30 50分 4D 10:50 20分 6第四章 存储器管理本章要点：1 存储管理的目的和功能2 分区存储管理3 段式存储管理4 页式存储管理5 段页式存储管理6 交换技术与覆盖技术7 虚拟存储本章目标：1 熟悉存储管理目的和功能，掌握地址重定位的概念。2 熟悉单一连续分配、固定分区分配、动态分区分配实现原理；掌握可变式分区分配的数据结构和分配回收算法，掌握动态重定位分区分配实现原理和分配算法。3 熟悉覆盖与交换的概念。4 熟练掌握分页存储管理原理，熟练掌握基本的地址变换机构和具有快表的地址变换机构，了解两级页表机制。5 掌握分段存储管理原理和分段地址变换机构，掌握分页和分段比较，熟悉分页和分段的共享，掌握段页式存储管理原理和地址变换机构。6 掌握虚拟存储器的理论基础和定义，熟悉虚拟存储器实现方式和特征。7 掌握请求分页的页表机制、缺页中断机构和地址变换机构，熟悉页面的分配和置换策略、页面的分配的算法。8 熟练掌握最佳置换算法、先进先出（FIFO）置换算法、最近最久未使用置换算法LRU，掌握Clock置换算法和页面缓冲算法；掌握有效访问时间计算，熟悉工作集概念。9 掌握请求分段的段表机制、缺段中断机构和地址变换机构，熟悉分段的共享和保护。本章重点1物理地址和逻辑地址（相对地址与绝对地址）、地址重定位（地址转换）2存储共享、存储保护（防止地址越界、防止操作越权）3可变分区存储管理（内存分配方法、内存分配表已分配区表，空闲区表、内存分配算法最先适应，最优适应，最坏适应、内存回收归还区有下邻空闲区、有上邻空闲区、有上下邻空闲区、没有上下邻空闲区、4 页式存储管理（用户程序划分、逻辑地址形式、内存空间划分、内存分配方式、内存分配表、页表、位示图、空闲块分配算法、空闲块回收算法、硬件提供的支持页表始址寄存器、页表长度寄存器、高速缓冲存储器TLB、快表、地址转换过程、优缺点）5 虚拟页式存储管理（基本思想、页表增加内容、缺页中断处理、页面调度、页面调度算法先进先出、理想、最近未使用、最近最少使用、最不经常使用、第二次机会、性能考虑颠簸或抖动，影响缺页中断次数的四个原因，工作集模型）一、单项选择题：1、以下哪种算法不属于多个分区的可变分区存储管理方式的主存分配算法（ ）A，最先适应分配算法B，最优适应分配算法C，最坏适应分配算法D，最后适应分配算法2、在固定分区管理方式中，处理器执行作业时，对每条指令中的地址要求满足（ ）A，下限地址绝对地址上限地址B，下限地址绝对地址上限地址C，上限地址绝对地址下限地址D，上限地址绝对地址上限地址3、以下叙述中，不正确的是（ ）A，采用动态重定位，在必要时可以改变装入的作业在主存中的存放区域B，采用动态重定位的系统支持“程序浮动”C，采用静态重定位的系统不支持“程序浮动”D，采用动态和静态重定位的系统都支持“程序浮动” 4、在页式存储管理中，假定地址用m个二进制位表示，其中页内地址部分占用了n个二进制位，那么最大的作业允许有（ ）个页面。A，2n B，2(m-n) C，2m D，2(m+n)5、关于一个分区的存储管理，以下叙述不正确的是（ ）A，一个分区的存储管理每次只允许一个作业装入主存储器B，一个分区的存储管理中，必须采用动态重定位的方式进行地址转换C，一个分区的存储管理适用于单道程序的系统D，要将一个分区的存储管理运用到分时系统中，需采用与对换技术相结合的方式6、下面哪种算法不属于页式虚拟存储管理中的页面调度算法（ ）A，先进先出调度算法 B，最近最少用调度算法C，优先数调度算法 D，最近最不常用调度算法 7、缺页中断率与哪个因素无关（ ）A，分配给作业的主存块数 B，页面的大小和调度算法C，程序编制方法 D，作业的逻辑地址 8、很好地解决了“零头”问题的存储管理方法是（ ）A，页式存储管理 B，段式存储管理C，多重分区管理 D，可变式分区管理9、在存储管理中，（ ）可与覆盖技术配合.A，页式管理 B，段式管理 C，段页式管理 D，可变分区管理10、虚拟存储器的最大容量（ ）A，为内外存容量之和 B，由计算机的地址结构决定C，是任意的 D，由作业的地址空间决定11、下述（ ）页面淘汰算法会产生BELADY现象.A，先进先出 B，最近最少使用 C，最不经常使用 D，最佳12、计算机系统的二级存储包括（ ）A，主存储器和辅助存储器 B，ROM和RAMC，超高速缓存和内存储器 D，CPU寄存器和主存缓冲区13、以下关于主存空间的说法中正确的是（ ）A，主存储器的空间分成三部分：系统区、用户区和缓冲区B，操作系统与硬件的接口信息、操作系统的管理信息和程序等存放在主存储器的系统区C，所有的程序存放在用户区D，存储管理是对主存储器空间的各部分如系统区、用户区等进行管理14、联想存储器在计算机系统中是用于（ ）A，存储文件信息 B，与主存交换信息 C，地址变换 D，存储通道程序15、以下有关可变分区管理中采用的主存分配算法说法中错误的是（ ）A，可变分区管理采用的主存分配算法包括最先适应、最佳适应、最坏适应等算法B，最先适应算法实现简单，但碎片过多使主存空间利用率低C，最佳适应算法是最好的算法，但后过的较大作业很难得到满足D，最差适应算法总是选择最大的空闲区用于分割，使得余下的分区仍可使用16、下面关于重定位的有关描述，错误的是（ ）A，绝对地址是主存空间的地址编号B，用户程序中使用的从0开始的地址编号是逻辑地址C，动态重定位中装入主存的作业仍然保持原来的逻辑地址D，静态重定位中装入主存的作业仍然保持原来的逻辑地址17、在可变式分区分配方案中，最佳适应算法是将空闲区在空闲区表中按（ ）次序排列A，容量递增 B，容量递减 C，地址递增 D，地址递减18、在分页存储系统中，页表是由（ ）建立的A，硬件 B，操作系统 C，用户程序 D，装入程序二、填空题：1、计算机系统中的存储器可以分为两大类：主存储器（或_）和辅助存储器（或_），前者可以被处理器直接访问，而后者不能被处理器直接访问。2、存储管理是对主存空间的用户空间进行管理，其目的是尽可能方便用户和提高内存利用率。具体地说，存储管理的功能包括：_、_、_、_。3、主存储器是以_ 为编址单位的，假定主存储器的容量为n，其地址编号为0，1，2，.,n-1, 这些地址称为主存储器的_，而用户程序使用的是一组从 0 开始的地址，称为_ 。4、重定位是指把_转换成_，重定位的方式包括_和_两种。5、分页存储管理采用的重定位方式是_，需要有硬件的地址变换机构支持。页表中保存作业中逻辑页号与主存块号之间的对应关系，每个作业具有_张页表。当要按给定的逻辑地址进行存取时，至少需要_次 访问内存，为了提高存取速度，根据程序执行时具有_的特点，系统通常设置一个_ 。6、页是信息的_单位，其大小是_的，进行分页是出于_的需要；段是信息的_单位，其大小是_，分段是出于_的需要。7、在段式存储管理中，段的保护措施有_和_两种。8、虚拟存储器实际上是为扩大主存容量而采用的一种设计技巧，虚拟存储器的最大容量是由_决定的。9、在可变分区存储管理中, 为实现地址映射, 一般由硬件提供两个寄存器, 一个是_, 另一个是_。10、在虚拟段式存储管理中, 若逻辑地址的段内地址大于段表中该段的段长, 则发生_中断。11、在存储管理中，为进程分配内存时, 取满足申请要求且长度最大的空闲区域，这一算法称为_分配。12、在存储管理中，引入快表的目的是_。13、在虚存系统中不能实现但可以作为衡量其它页面淘汰算法标准的页面淘汰算法是_。14、清内存指令只能在_状态下执行。15、在采用请求分页式存储管理的系统中，地址变换可能会因为_，_和_等原因而产生中断。16、在分区分配算法中，首次适应算法倾向于优先利用内存中_部分的空闲分区，从而保留了_部分的大空闲区。 17、请求分段式虚拟存储系统必须至少具有三种硬件支持： 即_、_和_。18、_存储管理方案可解决小内存运行大作业。19、分区管理中采用“最佳适应”分配算法时，把空闲区按_次序登记在空闲分区表中。20、作业在执行中发生了缺页中断，经操作系统处理后，应让其执行_指令。21、若选用的_ 算法不合适,可能会出现抖动现象。22、虚拟存储管理系统的基础是程序的_理论。23、作业在页式存储器中的绝对地址计算公式是：绝对地址=_。24、在装入一个作业时，把作业中的指令地址和数据地址全部转换成绝对地址，这种地址转换方式称为_。25、页式存储器提供的编程使用的逻辑地址由_和_组成。26、在页式虚拟存储管理中，页面调度算法对缺页中断率的影响很大，如果对某个页面调度过于频繁，会出现_现象。三、判断题：1、虚拟存储系统可以在每一台计算机上实现。2、虚存系统中, 只要磁盘空间无限大, 作业就能拥有任意大的编址空间。3、在内存为M的分时系统中, 当注册的用户有N个时,每个用户拥有M/N的内存空间。4、大多数虚拟系统采用OPT(优化)淘汰算法是因为它确实可以得到最小的缺页率。5、在请求页式存储管理中, 页面淘汰所花费的时间不属于系统开销。 6、页式存储管理中, 用户应将自己的程序划分成若干相等的页。 7、存储保护的目的是限制内存的分配。 8、清内存指令只能在管态下执行。9、在页式虚拟存储系统中, 页面长度是根据程序长度动态地分配的。10、所谓最近最少使用（LRU）页面调度算法是指将驻留在内存中使用次数最少的页面淘汰掉。11、由于现代操作系统提供了程序共享的功能，所以要求被共享的程序必须是可再入程序。12、在页式虚拟存储系统中，页面长度固定并且是硬件的设计特性。13、存储保护的功能是限制内存存取。 14、请求分页存储管理系统，若把页面的大小增加一倍，则缺页中断次数会减少一半。15、为了使程序在内存中浮动,编程时都使用逻辑地址。因此，必须在地址转换后才能得到主存的正确地址。 16、大多数虚拟系统采用OPT(优化)淘汰算法是因为它确实可以得到最小的缺页率。四、名词解释：1.段式管理2.对换(SWAPPING)3.页式管理4.页面淘汰5.快表6.虚存7.抖动8.逻辑空间9.物理空间10.覆盖11.内零头12.外零头13.请求页式管理14.请求段式管理15.地址变换五、简答题：1、什么是虚拟存储器？为什么要引入虚拟存储器的概念？2、简述固定式分区、可变式分区和可重定位分区的主要区别。3、实现分区存储管理需要哪些硬件支持？对分区的存储保护方法是什么？4、页式存储管理中页表的作用是什么？设置一个页表要考虑哪些因素？5、为什么要引入段式存储管理？试对段式存储管理方案作出评价。6、哪几种存储管理方案提供了虚拟存储器？7、实现虚拟存储器晨的几个关键技术是什么？8、我们说虚拟存储系统具有多次性、离散性、交换性，其具体含义是什么？9、存储保护是否可以完全由软件来实现？为什么？10、在以进程为单位进行对换时，每次是否都将整个进程换出？为什么？11、内存利用率不高主要表现在哪些方面？可通过哪些途径来提高内存利用率？12、简述页式存储管理中设置页表和快表的作用。13、什么是缺页中断率？影响缺页中断率的因素有哪些？14、试述缺页中断与一般中断的主要区别。15、内存管理中,“内零头”,“外零头”各指的是什么?在固定式分区分配,可变式分区分配,页式虚拟存储系统,段式虚拟存储系统中,各会存在何种零头?为什么?16、段式存储管理和页式存储管理的