操作系统复习资料.doc

第一章 操作系统引论一、单项选择题（每题1分，共16分）61、操作系统是一种系统软件 2、操作系统是一组资源管理程序 3、现代操作系统的基本特征是程序的并发执行，资源共享和操作的异步性。4、（ ）不是操作系统关心的主要问题。A. 管理计算机裸机B. 设计、提供用户程序与计算机硬件系统的界面C. 管理计算机系统资源D. 高级程序设计语言的编译器5、引入多道程序的目的在于充分利用CPU，减少CPU等待时间6、DOS没有多道程序设计的特点。A. DOS B. UNIX C. Windows D.OS/27、下列操作系统中，为分时系统的是UNIXA. CP/M B. MS-DOSC. UNIX D. Windows NT8、在分时系统中，时间片一定，用户数越多，响应时间越长。9、批处理系统的主要缺点是失去了交互性。10、在下列性质中，独占性不是分时系统的特征。A. 交互性 B. 同时性 C. 及时性 D. 独占性11、实时操作系统追求的目标是快速响应。A.高吞吐率 B.充分利用内存 C. 快速响应 D. 减少系统开销12、CPU状态分为系统态和用户态，从用户态转换到系统态的唯一途径是系统调用 13、系统调用的目的是请求系统服务A. 14、系统调用是由操作系统提供的内部调用，它只能通过用户程序间接使用15、UNIX操作系统是采用层次结构实现结构设计的。A. 单块式结构 B. 层次结构 C. 微内核结构 D.网状结构16、UNIX命令的一般格式是命令名选项参数二、填空题（每空1分，共12分）1、按照所起的作用和需要的运行环境，软件通常可分为三大类，即应用软件、支撑软件、系统软件。2、操作系统的体系结构主要有单块结构、层次结构、微内核结构。3、UNIX系统是多用户操作系统，DOS系统是单用户操作系统。现代操作系统通常为用户提供三种使用界面：图形界面、操作命令、系统调用。4、 计算机中CPU的工作分为系统态（管态）和用户态（目态）两种。系统态运行是CPU执行操作系统核心程序，用户态运行是CPU执行用户程序。三、简答题（共15分）1、操作系统的定义是什么？它的五大主要功能是什么？（共7分）操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源有效地组织多道程序运行的系统软件，是用户和计算机之间的接口。它的五大功能是：存储器管理、处理机管理、设备管理、文件管理、用户接口。2、解释以下术语：硬件、软件、多道程序设计、并发、吞吐量。（共5分）硬件是指计算机物理装置本身（P1）；软件是与数据处理系统的操作有关的计算机程序、过程、规则、以及相关的文档资料的总称（P1）；多道程序设计是在内存中同时存放多道程序，在管理程序的控制下交替地执行（P11）；并发是指两个或多个程序活动在同一给定时间间隔中进行；单位时间内CPU完成作业的数量（P80）。3、实时系统与分时系统的区别是什么？（共3分）答：分时系统通用性强，交互性强，及时响应性要求一般（通常数量级为秒）；实时系统往往是专用的，系统与应用很难分离，常常紧密结合在一起，实时系统并不强调资源利用率，而更关心及时响应性（通常数量级为毫秒或微秒）、可靠性等。体现在人机控制机制不同。第二章 进程管理一、 单项选择题（每题1分，共18分）1、顺序程序和并发程序的执行相比并发程序执行总体上执行时间快2、在单一处理机上，将执行时间有重叠的几个程序称为并发程序 3、进程和程序的本质区别是.动态和静态特征4、在下列特性中，不是进程的特性的是（ ）。A. 异步性 B. 并发性 C. 静态性 D. 动态性5、各进程向前推进的速度是不可预知，体现出“走走停停”的特征，称为进程的异步性6、在单处理机系统中，处于运行状态的进程只有一个 7、下列进程状态的转换中，不正确的是（ ）。A. 就绪运行 B. 运行就绪C. 就绪阻塞 D. 阻塞就绪8、已经获得除 CPU以外的所有运行所需资源的进程处于就绪状态。9、一个进程被唤醒意味着.进程状态变为就绪10、进程从运行状态变为阻塞状态的原因是.输入或输出事件发生 11、为了描述进程的动态变化过程，采用了一个与进程相联系的进程控制块，根据它而感知进程的存在。12、操作系统中有一组常称为特殊系统调用的程序，它不能被系统中断，在操作系统中称为原语13、进程间的基本关系为同步与互斥 14、两个进程合作完成一个任务，在并发执行中，一个进程要等待其合作伙伴发来信息，或者建立某个条件后再向前执行，这种关系是进程间的.同步关系。15、在一段时间内，只允许一个进程访问的资源称为临界资源 16、在操作系统中，对信号量S的P原语操作定义中，使进程进入相应阻塞队列等待的条件是S0 17、信号量S的初值为8，在S上执行了10次P操作，6次V操作后，S的值为418、在进程通信中，使用信箱方式交换信息的是高级通信 二、判断题（正确的划，错误的划并改正，每个1分，共6分）（兰色为对）1、进程之间的同步，主要源于进程之间的资源竞争，是指对多个相关进程在执行次序上的协调。2、信号量机制是一种有效的实现进程同步与互斥的工具。信号量只能由PV操作来改变。3、V操作是对信号量执行加1操作，意味着释放一个单位资源，加1后如果信号量的值小于等于零，则从等待队列中唤醒一个进程，现进程变为等待状态，否则现进程继续进行。4、进程执行的相对速度不能由进程自己来控制。5、利用信号量的PV操作可以交换大量信息。6、并发进程在访问共享资源时，不可能出现与时间有关的错误。三、简答题（共15分）1、在操作系统中为什么要引入进程的概念？它与程序的区别和联系是怎样的？（7分）答：现代计算机系统中程序并发执行和资源共享的需要，使得系统的工作情况变得非常复杂，而程序作为机器指令集合，这一静态概念已经不能如实反映程序并发执行过程的动态性，因此，引入进程的概念来描述程序的动态执行过程。这对于我们理解、描述和设计操作系统具有重要意义。主要区别是：（1）程序是静态概念，是永久性软件资源；而进程是动态概念，是动态生亡的暂存性资源。（2）进程是一个能独立运行的单位，能与其他进程并发执行，系统是以进程为单位分配CPU的；而程序则不能作为一个能独立运行单位。（3）程序和进程没有一一对应关系。一个程序在工作时可以由多个进程工作，一个进程在工作时至少对应有一个程序。（4）各个进程在并发执行时会产生制约关系，使各自推进的速度不可预测；而程序作为静态概念，不存在这种异步特征。进程和程序有着必然的联系：一个程序可以划解成几个进程，当然一个程序可以形成一个进程。2、什么是进程的互斥与同步？（4分）同步是进程间共同完成一项任务时直接发生相互作用的关系。户斥是两个或多个逻辑上完全独立的进程只是由于竞争同一个物理资源而相互产生的制约关系。3、一个进程进入临界区的调度原则是什么？（4分）P59从为了使临界资源得到合理使用到的末尾即避免进程出现“忙等”现象。四、应用题（共18分）1、（6分）四个进程A、B、C、D都要读一个共享文件F，系统允许多个进程同时读文件F。但限制是进程A和进程C不能同时读文件F，进程B和进程D也不能同时读文件F。为了使这四个进程并发执行时能按系统要求使用文件，现用PV操作进行管理，请回答下面的问题： （1）如何定义信号量及初值；（2）在下列的程序中填上适当的P、V操作，以保证它们能正确并发工作： 答：（1）两个信号量m和s，s和m的初值均为1。 （2） 进程A 进程 B 进程 C 进程 D P（m）； P(s)； P(m)； P(s)； read F； read F； read F； read F； V（m）； V(s)； V(m)； V(s)； 2、（12分）设有一台计算机，有两条I/O通道，分别接一台卡片输入机和一台打印机。卡片机把一叠卡片逐一输入到缓冲区B1中，加工处理后再搬到缓冲区B2中，并在打印机上打印，问：系统要设几个进程来完成这个任务？各自的工作是什么？这些进程间有什么样的相互制约关系？用P、V操作写出这些进程的同步算法答：(1)系统要设三个进程完成这个任务，进程A把卡片输入到缓冲区B1， 进程B把数据从缓冲区B1中取出经加工放入缓冲区B2中，进程C从缓冲区B2中取出数据打印。(2)进程要互相同步。 (3)设置三个信号量，B1k表示缓冲区B1空（0空，1不空） ，B1m 表示B1满（0不满，1满），B2k表示缓冲区B2空（0空，1不空） ，B2m 表示B满（0不满，1满）， 初值均为0。 进程A 进程B 进程C L2： L3: L1： 启动卡片 输入机； V（B1m）； V(B2m)； P(B2m); P（B1m）; 从缓冲区B1取出数据 从B2取出数据 加工后送入B2中 打印；P（B1k）； V（B1k）； V(B2k)； Goto L1; P(B2k) ； goto L3; Goto L2; 第三章 处理机管理一、单项选择题（每题1分，共11分）1、操作系统中的作业管理是一种宏观的高级管理用户在一次计算过程中，或者一次事物处理中，要求计算机完成所做的工作的集合，这是指作业3、处于后备状态的作业存放在.外存中。4、在操作系统中，作业处于执行时，已处于进程的管理之下。5、 在操作系统中，JCB是指作业控制块 6、 作业调度的关键在于选择恰当的作业调度算法7、下列作业调度算法中，最短的作业平均周转时间是短作业优先法8、按照作业到达的先后次序调度作业，排队等待时间最长的作业被优先调度，这是指先来先服务法调度算法。9、在批处理系统中，周转时间是作业等待时间和运行时间之和10、为了对紧急进程或重要进程进行调度，调度算法应采用优先级法11、操作系统中，处理机管理负责对进程进行调度。二、填空题（每空1分，共11分）1、作业从进入系统到最后完成，可能要经历三级调度：作业调度、对换和进程调度。2、作业的状态分为四种：提交、后备、运行和完成。3、进程调度完成进程状态从就绪态到运行态的转化。4、利用优先级调度算法进行进程调度时，即从就绪队列中选择优先级高的进程，有两种不同的处理方式：非抢占优先级和抢占优先级。5、UNIX系统的进程调度采用优先级法。三、计算题（共15分）1、（4分）设有三个批作业JOB1，JOB2，JOB3，其到达时间、处理时间及完成时间如下：作业 作业到达时间 开始处理时间 处理完成时间JOB1 15 18 22JOB2 18 21 23 JOB3 17 19 21试计算：JOB1的周转时间为22-15=7；JOB2的周转时间为23-18=5；JOB3的周转时间为21-17=4；所有作业的平均周转时间是（7+5+4）/35.33。2、（共11分）假定在单CPU条件下有下列要执行的作业：作业运行时间优先级1102243335 作业到来的时间是按作业编号顺序进行的（即后面作业依次比前一个作业迟到一个时间单位）。 （1）用一个执行时间图描述在采用非抢占式优先级算法时执行这些作业的情况。（2）对于上述算法，各个作业的周转时间是多少？平均周转时间是多少？ （3）对于上述算法，各个作业的带权周转时间是多少？平均带权周转时间是多少？答:（1） 作业1 作业3 作业2 10 3 4（2）作业1的周转时间：10。作业2的周转时间：13-1=12。作业3的周转时间：17-2=15。平均周转时间为：（10+12+15）/312.33（3）作业1的带权周转时间：10/10=1。作业2的带权周转时间：12/3=4。 作业3的带权周转时间：15/3=5。平均带权周转时间为：（1+4+5）/33.33第四章 存储器管理一、 单项选择题（每题1分，共21分）1、 存储管理的目的是方便用户和提高内存利用率 2、 外存（如磁盘）上存放的程序和数据必须在CPU访问之前移入内存3、 当程序经过编译或者汇编以后，形成了一种由机器指令组成的集合，被称为目标程序 4、可由CPU调用执行的程序所对应的地址空间为物理地址空间5、经过动态重定位，目标程序可以不经过任何改动而装入物理内存单元。6、若处理器有32位地址，则它的虚拟地址空间为4GB字节。7、分区管理要求对每一个作业都分配.地址连续的内存单元。8、对换技术是指将作业不需要或暂时不需要的部分移到外存，让出内存空间以调入其他所需数据。9、虚拟存储技术是补充相对地址空间的技术10、虚拟存储技术与分区管理不能配合使用。11、以下存储管理技术中，支持虚拟存储器的技术是请求分页技术12、在请求页式存储管理中，若所需页面不在内存中，则会引起缺页中断13、在分段管理中，以段为单位分配，每段是一个连续存储区14、分页存储管理方式提供一维地址结构。15、分段管理提供2维的地址结构。16、段页式存储管理汲取了页式管理和段式管理的长处，其实现原理结合了页式和段式管理的基本思想，即用分段方法来分配和管理用户地址空间，用分页方法来管理物理存储空间。17、段页式管理每取一次数据，要访问.3次内存。18、碎片现象的存在使得内存空间利用率降低 19、 段页式管理存储管理方式能使存储碎片尽可能少，而且使内存利用率较高。20、 系统抖动是指刚被调出的页面又立刻被调入所形成的频繁调入调出现象21、在请求分页系统中，LRU算法是指近期最长时间以来没被访问的页先淘汰二、判断题（正确的划，错误的划并改正，每个1分，共8分）1、在现代操作系统中，不允许用户干预内存的分配。2、固定分区式管理是针对单道系统的内存管理方案。3、采用动态重定位技术的系统，目标程序可以不经任何改动，而装入物理内存。4、可重定位分区管理可以对作业分配不连续的内存单元。5、利用交换技术扩充内存时，设计时必须考虑的问题是：如何减少信息交换量、降低交换所用的时间。6、在虚拟存储方式下，程序员编制程序时不必考虑主存的容量，但系统的吞吐量在很大程度上依赖于主存储器的容量。7、在页式存储管理方案中，为了提高内存的利用效率，允许同时使用不同大小的页面。8、页式存储管理中，一个作业可以占用不连续的内存空间，而段式存储管理，一个作业则是占用连续的内存空间。三、填空题（每空1分，共8分）1、在存储管理中，为实现地址映射，硬件应提供两个寄存器，一个是基址寄存器，另一个是限长寄存器。2、实现虚拟存储技术的物质基础是二级存储器结构和动态地址转换机构。（P112）3、在页式管理中，页表的作用是实现从页号到物理块号的地址映射，存储页表的作用是逻辑地址到物理地址的映射。（P116）4、在段页式存储管理系统中，面向 用户 的地址空间是段式划分，面向物理实现的地址空间是页式划分。（P128）四、简答题（共10分）1、（4分）解释下列概念：逻辑地址、物理地址、重定位答： 逻辑地址是指用户程序经编译后，每个目标模块以0为基地址进行的顺序编址。逻辑地址又称相对地址。物理地址是指内存中各物理存储单元的地址从统一的基地址进行的顺序编址。物理地址又称绝对地址，它是数据在内存中的实际存储地址。重定位是把逻辑地址转变为内存的物理地址的过程。根据重定位时机的不同，又分为静态重定位（装入内存时重定位）和动态重定位（程序执行时重定位）。2、（6分）什么是虚拟存储器？它有哪些基本特征？答： 虚拟存储器是一种存储管理技术，用以完成用小的内存实现在大的虚空间中程序的运行工作。它是由操作系统提供的一个假想的特大存储器。但是虚拟存储器的容量并不是无限的，它由计算机的地址结构长度所确定，另外虚存容量的扩大是以牺牲CPU工作时间以及内、外存交换时间为代价的。 虚拟存储器特征是：虚拟扩充，部分装入，离散分配，多次对换。五、计算题（共16分）1、（8分）某虚拟存储器的用户编程空间共32个页面，每页为1KB，内存为16KB。假定某时刻一用户页表中已调入内存的页面的页号和物理块号的对照表如下：页号物理块号031721138则逻辑地址0A5C(H)所对应的物理地址是什么？要求：写出主要计算过程。 方法（1）：0A5C的十进制为2652。2652除1024（页的大小1K）的整数商为2，2652除1024的余数为604。说明2652在2号页中再向下偏移604，查页表知它在11号块向下偏移604。11*1024（块的大小1K）+604=11868，11868的十六进制为2E5C（H）。方法（2）：逻辑地址0A5C（H）所对应的二进制表示形式是：0000 1010 0101 1100 ，由于1K=210二进制表示形式是：10 0000 0000的下划线部分前的编码为000010，表示该逻辑地址对应的页号为2。查页表，得到物理块号是11（十进制），即物理块地址为：0010 1110 0000 0000 ，拼接块内地址0000 0000 0101 1100，得0010 1110 0101 1100，即2E5C（H）。2、对于如下的页面访问序列：1， 2， 3， 4， 1， 2， 5， 1， 2， 3， 4， 5 当内存块数量为3时，试问：使用FIFO、LRU置换算法产生的缺页中断是多少？写出依次产生缺页中断后应淘汰的页。（所有内存开始时都是空的，凡第一次用到的页面都产生一次缺页中断。要求写出计算步骤。共8分）FIFO : 1 2 3 4 1 2 5 1 2 3 4 5111444555222111333332224淘汰 1 2 3 4 1 2LRU:1 2 3 4 1 2 5 1 2 3 4 5111444533322211114433322225淘汰 1 2 3 4 5 1 2第五章 文件系统一、单项选择题（每题1分，共23分）1、文件代表了计算机系统中的.软件资源 2、在UNIX系统中，用户程序经过编译之后得到的可执行文件属于普通文件 3、特别文件是与硬件设备有关的文件。4、按文件用途来分，编辑程序是系统文件 5、批处理文件的扩展名为.BAT 6、操作系统是通过按名存取来对文件进行编排、增删、维护和检索。7、从用户观点看的文件组织形式称为文件的逻辑组织。8、由字符序列组成，文件内的信息不再划分结构，这是指流式文件 9、数据库文件的逻辑结构形式是记录式文件 10、文件的逻辑记录的大小.随使用要求变化的11、存放在磁盘上的文件既可随机访问，又可顺序访问 12、文件的存储方法依赖于文件的物理结构和存放文件的存储设备的特性13、下列不便于文件扩充的物理文件结构是连续文件A.连续文件 B.串连文件C.索引文件 D.多重索引文件14、在文件系统中，文件的不同物理结构有不同的优缺点。在下列文件的物理组织结构中，不具有直接读写文件任意一个记录的能力的结构是串连文件 15、文件系统为每个文件另建立一张指示逻辑记录和物理记录之间的对应关系表，由此表和文件本身构成的文索引文件 16、在以下的文件物理存储组织形式中，连续文件常用于存放大型的系统文件。17、如果文件系统中有两个文件重名，不应采.单级目录结构 18、文件系统采用二级文件目录可以解决不同用户间的文件命名冲突19、目录文件所存放的信息是该目录中所有子目录文件和数据文件的目录20、使用绝对路径名访问文件是从根目录开始按目录结构访问某个文件。21、文件的存储空间管理实质上是对外存空白块的组织和管理的问题。22、根据外存设备不同，文件被划分为若干个大小相等的物理块，它是存放文件信息或分配存储空间的基本单位。23、在下列关于UNIX的论述中，（ ）是不正确的。A. UNIX是一个多道的分时操作系统B. 管道机制是UNIX贡献之一C. 提供可动态装卸的文件卷是UNIX的特色之一D. 路径名是UNIX独有的实现文件共享的机制二、填空题（每空1分，共15分）1、UNIX系统中，一般把文件分为普通文件、 目录文件 和特别文件三种类型。（P144）2、在UNIX系统中，所有所有的I/O设备都被看成是特别文件，它们在使用形式上与普通文件相同，但它们的使用是和设备紧密相连的。3、在UNIX文件系统中，文件的路径名有两种表示形式，它们是绝对路径名和相对路径名；其中前者是以“/”开始的路径名。4、 文件控制块 是文件存在的标志，它记录了系统管理文件所需要的全部信息。5、文件的存储器是分成大小相等的块，并以它为单位交换信息。6、某UNIX文件的保护信息是111 110 100，则表示文件主可读、写、执行， 同组用户 可读、写，其他用户只能读。7、在UNIX系统采用的是 非循环图目录结构，对空闲盘块的管理采用的是成组连接 法。其文件控制块又称作目录项。第六章 设备管理一、单项选择题（每题1分，共13分）1、在操作系统中，用户在使用I/O设备时，通常采用逻辑设备名2、 操作系统中采用缓冲技术的目的是为了增强系统并行操作的能力。3、操作系统采用缓冲技术，能够减少对CPU的中断次数，从而提高资源的利用率。4、CPU输出数据的速度远远高于打印机的打印速度，为了解决这一矛盾，可采用缓冲技术 5、 缓冲技术用于提高主机和设备交换信息的速度6、 通道是一种I/O专用处理机 7、设备管理的主要程序之一是设备分配程序，当进程请求在内存和外设之间传送信息时，设备分配程序分配设备的过程通常是先分配设备，再分配控制器，最后分配通道8、下列描述中，不是设备管理的功能的是（ ）。 A实现外围设备的分配与回收 B缓冲管理与地址转换C实现按名存取 D实现I/O操作9、用户编制的程序与实际使用的物理设备无关是由设备独立性功能实现的。10、SPOOLing技术利用于虚拟设备概念11、采用SPOOLing技术的目的是提高独占设备的利用率12、采用假脱机技术的目的是提高外设和主机的利用率 13、假脱机技术一般不适用于分时系统 二、填空题（每空1分，共13分）1、存储设备也称为 块 设备；输入/输出设备也称为 字符 设备。2、从资源分配的角度看，可以把设备分为独占设备（如打印机）、共享设备（如磁盘）和虚拟设备。（P193）3、 虚拟设备是通过SPOOLing技术把独占设备变成能为若干用户共享的设备。（P193）4、 常用的设备分配算法是先来 先服务算法和优先级高的优先服务算法。（P194）5、设备驱动程序是控制设备动作的核心模块，如设备的打开、关闭、读、写等，用来控制设备上数据的传输。（P197）6、SPOOLing系统一般分为四个部分：存输入、取输入、存输出和取输出，其中中间的两部分负责对输入井和输出井进行管理。（P195）三、简答题（共10分）1、为什么要引入缓冲技术？设置缓冲区的原则是什么？（6分）答：引入缓冲技术的主要目的是：（1）缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾；（2）提高CPU与I/O之间的并行性；（3）减少对CPU的中断次数，放宽CPU对中断响应时间的要求。 设备缓冲区的原则是：如果数据到达率与离去率相差很大，则可采用单缓冲方式；如果信息的输入和输出率相同（或相差不大）时，则可用双缓冲区；对于阵发性的输入、输出，可以设立多个缓冲区。（P188）2、设备驱动进程执行的主要功能