学位操作系统试卷.doc

课程操作系统考试形式（开/闭卷）学校：_系：_专业：_班级：_学号：_姓名：_题次一二三四五六七八九十总分评卷人分数评分一、 填空题（每空1分，共15分）1、 在单处理机系统中，多道程序运行的特点是_多道_、_宏观并行_和_微观串行_。2、 若公用信号量sem的初值为2，当前值是-1，则表示有_1_个等待进程。3、 操作系统为用户提供的两个接口界面是_键盘命令_和_编程_。4、 多道程序设计技术的出现，得到了计算机硬件的两方面支持：_中断系统_和_通道技术_。5、 在多道程序运行的系统中，为了提高内存的使用率，解决小内存运行大作业问题，使用了_分页管理_、_分段管理_和_段页式管理_等内存管理技术；6、 文件的物理结构主要有三种：_连续结构_、_串联结构_和_索引结构_。7、 设一段表为段号基地址 段长02196001230014290100313275804195296 那么逻辑地址（4，100）对应的物理地址是_地址越界_。二、单项选择题 （每题1分，共15题）1、在采用SPOOLing技术的系统中，用户的打印数据首先被送到_A_。A、磁盘固定区域B、内存固定区域C、终端D、打印机2、当CPU执行操作系统代码时，称处理机处于_A_态。 A、执行态 B、目态 C、管态 D、就绪态3、在下列性质中，_D_不是分时系统的物征。 A、多路性 B、交互性 C、独占性 D、成批性4、在进程状态转换时，下列_D_转换是不可能发生的。A、就绪态运行态 B、运行态就绪态C、运行态阻塞态 D、阻塞态运行态5、在操作系统中，死锁出现指的是_C_。 A、计算机发生了重大故障； B、资源数远远少于进程数； C、若干进程因竞争资源而无限等待其它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；6、可变分区存储管理方式中，最先适应算法是空闲区在空闲链中按_A_次序排列。 A、地址递增 B、地址递减 C、空闲区大小递增 D、空闲区大小递减7、下列仅一条指令只能在管态下运行，这条指令是_A_。 A、读取时钟指令 B、访管指令 C、屏蔽中断指令 D、取数指令8、设主存容量为1MB，辅存容量为400MB，计算机系统的地址寄存器有24位，那么虚存的最大容量是_D_。A、1MB B、401MB C、1MB+224B D、224B9、在动态分区分配方案中，只需要进行一次比较就可以判定是否满足作业对主存空间要求是_C_。 A、最先适应算法 B、最佳适应算法 C、最坏适应算法 D、循环最先适应算法10、在动态分配方案中，某一作业完成后，系统回收其主存空间并与相邻空闲区合并，为此需修改空闲区表，造成空闲区数减1的情况是_D_。 A、无上邻空闲区也无下邻空闲区 B、有上邻空闲区但无下邻空闲区C、有下邻空闲区但无上邻空闲区 D、有上邻空闲区也有下邻空闲区11、系统“抖动”现象的发生是由_A_引起的。 A、置换算法选择不当 B、交换的信息量过大C、内存容量不足 D、请求页式管理方案12、在记录式文件中，一个文件由称为_C_的最小单位组成。 A、物理文件 B、物理块 C、逻辑记录 D、数据项13、文件系统中若文件的物理结构采用连续结构，则文件控制块FCB中有关文件的物理位置信息应包括_B_。（1）首地址； （2）文件长度； （3）索引表地址； A、（1）、（2）、（3）全部 B、（1）、和（2） C、（1）和（3） D、（2）和（3）14、如果I/O所花费的时间比CPU的处理时间短得多，则缓冲区_B_。 A、最有效 B、几乎无效 C、均衡D、以上都不是15、虚拟设备是靠_C_技术来实现的。 A、通道B、缓冲C、SPOOLingD、控制器三、判断题（对的题在（ ）里打，错的打） （每题1分，共10分）（ ）1、一个进程是由伪处理机执行的一个程序。（ ）2、为了提高请求分页系统中内存的利用率，允许用户使用不同大小的页面。（ ）3、死锁是一种与时间有关的错误，它与进程推进的速度无关。（ ）4、在剥夺式进程调度方式下，现运行进程的优先级不低于系统中所有进程的优先级。（）5、程序的并发执行是指同一时刻有两个以上的程序，它们的指令在同一处理器上执行。（）6、在分时系统中，由于采用了分时技术，用户在逻辑上感觉独占了计算机资源。（）7、请求分页存储管理系统中，若把页面的大小增加一倍，则缺页中断次数会减少一半。（）8、设备独占性是指I/O设备具有独立执行I/O功能的一种特性。（）9、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。（）10、连续文件适合于建立在顺序存储设备上而不适合于建立在磁盘上。四、简答题 （每题5分，共20分）1、什么是操作系统的基本功能？答：包括处理机管理、存储管理、设备管理、文件系统管理和用户接口管理。2、什么是请求分页存储管理？其最大的优点是什么？答：请求分页存储管理是动态页式管理的一种，它在作业或进程开始执行之前，不把作业或进程的程序段和数据段一次性的的全部装入内存，而只装入被认为是经常反复执行和调用的工作区部分，其它部分则在执行过程中动态装入。请求分页存储管理的调入方式是：当需要执行某条指令而又发现它不在内存中时，或当执行某条指令需要访问其它数据或指令时，而这些数据或指令又不在内存，从而产生缺页中断，系统将外存中相应的页面调入内存。求分页存储管理最大的优点是能实现虚拟存储。3、试述文件系统中的空闲块成组链接法的基本原理，哪个操作系统采用此方法来管理文件存储设备上的空闲块？（只答出一种操作系统即可）答：UNIX系统采用空闲块成组链接法，其基本原理是:空闲块成组链接：引入空闲块索引表用栈方式管理空闲块。系统把每100个空闲块作为一组，每一组的第一个空闲块中登记下一组空闲块的块号和空闲块数，余下不足100块的那部分空闲块的块号及块数登记在一个专用块中，登记最后一组块号的那个空闲块其中第二个单元填“0”，表示该块中指出的块号是最后一组的块号，空闲块成组链接到此结束。 空闲块的分配：系统初始化时先把专用块内容读到主存，当需分配空闲块时，就直接在主存中找到哪些是空闲的块，每分配一块后空闲块数减1；专用块指示的空闲块分配完后，则将下一组的块号及块数读入专用块，专用块内容读到主存，实施该组空闲块的分配。空闲块的分配：当归还一块时，只要把归还块的块号登记到当前组中，空闲块数加1。如果当前组已满100块，则把主存中的内容写到归还的那块中，该归还作为新组的第一块。UNIX操作系统采用空闲块成组链接法来管理文件存储设备上的空闲块。4、什么是缓冲？为什么要引入缓冲？答：缓冲即是是使用专用硬件缓冲器或在内存中划出一个区域用来暂时存放输入输出数据的器件。 引入缓冲是为了匹配外设和CPU之间的处理速度，减少中断次数和CPU的中断处理时间，同时解决DMA或通道方式时的数据传输瓶颈问题。五、计算题 （每题10分，共30分）1、假设某系统中有4种资源（R1，R2，R3，R4），在某时刻系统中共有5个进程。进程P1，P2，P3，P4，P5的最大资源需求数向量和此时已分配到的资源数向量分别为进程当前已分配到资源最大资源需求P1（0，0，1，2） （0，0，1，2）P2（2，0，0，0） （2，7，5，0）P3（0，0，3，4） （6，6，5，6）P4（2，3，5，4） （4，3，5，6）P5（0，3，3，2） （0，6，5，2）系统中当前可用资源向量为（2，1，0，0）。问：（1） 当前系统是否是安全的？（2） 如果进程3已发出资源请求向量（0，1，0，0），系统能否将资源分配给它？解：（1）、安全序列为：P1-P4-P5-P2-P3(2)、不能分配，否则死锁。因若满足P3，则系统可用资源向量为（2，0，0，0）, 此时若执行其它进程均死锁，只能执行P1，执行后系统可用资源向量为（2，0，1，2），分给P2、P3、P5均死锁，只能分给P4执行，执行后系统可用资源向量为（4，3，6，6），分给P2、P3均死锁，只能分给P5执行，执行后系统可用资源向量为（4，6，9，8），分给P2、P3均死锁。从而说明当响应进程3已发出资源请求向量（0，1，0，0）后，系统死锁。2、某虚拟存储器的用户空间共有32个页面，每页1KB，主存16KB。试问：（1）逻辑地址有效位是多少？（2）物理地址需要多少位？（3）假定某时刻系统为用户的第0，1，2，3页分别分配的物理块号为5，10，4，7，试将虚地址0A5C和093C变换为物理地址。解：（1）逻辑地址有效位是15位（2）物理地址是14位（3）由LA=0A5C,由每页长度是1KB，分离出页号为2，页内地址为1001011100，查页表，对应块号为4，故PA=1001001011100=125C 由LA=093C,由每页长度是1KB，分离出页号为2，页内地址为0100111100，查页表，对应块号为4，故PA=1000100111100=113C3、在某系统中，从磁盘将一块数据输入到缓冲需要花费的时间为T，CPU对一块数据进行处理的时间为C，将缓冲区的数据传送到用户区所花费的时间为M，那么在单缓冲和双缓冲情况下，系统处理大量数据时，一块数据的处理时间为多少？解: 单缓冲情况下, 系统处理大量数据时，一块数据的处理时间为MAX(T,C)+M双缓冲情况下, 系统处理大量数据时，一块数据的处理时间为MAX(T,C)六、算法设计和证明题（每题5分，共10分）1、在一个盒子里，混装了数量相等的围棋白子和黑子，现在要用自动分拣系统把白子和黑子分开。该系统设有两个进程P1和P2，其中P1拣白子，P2拣黑子。规定每个进程每次只拣一子，当一进程正在拣子时，不允许另一个进程支拣，当一进程拣了一子时，必须让另一进程去拣，试写出两个并发进程能正确执行的算法。解:设S1：是否拣白子，初值S1=1S2：是否拣黑子，初值S1=0两个并发进程如下：P1：begin Local x=n;L:p(s1);拣一白子x=x-1;v(s2)if x0 goto Lend.P2：begin Local x=n;L:p(s2);拣一黑子x=x-1;v(s1)if x0 goto Lend.2、考虑由m个进程共享的具有m个同类资源的系统，证明：如果对i=1，2，3，N，有Needi0(即n个进程中的任一进程的资源需求数都大于0)，而且所有进程的最大资源需求量之和小于m+n，那么该系统是死锁无关的。证明：已知 n i=1Needi0,由此知：0n i=1（Needi-1）=1Needi-1表示进程i所需最大资源差1，上式说明每个进程申请到所需最大资源数差1时，系统已分配出去n i=1（Needi-1）个资源，但系统至少还有一个资源可供分配。因此，当进程I再获取一个资源后，资源要求满足，能运行下去，运行后释放的资源可满足其它进程的资源请求，从而使其它进程也能运行。故系统是死锁无关的。补：以下可作为备考问题1、 设某文件为链接文件，由5个逻辑记录组成，每个逻辑记录的大小与磁盘块大小相等并均为512字节，5个逻辑记录依次存放在50、121、75、80和63号磁盘块上。若要存取文件的第1569逻辑字节处的信息，问要访问哪一个磁盘块？解：由于1569=5123+33，所以要访问字节的信息在逻辑记录号为4，对应的物理盘块号为80，故应访问第80号磁盘块。2、 教材P198之8某磁盘每个磁道有10个扇区，每个扇区存放一个记录(如表所示)，如果磁盘旋转速度为20ms/rd,处理程序每读出一条记录后花费4ms的时间进行处理，试问按顺序处理10条记录的总时间是多少？为缩短处理时间应进行优化分布，试问应如何排列这些记录，并计算优化后的处理总时间。块号12345678910记录号ABCDEFGHIJ解：由于磁盘旋转速度为20ms/rad,故2ms/磁盘块，当顺序处理A，B，。，J共十条记录，每处理一条记录花费时间4ms,所以A记录用时6ms,其它记录用时22ms,处理10条记录共用时204ms。 优化分布如下表，共用时60ms.块号12345678910记录号AHEBIFCJGD3、 进程与线程的区别1)、进程是资源管理的基本单位；线程是处理机调度的基本单位，它只和其它线程一起共享进程资源，但自己没有任何资源。2）、以进程为单位进行处理机切换和调度时，处理机切换时间长；以线程为单位进行处理机切换和调度时，处理机切换时间长，处理机效率也较高。3）、多线程可减少用户的等待时间，提高系统的响应时间。4）、由于线程没有单独的数据和程序空间，不能像进程的数据与程序那样，交换到外存，从而线程没有挂起状态。4、 什么叫地址重定位？怎样区分静态地址再定位和动态地址再定位？将程序中的逻辑地址转换为物理地址的过程叫地址再定位。 有两种情况采用地址再定位：一是程序被装入到内存的过程中进行的地址变换，这种方式叫静态重定位，二是在程序执行过程中实现的地址变换，这种方式叫动态重定位。5、 计算机操作系统中为什么引入进程？为了使程序在多道程序环境下能并发执行，并能对并发执行的程序加以控制和描述，而引入了进程概念。6、 什么是虚拟存储器？为什么要引入虚拟存储器？为用户提供一种不受物理存储器结构和容量限制的存储器的技术称为虚拟存储器，或称虚拟存储技术。 它是用户编程时所使用的一种用户思维中的存储器，它可以是任何结构（一维线性空间、二维空间、乃至n维空间），并没有容量的限制。虚拟存储器需要大容量的外存储器的支持。7、 文件存储空间的管理有哪几种常用的方法？UNIX系统采用的是什么管理方法？空白文件目录、空白块链、位示图。UNIX系统：组合块链接法。8、 什么叫死锁？产生死锁的原因和必要条件是什么？答：死锁：一组并发进程因互相请求对方所拥有的资源，在无外力的条件下无法继续执行的状态。产生死锁的必要条件：1）互斥控制。2）非剥夺控制。3）逐次请求。4）环路条件。与并发进程在竞争资源时，因进程推进的速度和对资源请求的时间顺序可以产生死锁，因此