操作系统各章作业及复习

第一章 操作系统概论 一 名词解释 1 操作系统 2 软件 3 响应时间 4 分时技术 5 批处理 6 吞吐量 7 裸机 8 脱机输入输出 9 单道批处理系统 10 多道批处理系统 11 并发性 12 并行性 13 临界资源 14 虚拟性 二 填空 1 操作系统是配置在计算机硬件系统上的第一层软件 是对硬件系统的第一次扩充 是用户 和计算机硬件系统之间的接口 2 用户与操作系统之间的接口有命令接口 程序接口 图形用户接口多道程序设计技术 在 单处理机情况下多道程序环境中的各道程序 宏观上它们是并行运行 微观上则是串行执行 操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源 合理的对各类作业进行调度 以及方便 用户的程序的集合 5 分时操作系统是按照时间片为每个用户分配处理机的 实时控制系统和实时信息处理系 统是实时操作系统的两种应用 6 网络操作系统的模式有 客户 服务器 C S Client Server 模式和对等 Peer to Peer 模式 7 并发 共享 虚拟 异步性构成了操作系统的特征 8 除从硬件的角度外 扩充内存可 采用虚拟技术 将外存作为内存来使用 9 程序的并发执行是指两个或两个以上的程序 或程序段可在同一时间间隔内同时执行 10 从资源管理的观点看 OS 是计算机系统资源的管理者 OS 的主要功能是针对处理机 存 储器 I O 设备及文件等四类资源进行有效的管理 11 多道批处理系统与分时操作系统和实时操作系统是操作系统的三种基本类型 在操作系统中 存储器管理主要包括 内存分配 内存保护 地址映射和内存的扩充 三 选择题 1 以下属于操作系统的是 a ie 浏览器 b dos c 宏汇编 d word 字处理软件 2 以下属于单任务单用户的操作系统是 a unix b dos c windows xp d os 2 能在微机 工作站 小型机及大型机上运行的 OS 是 a unix b dos c windows 95 d Macintosh OS 第二章 进程的描述与控制 一 名词解释 原语 是指由若干条指令组成 用来实现某个特定操作的一个过程 原语的执行具有原 子性 即原语在执行过程中不能被分割 操作系统内核中含有许多原语 它们运行在系 统状态下 内核 通常将一些与硬件紧密相关的模块 诸如中断处理程序 各种常用设 备的驱动程序 以及运行频率较高的模块 诸如时钟管理 进程调度以及许多模块公用 的一些基本操作 都安排在紧靠硬件的软件层次中 并使它们常驻内存 以便提高 OS 的运行效率 并对它们加以保护 通常把这一部分称为 OS 的内核 二 填空 1 程序顺序执行时所表现的特征有 顺序性 封闭性 可再现性 2 并发执行失去封闭性的原因是共享资源的影响 3 由程序段 数据段及进程控制块三部分构成了一个进程的实体 4 进程的基本状态有 新 New 状态 就绪 Ready 状态 执行状态 阻塞 Block 等 待 睡眠 状态 终止 Terminated 状态 5 系统态和用户态是处理机的两种执行状态 6 PCB 的组织方式 链表方式 索引表方式 进程控制是操作系统的内核通过原语来实现的 进程控制包括 进程创建 进程撤消 进 程阻塞 进程唤醒 9 线程是进程中的一个实体 是被系统独立调度和分派的基本单位 10 三 选择题 1 以下描述不正确的是 A 前驱图是用来描述程序段或进程之间执行的先后次序关系 B 前驱图中不能有环路 C 前驱图中可以有环路 D 前驱图只是用来描述进程的家族关系的 2 关于进程与程序的描述 以下正确的是 A 进程和程序没有本质的区别 B 进程是动态的 程序是静态的 C 进程可以在计算机之间迁移 而程序不能 3 以下同时支持用户级线程和内河支持线程的操作系统是 A informix 数据库管理系统 B OS 2 操作系统 C Solaris 操作系统 D dos 四 判断正误 1 进程和程序之间是多对一的关系 X 2 引入了线程后 进程就不再是资源分配和调度的基本单位 X 3 引入了线程后 线程就作为调度的基本单位 V 五 简答题 1 简述进程与程序的区别于联系 进程是动态的 程序是静态的 程序是有序代码的集合 进程是程序的执行 通常进程不可 在计算机之间迁移 而程序通常对应着文件 静态和可以复制 进程是暂时的 程序的永久的 进程是一个状态变化的过程 程序可长久保存 进程与程序的组成不同 进程的组成包括程序 数据和进程控制块 即进程状态信息 进程与程序的对应关系 通过多次执行 一个程序可对应多个进程 通过调用关系 一个进 程可包括多个程序 2 给出进程的 5 种基本状态的转换图 3 论述进程和线程的区别于联系 1 调度方面 在引入线程的 OS 中 线程是作为调度和分派的基本单位 进程是作为资源拥有的基本 单位 2 并发性方面 不但进程间可以并发执行 进程中的多个线程也可并发执行 3 拥有资源方面 进程是拥有系统资源的独立单位 线程自己不拥有系统资源 也有一点不可缺少的资源 但它可以共享其所属进程的资源 4 系统开销方面 创建和撤消进程 线程 系统都要为之分配和回收资源 进程 线程 间的切换系统所 付出的开销大 小 第三章 进程的同步与通信 一 填空 1 并发执行的进程可以共享系统的资源 但对共享的临界资源必须做到互斥的访问 2 系统中的资源应不允许用户进程直接使用 而应由系统统一分配 3 把每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区 4 要实现对临界资源的互斥访问 只须使诸进程互斥的进入自己的临界区 5 在使用整型信号量中 可能会使进程处于忙等的现象 6 在记录型信号量中 当 S value 0 数值时 表示某类可用资源的数量 而当 S value 0 数值时 表示该类资源已分配完 若有进程请求该类资源 则被阻塞 这时 S value 的绝对值等于等待该类资源的进程数 7 在 and 型信号量中 采取原子操作的方式 其 资源分配的原则是要么全部分配给进程 要么一个也不分配 以避免死锁情况的发生 8 进程通信可分为高级通信 进程间传送的信息量大 和低级通信 进程间传送的信息量 小 二 选择题 1 在信号量机制中所使用的 p v 操作属于 a 一般过程 b 一般函数 c 原子操作 d 和普通程序一样 2 以下那种信号量的使用可能会使进程处于 忙等 a 整型信号量 b 记录型信号量 c and 型信号量 d 一般信号量集 3 在记录型信号量中 执行 v s 后 当 S value 值小于等于 0 时 表明 a 有进程被阻塞 需要唤醒 B 没有进程被阻塞 c 有 S value 个进程在阻塞队列中 4 下面使用信号量的代码中 将使得 signal mutex critical section wait mutex a 导致多个进程同时进入临界区 B 导致多个进程都不能进入临界区 C 保证了对临界资源的护持访问 5 下面说法错误的是 a 信号量是可以用来实现进程的同步的 B 信号量机制可以用来实现进程执行的次序的 C 整型信号量可能会使处理机出现忙等的现象 d 管程是用户进程 它来统一管理进程的 同步 三 简答题三 简答题 1 什么是临界资源和临界区 2 我们为某临界区设一把锁 当 w 1 时 表示关锁 当 w 0 时 表示锁已打开 写出开锁 原语和关锁原语 并用其实现互斥 写出框架 3 完善下面生产者和消费者问题解法中的程序 Producer 描述 Begin repeat producer an item in nextp wait empty wait mutex buffer in nextp in in 1 mod n signal mutex signal full until false end Consumer 描述 Begin repeat wait full wait mutex nextc Buffer out out out 1 mod n signal mutex signal empty consume the item in nextc until false end 第四章 调度与死锁 一 名词解释 1 周转时间 作业 i 从提交时刻 Tsi 到完成时刻 Tei 称为作业的周转时间 2 高级调度 按一定原则对外存后备队列中的作业进行调度 并建立进程 PCB 3 中级调度 将暂时不能运行的进程调至外存上等待 以释放宝贵的内存空间 从而决定 允许哪些进程竞争处理机 4 低级调度 它决定了存在就绪进程时 哪一个就绪进程将分配到中央处理机 并且把中 央处理机实际分配 由 Dispatcher 分派程序完成 给这个进程 即低级调度是将处理机分配 给进程 5 带权周转时间 Wi 作业的周转时间与系统为它提供服务的时间之比Wi Ti Tsi 6 响应时间 指从用户提交一个请求开始到系统首次产生响应为止的时间 7 死锁 Deadlock 是计算机系统中多道程序并发执行时 两个或两个以上的进程由于竞争 资源而造成的一种互相等待的现象 僵局 如无外力作用 这些进程将永远不能再向前推 进 8 安全状态 指系统能按照某种顺序 为每个进程分配所需的资源 直至最大需求 使得每 个进程都能顺利完成 二 填空 1 按调度的层次分 进程 作业 的调度可分为 高级调度 中级调度和低级调度 按 OS 的类型分 进程 作业 的调度可分为 批处理调度 分时调度 实时调度和多处理 机调度 2 调度的实质是资源的分配 3 调度算法采用时间片轮转法时 如果时间片太大 将退变为 FCFS 调度算法 反之则会 加大系统的开销 降低系统的性能 4 产生死锁的原因 竞争资源和进程推进的顺序序不当 5 处理死锁的基本方法 预防死锁 避免死锁 检测死锁 解除死锁 6 产生死锁的必要条件有 互斥条件 不剥夺条件 部分分配 请求和保持条件 环路等 待条件 7 死锁的预防就是要破坏除互斥条件以外的其他三个必要条件 三 选择题 1 处理机的调度程序 a 常住内存 b 常住辅存 c 在主存和辅存间切换 d 和普通程序一样 2 下面那种调度算法对长作业不利 a FCFS b SJF c 高响应比的优先权调度算法 d 多级队列调度算法 3 调度算法采用时间片轮转法时 如果时间片太大 将退变为 a FCFS b SJF c 高响应比的优先权调度算法 d 多级队列调度算法 4 在同构型多处理机系统中的进程调度中 a 静态分配需设有相应的同步机制 B 动态分配需设有相应的同步机制 C 自调度需设有相应的同步机制 三 简答题三 简答题 1 高级调度和低级调度的任务是什么 为什么要引入低级调度 2 何为死锁 产生死锁的原因和必要条件是什么 3 在银行家算法的例子中 如果 p0 发出的请求向量由 Request0 0 2 0 改为 Request0 0 1 0 问系统是否可将资源分配给它 为什么 第五章 存储器管理 一 名词解释 1 重定位 在可执行文件装入时需要解决可执行文件中地址 指令和数据 和内存地址的对 应 由操作系统中的装入程序 loader 来完成 2 分页存储管理 在该方式中 用户程序的地址被划分成划分若干个固定大小的区域 称为 页 或页面 页面的典型大小为 1k 相应地将内存空间分成若干个物理块 或页框 页和 块的大小相同 这样可将用户程序的任一页放到内存的任一块中 实现离散分配 这时内存 中的碎片大小不会超过一页 3 分段存储管理 在该方式中 用户程序的地址被划分成划分若干大小不等的段 存储分 配一段为单位 段在内存中可以不相邻 4 页 页面 把每个作业 进程 虚拟地址空间划分成若干大小相等的片 每一片就称为一 个页 5 页框 物理块 把主存空间划分成与页相同的片 每一片就称为一个页框 6 页表 由页号和页面号 块号 组成 指出逻辑地址中页号与主存中块号的对应关系 二 填空 1 将一个模块装入内存时 要进行地址重定位 重定位方法有 绝对装入 可重定位装入 动态运行时装入 2 在分区分配中 操作系统为用户程序分配内存需要用一种表来管理系统中的内存 这个表 叫做空闲分区表 3 在分区分配中 操作系统通过使用空闲分区表 链 来组织内存 4 在可变分区的内存管理中 可能会产生外碎片 这些外碎片可以通过紧凑的方式来消除 从而使的内存的利用率得到提高 5 在内存管理中 离散的存储管理方式有 分页存储管理 分段存储管理 段页式存储管 理 6 在页式存储管理中 页表寄存器包含页表的始址页表的长度 在段式存储管理中 段表寄 存器包含段表的始址段表的长度 8 在具有快表的地址变换机构中 快表通常释放在一组高 速地缓冲寄存器中 这个高速缓冲寄存器又叫联想存贮器 9 在页式存储管理中 执行一指令至少要访问主存两次 10 在段页式系统中 为了实现从逻辑地址到物理地址的变换 系统中必需同时配置段表和 页表 三 选择题 1 在内存管理中 以下内存分配方式那种会产生内碎片 a 单一连续分配 b 分区分配 c 固定分区分配 d 可变分区分配 2 在内存管理中 以下内存分配方式那种会产生外碎片 a 单一连续分配 b 分区分配 c 固定分区分配 d 可变分区分配 3 在内存管理中 以下内存分配方式那种不在要求程序在内存中必须全部占用连续的内存 空间 a 连续分配 b 页式存储分配 c 固定分区分配 d 可变分区分配 4 以下那种离散的存储管理方式更能实现程序的共享与保护 a 连续分配 b 页式存储分配 c 段式存储分配 d 可变分区分配 四 简答题 1 简述页式存储管理的地址变换过程 2 简述页式存储管理的地址变换过程 P164 第第 14 题题 第第 15 题题 第第 17 题题 第六章 虚拟存储器 一 名词解释 1 虚拟存储器虚拟存储器是具有请求调入功能和置换功能 能仅把作业的一部分装入内存便可运行作 业的存储器系统 它能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种虚拟的存储器系统 其逻辑容量 由内存和外存容量之和所决定 其运行速度接近于内存速度 而每位的成本却又接近于外存 2 抖动 颠簸 即刚被换出的页很快又被访问 需重新调入 导致系统频繁地更换页面 以致一个进程在运行中把大部分时间花费在完成页面置换的工作上 我们称该进程发生了 抖动 颠簸 二 填空 1 虚拟存储器的基本特征是离散性 在此基础上又形成了多次性及对换性的特征 其所表 现出来的最重要的特征是虚拟性 2 虚拟存储器的逻辑容量由内存和外存容量之和所决定 其运行速度接近于内存速度 而 每位的成本却又接近于外存 3 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 则发生越界中断 4 假定系统为某进程分配了三个物理块 并考虑有以下的页面号引用串 7 0 l 2 0 3 0 4 2 3 0 3 2 l 2 0 l 7 0 1 采用最佳置换算法 只 发生了 6 次页面置换 采用先进先出 FIFO 置换算法 发生了 12 次页面置换 采用 LRU Least Recently Used 算法 发生了 9 次页面置换 三 选择题 1 以下那种形式会产生系统的颠簸 a