操作系统复习试题及答案

1 从资源分配的角度看 P 操作意味着向系统 申请 一个资源 V 操作意味着 释放 一个资源 2 分时系统的四个特征是 多路性 独立性 及时性 交互性 3 原语在操作其间是不可以被中断 4 信箱有公共信箱 私有信箱 共享信箱三种类型 5 文件存储空间的三种管理方法是 空闲块链 空白文件目录 位示图 6 在进程的轮转调度算法中 如果时间片为无穷大 则轮转调度就变为先来先服务 调度 7 设某进程的访问串为 1 3 1 2 4 分配给它的页框数为 3 按 FIFO 页面置换 算法 当访问 4 号页面时 应淘汰 1 号页面 号页面 8 采用 Spooling 技术可将独占型设备改造为 可共享的虚设备 9 多道程序系统中设置特权 非特权两种指令 相应有管态 系统态 目态 用户态两 种处理机状态 10 操作系统的基本任务是 对计算机系统资源进行管理 给用户使用计算机提供一个 友好接口 11 所谓通道是专门用来控制输出输入设备的处理机 称为 I O 处理机 12 死锁的必要条件之一是 互斥 该条件是指对所分配的资源进行排它性的使用 即 在一段时间内资源只有一个进程占用 13 处于执行状态的进程 若其 时间片结束 则该进程在三种基本状态中应从执行状 态变为就绪状态 14 文件控制块中的 文件说明 信息是当用户执行 open 操作时 才从辅存调入主存 15 对于段页式系统 当要访问主存中的一个数据时 若联想存储器匹配失败 则需要 访问 3 次主存 16 用户程序中是通过系统调用与操作系统实现接口的 17 用位示图表征辅存空间的优点是占用空间小 速度快 18 读 写一次磁盘信息所需的时间可分解为寻道时间 旋转延迟时间 传输时间三类 19 文件按其用途可分为 用户文件 系统文件 库文件 20 设页面大小为 29个字 现有二进制表示的有效地址 101011100110 该有效地址属 于第 5 页 21 操作系统的两个主要功能是管理系统资源 为应用程序提供服务接口 23 程序并发执行的特征有间断性 失去封闭性 不可再现性 24 当时间片轮转调度中时间片无限大时 则该算法变成现来现服务算法 25 某系统有 224字节内存 固定分区大小为 65536 字节 进程表中的每个表项最少用 8 位来记录分配给进程的分区 26 局部性原理包括时间局部性 空间局部性 27 死锁预防是指破坏掉死锁的四个必要条件之一来防止死锁 28 直接存储器 DMA 方式是专对块设备设备进行 I O 控制的 29 文件按物理结构可分为顺序文件 链接文件 索引文件三类文件 30 中断向量表中存的是中断服务程序的入口地址 31 程序错误中断是 不可 填可或不可 屏蔽中断 32 操作系统的四个主要特征是并发 共享 虚拟 异步 33 临界区是指对临界资源进行访问的代码区 34 对于交互式系统 应选择 抢占 填抢占或非抢占 调度算法 35 在某简单分页系统中 有 224字节的物理内存 256 页的逻辑地址空间 并且页的大 小为 210字节 则一个页框有 210 字节 36 LRU 置换算法是将驻留集中的 最近最少使用的页面 页面换出内存 37 从设备的占用角度考虑 设备可分为独占 共享 虚拟三类设备 38 缓冲区是 共享 资源 对其访问时必须使用 P V 操作 39 存储在磁带上的文件是 顺序文件 文件 哪种物理结构的文件 40 索引文件的主要特点在于 随机访问文件的 的速度较快 41 操作系统主要是对处理机 存储器 文件 I O 设备四种资源进行管理 42 WINDOWS98 操作系统是一个 单用户多任务 的操作系统 43 临界资源是指 多个进程需要互斥访问的资源 的资源 44 进程同步机制应遵循的原则有空闲让进 忙则等待 有限等待 让权等待 45 虚拟存储器最基本的特征包括离散性 多次性 对换性 虚拟性 46 死锁避免是指 检查资源的分配情况使系统始终不进入不安全状态 47 可变分区分配技术会造成 碎片 问题 48 文件按逻辑结构可分为有结构文件 无结构文件两种文件类型 49 SPOOLING 技术是通过 模拟脱机输入输出程序 实现对外设输入输出控制的 50 在设备管理中 缓冲的引入是为了 解决慢速的 I O 设备与高速的 CPU 之间速度不匹 配 之间的矛盾 1 进程为何要设置挂起及解挂两种工作状态 1 系统负荷过重 2 父进程需要 3 用户中间结果与预期不符 2 设某分时系统采用时间片轮转发实施进程调度 进程有三种基本状态 执行 就绪和等 待 试说明 进程进行下列状态变化的典型原因 执行 等待 就绪 执行 就绪 该系统中引起进程调度的三种主要原因 答 当进程完成任务所申请的资源不能都满足时由执行状态到等待状态 当进程所等待的资源都得到满足由等待状态到就绪状态 当进程被新一轮的调度选中进入 CPU 中执行由就绪状态到执行状态 当正在执行的进程所分配的时间片耗完由执行状态到就绪状态 答 进程阻塞 进程完成 进程时间片用完 3 创建进程原语 CREATE 主要完成哪些工作 主要工作有为被创建进程建立进程控制块 初始化该进程控制块 将该进程插入到就绪队 列中 4 操作系统为何要设置 打开文件 的系统调用 5 简述 死锁防止 和 死锁避免 这两方法的基本思想 死锁防止 通过设置某些限制条件 去破坏产生死锁的四个必要条件中的一个或几个条件 来防止死锁发生 死锁避免 不需事先采用各种限制措施去破坏产生死锁的必要条件 而是在资源的动态分 配过程中 用某种方式去防止系统进入不安全状态 从而避免发生死锁 6 调度有几种类型 各类调度完成哪些工作 三种类型 高级调度 中级调度和低级调度 高级调度 又称作业调度 用于决定把外存上处于后备队列中的哪些作业调入内存 并为 之创建进程 排在就绪对列上 中级调度 又称中程调度 用于将那些暂时不能运行的进程由内存调至外存 排在挂起对 列 中 待这些进程重又具备运行条件 且内存又有空闲 将其重新由外存调入内存 排在就 绪 队列中 低级调度 又称进程调度 用于选择就绪队列上哪个进程可以获得处理机执行 7 7 设有一个包含 1000 个记录的索引文件 每个记录正好占用一个物理块 一个物理块可 以存放 10 个索引表目 建立索引时 一个物理块应有一个索引表目 问该文件至少应该建 立几级索引 设一级索引占用一个物理块 索引及文件本身共占多少物理块 解 索引级数 log10 1000 3 第一级 1 个物理块 第二级 10 个物理块 第三级 100 个物理块 共占物理块数 1 10 100 1000 1111 8 什么是程序的重定位 有几种重定位方式 祥述各自的实现思想 重定位是指把程序中的逻辑地址变换为物理地址的过程 重定位分两种类型 静态重定位 它是在程序装入主存时 由连接装入程序进行重定位 程序开始运行 前 程序中各地址有关的项均已重定位完毕 动态重定位 在处理机每次访问主存时 由动态地址变换机构自动执行 把相对地 址转换为绝对地址 9 简述虚拟存储器的作用原理 实现思想 虚拟存储器的作用原理是程序局部性原理 即程序驻留在内存中执行时总是呈现出时间局 部性和空间局部性的特征 这是虚拟存储器工作的基础 虚拟存储器的实现思想是将正在 执行的部分程序放在内存中 而将其他部分程序放在外存中 内存和外存之间程序空间的 交换由虚拟存储管理机制自动完成 这样在用户看来所能使用的内存空间就比实际的物理 内存大得多 10 判断下列进程状态是否可以转换 如可以请说明典型原因 运行状态 就绪状态 运行状态 阻塞状态 阻塞状态 运行状态 运行状态 终止状态 1 可以 当时间片用完时 或者就绪队列来了更高优先权进程 2 可以 当进程所需要的资源得不到满足时 3 不可以 4 可以 当进程执行完成终止时 11 试列出三种进程调度算法 并简述其工作原理 先来先服务调度算法 按照进程到达的先后顺序 先来的先接受服务 最短作业优先调度算法 在就绪队列中挑选所需要服务时间最短的进程接受服务 时间片轮转调度算法 给每个进程分配等长的服务时间 时间用完则调度新的进程接受服 务 12 请详细说明 P V 操作的物理意义 P S while S0 时的信号量数值表示 该类资源的可用资源数 S 0 表示已无该类资源可供分配 申请进程入等待队列 此时 s 的绝对值表示等待队列的进程数 V S S S 1 表示进程释放一个资源给系统 如果此时 s 的值小于 等于 0 表示有进 程在该信号量队列中等待 唤醒其中之一 S S 1 表示进程释放一个单位的该类可用资源 13 对于交互式系统来说 非剥夺的调度算法是否是一个好的选择 简要说明原因 答 不是 一旦一个进程得到 CPU 它会一直占用 CPU 直到终止或阻塞为止 系统在一 个较长的时间内只运行一个进程 系统中的其他进程不能及时执行使得响应时间相当长 14 请简述中断响应技术的处理过程 答 处理机在每个指令周期的最后都去检测是否有中断信号到来 如果有则保护现场 即 将程序状态字和程序计数器入栈 然后取中断向量表中存的中断服务程序的入口地址 更 新程序状态字和程序计数器 转到中断服务程序执行 15 试从实现思想和实现技术上比较连续分配和离散分配方式 答 连续分配技术是指当程序需要内存空间时 系统总是找一段连续的内存空间分配 如 果找不到则分配失败 连续分配技术使得内存管理不灵活 内存空间使用率不高 连续分 配技术实现有固定式和可变式 离散分配技术是指将内存空间分为标准大小的单元 或可变大小的单元 一个程序 可以离散的分配在这些单元上 离散分配技术使得内存管理变得灵活 内存空间的使用率 也较高 离散的分配技术的实现有页存储管理 段存储管理和段页式存储管理 16 请比较分页存储管理与分段存储管理的异同 答 同 两者都采用离散分配方式 且都要通过地址映射机构来实现地址转换 异 1 页是信息的物理单位 分页是由于系统管理的需要 而不是用户的需要 而 段是信息的逻辑单位 分段是为了满足用户的需要 2 页的大小固定且由系统确定 段的长度不固定 决定于用户所编写的程序 3 分页的作业地址空间是一维的 分段的作业地址空间是二维的 17 试比较程序和进程的异同 答 进程是程序实体的执行过程 具有动态性 程序是静态实体 不具有动态性 进程可以并发执行 而程序不可以并发执行 进程实体是一个能独立运行的基本单位 可独立获得资源和独立调度 而程序 不能作为独立的单位参加运行 进程可按异步方式运行 程序不是运行实体 所以不可以异步执行 进程实体由程序段 数据段及进程控制块组成 程序只有自己的数据和程序 18 简述具有快表结构的分页存储系统虚拟地址转换为物理地址的过程 答 CPU 给出有效虚拟地址后 由地址变换机构自动地将页号 P 送入快表中 并将此页号 与快表中的所有页号进行比较 若其中有与此相匹配的页号 则表示所访问的页表项在快 表中 于是读出该页对应的物理块号 与页内地址相加形成物理地址 如在快表中未找到 对应的页表项 则需再访问内存中的页表 找到后 把从页表项中读出的物理块号与页内 地址相加形成物理地址 同时 还将此页表项存入快表中 即修改快表 19 简述 DMA 控制方式的特点 答 1 数据传输的基本单位是数据块 即 CPU 与 I O 设备之间 每次传送至少是一个数 据块 2 所传送的数据是从设备直接送入内存的 或者相反 3 仅在传送一个或多个数据块的开始和结束时 才需 CPU 干预 整个数据的传送是在 控制器的控制下完成的 20 一般来说 文件系统应具备哪些功能 答 一般说来 文件系统应具备以下功能 1 文件管理 能够按照用户要求创建新文件 删除旧文件 对指定的文件读 写 等操作 2 目录管理 根据用户要求创建或删除目录文件 对用户指定的文件进行检索和 权限验证 更改工作目录等 3 文件存储空间的管理 由文件系统对文件存储空间进行统一管理 4 文件的共享和保护 在系统控制下使一个用户可共享其他用户的文件 另外 文件系统应提供可靠的保护和保密措施 5 提供方便的接口 为用户提供统一的文件方式 从而实现 按名存取 2 PCB 主要包含哪些内容 为什么说 PCB 是进程存在的唯一标志 答 进程标识符信息 处理机状态信息 进程调度信息 进程控制信息 进程控制块是进程实体的一部分 是操作系统中最重要的记录型数据结构 PCB 中记 录了操作系统所需的 用于描述进程情况及控制进程运行所需的全部信息 进程控制块的 作用是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序 成为一个能独立运行的进程 在进 程的整个生命期中 系统总是通过其 PCB 对进程进行控制的 所以说 PCB 是进程存在的 唯一标志 3 什么是死锁 死锁产生的原因有哪些 死锁的必要条件是什么 答 死锁 是指多个进程因竞争资源而造成的一种僵局 若无外力作用 这些进程都将永 远不能再向前推进 产生死锁的原因有两点 竞争资源 进程推进顺序不合法 死锁的必要条件有 互斥条件 请求和保持条件 不剥夺条件 环路等待条件 4 请求式分页系统中 若采用具有快表的地址变址机构 用高速缓冲寄存器保存部分页表 表目 请写出将虚拟地址 V P D 转换为物理地址的详细步骤 答 CPU 给出有效虚拟地址后 由地址变换机构自动地将页号 P 送入快表中 并将此页号 与快表中的所有页号进行比较 若其中有与此相匹配的页号 则表示所访问的页表项在快 表中 于是读出该页对应的物理块号 与页内地址相加形成物理地址 如在快表中未找到 对应的页表项 则需再访问内存中的页表 找到后 把从页表项中读出的物理块号与页内 地址相加形成物理地址 同时 还将此页表项存入快表中 即修改快表 5 设有一缓冲池 P 其中含有 20 个可用缓冲区 一个输入进程将外部数据读入 P 另有一 个输出进程将 P 中数据取出并输出 若进程每次操作均以一个缓冲区为单位 试用 P V 操 作表示它们的制约关系 解 VAR mutex empty full semaphore 1 20 0 begin parbegin input process begin repeat wait empty wait mutex put in a data signal mutex signal full until false end output process beign repeat wait full wait mutex draw out a data signal mutex signal empty until false end parend end 6 6 在页式虚存系统中 一程序的页面走向 访问串 为 1 2 3 4 1 2 5 1 2 3 4 5 求分配给该程序的页帧数 驻留集 分别为 3 和 4 时 采用 FIFO 和 LRU 两种置换算法的页故障次数 结果说明了什么 解 FIFO 驻留集 3 页故障次数 9 FIFO 驻留集 4 页故障次数 10 LRU 驻留集 3 页故障次数 10 LRU 驻留集 4 页故障次数 8 结论 1 在 FIFO 算法中 当驻留集增大时 缺页故障数不一定减少 存在奇 异 2 LRU 并不总比 FIFO 好 6 什么是临界资源 临界区 请详述临界区的使用原则 答 临界资源 由多个进程互斥访问的资源 临界区 每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区 临界区使用原则 1 空闲让进 当无进程处于临街区时 可允许一个请求进入临界区的进程立即进入自 己的临界区 2 忙则等待 当已有进程进入自己的临界区时 所有其它试图进入临界区的进程必须 等待 3 有限等待 对要求访问临界资源的进程 应保证该进程能在有效时间内进入自己的 临界去 以免死等 4 让权等待 当进程不能进入自己的临界区时 应立即释放处理机 以免忙等 7 为什么说 PCB 是进程存在的唯一标志 进程和程序有何区别 答 进程控制块是进程实体的一部分 是操作系统中最重要的记录型数据结构 PCB 中记 录了操作系统所需的 用于描述进程情况及控制进程运行所需的全部信息 进程控制块的 作用是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序 成为一个能独立运行的进程 在进 程的整个生命期中 系统总是通过其 PCB 对进程进行控制的 所以说 PCB 是进程存在的 唯一标志 进程与程序的区别 进程是进程实体的执行过程 具有动态性 程序是静态实体 不具有动态性 进程可以并发执行 而程序不可以并发执行 进程实体是一个能独立运行的基本单位 可独立获得资源和独立调度 而进程不能作为 独立的单位参加运行 进程可按异步方式运行 程序不是运行实体 所以不可以异步执行 进程实体由程序段 数据段及进程控制块组成 程序只有自己的数据和程序 8 请说出可变分区分配的实现思想 需哪些数据结构支持 有哪些方法可解决其存在的碎 片 外碎片 问题 答 可变分区分配技术是相对于固定分区分配技术而言的 即根据进程的实际需要 动态 地为之分配连续的与其程序空间相适合的内存空间 在该技术中分区个数是可变的 同时 分区大小也是不固定的 该技术需要的数据结构主要是对空闲分区和已分配的分区进行描 述 每个分区表项应包括分区序号 分区始址和分区大小等 分区表的组织方式可采用数 据表和链表 针对可变分区中的碎片问题 可采用 拼接 或 紧凑 方法解决 即将内 存中分散的作业进行移动 使他们相邻接 使分散的小分区拼接成大分区 9 程序的局部性特征有哪些 有何应用意义 答 时间局部性 即程序中某条指令或数据被访问 则不久该指令或数据可能再次被访问 空间局部性 即一旦程序访问了某个存储单元 不久后 其附近的存储单元也会被访问 局部性原理的一个典型应用就是虚拟存储器技术 即将正在运行的部分程序由外存调入内 存中执行 而将其它部分放在外存中 这样有效的节约了内存空间 11 某系统使用两级页表 页的大小是 212字节 虚地址是 32 位 地址的前 8 位用作一级 页表的索引 求 1 有多少位用来指定二级索引 2 一级页表中有多少项 3 二级页表中有多少项 4 虚地址空间中有多少页 解 1 12 位 因为给定页的大小为 212字节 所以要用 12 位来指定偏移量 这样剩下 32 12 8 12 位 2 28 8 位可以指定 28项 3 212 12 位可以指定 212项 4 220 20 位可以寻址 220页 或者 28个一级页表项的每个页表项都访问有 212项的 二级页表 28 212 220 12 有哪几种 I O 控制方式 它们的工作原理是什么 分别适用于何种场合 答 1 程序 I O 方式 由处理机不断的去检查 I O 设备的状况 当设备处于闲状态进行 I O 操作 当处于忙状况处理机等待 由于该机制导处理机严重浪费 所以只用于早期的 计算机系统中 2 中断 I O 方式 处理机和 I O 设备并行操作 当 I O 设备需要服务时向处理机发 送中断信号 由处理机调用中断响应程序服务 大部分字符设备采用中断 I O 方式 3 DMA 方式 增加 DMA 控制器 当需要对设备进行服务时由 CPU 将控制信息发给 DMA 控制器 由 DMA 控制器完成数据传送过程 主要用于对块设备的控制 4 I O 通道控制方式 增加 I O 通道控制器 由 I O 通道控制器完成对外设的控制 工作 主要用于 I O 设备比较多 服务比较繁忙 且互相之间需要并行处理的场合 13 某系统采用最佳适应分配算法 假定在 20K 10K 和 5K 按此顺序 的请求到来之前 内存分配情况如图所示 试求各个请求将分配到的内存起始地址各是多少 10K 10K 20K 30K 10K 5K 30K 20K 10K 15K 使用 未用使用 使用使用使用使用未用未用未用未用未用 20K 20K 答 最佳适应分配算法搜索大于或等于 20K 的最小的空闲区 第 4 个空闲区刚好 20K 是最 佳适应 该空闲区的起始位置为 10K 10K 20K 30K 10K 5K 30K 115K 此时内存的分配情 况如下 10K 10K 20K 30K 10K 5K 60K 15K 20K 20K 第二个请求 10K 将会分配在起始位置为 10K 的第一个空闲区 第一个空闲区消失 此时的 内存的分配的情况如下 40K 30K 10K 5K 60K 15K 20K 20K 最后一个 5K 请求将会分配在起始位置为 40K 30K 10K 80K 的 5K 大小的空闲区上 15 在某段页式系统中 虚地址空间包含了 8 个段 段长为 229字节 硬件把每个段分成 大小为 256 字节的页 问虚地址中有多少位可以用于指定 1 段号 2 页号 3 页内偏移量 4 整个虚地址 答 1 3 由于 8 23 要有 3 位指定段号 2 21 页大小为 256 28字节 一个大小为 229字节的段由 229 28 221页 因此 要有 21 位指定页号 3 8 要指定大小为 28字节的页的偏移量 需要 8 位 4 32 3 21 8 32 16 某系统采用首次适应分配算法 假定在 20K 10K 和 5K 按此顺序 的请求到来之前 内存分配情况如图所示 试求各个请求将分配到的内存起始地址各是多少 10K 10K 20K 30K 10K 5K 30K 20K 10K 15K 20K 20K 答 首次适应算法搜索第一个大于或等于 20K 的空闲区 第一个空闲区太小 10K 第二 个空闲区 30K 满足要求 因此第一个请求将分配在第二个空闲区上 位置是 40K