操作系统大题

第一章第一章 1 1 如何定义一个操作系统如何定义一个操作系统 1 从操作系统设计者的角度 是一种资源管理程序是一种资源管理程序 2 2 从使用者的角度 是为了建立用户与计算机系统之间的接口建立用户与计算机系统之间的接口为裸机配置的 一种系统软件 一种系统软件 3 3 配上操作系统的计算机比裸机功能更强 使用更方便 配上操作系统的计算机比裸机功能更强 使用更方便 2 2 早期操作系统设计的主要目标是什么早期操作系统设计的主要目标是什么 1 1 方便性 方便性 2 2 有效性 有效性 第二章 2 2 进程控制块 PCB 的作用是什么 它主要包括哪几部分内容 答 作为独立运行基本单位的标志答 作为独立运行基本单位的标志 它包含了进程的描述信息和管理控制信息 它包含了进程的描述信息和管理控制信息 操作系系统通过进程控制块管理和调度系统中的进程 操作系系统通过进程控制块管理和调度系统中的进程 主要包括 主要包括 1 1 进程标识数进程标识数 2 2 进程的状态以及调度和存储管理信息 进程的状态以及调度和存储管理信息 3 3 进程使用进程使用 的资源信息的资源信息 4CPU4CPU 现场保护区现场保护区 5 5 记账信息记账信息 6 6 进程家族关系进程家族关系 7 7 进程的链接指针 进程的链接指针 2 12 假定系统有四道作业 它们的提交时间和运行时间 以小时为单位 如下 表所示 在单道批处理系统中 采用先来先服务 最短作业优先的调度算法 分别计算下表作业的平均周转时间 作业编号 提交时间 小时 估计运行时间 小时 18 002 0 29 001 2 39 500 5 410 20 3 先来先服务 2 10 9 1 2 11 2 9 5 0 5 11 7 10 2 0 3 4 2 05 小时 短作业优先 2 0 5 0 5 0 3 0 3 10 8 9 1 2 4 1 65 第三章 必考 必考 1010 分 分 3 14 假定系统有 n 个进程 共享 m 个单位资源 规定进 程对资源的申请和释放每次只申请或释放一个资源 每个进程最大需求不超 过 m 个所有进程的需求资源总和小于 m n 为什么这种情况不会发生死锁 证明之 解 假定系统是死锁的 这时 M 个资源都已分配给进程 由进程资源 图可知 系统死锁时 进程和资源节点组成的有向图形成环路 因此 有 M N 条边 由题意可知 N 个进程最大资源需求量 M N 也就是说 进程与资 源组成的有向图的边小于 M N 不可能构成环路 因此不会产生死锁 必考 必考 1010 分 分 3 15 设有 8 个进程 M1 M2 M8 他们有如图 3 6 所示的优先 关系 试用 P V 操作实现这些进程的同步 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M8 M7 解 设有信号量 S2 S26 S3 S36 S38 S78 并且初值均为 0 进程 M1 M1 V S2 V S3 V S4 进程 M2 P S2 M2 V S26 进程 M3 P S3 M3 V S36 V S38 进程 M4 P S4 M4 V S47 进程 M5 M5 V S57 进程 M6 P S26 P S36 M6 进程 M7 P S47 P S57 M7 V S78 进程 M8 P S38 P S78 M8 第四章 必考 必考 1010 分 分 4 15 有如下图所示的页表中的虚地址与物理地址之间的关系 即该进程分得 6 个内存块 页大小为 4096B 给出对应下面虚地址的物理地址 1 20 2 4100 3 8300 4 47000 解 0 4k 0 主存空间 4k 8k 1 8k 12k 2 12k 16k 3 16k 20k 4 20k 24k 5 24k 28k 6 28k 32k 7 32k 36k 8 36k 40k 9 40k 44k 10 44k 48k 11 48k 52k 12 52k 56k 13 56k 60k 14 60k 64k 15 解 1 虚地址 20 变为页号 0 和页内偏移 20 由页号查页表得 0 页对应内存块号为 2 可计算得 物理地址 块号 页的大小 页内偏移 2 4096 20 8212 2 虚地址 4100 变为页号 1 和页内偏移 4 4100 4096 由页号查页表得 1 页对应内存块号为 1 可计算得 物理地址 块号 页的大小 页内偏移 1 4096 4 4100 3 虚地址 8300 变为页号 2 和页内偏移 108 由页号查页表得 2 页对应内存块号为 6 可计算得 物理地址 块号 页的大小 页内偏移 6 4096 108 24684 4 虚地址 47000 变为页号 11 和页内偏移 1944 由页号查页表得 11 页对应内存块号为 7 可计算得 物理地址 块号 页的大小 页内偏移 7 4096 1944 30616 1 物理地址 219 430 649 2 物理地址 2300 10 2310 3 物理地址 越界中断 4 物理地址 1326 400 1726 5 物理地址 越界中断 4 20 有一个虚存系统 按行存储矩阵元素 一个进程要为矩阵进行清零 操作系统为该进程分配物理主存 3 页 系统用其中一页存储程序 且已 经调入 其他两页空闲 按需调入矩阵数据 若进程按下列两种方式编 程 Var A arry 1 100 1 100 of integer 程序 A for i 1 to 100 do for j 1 to 100 do A I j 0 程序 B for j 1 to 100 do for i 1 to 100 do A I j 0 1 若每页存放 200 个整数 问采用 A 程序和 B 程序方式时 个执行过程 分别会发生多少次缺页 2 若每页只能存放 100 个整数时 会是什么情况 答 若每页存放 200 个整数 即每两行产生一次中断 程序 A 会发生 50 次缺页中断 程序 B 运行时 每页存放两列元素 内层循环每两次产生 一次中断 共 50 次 外循环类似产生 50 次中断 共产生 2500 次中断 若每页只能放 100 个整数 A 程序产生 100 次中断 B 程序产生 10000 次 中断 填空 4 为实现分页管理 需要那些硬件支持 答 答 在系统中一般只是设置一个页表寄存器 PTR Page Table Register 或称控制寄存器 其中存放页表在内存中的开始地址和页 表的长度 填空 5 在段页式管理方式中 逻辑地址有哪几部分 答 由段号 段内页号 和页内地址三部分组成 答 由段号 段内页号 和页内地址三部分组成 必考 必考 1010 分 分 6 用数学方法分析只考虑页表和碎片时 每一页的最佳 尺寸为多少 答 用数学方法分析页面大小的影响 答 用数学方法分析页面大小的影响 假设进程大小的平均尺寸为 S 字节 每页大小为 p 字节 每个页表项占 e 个字节 每个进程所需页数近似 s p 则页表空间为 es p 进程由于内 部碎片浪费的存储空间为平 p 2 因此碎片和页表引起的系统总开销为 es p p 2 第一项是页表开销 页面越小 开销越大 第二项是碎片开销 页面越 大 开销也越大 对上面的式子优化 对 p 求导 得方程 se p2 1 2 0 解方程得 因此在只考虑页表和碎片是页面的最佳尺寸为 7 填空 1 在页式存储管理系统中 必须提供硬件 以保正寻址速 度 2 把作业装入主存时随时进行地址变幻的方式称为 而在作 业执行期间 当访问到指令或数据时才进行地址变换的方式称为 3 设有 8 页的逻辑空间 每页有 1024 字节 那么逻辑地址的有效位 是 位 4 程序经编译或汇编后形成目标程序 其中的指令顺序是以 0 作为参 考地址进行编址的 这些地址称为 5 在存储器的可变分区管理中 作业的地址转换采用的是 重新定位方式 6 虚拟存储器管理主要有 和 两种 7 在页式虚存管理页表中有效为为 表示该页在主存贮器中 8 当操作系统提供给用户程序的有效寻址范围与主存大小无关时 称该 机器提供了 管理技术 答 1 高速缓冲寄存器 2 静态从新定位 动态从新定位 3 13 4 相对地址或逻辑地址 5 动态 6 页式虚存管理 段式虚存管理 7 1 8 虚存管理 第五章 5 1 什么是文件 答 从用户角度看 文件是存储在外部存储器的具有符号名的相关信息 的集合 5 4 文件目录的作用是什么 文件目录通常包含哪些内容 答 文件目录是指一张记录所有文件的名字及其存放物理地址的映照表 文件目录是指一张记录所有文件的名字及其存放物理地址的映照表 它建立了逻辑文件与物理文件的映射关系 每个文件占用表中的一项 它建立了逻辑文件与物理文件的映射关系 每个文件占用表中的一项 每个目录项 又叫文件控制块每个目录项 又叫文件控制块 FCBFCB 包括文件的说明信息和管理 包括文件的说明信息和管理 控制信息 它控制信息 它是文件存在的唯一标志文件存在的唯一标志 5 9 文件存贮空间管理可采用成组自由块链表或位示图 若一磁盘有 B 个盘块 其中有 F 个自由块 若盘空间用 D 位表示 试给出使用自由块 链表比使用位示图占用更少的空间的条件 当 D 为 16 时 给出满足条件 的自由空间占整个空间的百分比 解 一磁盘有 B 个盘块 用位图表示要使用 B 位 现有 F 个自由块 若表示一个盘块需用 D 位 则采用链表接连 F 个盘 块 需要 F 个链指针 共占 F D 位 使用自由块链表比使用位示图占用 更少的空间的条件是 F D B 当 D 16 时 满足条件的自由空间占整个空间的百分比为 F B 1 16 6 25 必考 必考 1010 分 分 5 10 文件系统的执行速度依赖于缓冲池中找到盘块的 比率 假设盘块从缓冲池读出用 1 毫秒 从盘上读出用 40 毫秒 从缓冲 池找到盘块的比率为 n 请给出一个公式计算读盘块的平均时间 并画 出 n 从 0 到 1 0 的函数图像 解 读一个盘块的平均时间 n 1 ms 40 1 n ms 40 39n ms 画出 n 从 0 到 1 0 的函数图像如下 5 15 一个文件系统采用索引结构来组织文件 且索引表的内容只包含 文件的磁盘块号 假定每一个索引项占两个字节 磁盘块大小为 16KB 磁盘空间为 1GB 现有一个目录只有 3 个文件 其大小分别为 10KB 1089KB 129MB 若忽略目录文件所占空间 请问存储这些文件要占用该磁 盘多少空间 解 10K 的文件 索引一个目录项 2B 占一块 10k 内容占一块 1089K 文件 1089k 16k 68 还余 1k 需 69 个目录项占 69 2 138 字节 的目录索引项占一块 和 69 块内容 129M 文件 目录项 16 8062 余 8k 需 8063 目录项占 8063 2 16126B 目录引项空间 占 2 块 所以所占磁盘空间为 2 70 8063 2 8137 块磁盘空间