操作系统复习要点习题2016

“操作系统原理”复习要点与习题第一章 操作系统引论1.1 操作系统目标和作用1、下列选择中，（）不是操作系统关心的主要问题。A管理计算机裸机B设计提供用户与计算机硬件系统间的界面C管理计算机系统资源D高级程序设计语言的编译器2、说明操作系统与硬件、其他系统软件以及用户之间的关系。3、从用户角度看，操作系统是（）。A计算机资源的管理者B计算机工作流程的组织者C用户与计算机之间的接口D由按层次结构组成的软件模块的集合1.2 操作系统发展过程1、引入多道程序技术的前提条件之一是系统具有（）。A多个cpuB多个终端C中断功能D分时功能2、判断：所谓多道程序设计，即指每一时刻有若干个进程在执行。（ ）3、判断：采用多道程序设计的系统中，系统的程序道数越多，系统效率越高。（）4、判断：由于采用了分时技术，用户可以独占计算机的资源。5、分布式操作系统与网络操作系统本质上的不同之处体现在哪些方面？答：实现各计算机之间的通信；共享网络中的资源；满足较大规模的应用；系统中若干台计算机相互协同完成同一任务6、若程序A和B单独执行时分别用TA和TB，TA=1h，TB=1.5h，其中处理器工作时间分别为TA=18min，TB=27min。如果采用多道程序设计方法，让A，B并行工作，假定处理器利用率达到50%，另加15min系统开销，请问系统效率提高百分之几？7、在操作系统中引入并发可以提高系统效率，若有两个程序A和B，A程序执行时所做的工作按次序需要用cpu：10s，设备1：5s，cpu：5s，设备2：10s，cpu10s；程序B执行时所做的工作按次序需要用设备1：10s，cpu：10s，设备2：5s，cpu：5s，设备2：10s。如果在顺序环境下执行两个程序，则cpu的利用率为（）；如果在并发环境下执行两个程序，则cpu的利用率为（）。8、设某计算机系统有一个cpu、一台输入设备、一台打印机。现有两个进程同时进入就绪状态，且进程A先得到cpu运行，进程B后运行。进程A 的运行轨迹为：计算50ms，打印信息100ms，再计算50ms，打印信息100ms。进程B 的运行轨迹为：计算50ms，输入数据80ms，再计算100ms，结束。试画出它们的时序关系图（可用甘特图）并说明：（1）运行过程中，cpu有无空闲等待？计算cpu利用率。（2）进程A和B运行过程中有无等待现象？9、判断：多道程序设计是利用了CPU和通道的并行工作来提高系统利用率的。（）10、判断：多道程序设计可以缩短系统中作业的执行时间。（）11、判断：在一个兼顾分时操作系统和批处理系统中，通常把终端作业称为前台作业，而把批处理型作业称为后台作业。（）12、判断：批处理系统不允许用户随时干预自己程序的运行。（）13、判断：Windows操作系统完全继承了分时系统的特点。（）14、( C )不是Unix系统的特色。A交互的分时系统B以全局变量为中心的模块结构C模块之间调用关系简明D可以分成内核和外壳15、实现多道程序系统的最主要硬件支持是什么？16、填空：在一台主机上同时连接多台终端，多个用户可以通过终端同时交互使用计算机资源，这种系统称为（）操作系统；允许多个用户将多个作业提交给计算机集中处理的操作系统称为（）；计算机系统能及时处理过程控制数据并作出响应的操作系统称为（）。17、分时系统的一个重要性能是响应时间，下述（）因素与改善响应时间有关。A CPU速度快B时间片C轮转调度法D优先数+非抢占式调度算法E进程数目增加。18、衡量整个计算机性能的指标有（）。A用户接口B资源利用率C系统中进程数量；D吞吐量E周转时间。19、判断：单用户系统中，任何时刻，只能有一个用户进程。（）20、填空：操作系统的主要性能参数有 系统资源利用率 、 系统吞吐量 。21、下列作业类型中，适合在分时系统中运行的有_、_；适合在批处理系统中运行的有_、_。A学习编程B数据统计C发生电子邮件D整理硬盘22、判断：linux是与Unix兼容的操作系统，它不仅仅是只能运行在PC机上。（ ）1.3 操作系统的基本特性1、判断：并发是并行的不同表述，其原理相同。（ ）2、并发性的概念是 。3、在单处理机系统中实现并发技术后，判断：（1）各进程在某一时刻并行运行，cpu与外设间并行工作；（ ）（2）各进程在一个时间段内并行运行，cpu与外设间串行工作；（ ）（3）各进程在一个时间段内并行运行，cpu与外设间并行工作。（ ）2、填空：现代操作系统的两个最基本的特征是 、 。1.4 操作系统的主要功能1、在用户程序中要将一个字符送到显示器上显示，使用操作系统提供的（）接口。A系统调用B函数C原语D子程序2、系统调用的作用是什么？请给出实现系统调用的步骤。3、用户程序向系统提出使用外设的请求方式是（）。A作业申请B原语C系统调用D I/O指令4、判断：系统调用与用户程序之间的调用不同之处是处理机状态的改变。（ ）5、判断：命令解释程序是操作系统的一个程序，它必须在核心态下运行。（ ）6、用户进程通过系统调用fork创建一个新进程，在执行系统调用前，用户进程运行在（）；在执行fork过程中，用户进程运行在（）。A系统态B用户态C系统态或用户态D内部态6、判断：系统调用命令就是访管指令，它的功能是由硬件直接提供的。（ ）7、比较一般的过程调用和系统调用。第二章 进程管理2.1 进程的基本概念1、进程申请打印输出完成向系统发出中断后，进程的状态变化为 。2、判断：当一个进程从等待态变为就绪态，则一定有一个进程从就绪态变成运行态。（ ）3、如果一个单处理机系统中有N个进程，运行进程最多几个，最少几个？就绪进程最多几个，最少几个？等待进程最多几个，最少几个？4、判断：在一个N个进程的单处理机系统中，有可能出现N个进程都被阻塞的情况。（ ）5、关于进程状态，判断：（1）进程一旦形成，首先进入的是运行状态。（ ）（2）一个进程必须经过进程的三个基本状态才能结束。（ ）（3）进程可能同时处于某几种基本状态中。（ ）（4）分时系统中，一个正在运行的进程的时间片到，该进程将转入就绪状态。（ ）6、只能在管态下执行的指令有：从内存中取数指令；把运算结果写内存指令；算术运算指令；I/O指令；读时钟指令；置时钟指令、寄存器清零指令；屏蔽所有中断；改变存储器映像图；改变磁盘空间分配位图。7、在一个分时系统中，用户提交了一个作业，作业内容包括：请求内存缓冲区；计算并将结果存于内存缓冲区；请求打印机；将缓冲区中的内容在打印机上输出；释放打印机；释放内存；结束。8、判断：在单CPU的系统中，任何时刻都有一个进程处于运行状态。（ ）9、判断：进程申请CPU得不到满足时，其状态变为阻塞态。（ ）10、能从1种状态转变为3种状态的是（）：A就绪；B阻塞；C完成；D执行11、判断：进程在运行中，可以自行修改自己的PCB。（ ）12、判断：当进程申请CPU得不到满足时，它将处于阻塞状态。（ ）13、判断：当进程由执行状态变为就绪状态时，CPU现场信息必须被保存在PCB中。（ ）14、操作系统通过 PCB 来控制和管理进程，用户进程可从PCB中读出与本身运行状态相关的信息。15、进程和程序直接可以形成一对一、一对多、多对一、多对多的关系，请分别举例说明在什么情况下会形成这样的关系？16、在分时系统中，导致进程创建的典型事件是（2）（选项：用户注册；用户登录；用户记账）；在批处理系统中，导致进程创建的典型事件是（2）（选项：作业录入；作业调度；进程调度）；由系统专门为允许中的应用进程创建新进程的事件是（）（选项：分配资源；进行通信；共享资源）；（）（选项：分配PCB；分配内存；分配CPU；分配外设；插入就绪队列）不是创建进程所必需的步骤。17、系统有n（n2）个进程，且当前不再执行进程调度程序，判断下述情况是否可能发生：（1）有一个运行进程，没有就绪进程，n-1个阻塞进程。（）（2）有一个运行进程，有一个就绪进程，n-2个阻塞进程。（）（3）有一个运行进程，n-1个就绪进程，没有阻塞进程。（）（4）没有运行进程，有2个就绪进程，n-2个阻塞进程。（）18、判断：在单处理机上，进程就绪队列和阻塞队列都只能由一个。（）19、下列内容中属于进程上下文的是（）。A用户打开文件表；B PCB；C中断向量；E核心栈2.2 进程控制1、下列程序执行时，系统的输出可能是什么？a=55;pid=fork();if (pid=0)sleep(5);a=99;sleep(5);printf(“child leavingn”);exit(0);Elsesleep(7);Printf(“a=%dn”,a);Wait(0);Printf(“parent child exitedn”);2.3 进程同步1、临界资源：P1、P2两个进程执行代码相同，共享total变量：int i;(for i=1;i=1 then y=y+1;Z=y;P2:x=0;t=0;If x=1 then t=t+2;U=t;8、双进程临界区问题的算法，其中布尔型数组blicked2初始值为false，false，整型turn初始值为0，id代表进程编号（0，1），请说明正确否？（违反忙则等待原则）doblockedid=true;While(turn!=id)While(blocked1-id);Turn=id;编号为id的进程的临界区Blockedid=false;编号为id的进程的非临界区while（true）；9、在具有N个进程的系统中，允许M个进程（NM1）同时进入它们的临界区，其信号量S的值的变化范围是（），处于等待状态的进程数最多是 个。10、判断以下解决双进程临界区问题的算法是否正确：Process Pi(i=0,1):DoFlagi=true;While(flag1-i);critical sectionflagi=false;remainder sectionwhile(1);11、用V操作唤醒一个等待进程时，被唤醒进程的状态变为（）。A运行；B等待；C就绪；E完成12、若有3个进程共享一个互斥段，每次最多允许两个进程进入互斥段，则信号量的变化范围是 。13、关于进程同步与互斥的说法，判断：（1）进程的同步与互斥都涉及到并发进程访问共享资源的问题。（）（2）进程的同步是进程互斥的一种特殊情况。（）（3）进程的互斥是进程同步的特例，互斥进程是竞争共享资源的使用，而同步进程之间必然存在依赖关系。（）（4）进程互斥和进程同步有时候也称为进程同步。（）14、判断：临界区是不可中断的程序。（）15、判断：如果在加锁法实现互斥时，将未进入临界区的进程排队等待，从而让其有被再调度 的机会，加锁法和P、V原语实现互斥时其效果是相同的。（）16、由于并发进程执行的随机性，一个进程对另一个进程的影响是不可预测的，甚至造成结果的不正确，下面对造成不正确的因素的描述正确的是（）。A与时间有关；B与进程占用的处理机有关；C只与执行速度有关；D只与外界的影响有关17、有两个优先级相同的进程A、B如下，令信号量S1和S2的初值均为0，已知Z=3，则A、B并发运行结束后X、Y、Z的值分别是： A BY=2;Y=Y+3;V(S1);Z=Y+0;P(S2);Z=Y+Z;X=2;X=X+3;P(S1);X=X+Y;V(S2);Y=Y+Z;18、信号量是一个整型变量，可在其上做加1或减1的操作。2.4 经典进程同步问题1、一个供应商用汽车给某超市送货，并把汽车上的货物用超市的三轮车运到仓库中，超市的工作人员也用三轮车从仓库中取货去出售。假设共有3辆三轮车，仓库中只能容纳10辆三轮车的货物，且每次从汽车上取货只能共给一辆三轮车，仓库也只能容纳一辆三轮车进入。用信号量实现向仓库中送货及从仓库中取货的同步算法。2、有一个仓库，可以存放A、B两种产品，但要求： 每次只能存入一种产品（A或B）； A产品数量B产品数量M； B产品数量A产品数量N； 其中M、N是正整数，使用P、V操作描述产品A与产品B的入库过程。3、一组生产者进程和一组消费者进程共享10个缓冲区，每个缓冲区可以存放一个整数；生产者进程每次一次性向3个缓冲区写入3个整数，消费者进程每次从缓冲区取出一个整数。用信号量实现进程的同步关系。4、写者优先的读者写者问题：5、有座可双向通行的单车道桥，最大载重负荷为4辆汽车。请给出任一辆车通过该桥的管理算法。6、设公共汽车上，司机和售票员的活动分别是：司机的活动售票员的活动启动车辆；正常行车；到站停车；关车门；售票；开车门； 在汽车不断地到站、停车、行驶过程中，这两个活动有什么同步关系？用P、V操作实现它们的同步。7、桌子上有一个空盘子，允许存放一只水果，爸爸可以向盘中放苹果，妈妈向盘子中放橘子，女儿专门吃盘子中的苹果，儿子专门吃盘子中的橘子。规定当盘子空的时候一次只能放一只水果，请用信号量实现他们之间的同步与互斥。8、进程A1、A2、An1通过m个缓冲区向进程B1、B2Bn2不断地发送消息。发送和接收工作遵循如下规则：（1） 每个发送进程一次发送一个消息，写入一个缓冲区，缓冲区大小等于消息长度；（2） 对每一个消息，B1，B2，Bn都必须接收一次，读入各自的数据区内；（3）m个缓冲区都满时，发送进程等待；没有可读的消息时，接收进程等待。9、进程A、B、C坐在圆桌旁讨论问题（面朝圆桌），每个人都从其右边那个人的信箱里取得讨论的问题，回答完一个问题后提出一个新问题放在左边的信箱中。假设A右边的信箱可放3个问题，B右边的信箱可以放2个问题，C右边的信箱可以放3个问题，初始时A右边的信箱中有2个问题。用信号量写出三个人讨论问题的同步算法。10、战地指挥官通过无线电不断向他的三个士兵下达作战指令，但是他必须在得到所有士兵对前一条指令的“确认”之后才能下达新的指令。请用信号量或管程进行指挥官和士兵之间的协同管理。11、有三个并发进程R,M,P，它们共享了一个可循环使用的缓冲区B，该缓冲区共有N个单元。进程R负责从输入设备读信息，每读一个字符后，把它存入缓冲区B的一个单元中；进程M负责处理读入的字符，若发现读入的字符中有空格符是，则把它改成“，”；进程P负责吧处理后的字符取出并打印输出。当缓冲区单元中的字符被进程P取出后，则又可用来存放下一次读入的字符。用P，V操作写出能正确并发执行的程序。12、有4个进程A,B,C,D共享一个缓冲区，进程A负责循环地从文件读一个整数放入缓冲区，进程B从缓冲区取出MOD 3为0的整数并累计求和；进程C从缓冲区取出MOD 3为1的整数并累计求和；进程D从缓冲区取出MOD 3为2的整数并累计求和.请用PV操作写出能够正确执行的程序。2.5 进程通信1、在UNIX中，（）用于把一个进程的输出连接到另一个进程的输入。A普通文件；B索引文件；C目录文件；D管道文件2、关于进程通信的说法，判断：（1）进程通信有两种方式，直接通信和间接通信。（）（2）直接通信固定在一对进程之间。（）（3）间接通信是通过第三个进程转发信件的，不必在两个进程间直接相互通信。（）（4）间接通信方式以信箱为媒介实现通信，信箱由接收信件的进程设置。（）2.6 线程1、以下描述中，（）并不是多线程系统的特长。A利用线程并行地执行矩阵乘法运算；B Web服务器利用线程响应HTTP请求；C键盘驱动程序为每一个正在运行的应用配备一个行程，用来响应该应用的键盘输入；D基于GUI的debugger用不同的线程分别处理用户输入、计算、跟踪等操作。2、若一个进程拥有100个线程，这些线程属于用户级线程，则该进程在系统调度执行时间上占用（）个时间片。A 1；B 100；C 1/100；D 03、判断：属于同一个进程的线程可以共享进程的程序段和数据段。（）4、关于进程和线程的说法，判断：（1）线程是进程中可独立执行的子任务，一个进程可以包含一个多多个线程，一个线程可以属于一个或多个进程。（）（2）线程又称为轻型进程，因为线程都比进程小。（）（3）多线程技术具有明显的优越性，如速度快、通信简便、并行性高等。（）（4）由于线程不作为资源分配单位，线程之间可以无约束地并行执行。（）第三章 处理机调度与死锁3.1 调度算法1、既考虑作业的执行时间又考虑作业的等待时间的调度算法是（）。（选项：短作业优先；先来先服务；响应比高者优先；优先级调度）2、给定一组作业J1,J2,Jn，它们的运行时间分别为T1,T2,Tn，假定这些作业是同时到达，并且将在一台cpu上按单道方式运行。证明：若按最短作业优先调度算法运行这些作业，则平均周转时间最短。3、判断：在剥夺优先级调度方式下，现运行进程的优先级不低于系统中所有进程的优先级。4、设某计算机系统有一个cpu，一台输入设备，一台打印机。现有两个进程同时进入就绪状态，且进程A先得到cpu运行，进程B后运行。进程A的运动轨迹为：计算50ms，打印信息100ms，再计算50ms，打印信息100ms结束。进程B的运行轨迹为：计算50ms，输入数据80ms，再计算100ms，结束。试画出它们的时序关系图，并说明开始运行后，cpu有无空闲等待？计算cpu的利用率。5、一个操作系统具有分时兼批处理的功能，设个一个合理的调度策略，使得分时作业响应快，批作业也能及时得到处理。6、一个具有分时兼批处理功能的操作系统应怎样调度和管理作业?7、现有两道作业同时执行，一道以计算为主，另一道以输出为主，应该如何为两作业设置处理器的优先级？8、有5个待运行的作业为A,B,C,D,E，各自运行时间为9，6，3，5，x，试问采用哪种运行次序使得平均响应时间最短？提示：假设x=64,所以采用6层。15、一台机器有48位虚地址和32位物理地址，页面是8K，问在页表中需要多少个页表项？一个倒置的页表需要多少页表项呢？16、一个程序要把100100的数组的初值置为“0”，现在假定有两个内存块可以用来存放数组信息，每个内存块可以存放200个数组元素，数组中的元素按行编址。两个内存块的初始状态都为空，若程序编写如下：（1）int A 100,100; For i=1 to 100 For j=1 to 100 Ai,j=0;（1）int A 100,100; For j=1 to 100 For i=1 to 100 Ai,j=0;当采用LRU页面置换算法时，（1）和（2）两个程序各会产生多少次缺页？17、在请求页式存储管理系统中，页的大小为128字节。有一个64*64的整型数组，系统按行存储，每个整数占用两个字节。若系统为它分配一个贮存块存放数据，且程序已经驻留内存。试问实现为该数组清零操作时，可能产生多少次缺页中断。程序的代码编写如下：int A 64,64;int i，j； For （i=0； i64;i+） For （j=0； jM），对于FIFO何LRU两种页面替换算法，试求出页故障的上限和下限，说明理由。25、假定某一页式虚拟存储器，内存的平均访问时间为1微秒，辅存的平均访问时间为10毫秒，问如果希望虚拟存储器的平均访问时间仅比内存的增加10，则需要页面失效率是多少？26、一个计算机有cache，有一个用作虚拟内存的磁盘。若从cache中读取一个字所用的时间为Ans，从内存中将一个字读入cache的时间为Bns，从磁盘中将一个字调入内存的时间为Cns。若在cache中读取一个字的命中率是（n-1）/n，在内存中读取一个字的命中率是(m-1)/m,则平均访问时间是多少？27、内存的利用率不高主要表现为哪几种形式？可以通过哪些途径来提高内存的利用率？28、人们观察到在两次页故障之间执行的指令数与分配给程序的页框数成正比，即可用内存加倍，页故障的平均间隔也加倍。假设一条普通指令需要1s，但若发生了页面故障就需要2001s。一个程序运行了60s，期间发生了1500次页面故障，如果该页面的可用内存时原来的2倍，这个程序运行需要多少时间？29、假定占有M块（初始为空）的进程有一个页访问串，这个页访问串的长度为p，其中涉及到q个不同的页号，对于任何页面置换算法，问：（1）缺页中断次数的下届和上届分别是多少？30、覆盖技术与虚拟存储技术有何本质不同？交换技术与虚拟存储有何不同？31、某计算机系统执行一条指令需10ns，一次缺页需额外的20ms，如果每条指令发生一次缺页，则指令平均执行时间为多少？32、在某页式虚存管理系统中，假定访问内存的时间是10ms，平均缺页中断处理时间为25ms，平均缺页中断率为5%。试计算在该虚存系统中，平均有效访问时间是多少？33、请求分页系统必须至少具有三种硬件支持（一定量内存和较大量外存、地址转换机构、缺页中断机构）。34、实现虚拟存储器的关键技术是（请求调入技术和置换技术）。35、什么是Belady现象？答：Belady现象是指在使用FIFO置换算法转换时，在进程或作业没有得到它所要求的全部页面的情况下，有时会出现的分配给它的页面数越多，缺页次数反而也越多的现象。36、名词解释：抖动，工作集。 答：在虚拟存储系统中，由于大量页面的换入换出操作导致CPU利用率急剧下降的现象。工作集是在某段时间间隔里，进程实际要访问的页面的集合。37、在某页式虚存系统中，假定访问内存的时间是10ns，平均缺页中断处理时间为25ms，平均缺页中断率为5%，试计算在该虚存系统中，平均有效访问时间是多少？38、假定某一页式虚拟存储器，内存的平均访问时间为1s，辅存的平均访问时间为10ms，试问如果希望虚拟存储器的平均访问时间仅比内存的增加10%，则需要页面失效率是多少？39、假定某一页式虚拟存储器，内存的平均访问时间为1s，辅存的平均访问时间为10ms，试问如果希望虚拟存储器的平均访问时间仅比内存的增加10%，则需要页面失效率是多少？答：设页面失效率为f，则虚拟存储器的平均访问时间为：（1-f）*1s+f*10ms=1+9999*f（s），据题意，1.101+9999*f，所以，f0.0000140、虚拟存储管理利用了交换区、内存已经Cache。假设从Cache读取一个字节数据需Ans；如果该数据不在Cache，却在内存，则从内存读至Cache需Bns，然后还需从Cache得到；如果该数据既不在Cache，又不在内存，则从交换区读入内存需Cns，然后还需传至Cache，才能读取。已知Cache的命中率为n，内存的命中率为m，求平均访问时间。41、现有一请求分页的虚拟存储器，内存最多容纳4个页面，对于下面的引用串：1，2，3，4，5，3，4，1，6，7，8，9，5，4，5，4，2.分别采用FIFO,LRU,OPT页面替换算法，各将产生多少次缺页中断？第五章 设备管理5.1 I/O系统1、判断：（1）共享设备必须是可寻址的和可随机访问的设备。（2）字符设备的基本特征是可寻址到字节，即能指定输入的源地址和输出的目标地址；（3）共享设备是指同一时间内运行的多个进程能同时访问的设备；（4）在分配共享设备和独占设备时都可能引起死锁；（5）通道是处理输入、输出的软件；（6）所有外围设备的启动工作都由系统统一来做；（7）来自通道的I/O中断由设备管理负责处理；