操作系统试题答案(A).doc

- -上-装-订-线-西安邮电学院试题卷标准答案专用纸- -密-封-装-订-线-西安邮电学院 2008 -2009 学年第 二 学期试题卷操作系统 标准答案课程： 高级操作系统 类型： A 卷 专业、年级： 题号一二三四五六七八九总分得分一、 填空（每题1分）1 可移植操作系统接口2 进程管理、内存管理、虚拟文件系统、进程间通信、网络3 Intel8086实模式的寻址范围是1M，4GB4 物理内存条所提供的内存空间，应用程序员看到的内存空间5 进程环境的综合6 整个生命周期涉及的所有活动全面，Task_struct7 1GB，3GB8 mm_sturct 9 Fork10 用户，内核11 外设寄存器二、 简述题 1举例说明从程序开发者的角度如何看操作系统从程序开发者的角度看，开发者不用关心如何在内存存放变量、数据，如何从外存存取数据，如何把数据在输出设备上显示出来等等。例如cp命令的C语言实现片段： inf=open(“/floppy/TEST”,O_RDONLY,0); out=open(“/mydir/test”,O_WRONLY,0600); dol=read(inf,buf,4096);write(outf,buf,l); while(l);close(outf);close(inf);在这段程序中，用到四个函数open(), close(),write()和read()，这些都是C语言函数库中的函数。进一步追究，这些函数都要涉及I/O操作，因此，它们的实现必须调用操作系统所提供的接口，也就是说，打开文件、关闭文件、读写文件的真正操作是由操作系统完成的。这些操作非常繁琐，操作系统不同，其具体实现可能不同，程序开发者不必关心这些具体操作。2通过fork(),exec(),exit(),wait()几个系统调用，说明进程从产生到死亡的过程。我们用一些形象的比喻，来对进程短暂的一生作一个小小的总结：随着一句fork，一个新进程呱呱落地，但这时它只是老进程的一个克隆。然后，随着exec，新进程脱胎换骨，离家独立，开始了独立工作的职业生涯。 共 页 第 页 说明：1。标准答案务必要正确无误。人有生老病死，进程也一样，它可以是自然死亡，即运行到main函数的最后一个，从容地离我们而去；也可以是中途退场，退场有2种方式，一种是调用exit函数，一种是在main函数内使用return，无论哪一种方式，它都可以留下留言，放在返回值里保留下来；甚至它还可能被谋杀，被其它进程通过另外一些方式结束它的生命。进程死掉以后，会留下一个空壳，wait站好最后一班岗，打扫战场，使其最终归于无形。这就是进程完整的一生。3试叙述伙伴算法的工作原理，并说明为什么伙伴算法可以消除外碎片？ 假设要求分配的块其大小为128个页面。该算法先在块大小为128个页面的链表中查找，看是否有这样一个空闲块。如果有，就直接分配；如果没有，该算法会查找下一个更大的块，具体地说，就是在块大小为256个页面的链表中查找一个空闲块。如果存在这样的空闲块，内核就把这256个页面分为两等份，一份分配出去，另一份插入到块大小为128个页面的链表中。如果在块大小为256个页面的链表中也没有找到空闲页块，就继续找更大的块，即512个页面的块。如果存在这样的块，内核就从512个页面的块中分出128个页面满足请求，然后从384个页面中取出256个页面插入到块大小为256个页面的链表中。然后把剩余的128个页面插入到块大小为128个页面的链表中。如果512个页面的链表中还没有空闲块，该算法就放弃分配，并发出出错信号。4系统调用与库函数、系统命令及内核函数有什么区别和联系？ 应用编程接口(API)其实是一个函数定义， 比如常见的read()、malloc()、free（）、abs()函数等，这些函数说明了如何获得一个给定的服务；而系统调用是通过软中断向内核发出一个明确的请求。从编程者的观点看，API和系统调用之间没有什么差别,二者关注的都是函数名、参数类型及返回代码的含义。然而，从设计者的观点看，这是有差别的，因为系统调用的实现是在内核完成的，而用户态的函数是在函数库中实现的。系统命令相对应用编程接口更高一层，每个系统命令都是一个可执行程序，比如常用的系统命令ls、hostname等，这些命令的实现调用了系统调用。内核函数与普通函数形式上没有什么区别，只不过前者在内核实现，因此要满足一些内核编程的要求。系统调用是用户进程进入内核的接口层，它本身并非内核函数，但它是由内核函数实现的，进入内核后，不同的系统调用会找到各自对应的内核函数 5分析守护进程kswapd的运行时机，你认为怎样换出页面比较合理？ 为了避免在CPU忙碌的时候，也就是在缺页异常发生时，临时搜索可供换出的内存页面并加以换出，Linux内核定期地检查系统内的空闲页面数是否小于预定义的极限，一旦发现空闲页面数太少，就预先将若干页面换出，以减轻缺页异常发生时系统所承受的负担。当然，由于无法确切地预测页面的使用，即使这样做了也还可能出现缺页异常发生时内存依然没有足够的空闲页面。但是，预换出毕竟能减少空闲页面不够用的概率。并且通过选择适当的参数（如每隔多久换出一次，每次换出多少页），可以使临时寻找要换出页面的情况很少发生。为此，Linux内核设置了一个定期将页面换出的守护进程kswapd。三、分析题1 答中间10位的值（即页表域的值）范围从0到0x03f，或十进制的从0到63。因而只有页表的前64个表项是有意义的，其余960表项填为0。假设进程需要读线性地址0x20021406中的内容。这个地址由分页机制按下面的方法进行处理:2将每道大题得分和总分填入得分栏中。-上-装-订-线-西安邮电学院试题卷标准答案专用纸-密-封-装-订-线-1目录域的0x80用于选择页目录的第0x80目录项,此目录项指向页表。2页表域的第0x21项用于选择页表的第0x21表项,此表项指向页所对应的内存物理页面。3最后,偏移量0x406用于在目标物理页面中读偏移量为0x406中的字节。如果页表第0x21表项的Present标志为0，说明此页还没有装入内存中；在这种情况下，分页机制在转换线性地址的同时产生一个缺页异常（参见内存管理一章）。无论何时，当进程试图访问限定在0x20000000到0x2003ffff范围之外的线性地址时，都将产生一个缺页异常，因为这些页表项都填充了0，尤其是，它们的Present标志都为0。2基于中断的驱动程序是如何工作的？给出一个包含read()函数和interrupt()函数的驱动程序实例，并对其工作工程给予描述。基于中断的设备驱动程序，指的是在硬件设备需要服务时向 CPU 发一个中断信号，引发中断服务处理程序执行 。假定我们想实现一个简单的输入字符设备的驱动程序。当用户在相应的设备文件上时发出read( )系统调用时，一条输入命令就发往设备的控制寄存器。在一个不可预知的长时间间隔后，设备把一个字节的数据放在输入寄存器。设备驱动程序然后返回这个字节作为read( )系统调用的结果。一定时间后，我们的设备发出中断信号以通知I/O操作已经完成，数据已经放在适当的DEV_MYDEV_DATA_PORT数据端口。中断处理程序置intr标志并唤醒该进程。 四、编程题 #include #include main()pid_t pid;pid=fork();if(pid0)printf(error occurred!n);else if(pid=0) exit(0);else sleep(60);/* 休眠60秒，这段时间里，父进程什么也干不了 */wait(NULL);/* 收集僵尸进程的信息 */ 共 页 第 页 2#define _NO_VERSION_ #include #include #include #include #include #include #include #include #include /*以上是一些必要的头文件*/unsigned int test_major = 0; *定义主设备号*/static ssize_t read_test(struct file *file,char *buf,size_t count,loff_t *f_pos) int left; if (verify_area(VERIFY_WRITE,buf,count) = -EFAULT ) /*验证buf的有效性*/ return -EFAULT; for(left = count ; left 0 ; left-) _put_user(1,buf); /*将内核空间的数据拷贝到用户空间*/ buf+; return count; static ssize_t write_test(struct file *file, const char *buf, size_t count, loff_t *f_pos) return count; static int open_test(struct inode *inode,struct file *file ) MOD_INC_USE_COUNT; /*增加模块的使用计数*/ return 0; static int release_test(struct inode *inode,struct file *file ) MOD_DEC_USE_COUNT; /*减少模块的使用计数*/ return 0; struct file_operations test_fops = read:read_test, write:write_test, open: open_test, release:release_test ; int init_module(void) int result; result = register_chrdev(0, test, &test_fops); if (result 0) printk(KERN_INFO test: cant get major numbern); return result; if (test_major = 0) test_major = result; /* dynamic */ return 0; void cleanup_module(void) unregister_chrdev(test_major, test); 下面给出对这个驱动程序的编译、运行、安装及测试。1编译驱动程序假设把这个驱动程序起名为test.c ,在内核版本2.4.20-8下