操作系统原理试题

操作系统原理试题操作系统原理试题 一、填空题（一、填空题（ ） 1. 操作系统最重要的基本特征是和。 2. 操作系统的基本类型有、和。 3. 在操作系统中，不确定性主要是指和。 4. 用户接口通常分为和两类。 5. 在操作系统中，处理机的状态分为和两种。 6. 中断可分为 、 外中断、 硬件故障中断、和 五类。 7. 从结构上讲，每个进程都是由、 和三部分组 成。 8. 是进程存在的唯一标志。 9. 进程的三种基本状态是、和。 10. N 个进程互斥访问一变量，设置一信号灯 S, 则 S 取值范围是。 11. 进程同步机构应遵循的基本准则有、和 。 12. 分页系统中，作业的内部碎片其平均大小为。 ？ 13. 在分区式存贮管理中，首次适应法中自由主存队列应按排序，最佳适 应法中自由主存队列应按排序，最坏适应法中自由主存队列应按 排序。 14. SPOOLING 系统由、缓输出程序和 所组成。 ？ 15. 设备驱动程序一般分为和两部分。 ？ 16. 常用的缓冲技术有、和。 17. 按 I/O 控制器智能化程度的高低，可把 I/O 设备的控制方式分为四类、 、和。 18. 常用的文件物理结构有、和等。 19. 管理文件存贮器存贮空间常用的方法有、和 等。 20. 文件系统中， 为实现对文件的保护，采用的方法有、 和。 1、共享并发2、分时实时网络 或 批处理操作系统 3、执行速度的不确定性执行结果的不确定性4 、操作命令系统调用 5、核态用户态6、输入输出中断、程序性中断、访管中断 7 程序段数据段进程控制块8、进程控制块9、运行等待就绪 11、空闲让进忙则等待有限等待让权等待10、1N 1 13起始地址从小到大分区大小从小到大分区大小从大到小 16、双缓冲环形缓冲缓冲池 17、循环测试 I/O 方式中断 I/O 方式DMA 方式通道方式 18、连续文件串联文件随即文件 19 空白文件目录 位示图 空闲块链 20 访问控制矩阵、存取控制表、用户权限表、加密技术 二、名词解释（二、名词解释（9 9 ） 1、响应时间 答：响应时间指用户发出请求或者指令到系统做出反应（响应）的时间。 2、虚拟存储器 答:指操作系统在内存不够用时，为缓解内存的紧张而同来作为内存使用的一部分 硬盘空间。 3、进程同步 答：指一组并发进程因直接制约而互相发送消息、进行互相合作、互相等待，使得各 进程按一定的速度执行的过程。 三、简答题三、简答题（2929 ） 1在进程基本状态转换图中，增加换出（将进程换出至辅存）和换入（将进程从 辅存中换入至主存）两个操作。试画出进程状态转换图。 （6） 2什么叫重定位？动态重定位和静态重定位有什么区别？（6） 答：使一个作业程序装入到与其地址空间不一致的存储空间所引起的对有关地址 部分的调整过程叫重定位。静态重定位是由作业装入程序在装入程序时一次性集中完 成的，而动态重定位是由专用硬件地址变换机构在程序执行中随着指令的执行动态完 成的。 3简述设备分配的基本原则。 （5） 答:1）应考虑设备的固有属性； 2）应考虑分配算法； 3）应考虑设备分配的安全性； 4）应考虑设备的独立性。 4常用的文件物理结构有哪几种？试比较它们的优劣。 （6） 答：常用的文件物理结构有 1）连续文件：实现简单，支持直接存取，不便于文件的动态增加、删除。 2）串联文件：便于文件的动态增加、删除，但不支持直接存取。 3）索引文件：采用索引表，便于文件的动态增加、删除，可支持直接存取。 4）文件映照： 将物理块链接信息集中存放在 FAT 中， 便于文件的动态增加、 删除，也可支持直接存取。 换出换入换入换出 阻塞 调度 运行态 内存就绪态内存等待态 外存就绪态外存等待态 唤醒 唤醒 53 个进程共享 7 个同类资源。每个进程最多需要 3 个资源。试问该系统会不 会发生死锁？为什么？（6） 答：不会发生死锁。因为可通过反证法说明至少有一个进程可获得 3 个资源，从 而推进完毕。 6什么叫进程？进程和程序有什么区别？（8） 答：进程就是可并发执行的程序在一数据集合上的一次执行过程。 进程和程序的区别主要体现在： 1）进程是动态的，具有一定的生命周期，而程序是静态的； 2）进程可并发执行，而没有创建进程的程序是不能执行的； 3）进程是操作系统中申请和分配资源的基本单位， 而没有创建进程的程序是 不能申请资源的； 4）进程包括程序、数据和进程控制块； 5）同一程序的多次执行对应多个进程。 7简述文件系统应具备的功能。 （7） 答：1）有效组织和管理文件存贮器的存贮空间； 2）提供有效组织和存取数据的方法； 3）支持文件目录，实现按名存取； 4）文件共享； 5）文件保护； 6）提供一组灵活、方便的文件操作。 8简述分段式存储器管理的优点。 （7） 答：1）便于共享存储器； 2）便于存储器保护； 3）支持动态数据结构； 4）支持动态链接； 5）便于实现多段式虚拟存储器。 9试写出消息缓冲通信中的发送原语和接受原语。 （6） 答： 10.简述分段和分页的区别。 （5 ） 答：分段和分页有本质的区别： 1）分段是逻辑划分，每个分段逻辑意义完整，而分页是物理划分，每个分页 Send(发送区 m) 从发送区 m 取得接受进程 id; 申请一消息缓冲区； 填写消息缓冲区正文； 填写消息缓冲区大小； 置消息缓冲区 next 为 NULL; P(mutex); 将消息缓冲区插入消息队列； V(mutex); V(S); Receive(接受区 m) P(S); P(mutex); 从消息队列取消息缓冲区； V(mutex); 复制消息缓冲区正文至接受区； 设置接受区正文大小； 释放消息缓冲区； 逻辑意义不完整； 2）分段的划分需程序员的参与，而分页的划分是操作系统完成的，对用户是 透明的； 3）分段的地址空间是二维的，而分页的地址空间是一维的； 4）分段大小可变，甚至可动态扩充，而分页的大小是固定不变的； 11.文件目录一般包括哪些信息？设置文件目录的功能是什么？（6） 答：文件目录一般包括如下信息：1）文件名；2）文件在辅存上的物理位置，取 决于文件的物理结构；3）文件的存取控制信息；4）文件大小、类型及属性；5）其 他管理信息，如时间信息等。设置文件目录的功能是实现文件名到物理文件的映射 （即实现按名存取） ，通过多级文件目录，还可提供给用户方便灵活的组织文件的方 法，提供灵活的文件命名方法。 12请详细说明可通过哪些途径预防死锁？（7） 答：预防死锁是通过破坏死锁产生的必要条件来预防死锁发生的，具体如下： 1）剥夺资源法：当进程阻塞时，剥夺该进程已获得的全部资源； 2） 全部分配法： 当给进程分配资源时一次性地分配给进程所需要的全部资源， 如资源不够分配，则进程一个资源都不分配； 3）有序资源分配法：要求进程申请同类资源时采用全部分配的方法，而申请 不同类资源时，按资源类别的序号从小到大的顺序申请。 13请详细说明请求分页系统的地址变换过程。 （8） 答：请求分页系统的地址变换过程如下： （图略去） 1）取逻辑地址分解为页号 P 和页内偏移 w; 2) 根据页号查找页表，获得该页的描述信息； 3）若该页中断位为 1，产生缺页中断； 4）更新该页的描述信息； 5）根据页块号和页内偏移 w，计算物理地址。 14请详细说明分区式存储器管理方案三种放置策略的思想、特点及其自由主存队列 的排列方式。 （8） 15什么叫死锁？死锁产生的必要条件是什么？（7） 答：两个或两个以上的进程在保持部分资源的同时等待本组其他进程占有的资源 而形成的一种循环等待僵局叫死锁。 死锁产生的必要条件是：互斥条件、不剥夺条件、部分分配条件和环路等待条件。 16一台计算机有 8 台磁带机，它们由 N 个进程竞争使用，每个进程可能需要 3 台磁 带机，请问当 N 为多少时，系统没有死锁的危险，并叙述原因。 （7 分） 17请详细说明分区式存储器管理方案三种放置策略的思想、特点及其自由主存队列 的排列方式。 （8） 答：在分区式存储器管理方案中有三种基本的放置策略： 首次适应法、最佳适应法和最坏适应法。 首次适应法，总是从低地址开始查找，将作业放入找到的第一个能满足作业要求的空 白分区，其自由主存队列应按起始地址从小到大排序。最佳适应法，总是将作业放入 最接近作业要求的空白分区，其自由主存队列应按分区大小从小到大排序。最坏适应 法，总是将作业放入最大的空白分区，其自由主存队列应按分区大小从大到小排序。 三判断对错，若有错误则更正（三判断对错，若有错误则更正（9） 1动态重定位是由硬件地址变换机构在作业执行前集中一次完成的。 2虚拟存储器的容量是由主存的容量所确定的。 3在操作系统的基本类型中，分时系统响应时间最短，而实时系统无交互作用。 4在用 P、V 操作解决进程之间的同步时，一定要正确地安排 P、V 操作的顺序，否 则会引起死锁。 5采用分页式存储管理不会产生存储碎片。 6SPOOLing 系统是操作系统中实现脱机输入/输出的一种技术。 答：4 错在用 P、V 操作解决进程之间的同步时，一定要正确地安排 P 操作的顺序，否则会引起 死锁。 5 错采用分页式存储管理会产生较少的存储碎片。 6 错SPOOLing 系统是操作系统中实现假脱机输入/输出的一种技术。 三、一单道批处理系统中,有如下五个作业,并采用响应比高者优先调度算法,试计算作 业的平均周转时间和平均带权周转时间。 （8） (单位:小时) 作业提交时间运行时间 70025 8002.5 9001 4900050 5100010 答：7 点时作业 1 先运行, 作业提交时间运行时间开始时间结束时间周转时间带权周转 700257009502.51 8002.511.0013.505.52.2 900110.0011.02.02 49000509.5010.0012 510001013.5014.504.504.50 （带权周转时间=周转时间/运行时间） 平均周转时间为 T=(2.5+5.5+2.0+1.0+4.5)/5=3.1(小时) 平均带权周转时间为(1+2.2+2+2+4.5)/5=2.34。 四在一请求分页系统中，页面大小为 1K，一作业共有 7 个页面，其中页面 0，1，2， 3 分别装入到物理页块 2，6，4，1 中。 （12） （1）试写出页面 3 中的语句 MOVAX，2700（十进制）在执行过程中的地址变换 过程。 （2）若作业的页面走向为 0 1 2 3 2 1 3 2 5 2 3 6 2 1 4 2，并采用 LRU 页面置 换算法。试计算缺页中断次数。 答：1）写出页表后逻辑地址 LA=2700=1K*2+652 可知页号 P=2页内偏移 W=652 查页表 可知页块号为 4；物理地址 PA=1K*4+652=4748 2）页面 0 1 2 3 已装入内存，下面给出缺页中断时软件栈的变化情况（栈底打 X 号的 为被淘汰的页面） ： 5614 共产生缺页中断 4 次。 四、在一请求分页系统中，页面大小为 2K，一作业共有 7 个页面，其中页面 0，1，2， 3 分别装入到物理页块 3，2，4，1 中。试写出页面 3 中的语句 MOVAX，2600（AX 为寄存器，2600 为十进制）在执行过程中的地址变换过程。(8) 五已知主存 256K，OS 占用低位 16K，现有一作业序列如下： J1 要求 134K，J2 要求 30K，J3 要求 64K，J1 完成，J3 完成，J4 要求 60K，J5 要求 62K，J2 完成，J6 要求 12K，J7 要求 32K。 试用最佳适应法为上述作业分配主存，画出主存分配情况和自由主存队列。 （分配时， 高地址处作为已分配区） （12） 五、答： 主存分配情况自由主存队列 六、系统中有 3 种类型的资源（A,B,C,）和 5 个进程 P1,P2,P3,P4,P5,A 资源总数为 10，B 为 8，C 为 8，在 T0 时刻系统状态如下表。系统采用银行家算法实施死锁避免 策略。试问： 最大资源需求量已分配资源数量 ABCABC 5 2 3 1 0 X 6 3 2 5 1 X 1 2 6 3 5 X 4 1 2 6 3 X OS:16K 空闲：4K J6：12K J4：60K 空闲：70K J5：62K J7：32K 16K0 4K 92K 0 70K P1773020 P2334210 P3912302 P4233212 P5434012 a: T0 时刻此系统是否安全，若是，给出一个安全序列。 b: 此时若进程 P2 请求资源（1，1，0） ，是否能实施资源分配，为什么？ c: 在此基础上，若进程 P1 请求资源（2，0，1） ，能否实施资源分配，为什么？（12 分） 解：依题意可得 Available（3，3，2） a:T0 时刻是安全的，安全序列为（P4,p2,p3,p5,p1） 。 （过程略） b:若进程 P2 请求资源 Req（1，1，0） ，按银行家算法判断如下： 1）判断 Req(1，1，0)=Need2(1,2,4),表示 Req 为合法请求； 2）判断 Req(1，1，0)=Available（3，3，2） ，表示 Req 为可满足的请求； 3）试探性分配 Available-=Req;变为（2，2，2） Alloc2+=Req;变为（3，2，0） Need2-=Req;变为（0，1，4） 4）判断新状态的安全性 新状态是安全的，可找到安全序列（P4,p2,p3,p5,p1） （具体过程在此略去）,因此可 分配资源，Available 变为（2,2,2）, c:若进程 P1 请求资源 Req（2，0，1） ，按银行家算法判断如下： 1）判断 Req(2,0,1)=Need1(7,5,3),表示 Req 为合法请求； 2）判断 Req(2,0,1)=Available（2，2，2） ，表示 Req 为可满足的请求； 3）试探性分配 Available-=Req;变为（0，2，1） Alloc1+=Req;变为（2，2，1） Need1-=Req;变为（5，5，2） 4）判断新状态的安全性 新状态是不安全的， 因为可利用资源只能满足 P4 后就不能满足任何进程的全部 资源需求了，即找不到安全序列，此时系统进入不安全状态。 因此，不能满足进程 P1 的资源请求 Req（2，0，1） 。 七、设一系统中有三类资源，所有可用资源个数为（8，7，9） 。某时刻系统中资源状 态如下：AllocationNeed若进程 P2 提出请求 Request（0,1,1） ，试问系统 P1:211324能否将资源分配给它？为什么？（13） P2:012423 P3:121212 P4:212334 解：依题意可得 Available（3，2，3） 若进程 P2 请求资源 Req（0，1，1） ，按银行家算法判断如下： 1）判断 Req(0,1,1)=Need2(4,2,3),表示 Req 为合法请求； 2）判断 Req(0,1,1)=Available（3，2，3） ，表示 Req 为可满足的请求； 3）试探性分配 Available-=Req;变为（3，1，2） Alloc2+=Req;变为（0，2，3） Need2-=Req;变为（4，1，2） 4）判断新状态的安全性 新状态是安全的，可找到安全序列 P3,P2,P1,P4（具体过程在此略去）,因此可 分配资源， 八、系统盘块大小为 512B(字节),盘块编号长 4B,文件说明中可存放 10 个盘块编号。 关于文件大小有如下统计结果： 文件大小512B占 40% 512B文件大小3KB占 30% 3KB文件大小64KB占 20% 64KB文件大小192KB占 8% 192KB文件大小8MB占 2% 试为该系统设计文件的物理结构，使访问文件时具有尽可能小的平均访问磁盘次数， 并计算其平均访问磁盘次数。 （12 分） 解：此文件系统应采用多级索引。先将文件大小转化为盘块个数，考虑到一个索引块 可索引 128 个盘块。因此文件说明中可用编号 a0-a5 共 6 个标号索引 6 个盘块。用编 号 a6-a8 共 3 个标号索引 3 个二级块,共 3*128=384 个盘块。用编号 a9 可索引 1 个三 级块,共 1*128*128=16K 个盘块。 关于文件大小有如下统计结果： 文件大小1 个盘块占 40% 1 个盘块文件大小6 个盘块占 30% 6 个盘块文件大小128 个盘块占 20% 128 个盘块文件大小384 个盘块占 8% 384 个盘块文件大小16K占 2% 其平均访问磁盘次数=(40%+30%)*1+(20%+8%)*2+2%*3=1.32 九、输入进程和用户进程采用双缓冲技术交换数据。输入进程首先填满 Buf1， 用户进程从 Buf1 提取数据的同时，输入进程填充 Buf2。当 Buf1 出空时，输入 进程又可填充 Buf1；同样，当 Buf2 填满时，用户进程又可从 Buf2 提取数据。 如此两进程交替使用两缓冲区。试用，操作实现两进程之间的同步。 （14） Main() Semaphore empty1=1，empty2=1; Semaphore full1=0,full2=0; Cobegin I(); P(); Coend 输入进程()用户进程() while(true)while(true) P(empty1);P(full1) 输入至 buf1;从 buf1 取数据； V(full1);V(empty1) P(empty2);P(full2) 输入至 buf2;从 buf2 取数据； V(full2);V(empty2) 十、如图所示，输入进程 Get 负责把输入记录放入缓冲区 S，用户进程 Copy 负责把记 录从缓冲区 S 复制到缓冲区 T。输出进程 Put 负责把记录从缓冲区 T 取出输出。设缓 冲区 S 可放 20 个记录，缓冲区 T 可放 24 个记录。试用，操作实现以上三进程之 间的同步。 （14） GetCopyPut Main() Semaphore emptyS=20，emptyT=24; Semaphore fullS=0,fullT=0; Semaphore mutexS=1,mutexT=1; Cobegin Get(); Copy() Put(); Coend S