操作系统2014复习题

1、OS练习题 进程管理 内存管理 1.计算机系统的组成 计算机系统的构成，从内向外，分别为硬件、操作系统、应用程序、用户四个层次 操作系统是管理和协调软硬件活动，使它们有机结合，为用户提供丰富而有效的服务的系统软件。 例题： 按照计算机系统层次结构的一般原则，从用户的角度将依次（、）看到_。（浙大2003年研究生试题） A. C语言编译程序，用C语言写的某单位人事管理程序，操作系统 B. 用C语言写的某单位人事管理程序，C语言编译程序，操作系统 C. 操作系统，用C语言写的某单位人事管理程序，C语言编译程序 D. 用C语言写的某单位人事管理程序，操作系统，C语言编译程序 2.操作系统的定义和目标

2、 操作系统是控制和管理计算机软、硬件资源的管理机构，由一系列程序模块组成，它负责合理地组织计算机的工作流程，并向用户提供一个方便安全的用机环境 操作系统的设计目标可以归纳为（1）使用户方便简单地使用计算机（2）使整个计算机系统高效地运转，提高系统资源的利用效率例题 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、提供用户程序与计算机硬件系统的界面C.管理计算机系统资源 D.高级程序设计语言的编译器答案：D 3.操作系统的基本类型、各自的特点和适应范围 根据操作系统具有的功能、特征和提供的应用环境，可以将操作系统分为三个基本类型：批处理系统、分时系统和实时系统。 3-1

3、批处理系统 从出现先后次序角度来看，分为单道批处理系统和多道批处理系统 批处理的特点： （1）有效地提供系统资源的利用效率； （2）提高系统的吞吐量； （3）用户与作业之间无法交互； （4）作业平均周转时间较长； 适用范围：计算量大，交互性不强的应用。 3-2 分时系统 分时系统使得计算机系统具有与远程和本地用户终端通信的能力，改善系统对用户的响应时间。 分时系统的特点： （1）多路性。同时有多个用户联机使用。 （2）独立性。每个用户拥有一个虚拟的独立环境。 （3）交互性； 影响响应时间的几个因素是： 用户数目 时间片 适用范围：对多用户、交互性要求较高的领域 3-3 实时系统 实时系统是一个

4、专用系统。它主要应用在两个方面：实时控制和实时信息处理。 实时系统要求计算机对随机发生的外部事件能作出及时的响应与处理。 从计算机系统对外部事件的响应时间的严格性上分 硬实时 软实时 使用范围：专用系统，其确切的功能由其应用的领域决定。不强调资源的利用率。 实时系统的另一个分支是最近比较热门的课题 嵌入式系统 嵌入式系统中，计算机的主机被嵌埋在应用系统和设备之中。 嵌入式操作系统要求具有实时性的同时，还要能够以应用为中心，以计算机技术为基础，软、硬件可剪裁，以适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等方面的严格要求。 操作系统的基本功能包括_，_，_，_。除此之外，还为用户使用操作系统提供

5、了用户接口。 操作系统中采用多道程序设计技术提高CPU和外部设备的_。 A.利用率 B.可靠性 C.灵活性 D.兼容性答案：A _不是一个操作系统环境。（浙江大学2002年研究生试题） A.赛扬（Celeron） B.Windows CE C.LINUX D.Solaris答案：A _是一个Microsoft公司竭力反对的操作系统。（浙江大学2002年研究生试题） A.OS/2 B.Windows NT C.LINUX D.Macintosh答案：C _系统不允许用户随时干预自己程序的运行。 操作系统的主要性能参数中， _指的是单位时间内系统处理的作业量 _指的是在一个给定的时间内，系统的一个

6、指定成分被使用的时间比例。 程序串行（顺序）执行的特点答：程序串行执行的特点有如下3点：程序中各条语句严格按照顺序执行（顺序性）运行程序短独占系统资源，没有外部干扰（执行环境的封闭性）程序执行的初始条件（参数和执行环境）不变，其执行结果唯一（可再现性） 进程与程序之间的联系与区别答：进程是程序的一次执行过程，没有程序就没有进程（程序是进程的物质基础）。程序是完成某个特定功能的一系列语句的集合，只要不被破坏，它就永远存在，因此进程是一个静态的概念。而进程是一个动态的概念，它在创建时而产生，完成任务后被撤销而消亡。进程是系统进行资源分配和调度的独立单位，而程序不是。 进程的特点答：进程并发执行时，

7、与顺序程序的特点完全不同，它破坏了顺序程序的封闭性和可再现性。进程有如下特点：动态性。进程是程序的一次执行过程，进程是有其生命周期的。并发性。多个进程可以在单一处理器上交替执行。独立性。进程是系统进行资源分配的一个独立单位。异步性。由于进程的并发执行，每个进程的相对执行速度不可预知，因此处于一种异步执行的状态。结构性。为了记录进程的运行变化过程，以便系统对进程进行管理和控制，因此需要有一个专门的数据结构对进程进行描述。这个结构就是大家所熟知的进程控制块（PCB）. 进程的组成答：进程由程序、数据和进程控制块（PCB）三部分组成。程序和数据是进程完成指定功能所必须的运行实体。对进程的管理和控制的

8、实体是进程控制块PCB，PCB是进程存在的唯一标识。 进程控制块的组成答：PCB是进程存在的唯一标识，包含有进程的描述信息和管理控制信息。它是进程动态特性的集中表现。PCB组成：（1）进程标识；（2）进程的状态；（3）CPU现场保护区；（4）CPU的调度信息；（5）进程要执行程序的主存和外存起始地址，以及内存保护信息；（6）进程使用的资源信息；（7）记账信息；（8）进程之间的家族关系等。 进程的三种基本状态及其相互转换答： 进程在其生命周期内的三种基本状态：就绪态（Ready）。运行态（Run）等待态，或称阻塞态。 进程状态之间的相互转换：就绪态-运行态：一个就绪态的进程被进程调度程序选中；运

9、行态-阻塞态：一个正在运行的进程需要等待某个条件发生；运行态-就绪态：运行态进程满足以下条件之一时（1）时间片用完；（2）抢占式调度中，有更高优先级的进程出现；阻塞态-就绪态：进程所等待的条件发生。 线程相关概念 线程的引入 线程与进程的比较 用户级线程与核心级线程的比较 线程模型 为何引入多道程序设计？在多道程序系统中，内存中作业的道数是否越多越好？请说明原因。 什么是进程上下文？进程上下文包括哪些成分？哪些成分对目态程序是可见的。 答：进程是在操作系统的支持先运行的。 进程运行时操作系统需要为其设置相应的运行环境，如系统堆栈、地址映射寄存器、打开文件表、PSW与PC、通用寄存器等。 在Un

10、ix System V中，将进程的物理实体与支持进程运行的物理环境合称为进程上下文（process context）。 进程上下文包括下述3个组成部分：用户级上下文。是由进程的程序块、用户数据块（含共享数据块）和用户堆栈组成的进程地址空间。系统级上下文。包括进程控制块（PCB）、内存管理信息、进程环境块，以及系统堆栈等组成的进程地址空间。寄存器上下文。由程序状态寄存器、各类控制寄存器、地址寄存器、通用寄存器、用户堆栈指针等组成。 用户级上下文与部分寄存器上下文对目态程序是可见的。 有几种类型的进程队列？每类各应设置几个队列？答：通常，系统中的进程队列分为2类：就绪队列。等待队列。进程同步 临界

11、资源：一次仅允许一个进程访问的系统资源（互斥资源） 临界区：在进程中对临界资源访问的程序段 正确的临界区代码，必须保证不会有多个进程同时进入临界区 特点： 互斥 空闲让进 有限等待 进程直接制约与间接制约的区别 （1）间接制约：由于共享某一个公用资源而引起的在临界区不允许并发进程交叉执行的现象（互斥）。 （2）直接制约：一组在异步环境下的并发进程，各自执行的结果互为对方的执行条件，从而限制各进程的执行速度的过程（同步）。进程之间存在哪几种相互制约关系？各是什么原因引起的？下列活动分别属于哪种制约关系？ (1) 若干同学去图书馆借书 (2) 两队进行篮球比赛 (3) 流水线生产的各道工序 (4)

12、 商品生产和商品消费答： 进程之间存在两种制约关系： （1）直接制约关系（同步） （2）间接制约关系（互斥） 同步问题是存在逻辑关系的进程之间的相互等待所产生的制约关系； 互斥问题是相互无逻辑关系的进程因竞争相同资源所发生的制约关系。 该问题中举的活动中， (1) 属互斥关系。因为书的数量是有限的，每本书只能借给一个同学。 (2) 属互斥关系。篮球只有一个，两队的球员之间需要争夺。 (3) 属于同步关系。工序之间存在逻辑上的先后顺序 (4) 属于同步关系。生产与消费之间存在逻辑上的先后联系。 如果信号量的当前值为-4，则表示系统中在该信号量上有_个等待进程。4 在进程中，访问_的代码称为临界区

13、。为保证进程_使用 临界区，应在进程的临界区前设置_,在临界区之后设置_。临界资源互斥进入区退出区 在操作系统中，为了保证公共变量的完整性，各进程应互斥进入临界区，所谓临界区是_。 A.一个缓冲区 B.一段数据区 C.同步机制 D.一段程序答案：D 并发性对进程互斥与同步提出了实质性的要求 与并发性相关的术语互斥硬件实现1 中断禁用 通过禁用中断（关中断）保证进程互斥While(true) 禁用中断； /临界区进入区 临界区； 启用中断； / 退出临界区 其余部分； / 剩余区 互斥硬件实现2 专用指令 Test-and-Set(TS)指令 Swap(Exchange)指令互斥硬件实现2使用专

14、用机器指令 如何使用TS指令来实现互斥的？Int lock=0;while(true) while(!testset(lock) ; 临界区； lock = 0; 剩余区； 互斥硬件实现2使用专用机器指令 Swap指令，或称Exchange指令 Exchange指令的定义如下：void exchange(int register, int memory) int temp; temp = memory; memory = register; register = temp;互斥硬件实现2使用专用机器指令 如何使用exchange指令来实现互斥？Int lock=0;int key; /局部变量

15、while(true) key = 1; while(key!=0) exchange(key, lock); 临界区； exchange(key, lock); 剩余区； 实现互斥的软件方法 特点 无需硬件、OS和程序设计语言的支持 处理开销大, 容易出错 学习的意义 更好地理解并发处理的复杂性 适用范围 单处理器系统 共享主存的多处理系统 前提假设: 存储器级的访问是互斥的1 1、整型信号量、整型信号量整型信号量整型信号量非负整数，除了初始化外，只能通过两个原子操作waitwait和signalsignal（P P，V V）来访问。waitwait和和signalsignal操作描述操作描

16、述： wait(S)wait(S)： while Swhile S 0 do no-op0 do no-op 测试有无可用资源 S:=S-1; S:=S-1; 可用资源数减一个单位 signal(S): S:=S+1;signal(S): S:=S+1; 主要问题主要问题：只要S S 0 0， waitwait操作就不断地测试（忙等），因而，未做到“让权等待”。 2 2、记录型信号量、记录型信号量基本思想基本思想 1、设置一个代表资源数目的整型变量valuevalue（资源信号量） 2、设置一链表L L用于链接所有等待的进程记录型信号量的数据结构记录型信号量的数据结构 Type semapho

17、re=record value:integer; L: list of process; endwaitwait和和signalsignal操作描述操作描述： wait(S)wait(S)： S.value:=S.value-1; S.value:=S.value-1; if S.value0 then if S.value=1 & & sn=1) for(i=1; i=n; i+) si=si-1; else 进程进入第一个满足si1条件的si信号量队列等待； 同时将该进程的程序计数器回退，置为执行SP操作处； SV(int s1, , sn) for(i=1; i=n; i+) si =

18、si +1; 从所有si信号量等待队列中的移出进程并置入就绪队列； 注意：在没有特殊强调的情况下，PV信号量指的是记录型信号量。 记录型信号量的值S的物理意义：经典同步问题 上课时作为重点列出来的经典同步问题 生产者/消费者问题 读者/写者问题 哲学家就餐问题 理论上来说，上述经典问题包含了互斥与同步的使用。也就是说，从理想的角度，你掌握了上述问题，也就掌握了互斥与同步的完整的解决方法。 但是，从实际上来说，还必须再多做练习，才能保证解题的时候更有信心 从分析归总过的例子，解决类似的貌似新的问题 加快分析解题的速度理发师问题 1.理发店有一位理发师、一把理发椅和n把供等候理发的椅子。如果没有顾

19、客，理发师便在理发椅上睡觉。一个顾客到来时，他必须叫醒理发师。如果理发师正在理发师，而又有顾客来到，则如果有空椅子可以坐，则坐下来等待，否则就离开。理发师：Waitings = waitings 1;/do hair cut 顾客：If(waintingsn) Waitings = waitings +1; / get-harcutelse 走人；Waitings = 0; 问题分析：一般来说，可以先将问题中的存在内在逻辑关系的制约关系（同步）分析出来，而后根据情况确定是否存在需要加间接制约（互斥）机制。 理发师问题中同步关系浅析： (1) 有顾客来了，理发师才可以被唤醒 (2) 理发师醒过来

20、，需要给客户理发师已经准备好的信号理发师：P(Customers);Waitings = waitings 1;V(barbars); /do hair cut 顾客：If(waintingsn) Waitings = waitings +1; V(customers); P(barbers); / get-harcutelse 走人；Customers = 0;Barbers = 1;理发师：P(Customers);P(mutex);Waitings = waitings 1;V(barbars); / barbers readyV(mutex);/do hair cut 顾客：P(mut

21、ex);If(waintingsn) Waitings = waitings +1; V(customers); V(mutex); P(barbers); / get-harcutelse V(mutex); 死锁产生的原因 （1）系统资源不足 （2）进程推进顺序非法 产生死锁的必要条件 （1）互斥条件 （2）请求和保持条件（部分占有） （3）不可剥夺条件 （4）环路条件 死锁的充分条件： S状态的资源进程图- 是不可完全化的。？ 死锁的预防： 通过合理的资源分配 预分配所有资源 标准分配方式：将系统中各类资源类型进行线性排队，并赋予不同的序号。要求对所有进程进行资源分配的时候，必须严格按照

22、序号递增的顺序进行 死锁的解除 （1）资源剥夺 （2）撤销进程 例题： 当有m个进程的系统出现死锁时，死锁进程的个数k应该满足的条件是_。1k=m 不让死锁发生的策略可以分为静态和动态两种，死锁避免属于_。动态方法 在操作系统中，死锁是指_。 A.计算机发生重大故障 B.资源数目少于进程数 C.若干资源因竞争资源而无限等待其他进程释放已占有的资源 D.进程同时申请的资源数超过资源总数 某系统有3个并发进程，都需要同类资源数4个，试问该系统不会发生死锁的最少资源数是_。 A.9 B.10 C.11 D.12 测得某个采用按需调页（Demand-Paging）策略的计算机系统部分状态数据为：CPU

23、利用率20%，用于对换空间的硬盘利用率97.7%，其他设备的利用率5%。由此断定系统出现异常。此种情况下_能提高利用率。【浙大1998】 A.安装一个更快的硬盘 B.通过扩大硬盘容量增加对换空间 C.增加运行进程数 D.加内存条来增加物理空间容量答案：D 页式虚拟存储管理的主要特点是_。【西安电子科大2000】 A.不要求将作业装入到主存的连续区域 B.不要求将作业同时全部装入到主存的连续区域 C.不要求进行缺页中断处理 D.不要求继续页面置换答案：B 在可变式分区分配方案中，某一作业完成后，系统收回其主存空间并与相邻空闲区合并，为此需修改空闲区表，造成空闲区数减1的情况是_。【西安电子科大2

24、002】 A.无上邻空闲区也无下邻空闲区 B.有上邻空闲区也无下邻空闲区 C.有下邻空闲区也无上邻空闲区 D.有上邻空闲区也有下邻空闲区答案：D 为使虚存系统有效地发挥其预期的作用，所运行的程序应具有的特性是_。【中科院计算所1999】 A.该程序不应含有过多的IO操作 B.该程序的大小不应超过实际的内存容量 C.该程序应具有较好的局部性 D.该程序的指令相关不应过多答案：C 某虚拟存储器系统采用页式内存管理，使用LRU页面替换算法，考虑下面的页面访问地址流(每次访问在一个时间单位中完成) 18178272183821317137 假定内存容量为4个页面，开始时是空的，则页面失效次数是_。【中

25、科院计算所1999】 A.4 B.5 C.6 D.7答案：B 采用_不会产生内部碎片。 A.分页式存储管理 B.分段式存储管理 C.固定分区管理 D.段页式存储管理答案：B 在存储管理中，采用覆盖与交换技术的目的是_。 A.节省主存空间 B.物理上扩充主存容量 C.提高CPU效率 D.实现主存共享答案：A 虚拟存储器的最大容量_。 A.为内外存容量之和 B.由计算机的地址结构决定 C.是任意的 D.有作业的地址空间决定答案：B 作业在执行中发生了缺页中断，经操作系统处理后，应让其执行_指令。 A.被中断的前一条 B.被中断的 C.被中断的后一条 D.启动时的第一条答案：B 首次适应算法的空闲区

26、是_。 A.按地址递增的顺序连在一起 B.始端指针指向最大空闲区 C.按大小递增的顺序连在一起 D.寻找从最大空闲区开始答案：A 在请求分页存储管理中，若采用FIFO页面淘汰算法，则当可供分配的页帧数增加时，缺页中断的次数_。 A.减少 B.增加 C.无影响 D.可能增加也可能减少答案：D 下述_页面淘汰算法会产生Belady现象。 A.先进先出 B.最近最少使用 C.最不经常使用 D.最佳答案：A 把作业装入内存中随即进行地址变换的方式称为_， 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_。【西安电子科大2000】静态重定位动态重定位 设有8页的逻辑空间，每页有1024字

27、节，它们被映射到32页的物理存储区中。那么，逻辑地址的有效位是_位，物理地址至少是_位。【西北工业大学2000】1315 利用交换技术获得好处是以牺牲_为代价的。【西安交通大学1999】CPU时间 存储管理部分的主要研究内容 内存的分配和回收 地址变换 存储扩充 存储保护考研大纲文件系统部分内容文件管理大纲内容（一） 文件系统基础 1. 文件概念 2. 文件的物理结构 顺序文件； 索引文件； 索引顺序文件。文件管理大纲内容 3. 目录结构 文件控制块和索引节点； 单级目录结构和两级目录结构； 树形目录结构； 图形目录结构 4. 文件共享 5. 文件保护 访问类型； 访问控制。 文件管理大纲内容

28、（二） 文件系统实现 1. 文件系统层次结构 2. 目录实现 3. 文件实现文件管理大纲内容（三） 磁盘组织与管理 1. 磁盘的结构 2. 磁盘调度算法 3. 磁盘的管理 重点：文件的物理结构（顺序、链接、索引） 应用题点： 索引文件的目录结构 空闲块的组织方法 Unix系统的文件系统空闲块组织方法：成组链接法 磁盘调度算法 议题1：文件系统概念 文件系统的最基本目标是实现对文件的按名存取，它主要是通过（ ）功能实现的。 A.文件读写管理 B.文件安全性管理 C.目录管理 D.存储空间管理 答案：C 按逻辑结构分，UNIX系统中的文件系统采用的是（ ）文件。 A.记录文件 B. 索引文件 C.

29、链式文件 D.流式文件 答案：D 文件的逻辑结构：按照用户的角度进行的文件组织 流式文件 记录式文件 文件的物理结构 顺序文件（连续结构） 链式结构 索引结构 下面的描述中，那一条是错误的？ A.一个文件在同一系统中、不同的存储介质上的拷贝，应采用同一种物理结构 B.文件的物理结构不仅与外存的分配方式相关，还与存储介质的特性相关 C.采用连续结构的文件既适合进行顺序访问，也适合进行随机访问 D.虽然磁盘是随机访问设备，但其中的文件也可使用连续存储结构 答案：A 假设文件fileA的符号链接为fileB，那么删除fileA后，下面的描述正确的是： A.fileB也随之被删除 B.fileB仍存在

30、，但是属于无效文件 C.因为fileB未被删除，所以fileA会被系统自动重新建立 D.fileB会随fileA的删除而被系统自动删除 答案：B【!】软硬链接的区别符号链接（软链接）可以建立对于文件和目录的链接。符号链接可以跨文件系统，即可以跨磁盘分区。在Linux中，符号链接的文件类型位是l。符号链接文件具有新的i节点（文件控制块的索引）。硬链接不可以跨文件系统。它只能建立对文件的链接。硬链接的文件类型位是-，且硬链接的i节点可以与被链接文件的i节点相同。简单地说，符号链接相当于快捷方式。硬链接类似于一个指针。 举例说明，文件file1和file2，初始状况下，链接数目（引用计数）为1； 创

31、建到file2的硬链接file2hard，那么file2和file2hard的链接数目都变为2. 如果删除file2和file2hard中的任一个，那么对应文件的inode的引用计数减1. 再删除剩下的一个，那么文件的inode的引用计数减为0，同时文件被删除。硬链接的好处：节省空间，不需要建立多余的inode。硬链接中原文件和链接文件共享一个inode. 议题2：文件的物理结构 从实际的物理存储角度，文件内容的组织结构 顺序结构（连续结构） 链式结构 索引结构 按文件物理结构分，UNIX系统中的文件系统采用的是（ ）。 A.记录文件 B. 索引文件 C.链式文件 D.流式文件 答案：B 按文

32、件物理结构分，DOS系统中的文件系统采用的是（ ）。 A.记录文件 B. 索引文件 C.链式文件 D.流式文件 答案：C 在下列关于索引文件的论述中，那些是正确的？（1）在索引文件中，索引表的每个表项包含有相应记录的关键字和该记录的物理地址（2）对顺序连续文件进行检索时，首先从FCB中读出文件的第一个盘块号，而对索引文件进行检索时，应先从FCB中读出文件索引表的起始地址 (3)对一个具有三级索引表的文件，存取一个记录通常需要三次访问磁盘 (4)在文件较大时，无论进行顺序存取还是随机存取，通常都以索引文件方式最快 A.(1) B.(1)和(3) C.(1)和(2) D.(2)(3) 答案：C 物理文件的组织方式是由 （ ）决定。【北京理工大学2002】 A.应用程序 B.主存容量 C.外存容量 D.操作系统答案：D 文件的逻辑结构和物理结构是从两个不同的角度组织文件而形成的两种不同的组织概念。 用户根据自己的实际需要确定文件的逻辑结构。 文件的物理结构则是系统设计者根据外存特性以及用户对文件中数据的使用情况来确定的，一旦确定之后，物理结构由操作系统进行管理维护。 议题3：文件的空闲区管理 文件的空闲区管理方法 空闲块表，空闲块链 位示图 成组链接法 某操作系统的磁盘空间共500块，若用字长为32位的位示图管理磁盘空