操作系统复习题集及答案

1、操作系统复习题集三、简答题1. 分页存储管理存在的局限性是什么逻辑地址空间：页是物理单位，共享困难、不便对代码进行分类管理，不 能进行动态连接。2. 多道程序系统为什么能提高CPU 的利用率利用了原来CPU空闲等待时间3. 文件的逻辑结构有哪些一种是无 结 构 的 流 式 文 件 ， 是 指 对 文件内信息不再划分单位，它是依次的一串字符流构成的文件；一种是有结构的记录式文件,是用户把文件内的信息按逻辑上独立的含义划分信息单位，每个单位称为一个逻辑记录（简称记录） 。所有记录通常都是描述一个实体集的，有着相同或不同数目的数据项，记录的长度可分为定长和不定长记录两类。4. 什么是设备独立性应用程

2、序独立于具体使用的物理设备。设备独立性又称为数据无关性。它指的是应用程序在使用设备进行I/O 时，使用的是逻辑设备，而系统在 实际执行时使用的是物理设备，由操作系统负责逻辑设备与物理设备的映射。5. 为什么要引入线程，解释一下线程与进程之间的相互关系。因为虽然进程可以提高CPU勺利用率，但是进程之间的切换是非常耗费资源和时间的 ,为了能更进一步的提高操作系统的并发进 ,引进了线程.这样,进 程 是分配资源的基本单位,而线程则是系统调度的基本单位.一个进程内部的线程可以共享该进程的所分配到的资源.线程的创建与撤消 ,线程之间的切换所占用的资源比进程要少 很多.总的来说就是为了更进一步提高系统的并

3、发性，提高CPU的利用率.线程是进程的基础，进程包含多个线程，是线程的载体。6. 死锁的必要条件是什么死锁： 当某进程提出资源申请后， 使得系统中一些进程处于无休止的阻塞状态，在无外力作用下，永远不能再继续前进。产生死锁的必要条件：互斥条件：某段时间内某资源只能由一个进程使用。不剥夺条件：资源在未使用完前，不能被剥夺，由使用进程释放。部分分配（请求和保持） ：进程因请求资源而阻塞时，对已分配给它的资源保持不放。环路条件：发生死锁时，有向图必构成一环路。7. 什么是虚拟内存虚拟内存是计算机系统内存管理的一种技术。它使得应用程序认为它拥有连续的可用的内存（一个连续完整的地址空间） ，而实际上，它通

4、常是被分隔成多个物理内存碎片，还有部分暂时存储在外部磁盘存储器上，在需要时进行数据交换。8. 假脱机技术是什么通过共享设备来模拟独享设备所采用的操作是假脱机操作，即在联机情况下外部设备设备同时操作。所使用的假脱机技术称之为假脱机技术。9. 为银行取款机系统配备的操作系统应归类于什么类型的操作系统10. 多道程序设计的主要优点是什么解：多道程序设计是指在主存中同时存放多道用户作业，使它们都处于执行的开始点和结束点之间，这些程序共享计算机系统资源。多道程序设计的主要优点有： （1） 提高 CPU 的利用率。在多道程序环境下，多个程序共享计算机资源，当某个程序等待I/O操作时，CPU可以执行其他程序

5、，大大提高了CPU 的利用率。 （2） 提高设备的利用率。在多道程序环境下，多个程序共享系统的设备，大大提高系统设备的利用率。 （3）提高系统的吞吐量。在多道程序环境下，减少了程序的等待时间，提高了系统的吞吐量。11. 请为的下面应用环境的计算机选择适合的操作系统。（1 ）飞机的导航（2）办公室自动化系统（3）航空订票系统（4）复杂的科学计算（5）图书检索系统12. 什么是并发、并行并发和并行是即相似又有区别的两个概念，并行是指两个或者多个事件在同一时刻发生；而并发是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。在多道程序环境下，并发性是指在一段时间内宏观上有多个程序在同时运行，但在单处理机系统中，每

6、一时刻却仅能有一道程序执行，故微观上这些程序只能是分时地交替执行。倘若在计算机系统中有多个处理机，则这些可以并发执行的程序便可被分配到多个处理机上，实现并行执行，即利用每个处理机来处理一个可并发执行的程序，这样，多个程序便可以同时执行13. 什么是临界区一次仅允许一个进程使用的资源称为临界资源， 在进程中对于临界资源访问的程序段称为临界区。14. 引入缓冲的目的是什么答：（1）缓和外部设备和CPU的速度差异；（2）减少CPU被中断的次数；（3）实现CPU和设备、设备和设备之间的并行操作。15. 设备驱动程序的主要任务是什么设备驱动程序是请求I/O 的进程与设备控制器之间的一个通信程序，主要功能

7、有：将用户的要求转换为具体要求。检查用户的合法性，了解设备状态，根据要求传递参数，设置设备的工作方式。向设备控制器发 I/O 命令启动设备，完成具体的 I/O 操作。及时响应外设的中断请求，根据中断类型调用相应的中断处理程序。具有通道的控制系统，还要构造通道程序。四、综合题1 .信号量的PV操作解决进程的同步问题。2 .银行家算法判断系统状态是否安全。3 .分页系统中逻辑地址和物理地址的转换。4 .页面置换算法，主要掌握先进先出、LRU最佳置换。5 .磁盘调度算法，包括FCFS短寻道优先、电梯算法、LOOK算法等。6 .进程调度算法，包括FCFS短任务优先、最短剩余时间优先、时间片轮转等。综合

8、题案例：1.考虑下列进程集，进程占用的 CPU区间长度以毫秒来计算:进程区间时间优先级P1103P211P323F414假设在时刻0以进程Pi, P2, P3, P4, P5的顺序到达。a.画出4个Gantt图分别演示用FCFS SJF非抢占优先级（数字小代表优先 级高）和RR （时间片=1）算法调度时进程的执行过程。b.在a里每个进程在每种调度算法下的周转时间是多少c.在a里每个进程在每种调度算法下的等待时间是多少d.在a里哪一种调度算法的平均等待时间对所有进程而言最小答：a.甘特图（看教材138页）FCFS:P1P2P3P4P501011131419SJF:P2P4P3P4P5012419

9、非抢占优先级:P2P5P1P3P40161617 1919b.周转时间FCFSRRSJF非抢占优先级P110191916P211211P3137418P4144219P5191496c.等待时间FCFSRRSJF非抢占优先级P10996P210100P3115216P4133118P5149422.考虑一个运行十个I/O限制任务和一个CPU限制任务的系统。假设，I/O限制 任务一次分配给一个I/O操作1毫秒的CPU计算，但每个I/O操作的完成需要10 毫秒。同时，假设间接的上下文切换要毫秒，所有的进程都是长进程。对一个RR调度来说，以下情况时 CPU的利用率是多少：a.时间片是1毫秒b.时间片

10、是10毫秒答：a.时间片是1毫秒：不论是哪个进程被调度，这个调度都会为每一次的上下文切换花费一个毫秒的上下文切换。CPU的利用率是1/*100=92%。b.时间片是10毫秒：这I/O限制任务会在使用完1毫秒时间片后进行一次上下文切换。这个时间片要求在所有的进程间都走一遍，因此，10*+（因为每个I / O限定任务执行为1毫秒，然后承担上下文切换的任务，而 CPU限制任务的执行 10毫秒在承担一个上下文切换之前）。因此，CPU的禾I用率是20/*100=94%。3.考虑下面的一个系统在某一时刻的状态：AvailableA B C DAllocationA B C DMaxA B C DP00 0

11、 1 20 0 1 21 5 2 0P11 0 0 01 7 5 0P21 3 5 42 3 5 6P30 6 3 20 6 5 2P40 0 1 4使用银行家算法回答下面问题：0 6 5 6矩阵的内容是怎样的b.系统是否处于安全状态c.如果从进程P1发出一个请求（0 4 2 0）,这个请求能否被满足答：矩阵的内容是P0 （ 0 0 0 0）P1 （ 0 7 5 0）P2 （ 1 0 0 2）P3 （ 0 0 2 0）P4 （ 0 6 4 0） 。b.系统处于安全状态，因为Available矩阵等于（1 5 2 0）,进程P0和P3都可 以运行，当进程P3运行完时，它释放它的资源，而允许其它进

12、程运行。c.可以被满足，满足以后，Available矩阵等于（1 1 0 0）,当以次序P0, P2, P3, P1 ,P4运行时候，可以完成运行。4.按顺序给出5个部分的内存，分另I是100KB,500KB,200KB,300K抑600KB，用 first-fit,best-fit 和 worst-fit 算 法 ， 能 够 怎 样 按 顺 序 分 配 进 程212KB,417KB,112KB,426Kls口 426KB哪个算法充分利用了内存空间答：a. First-fit:b. 212K is put in 500K partitionc. 417K is put in 600K part

13、itiond. 112K is put in 288K partition (new partition 288K = 500K 212K)e. 426K must waitf. Best-fit:g. 212K is put in 300K partitionh. 417K is put in 500K partitioni. 112K is put in 200K partitionj. 426K is put in 600K partitionk. Worst-fit:l. 212K is put in 600K partitionm. 417K is put in 500K parti

14、tionn. 112K is put in 388K partitiono. 426K must waitBest-fit: 算法充分利用了内存空间。5. 考虑一个分页系统在内存中存储着一张页表。a.如果内存的查询需要200毫秒，那么一个分页内存的查询需要多长时间b.如果我们加上相关联的寄存器，75%的页表查询可以在相关联的寄存器中找到，那么有效的查询时间是多少(假设如果入口存在的话，在相关的寄存器中找到页表入口不花费时间)答：毫秒： 200 毫秒进入页表， 200 毫秒进入内存中的字b.有效进入时间=*200毫秒+*400毫秒=250毫秒6. 假设有一个请求调页存储器，页表放在寄存器中：处理

15、一个页错误，当有空的帧或被置换的页设有被修改过时要用 8ms， 当被置换的页被修改过明用 20ms，存储器访问时间为100ns。假设被置换的页中有70被修改过，有效访问时间不超过200ns 时最大可接受的页错误率是多少sec = (1 P) x sec + x 8 millisec + x 20 millisec= + 2400P + 14000P=16,400PP =7.假设一个请求调页系统具有一个平均访问和传输时间为20ms的分页磁盘。地址转换是通过在主存中的页表来进行的，每次内存访问时间为1仙&这样，每个通过页表进行的内存引用都要访问内存两次。为了提高性能，加入一个相关 内存，当

16、页表项在相关内存中时，可以减少内存引用的访问次数。假设80%的访问发生在相关内存中，而且剩下中的 10% (总量的2%)会导 致页错误。内存的有效访问时间是多少答：有效访问时间= x (1 n sec) + (2 n sec) + (5002 仙 sec)= n sec= millisec8.某虚拟存储器的用户空间共有 32个页面，每页1KB,主存16KB。试问：(1)逻辑地址的有效位是多少(2)物理地址需要多少位(3)假定某时刻系统用户的第0, 1, 2, 3页分别分配的物理块号为5, 10, 4,7,试将虚地址0A5c和093C变换为物理地址。解(1)程序空间的大小为32KB,因此逻辑地址

17、的有效位数是15位。(2)内存空间的大小是16KB,因此物理地址至少需要14位。(3)当页面为1KB时，虚地址0A5c表示页号为00010,页内地址是00。 该页在内存的第4块，即块号为0100,因此0A5c的物理地址是0,即125CH(4)用同样的方法可以求得，093C的物理地址是113cH9.若在一分页存储管理系统中，某作业的页表如下所示。已知页面大小为 1024字节，试将逻辑地址1011, 2148, 3000, 5012转化为相应的物理地址(注: 此处块号即为页面号)。页号块号02132136解 本题中，为了描述方便，设页号为P,页内位移为 W,逻辑地址为A,内存地址为M,页面大小为L

18、,则P=int(A/L)W=A mod L对于逻辑地址1011P=int（10in024）=0W=1011 mod 1024=1011A=11O1=（0,1101）查页表第0页在第2块，所以物理地址为 M=1024*2+1101= 3059。对于逻辑地址为2148P=21481024=2W=2148 mod 1024=100A=2148=（2,100）查页表第2页在第1块，所以物理地址为 M=1024*1+100=1124O对于逻辑地址为3000P=3000/1024=2W=3000 mod 1024=952A=3000=（2,952）查页表第2页在第1块，所以物理地址为 M=1024*1+9

19、52=1976对于逻辑地址5012P=50121024=4W=5012 mod 1024=916因页号超过页表长度，该逻辑地址非法。10.某段式存储管理系统中，有一作业的段表（SMT）如下表所示，求逻辑 地址0, 65, 1, 55, 2, 90, 3, 20对应的主存地址（按十进制）。（其中方 括号中的第一个元素为段号，第二个元素为段内地址）段号段长（容 量）主存起始地址状态0200600115085012100100013150一0解逻辑地址0, 65:对应的主存地址为 600+65= 665。逻辑地址1, 55:因段内地址超过段长，所以产生段地址越界中断。逻辑地址2, 90:对应的主存地

20、址为 1000+ 90= 1090。逻辑地址3, 20:因为状态位为0,即该段在辅存中，所以产生缺段中断11 .对页面访问审：1, 2, 3, 4, 1, 2, 5, 1, 2, 3, 4, 5,指出在驻留集大 为3时，使用FIFQ OPT和LRU替换算法的缺页次数。（OPT和LRU如果出现多 选项时使用FIFO）FIFO:缺页11次3123442314132412541514152 215323542345534OPT:缺页7次3 1234 12411242 1245 12511252 1253 32543455345LRU:缺页10次3 123442314132 412551215122

21、51233124342534512 .假设一个磁盘驱动器有 5000个柱面，从0到4999,驱动器正在为柱面143的一个请求提供服务，且前面的一个服务请求是在柱面125.按FIFO顺序，即将到来的请求队列是86, 1470, 913, 1774, 948, 1509, 1022, 1750, 130从现在磁头位置开始，按照下面的磁盘调度算法，要满足队列中即将到来的请 求要求磁头总的移动距离（按柱面数计）是多少a. FCFS b. SSTF c. SCAN d. LOOK e. C-SCAN a. FCFS勺调度是 143 , 86 , 1470 , 913 , 1774 , 948 , 150

22、9 , 1022 ,1750 , 130。总寻求距离是 7081 。b.SSTF勺调度是143 , 13086 ，913 ，948 ，1022，1470，1509，c.d.1750， 1774。总寻求距离是SCAN的调度是4999 ， 130 ，LOOK的调度是1439131745。9481022，1470，1509，1750，1774 ，86143总寻求距离是913 ， 9489769 。1022，147015091750，1774，130 ， 86 。总寻求距离是3319e.C-SCAN的调度是143913f.1774 ， 4999 ，C-LOOK勺调度是861431774 ， 86 ，130 。130913948 ， 1022 ， 14709813 。948 ， 1022 ， 14703363 。1509