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太原理工大学操作系统复习提纲和习题解答

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操作系统复习大纲
1． 操作系统功能、特征
2． 操作系统类型
3． 进程的特征与进程的组成
4． 进程控制块的内容及作用
5． 进程的3种基本状态及其转换
6． 进程与线程的主要区别
7． 原语
8． 临界资源、临界区
9． 用信号量和p、v操作机制实现进程的同步和互斥
10． 处理机的分级调度
11． 作业调度和进程调度的比较
12． 进程调度方式
13． 作业调度性能的衡量
14． 常用的调度算法
15． 产生死锁的根本原因、必要条件和解决死锁的方法
16． 逻辑地址（空间）、物理地址（空间）
17． 地址重定位，页式存储管理地址变换过程
18． 分区式存储管理、分页存储管理与分段存储管理的原理
19． 分区分配算法
20． 页面淘汰算法
21． 设备的分类
22． 缓冲技术
23． I/O控制过程
24． 设备独立性与逻辑设备和物理设备
25． Spooling技术
26． 文件的逻辑结构、文件的物理结构与存取方法
27． 文件目录与目录结构
28． 操作系统接口的类型、形式和作用
29． 处理机的工作状态及特权指令
30． 系统调用的过程
《操作系统》试卷题型
一、填空题（每空1分，共15分）
二、单项选择题(共15小题，每小题2分，共30分)
三、简答题（本大题共5小题，每小题5分，共25分） 按要点给分
四、应用题（本大题共3小题，每小题10分，共30分） 按步骤给分
《操作系统》第四章作业题
1、采用可变分区管理存储空间时，若主存中按地址顺序依次有五个空闲区，大小分别为15K、28K、10K、226K、110K。现有五个作业J1到J5，它们所需的主存空间依次是10K、15K、102K、26K、180K。问如果采用最先适应分配算法，能否把这五个作业按J1到J5的次序全部装入主存。使用哪种分配算法装入这五个作业，可使主存的利用率最高？
2、在一个支持虚拟分页并采用请求页式存储管理的系统中，有一用户程序，它访问其地址空间的字地址序列是：70，74，135，276，400，300，700，266，148，560，284，172 若分配给该作业的内存大小为384字，初始为空，页大小为128字，试按FIFO、LRU页面淘汰算法分别计算页面访问的缺页中断率。
3、在一页式系统中，页面的大小为1KB，地址寄存器的字长为20位。现有一长度为4KB的用户程序，其4个页面分别被分配在内存的10，14，15和18块中。当程序中的访问地址为2058时，用图画出地址变换的过程。
4、某虚拟存贮器的用户空间有32个页面，每页长1KB，主存16KB。假定某时刻，系统为用户的第0，1，2，3页分别分配的物理块号为5，10，4，7，试将虚拟地址（16进制）0AFC（H）和0E7B（H）变换为物理地址（仍用16进制数表示），并要给出简要的变换步骤。

《操作系统》第二章作业题及参考答案
一、请用P、V操作实现4×100接力赛的同步过程，并说明所用信号量的作用和取值范围。
解答：
begin
S12,S23,S34:semaphore;(信号量的作用：实现接力赛运动员跑步过程的同步)
S12=S23=S34=0; (信号量的取值范围：1,0，-1)
cobegin
　process P1
　begin
跑100米;
　 V(S12);
end
process　P2
　 begin
P(S12);
跑100米;
　 V(S23);
end
process P3
　begin
　 P(S23);
　 跑100米;
　 V(S34);
end
process P4
　begin
　 P(S34);
　 跑100米;
　 end
coend
end
二、在某一自动测量系统中要完成采样、转换和显示等任务。采样过程把从传感器上得到的整型微电压值存入一个缓冲区，转换过程把微电压值从缓冲区取出，计算转换成量度值再存入该缓冲区，显示过程把缓冲区中的量度值取出并显示。用PV操作实现三个过程共享缓冲区的同步问题，并说明信号量的作用。
解答：
begin
semaphore S1=1; （空）
semaphore S2=0;（有电压）
semaphore S3=0;（有量度）(信号量的作用：实现采样、转换和显示过程的同步)
cobegin
process 采样
　begin
L1:得到一个微电压值;
P(S1);
将微电压值存入缓冲区;
V(S2);
goto L1;
end
process　转换
begin
L2:P(S2);
从缓冲区中取出微电压值;
将微电压值转换成量度值;
将量度值存入缓冲区;
V(S3);
goto L2;
end
process 显示
begin
L3:P(S3);
　 从缓冲区中取出量度值;
V(S1);
显示量度值;
goto L3;
end
coend
end
三、桌子上有一只盘子，每次只能放入一个水果。爸爸专向盘中放苹果，妈妈专向盘中放橘子，女儿专吃盘中的苹果，儿子专吃盘中的橘子。试用P、V操作实现父、母、儿、女进程的同步。
解答：
begin
semaphore S1=1; （盘空）
semaphore S2=0; （有苹果）
semaphore S3=0; （有橘子）
cobegin
　process 父
　begin
F:取一个苹果;
P(S1);
将苹果放入盘中;
　 V(S2);
goto F;
end
process　母
begin
M:取一个橘子;
P(S1);
放入橘子;
V(S3);
goto M;
end
process 儿
begin
S:P(S3);
从盘中取橘子;
V(S1);
吃橘子;
goto S;
end
process 女
begin
D:P(S2);
　 从盘中取苹果;
V(S1);
吃苹果;
goto D;
end
coend
end
《操作系统》第四章作业题及参考答案
一、 采用可变分区管理存储空间时，若主存中按地址顺序依次有五个空闲区，大小分别为15K、28K、10K、226K、110K。现有五个作业J1到J5，它们所需的主存空间依次是10K、15K、102K、26K、180K。问如果采用最先适应分配算法，能否把这五个作业按J1到J5的次序全部装入主存。使用哪种分配算法装入这五个作业，可使主存的利用率最高？
解答：
作业J1到J5队列：10K，15K，102K，26K，180K
102K
10K
15K
26K
15K
28K
10K
226K
110K
180K的作业无法装入
1、FFA分配结果：
10K
102K
15K
180K
26K
15K
28K
10K
226K
110K
作业全部装入
2、BFA分配结果：
102K
10K
15K
102K
15K
28K
10K
226K
110K
180K的作业无法装入
3、WFA分配结果：

由分配结果可知，按FFA分配算法无法装入全部作业，按BFA分配算法装入了全部作业，BFA分配算法主存利用率最高。

二、 在一个支持虚拟分页并采用请求页式存储管理的系统中，有一用户程序，它访问其地址空间的字地址序列是：70，74，135，276，400，300，700，266，148，560，284，172 若分配给该作业的内存大小为384字，初始为空，页大小为128字，试按FIFO、LRU页面淘汰算法分别计算页面访问的缺页中断率。
解答：
因为页长为128B，分配给作业的内存大小为384B
故：分配给作业的内存为384/123=3(块)
因为访问的字地址序列为：70，74，135，276，400，300，700，266，148，560，284，172
页号P=(逻辑地址/页长)INT
故对应的页地址序列为：0 ，0，1，2，3，2，5，2，1，4，2，1

按FIFO淘汰算法进行置换时：
х х х 0 1 2 3 5
0 0 1 2 3 2 5 2 1 4 2 1
0 0 0 1 2 3 5 1
1 1 2 3 5 1 4
2 3 5 1 4 2

缺页中断率f=（8/12）*100%=66.7%

按LRU淘汰算法进行置换时：
х х х 0 1 3 5
0 0 1 2 3 2 5 2 1 4 2 1
0 0 0 1 1 3 3 5 2 1 4
1 1 2 3 2 5 2 1 4 2
2 3 2 5 2 1 4 2 1

缺页中断率f=（7/12）*100%=58.33%

三、在一页式系统中，页面的大小为1KB，地址寄存器的字长为20位。现有一长度为4KB的用户程序，其4个页面分别被分配在内存的10，14，15和18块中。当程序中的访问地址为2058时，用图画出地址变换的过程。
解答：
因为逻辑地址为2508B，页长为1024B
故：页号P=（2058/1024）int=2，页内地址d=（2058/1024）mod=10
根据页号2查页表取得对应的块号为15
所以物理地址W=15*1024+10=15370
页地址转换过程示意图：
控制寄存器 逻辑地址2058
10
2
15
10
页表始址
页表长度
+

① 分 解

10
0
1
14
2
15
3
18
页表
② 查页表

③ 拼接

物理地址15370（H）

四、某虚拟存贮器的用户空间有32个页面，每页长1KB，主存16KB。假定某时刻，系统为用户的第0，1，2，3页分别分配的物理块号为5，10，4，7，试将虚拟地址（16进制）0AFC（H）和0E7B（H）变换为物理地址（仍用16进制数表示），并要给出简要的变换步骤。
解答：
1、逻辑地址0AFC（H）对应的二进制地址为：0000 10 |10 1111 1100 (B)
p =2 d
根据页号查页表 ↓ ↓
对应的块号为 b=4 ↓
将块号与页内地址拼接为物理地址 000100 |10 1111 1100 (B)
对应十六进制为 1 2 F C (H)
2、逻辑地址0E7B（H）对应的二进制地址为：0000 11 |10 0111 1011 (B)
p =3 d
根据页号查页表 ↓ ↓
对应的块号为 b=7 ↓
将块号与页内地址拼接为物理地址 000111 |10 0111 1011 (B)
对应十六进制为 1 E 7 B (H)

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