操作系统复习题及参考答案1-4.doc

中南大学网络教育课程考试复习题及参考答案
操作系统1
一、判断题：
1.资源共享是现代操作系统的一个基本特征。 （ ）
2.信号量机制中，P、V操作必须成对出现。 （ ）
3.若进程资源分配图中含有环，则一定有进程处于死锁状态。 （ ）
4.绝对装入方式需要对内存地址进行重定位。 （ ）
5.“分页对换”和“分段对换”是为了支持虚拟存储系统。 （ ）
6.通道没有自己的内存，通道所执行的通道程序是放在主机的内存中的。 （ ）
7.程序的并行执行是现代操作系统的一个基本特征。 （ ）
8.一个进程被唤醒意味着重新占有了CPU。 （ ）
9.进程在运行过程中，请问和释放资源顺序不当，同样可以引起死锁。 （ ）
10.分段存储管理的引入是为了满足用户（程序员）在编程和使用上多方面的要求。 （ ）
11.系统中的各个部件，如CPU、存储设备等的连接都是由总线设备来实现的。 （ ）
12.在文件的索引存取方法中，允许随意存取文件中的一个记录。 （ ）
13.程序在并发执行时会失去封闭性。 （ ）
14.由于用户的响应时间要求，因此要求设置大的时间片长度。 （ ）
15.预防死锁是指在资源动态分配过程中，用某种方法去防止系统进入不安全状态。 （ ）
16.内存的单一连续分配模式只能用在单用户、单任务的OS中。 （ ）
17.虚拟存储器的“虚拟”是指用户可使用的内存容量比实际的内存容量大的多。 （ ）
18.在文件系统支持下，用户也需知道文件存放的物理地址。 （ ）
19.在单CPU环境下可以实现“多道程序系统”。 （ ）
20.程序与进程最主要的区别在于程序是静态实体，而进程是动态实体。 （ ）
21.死锁与程序的死循环一样。 （ ）
22.内存固定分区分配模式只能用在单用户、单任务的OS中。 （ ）
23.采用LRU置换算法时，当驻留集增大时，页故障率一定不会增加。 （ ）
24.通道与CPU共享内存。 （ ）

二、填空题：
1.操作系统的基本任务是( )。
2.从资源分配的角度看，P(wait)操作意味着向系统( )一个资源，V(signal)操作意味着( )一个资源。
3.一个批处理型作业，从进入系统并驻留在外存的后备队列上开始，直至作业运行完毕，可能要经历下述三级调度（ ）、（ ）、（ ）。
4.产生死锁的四个必要条件是（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。
5.（ ）称之为“页内碎片”。
6.文件按其用途可分为：用户文件、（ ）和（ ）。
7.分时系统的四个主要特征是（ ）、（ ）、（ ）、（ ）。
8.进程调度分为以下两种方式（ ）、（ ）。
9.死锁的必要条件之一是“互斥”，该条件是指（ ）。
10.根据链接时间的不同，可把链接分为（ ）、（ ）、（ ）三种。
11.I/O控制方式主要分为（ ）、（ ）、（ ）。
12.直接存储器DMA方式是专对（ ）设备进行I/O控制的。
13.多道批处理系统的优缺点主要有（ ）、（ ）、（ ）。
14.程序的并发执行的特征有（ ）、（ ）、（ ）。
15.调度队列模型分为（ ）、（ ）、（ ）。
16.程序的装入分为（ ）、（ ）、（ ）。
17.缓冲区可工作在（ ）、（ ）、（ ）和提取输出四种工作方式下。

18.存储在磁带上的文件是（ ）文件。（哪种物理结构的文件）
19.运行过程中，进程可能具有（ ）、（ ）、（ ）三种状态。
20.多道程序系统中设置( )和( )两种指令；相应有( )和( )两种处理机状态。
21.先来先服务(FCFS)调度算法既可用于( )调度，也可用于( )调度。
22.死锁的四个必要条件是（ ）、（ ）、（ ）和循环等待资源。
23.紧凑是指（ ）。
24.LRU置换算法是将驻留集中的（ ）页面换出内存。

三、简答题：
1.分时系统形成发展的主要动力和主要特征是什么？
2.简述“死锁防止”和“死锁避免”这两方法的基本思想。
3.PCB中主要包括哪些基本信息？
4.试列出三种进程调度算法，并简述其工作原理。
5.推动操作系统发展的主要动力是什么？
6.一般来说，文件系统应具备哪些功能?
7.请详细说明P、V操作的物理意义。
8.何为页表和快表？它们各起什么作用。

四、综合题：
1.有哪几种I/O控制方式，它们的工作原理是什么，分别适用于何种场合。
2.一单处理机多道系统采用动态分区分配的存储管理方法，且不能移动已在主存中的作业,系统对设备采用静态分配方式。设有五道作业，他们的提交时间、运行时间及资源需求如下表，若采用SJF调度策略，供用户使用的主存容量为200KB，磁带机5台，且忽略外设工作时间与系统调度时间，请回答：
1)指出作业的调度顺序。
2)将各道作业的开始执行时间、周转时间填入表中，并计算它们的平均周转时间。
3)若允许“紧凑”，作业的调度顺序又如何？
3.磁盘访问时间包括哪几部分？怎样减少磁盘访问延时？
4.为什么说PCB是进程存在的唯一标志？进程和程序有何区别？
5.设某分时系统采用时间片轮转发实施进程调度，进程有三种基本状态：执行、就绪和等待。试说明：
（1）进程进行下列状态变化的典型原因：
执行→等待→就绪→执行→就绪
（2）该系统中引起进程调度的三种主要原因。
6.设某作业占有7个页面，如果在主存中只允许装入4个工作页面(即工作集为4)，作业运行时，实际访问页面的顺序是1，2，3，6，4，7，3，2，1，4，7，5，6，5，2，1。试用FIFO与LRU页面调度算法，列出各自的页面淘汰顺序和缺页中断次数，以及最后留驻主存4页的顺序。(假设开始的4个页面已装入主存)
7.设有一个包含1000个记录的索引文件，每个记录正好占用一个物理块，一个物理块可以存放10个索引表目。建立索引时，一个物理块应有一个索引表目：问该文件至少应该建立几级索引（设一级索引占用一个物理块）？索引及文件本身共占多少物理块？
8.设有一缓冲池P，其中含有20个可用缓冲区，一个输入进程将外部数据读入P，另有一个输出进程将P中数据取出并输出，若进程每次操作均以一个缓冲区为单位，试用P、V操作表示它们的制约关系。

参考答案
一、判断题：
1.√ 7.√ 13.√ 19.√
2.√ 8.× 14.× 20.√
3.× 9.√ 15.× 21.×
4.× 10.√ 16.√ 22.×
5.√ 11.√ 17.√ 23.√
6.√ 12.√ 18.× 24.√
二、填空题:
1.对计算机系统资源进行管理，给用户使用计算机提供一个友好接口
2.申请，释放
3.低级调度、中级调度、高级调度
4.互斥条件，请求和保持条件，不剥夺条件，环路等待条件
5.进程的最后一页经常装不满一块而形成了不可利用的碎片
6.系统文件，库文件
7.多路性，独立性，及时性，交互性
8.非抢占方式、抢占方式
9.对所分配的资源进行排它性的使用，即在一段时间内资源只有一个进程占用
10.静态链接、装入时动态链接、行时动态链接
11.程序I/O方式、中断驱动I/O控制方式、直接存储器访问DMAI/O控制方式
12.37块
13.资源利用率高、系统吞吐量大、平均周转时间长、无交互能力
14.间断性、失去封闭性、不可再现性
15.仅有进程调度的调度队列模型、具有高级和低级调度的调度队列模型、具有高级和低级调度的调度队列模型
16.绝对装入方式、可重定位装入方式、动态运行时装入方式
17.收容输入、提取输入、收容输出
18.35. 顺序
19.就绪(Ready)状态、执行状态、阻塞状态
20.特权 非特权 管态/系统态 目态/用户态
21.作业 进程
22.互斥使用资源 占用并等待资源 不可抢夺资源放
23.把多个分散的内存小分区拼接成大分区的方法
24.最近最久未使用的
三、简答题：
1.推动分时系统形成和发展的主要动力，则是用户的需求。具体表现在以下几个方面：
①人机交互；②共享主机；③便于用户上机。
分时系统的特征如下：
①多路性；②独立性；③及时性；④交互性。
2.死锁防止：通过设置某些限制条件，去破坏产生死锁的四个必要条件中的一个或几个条件，来防止死锁发生。
死锁避免：不需事先采用各种限制措施去破坏产生死锁的必要条件，而是在资源的动态分配过程中，用某种方式去防止系统进入不安全状态，从而避免发生死锁。
3.在PCB中，主要包括四方面用于描述和控制进程运行的信息：进程标识符信息、处理机状态信息、进程调度信息、进程控制信息。
4.答：先来先服务调度算法：按照进程到达的先后顺序，先来的先接受服务
最短作业优先调度算法：在就绪队列中挑选所需要服务时间最短的进程接受服务
时间片轮转调度算法：给每个进程分配等长的服务时间，时间用完则调度新的进程接受服务

5.(1)不断提高计算机资源利用率
(2)方便用户
(3)器件不断更新换代
(4)计算机体系结构的不断发展
6.答：一般说来，文件系统应具备以下功能：
(1)文件管理——能够按照用户要求创建新文件、删除旧文件，对指定的文件读、写等操作。
(2)目录管理——根据用户要求创建或删除目录文件，对用户指定的文件进行检索和权限验证、更改工作目录等。
(3)文件存储空间的管理——由文件系统对文件存储空间进行统一管理。
(4)文件的共享和保护——在系统控制下使一个用户可共享其他用户的文件。另外，文件系统应提供可靠的保护和保密措施。
(5)提供方便的接口——为用户提供统一的文件方式，从而实现“按名存取”。
7.P（S）:while S<=0 do skip;
S:=S-1;
S:=S-1表示请求分配一个单位的该类资源给执行P操作的进程。S>0时的信号量数值表示该类资源的可用资源数；S<=0表示已无该类资源可供分配，申请进程入等待队列，此时s的绝对值表示等待队列的进程数。
V(S): S:=S+1; 表示进程释放一个资源给系统。如果此时S的值小于、等于0，表示有进程在该信号量队列中等待，唤醒其中之一。S:=S+1表示进程释放一个单位的该类可用资源。
8.页表指出逻辑地址中的页号与所占主存块号的对应关系。
作用：页式存储管理在用动态重定位方式装入作业时，要利用页表做地址转换工作。
快表就是存放在高速缓冲存储器的部分页表。它起页表相同的作用。
由于采用页表做地址转换，读写内存数据时CPU要访问两次主存。有了快表，有时只要访问一次高速缓冲存储器，一次主存，这样可加速查找并提高指令执行速度。
四、综合题：
1.答：(1)程序I/O方式：由处理机不断的去检查I/O设备的状况，当设备处于闲状态进行I/O操作，当处于忙状况处理机等待。由于该机制导处理机严重浪费，所以只用于早期的计算机系统中。
(2)中断I/O方式：处理机和I/O设备并行操作，当I/O设备需要服务时向处理机发送中断信号，由处理机调用中断响应程序服务。大部分字符设备采用中断I/O方式。
(3)DMA方式：增加DMA控制器，当需要对设备进行服务时由CPU将控制信息发给DMA控制器，由DMA控制器完成数据传送过程。主要用于对块设备的控制。
(4)I/O通道控制方式：增加I/O通道控制器，由I/O通道控制器完成对外设的控制工作。主要用于I/O设备比较多，服务比较繁忙，且互相之间需要并行处理的场合。
2.1）调度顺序为J1J2J4J5J。
2）
作业名进入后备队列时间(时：分)要求执行时间（分）需求主存量(KB)申请磁带机数（台）开始执行时间（时：分）周转时间（分）
J1 9:30 40 30 3 9:30 40
J2 9:50 25 120 1 9:50 25
J3 10:00 35 100 2 10:25 60
J4 10:05 20 20 3 10:10 25
J5 10:10 10 60 1 10:15 15
平均周转时间为：（40＋25＋60＋25＋15）/5=33
3）若允许“紧凑”，作业的调度顺序为：J1J2J5J4J3
3.磁盘访问时间包括:寻道时间,旋转延迟时间和传输时间(每个要点1分共3分).减少磁盘访问时间可以从缩短这三部分时间着手。
4.进程控制块PCB是进程实体的一部分，是操作系统中最重要的记录型数据结构。PCB中记录了操作系统所需的、用于描述进程情况及控制进程运行所需的全部信息。进程控制块的作用是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序，成为一个能独立运行的进程。在进程的整个生命期中，系统总是通过其PCB对进程进行控制的。所以说，PCB是进程存在的唯一标志。进程与程序的区别：

①进程是进程实体的执行过程，具有动态性；程序是静态实体，不具有动态性；
②进程可以并发执行，而程序不可以并发执行；
③进程实体是一个能独立运行的基本单位，可独立获得资源和独立调度；而进程不能作为独立的单位参加运行；
④进程可按异步方式运行，程序不是运行实体，所以不可以异步执行；
⑤进程实体由程序段、数据段及进程控制块组成，程序只有自己的数据和程序。
5.（1）当进程完成任务所申请的资源不能都满足时由执行状态到等待状态；
当进程所等待的资源都得到满足由等待状态到就绪状态；
当进程被新一轮的调度选中进入CPU中执行由就绪状态到执行状态；
当正在执行的进程所分配的时间片耗完由执行状态到就绪状态；
（2）进程阻塞，进程完成，进程时间片用完。
6.FIFO：
1 2 3 6 4 7
6次
2 1 5 6
LRU：
1 2 6 4 7 3 2 1 4 7
10次
6 5 2 1
注：假定前面四页1 2 3 6 已在主存
7.解：索引级数=log10(1000)=3
第一级1个物理块，第二级10个物理块，第三级100个物理块
共占物理块数=1+10+100+1000=1111
8.VAR mutex,empty,full:semaphore:=1,20,0;
Begin
Parbegin
input_process:begin
repeat
wait(empty);
wait(mutex);
put in a data;
signal(mutex);
signal(full);
until false
end
output_process:begin
repeat
wait(full);
wait(mutex);
draw out a data;
signal(mutex);
signal(empty);
until false;
end
parend
end

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