操作系统复习题集及答案.doc

- .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、不便对代码进展分类管理，不能进展动态连接。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. 文件的逻辑构造有哪些？一种是无构造的流式文件，是指对文件信息不再划分单位，它是依次的一串字符流构成的文件；一种是有构造的记录式文件,是用户把文件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，有着一样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展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的利用率，但是进程之间的切换是非常消耗资源和时间的,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,进程是分配资源的根本 单位,而线程那么是系统调度的根本单位.一个进程部的线程可以共享该进程的所分配到的资源.线程的创立与撤消,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发性,提高CPU的利用率. 线程是进程的根底，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。局部分配请求和保持：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. 什么是虚拟存？虚拟存是计算机系统存管理的一种技术。它使得应用程序认为它拥有连续的可用的存一个连续完整的地址空间，而实际上，它通常是被分隔成多个物理存碎片，还有局部暂时存储在外部磁盘存储器上，在需要时进展数据交换。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场点和完毕点之间，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，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发生。在多道程序环境下，并发性是指在一段时间宏观上有多个程序在同时运行，但在单处理机系统中，每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。倘假设在计算机系统中有多个处理机，那么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平安。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、最正确置换。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。综合题案例：1.考虑以下进程集，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P1 10 3P2 1 1P3 2 3P4 1 4P5 5 2假设在时刻0以进程P1，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:P1P2P3P4P5 0 10 11 13 14 19SJF:P2P4P3P4P5 0 1 2 4 9 19非抢占优先级:P2P5P1P3P4 0 16 16 17 19RR:P1P2P3P4P5P1P3P5P1P5P1P5P1P5P1P1P1P1P10 19 b.周转时间FCFSRRSJF非抢占优先级P110191916P211211P3137418P4144219P5191496c.等待时间FCFSRRSJF非抢占优先级P10996P210100P3115216P4133118P514942d.SJF2.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0.1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.时间片是10毫秒答：a.时间片是1毫秒：不管是哪个进程被调度，这个调度都会为每一次的上下文切换花费一个0.1毫秒的上下文切换。CPU的利用率是1/1.1*100=92%。b.时间片是10毫秒：这I/O限制任务会在使用完1毫秒时间片后进展一次上下文切换。这个时间片要求在所有的进程间都走一遍，因此，10*1.1+10.1(因为每个I / O限定任务执行为1毫秒，然后承当上下文切换的任务，而CPU限制任务的执行10毫秒在承当一个上下文切换之前) 。因此，CPU的利用率是20/21.1*100=94%。3.考虑下面的一个系统在某一时刻的状态：Allocation Max AvailableA B C D A B C D A B C DP0 0 0 1 2 0 0 1 2 1 5 2 0P1 1 0 0 0 1 7 5 0P2 1 3 5 4 2 3 5 6P3 0 6 3 2 0 6 5 2P4 0 0 1 4 0 6 5 6使用银行家算法答复下面问题：a.Need矩阵的容是怎样的？b.系统是否处于平安状态？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：a.Need矩阵的容是P00 0 0 0P10 7 5 0P21 0 0 2P30 0 2 0P40 6 4 0。b. .系统处于平安状态，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个局部的存，分别是100KB,500KB,200KB,300KB和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,426KB和426KB？哪个算法充分利用了存空间？答：a. First-fit:b. 212K is put in 500K partitionc. 417K is put in 600K partitiond. 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 partitionn. 112K is put in 388K partitiono. 426K must waitBest-fit:算法充分利用了存空间。5. 考虑一个分页系统在存中存储着一页表。a.如果存的查询需要200毫秒，那么一个分页存的查询需要多长时间？b.如果我们加上相关联的存放器，75%的页表查询可以在相关联的存放器中找到，那么有效的查询时间是多少？假设如果入口存在的话，在相关的存放器中找到页表入口不花费时间答：a.400毫秒：200毫秒进入页表，200毫秒进入存中的字 b.有效进入时间=0.75*200毫秒+0.25*400毫秒=250毫秒6. 假设有一个请求调页存储器，页表放在存放器中：处理一个页错误，当有空的帧或被置换的页设有被修改正时要用8ms，当被置换的页被修改正明用20ms，存储器时间为100ns。假设被置换的页中有70被修改正，有效时间不超过200ns时最大可承受的页错误率是多少？答：0.2 sec = (1 P) 0.1 sec + (0.3P) 8 millisec + (0.7P) 20 millisec0.1 = 0.1P + 2400 P + 14000 P0.1=16,400 PP =0.0000067. 假设一个请求调页系统具有一个平均和传输时间为20ms的分页磁盘。地址转换是通过在主存中的页表来进展的，每次存时间为1s。这样，每个通过页表进展的存引用都要存两次。为了提高性能，参加一个相关存，当页表项在相关存中时，可以减少存引用的次数。假设80%的发生在相关存中，而且剩下中的10%总量的2%会导致页错误。存的有效时间是多少？答: 有效时间= (0.8) (1 sec)+ (0.1) (2 sec) + (0.1) (5002 sec)= 501.2 sec 0.5 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，因此逻辑地址的有效位数是15位。2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，页地址是1001011100。该页在存的第4块，即块号为0100，因此0A5C的物理地址是01001001011100，即125CH。4用同样的方法可以求得，093C的物理地址是113CH。9. 假设在一分页存储管理系统中，某作业的页表如下所示。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01232316解 此题中，为了描述方便，设页号为P，页位移为W，逻辑地址为A，存地址为M，页面大小为L，那么P=int(A/L)W=A mod L对于逻辑地址1011P=int(1011/1024)=0W=1011 mod 1024=1011A=1101=(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=2148/1024=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=1124。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+952=1976对于逻辑地址5012P=5012/1024=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，第二个元素为段地址段号段长容量主存起始地址状态01232005010015060085010001110解 逻辑地址0，65：对应的主存地址为60065665。逻辑地址1，55：因段地址超过段长，所以产生段地址越界中断。逻辑地址2，90：对应的主存地址为1000901090。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对页面串：1，2，3，4，1，2，5，1，2，3，4，5，指出在驻留集大为3时，使用FIFO、OPT和LRU替换算法的缺页次数。(OPT和LRU如果出现多项选择项时使用FIFO)答： FIFO: 缺页11次页面号123412512345111444442225222111113333332555544 OPT: 缺页7次页面号123412512345111111111333222222222443444555555LRU: 缺页10次页面号12341251234511144455533322211111144333222222512.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的一个请求提供效劳，且前面的一个效劳请在柱面125.按FIFO顺序，即将到来的请求队列是 86，1470，913，1774，948，1509，1022，1750，130从现在磁头位置开场，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. FCFSb. SSTFc. SCANd. LOOKe. C-SCAN答：a. FCFS的调度是143 ， 86 ， 1470 ， 913 ， 1774 ， 948 ， 1509 ， 1022 ， 1750 ， 130 。总寻求距离是7081 。b. SSTF的调度是143 ， 130 ， 86 ， 913 ， 948 ， 1022， 1470， 1509， 1750， 1774。总寻求距离是1745。c. SCAN的调度是143 ， 913 ， 948 ， 1022， 1470， 1509， 1750， 1774 ， 4999 ， 130 ， 86 。总寻求距离是9769 。d. LOOK的调度是143 ， 913 ， 948 ， 1022， 1470， 1509， 1750， 1774， 130 ， 86 。总寻求距离是3319 。e. C-SCAN的调度是143 ， 913 ， 948 ， 1022 ， 1470 ， 1509 ， 1750 ， 1774 ， 4999 ， 86 ， 130 。总寻求距离是9813 。f. C-LOOK的调度是143 ， 913 ， 948 ， 1022 ， 1470 ， 1509 ， 1750 ， 1774 ， 86 ， 130 。总寻求距离是3363 。13.假设有两个并发进程P1和P2, 程序代码为 P1: begin P2: begin A; C; B； D; end end其中，A, B, C和D均为原语。请给出P1和P2两个进程所有可能的执行过程。答：ABCD，ACBD,ACDB,CDAB,CABD,CADB14.桌上有一空盘，只允许存放一个水果。爸爸可向盘中放苹果，也可向盘中放桔子。儿子专等吃盘中的桔子，女儿专等吃盘中的苹果。规定当盘中空时一次只能放一只水果供吃者取用，请用P、V原语实现爸爸、儿子、女儿三个并发进程的同步。分析 在此题中，爸爸、儿子、女儿共用一个盘子，且盘中一次只能放一个水果。当盘子为空时，爸爸可将一个水果放入果盘中。假设放入果盘中的是苹果，那么允许女儿吃，儿子必须等待；假设放入果盘中的是桔子，那么允许儿子吃，女儿必须等待。此题实际上是生产者-消费者问题的一种变形。这里，生产者放入缓冲区的产品有两类，消费者也有两类，每类消费者只消费其中固定的一类产品。解 在此题中，应设置三个信号量S、So、Sa，信号量S表示盘子是否为空，其初值为1；信号量So表示盘中是否有桔子，其初值为0；信号量Sa表示盘中是否有苹果，其初值为0。同步描述如下：int S=1;int Sa=0;int So=0;main( ) cobeginfather();son();daughter();coendfather() while(1) P(S );将水果放入盘中；if 放入的是桔子 V(So);else V(Sa);son( )while(1)P(So);从盘中取出桔子；V(S);吃桔子； daughter( ) while(1)P(Sa);从盘中取出苹果；V(S);吃苹果；. word.zl.