湖南工程学院--操作系统期末试卷试题.doc

湖南工程学院 操作系统期末试题(计算机专业10级）
1.使用SPOOLING系统的目的是为了提高（ A）的使用效率
A 操作系统 B 内存 C CPU D I/O设备
2.UNIX系统的进程调度采用的是（D）
A静态优先数 B间大循环轮转
C FIFO D多级反馈队列轮转
3.某一时刻、某一资源的信号量s=0，它表示 （D）
A该时刻该类资源的可用数目为1 B该时刻该类资源的可用数目为－1
　C该时刻等待该类资源的进程数目为1 D该时刻等待该类资源的进程数目为0
4. 进程间的间接通信方式是指 （C）
A 源进程将消息发送给管道 B 源进程将消息发送给缓冲区
C 源进程将消息发送给信箱 D 源进程将消息直接发送给目标进程
5. 设置快表的目的在于 （B）
A提高地址查找的命中率 B提高地址变换速度
C淘汰不用的页 D增加页表的容量
6. 绝对路径和相对路径比较 （B）
A绝对路径便于使用 B相对路径便于使用
C绝对路径比相对路径短 D相对路径字符比较长
7. 并发是指两个或多个事件 （B）
A在同一时刻发生 B在同一时间区段内发生
　C两个进程相互交互 D在时间上相互无关
8很好解决了零头问题的存储管理方法是 （A）
　A页式存储管理 B段式存储管理
C多重分区管理 D 可变分区管理
9. 实现虚拟存储器的目的（D）
A实现存储保护 B实现程序浮动
C扩充辅存容量 D扩充主存容量
10. 信箱通信是一种 （B）通信方式
A直接 B间接 C低级 D信号量
11.文件系统中，要求物理块必须连续的文件（C）
A HASH文件 B 索引文件 C 顺序文件 D串联文件
12.动态重定位由（C）实现的
A软件 B硬件 C软件和硬件 D基址寄存器
13.通道是一种（C）
A I/O端口 B 数据通道 C I/O专用处理器 D 软件工具
14. UNIX 是（分时）操作系统
15.CPU输出数据的速度远远高于打印机的打印速度，为解决这一矛盾，可采用（C)
A、并行技术 B、通道技术 C、缓冲技术 D、虚拟存储技术
16．用户编写程序时所使用的地址称为( A )
A．逻辑地址 B．绝对地址空间 C．绝对地址 D．逻辑地址空间
17.若P,V操作的信号量S的初值为2，当前值为-1，则表示有（B）等待进程
A 0个 B 1个 C 2个 D 3个
18．在进程管理中当(C )时，进程从阻塞状态变为就绪状态。
A．进程被进程调度程序选中 B. 等待某一事件
C. 等待的事件发生 D. 时间片用完
19用户请求使用一个已存在的文件时，其操作次序为( C)
A读／写→关闭 B 打开→读／写
C 打开→读／写→关闭 D 创建→关闭
20在分时操作系统中，进程调度经常采用(C)算法。
A.先来先服务 B.最高优先权 C.时间片轮转 D.随机
二、名词简释
1 JCB： 为了管理和调度作业，系统为每个作业设置了一个作业控制块(JCB)，它记录该作业的有关信息。如同PCB是进程在系统中存在的标志一样，JCB是作业在系统中存在的标志
2 进程调度：
3 内存碎片：
4 对换： 是指把内存中暂时不能运行的进程或者暂时不用的程序和数据调出到外存上，以便腾出足够的内存空间，再把具备运行条件的进程或进程所需要的程序和数据跳入内存。
5 文件：是指由创建者所定义的，具有文件名的一组相关元素的集合，可分为有结构文件和无结构文件两种。
三、 简要说明
1：进程在三个基本状态之间转换的典型原因。
（1）就绪状态→执行状态：进程分配到CPU资源
（2）执行状态→就绪状态：时间片用完
（3）执行状态→阻塞状态：I/O请求
（4）阻塞状态→就绪状态：I/O完成
----------------------------------------------------------------------------------------------------
a.处于就绪状态的进程，当进程调度程序为之分配了处理机后，该进程便由就绪状态变为执行状态。
b.当前进程因发生某事件而无法执行，如访问已被占有的临界资源，就会使进程由执行状态变为阻塞状态。
c.当前进程因事件片用完而被暂停执行，该进程便由执行状态变为就绪状态。

四、 简要说明
2：文件打开后返回一个文件描述符，以后读写文件时使用此描述符而不使用文件名，这样有什么好处？为什么？
首先文件名是一个字符串,操作速度慢且占空间大,而文件描述符为一整数,其处理效率明显高于字符串。其次文件被打开后其控制信息(FCB)被缓冲到内存系统空间,文件描述符作为用户打开文件表中的入口地址直接与内存FCB建立起联系而文件名无法做到这一点。

五.在虚拟页式存储系统中，假定分配给某进程的物理页面数为3，对于页面访问的序列为：1,2,3,4,3,4,2,4,5,3,1,2,5,3,5,4,3,1 试模拟先进先出淘汰算法计算其页面故障率。
1 2 3 4 3 4 2 4 5 3 1 2 5 3 5 4 3 1
1 1 1 4 4 4 2 2 2 4 4
2 2 2 5 5 5 3 3 3 1
3 3 3 1 1 1 5 5 5

11/18%=61%

六.某虚拟存储系统的逻辑空间共有32个页面，每面1KB,主存16KB,假定某时刻系统为用户的第0,1,2,3页分配的物理块号4,5,7,9。将虚拟地址0A88变换为物理地址。
解：0A88H的十进制为2696
P=INT[A/L]=INT[2696/1024]=2
页号2对应的块号为7
d=[A]MOD L=2696 MOD 1024=648
物理地址 7*1024+648=7816=1E88H
----------------------------------------------------------------------------------------------------
0A88h的二进制：0000 1010 1000 1000B
因为页的大小为1K，所以页内地址占十位二进制地址所以后便是虚存的页号：000010B，即第2页。虚存第2页对应物理块号为7，7的二进制：111B 拼接到页内地址（十位）前面就得到物理地址：0001 1110 1000 1000B=1E88H

七.某批处理系统采用短作业优先调度算法，假定每次系统只能处理
一个作业，9时以前系统中无作业存在，现有四个作业其到达时间和处理时间分别如下：
作业 到达时间 处理时间 开始时间 结束时间
JOB1 9 3 9 12
JOB2 10 2 12 14
JOB3 11 1.5 14 15.5
JOB4 11 0.5 15.5 16
试计算各作业的周转时间。
JOB1周转时间:3 JOB2周转时间:4 JOB3:周转时间:4.5 JOB4周转时间:5

八.设系统中资源类集合为{A,B,C},资源A有10个资源实例，资源B有8个资源实例,资源C有6个资源实例;系统中进程集合{P0.P1，P2,P3，P4}，当前时刻系统状态如下所示，现P1申请Request[1]={0,0,1},按照银行家算法判断，能否实施分配？若能分配，请写出一个安全进程序列
Max Allocation Need Available
A B C A B C A B C A B C
P0 5 4 3 3 2 1 2 2 2 2 1 2
P1 7 3 2 2 0 1 5 3 1
P2 3 2 1 1 1 1 2 1 0
P3 5 6 2 2 2 1 3 4 1
P4 6 5 4 0 2 0 6 3 4
-----------------------------------------------------------------------------------
P1请求资源:P1发出请求向量Request1(0,0,1),系统按银行家算法进行检查
Request1（0,0,1）≤Need1（5,3,1）
Request1（0,0,1）≤Available1（2,1,2)
系统先假定可为系统先假定可为P1分配资源并修改Available，Allocation1和Need1向量，由此形成
Max Allocation Need Available
A B C A B C A B C A B C
P0 5 4 3 3 2 1 2 2 2 2 1 1
P1 7 3 2 2 0 2 5 3 0
P2 3 2 1 1 1 1 2 1 0
P3 5 6 2 2 2 1 3 4 1
P4 6 5 4 0 2 0 6 3 4

银行家算法进行检查
wrok Need Allocation wrok+Allocation finish
A B C A B C A B C A B C
p1 2 1 1 5 3 0 2 0 2 4 1 3 true
p2 4 1 3 2 1 0 1 1 1 5 2 4 true
p0 5 2 4 2 2 2 3 2 1 8 4 5 true
p3 8 4 5 3 4 1 2 2 1 10 6 6 true
p4 10 6 6 6 3 4 0 2 0 10 8 6 true
安全进程序列为p1 p2 p0 p3 p4

名词解释

临界区
每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区 。
OS
即操作系统；操作系统是管理计算机硬件资源，控制其他程序运行并为用户提供交互操作界面的系统软件的集合 。
文件系统
文件系统是操作系统用于明确磁盘或分区上的文件的方法和数据结构；即在磁盘上组织文件的方法。也指用于存储文件的磁盘或分区，或文件系统种类。
进程互斥
两个或两个以上的进程,不能同时进入关于同一组共享变量的临界区域,否则可能发生与时间有关的错误,这种现象被称作进程互斥.。
内存碎片
内存碎片分为：内部碎片和外部碎片；内部碎片就是已经被分配出去却不能被利用的内存空间； 外部碎片指的是还没有被分配出去，但由于太小了无法分配给申请内存空间的新进程的内存空闲区域。
对换
所谓“对换“，是指把内存中暂时不能运行的进程或者暂时不用的程序和数据，调出到外存上，以腾出足够的内存空间，再把已具备运行条件的进程或进程所需要的程序和数据调入内存。
文件
是以计算机硬盘为载体存储在计算机上的信息集合。
进程同步
我们把异步环境下的一组并发进程因直接制约而互相发送消息而进行互相合作、互相等待，使得各进程按一定的速度执行的过程称为进程间的同步。
死锁
所谓死锁： 是指两个或两个以上的进程在执行过程中，因争夺资源而造成的一种互相等待的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。
紧凑操作
所谓紧凑操作就是将内存中的所有作业进行移动，使它们全都相邻接，而把原来分散的多个小分区拼接成一个大分区，以使作业可装入该去，这种操作称为紧凑。
作业调度
根据作业控制块中的信息，审查系统能否满足用户作业的资源需求，以及按照一定的算法，从外存的后备队列中选取某些作业调入内存，并为它们创建进程、分配必要的资源。然后再将新创建的进程插入就绪队列，准备执行。
PCB
进程控制块，系统为了管理进程设置的一个专门的数据结构，用它 来记录进程的外部特征，描述进程的运动变化过程。系统利用PCB来控制 和管理进程，所以PCB是系统感知进程存在的唯一标志 。
进程调度
进程调度程序按一定的策略，动态地把处理机分配给处于就绪队列中的某一个进程，以使之执行。
请求调页
请求调页策略，当进程在运行中需要访问某部分程序和数据时，若发现其所在的页面不在内存，便立即提出请求，有OS将其所需页面调入内存。
预调页
预调页策略，将那些预计在不久之后便会被访问的页面预先调入内存。
JCB
为了管理和调度作业系统为每个作业设置了一个作业控制块(JCB)，它记录该作业的有关信息。如同PCB是进程在系统中存在的标志一样，JCB是作业在系统中存在的标志

1操作系统：是一 组 控 制 和管 理计算机软件和硬件资源、合理对各类作业进行调度、以及方便
用户的使用程序的集合。
2多道程序下的OS具有哪四个基本的特征：
 并发性,共享性,虚拟性和异步性
3 OS 的功能是什么？
 处理机管理功能,存储器管理功能,设备管理功能，文件管理功能和用接口管理. 
4 进程同步的主要任务是对诸进程的运行进行协调。
有两种协调方式：
其一是互斥访问临界资源，另一个是调好共同完成某一任务的诸进程的执行次序
5 进程的三种基本状态是：
就绪态,运行态和阻塞态
6 设备的独立性的含义是指？
应用程序独立于具体使用的物理设备
7 进程存在的唯一标志是？ 
PCB（进程控制块）
8 用于连接一个读进程和一个写进程，以实现它们之间通信的共享文件叫？
管道（pipe）
9 同步机制的四个基本准则是
 空闲让进，忙则等待，有限等待，让权等待
10 产生死锁的四个必要条件是：
互斥条件,请求和保持条件,不可抢占条件循环等待条件 
11  在一分页式存储系统中，页面的大为2K，某用户数据字的逻辑地址为29636
，该 处的页面为： 
页号：14 地址：964 
12 1968年P.Denning预见性提出了局部性原理，其主要论点为：
  ①程序执行时，除了少部分的转和过程调用指令外，在大多数的情况是顺序执行的
  ②过程调用将会使程序的执行轨迹由一部分区域转至另一部分区域
  ③程序中存在许多循环结构，这些结构虽然只由少数指令构成，但是它们将被多次执行
  ④程序中还包括许多对数据结构的处理，如对数组进行操作，这些处理往往都局限于很小的范围内
13 虚拟存储器具有四个基本特征：
多次性、对换性、虚拟性、离散性；
14 设备控制器的主要功能是：
 接收和识别命令、数据交换、标示和报告设备的状态、地址识别、数据缓冲区、差错控制、
15 OS对目录管理的四个基本目标是：
能够实现“按名存取”、检索速度较高、文件能共享、并且应允许文件重名
16.试简述操作系统的发展过程。
20世纪50年代中期-第一个简单的批处理OS；
60年代中期-多道程序批处理系统；
不久-分时系统；用于工业和武器控制的实时OS也相继问世；
20世纪70-90年代，VLSI计算机体系结构大发展，开发微机OS、多处理机
OS和网络OS
（未配置操作系统的计算机系统
单道批处理系统；
多道批处理系统；
分时系统；
实时系统；
微机操作系统）

17什么是硬实时任务和软实时任务？举例说明。 
硬实时任务是指系统必须满足任务对截止时间的要求，否则可能出现难以预测的结果。如：运载火箭的控制等。
软实时任务是指它的截止时间并不严格，偶尔错过了任务的截止时间，对系统产生的影响不大。如：网页内容的更新，火车售票系统等。

18简述分页式存储系统中预调页策略并分析其性能。
即以预测为基础，将不久之后便会被访问的页面预先调入内存；50%
19.文件管理有哪些主要功能？其主要任务是什么？
a. 主要功能（4）: 对文件存储空间的管理，目录管理，文件的读、写管理以及文件的共享和保护
b 主要任务: 对用户文件和系统文件进行管理，以方便用户使用，并保证文件的安全性
20.死锁产生的原因是什么？
1.竞争不可抢占性资源；
2.竞争可消耗资源；
3.进程推进顺序不当
（1）竞争资源，当系统中供多个进程所共享的资源不足以同时满足它们的需要时，则会引起它们对资源的竞争而产生死锁；
（2）进程推进顺序非法，进程在运行过程中，请求和释放资源的顺序不当，导致进程死锁。
21、对换包含2层含义 ：
其一是指进程从内存换至外存叫整体对换；另一种是：页面对换。
22、 PCB的中文含义是：
进程控制块

23、试简述操作系统的功能及所包含的内容。
功能：处理机管理、存储器管理、设备管理、
文件管理、用户接口管理。

24试述文件系统的单级目录结构和多级目录结构的基本思想，并对其性能分析。
单级目录结构：在整个文件系统中只建立一张目录表，每个文件占一个目录项，目录项中含文件名、文件扩展名、文件长度、文件类型、文件物理地址以及其它文件属性。 
多级目录结构：主目录即根目录，每个文件目录中只有一个根目录，每个文件和每个目录都只能有一个父目录，数据文件为树叶，其他目录均作为树的节点或称为子目录。 
单级XXX性能：查找速度慢，不允许重名，不便于实现文件共享； 
多级XXX性能：提高了检索目录速度，不同的用户目录中可用相同的文件名，不同用户可使用不同的文件名访问系统中的同一个共享文件。

25我们为某教室设置一把锁W，当W=1时表示关锁；W=0表示开锁，试写出开锁和关锁的原语，并利用它们实现不同班级的学生对它的互斥使用。 
原语： 
关锁：lock(W): while W=1 do no-op； 
          W:=1; 
开锁：unlock(W): W:=0; 
记录型信号量： 
lock(W): W:=W+1;          
if(W>1) then block(W.L) 
unlock(W): W:=W-1; 
           if(W>0) then wakeup(W.L) 
例子： 
Var W:semaphore:=0； 
  begin 
    repeat       lock(W); 
      critical section（临界区域） 
      unlock(W);       
remainder section（剩余区域）     
until false; 
  end  
8. 我们为某临界区设置一把锁W，当W=1时，表示关锁；W=0时，表示锁已打开.试出开锁原语和关锁原语，并利用它们去实现互斥. 
开锁原语: unlock(W) 
W=0; 
关锁原语: 
Lock(W); 
if(W==1) do no_op; 
W=1; 
利用开关锁原语实现互斥: 
var W: semaphore:=0; 
begin 
parbegin 
process : 
begin 
repeat 
lock(W); 
critical section unlock(W); 
remainder section 
until false; 
e nd 
parend 

26系统中有四个进程，其到达系统的时间及各自服时间如下表所示。试分别根据FCFS调度算法和SPF（短进程优先）调度算法填写下表内容，并分析和比校两种算法的性能。 （各项前面的列描述FCFS调度的情形）    
进程  到达时间  服务时间  开始时间  完成时间  周转时间  带权周转 
P1   0   8   0   8   8   1 
P2   1   12   8   20   19   19/12 
P3   3   32   20   52   49   49/32 
P4   5   10   52   62   57   57/10

27 sPOOLing技术？ 
（假脱机技术）利用专门的外围控制机，先将低速I/O设备上的数据传送到高速磁盘上，或相反。当处理机需要输入数据时，便可以直接从磁盘中读取数据，极大地提高输入速度。反之，在处理机需要输出数据时，也可以高速地将数据先输出到磁盘上。  
28简述请求分页式存储系统中页面调入的过程。 
当程序所要访问的页面未在内存中时，会向CPU发出一缺页中断，缺页中断处理程序会保留当前CPU环境，分析中断原因后转入缺页中断处理程序。该程序通过查找页表得知该页在外存中的物理块后，若此时内存还能容纳新页面，则启动磁盘I/O，将所缺之页调入内存中，然后修改页表；若此时内存已满，则按照某种置换算法，从内存中选出要被换出的一个页面，如果该页未被修改过则不必写回磁盘，如果已被修改则需写回磁盘，然后把所缺之页调入到内存中，并修改页表中相应表项，置其存在位为“1”，并将此页表项写入快表中。在缺页调入内存之后，利用新的页表形成所要访问数据的物理地址去访问内存数据。  
29简述产生死锁的必要条件 
互斥条件，请求和保持条件，不可抢占条件，循环等待条件。  
30试述引入缓冲的必要性 
① 缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾； 
② 减少对CPU的中断频率，放宽对CPU中断响应时间的限制； ③ 解决数据粒度不匹配的问题； 
④ 提高CPU和I/O设备之间的并行性。

31 下面是关于两个进程利用整型信号量机制互斥访问一临界资源的相关描述，试分析其正确性。 
while(1){ 
process1:  
signal(s) 
 访问临界资源； 
wait(s); 
process2:  
wait(s); 
 访问临界资源； 
signal(s) 

}