操作系统综合练习.doc

1从资源管理的角度出发，操作系统的主要功能有处理器管理、存储管理、输入输出设备管理、信息管理。2广泛使用的操作系统的典型分类为多道批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统.3操作系统是管理、调度系统资源，方便用户使用的程序的集合。4最常用的存储保护机构有界地址寄存器、存储键。5机器厂家提供给用户使用的程序运行意图的说明手段有键盘命令、作业控制语言。6通常操作系统与用户的接口有用户程序和作业控制说明两个方面。在联机作业控制中有终端命令和图形用户接口（GUI）两种方法。7如果一个进程原来处于运行状态，可因挂起命令由原来状态变为挂起状态，此时该进程不能参与争夺处理器。8一般PCB应包含进程标识、处理器状态和进程控制三类信息。9为对系统中的进程进行有效的管理，通常系统都提供了若干基本的操作，这些操作命令通常被称为原语。10线程是进程内一个相对独立的、可调用的执行单位。11临界段为进程中访问共享变量的代码段。12信号量可按其用途分为二元信号量和一般信号量两种。13管程是管理进程间同步的机制，它保证进程互斥地访问共享变量，并且提供了一个方便的阻塞和唤醒进程的机构。14对称式多处理器系统的主要组织特点是各处理器的地位平等。15从用户角度看操作系统，用户不在意是单处理器系统还是多处理器系统。16处理器调度可以分为长期调度、中期调度、短期调度三级。17所谓死锁状态是指在系统中的一组进程，由于竞争系统资源或由于彼此通信而永远阻塞。18从资源使用方式上来说，系统资源可分为共享资源和独享资源。19主存储器管理技术可分为实存储器管理和虚拟存储器管理两大类。20主存首先是存放内核和用户程序的指令和数据，每一项信息都存放在主存的特定位置上。21固定分区是把主存分成若干固定大小的存储区，每个存储区分给某一个作业使用。直到该作业 完成才将该存储区归还系统。22可变分区个数是可变的，每个分区的大小是不固定的。主存中分布着个数和大小都是变化的空闲分区或称碎片。23在分页存储管理技术中，把主存划分成相同大小的存储块，称为页架。把用户的逻辑地址空间划分成与页架大小相同的部分，每个部分称为页。24一个进程的虚拟地址空间通常包含的信息有正文、数据、堆栈、共享主存区和共享库。25采用页式存储管理，主存管理子系统所依赖的硬件中有主存管理单元MMU、页表、快表和反向页表。26在段页式存储管理中，快表是以段号、页号为索引，同时对相关存储器的各表目进行比较。27计算机系统中具体负责计算机与外部的输入输出工作的是外部设备。28操作系统中对设备进行管理的部分称为I/O子系统。29操作系统中I/O子系统执行I/O功能的三种技术模式为编程I/O、中断驱动I/O和直接存储访问DMA。30通常I/O子系统的设计目标是有效性和通用性。31I/O空间即用于I/O功能的地址集合。32构成流的模块中包括两个队列读队列和写队列。33文件系统是指一个负责存取和管理辅助存储器上文件信息的机构。二、选择（在A、B、C、D中选择一正确答案）：1多道程序的操作系统具有明显的特点是（B（a，c）。a.并行性 b.一致性 c.共享性 d.独立性2进程的共享性主要体现在（C（，b，c，）。a.处理器 b.主存 c.外存 d.数据3下述（A（b，c，e）情况是对的。a.进程由自己创建； b.进程由于自己阻塞； c.进程由于自己挂起；d.进程由自己解除挂起；e.进程由于自己唤醒； f.进程由于自己撤消；4“异步事件能按照要求的时序进行，以达到合作进程间协调一致的工作”既是所谓（C同步）。5一个信号量被定义为一个（D整型变量）。6一般信号量主要用于进程间的一般同步问题，它允许取值为（A非负整数）。7用于相互合作进程间的互斥和同步的是（B信号量机制）。8系统中作业状态通常为（C（a，b，c，d）。a提交状态 b后备状态 c运行状态 d完成状态9在短期繁重负载下，应将哪个进程暂时挂起的问题是由（B中期）调度程序负责。10在可获得处理器时，应将它分给哪个就绪进程的问题是由（C短期）调度程序负责。11下列资源中，（A（a，b）是共享资源。a主存 b磁盘 c读卡机 d打印机12. 信息在主存中是按（C位）存放的。13从缓存到外存，其容量愈来愈 ，访问数据的速度愈来愈 ，价格愈来愈 。请选择，结果为（A大、慢、便宜）。14通过二级页表的地址映射访问主存，存取数据需要（C三次）访问主存。15一般时，快表中只有（B64256）个表目。16下列设备中，（A硬盘驱动器）为块设备，（B显示器 C声卡 D鼠标）为字符设备。三、判断：1. 一个被汇编、编译或连接装配后的目标程序所限定的地址的集合是逻辑地址空间。2. 操作系统是以“中断驱动”的。3. 进程定义为程序在处理器上的执行。4. 进程可以由阻塞状态变为运行状态。5. 各程序同时存在于主存中，它们之间可能存在着相互依赖、相互制约的关系。6. 不同操作系统对PCB的设计是不同的。7. 线程是操作系统中的基本调度单元，因此线程中不必包含调度所需的必要信息。8. 线程是应用中一个子任务的执行。9. 进程是被调度分派在处理器上运行的单元体。10. 在用户多线程系统中，由于有很多用户服务请求，所以在很短的时间内，往往有很多线程被创建和撤消。11. 单处理器系统中，使当前运行进程交出处理器的唯一原因是中断。12. 不同进程关于同一变量的临界段代码一定是完全相同的。13. 从资源管理者的观点看，不论单机多道程序操作系统还是多处理器操作系统，在管理的概念、机制、使用技术和算法上基本没有区别。14. 最短进程优先策略是非抢占的，因此适合于分时系统。15. 多级反馈队列调度算法中，各级队列均按先进先出原则排序。16. 打印机是不可抢占资源。17. 磁带驱动器是可抢占资源。18. 可再入的纯代码过程是可再次使用的永久资源。19. 防止死锁发生的根本办法是破坏其必要条件，使之永不成立。20. 可以通过破坏互斥条件来防止死锁。21. 主存是计算机硬件资源中最关键而又最紧张的“瓶颈”资源。22. 各种计算机的字长是相同的。23. 固定分区管理技术只有单道作业一种情况。24. 直接映象页地址转换法是通过放在一般主存中的页表进行地址转换的方法。25. 采用段页式存储管理增加了硬件成本。26. 输入输出处理器又称通道。27. 通道与中央处理器有不同的优先次序，通常中央处理器被规定为最低优先级。28. 传递消息是流传输数据的唯一方式。29. 所有的文件都用名字来标识。30. 文件系统把目录也作为文件，每个目录文件也有名字。四、简述：1. 说明操作系统的两大使命。P82. 操作系统为方便用户，做了什么工作。P93. 试述现代操作系统的主要特点。P154. 名词解释：作业、作业步。P295. 说明进程与程序之间的主要区别。P426. 说明进程的三种基本状态。P437. 说明操作系统的执行方式。P538. 试述为什么要引入线程的概念。P599. 在多线程机制中，多个线程运行在同一进程的相同的地址空间内。试说明其优点。P6010. 说明线程“死亡”的原因。P6211. 试述系统中诸进程间的相互关系。P8012. 说明进程互斥使用临界段的原则。P8213. 说明一个信号量上定义的三个操作。P9014. 简述多处理器系统的优点。11215. 说明作业调度程序要完成的工作。P12216. 试述死锁的必要条件。P14117. 说明预先静态分配法。P14118. 说明有序资源使用法。P14219. 说明主存储器管理的主要功能。P14920. 试述固定分区存储管理技术的优缺点。P15121. 简述可变分区的存储分配算法。P15022. 说明分页地址转换过程。P15923. 简述主存管理单元MMU的主要任务。P17124. 简述虚拟分段的优点。P17325. 说明段页式存储管理技术的基本要点。P17526. 简述二次机会置换算法。P18427. 说明I/O子系统完成独立于设备的公共的功能。P21128. 简述输入输出缓冲技术。P21229. 说明什么是微内核。P29030. 试述操作系统的设计目标。P29431. 说明操作系统的设计步骤。P296五、画图：1. 图示计算机系统的层次观点。2. 图示中断处理的过程。3. 图示作业、作业步、进程和线程的关系。4. 图示进程状态的变化。5. 图示PCB队列结构。6. 图示进程间接通信。7. 图示多处理器系统分类。8. 图示多级反馈队列。9. 图示死锁。10. 图示死锁的循环等待条件。11. 图示多级存储组织。12. 图示多道作业固定分区。13. 图示动态地址转换及定位寄存器。14. 图示动态重定位可变分区分配算法。15. 图示分页系统中的地址格式。16. 图示分段系统中的地址格式。17. 图示直接映象分页系统地址转换。18. 图示二级页表地址变换。19. 图示快表与页表结合的地址转换。20. 图示分段地址转换。21. 图示段页式存储管理地址转换。22. 图示进程表、段表、页表的关系。23. 图示I/O子系统层次模型。24. 图示索引文件逻辑结构形式。25. 图示二级文件目录。26. 图示文件的连续分配方式。27. 图示文件的链接分配方式。28. 图示文件的索引分配方式。29. 图示单机中客户/服务器通信模式。30. 图示分布式系统中客户/服务器通信模式。六、设计：1. 描述建立进程的过程。2. 写出阻塞等待方式，一般信号量上的同步原语。3. 写出阻塞等待方式，二元信号量上的同步原语。4. 已知某主存容量为2560K。其中操作系统（内核）占用400K。现依此有五个作业J1、J2、J3、J4、J5要求装入主存，它们对主存的需求量分别是600K、1000K、300K、700K、500K。请按可变分区管理方法，画出主存空间的分配图。答：0操作0操作0操作0操作0操作400K系统400K系统400K系统400K系统400K系统J5J1J1J1900K1000K1000K1000K1000K1000KJ2J4J4J41700K1700K1700K2000K2000K2000K2000K2000KJ3J3J3J3J32300K2300K2300K2300K2300K2560K2560K2560K2560K2360K （a） （b） （c） （d） （e）5. 一个生产者与一个消费者，它们共用一个缓冲器。生产者不断地生产物品，每生产一件物品就要存入缓冲器，但缓冲器中每次只能存入一件物品，只有当消费者把物品取走后，生产者才能把下一件物品存入缓冲器。同样，消费者要不断地取出物品去消费，当缓冲器中有物品时他就可以去取，每取走一件物品后，必须等生产者再放入一件物品才能再取。试采用进程的同步机制，写出对他们的管理方式。答：beginBuffer：integer；SP，SG：semaphore；SP：=1；SG：=0；cobegin PROCESS Producerbegin L1：produce a product； Wait（SP）； Buffer：=product； Signal（SG）； goto L1end； PROCESS Consumerbegin L2：Wait（SG）； Take a product from Buffer； Signal（SP）； consumer； goto L2end；coend；end；6. 假定有三个进程R、W1、W2共享一个缓冲器B，B中每次只能存放一个数。进程R每次启动输入设备读一个数且把它存放到缓冲器B中。若存放到缓冲器中的是奇数，则由进程W1将其取出打印；若存放到缓冲器中的是偶数，则由进程W2将其取出打印。同时规定进程R仅当缓冲器中无数或缓冲器中的数已被取出打印后才能再存放一个数；进程W1和W2对存入缓冲器的不能重复打印，也不能从空的缓冲器中取数。要求使用同步机制管理这三个并发进程，使它们能正确地同步工作。答：beginB：integer；S，SO，SE：semaphore；S：=1；SO：=0；SE：=0；cobegin PROCESS R x：integer； begin L1：|从输入设备读一个数|； x：=读入的数； Wait（S）； B：=x； if B=奇数 then Signal（SO）； else Signal（SE）； goto L1 end； PROCESS W1 y：integer； begin L2：Wait（SO）； y：=B； Signal（S）； |打印y中的数|； goto L2 end； PROCESS W2 z：integer； begin L3：Wait（SE）； z：=B； Signal（SP）； |打印y中的数|； goto L3 end；coend；end；7. 某系统有同类资源m个供n个进程共享，如果每个进程最多申请x个资源（1xm）且各进程的最大需求量之和小于（m+n），证明该系统不会发生死锁。证明：已知：有同类资源m个，供n个进程共享，每个进程最多申请资源x个（1xm）；有： n（x-1）m当： nxm+n；则系统不会出现死锁。因为：每个进程在得到x-1个资源后，均要申请最后一个资源。只要系统中还有一个资源，就可能使其中一个进程得到满足。当该