(完整版)集美大学诚毅学院操作系统期末试卷与答案,推荐文档

1、一、填空题(共 10 分，每空 1 分)。1、 进程管理把进程分为就绪，执行，阻塞三个基本状态.此外，为缓和内存紧张的情况，引入了挂起状态。2、 对磁盘的访问时间，包括寻道时间、旋转延迟时间、 数 据传输时间三部分。3、 操作系统通过pcb（进程控制块）来感知一个进程的存在。4、 仅允许一个进程使用的资源称为临界资源,访问这种资源的那段程序代码称为临界区。二、单项选择题(共 20 分，每空 1 分, 在每空给出的选项中只有一个符合题目要求，把所选项前的字母填入题前的表格内)。c b a d c c b a b b b b b d b b d b a b1. 在下列特性中，哪一个不是进程的特性

2、c 。a.异步性 b. 并发性 c. 静态性 d. 动态性2. 允许多个用户以交互方式使用计算机的操作系统称为 b,允许多个用户将多个作业提交给计算机集中处理的操作系统称为 a ,计算机系统能及时处理过程控制数据并作出响应的操作系统称为d.a. 批处理操作系统 b.分时操作系统 c.多处理机操作系统 d.实时操作系统3. 实时操作系统追求的目标是 c。a. 高吞吐率 b.充分利用内存 c. 快速响应d. 减少系统开销4. 通道是一种 c。a. i/o 端口 b.数据通道c.i/o 专用处理机 d.软件工具5. 进程由就绪到执行状态由 b 完成,用户作业对应的进程是由 a建立的. a.作业调度程

3、序 b.进程调度程序 c.进程管理程序 d.交通控制程序6. 下列各项工作步骤中b不是创建进程所必需的步骤。a. 建立一个 pcb(进程控制块)b.由 cpu 调度程序为进程调度 cpu c.为进程分配内存等必要资源d.将 pcb 连接入进程就绪队列7. 下面哪种页面淘汰算法会产生 belady 异常现象b a. 最佳页面淘汰算法(opt)b. 先进先出页面淘汰算法(fifo)c.最不经常使用页面淘汰算法(lfu) d. 最近最少使用页面淘汰算法(lru)8. 操作系统中有一组特殊系统调用它们不能被系统中断在操作系统中称为 b 。a初始化程序b原语c子程序d控制模块9. 若信号量 s 的初值为

4、1，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10. 把作业地址空间使用的逻辑地址变成内存的物理地址称_为b. a.加载b.重定位c.物理化d.逻辑化11.为了进行对紧急进程或重要进程调度、调度算法应采用d。a先进先出调度算法b轮转法c短执行优先调度d优先级调度12. 最佳适应算法的空白区是c a.按大小递减顺序连在一起b.按大小递增顺序连在一起c.按地址由小到大排列d.按地址由大到小排列13. 段页式存储管理汲取了页式管理和段式管理的长处，其实现原理结合了页式和段式管理的基本思想，即b。a、用分段方法来分配和管理物理存储空间，用分页方法来管理用户地址空间。b、用分段

5、方法来分配和管理用户地址空间，用分页方法来管理物理存储空间。c、用分段方法来分配和管理主存空间，用分页方法来管理辅存空间。d、用分段方法来分配和管理辅存空间，用分页方法来管理主存空间。14. 操作系统文件管理的最重要的功能是d a.实现虚拟存储b.实现按文件内容存取c.实现文件的高速输入输出d.实现按文件名存取a.集合b.记录c.索引d.目录a.字符b.元组c.记录d.字段a.物理地址b.关键字值c.属性值d.指针15. 按所载的信息的形式，文件可分为 b 式文件和流式文件。流式文件在逻辑上是 a 的集合。为了提高 b 式文件的存取效率，往往采用索引技术。索引的本质是按记录的 b 将记录进行分

6、类或排序。三、简答题（共30分，每小题6分)4.什么是通道？又称 i/o 处理机，它具有自己的指令系统和运控部件，与处理机共享内存资源。1. 理解中断的概念；p48在程序运行过程中，出现了某种紧急事件，必须中止当前正在运行的程序， 转去处理此事件，然后再恢复原来运行的程序，这个过程称作中断。中断类型：强迫性中断，自愿性中断2. 中断优先级与中断屏蔽的原理 p52，习题 12、13、15；假如关中断后操作系统进入死循环，将会产生死机后果，系统不响应任何外部干预事件。开/关中断指令和中断屏蔽指令属于特权指令，一般用户无权访问。如果允许用户使用，用户关中断后可能影响系统对内部或外部事件的相应，也会使

7、操作系统无法活动系统控制权。可以屏蔽的中断：输入输出中断、时钟中断 不可以屏蔽的中断：访管中断、掉电中断 3.判断中断事件的性质，习题 16；一般来说，只影响应用程序自身的中断，可以由用户自行处理，包括溢出、除数为 0.可能影响其他用户或操作系统的中断只能由操作系统中断处理程序统一处理，包括地址越界，非法指令，掉电。3. 理解管态、目态、特权指令、非特权指令、目态与管态的转换？p16-17管态：系统态，核心态，是操作系统运行时所处的状态目态：用户态，是一般用户程序运行时所处的状态特权指令：只有在管态下才能执行在指命令称为特权指令（开关中断、修改地址映射寄存器、置程序状态字、停机）非特权指令：在

8、管态和目态下均可执行的指令称为非特权指令（数据传送指令、算术运算令）目态到管态的转换唯一途径是中断管态到目态的转换一般通过修改程序状态字（置 psw）来实现1. 什么是操作系统，从资源管理的角度看，操作系统应当具有哪些功能？答：操作系统是位于硬件层之上,所有其它软件层之下的一个系统软件, 是管理系统中各种软件和硬件资源使其得以充分利用, 方便用户使用计算机系统的程序集合.从资源管理的角度说，操作系统的主要功能是对计算机系统的资源进行管理即：处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理和作业管理。2. 谓死锁？产生死锁的必要条件是什么？答： 死锁(deadlock)：因多个进程竞争资源而造成的一种

9、僵局，若无外力作用这些进程将无法在向前推进。产生死锁的必要条件互斥条件。2 保持和等待条件 不剥夺条件循环等待条件。3. 程序、进程和线程的关系是怎样的？有何区别？答：进程定义为程序在并发环境中的执行过程，它与程序是完全不同的概念。主要区别是：（1） 程序是静态概念，是永久性软件资源；而进程是动态概念，是动态生亡的暂存性资源。（2） 进程是一个能独立运行的单位，能与其他进程并发执行，系统是以进程为单位分配cpu 的；而程序则不能作为一个能独立运行单位。（3）程序和进程没有一一对应关系。一个程序在工作时可以由多个进程工作，一个进程在工作时至少对应有一个程序。（4）各个进程在并发执行时会产生制约关

10、系，使各自推进的速度不可预测；而程序作为静态概念， 不存在这种异步特征。线程是进程中执行运算的最小单位，即处理机调度的基本单位。它与进程的关系是：一个线程只能属于一个进程，而一个进程可以有多个线程；资源分配给进程，同一进程的所有线程共享该进程的所有资源；4. 常用的数据传输方式有哪四种？各有什么特点？答：常见的数据传送方式有程序直接控制方式、中断控制方式、直接内存访问方式（dma）和通道控制方式。程序直接控制方式管理简单价格低廉，但要使主机等待 io 没备。而设备和 cpu、设备和设备只能串行工作；中断控制方式在某种程度上使 cpu 摆脱了等待 i/o 设备的空转现象主机和外设可以并行工作，提

11、高了主机的利用率，但由于中断次数多每次中断都要作现场保护和恢复工作系统开销较大，仍然要占用较多的 cpu 时间，而且快速的 io 设备要求中断响应要足够快。否则会造成数据丢失；dma 方式和通道控制方式都较好地解决了上述问题。从而大大减少了 cpu 的负担。dma 方式与通道控制方式相比在灵活性和功能方而仍存在定的局限性dma 方式要求cpu 执行设备驱动程序启动设备，给出存放数据的内存起始地址以及操作方式和传送字节长度等，而且一个 dma 控制器只能控制个设备。5. 存储管理中,分页和分段有何区别?答： 分页和分段都采用离散分配方式，但两者有显著的差别。1) 页是信息的物理单位分页是系统的需

12、要是为了提高内存的利用率；段是信息的逻辑单位目的在于更好地满足用户的需要(2) 页的大小固定。由系统确定一个系统只能有一种大小的页面：段的长度不固定。决 定于用户的程序。(3) 分页的作业地址空间是维的单一的线性地址空间；分段的作业地址空间是一维 的。个地址包括段号和段内地址。6. spooling 技术如何使一台打印机虚拟成多台打印机？答：将一台独享打印机改造为可供多个用户共享的打印机，是应用 spooling 技术的典型实例。具体做法是：系统对于用户的打印输出，但并不真正把打印机分配给该用户进程， 而是先在输出井中申请一个空闲盘块区，并将要打印的数据送入其中；然后为用户申请并填写请求打印表

13、，将该表挂到请求打印队列上。若打印机空闲，输出程序从请求打印队首取表，将要打印的数据从输出井传送到内存缓冲区，再进行打印，直到打印队列为空。opt:最佳算法（淘汰最长不使用）fifo：先进先出算法lru：最近最少使用算法fcfs：先到先服务sjb（sjf）：最短作业优先rr：循环轮转算法 fb：反馈排队算法hrn:最高响应比优先（rr=1+wt/bt） hpf：最高优先数优先算法操作系统的特性：并发性，共享性，异步性，虚拟性4、综合题（共 40 分)页号页面号0314261.设每个页面的长度为 1k,指令 load1,2000 的虚地址为 248，页表如下图所示，请简述地址变换过程，求出指令的

14、物理地址。（5 分）跟下面答案一样操作数虚地址 页号=2000/1024=1页内偏移量=2000 mod 1024=952根据页表可得：物理页面号为 4操作数物理地址=4*1024+452=4548指令虚地址为 248 页号=248/1024=0页内偏移量=248 mod 1024=248根据页表可得：物理页面号为 3指令物理地址=3*1024+248=332页号页面号0514261. 分页式存储管理中，设每个页面的长度为 1k, 指令的虚地址为 248，页表如下图所示， 请简述地址变换过程，求出指令的物理地址。（5 分）指令虚地址为 248 页号=248/1024=0 页号=248/1024

15、=0 页内偏移量=248 mod 1024=248根据页表可得：物理页面号为 3 物理地址=3*1024+248=33202. 假设某系统中有 3 种资源(r1，r2r3)，在某时刻系统中共有 4 个进程p1，p2，p3，p4的最大资源需求数向量和此时己分配的资源数向量分别是：系统中当前可用资源向量为(112)。 问：(1)如果进程 p2 发出资源请求向量(1，0，1)，系统能否将资源分配给它？ (2)如果进程 p1发出资源请求向量(1，0，1)呢?如果可以，请写出安全序列，如果不行，说明原因。（5 分）（1） 可以，可以找到安全序列 p2-p1-p3-p4（2） 不能，如果把 p1 的请求资

16、源分配给 p1，则系统中剩余的可用资源为（0，1，1），不能够满足其他任何进程的需求，找不到任何安全序列 ，就有可能进入死锁。3、在一个请求页式存储管理系统中，某程序的页面走向为4、3、2、1、4、3、5、4、3、2、1、5，且开始执行时主存中没有页面。当分配给该进程的物理页面数为 3 时，试用如下页面淘汰算法写出页面淘汰的过程，并计算访问过程中发生的缺页率。（缺页率的计算公式为：ns，其中 s 为进程 p 访问的页面总次数，n 为产生缺页中断的次数）（10 分）（1）fifo （2）lru(1)fifo432143543215444111555555333444442222223333311

17、n9,缺页率9/12=75% (2)lru432143543215444111555222333444444112223333335n10, 缺页率10/12=83.3%4、试计算在单道批处理系统中，采用最短作业优先和响应比高者优先时，将各作业的执行时间及顺序列出，并分别计算下表列出作业的平均周转时间和平均带权周转时间；(10 分)假定有四道作业，它们的提交时间及估计执行时间如下表所示。作业号提交时刻估计执行时间（小时）180202901239108410105作业号提交时刻估计执行时间（小时）开始时间结束时间fcfssjbhrnfcfssjbhrn1802080808010010010029

18、012100113108112125123910811210010121081084101051210812125113125（1） sjb 执行时间顺序为 1-3-4-2，如图所示。作业的平均周转时间=（10-8+12.5-9+10.8-9.1+11.3-10.1）/4=2.1平均带权周转时间=(10-8)/2+(12.5-9)/1.2+(10.8-9.1)/0.8+(11.3-10.1)/0.5)/4=2.11（2） hrn 执行时间顺序为 1-3-2-4，如图所示。作业的平均周转时间=（10-8+12-9+10.8-9.1+12.5-10.1）/4=2.275平均带权周转时间=(10-8

19、)/2+(12-9)/1.2+(10.8-9.1)/0.8+(12.5-10.1)/0.5)/4=2.606253. 设备调度算法（先来先服务，最短查找时间优先，电梯算法）（b 卷）5.假设一个单磁头磁盘组共有 200 个柱面，依次编号为 0-199，考虑对应如下柱面的访问请求序列：130，42，180，15，108，68，97假定当前磁头处于 53 柱面位置，按先到先服务、最短查找时间优先、电梯算法，引臂总移动量分别为多少？先到先服务：130-53+130-42+180-42+180-15+108-15+108-68+97-68=630最短查找时间优先：53-42+68-42+97-68+1

20、08-97+130-108+180-130+180-15=314 电梯算法：53-42+42-15+68-15+97-68+108-97+130-108+180-130=203银行家假设某系统中有 4 种资源（r1，r2，r3，r4），在某时刻系统中共有 5 个进程。进程 p1，p2，p3，p4，p5 的最大资源需求数向量和此时已分配到的资源数向量分别为进程当前已分配到资源最大资源需求p1（0，0，1，2）（0，0，1，2） p2（2，0，0，0 ）（2，7，5，0 ） p3（0，0，3，4）（6，6，5，6）p4（2，3，5，4）（4，3，5，6）p5（0，3，3，2）（0，6，5，2） 系

21、统中当前可用资源向量为（2，1，0，0）。问：（1） 当前系统是否是安全的？（2） 如果 p3 进程已发出资源请求向量（0，1，0，0），系统能否将资源分配给它？解：（1）进程的最大资源需求数减去当前进程已获得的资源数就是进程仍需的资源数。此时各个进程的仍需资源数向量为p1：（0，0，0，0） p2：（0，7，5，0） p3：（6，6，2，2） p4：（2，0，0，2）p5：（0，3，2，0）而系统的可用资源向量为（2，1，0，0），这时存在如下进程执行序列，可以使进程顺利执行完毕，所以该状态是安全的。进程可用资源数p1 完成后：（2，1，1， 2）p4 完成后：（4，4，6， 6） p5 完

22、成后：（4，7，9， 8）p2 完成后：（6，7，9， 8） p3 完成后：（6，7，12，12）2）在 p3 发出资源请求（0，1，0，0）后，假设系统把资源分配给 p3，则各进程已分配资源数为p1：（0，0，1，2） p2：（2，0，0，0） p3：（0，1，3，4） p4：（2，3，5，4） p5：（0，3，3，2）这时系统可用资源数为（2，0，0，0），各个进程仍需资源向量为p1：（0，0，0，0） p2：（0，7，5，0） p3：（6，5，2，2） p4：（2，0，0，2）p 满足资源需求的进程执行序列为进程 进程可用资源数p1 完成后：（2，0，1，2） p4 完成后：（4，3，6

23、，6） p5 完成后：（4，6，9，8）此时可用资源已不能满足 p2 或 p3 的需求，即此时系统状态是不安全的，系统将拒绝资源请求。5：（0，3，2，0）5、某寺庙共有老和尚和小和尚若干人，庙外有一口井，只能容一人打水，庙内有 6 只水桶和一口缸，缸内最多能装 30 桶水，每只桶每次只能由一人使用，缸每次只能由一人使用。小和尚负责从庙外的井里打水，老和尚使用缸里的水，老和尚取水的单位是桶。请利用信号量和 p、v 操作描述老和尚和小和尚的活动。填空 4.通道是一个独立于 cpu 的专管理（i/o ）的，它控制（外设 ）与内存之间的信息交换。5. 在多道程序环境下，系统中的设备不允许用户自行使用

24、，而必须由系统分配，为了实现设 备分配，系统所需设置的最主要的 2 个数据结构是（设备控制表 ）、（系统设备表 ）。（2）6. spooling 系统的特点有（提高了 i/o 速度 ）、（将独占设备改造为共享设备 ）、（实现了虚拟设备功能 ）。7. 虚拟设备是通过（spooling ）技术把（独享 ）设备改造成用户感觉上能够共享的设备。8. 实现 spooling 时，必须在磁盘上开辟出称为（输入井 ）和（输出井）的专门区域，以存放作业信息和作业执行结果。9. 设备驱动程序的主要任务是（启动指定设备 ）10. 磁盘和磁带这样的存储设备都是以（块 ）为单位与内存进行信息交换的。11. 引入缓冲的

25、主要目的是（改善 cpu 与 i/o 之间速度不匹配的矛盾 ）。12. 打印机是（独占 ）设备，磁盘是（共享 ）设备。1. 有一个阅览室，共有 100 个座位，读者进入时必须先在一张登记表上登记，该表为每一座位列一表目，包括座号和读者姓名等，读者离开时要消掉登记的信息：（1） 分析该问题中的同步和互斥关系。（2） 试用 pv 操作描述读者进程之间的同步关系。(10 分)答：读者的动作有两个，一是填表进入阅览室，这时要考虑阅览室里是否有座位；一是读者阅读完毕，离开阅览室，这时的操作要考虑阅览室里是否有读者。算法的信号量有三个：seats表示阅览室是否有座位（初值为 100，代表阅览室的空座位数）

26、；readers表示阅览室里的读者数，初值为 0；用于互斥的 mutex， 初值为 1。读者进入阅览室的动作描述 getin：while(true)p (seats); /*没有座位则离开*/ p（mutex） /*进入临界区*/填写登记表;进 入 阅 览 室 读 书 ; v（mutex） /*离开临界区*/ v（readers）读者离开阅览室的动作描述 getout：while(true)p（readers） /*阅览室是否有人读书*/ p（mutex） /*进入临界区*/消掉登记； 离开阅览室；v（mutex） /*离开临界区*/ v（seats） /*释放一个座位资源*/7.设有 8 个

27、进程 m1 m2 m3 m4 m5 m6 m7 m8,他们有如图所示的优先关系，试用 pv 操作实现这些进程的同步及各信号量初值。（a 卷考）有南北走向的河流如图所示,河中有用石块搭成的便桥，每个石块上最多容纳一个过河者，两个相邻石块的间距恰好为一步.西岸过河者经过石块 1,2,5,6,4,3 到达东岸，东岸过河者经过石块 3,4,7,8,2,1 到达西岸。试分析可能发生的死锁情况，给出一个无死锁、无饿死、并行度高的解法，并用 pv 操作实现。解：semaphore smax; （初值=5）semaphore s1,s2,s3,s4,s5,s6,s7,s8;(初值=1)西面过河者的活动:p(s

28、max);p(s1); /有序申请走 到 石 块 1; p(s2); /有序申请走 到 石 块 2; v(s1);p(s5);走到石块 5; v(s2);p(s6);走到石块 6; v(s5);p(s3);/有序申请p(s4);走到石块 4; v(s6);走到石块 3; v(s4);走到东岸; v(s3);v(smax);东面过河者的活动:p(smax);p(s3); /有序申请走 到 石 块 3; p(s4); /有序申请走 到 石 块 4; v(s3);p(s7);走到石块 7; v(s4);p(s8);走到石块 8; v(s7);p(s1);/有序申请p(s2);走到石块 2; v(s8);走到石块 1; v(s2);走到西岸; v(s1);v(smax);4.传递水果问题（考虑 a 卷三人的情况）voidfather( ) / 父亲进程while(1)p(s_plate);往盘子中放入一个苹果；v(s_apple);桌上有一只盘子，允许存放一个水果，父亲专向盘中放苹果，母亲专向盘中放桔子，儿子专等吃盘里的桔子，女儿专等吃盘里的苹果。只要盘子空，则父亲或母亲可向盘中放水果， 仅当盘中有自己需要的水果时，儿子或女儿可从中取出。分析：四人之间的关系：1 父亲、母亲要互斥使用盘子，所以两者之间是互斥关系；2 父亲放的苹果，女儿吃，所以两者是同步