江西理工大学-现代操作系统考试复习题

1、第一章：引论1.系统调用与中断的概念 。作业题解第一章引论PE1-14.陷阱和中断的主要差别是什么？答：陷阱是由程序造成的，并且与它同步。如果程序一而再地被运行，陷阱将总在指令流中相同的位置的精确发生。而中断则是由外部事件和其他时钟造成的，不具有重复性。PE1-20.有一个文件，其文件描述符是fd,内含下列字节序列：3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6,5, 3, 5.有如下系统调用：lseek (fd, 3, SEEK_SET); 从文件开头偏移量为3,此时将读写位置移到文件1, 5, 9, 2的1处Read(fd, &buffer, 4);其中lseek调用寻找文件中的字节3.在读

2、操作完成之后，buffer中的内容是什么？答：包含字节：1 , 5, 9, 2。PE1-22.块特殊文件和字符特殊文件的基本差别是什么？答：块特殊文件包含被编号的块，每一块都可以独立地读取或者写入。而且可以定位于任何块，并且开始读出或写入。这些对于字符特殊文件是不可能的。PE1-29.下面是单位转换练习：(a) 一微年是多少秒？(b)微米常称micron.那么gigamicron是多长？(c)1TB存储器中有多少字节？(d)地球的质量是 6000 yottagram, 换算成kilogram 是多少？答：这些都可以直接转换：(a) micro year = 10-6 X 365 X 24 X

3、3600 = 31.536 sec 。(b) 1km 或者 1000。(c)有240 字节，也就是 1,099,511,627,776 字节。(d)它是6 X 10 24公斤。第二章：进程与线程1 .进程的概念。答：进程是对正在运行的程序的一个抽象。是容纳运行一个程序所需要的所有信息的容 器。也可以说一个进程就是就是一个正在运行的实例。2 .进程的三种基本状态 。运行态(该时刻进程实际占用CPU 。就绪态(可运行，但因为其他进程正在运行而暂时停止)。阻塞态(除非某种外部事件发生，否则进程不能运行)。阳工Tia和的 1，里 事士卷出收 我*专储3 .进程与线程的区别答：进程是具有一定独立功能的程

4、序关于某个数据集合上的一次运行活动，进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位.线程是进程的一个实体，是CPU调度和分派的基本单位，它是比进程更小的能独立运行 的基本单位.线程自己基本上不拥有系统资源 ，只拥有一点在运行中必不可少的资源（如程序计数器，一组寄存器和栈，但是它可与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资 源.一个线程可以创建和撤销另一个线程；同一个进程中的多个线程之间可以并发执行.PE2-37.有5个批处理作用 A到E,它们几乎同时到达一个计算中心。估计他们运行的时间 分别为10, 6, 2, 4和8分钟。其优先级（由外部设定）分别为3, 5, 2, 1和4.其中5为最高优

5、先级。对于下列每种调度算法，计算其平均进程周转时间，可忽略进程切换的开 销。（a）轮转法（b）优先级调度（b）先来先服务。（按照 10, 6, 2, 4, 8次序运行）（c）最短作业优先。对a）,假设系统具有多道程序处理能力，每个作业均公平共享CPU寸间，对b）到d）,假设任一时刻只有一个作业运行。直到Z束。所有的作业都完全是CPU集型作业。答：a）对于轮转调度，每个作业在最初的10分钟内获得了 1/5的CPU,10分钟之后，C先完 成作业，在接下来的 8分钟，每个作业获得1/4的CPU,在此期间，D完成作业。剩下来的 3 个作业在以后的6分钟里各获得CPU的1/3, 一直到B结束等等。这5个

6、作业完成的时间分 别是，10, 18, 24, 28 和30 ,平均22分钟。b）对于优先级调度，B首先运行，6分钟之后完成。剩下的 4个作业完成的时间分别是14,24, 26和30.平均为18.8分钟。c）对于先来先服务。运行作业顺序从 A到E,完成时间分别为10, 16, 18, 22和30。平均 为19.2分钟。d）最短优先作业，完成的时间分别为 2, 6, 12, 20和30,平均为14分钟。PE2-41. 一个软实时系统有 4个周期，其周期分别为50ms,100ms,200ms和250ms。假设这4个事件分别需要 35ms, 20ms, 10ms 和Xms的CPU时间，保持系统可调度

7、的最大 X值是 多少？答：所使用的CPU的片断为35/50 + 20/100 + 10/200 + x/250。为了使得进程可调度，必须是 总和小于1。因此，x必须小于12.5 msec 。PE2-51.第三章存储管理1 .页面、页表、页框（物理块）、页表项等概念。-3T方的* E见百度百科（）2 . 交换的定义练习题解析：PE3-4. 在一个交换系统中，按内存地址排列的空闲区大小是：10KB, 4KB,20KB,18KB, 7KB,9KB,12KB和15KR对于连续的段请求：a) 12KB; b)10KB; c)9KB。使用首次适配算法，找出哪个空闲区？使用最佳适配、最差适配、下次适配算法呢

8、？答：首次适配：20KB， 10KB， 18KB； / 沿着段链表进行搜索，直到找到一个足够大的空闲区最佳适配：12KB，10KB，9KB；/找出能够容纳进程最接近实际需要的空闲区，最差适配：20KB，18KB，15KB；/总是分配最大的可用区的空间下次适配：20KB，18KB，9KB。/同首次适配，但记录空闲区当时位置，下次从此处进行搜索PE3-10. 假设一个机器有48位虚拟地址和32 位的物理地址。(a) 假设页面大小是4KB, 如果只有一级页表，那么在页表里有多少页表项？请解释。b)假设同一系统有 32个TLB表项，并且假设一个程序的指令正好能放入一个页，并且该程序顺序地从有数千个页的

9、数组中读取长整型元素。在这种情况下TLB 的效果如何？答：(a) Weneed one entry for each page, or 2= 16 x 1024 x 1024 entries, sincethere are 36 = 48- 12 bits in the page number ?eld.(b) Instruction addresses will hit 100% in the TLB. The data pages will have a 100hit rate until the program has moved onto the next data page. Sin

10、ce a 4-KB pagecontains 1,024 long integers, there will be one TLB miss and one extra memory access for every 1,024 data references.(a)因为有36 =48 - 12 位的页号字段，所以每一页我们需要一个页表项，或者 224 = 16 X 1024 X 1024 页表项(c) TLB 访问的命中率达100%。在指令访问下一个页面之前读取数据的命中率是100%，一个4KB大小的页面包含1024个长整型数据，每访问1024个数据就会有一次 TLB失效和一个额外的内存的存

11、取。解析：偏移量是12 位，则页面长度是212 = 4KB, 共有220个页面，PE3-12. 一个 32 位地址的计算机使用两级页表。虚拟地址被分成9 位的顶级页表域、11 位的二级页表域和一个偏移量，页面大小是多少？在地址空间中一共有多少个页面？答：偏移量=32 - 9 - 11 = 12 (位)，所以页面大小为：212 = 4KB,页面数为：232/2 12=220。PE3-22.如果将FIFO页面置换算法用到 4个页框和8个页面上，若初始时页框为空， 访问 字符串为0172327103,请问会发生多少次缺页中断？如果使用LRU算法呢？答：FIFO的页框如下： 0 1 7 2 3 2 7

12、 1 0 3X 0 1 7 2 3 3 3 3 0 0X x 0 1 7 2 2 2 2 3 3X x x 0 1 7 7 7 7 2 2X x x x 0 1 1 1 1 7 7LRU的页框如下：0 1 7 2 3 2 7 1 0 3X 0 1 7 2 3 2 7 1 0 3X x 0 1 7 2 3 2 7 1 0X x x 0 1 7 7 3 2 7 1X x x x 0 1 1 1 3 2 7FIFO发生6次缺页中断，LRU发生7次缺页中断。R位和M位如下所PE3-28 一个计算机有4 个页框，装入时间、上次访问时间和每个页面的示(时间以时间滴答为单位)：贝囿装入时间上次访问时间RM0

13、126280101：2302650112140270003111028511a)NRU算法置换哪个页面？ b)FIFO算法置换哪个页面? c)LRU算法置换哪个页面？d)第二次机会算法置换哪个页面？答：a)页面2b)页面3c)页面1d)页面2解析：按照装入时间排序先被装入的是页面是3、0、2最后是1,对于FIFO算法，则将置换表页面 3,置换掉。对于第二机会算法，在3、0、2、1中检查最老页面的 R位，如果R位为0.则置换，所以置换出较老的页 面2.对于NRUT法，按照(R,M的次序(0,0), (0,1),(1,0),(1,1)给上述4个页面排序得(0, 0) , (0,1), (1,0),

14、 (1,1)分别代表了页面 2、1、0、3,所以类编号最小的是页面 2,置 换它。对于LRU算法，核心思想是：置换出未使用最长的页面，所以根据上次访问时间最远到近排序得： 1、2、0、3.所以置换出页面1.第四章，文件系统练习题解析：PE4-15.考虑图4-13中的i节点。如果它含有用 4个字节(即4B)表示10个直接地址，而且所有的磁盘块大小是1024B(1KB),那么文件最大可能有多大？答：间接块可以保存 256个磁盘地址。与10直接的磁盘地址总加起来，最大文件有266块。由于每块为1KB,最大的文件是 266KB。PE4-28.考虑图4-21背后的思想，目前磁盘平均寻道时间为8ms,旋转

15、速率为15000rpm,每道为262144字节(218B=28KB=256KB 。对大小各为 1KR 2KB和4KB的磁盘块，传送速率 各是多少？答：于15000 rpm (每分钟旋转)，每旋转一周需 60/15000 = 0.004 秒=4 ms 。那么读 取k字节的平均存取时间为 8 ms(寻道时间)+ 2 ms(旋转延迟：4 ms/2) + (k / 262144) * 4 ms(读取k字节的时间)。对于1 KB, 2 KB, 4 KB的块，访问时间分别为 10.015625 ms, 10.03125 ms和10.0625 ms(几乎没有什么不同)。其数据速率分别为 102240 B/s

16、ec , 204162 B/sec , 407056 B/sec(秒)。解析：读取K个字节的块所需的时间的公式由以上化简是：t= 10 + (K/256)*4, 将k = 1KB、2KR 4KB分别代入可得 t1 =10.015625 ms,t2 =10.03125 ms,t4 = 10.0625 ms;那么其数据速率 U1 = 1024B /(t1*10 -3) = 102240B/sec, 同样依次求出 U2, U4;PE4-32. 一个UNIX系统使用1KB磁盘块和4字节磁盘地址。如果每个i节点中有10个直接表项以及一个一次间接块、一个二次间接块和一个三次间接块，那么文件的最大尺寸是 多

17、少？答：一个i节点可存储10个磁盘地址。一个 一次间接块存储 256个磁盘地址。一个二次间 接块存储2562磁盘地址。一个三次间接块存储2563磁盘地址。把这些全部加起来，我们得到的最大文件大小 16843018块，约16.06 GB.解析：由于1KB = 2 10B= 1024B,所以1KB磁盘块可以容纳的磁盘地址个数是21B/4 = 2 8(个)=256 个。所以文件大小是( 10+256+2562+2563) * 4 )B第五章 输入 / 输出练习题解析：PE5-11. 以下各项工作是在四个I/O 软件层的哪一层完成的？(a) 为一个磁盘读操作计算磁道、扇区、磁头。(b) 向设备寄存器写

18、命令。(c) 检查用户是否允许使用设备。(d) 将二进制整数转换成ASCII 码以便打印。答： a) 设备驱动程序b) 设备驱动程序；c) 设备无关的软件；d) 用户级软件。PE5-24. 磁盘请求以柱面10、 22、 20、 2、 40、 6和 38 的次序进入磁盘驱动器。寻道时每个柱面移动需要6ms,以下各算法所需的寻道时间是多少？a) 先来先服务。 b) 最佳柱面优先c) 电梯算法(初始化向下移动)d) 改进的电梯算法(始终向上)20.柱面 = 146*6 = 876 msec.柱面= 60*6 = 360msec.柱面 = 58 *6 = 348 msec.柱面= 66 *6 =396

19、msec.在各情形下，假设磁臂起始于柱面答： (a)10+12+2+18+38+34+32=146(b) 0+2+12+4+4+3+2 = 60(c) 0+2+16+2+30+4+4 = 58(d) 0+2+16+2+38+4+4 = 66PE5-44. 一台笔记本电脑被设置成最大的利用功率节省特性，包括在一段时间不活动之后关闭显示器和硬盘。一个用户有时在文本模式下运行UNIX程序，而在其他时间使用 X窗口系统。他惊讶地发现当他使用仅限文本模式的程序时，电池寿命想当长。为什么？答：在显示X窗口系统时，会比使用文本模式程序时使用更多的内存和虚拟内存。所以对 x 窗口来说将硬盘闲置一段足够长的时间

20、而导致其自动关闭电源是不太可能的。第六章 死锁知识点：1. 死锁的概念，产生死锁的4 个必要条件。答： 死锁的定义：如果一个进程中的每个进程都在等待只能由该进程集合中的其他进程才能引发的事件，那么，该进程结合就是死锁。产生死锁的4 个必要条件：a) 互斥条件。b) 占有和等待条件c) 不可抢占条件d) 环路等待条件。2. 处理死锁的4 种方法。答： 1) 忽略该问题(产生的死锁)。2)检测并恢复。3)仔细对资源进行分配，动态地避免死锁。4)通过破坏引起死锁的四个必要条件之一，防止死锁的产生。3. 打破死锁的4 个条件。答： a) 破坏互斥条件。b) 破坏占有和等待条件c) 破坏不可抢占条件d)

21、破坏环路等待条件。4.死锁的避免-银行家算法。练习题解析：PE6-16.仔细考察图6-11b.如果D再多请求1个单位，会导致安全状态还是不安全状态？如 果换成C提出同样的请求，情形会怎样？巳宥 数量或人 请求A16B15C24D47空闲：2答：D请求会导致不安全状态，但C请求是安全的PE6-22.一个系统有4个进程和5个可分配资源，当前分配和最大需求如下:已分配资源最大需求量可用资源进程A1 0 2 1 11 1 2 1 20 0 X 1 1进程B2 0 1 1 02 2 2 1 0进程C1 1 0 1 02 1 3 1 0进程Dp 1 1 1 01 1 2 2 1若保持该状态是安全状态，X的

22、最小值是多少？答：各进程所需资源的矩阵如下：0 1 0 010 2 1 0 01 0 3 0 0 0 0 1 1 1（可用）0 0 X 1 1如果x=0,会立即陷入死锁，如果x=1,进程D可以运行。当进程D完成时，可用的资源是11221. 此时进程A可以运行，A完成释放资源后，可用资源是 21432,此时进程C可以运行了， C 完成，可用资源 32442,进程B可以运行。所以避免死锁的最小的 X=1.PE6-29.解释死锁、活锁和饥饿的区别。答：死锁：一组进程中，每个进程都因等待由改组进程中的另一进程所占有的资源而导致阻塞。活锁：若每个进程使用2种资源，如果进程 A线运行并得到资源1,然后进程

23、2运行并得到资源2,以后不管哪个进程运行都不会有任何进展，但是哪一个进程都没有被阻塞。饥 饿：一些策略用来决定什么时候谁获得什么资源，使一些进程永远得不到服务操作系统一些重要知识点：1产生死锁的必要条件有哪些？答：1互斥条件。2请求和保持条件。3不剥夺条件。4环路等待条件。2进程调度算法有哪些？答：1先来先服务调度算法。2短作业优先调度算法。3高优先权先调度算法。4基于时 间片的轮转调度算法。3多道批处理系统的优缺点？答：1资源利用率高2系统吞吐量大3平均周转时间长4无互交能力4 进程与程序是两个完全不同的概念，但又有密切联系，试写出两者区别?答： 1 进程是动态的，程序是静态的2 进程是独立

24、运行的单位，程序不能作为运行单位3 个进程间在并发执行过程中会产生相互制约关系，而程序由于是静态的，所以不存在异步特征5 设备分配时应考虑那些因素？答： 1 设备的固有属性2 设备分配算法3 设备分配中的安全性。6 什么是操作系统，主要功能？答： 操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源，有效地组织多道程序运行的系统软件，是用户与计算机之间的接口。操作系统的主要功能包括：存储器管理，处理机管理，设备管理，文件管理以及用户接口管理。7 操作系统中存储管理的主要功能是什么？什么叫虚拟存储器？答：内存分配，地址映射，内存保护，内存扩充。虚拟存储器是用户能作为可变至内存对待的存储空间，具有请求调入和置换功能，在这种计算机系统中虚地址被映象成实地址，是由操作系统提供的一个假想的特大存储器。8 进程控制块中的信息有哪些？答： 1 进程标识符2 处理机状态3 进程调度信息4 进程控制信息9 什么是 SPOOLing?答：为了缓和CPU的高速性与I/O设备低速性之间的矛盾而引入脱机输入/输出技术。