计算机专业基础综合

计算机专业基础综合（进程管理）-试卷1（总分:56.00,做题时间：90分钟）一、单项选择题（总题数：17,分数：34.00）单项选择题1-40小题。下列每题给出的四个选项中，只有一个选项是最符合题目要求的。（分数：2.00）解析：进程处于（）等待状态时，它是处于非阻塞状态的。（分数：2.00）等待从键盘输入数据等待协作进程的一个信号等待操作系统分配CPU寸间V等待网络数据进入内存解析：下列叙述中，错误的是（）。（分数：2.00）操作系统是用户与计算机之间的接口程序的并发执行，使程序失去了顺序执行时具有的封闭性和可再现性，程序与程序的执行不再一一对应进程从一个状态到另一个状态的转换，都是靠使用不同的原语来实现的V在单CPU系统中，任何时刻处于就绪状态的进程有多个，而且只有处于就绪状态的进程经调度程序选中后才可进入运行状态解析：解析：从用户的角度看，操作系统是用户使用计算机的桥梁，用户通过操作系统的两类接口来达到操纵计算机的目的。选项A正确。选项B的叙述也是正确的，因为这正是引入进程概念的原因。进程从一个状态到另一个状态的转换是一个非常复杂的过程，除了要使用不同的原语外，有时还要借助于硬件触发器才能完成。例如，UNIX系统中，从系统态到用户态的转换要借助硬件触发器。因此，选项C错误。处于就绪状态的进程巳经获得了除CPU之外的所有资源，由于只有一个CPU，任何时刻就只能有一个进程获得CPU，而其他的就只能在就绪状态对应的队列上排队等待调度程序的调度。所以选项D也正确。进程调度是从（）选择一个进程投入运行的。（分数：2.00）就绪队列V等待队列作业后备队列提交队列解析：解析：处于就绪队列的进程是获得了除处理机以外的所有资源处于准备执行的状态。进程调度就是负责从就绪队列中挑选进程投入运行的。下列叙述中，正确的是（）。（分数：2.00）分时系统中，时间片越小，响应时间越长多道程序的引入，主要是为了提高CPU及其他资源的利用率V飞机票订票系统是分时系统PCB是进程存在的唯一标志，而程序是系统感知进程存在的唯一实体解析：解析：分时系统的响应时间T^nq，n是用户数目，而q是时间片。当在用户数目一定的情况下，时间片越小，响应时间越短。因此，选项A错误。在单道程序环境中，系统的全部资源为一个作业所独占，如果该作业在进行输入或输出时，CPU仍然被它所占有，处于等待状态。由于CPU与外设处理速度上的差异，如果采用多道程序设计技术，当某个作业输入或输出时，CPU就可处理其他的作业，其他资源也是类似的。因此，选项B正确。飞机票订票系统是实时信息处理系统。所以，选项C错误。PCB是进程存在的唯一标志，也是系统感知进程存在的唯一实体，而进程的程序部分描述了进程所要完成的功能。因此，选项D错误。一个进程被唤醒，意味着（）。（分数：2.00）该进程重新占有了CPU进程状态变为就绪V它的优先权变为最大其PCB移至就绪队列的队首解析：解析：进程被唤醒是进入就绪队列。是否插入到就绪队列的什么地方，取决于就绪的管理方法和进程调度的算法。如果进程调度是最高优先数优先，该进程按优先数插入该队列中；如果该队列是按到达的先后次序排列的，则按到达的先后插入。进程和程序的本质区别是（）。（分数：2.00）存储在内存和外存顺序和非顺序执行机器指令分时使用和独占使用计算机资源动态和静态特征V解析：解析：程序是指令的集合，而进程是可以和其他程序并发执行的程序的一次执行过程。程序可以作为资料长期保存，而进程有从产生到消亡的过程。系统感知进程的唯一实体是（）。（分数：2.00）JCBFCBPCBVSJT解析：解析：进程控制块PCB是进程存在的唯一标志。一进程在某一时刻具有（）。（分数：2.00）一种状态V两种状态三种状态四种状态解析：解析：进程可能处于就绪、运行、等待三种基本状态，但进程在任一时刻只能处于一种状态。在单处理机的多进程系统中，进程什么时候占用处理机以及决定占用时间的长短是（）。（分数：2.00）进程相应的代码长度进程总共需要运行的时间进程特点和进程调度策略V进程完成什么功能解析：解析：本题考查进程调度的时机和进程调度的策略。进程调度的时机与进程特点有关，例如，进程是CPU繁忙型还是I/O繁忙型、自身的优先级等。但是仅有这些特点是不够的，能否得到调度还取决于进程调度策略，若采用优先级调度算法，则进程的优先级才起作用。至于占用处理机运行时间的长短，则要看进程自身，若进程是I/O繁忙型，运行过程中要频繁访问I/O,也就是说，可能会频繁主动放弃CPU，所以，占用CPU的时间就不会长，一旦放弃CPU，则必须等待下次调度。若进程是CPU繁忙型，则一旦占有CPU就可能会运行很长时间，但是，运行时间还取决于进程调度策略。多数情况下，交互式系统为改善用户的响应时间，大多采用时间片轮转算法，这种算法在进程长期占用CPU到一定时间后，会强制将其换下，以保证其他进程的CPU使用权。所以，本题的正确答案应为选项C。进程从运行状态变为阻塞的原因可能是（）。（分数：2.00）输入/输出事件发生V时间片到输入/输出事件完成某个进程被唤醒解析：解析：正在运行的进程如果要申请输入或输出，这时进程的状态将从运行变为等待，将CPU让出，等待输入或输出完成。进程创建原语的任务是（）。（分数：2.00）为进程编制程序为进程建立PCB表V为进程分配CPU为进程分配所需的各种资源解析：解析：进程存在的标志是进程控制块，所以创建进程就是要创建PCB,并将有关参数填入PCB中。进程被创建后即进入（）排队。（分数：2.00）阻塞队列就绪队列V缓冲队列运行队列解析：解析：进程创建后，按就绪队列的排列顺序插入其中，等待进程调度程序的调度。多道程序系统中，（）的作用是从就绪状态中挑选一个进程投入运行。（分数：2.00）作业调度交换调度进程调度VSPOOLing调度解析：多道系统环境下，操作系统分配资源以（）为基本单位。（分数：2.00）作业指令程序进程V解析：解析：多道环境下，程序这个概念巳经难以反映程序并发执行的特点，所以，在多道环境下，为了更好地描述程序并发执行的特点，引入了进程的概念。进程是在多道环境下资源分配的基本单位。进程调度主要负责（）。（分数：2.00）选作业进入内存选一进程占有CPUV建立一进程撤销一进程解析：解析：进程调度主要负责选择下一个将要运行的进程，进程运行与进程占用CPU是同一过程。出现下列的情况可能导致死锁的是（）。（分数：2.00）进程释放资源一个进程进入死循环多个进程竞争资源出现了循环等待V多个进程竞争使用共享型的设备解析：解析：死锁的定义：两个或两个以上并发进程，如果每个进程持有某种资源，而又等待着别的进程释放它或它们现在保持着的资源，否则就不能向前推进。此时，每个进程都占用了一定的资源，但又都不能向前推进。这种现象称为死锁。死锁的起因：互斥条件，不可剥夺条件，部分分配，环路条件。二、综合应用题（总题数：11，分数：22.00）综合应用题41-47小题。（分数：2.00）解析：简述判断死锁的必要条件。（分数：2.00）正确答案：（正确答案：（1）互斥条件。进程竞争的资源必须互斥使用。（2）请求与保持条件。当前巳拥有资源的进程，仍能申请新的资源，而当该进程因为新的资源被其他进程占据而被阻塞时，它仍保持自己的资源不释放。（3）不可剥夺条件。进程申请的资源只能在使用完毕时自行释放。（4）循环等待条件。存在一个至少包含两个进程的循环等待链，链中的每个进程都在等待下一个进程所占有的资源。）解析：假定系统有三个并发进程read、move和print共享缓冲器B1和B2。进程read负责从输入设备上读信息，每读出一条记录后把它存放到缓冲器B1中。进程move从缓冲器B1中取出一条记录，加工后存入缓冲器B2。进程print将B2中的记录取出打印输出。缓冲器B1和B2每次只能存放一条记录。要求三个进程协调完成任务，使打印出来的与读入的记录的条数，次序完全一样。请用wait和signal原语写出它们的并发程序。（分数：2.00）正确答案：(正确答案：beginSR，SM1，SM2,SP：semaphore；B1，B2：record；SR：=1；SM1：=0；SM2：=1；SP：=0；cobeginprocessreadX：record；beginR：(接收来自输入设备上一条记录)X：=接收的一条记录；wait(SR)；B1：=X；signal(SM1)；gotoR；end；ProcessmoveY：record；beginM：wait(SMl);Y：=B1：Signal(SR)加工Ywait(SM2)；B2：=Y；signal(SP)；gotoM；end；ProcessprintZ：record；beginP：wait(SP)；Z：=B2；signal(SM2)打印ZgotoP；end；coend；end;)解析：举例说明，P、V操作为什么要求设计成原语(即对同一信号量上的操作必须互斥)°P(S)操作：S.value--；if(S.value<=0){RemoveaprocessPfromS.L：Wakeup(P)；}(分数：2.00)正确答案：（正确答案：例如，用P、V操作来实现进程对临界资源互斥使用。此时，只需定义一个信号量S，其初值｛1，NULL｝，并在临界区前执行P（S）操作，而在临界区后执行V（S）操作。此时P、V操作不设计成原语，那么在执行P、V操作时进程可以被中断。由于在初始状态下临界资源空闲，故应允许第一个申请临界资源的进程进入临界区使用临界资源，但如果该进程在执行到P操作的语句S.value一一后（此时S.Value的值为0）便被另一个进程中断，而那个进程也企图通过执行P（S）操作进入临界区，则第二个进程也必须执行语句S.value一，从而将S.value的值为一1，并由于S.value<0而被阻塞，而第一个进程再次获得CPU后也同样由于S.value<0而被阻塞，这就造成了临界资源虽然空闲但进程却申请不到临界资源的情况，也就是说，此时的P、V操作巳无法满足同步机制的要求。同样，一个执行P（S）操作的进程被中断后另一进程去执行V（S）操作，一个执行V（S）操作的进程被中断后而另一个进程去执行P（S）或V（S）操作，都将发生混乱而难以实现进程同步。因此，P、V操作必须设计成原语的方式。）解析：并发使得处理机的利用率得到提高，其主要原因是处理机与I/O可以同时为多个进程服务，也即处理机与I/O设备真正地并行。但是处理机的利用率提高并不是简单地将两个进程的处理机利用率相加，而是遵循一定的规律。现在有一个计算机系统采用多道程序技术实现了并发，调度算法采用时间片轮转，时间片很小可以不计进程并发时的次序。忽略计算机系统的开销。假设进程创建时间和完全占有CPU运行的确-请计算并填写下列空格切时间如下表所示。巳知其I/O繁忙率为80%，处理机的利用率为20%。

-请计算并填写下列空格正确答案：(正确答案：本题考查的是并发进程之间的计算。计算机引入多道程序设计技术主要是为提高处理机的利用率。在多道程序并发的情况下，处理机的利用率呈现出如下的规律：U=1一Pn其中，U为处理机利用率，P为I/O繁忙率，n为并发进程数。据此，对题目给定的数据进行计算，并将结果填入表格中。当1个进程运行时，处理机利用率为20%，这个进程独享该处理机，所以20%的利用率均被使用。在时刻10：00到10：10期间，进程0独享处理机。这期间，进程0实际的处理机时间为10分钟X20%=2分钟。当2个进程运行时，根据公式计算得到处理机利用率为36%，2个进程共享处理机，所以每个进程的处理机的利用率为18%。在时刻10：10到10：15期间，进程0和1共享处理机。这期间，进程0和1各自实际的处理机时间为5X36%：2=0.9分钟。当3个进程运行时，根据公式计算得到处理机利用率为49%，3个进程共享处理机，所以每个进程的处理机的利用率为16%。在时刻10：15到10：20期间，进程0、1和2共享处理机。这期间，进程0、1和2各自实际的处理机时间为5x49%-3=0.8分钟。当4个进程运行时，根据公式计算得到处理机利用率为59%，4个进程共享处理机，所以每个进程的处理机的利用率为15%。从时刻10：20开始，4个进程并发。那么，从图中可以看到，进程0巳经运行了3.7分钟，进程1运行了1.7分钟，进程2运行了0.8分钟，进程3刚运行。根据题目给出的每个进程实际占有处理机的时间，可以看出，进程0还剩余时间0.3分钟，进程l还剩余1.3分钟，进程2还剩余1.2分钟，进程3还剩余2分钟，显然，在并发并且平均使用处理机的情况下，进程结束的次序应该为0、2、1、3。首先我们计算进程0还需要运行多长时间结束。经过刚才计算得知，进程0还剩余0.3分钟，那么，在进程4并发，处理机利用率为每进程15%的情况下，尚需要时间为0.3：15%=2分钟，由此得知，到10：22时，进程0结束。进程0退出后再计算剩余进程的剩余时间，进程1，2,3分别为1.0、0.9、1.7分钟，上面巳经分析，下一个结束的进程是进程2,所以，我们计算0.9-16%=5.6分钟。注意，此时是3个进程并发了，处理机的利用率为每进程16%，此处切记不可疏忽。到10：27.6,进程2结束。同理，进程2退出以后再计算剩余进程的剩余时间，进程1、3分别为0.1、0.8分钟，上面巳经分析，下一个结束的进程是进程1，所以，0.1：18%=0.6分钟。注意，此时是2个进程并发了，处理机的利用率为每进程18%。到10：28.2,进程1结束。同样计算，进程1退出以后，进程3的剩余时间为0.7分钟，计算得出0.7-20%=3.5分钟，而此时处理机的利用率为每进程20%。到10：31.7,进程3结束。据此，填写下列各个表格和空格。根据题意计算得到U=1-0.8=0.2=20%U=1—0.82=0.36=36%1 C特图中空白括号U3=1-0.83=0.49=49%U=1-0.84=0.59=59%因此，表格填写如下:特图中空白括号-)填写如下图所示：-)解析：设有一缓冲池P,P中含有10个可用缓冲区，一个输入进程将外部数据读AP,另有一个输出进程将P中数据取出并输出，如下所示。若进程每次操作均以一个缓冲区为单位，试用记录型信号量写出两个进程的同步算法，要求写出信号量的设置。输入进程输出进程匚读入数据L：从一满缓冲区中取出数据将数据写入一空缓冲区将数据输出GOTOLGOTOL(分数：2.00)正确答案：(正确答案：(1)设置信号量mutex,empty,full初值：mutex=1,empty=10,full=0(2)设置wait,signal操作如下：输入进程输出进程L：读入数据L：wait(full)wait(empty)wait(mutex)wait(mutex)从一满缓冲区中取出数据将数据写入一空缓冲区signal(mutex)signal(mutex)signal(empty)signal(full)数据输出)解析：一个SPOOLing系统由输入进程I、用户进程P、输出进程。、输入缓冲区、输出缓冲区组成。进程I通过输入缓冲区为进程P输入数据，进程P的处理结果通过输出缓冲区交给进程O输出。进程间数据交换以等长度的数据块为单位，这些数据块均存储在同一个磁盘上，因此，SPOOLing系统的数据块通信原语保证始终满足：i+o()max。其中，max为磁盘容量(以该数据块为单位)，i为磁盘上输入数据块总数，o为磁盘上输出数据总数。该SPOOLing系统运行时：(1)只要有输入数据，进程I终究会将它放入输入缓冲区；(2)只要输入缓冲区有数据块，进程P终究会输入、处理并产生结果数据写到输出缓；中区；(3)只要输出缓冲区有数据块，进程。终究会输出它。请说明该SPOOLing系统在什么情况下死锁，并说明如何修正约束条件(1)避免死锁，同时仍允许输入数据块和输出数据块存储在同一个磁盘上。(分数：2.00)正确答案：(正确答案：(1)i+oWmax(2)当i=max，P的输出数据无处存放，i的输入数据占满磁盘时，死锁。(3)应该增加约束：i+o0。)解析：什么是AND信号量?请利用AND信号量写出生产者一消费者问题的解法。(分数：2.00)正确答案：(正确答案：此题主要考查进程与死锁的相关转换内容。(1)为解决并行所带来的死锁问题，在wait操作中引入AND条件，其基本思想是将进程在整个运行过程中所需要的所有临界资源一次性地全部分配给进程，用完后一次性释放。(2)解决生产者一消费者问题可描述如下：varmutex，empty，full：semaphore：=1，n，0；buffer：array[0..n-1]ofitem；in，out：integer：=0，0；beginparbeginproducer：beginrepeatproduceaniteminnextpwait(empty)；wait(s1，s2，s3，…，sn)； //s1，s2，s3，…，sn为执行生产者进程除empty外其余的条件wait(mutex)；buffer(in):=nextp；in：=(in+1)modn；signal(mutex)；signal(full)；signal(s1，s2,s3，…，sn)；untilfalse；endconsumer：beginrepeatwait(full)；wait(k1，k2，k3，…，kn)； //k1，k2，k3，…，kn为执行生产者进程除full夕卜其余的条件wait(mutex)；nextc：=buffer(out)；out：=(out+1)modn；signal(mutex)；signal(empty)；signal(k1，k2，k3，…，kn)；consumetheiteminnextc；untilfalse；endparendend)解析：测量控制系统中的数据采集任务把所采集的数据送一个单缓冲区，计算任务从该单缓冲区中取出数据进行计算。试写出利用信号量机制实现两者共享单缓冲区的同步算法。(分数：2.00)正确答案：(正确答案：此题主要考查进程间共享缓冲区来实现同步的相关内容。intmutex=1intempty=n；intfull=0；intin=0；intout=0：main(