2022年首都师范大学计算机科学与技术专业《操作系统》科目期末试卷A(有答案)

2022年首都师范大学计算机科学与技术专业《操作系统》科目期末试卷A（有答案）一、选择题1、下列选项中，磁盘逻辑格式化程序所做的T作是（）I.对磁盘进行分区II.建立文件系统的根目录III.确定磁盘扇区校验码所占位数IV.对保存空闲磁盘块信息的数据结构进行初始化，A.仅IIB.仅II、IVC.仅III，IVD.仅I、II、IV2、在系统内存中设置磁盘缓冲区的主要11的是（）。A.减少磁盘1/0次数，B.减少平均寻道时间C.提高磁盘数据可靠性D.实现设备无关性3、死锁与安全状态的关系是（）。A.死锁状态有可能是安全状态B.安全状态有可能成为死锁状态C.不安全状态就是死锁状态D.死锁状态一定是不安全状态4、在下述父进程和子进程的描述中，正确的是（）A.父进程创建了子进程，因而父进程执行完后，子进程才能运行B.父进程和了进程可以并发执行C.撤销了进程时，应该同时撤销父进程D.撤销父进程时，应该同时撤销子进程5、（）有利于CPU繁忙型的作业，而不利于1/0繁忙型的作业（进程）。A.时间片轮转调度算法B.先来先服务调度算法C.短作业（进程）优先调度算法D.优先权调度算法6、在可变分区分配管理中，某一作业完成后，系统收回其内存空间，并与相邻区合并，为此修改空闲区说明表，造成空闲分区数减1的情况是（）。A.无上邻空闲分区，也无下邻空闲分区B.有上邻空闲分区，但无下邻空闲分区C.无上邻空闲分区，但有下邻空闲分区D.有上邻空闲分区，也有下邻空闲分区7、采用分页或分段管理后，提供给用户的物理地址空间（）。A.分页支持史大的物理空间B.分段支持更大的物理空间C.不能确定D.一样大8、一个多道批处理系统中仅有P1，和P2两个作业，P2比P1晚5ms到达。它们的计算和I/O操作顺序如下：P1：计算60ms，I/O80ms，计算20msP2：计算120ms，I/O40ms，计算40ms。若不考虑调度和切换时间，则完成两个作业需要的时间最少是（）。A.240msB.260msC.340msD.360ms9、计算机开机后，操作系统最终被加载到（）。A.BIOSB.ROMC.EPROMD.RAM10、CPU输出数据的速度远远高于打印机的速度，为解决这一矛盾，可采用（）。A.并行技术B.通道技术C.缓冲技术D.虚存技术11、（）是操作系统中采用的以空间换取时间的技术。A.Spooling技术B.虚拟存储技术C.覆盖与交换技术D.通道技术12、CPU输出数据的速度远远高于打印机的打印速度，为解决这矛盾可采用（）。A.并行技术B.通道技术C.缓冲技术D.虚拟技术二、填空题13、破坏进程占有并等待资源条件，从而防止死锁的发生，其通常使用的两种方法是__________和__________等。14、在现代Unix系统（如SystemV）中，存贮管理大多采用__________存贮机制，把__________作为一种辅助手段。15、三代人机界面的发展是指：一维__________、二维__________、三维__________。16、从用户观点看，UNIX系统将文件分三类：__________、__________、__________。17、把并发进程中与共享变量有关的程序段称为__________18、现代计算机系统采用自成独立系统的能与主机并行工作的I/O结构，主存储器与外围设备之间传送信息的输入输出操作由__________完成。由于它能独立完成输入输出操作，所以也称为__________。19、MS-DOS操作系统中文件的逻辑结构是__________文件。20、只要涉及相同变量的若干进程的__________互斥执行，就不会造成与__________有关的错误。三、判断题21、如果输入输出所用的时间比处理时间短得多，则缓冲区最有效.（）22、磁盘上物理结构为链接结构的文件只能顺序存取.（）23、对文件进行读写前，要先打开文件.（）24、大多数虚拟系统采用OPT（）25、所有进程都挂起时，系统陷入死锁.（）26、在虚存系统中，只要磁盘空间无限大，作业就能拥有任意大的编址空间.（）27、执行系统调用时可以被中断.（）28、虚拟存储系统可以在每一台计算机上实现.（）29、参与死锁的进程至少有两个已经占有资源.（）30、进程获得处理机而运行是通过申请而得到的.（）四、名词解释题31、多道程序设计：32、响应时间：33、饥饿：34、固定分区法：35、文件控制块：36、输入井：五、简答题37、请说明在生产者一消费者问题的描述中，P操作颠倒会产生死锁吗？为什么？38、什么是设备独立性，它是如何实现的？39、影响缺页中断率的因素有哪些？40、什么是死锁？产生死锁的四个必要条件是什么？41、什么是临界区进程进入临界区的调度原则是什么六、综合题42、在一个分时操作系统中，有一个程序的功能如下：1）将文本数据从文件中读出。2）排序。3）将排好序的数据写入文件。试从分时操作系统对资源管理的角度以及进程的生命周期两方面，论述该程序从开始执行到结束，操作系统为其提供服务与控制的全过程。43、已知某系统页而长为4KB，页表项4B，采用多级分页策略映射64位虚拟地址空间。若限定最高层页表占用1页，则可以采用几层分页策略？44、3个进程P1、P2、P3互斥使用一个包含N（N>0）个单元的缓冲区。P1每次用produce（）生成一个正整数并用put（）送入缓冲区的某一空闲单元中：P2每次用getodd（）从该缓冲区中取出一个奇数并用countodd（）统计奇数个数；P3每次用geteven（）从该缓冲区中取出一个偶数并用counteven（）统计偶数个数。请用信号量机制实现这3个进程的同步与互斥活动，并说明所定义信号量的含义。要求用伪代码描述。45、有一个文件系统如图所示，图中的矩形表示目录，圆圈表示普通文件。根目录，常驻内存，目录文件组织成索引顺序文件，不设文件控制块，普通文件组织成索引文件。目录表口指示下一级文件名及其磁盘地址（各占2B，共4B）。若下级文件是目录文件，指示其第一个磁盘块地址。若下级文件是普通文件，指示其文件控制块的磁盘地址。每个目录文件磁盘块最后4B供指针使用。下级文件在上级目录文件中的次序在图中为从左至右。每个磁盘块有512B，与普通文件的页等长。普通文件的索引节点结构见，其中每个磁盘地址占2B，前10个地址直接指示该文件前10页的地址。第11个地址指示级索引表地址，一级索引表中每个磁盘地址指示一个文件也地址；第12个地址指示二级索引表地址，二级索引表中每个地址指示一个一级索引表地址：第13个地址指示三级索引表地址，三级索引表中每个地址指示个二级索引表地址。试问：1）一个普通文件城多可有多少个文件页？2）若要读取文件J中的某…页，最多启动磁盘多少次？3）若要读取文件W中的某页，最少启动磁盘多少次？4）就3）而言，为了最大限度减少启动磁盘的次数，可采用什么方法？此时，磁盘最多启动多少次？

参考答案一、选择题1、B2、A3、D4、B5、B6、D7、C8、B9、D10、C11、A12、C二、填空题13、【答案】静态分配资源、释放已占有资源14、【答案】分页式虚拟、对换技术15、【答案】命令行、图形界面、虚拟现实16、【答案】普通文件目录文件特殊文件17、【答案】临界区18、【答案】通道、输入输出处理机19、【答案】流式20、【答案】相关临界区、时间三、判断题21、【答案】：错22、【答案】：对23、【答案】：对24、【答案】：错25、【答案】：错26、【答案】：错27、【答案】：对28、【答案】：错29、【答案】：对30、【答案】：错四、名词解释题31、多道程序设计：在这种设计技术下，内存中能同时存放多道程序，在管理程序的控制下交替的执行。32、响应时间：是分时系统的一个技术指标，指从用户输入命令到系统对命令开始执行和显示所需要的时间。33、饥饿：在系统中，每个资源占有者都在有限时间内释放它所占有的资源，但资源中存在某些申请者由于某种原因却永远得不到资源的一种错误现象。34、固定分区法：内存中分区的个数固定不变，各个分区的大小也固定不变，但不同分区的大小可以不同，每个分区只可装入一道作业。35、文件控制块：用于描述和控制文件的数据结构，其中包括文件名、文件类型、位置、大小等信息。文件控制块与文件一一对应，即在文件系统内部，给每个文件唯一地设置一个文件控制块，核心利用这种结构对文件实施各种管理。36、输入井：是指为使设备与cpu速度相匹配，系统在磁盘上设置的多个缓冲区，以实现设备与cpu之间的数据交换。输入井主要用来存放由输入设备输入的信息。五、简答题37、答：如果将生产者执行的两个P操作顺序颠倒，会产生死锁。因为，在这种情况下，当缓冲区都为满时，生产者仍可顺利执行P（mutex）操作，于是它获得了对缓冲区的存取控制权。然后，当它执行P（mutex）操作时，由于没有空缓冲区它被挂起。能够将这个生产者进程释放的唯一途径是消费者从缓冲区取出了一个产品，并执行V（mutex）操作。但在此时，由于缓冲区已被挂起的生产者所占有，所以没有一个消费者能够取得对缓冲区的存取控制权。因此，出现了生产者和消费者的互相死等的局面。38、答：设备独立性即应用程序独立于使用的物理设备，在应用程序中使用逻辑设备名称来请求使用某类设备。系统在执行时，是使用物理设备名称要实现设备独立性必须由设备独立性软件完成，包括执行所有设备的公有操作软件提供统一的接口，其中逻辑设备到物理设备的映射是由逻辑设备表LUT完成的39、答：4个因素，分别是：（1）分配给程序的主存块数；（2）页面的大小；（3）程序编制方法；（4）页面调度算法40、答：死锁：当某进程提出资源申请后，使得系统中一些进程处于无休止的阻塞状态，在无外力作用下，永远不能再继续前进。产生死锁的必要条件：互斥使用资源，占用并等待资源，不可抢夺资源和循环等待资源41、答：在每个进程中访问临界资源的那段程序叫临界区，进程进入临界区的调度原则是：如果有若干进程要求进入空闲的临界区一次仅允许一个进程进②任何时候，处于临界区内的进程不可多于一个.如已有进程进入自己的临界区，则其它所有试图进入临界区的进程必须等待③进入临界区的进程要在有限时间内退出，以便其它进程能及时进入自己的临界区④如果进程不能进入自己的临界区，则应让出CPU，避免进程出现"忙等"现象.六、综合题42、【解析】从文件中读数据时，通过read系统调用完成。它首先创建一条消息，其中包含fd（文件描述符）、buffer（缓冲区）、nbytes（大小）等参数，以及表示READ类型的消息码。然后将这条消息送给文件系统，并阻塞该进程以等待文件系统的响应。文件系统在收，到消息后，以消息类型为下标查找过程表，调用相应过程处理读请求。数据输入完成后，操作系统切换到排序进程，开始进行排序上作。在排序工作结束后，操作系统调用write系统调用米完成，write系统调用将进程缓冲区中的数据写到与文件描述符关联的文件中。和read系统调用非常相似，同样需要3个参数：fd，buffer，nbytes。两个系统调用都返回所成功传送的字节数，或者发送一个错误条件的信号并返回-1。43、【解析】由页表长4KB可知，页面长为212B，页内位移占12位。由每"项页表项占4B可知，每页可有页表项20个，最高层页表的页号占10位。由于最高层页表占1页，即该页最多存放页表项个数为210个。每项指向一页，每页义存放210个页表项，依次类推，最多可采用的分页策略层数为（64-12）/10=5.2，故应为6。44、【解析】出于缓冲区是互斥资源，因此设互斥信号量为mutex。同步问题：P1、P2因奇数的放置与取用而同步，设同步信号量为odd；P1、P3因偶数的放置与取用而同步，设同步信号量为even；对空闲缓冲区设置资源同步信号量empty，初值为N。伪代码描述如下：semaphoremutex=1；semaphoreodd=0；even=0；semaphoreempty=N；processPi（）{while（true）{number=produce（）；P（empty）；P（mutex）；put（）；V（mutex）if（number2==0）V（even）；Elsev（odd）；processP2（）{while（true）p（odd）；P（mutex）：getodd（）；v（mutex）；v(empty)countodd();}}processP3(){while(){p(even):P(mutex):geteven();v(mutex);v(empty);counteven();}45、【解析】1）因为磁盘块大小为512B，所以索引块大小也为512B，每个磁盘地址大小为2B。因此，一个级索引表可容纳256个磁盘地址。同样，一个二级索引表「容纳256个一级索引表地址，一个三级索引表可容纳256个二级索引表地址。这样，一个普通文件最多可有文件页数为10+256+256×256+256×256×256=16843018页。2）由图可知，目录文件A和D中的目录项都只有两个，因此这两个目录文件都只占用一个物理块。要读文件J中的某一项，先从内存的根目录中找到目录A的磁盘地址，将其读入内存（已访问磁盘1次）。然后从目录A找出目录文件D的磁盘地