2022年天津理工大学中环信息学院计算机科学与技术专业《操作系统》科目期末试卷B(有答案)

2022年天津理工大学中环信息学院计算机科学与技术专业《操作系统》科目期末试卷B（有答案）一、选择题1、文件系统中设立打开（open）系统调用的卡要目的是（）。A.把文件从辅存读到内存B.把文件的控制信息从辅存读到内存C.把文件的FAT表信息从辅存读到内存D.把磁盘文件系统的控制管理信息从辅存读到内存2、若某文件系统索引节点（inode）中有直接地址项和间接地址项，则下列选项中，与单个文件长度无关的因素是（）.A.索引节点的总数B.间接地址索引的级数C.地址项的个数D.文件块大小3、采用时间片轮转调度算法分配CPU时，当处于执行状态的进程用完一个时间片后，它的状态是（）A.阻塞B.运行C.就绪D.消亡4、有3个作业J1，J2，J3，其运行时间分别为2h，5h，3h，假定同时到达，并在同…台处理器上以单道方式运行，则平均周转时间最短的执行序列是（）。A.J1，J2，J3B.J3，J2，J1C.J2，J1，J3D.J1，J3，J25、设与某资源相关联的信号量初值为3，当前值为1，若M表示该资源的可用个数，N表示等待该资源的进程数，则M、N分别为（）。A.0，1B.1，0C.1，2D.2，06、在一个请求分页系统中，采用LRU页面置换算法时，加入一个作业的页面走向为：1，3，2，1，1，3，5，1，3，2，1，5。当分配给该作业的物理块数分别为3和4时，在访问过程中所发生的缺页率为（）。A.25%，33%B.25%，100%C.50%，33%D.50%，75%7、解决主存碎片问题较好的存储器管理方式是（）A.可变分区B.分页管理C.分段管理D.单一连续分配8、执行系统调用的过程包括如下主要操作：①返回用户态②执行陷入（trap）指令③传递系统调用参数④执行相应的服务程序正确的执行顺序是（）A.②->③->①->④B.②->④->③->①C.③->②->④->①D.③->④->②->①9、下面说法错误的有（）。I分时系统中，时间片越短越好。II.银行家算法是防止死锁发生的方法之。III若无进程处于运行状态，则就绪和等待队列均为空。A.I和IIB.II和IIIC.I和IIID.I、II和II10、某文件占10个磁盘块，现要把该文件磁盘块逐个读入主存缓冲区，并送用户区进行分析。假设一个缓冲区与一个磁盘块人小相同，把一个磁盘块读入缓冲区的时间为100μs，将缓冲区的数据传送到用户区的时间是50μs.CPU对一块数据进行分析的时间为50us。在单缓冲区和双缓冲区结构ド，读入并分析完该文件的时间分别是（）。Α.1500μs，1000μsB.1550μs，1100μsC.1550μs，1550μsD.2000μs，2000μs11、下列关于SPOOLing的叙述中，不正确的是（）A.SPOOLing系统中必须使用独占设备B.SPOOLing系统加快了作业执行的速度C.SPOOLing系统使独占设备变成了共享设备D.SPOOLing系统利用了处理器与通道并行上作的能力12、操作系统的I/O子系统通常由4个层次组成，每-层明确定义了与邻近层次的接口，其合理的层次组织排列顺序是（）。A.用户级I/O软件、设备无关软件、设备驱动程序、中断处理程序B.用户级I/O软件、设备无关软件、中断处理程序、设备驱动程序C.用户级I/O软件、设备驱动程序、设备无关软件、中断处理程序D.用户级I/O软件、中断处理程序、设备无关软件、设备驱动程序二、填空题13、用户调用__________和__________打开文件操作来申请对文件的使用权。14、操作系统为用户提供两种类型的使用接口，它们是__________和__________程序员接口。15、为了保证操作的正确性，中央处理器设置有两种工作状态：__________和__________。16、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__________。17、当多个线程协作完成一项任务时，线程间必须通过__________来实现协作工作。18、当一个进程独占处理器顺序执行时，具有两个特性：__________、__________。19、可变分区方式管理主存时，往往采用__________重定位方式来实现地址转换。20、把存储介质上连续信息所组成的一个区域称为__________；为管理方便，经常将存储介质的__________物理单位称为。三、判断题21、打印机是一类典型的块设备.（）22、进程获得处理机而运行是通过申请而得到的.（）23、引入当前目录是为了减少启动磁盘的次数.（）24、文件目录一般存放在外存.（）25、用户程序有时也可以在核心态下运行.（）26、执行系统调用时可以被中断.（）27、存储保护的目的是限制内存的分配.（）28、选择通道主要用于连接低速设备.（）29、文件的索引表全部存放在文件控制块中.（）30、对文件进行读写前，要先打开文件.（）四、名词解释题31、就绪态：32、作业：33、响应时间：34、逻辑记录：35、紧缩：36、异常：五、简答题37、进程调度中"可抢占"和"非抢占"两种方式，哪一种系统的开销更大？为什么38、什么是操作系统？39、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？40、进程与程序是两个完全不同的概念，但又有密切的联系，试写出两者的区别。41、什么是设备独立性，它是如何实现的？六、综合题42、试分别说明操作系统与硬件、操作系统与其他系统软件之间的关系，并画出操作系，统的层次关系。43、已知系统为32位实地址，采用48位虚拟地址，页面大小4KB，页表项人小为8B；每段最大为4GB。1）假设系统使用纯页式存储，则要采用多少级页表，页内偏移多少位？2）假设系统采用一级页表，TLB命中率为98%，TLB访问时间为10ns，内存访问时间为100ns，并假设当TLB访问失败后才开始访问内存，问平均页面访问时间是多少？3）如果是二级页表，页面平均访问时间是多少？4）上题中，如果要满足访问时间<120ns，那么命中率需要至少多少？5）若系统采用段页式存储，则每用户最多可以有多少个段？段内采用儿级页表？44、请分别解释在连续分配方式、隐式链接分配方式、显式链接分配方式和索引分配方式中如何将文件的字节偏移量3500转换为物理块号和块内位移量（设盘块大小为IKB，盘块号需要占4B）。45、现有3名学生S1、S2和S3上机实习，程序和数据都存放在同一磁盘上。若3人编写的程序分别为PI、P2和P3，要求这3个学生用自编的程序调用同，个数据文件A进行计算，问：1）若文件A作为共享文件，系统应采用何种目录结构？画出示意图。2）若学生S1、S2、S3都将自己的程序名起为P，则1）中的目录结构能否满足要求？3）对于2），系统是如何使每个学生获取其程序和数据的？

参考答案一、选择题1、B2、A3、C4、D5、B6、C7、B8、C9、D10、B11、D12、A二、填空题13、【答案】建立、打开14、【答案】操作员接口、程序员接口15、【答案】管态（系统态、核心态）、目态（用户态）16、【答案】通道、输入输出处理机17、【答案】PV操作18、【答案】封闭性、可再现性19、【答案】动态20、【答案】块、卷三、判断题21、【答案】：错22、【答案】：错23、【答案】：对24、【答案】：对25、【答案】：错26、【答案】：对27、【答案】：错28、【答案】：错29、【答案】：错30、【答案】：对四、名词解释题31、就绪态：进程已经获得了除cpu之外的全部资源，等待系统分配cpu，获得cpu，进程就可以变为运行态。32、作业：用户在一次上机过程中要求计算机系统所做工作的集合。33、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。34、逻辑记录：用户构造文件时使用的一个信息单位。通常以逻辑记录为单位存取文件35、紧缩：移动某些已分区的内容，使所有作业的分区紧挨在一起，而把空闲区留在另一端，这种技术称为紧缩。36、异常：它是指来自cpu内部的事件或程序执行中的事件引起的中断6程序性中断：是指因错误地使用指令或数据而引起的中断，用于反映程序执行过程中发现的例外情况，例如，非法操作码，无效地址、运算溢出，等等。五、简答题37、答：可抢占式会引起系统的开销更大，可抢占式调度是严格保证任何时刻，让具有最高优先数（权）的进程占有处理机运行，因此增加了处理机调度的时机，引起为退出处理机的进程保留现场，为占有处理机的进程恢复现场等时间（和空间）开销增大.38、答：操作系统是计算机系统中的一个系统软件，它能有效地组织和管理计算机系统中的硬件及软件资源，合理地组织计算机工作流程，控制程序的执行，并向用户提供各种服务功能，使得用户能够灵活、方便、有效地使用计算机，并使整个计算机系统能高效地运行。39、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。40、答：两者的主要区别有：（1）进程是动态，程序是静态的；（2）进程是独立运行的单位，程序不能作为运行单位；（3）各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。41、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完成的六、综合题42、【解析】图为计算机系统的层次关系。操作系统与硬件的关系：操作系统是覆盖在硬件上的第一层软件，它管理计算机的硬件资源。操作系统为用户完成所有与硬件相关的操作，从而极大方便了用户对硬件资源的使用，并提高了硬件资源的利用率。操作系统与其他系统软件的关系：操作系统是一种特殊的系统软件，其他系统软件运行在操作系统的基础之上，可获得操作系统提供的大量服务，也就是说，操作系统是其他系统软件与硬件之间的接口。43、【解析】1）已知页面大小4KB=212B，即页内偏移量的位数为12。采用48位虚拟地址，故虚页号为48-12=36位。页表项的大小为8B，则每页可容纳4KB/8B=512=29项。那么所需多级页表的级数36/9=4，故应采用4级页表。2）系统进行页面访问操作时，首先读取页面对应的页表项，有98%的概率可以在TLB中直接读取到（10ns），然后进行地址变换，访问内存读取页面（100ns），所需时间为10ns+100ns=110ns。如TLB未命中（10ns），则要通过次内存访问来读取页表项（100ns）.地址变换后，再访问内存（100ns），因TLB访问失败后才开始访问内存，因此所需时间为，10ns+100ns+100ns=210ns.页表平均访问时间为[98%×110+（1-98%）×210]ns=112ns3）级页表的情况下，TLB命中的访问时间还是110ns，未命中的访问时间加上一次内存访问时间，即210ns+100ns=310ns，那么平均访问时间为[98%×110+（1-98%）×310]ns=114ns4）本问是在第3）小题的基础上提出的，假设快表命中率为p，则应满足[p×110+（1-p）310]ns≤120ns求解不等式，得p=95%。5）系统采用48位虚拟地址，虚拟地址空间为248B，每段最大为4GB.那么最大段数=248B/4GB=216=65536.4GB=232B，即段内地址位数为32，段内采用多级页表，那么多级页表级数（32-12）/9=344、【解析】文件的字节偏移量到磁盘物理地址的转换，关键在于对文件物理组织（或磁盘分配方式）的理解。连续分配方式是指为文件分配-段连续的文件存储空间：隐式链接分配则是指为文件分配多个离散的盘块，并将下个盘块的地址登记在文件分配到的前一个盘块中：显式链接分配则通过FAT米登记分配给文件的多个盘块号：而索引分配方式则将多个盘块号登记在文件的索引表中。同时，在FCB的物理地址字段中，还登记有文件首个物理块的块号或指向索引表的指针（对于索引分配方式）。将字节偏移量3500转换成逻辑块号和块内位移：3500/1024商为3，余数为428，即逻辑块号为3，块内位移为428。1）在连续分配方式中，可从相应文件的FCB中得到分配给该文件的起始物理盘块号，例如a0。故字节偏移量3500相应的物理盘块号为a0+3，块内位移为428。2）在隐式链接方式中，由于每个盘块中需要留出4B（通常是最后4B）来存放分配给文件的下一个盘块的块号，因此字节偏移量3500的逻辑块号为3500/1020的