操作系统原理 24春江苏开放大学考试资料答案

一、单选题（共14题）1．与虚拟存储技术不能配合使用的是（）A、分区管理2．在段页式存贮管理系统中，若采用直接地址转换，为访问一内存数据，至少要（）次访问主存。C、33．现代操作系统的基本特征是（）、资源共享和操作的异步性C、程序的并发执行4．CPU对通道的请求形式是()C、通道命令5．在下列特性中，不是进程的特性的是（）C、操作性6．若P、V操作的信号量S初值为2，当前值为－1，则表示有（）个等待进程B、17．操作系统是一种()A、系统软件8．进程是程序的执行过程，可以处于不同的状态，各自向前推进的速度是不可预知的，这种性质称作进程的()C、异步性9．()是直接存取设备。A、磁盘10．在计算机系统中，操作系统是()A、处于裸机之上的第一层软件11．当硬件中断装置发现有事件发生时，就会中断正在占用CPU的程序的执行，让操作系统的()占用CPUC、中断处理程序12．一个进程被唤醒意味着（）B、进程状态变为就绪13．通道是一种（）D、专用处理机14．.分布式操作系统与网络操作系统本质上的不同在于（）D、系统中多台计算机协作完成同一任务二、判断题（6题）1．进程之间的状态变化，一定在PCB中反映出来。（）【答案】正确。2．当进程完成I/O后，进程的状态由等待变为运行。（）【答案】错误。3．中断屏蔽是不允许发生中断。（）【答案】错误4．Ｏ.Ｓ的特征之一为并行性，所谓并行性是指多个进程同时处于运行状态（）【答案】错误5．分区式存储管理方式能够实现虚拟存储器。（）【答案】错误。6．存储管理中的“最坏适应算法”的性能最不好。（）【答案】错误三、多选题（6题）1．进程所具有的基本状态包括_________。（B）运行状态（D）就绪状态（E）等待状态2．进程所具有的基本特征包括_________。（A）动态性（C）并发性（E）异步性3．一个进程通常包括_________。（A）程序（C）数据（E）进程控制块（PCB）4．运行状态的进程由于某种原因可能变为_________。（A）就绪状态（B）等待状态5．进程调度算法中，可以设计成“可抢占式”的算法有_________。（B）优先数调度算法（D）时间片轮转调度算法6．从中断事件的性质来说，一般中断包括_________。（A）硬件故障中断（B）程序中断（C）外部中断（D）输入输出中断（E）访管中断四、简答题（共四题）1．设有三个进程A，B，C,进程A和进程B各需要运行3毫秒的处理器时间，而进程C却要24毫秒的处理器时间，分别考虑当三个进程到达顺序为A，B，C时及C，B，A时，用先来先服务进行调度时各自的平均等待时间。【解析】当三个进程到达顺序为A，B，C时，按照先来先服务的顺序，进程A先占用处理器，进程B需等待3毫秒后才能去占用处理器，进程C在等待6毫秒的时间后可以占用处理器。于是，它们的平均等待时间为（0＋3＋6）／3=3毫秒。如果进程是按C,B,A的次序排入队列，则进程C先占用处理器运行24毫秒后才能让进程B占用，即进程B需等待24毫秒，而进程A在等了27毫秒后才可占用处理器，现在这三个进程的平均等待时间为（27＋24＋0）/3=17毫秒。可见当运行时间长的进程先就绪的话，先来先服务算法使系统效率受到影响。2．什么是“抢占式优先级调度”和“非抢占式优先级调度”？【解析】采用“非抢占式”调度时，一旦有某个高优先数的进程占用了处理器，就一直让它运行下去直到该进程由于自身的原因主动让出处理器或进程执行结束而让出处理器。此时，进程调度才重新再按优先数选择另一个占用处理器的进程。采用“可抢占式”的调度，这种方式是严格保证任何时刻，总是让具有最高优先数的进程在处理器上运行。也就是说，当某一进程在处理器上运行时，一旦有另一个更高优先数的进程就绪，进程调度就要剥夺正在处理器上运行的进程使用处理器的权力，抢回分配给它的处理器，而把处理器让具有更高优先数的进程使用。这种抢占式的优先数调度算法在实时系统中很有用。例如，在实际系统中可把处理紧急情况的报警进程赋予最高优先数，一旦有紧急事件发生时，触发报警进程就绪，进程调度就让这个报警进程抢占处理器进行紧急处理和发出警告信号。3．时间片轮转调度算法中，时间片值的选取对系统有什么影响？【解析】时间片取值的大小关系到计算机系统的效率和用户的满意度，所以，时间片的值应根据进程要求系统给出应答的时间和进入系统的进程数来决定。如果要求系统快速应答则时间片小一些，这样使轮转一遍的总时间减少而可对进程尽快应答。如果进程数少，则时间片可以大一些，这样可减少进程调度的次数，提高系统效率。对每个进程可规定相同的时间片，但有的系统对不同的进程规定不同的时间片，例如，对很少使用外围设备而需要运算时间长的进程，给一个大一些的时间片，以达到减少调度次数，加快进程执行速度的目的。但应注意到，时间片值过大时该算法退化为先来先服务；时间片值过小时，加重系统开销。4．引起“进程切换”的时机有哪些？【解析】我们把处理机从一个进程转到另一个进程称为“进程切换”。引起“进程切换”的时机有以下几种情况：（1）一个进程从运行状态变为等待状态。（2）一个进程从运行状态变为就绪状态。（3）一个进程从等待状态变为就绪状态。（4）一个进程运行完成而撤离系统。论述题（共2题）1．给出中断响应的系统流程。【解析】每一个程序都要有一个程序状态字（PSW）来刻画本程序的执行状态，在单处理器的计算机系统中整个系统设置一个用来存放当前运行进程的PSW的寄存器，该寄存器称为“程序状态字寄存器”。为了说明中断响应过程，我们区分三种PSW：（1）存放在程序状态字寄存器中的PSW是当前正占用处理器的进程的PSW，称“当前PSW”。（2）出现中断事件后，要由操作系统的中断处理程序占用处理器，让中断处理程序处理出现的中断事件。我们把中断处理程序的PSW称“新PSW”，新PSW中存放着中断处理程序的入口地址。（3）中断处理程序在占用处理器前，必须把被中断进程的PSW保护好，以便该进程在适当的时候能使被中断时的情况继续执行。把保护好的被中断进程的PSW称“旧PSW”。当中断装置发现中断事件后，首先把出现的中断事件存放到程序状态字寄存器中的中断码位置，然后把程序状态字寄存器中的“当前PSW”作为“旧PSW”存放到预先约定好的主存固定单元中保护起来，再把已经确定好的操作系统处理程序的“新PSW”送到程序状态字寄存器，成为“当前PSW”，这一过程称“交换PSW”。中断装置通过交换PSW使被中断进程让出处理器，且使处理器按照中断处理程序的“新PSW”控制执行。于是，中断处理程序就占用了处理器，它先从保存好的旧PSW中取出中断码，分析发生的具体事件，从而可完成对中断事件的处理。一个进程占有处理器运行时，可以由于各种不同的事件发生而被中断。对各类不同的事件操作系统的处理是不同的，一般来说，对每一类事件都要有该类事件的处理程序，每一类处理程序都有一个“新PSW”。中断装置发现中断事件后应按中断事件类让相应的中断处理程序占有处理器，为此，可预先约定一些主存固定单元用来分别存放各类中断处理程序的“新PSW”和由于各种不同原因被中断的进程的“旧PSW”，发生哪类中断事件就交换哪一类的新、旧PSW。具体处理过程如下：中断装置发现中断事件后把中断事件存入程序状态字寄存器中当前PSW的中断码位置；把当前PSW保存起来，根据发生的事件类找出事件对应的旧PSW位置（假设发生的是外部中断事件），把当前PSW保存到该位置上；把该类事件处理程序的新PSW送入程序状态字寄存器，处理器就按这个新PSW控制处理该事件的中断处理程序执行。2．给出不同中断事件的中断处理程序的处理。【解析】各类中断事件的处理原则大致如下：（1）硬件故障中断事件的处理排除这类故障必须进行人工干预，因此处理这类事件只能是输出一些故障信息。例如，当主存储器的奇偶校验或海明校验装置发现主存储器读写错误时，产生故障中断事件，中断处理程序要把访问该主存单元的进程状态改成“等待干预”，向操作员报告出错主存单元的地址和错误性质。待操作员排除故障后重新启动进程，使“等待干预”状态的进程变成“就绪”状态。（2）程序中断事件的处理程序中断事件往往与程序的具体编制有关，不同的用户对出现的事件可以有不同的处理要求，所以，中断处理程序可把出现的事件转交给用户自行处理。如果用户对发生的事件没有提出处理办法，那么操作系统就把发生事件的进程名、程序断点、事件性质等报告给操作员。（3）外部中断事件的处理用户可以用控制板上的中断键请求调用操作系统的某个特定功能。所以，当按压了一个中断键产生一个外部中断事件时，处理该事件的程序根据中断键的编号把处理转交给一个特定的例行程序。时钟是操作系统进行调度工作的重要工具，在UNIX系统中，硬件按电源频率每隔20毫秒产生一次中断请求。处理程序累计时钟中断次数用来调整日历时钟时间。只要在开机时置好开机时刻的年、月、日、时、分、秒，以后根据时钟中断的次数可计算出当前的时间。也可把时钟作为定时闹钟，先确定一个定时时间，只要把当前的日历时钟时间与定时的时间相加就得到唤醒时间，处理程序每隔一段时间（例如1秒钟）把日历时钟时间与唤醒时间比较，当日历时钟时间>=唤醒时间，就表示定时的时间到了，起到闹钟的作用。（4）输入/输出中断事件的处理I/O中断通常包括：I/O正常结束和I/O错误，不同的情况系统采用不同的处理方法，详见第五章的介绍。（5）访管中断事件的处理这类中断事件表示正在运行的进程要调用操作系统的功能，中断处理程序可设置一张“系统调用程序入口表”，中断处理程序按系统调用类型号查这张入口表，找到相应的系统调用程序的入口地址，把处理转交给实现调用功能的程序执行。综上所述，在多数情况下，中断处理程序只需作一些保护现场。分析事件性质等原则性的处理，具体的处理可由适当的例行程序来完成。因此，中断处理程序可以创建一些处理事件的进程，具体的处理就由这些进程来实现。七、应用题（共二题）1．某系统中进程有如下的状态变化图：请回答下列问题：（1）该系统采用了怎样的进程调度算法？说明理由。（2）把图中发生①-④的状态变化原因填入下表中。变化变化原因①②③④解析（1）该系统采用的是“时间片轮转调度算法”。该调度算法让就绪进程按就绪的先后次序排成队列，每次总是选择就绪队列中的第一个进程占用处理器，但规定只能使用一个“时间片”。如果一个时间片用完，进程工作尚未结束，则它也必须让出处理器而被重新排到就绪队列的末尾，等待再次运行，当再次轮到运行时，重新开始使用一个新的时间片。这样，就绪队列中的进程就依次轮流地占用处理器运行。（2）变化变化原因①进程到达就绪队列头，从就绪状态变为运行状态。②运行的时间片到，从运行状态变为就绪状态，进入就绪队列末尾排队，等待调度。③运行过程中，进程申请IO，从运行状态变为等待状态，进入等待队列等待IO完成。④进程所申请的IO完成，进入就绪队列末尾排队，等待调度。设某系统采用可抢占的优先级进程调度算法，系统在某一段时间内有A、B、C三个进程，进程C优先级最高，进程A优先级最低，进程B优先级介于进程A、C之间，它们的就绪时刻、计算与I/O所需时间如下表所示：进程进程就绪时刻计算时间I/O操作时间计算时间ABC0ms10ms15ms15ms25ms3ms10ms15ms20ms5ms10ms10ms（1）若系统采用多道方式运行，给出这三个进程运行完成总共所需的时间（2）采用多道方式运行比采用单道方式运行节省多少时间。解析（1）若系统采用多道方式运行，这三个进程运行完成总共所需的时间为68ms。（2）采用单道方式运行，这三个进程运行完成总共所需的时间为113ms采用多道方式运行比采用单道方式运行节省时间：113-68=45ms一、单选题（共20题）1.Linux系统中的进程调度（）D、抢占式优先级2．在固定分区的系统中,程序的重定位由（）完成C、连接装入程序3．操作系统对缓冲区的管理属于（）的功能。B、设备管理4．进程被创建后，最初处于()状态A、就绪5．动态分区分配按进程的需求量分配内存分区，所以（）D、分区的长度不是预先固定的，分区的个数是不确定的6．操作系统中利用信号量和P、V操作()C、可实现进程的互斥和同步7．在单CPU系统中，若干程序的并发执行是由（）实现的。C、进程8．通道是一个独立于CPU、专门负责输入／输出的处理机它控制（）与内存之间的信息交换C、外设或外存9．在目标程序装入内存时，一次性完成地址修改的方式是（）.A、静态重定位10．SPOOLing技术可以实现设备的（）分配。A、虚拟11．操作系统中必不可少的调度是（）A、作业调度12．进程调度是从进程的()中选择一个进程投入运行。C、就绪队列13．磁盘上的文件是以()为单位读写的。A、块14．文件系统实现按名存取主要是通过()来实现的。B、查找文件目录15．为了使系统中各部分资源得到均衡使用，就必须选择对资源需求不同的作业进行合理搭配，这项工作是由（）完成的。A、作业调度16．下列四个操作系统中，是分时系统的为()C、UNIX17．在一段时间内，只允许一个进程访问的资源称为()C、临界资源18．在操作系统中，作业处于（）状态时，已处于进程的管理之下。B、执行20．在页式存储管理中，每当CPU形成一个有效地址时，则要查找页表，这一工作是由()实现的。C、硬件自动二、判断题（共6题）1．分区式存储管理方式能够实现虚拟存储器。（）【答案】错误。2．存储管理中的“最坏适应算法”的性能最不好。（）【答案】错误。3．存储管理中如果采用覆盖技术，程序的覆盖结构是系统自动进行的。（）【答案】错误。4．请求页式管理中，为了实现请调一页的功能，在页表中必须增加两个数据项，它们是标志位和磁盘地址位。（）【答案】正确。5．在可变分区中，采用动态重定位进行地址转换，重定位寄存器（基址寄存器）的值可以变化。（）【答案】正确。6．请求页式管理中，只要发生缺页中断，就应该淘汰内存中的一页，然后将当前要访问的页放入内存。（）【答案】错误。三、多项选择题（共7题）1．运行状态的进程由于某种原因可能变为（）。A、就绪状态B、等待状态2．进程调度的方式通常有（）A、可剥夺B、非剥夺3．以下有关文件的叙述中正确的是（）A、为文件设置口令可实现对文件的保密B、计算机组织、存取和保存信息是通过文件系统实现的C、UNIX操作系统和MS-DOS等都采用无结构（流式）文件4．虚拟存储器的容量是由计算机系统（）确定的A、地址结构B、外存容量5．进程具有哪些基本特征（）A、动态性B、并发性C、异步性6．操作系统相应的组成部分是（）A、处理机管理B、存储器管理C、设备管理D、文件系统7．下列属于“通道”特征的是__________A、负责数据输入输出工作B、可以与CPU并行工作C、一个通道可连接多个控制器简答题（4题）1．简述内存空间的分配和回收的含义与处理方法。【解析】一个作业进入内存时操作系统需将其变为进程，并为进程分配内存空间。进程运行结束时，操作系统应将其所占用的内存空间收回。存储管理设置一张表格记录内存的使用情况，即哪些区域尚未分配，哪些区域已经分配以及分配给哪些进程等。系统根据申请者的要求按一定策略找出足够的空间分配给申请者。若不能满足申请要求，则让申请者处于等待内存资源的状态，直到有足够的内存空间时再实施分配。当内存中某个作业撤离或主动归还内存时，存储管理要进行一系列操作回收内存空间，使之成为可供分配的空闲区域（也叫自由区）。2．内存空间的共享的含义与基本要求。【解析】内存共享是指两个或多个进程共用内存中相同的区域，存储共享的内容可以是程序的代码，也可以是数据。如果是代码共享，则共享的代码必须是纯代码，或称“可再入程序”，即它在运行过程中不修改自身。代码共享的目的是节省内存，通过数据共享也可以达到节省内存的目的，同时还可以实现进程间通信。3．存储保护包括哪几方面。【解析】在多道程序系统中，内存中既有操作系统，又有许多进程。为使系统正常运行，避免内存中各程序相互干扰，必须对内存中的程序和数据进行保护。存储保护包括两方面的内容：（1）防止地址越界每个过程都具有其相对独立的进程空间，如果进程在运行时所产生的地址超出其地址空间，则发生地址越界，侵犯其他进程的空间，也可能侵犯操作系统空间，导致系统混乱。（2）防止非法操作对于允许多个进程共享的公共区域，每个进程都有自己的访问权限。例如，有些进程可以执行写操作，而其他进程只能执行读操作等等。因此，必须对公共区域的访问加以限制和检查。存储保护一般以硬件保护机制为主，软件为辅，因为完全用软件实现系统开销太大，速度成倍降低。当发生越界或非法操作时，硬件产生中断，进入操作系统处理。4．什么叫地址重定位，它有哪两种基本方法。【解析】在多道程序系统中，每个用户不可能用内存的物理地址来编写程序。程序在装入内存之前，为逻辑地址形式，有时甚至在装入内存后，仍为相对地址形式。为了保证CPU执行程序指令时能正确访问存储单元，需要将程序中的逻辑地址转换为运行时可由机器直接寻址的物理地址，这一过程称为地址映射或地址重定位。地址映射又可分成两类：（1）静态地址映射。在程序被装入到内存的过程中实现逻辑地址到物理地址的转换，这种方式又称静态重定位。（2）动态地址映射。当执行程序过程中要访问指令或数据时，才进行地址变换，把逻辑地址转换为要访问的物理地址，这种方式又称为动态重定位。采用静态重定位时，程序被装入到内存后其位置是不能移动的。动态重定位需要依靠硬件地址映射机制完成，一般需要硬件提供寄存器等资源，但程序在内存中是可以移动的。五论述题（共两题）1.在计算机系统中操作系统处于什么地位？解析操作系统是裸机之上的第一层软件，与硬件关系尤为密切。它不仅对硬件资源直接实施控制、管理，而且其很多功能的完成是与硬件动作配合实现的，如中断系统。操作系统的运行需要有良好的硬件环境。这种硬件配置环境往往称作硬件平台。操作系统是整个计算机系统的控制管理中心，其他所有软件都建立在操作系统之上。操作系统对它们既具有支配权力，又为其运行建造必备环境。因此，在裸机之上每加一层软件后，用户看到的就是一台功能更强的机器，通常把经过软件扩充功能后的机器称为“虚拟机”。在裸机上安装了操作系统后，就为其他软件的运行和用户使用提供了工作环境。往往把这种工作环境称作软件平台。2.常用的页面调度算法有哪些，给出它们各自的算法。【解析】（1）先进先出调度算法（FIFO）：该算法淘汰进入内存时间最长的页面，这是一种简单的页面淘汰算法。FIFO算法有可能产生异常现象（Belady异常），即当分给一个进程的页面数增多时，缺页中断次数反而增加。（2）最近最少使用调度算法（LRU）：该算法淘汰上一次访问时间距当前时间间隔最长的页面。该算法是依据局部性特征提出的，认为末被使用时间最长的页面，那么它很可能最近不被使用，故应淘汰。LRU算法的实现开销较大，需要有硬件支持。（3）最近最不经常使用调度算法（LFU）：该算法淘汰最近一段时间内，访问次数最少的页面。七应用题（共两题）（1）是否所有的共享资源都是临界资源？为什么？不是所有的共享资源都是临界资源。因为临界资源是一次仅允许一个进程使用的资源，而系统中有很多资源可以让多个进程同时使用，例如硬盘、正文段等。（2）系统中只有一台打印机，有三个用户的程序在执行过程中都要使用打印机输出计算结果。设每个用户程序对应一个进程。问：这三个进程间有什么样的制约关系？试用P、V操作写出这些进程使用打印机的算法。因为打印机是一种临界资源，所以这三个进程只能互斥使用这台打印机，即一个用户的计算结果打印完之后，另一个用户再打印。设三个进程分别为A、B和C。设一个互斥信号量mutex，其初值为1。一、单选题（共40题，80分）4．系统出现死锁的原因是（）C、若干进程因竞争资源而无休止地循环等待着，而且都不释放己占有的资源5．分页系统的页面是为_____所感知的，对_____是透明的。B、操作系统/用户10．在提供虚拟存储的系统中，用户的逻辑地址空间主要受()和外存大小的限制。C、指令地址结构15．进程与程序之间有密切联系，但又是不同的概念。二者的一个本质区别是（）A、程序是静态概念，进程是动态概念16．进程创建原语的任务是()B、为进程建立PCB表17．引入多道程序的目的在于（）C、充分利用CPU，减少CPU等待时间19．在文件系统中，用户以（）方式直接使用外存C、名字空间22．在执行V操作时，当信号量的值（），应释放一个等待该信号量的进程。C、小于等于023．文件系统采用二级文件目录，主要是为()D、解决不同用户间文件命名冲突25．虚拟设备是通过（）技术，把独享变成能为若干用户共享的设备A、SPOOLING29．用户编制的程序与实际使用的物理设备无关是由（）功能实现的。D、设备独立性30．UNIX属于一种__________操作系统。A、分时系统32．操作系统中有一组常称为特殊系统调用的程序，其操作具有不可分割性，在操作系统中称为（）。B、原语35．按照作业到达的先后次序调度作业，排队等待时间最长的作业被优先调度，这是()。A、先来先服务法37．在请求页式存储管理中，当查找的页不在（）中时，要产生缺页中断。C、内存39．文件系统的主要目的是（）A、实现对文件的按名存取40．在操作系统中，对信号量S的P操作原语的定义中，使进程进入相应阻塞队列等待的条件是（）。C、S＜0二、多选题（共10题，20分）1．可以解决文件重名问题的目录结构有()A、二级目录B、三级目录C、多级目录D、树形结构目录3．常用的内存管理方法有（）A、固定分区管理B、可变分区管理C、页式管理D、段式管理4．磁盘上一物理块的位置可由参数()确定。A、柱面号C、磁头号D、扇区号6．磁盘上空闲块的管理方法，通常可采用（）A、位示图法D、空闲块链接法7．影响时间片轮转调度算法对进程响应时间的因素有()B、时间片值的选取D、交互进程的数量9．给出用于进程控制的常见的原语()A、创建原语B、撤消原语C、阻塞原语D、唤醒原语10．从设备的使用角度可将设备分为()B、独占设备D、共享设备一、单选题（共40题，80分）1．在段页式存储管理中，其虚拟地址空间是()空间。B、二维6．在采用段页式存贮管理的系统中，其内存分配是以（）为单位进行的。C、页架19．作业调度是（）A、从输入井中选取作业进入主存20．在请求分页系统中，LRU算法是指()B、近期最长时间以来没被访问的页先淘汰24．操作系统是一组_______________程序。C、资源管理27．下列进程状态的转换中，不正确的是（）。A、就绪---->阻塞28．信号量S的初值为8，在S上执行了10次P操作，6次V操作后，S的值为（）。B、435．下列四个操作系统中，是分时系统的为()C、UNIX40．在操作系统中引入“进程”概念的主要目的是（）C、描述程序动态执行过程的性质二、多选题（共10题，20分）5．通道是一种（）B、专用处理机C、可与CPU并行工作的一种处理机7．从资源分配的角度讲，计算机系统中的资源分为（）A、处理机B、存储器C、输入／输出设备D、文件资源9．引起“进程切换”的时机有（）A、一个进程从运行状态变为等待状态。B、一个进程从运行状态变为就绪状态C、一个进程从等待状态变为就绪状态D、一个进程运行完成而撤离系统一、单选题（共40题）5．设备管理的主要程序之一是设备分配程序，当进程请求在主存和外设之间传送信息时，设备分配程序分配设备的过程通常是（）A、先分配设备，再分配控制器，最后分配通道10．某进程由于需要从磁盘上读入数据而处于阻塞状态。当系统完成了所需的读盘操作后，此时该进程的状态将（）D、从阻塞变为就绪12．除操作系统占用的内存空间之外，所剩余的全部内存只供一个用户进程使用，其他进程都放在外存上，这种技术称为（）C、对换技术19．作业调度的关键在于（）D、选择恰当的作业调度算法24．在实时系统中，一旦有处理请求和要求处理的数据时，CPU就应该立即处理该数据并将结果及时送回。下面属于实时系统的是()A、航空订票系统27．在采用页式存贮管理系统中，页架的大小应选（）A、２的整次幂31．进程控制块是描述进程状态和特性的数据结构，一个进程（）。D、只能有唯一的进程控制块32．以下不属于操作系统具备的主要功能的是（）B、文档编辑38．CPU与通道可以并行执行，并通过()实现彼此之间的通讯和同步。C、I／O指令和I／O中断39．有9个生产者，6个消费者，共享容量为8的缓冲区。在这个生产者．消费者问题中，互斥使用缓冲区的信号量mutex的初值应该为()。B、140．设基址寄存器的内容为1000，在采用动态重定位的系统中，当执行指令“LOADA，2000”时，操作数的实际地址是()。C、3000二、多选题（共10题）1．用户进程在申请设备时，可以使用()B、设备的相对号C、设备的符号名D、设备的类型号4．如果按文件的用途来分类，可将文件分为（）A、系统文件C、用户文件D、库文件6．进程所具有的基本状态包括()B、运行状态C、等待状态D、就绪状态9．不同中断事件的中断处理程序的处理是（）A、硬件故障中断事件的处理B、程序中断事件的处理C、外部中断事件的处理D、输入/输出中断事件的处理E、访管中断事件的处理10．可以做为进程调度算法的有()A、先来先服务调度算法B、时间片轮转调度算法C、最高优先级调度算法综合题1.给出系统总体上的中断处理过程？答：CPU每执行完一条指令就去扫描中断寄存器，检查是否有中断发生，若没有中断就继续执行下条指令；若有中断发生就转去执行相应的中断处理程序。中断处理过程可粗略的分为以下四个过程：（1）保护当前正在运行程序的现场。（2）分析是何种中断，以便转去执行相应的中断处理程序。（3）执行相应的中断处理程序。（4）恢复被中断程序的现场。4.说明文件的保护和保密各自的含义答：文件系统在实现文件共享时，应考虑文件的安全性，安全性体现在文件的保护和保密两个方面。（一）文件的保护文件的保护是指防止文件被破坏。造成文件可能被破坏的原因有时是硬件故障、软件失误引起的，有时是由于共享文件时引起错误，应根据不同的情况采用不同的保护措施。（1）防止系统故障造成的破坏为了防止各种意外破坏文件，可以采用建立副本和定时转储的方法来保护文件。（2）防止用户共享文件时造成的破坏为了防止不同用户使用文件时破坏文件，可规定各用户对文件的使用权限。例如：只读、读/写、执行、不能删除等。对多用户可共享的文件采用树形目录结构，能得到某级目录权限就可得到该级目录所属的全部目录和文件，按规定的存取权限去使用目录或文件。（二）文件的保密文件的保密是指防止他人窃取文件。“口令”和“密码”是两种常见的方法。一旦为文件在目录中设置口令后，文件使用者必须提供口令，只有提供的口令与设置的口令一致时才可使用该文件，否则无法使用。“密码”是把文件信息翻译成密码形式保存，使用时再解密。密码的编码方式只限文件主及允许使用该文件的用户知道，但这种方法增加了文件编码和译码的开销。5.以打印机为例说明SPOOLing的工作原理，系统如何利用SPOOLing技术将打印机模拟为虚拟打印机？答：某进程要求打印输出时，操作系统并不是把某台实际打印机分配给该进程，而是在磁盘上输出井中为其分配一块区域，该进程的输出数据高速存入输出井的相关区域中，而并不直接在打印机上输出。输出井上的区域相当于一台虚拟的打印机，各进程的打印输出数据都暂时存放在输出井中，形成一个输出队列。最后，由SPOOLing的缓输出程序依次将输出队列中的数据实际地打印输出。这样，从用户的角度来看，他似乎独占一台打印机，可以随时根据运行的情况输出各种结果；但从系统的角度来看，同一台打印机又可以分时地为每一个用户服务。用户进程实际上获得的是虚拟设备。SPOOLing系统的引入缓和了CPU与设备的速度的不均匀性，提高了CPU与设备的并行程度。6.考虑下述走向：1，2，3，4，2，1，5，6，2，1，2，3，7，6，3，2，1，2，3，6，当内存等于5时，试问使用先进先出（FIFO）置换算法的缺页次数是如何计算的？当内存等于5时，试问使用先进先出（FIFO）置换算法的缺页次数是107假定单CPU条件下有下列到执行的作业作业运行时间优先数1102245333作业到来的时间是按作业编号顺序进行的（即后面作业依次比前一个迟到一个时间单位），优先数越大优先级越低（1）用一个执行时间图描述在采用非抢占式优先级算法时执行这些作业的情况（2）对于上述算法，各作业的周转时间是多少？平均周转时间是多少？（3）对于上述算法，各作业的带权周转时间是多少？平均带权周转时间是多少？（2）和（3）作业到达时间运行时间开始时间完成时间周转时间带权周转时间1010010101.02141317164.03231013113.67平均周转时间12.33平均带权周转时间2.89进程在系统中有哪几种基本状态，状态如何发生变化？答：通常一个进程至少有三种不同的状态：运行状态、就绪状态、等待状态。（1）运行状态（Running）：当一个进程正在处理机上运行时，称其处于运行状态。（2）就绪状态（Ready）：当一个进程具备了运行条件，一旦获得处理机即可运行，称此进程处于就绪状态。（3）等待状态（Blocked）：当一个进程由于等待某事件的发生（如I/O完成）而不能运行时，称此进程处于等待状态。当一个进程被建立时，通常处于就绪状态进程具有哪些基本特征？（1）动态性：进程包含了程序及相应的数据集合，执行过程中其状态处于不断地变化。（2）并发性：系统中各进程交替占用CPU，它们是并发执行的。（3）异步性：各进程都以不可预知的速度向前推进。设Linux文件系统中的目录结构如下图所示:（1）Linux的文件系统采用的是哪一种目录结构?有什么优点?答：Linux文件系统采用的是带链接的树形目录结构，其优点是易于实现文件共享（2）设当前工作目录是/usr.那么，访问文件m1.c的绝对路径名和相对路径名各是什么?答：访问m1.c的绝对路径文件名为：/usr/mengqc/mub1/m1.c访问m1.c的相对路径文件名为：mengqc/mub1/m1.c（3）现在想把工作目录改到liu，应使用命令？答：cd/usr/liu假定单CPU条件下有下列到执行的作业作业运行时间优先数1103211323414552作业到来的时间是按作业编号顺序进行的（即后面作业依次比前一个迟到一个时间单位），按优先数越大优先级越大用一个执行时间图描述在采用非抢占式优先级算法时执行这些作业的情况对于上述算法，各作业的周转时间是多少？平均周转时间是多少？对于上述算法，各作业的带权周转时间是多少？平均带权周转时间是多少？填空题1．在段式管理中，分配内存是以_____为单位，每段分配一个_____区。由于各段长度_____，所以这些存储区的大小不一，而且同一进程的各段之间不要求_____。答案：段连续的内存不等相临2．在页式管理中，“主存分配表”的作用是_____，它是整个系统_____。“主存分配表”可采用_____方法。答案：记录内存页面的分配情况一张表位示图法3．置换（淘汰）算法是当系统发生缺页时，在内存中没有_____时被调用的，它的目的是选出一个被_____的页面。如果内存中有足够的_____存放所调入的页，则不必使用_____。答案：空闲页面淘汰空闲页面置换算法4．虚拟存储器的容量是由计算机系统的_____和_____确定的答案：地址结构外存容量5．常用的内存管理方法有_____、_____、_____、_____、_____。答案：单用户连续存储管理固定分区管理可变分区管理页式管理段式管理6．轮转法主要是用于_____的调度算法，它具有较好的_____时间，且对每个进程来说都具有较好的_____性。答案：分时系统响应公平7．进程调度的方式通常有_____和_____方式两种。答案：可剥夺非剥夺8．进程被创建后，最初处于_____然后经_____选中后进入_____状态答案：就绪进程调度程序运行9．给出用于进程控制的四种常见的原语_____、_____和__________答案：创建原语撤消原语阻塞原语唤醒原语10．进程存在的标志是____________________答案：进程控制块PCB11．进程的静态描述由三部分组成：①_____、②_____和③_____。答案：PCB程序部分数据结构集12．用户程序调用操作系统有关功能的途径是__________答案：利用系统调用命令13．用户与操作系统的接口有__________，__________两种。答案：命令接口系统调用14．系统中，象键盘、终端、打印机等以_______________为单位组织和处理信息的设备称为_______________；而磁盘、磁带等以_______________为单位组织和处理信息的设备称为_______________。答案：字符||字符设备||块||块设备15．通道是一个独立于CPU、专门负责_______________，它控制_______________与内存之间的信息交换答案：输入／输出的处理机||外设或外存16．设备分配应保证设备有高的利用率并应注意避免_______________答案：死锁问题17．一个进程只有获得了_______________、_______________和所需设备三者之后，才具备了进行I／O操作的物质条件。答案：通道||控制器18．虚拟设备是通过_______________技术，把_______________变成能为若干用户_______________的设备。答案：SPOOLING||独享||共享19．目录文件是由_______________组成的，文件系统利用_______________完成“按名存取”和对文件信息的共享和保护。答案：文件说明||目录文件20．文件存储空间管理的基本方法有_______________、______________答案：位示图法||空闲块链接法21．文件存储器一般都被分成若干大小相等的_______________，并以它为单位进行_______________答案：物理块||信息交换22．UNIX系统中，一般把文件分为__________、__________和__________三种类型。答案：普通文件||目录文件||特殊文件23．从用户的角度看，文件系统的功能是要实现______________。为了达到这一目的，一般要建立______________答案：按名存取||文件目录24．文件系统主要管理计算机系统的软件资源，即对于各种__________的管理。答案：文件25．设基址寄存器的内容为1000，在采用动态重定位的系统中，当执行指令“LOADA，2000”时，操作数的实际地址是_______________。答案：300026．在请求页式管理中，当硬件地址变换机构发现所需的页不在__________________时，产生__________________中断信号，由__________________作出相应的处理。答案：内存||缺页||中断处理程序27．在页式管理中，页表一般驻留在___________________的某个固定区域，取一个数据或指令至少要访问___________________次内存。答案：内存||两28．在页式存储管理中，内存的物理地址空间被划分成大小相等的____________________，进程的虚拟地址空间被划分成相应的若干____________________。答案：块||页29．虚拟存储器的容量是由计算机系统的____________________和_____________________确定的答案：地址结构||外存容量30．在存储器的管理中，常用__________的方式来摆脱主存容量的限制答案：虚拟存储器31．作业的地址空间指的是_____________________，地址空间中的地址称为_____________________,内存地址的集合为_____________________。答案：目标程序所占据的空间||逻辑地址或相对地址||内存空间或物理地址空间32．进程调度的方式通常有____________________和____________________方式两种。答案：可剥夺||非剥夺33．进程被创建后，最初处于____________________状态，然后经____________________选中后进入____________________状态。答案：就绪||进程调度程序||运行34．____________________是现代操作系统的基本特征之一，为了更好地描述这一特征而引入了____________________这一概念。答案：程序的并发执行||进程35．进程存在的标志是____________________答案：进程控制块PCB36．进程的静态描述由三部分组成：_____、_____和_____。答案：PCB||程序部分||相关的数据结构集37．用户与操作系统的接口有__________，__________两种。答案：命令接口||系统调用简答题1．设备通常分为哪两类？答案：（l）独占设备：在一段时间内只能有一个进程占有并使用它，不允许多个进程同时（交替）使用，如打印机、磁带机等设备，对这类设备往往采用静态分配方式。（2）共享设备：允许多个进程共享使用，即多个进程在该类设备的I/O传输可以交叉，如对磁盘的使用。2．设备独立性的优点有哪些。答案：“设备独立性”具有如下两个优点：提高设备资源利用率，假设申请者指定具体设备，而被指定的设备可能正被占用，因而无法得到，而其它同类设备可能空闲，造成资源浪费以及进程不必要的等待；用户程序不必因指定设备状态改变而修改程序。4．文件目录在文件系统中的地位是什么？文件目录中应该包含文件的哪些信息？答案：为了有效地利用文件存储空间，以及迅速准确地完成文件名到文件物理块的转换，实现文件的“按名存取”，必须把文件名及其结构信息等按一定的组织结构排列，以方便文件的搜索。文件名中对该文件实施管理的控制信息称为该文件的文件说明，并把一个文件说明按一定的逻辑结构存放到物理存储块的一个表目中。利用文件说明信息，可以完成对文件的创建、检索以及维护。我们把一个文件的文件说明称为该文件的目录项，每个文件都有其目录项，它们共同组成文件目录。文件目录中应该包含：文件名、存放地址、类型、组织方式、记录的长度、存取权限，以及文件的建立日期和保存期限等，这些信息构成文件控制块。5．简述对文件进行读、写时的操作步骤。答案：（l）读一个文件信息时，依次调用：“打开”文件、“读”文件、“关闭”文件（2）写一个文件信息时，依次调用：“建立”文件、“写”文件、“关闭”文件“打开”、“建立”、“关闭”是文件系统中的特殊操作。用户调用“打开”和“建立”操作来申请对文件的使用权，只有当系统验证符合使用权限时，用户才能使用文件。用户调用“关闭”操作来归还文件的使用权。6．简述“读／写文件”操作的系统处理过程答案：用户要对文件记录进行读/写时调用本操作，系统允许用户对已经执行过“打开”或“建立”操作的文件进行读／写。对采用顺序存取方式的文件，用户只需给出读/写的文件名，而无需给出读/写哪个记录的编号，系统执行本操作时，每次顺序读/写一个或几个逻辑记录。对采用随机存取方式的文件，用户除了给出需读/写的文件名外，还要给出读/写哪一个记录的编号（或记录键），系统执行读操作时，按指定的记录号（或键）查索引表，得到记录存放的物理地址后按地址将记录读出；执行写操作时，在索引表中找一个空登记项且找一个空闲的存储块，把记录存入找到的存储块中，同时在索引表中登记。7．简述采用二级目录时，如何实现不同用户对文件的共享。答案：采用二级目录结构可使不同的用户共享某个文件，这只要在各用户的文件目录表中使某个目录项指向共享文件存放的物理位置。由于它们指向的是同一物理位置，因此不同的用户都可存取同一个文件，达到了共享目的。不难看出，采用二级目录结构后，不同的用户可以用相同的文件名共享某个文件，也可以用不同的文件名共享某个文件。8．文件系统采用一级目录结构的特点。答案：一级目录结构管理简单，查找方便，在早期微型机的单用户系统中采用。一级目录结构要求在文件目录中登记的文件名都不相同，如果有重名的话，则在实现“按名存取”时就可能出错。一个用户是可以做到对自己的所有文件都定义成不同的名字，但在多道程序设计系统中，若要求所有用户定义的文件名都不相同是很困难的。如果人为地限制文件命名规则，对用户来说又极不方便。10．简述计算机系统中文件的分类。答案：对文件可按各种方法进行分类。按用途可分成：系统文件、库文件和用户文件。按保护级别可分成：只读文件、读写文件、执行文件和不保护文件。按信息流向可分成：输入文件、输出文件和输入输出文件。按存放时限可分成：临时文件、永久文件、档案文件。按设备类型可分成：磁带文件、磁盘文件等，当然还可有其它的分类方法。11．给出可变分区内存的分配与回收过程。答案：当有作业要进入内存时，在“空闲区表”中查找状态为“未分配”且长度大于或等于作业的空闲分区分配给作业，若该空闲区长度大于作业长度时则被分成两部分，一部分分配给作业，另一部分仍作为空闲区登记在表格中；若找到的空闲区正好等于作业长度时，则把该区分配给作业后，应把该栏目对应的状态改为“空”状态。当有作业执行结束，收回该作业所占的主存空间后，应把收回区域的起始地址和长度登记在状态为“空”的栏目中，且把状态改为“未分配”。如果该区域与其它空闲区相邻，应将它们连接成一片较大的空闲分区。12．固定分区存储管理如何进行存储保护？答案：当一个已经被装入主存储器的作业能够得到处理器运行时，进程调度应记录当前运行作业所在的分区号，且把该分区的下限地址和上限地址分别送入下限寄存器和上限寄存器中。处理器执行该作业的指令时必须核对：下限地址<=绝对地址<上限地址如果上述不等式不成立，则产生“地址越界”中断事件，停止执行该指令以达到存储保护的目的。运行的作业在让出处理器时，调度程序选择另一个可运行的作业，同时修改当前运行作业的分区号和下限、上限寄存器内容，以保证处理器能控制作业在所在的分区内正确运行。13．给出固定分区存储管理中对作业进行内存分配与回收方法。答案：当作业队列中有作业要装入分区，存储管理分配主存区域时，先查分区分配表，选择标志为“0”的分区。然后根据作业地址空间的长度与标志为“0”的分区的长度比较，当有分区长度能容纳该作业时，则把作业装入该分区，且把作业名填到占用标志位上。如果作业长度大于空闲分区长度，则该作业暂时不能装入该分区，继续查找其它合适的分区，如果找不到合适的分区，该作业暂时无法进入内存。当一个作业运行结束后，根据作业名查分区分配表，从占用标志位的记录可知该作业占用的分区，把该分区的占用标志置成“0”，表示该分区现在空闲了，可用来装入新作业。14．操作系统的“存储管理”要解决的“内存扩充”，其含义是什么？答案：为了使用户在编制程序时不受内存实际容量的限制，可以在硬件支持下，将外存作为主存的扩充部分供程序使用，这就是内存扩充。内存扩充可以使程序得到比实际内存容量大得多的“内存”空间。采用内存扩充技术，由操作系统处理内存与外存的关系，统一管理内外存，向用户提供一个容量相当大的虚拟存储空间，这就是虚拟存储技术。25．操作系统的功能有哪几方面？它们各自的含义是什么？答案：【解析】操作系统负责管理计算机系统的所有资源，并调度这些资源的使用。具体来说，其主要功能有：（1）处理机管理处理机管理也称为进程管理，主要解决的问题是按一定的算法将处理机分配给系统中某个并发执行的程序即“进程”，使CPU资源得到充分地应用。（2）存储管理存储管理主要负责内存空间的管理，按一定策略为多个并发执行的程序（进程）分配内存空间，以充分利用内存空间，并负责保证内存中各程序间的信息不相互破坏、窃取。（3）设备管理设备管理负责对系统中所有的输入/输出设备进行管理，除了一般意义上的I/O设备外，这里还应包括外存、通道、控制器。设备管理负责对设备进行分配、启动和故障处理。目的是提高设备使用效率，方便用户进行输入/输出。（4）文件管理计算机系统中的信息是以文件形式存放在外存上的。文件管理的任务是负责对系统中的文件进行存储、组织、检索等对文件的操作，以方便用户对文件的访问，并解决多用户间文件的共享、保护、保密等问题。（5）作业管理作业管理的任务是为用户提供一个使用计算机系统的环境，使用户能有效、方便地组织自己的作业（工作流程），并尽可能地提高整个系统的效率。26．简述用户如何利用系统调用，以及系统在执行系统调用时的工作过程。答案：【解析】现代计算机系统都有一条“访管指令”，这是一条可在目态下执行的指令，用户程序中凡是要调用操作系统功能时，就安排一条访管指令并设置一些参数。当处理器执行到访管指令时就产生一个中断事件，实现用户程序与系统调用程序之间的转换，系统调用程序按规定的参数实现调用功能，当一次系统调用结束后再返回到用户程序。当用户程序执行到访管指令产生一次中断后，把操作系统程序的PSW送入程序状态字寄存器，使机器在原来目态下执行用户程序变成在管态下执行操作系统的系统调用程序。一次系统调用功能完成后，操作系统又把用户的PSW重新送入程序状态字寄存器，使机器又返回到目态下执行用户程序。29．系统采用通道方式后，输入输出过程如何处理。答案：CPU在执行用户程序时遇到I／O请求，则可以根据用户的I/O请求生成通道程序（通道程序也可能是事先编制好的），放到内存中，并把该通道程序首地址放入CAW中。然后，CPU执行“启动I/O”指令，启动通道工作。通道接收“启动I/O”指令信号，从CAW中取出通道程序首地址，并根据此地址取出通道程序的第一条指令，放入CCW中；同时向CPU发回答信号，通知“启动I/O”指令执行完毕，CPU可继续执行。而通道开始执行通道程序，进行物理I/O操作。执行完一条指令，如果还有下一条指令则继续执行，否则表示传输完成，同时自行停止，CPU转去处理通道结束事件，并从CSW中得到有关通道状态。30．文件的存储结构有哪几种，各自的特点是什么？答案：通常