操作系统概论大题集中营考点绝对无毒.docx
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操作系统概论大题集中营考点绝对无毒
第二部分（操作系统大题集中营考点）
第二章处理器管理
1.处理器低级调度算法详细介绍
（1）先来先服务算法FCFS
调用后背队列中最先进入队列的一个或多个作业。
属于非剥夺式调度
。
特点：
利于长作业，不利于短作业。
简单易实现。
效率低。
只顾等待
时间，不过执行时间。
（2）短作业/短进程优先调度算法SJF
调用运行时间短的作业，属于非剥夺式调度。
特点：
降低平均等待时间，提过系统吞吐量。
对长作业不利。
（3）最高优先权调度算法
调度优先权高的作业，分为：
非抢占式：
被调进程一直运行，直到结束或等待事件发生才主动放弃
CPU。
抢占式：
运行中的进程将CPU的使用权让给优先权高的
（4）最高响应比算法
系统响应时间作业等待时间+作业要求时间
R==
作业要求运行时间作业要求时间
属于非剥夺式调度。
（5）时间片轮转调度算法
进程在规定的时间内没有结束，系统将产生一个中断。
属于剥夺式算法
（6）最短剩余时间优先调度算法
短进程优先调度算法改造得到的剥夺式算法。
2.实时调度
任务的空闲时间=任务的截止时间-任务剩余执行时间-当前时间
8、在道数不受限制的多道程序系统中，作业进入系统的后备队列时立即进行作
业调度。
现有4个作业进入系统，有关信息列举如下，作业调度和进程调度
均采用高优先级算法（规定数值越大则优先级越高）。
作业名进入后备队列的时间执行时间/min优先数
Job18:
00601
Job28:
30502
Job38:
40304
Job48:
50103
试填充下表。
（非抢占式,在同一时刻的作业，按优先数来，只要在
执行就不能抢占）
作业名|进入后备队列
|执行时间
|开始执行
|结束执行
|周转时间
|带权周转
|的时间
|/min|时间
|时间
|/min|时间
Job1|8:
00|60|8:
00|9:
00|60|1
Job2|8:
30|50|9:
40|10:
30|120|2.4
Job3|8:
40|30|9:
00|9:
30|50|1.67
Job4|8:
50|10|9:
30|9:
40|50|5
平均周转时间
T=（60+120+50+50）/4=70
带权平均周转时间
W=（1+2.4+1.67+5）/4=2.52
非抢占式详细分析：
J1在8:
00来了，就一直执行到9点，即使J2，J3，J4来了就算你们的优先数再多在高也不能
抢占，还不是要看我J1执行完了才能执行哈。
待J1执行完了之后，看你们的优先数多就把
CPU让给谁，结果花落给J3，让J2和J4苦等了几十分钟，就这样推下去，J3完成了就是J4
了。
最后才把CPU给J2。
终于大团圆结局！
别忘了计算啊。
注意：
高级调度就是作业调度，低级调度就是进程调度。
试填充下表。
（抢占式，在同一时刻的多个作业，按优先数来，谁
多谁就可以抢占）
作业名|进入后备队列
|执行时间
|开始执行
|结束执行
|周转时间
|带权周转
|的时间
|/min|时间
|时间
|/min|时间
Job1|8:
00|60|8:
00|10:
30|150|2.5
Job2|8:
30|50|8:
30|10:
00|90|1.8
Job3|8:
40|30|8:
40|9:
10|30|1
Job4|8:
50|10|9:
10|9:
20|30|3
平均周转时间
T=（150+90+30+30）/4=75
带权平均周转时间
W=（2.5+1.8+1+3）/4=2.075
17、如果在限制为两道的多道程序系统中，有4个作业进入系统，其进入系统时
间、估计运行时间列于下表中，系统采用SJF作业调度算法，采用SRTF（最短剩
余时间优先算法）进程调度算法，请填充下表。
（分析指出：
最短剩余时间优
先是指在多个进程同一时刻所需要的剩余时间最多，比如在10:
05有J1和J2转化
为进程，而J2的剩余时间最短先执行，以此类推。
）
作业
|进入系统时间
|估计运行时间/min|开始运行时间
|结束运行时间
|周转时间/min
Job1|10:
00|30|10:
00|11:
05|65
Job2|10:
05|20|10:
05|10:
25|20
Job3|10:
10|5|10:
25|10:
30|20
Job4|10:
20|10|10:
30|10:
40|20
平均周转时间
T=（65+20+20+20）/4=31.25
带权周转时间
W=（65/30+20/20+20/5+20/10）/4=2.2925
第三章同步、通信与死锁
经典问题源码分析：
1、生产者与消费者问题：
一个生产者与一个消费者共享一个缓冲池问题：
源码:
1.intB;
2.semaphoreempty;//可以使用的空缓冲区数
3.semaphorefull;//缓冲区内可以使用的产品数
4.empty=1;//缓冲区内允许放入一件产品
5.full=0;//缓冲区内没有产品
6.cobegin
7.processproducer（）{processconsumer（）{
8.while（true）{while（true）{
9.produce（）;P（full）;
10.P（empty）;take（）fromB;
11.append（）toB;V（empty）;
12.V（full）;consume（）;
13.}}
14.}}
多个生产者与多个消费者共享多个缓冲池问题：
源码：
1.itemB[k];
2.semaphoreempty;empty=k;//可以使用的空缓冲区数
3.semaphorefull;full=0;//缓冲区内可以使用的产品数
4.semaphoremutex;mutex=1;//互斥信号量
5.intin=0;//放入缓冲区指针
6.intout=0;
//取出缓冲区指针
7.cobegin
8.processproducer_i（）{processconsumer_j（）{
9.
while（true）{while（true）
{
10.produce（）;
P（full）;
11.P（empty）;
P（mutex）;
12.
P（mutex）;take（）from
B[out];
13.appendtoB[in];
out=（out+1）%k;
14.in=（in+1）%k;
V（mutex）;
15.V（mutex）;
V（empty）;
16.V（full）;
consume（）;
17.}
}
18.}
}
19.coend
2、读者与写者问题：
源码：
1.intreadcount=0;//读进程计数
2.semaphorewriteblock,mutex;
3.writeblock=1;mutex=1;
4.cobegin
5.processreader_i（）{
6.P（mutex）;
7.readcount++;
8.if（readcount==1）
9.P（writeblock）;
10.}
11.V（mutex）;
12.{读文件};
13.P（mutex）;
processwriter_j（）{
P（writeblock）;
{写文件};
V（writeblock）;
14.readcount--;
15.if（readcount==0）
16.V（writeblock）;
17.V（mutex）;
}
18.一个经典同步问题：
吸烟者问题（patil
1971
）。
3名吸烟者在一个房间内，还有一个香烟供应者。
为了制造并抽掉香烟，每
个吸烟者需要三样东西：
烟草、纸和火柴，供应者有丰富货物提供。
三个吸烟
者中，第一个有自己的烟草，第二个有自己的纸和第三个有自己的火柴。
供应
者随机地将两样东西放在桌子上，允许一个吸烟者进行对健康不利的吸烟。
当
吸烟者完成吸烟后唤醒供应者，供应者再把两样东西放在桌子上，唤醒另一个
吸烟者。
试采用信号量和PV操作来编写他们同步工作的程序。
解：
分析：
同时有效的只有一个生产者和一个消费者，所以这是一个生产者
者与一个消费者共享一个缓冲池问题。
Semaphore
empty=1,full1=full2=full3=0;//full1是拥有烟草的，full2是拥有纸的,full3是拥有火柴的
processproducer（）{
P（empty）;
if（放paper
&match）
V（full1）;//唤醒
else{if（放paper
&烟草）V（full2）；
elseV（full3）；}
process烟草（）{
P（full1）;
取
paper&match；
V（empty）;
卷烟；
吸烟；
}
process火柴（）{
P（full1）;
取
paper&烟草；
V（empty）;
卷烟；
吸烟；
}
processpaper（）{
P（full1）;
取烟草
&match；
V（empty）;
卷烟；
吸烟；
}
20.有三组进程Pi、Qj、Rk，其中Pi
、Qj构成一对生产者和消费者，共享一个由M1个缓区构成的循环缓冲池buf1
。
Qj、Rk凡构成另一对生产者和消费者，共享一个由M2
个缓冲区构成的循环缓冲池buf2
。
如果Pi每次生产一个产品投入buf1,Qj每次从中取两个产品组装成一个后并投
入buf2，Rk每次从中取三个产品包装出厂.试用信号量和P
、V操作写出它们同步工作的程序。
解：
分析：
这是多个生产者与多个消费者共享多个缓冲区问题。
（此
题考试概率为0。
）
intc1=c2=0;
Semaphoreempty1=k,empty2=m,full1=full2=0,mutex1=mutex2=1;
processPi（）{
P（empty1）;
P（mutex1）;
放产品;
c1++;
if（c1==2）{c1=0;V（full1）;}
V（mutex1）;
}
processQj（）{
P（full1）；
P（mutex1）;
取产品两个;
V（mutex1）;
V（empty1）;
V（empty1）;
P（empty2）；
P（mutex2）；
放产品;
c2++;
if（c2==3）{c2=0;V（full2）;}
V（mutex2）;
}
ProcessRk（）{
P（full2）；
P（mutex1）;
取产品3个;
V（mutex2）;
V（empty2）;
V（empty2）;
V（empty2）;
}
银行家算法是解决死锁的关键途径。
28.设当前的系统状态如下，此时Available（1,1,2）。
进程
ClaimAllocation
R1R2R3R1R2R3
P1322100
P2613511
P3314211
P4422002
（1）计算各个进程还需要的资源数Cki-Aki。
（2）系统是否处于安全状态，为什么？
（3）进程P2发出请求向量request2（0,0,1）,系统能把资源分配给它吗？
（4）若在进程P2申请资源后，P1发出请求向量request1（1,0,1）,
系统能把资源分配给它吗？
（5）若在进程P1申请资源后，P3发出请求向量request3（0,0,1）,
系统能把资源分配给它吗？
解:
（1）Need=Cki-Aki,如图所示：
进程
ClaimAllocationNeedAvailabler
R1R2R3R1R2R3R1R2R3112
P1322100222
P2613511102
P3314211103
P4422002420
解:
（2）寻找一个安全序列如（P2→P1→P3→P4），如图所示：
进程
ClaimAllocationNeedAvailabler
R1R2R3R1R2R3R1R2R3112
P1322100222623
P2613511102723
P3314211103934
P4422002420936
分析：
可分配的是（1,1,2）,符合条件的只有P2,从P2开始，算出下一个Available=（1,1,2）+（5,1,1）=（6,2,3）。
这时，符合条件都可以，所以随便选取一
个进程来计算Available。
依次类推，找到一个安全序列（P2→P1→P3→P4），
所以系统是安全的。
解:
（3）
寻找一个安全序列如（P2→P1→P3→P4），因为request2（0,0,2）向量的各个值
都小于（1,1,2）,由
（2）知可以找到一个安全序列（P2→P1→P3→P4），系统
是安全的，可以分配资源给它。
（4）同理可证，系统不能分配资源给它，因为找不到一个安全序列。
（5）同理可证，系统不能分配资源给它，因为找不到一个安全序列。
36.独木桥问题1：
东西向汽车驶过独木桥，为了保证交通安全，只要桥上无车
，则允许一方的汽车过桥，待其全部过完后，才允许另一方的汽车过桥。
请用
信号量和PV操作写出汽车过独木桥问题的同步算法。
解：
分析：
这是读者与写者的两类读者问题。
Semaphorelmutex=rmutex=1,bridge=0;
intlcar=rcar=0;
processlcar（）{
P（lmutex）;
lcar++;
P（bridge）;
V（lmutex）;
if（lcar==1）{
过桥;P（lmutex）;lcar--;}
if（lcar==0）{V（bridge）；V（lmutex）;}
}
processrcar（）{
P（rmutex）;
rcar++;
P（bridge）;
V（rmutex）;
if（rcar==1）{
过桥;P（rmutex）;rcar--;}
if（rcar==0）{V（bridge）；V（rmutex）;}
}
37.独木桥问题2：
在独木桥问题1中，限制桥面上最多可以有k辆汽车通过.试采
用信号量和PV操作写出汽车过独木桥问题的同步算法。
解：
分析指出：
这是读者与写者的多个读者问题；
Semaphorelmutex=rmutex=1,bridge=0，mutex=k;
intlcar=rcar=0;
processlcar（）{
P（lmutex）;
lcar++;
P（bridge）;
V（lmutex）;
if（lcar==1）{
P（mutex）；
过桥;
V（mutex）;
P（lmutex）;lcar--;}
if（lcar==0）{V（bridge）；V（lmutex）;}
}
processrcar（）{
P（rmutex）;
rcar++;
P（bridge）;
V（rmutex）;
if（rcar==1）{
P（mutex）；过桥;
V（mutex）;P（rmutex）;rcar--;}
if（rcar==0）{V（bridge）；V（rmutex）;}
}
44.桌上有一只盘子，每次只能放入一只水果。
爸爸专向盘子里放苹果（Apple）,妈妈专向盘子放橘子，一个儿子专等吃盘子里的橘子，一个女儿专等吃盘子
里的苹果。
写出爸爸妈妈儿子女儿正确同步互斥的算法。
解：
分析：
同时有效的是一个生产者和一个消费者，所以这是一个生产者与一
个消费者共享一个缓冲池问题。
爸爸与妈妈是互斥关系，儿子与妈妈是同步关
系，女儿与爸爸是同步关系，儿子与女儿无关系。
Semaphoreempty1=1,full1=full2=0;//full1代表女儿，full2代表儿子
processFather（）{
P（empty）;
放苹果；
V（full1）;//唤醒女儿
}
processMother（）{
P（empty）;
放橘子；
V（full2）;//唤醒儿子
}
processDaugther（）{
P（full1）；
取苹果；
V（empty）；
吃苹果;
}
processSon（）{
P（full2）；
取橘子；
V（empty）；
吃橘子;
}
45.
桌上有一只盘子，最多可以容纳两个水果，每次仅能放入或取出一个水果。
爸
爸专向盘子里放苹果（Apple）,妈妈专向盘子放橘子，一个儿子专等吃盘子里
的橘子，一个女儿专等吃盘子里的苹果。
写出爸爸妈妈儿子女儿正确同步互斥
的算法。
解：
分析：
这是多个生产者与多个消费者共享多个缓冲池问题。
Semaphoreempty1=k,empty2=m,full1=full2=0,mutex1=mutex2=1;
//full1代表女儿，full2代表儿子
processFather（）{
P（empty1）;
P（mutex1）;
放苹果；
V（mutex1）;
V（full1）;//唤醒女儿
}
processMother（）{
P（empty2）;
P（mutex2）
放橘子；
V（mutex2）;
V（full2）;//唤醒儿子
}
processDaugther（）{
P（full1）；
P（empty1）；
取苹果；
V（empty1）；
V（mutex1）；
吃苹果;
}
processSon（）{
P（full2）；
P（empty2）；
取橘子；
V（empty2）；
V（mutex2）；
吃橘子;
}
第四章存储管理
页面置换算法详细介绍：
1）最佳页面替换算法OPT
淘汰将来再也不访问或长时间不访问的页面。
2）先进先出页面替换算法FIFO
选择驻留主存时间最长的页面进行置换。
3）最近最少用页面替换算法LRU
淘汰最近未使用的页面。
每个页面设置一个多位计数器，又叫最不常用页面替换算法LFU。
每当访问
一页时，就使它对应的计数器加１。
4）第二次机会页面替换算法SCR
5）时钟页面替换算法Clock
当页面被访问时，计数器加1，淘汰时，从当前位置开始循环扫描队列，
若页面的访问位位1，则将它重新置0，在检查下一个，若访问位为0，则它
就是将被淘汰的那个页面
6、某计算机有cache、内存、辅存来实现虚拟存储器。
如果数据在cache
中，访问它需要20ns；如果在内存但不在cache，需要60ns
将其装入缓存，然后才能访问；如果不在内存而在辅存，需要12us将其读入内
存，然后，用60ns再读入cache，然后才能访问。
假设cache命中率为0
.9，内存命中率为0.6，则数据平均访问时间是多少（ns）。
解：
ta为平均访问时间，tc为缓存时间，tm为主存时间，th为辅存时间,h为命
中率。
命中：
tc+tm；不命中:
tc+2tm；
ta=hctc+（1-hc）[hm（tc+tm）+（1-hm）（2tc+2tm+th）]
代入数据计算得ta=506ns。
解析：
先判断是否越界，如没有就计算其物理地址，反之，中断。
如在[0,430]中，因为430<600，没有发生越界中断，所以物理地址
为219+430=649.
15、在一分页存储管理系统中，逻辑地址长度为16位，页面大小为4096
字节，现有一逻辑地址为2F6AH，且第0、1、2页依次存在物理块10、12
、14号中，问相应的物理地址为多少？
解：
因为逻辑地址长度为16
位，而页面大小为4096（12位）字节，所以，前面的4位表示页号。
把2F6AH
转换成二进制为：
00
10111101101010，可知页号为2。
故放在14
号物理块中，写成十六进制为：
EF6AH。
（页内地址=块内地址）。
注意：
若改变页面大小为8kb（13位）呢，页号就为3,其他的类似，最后的结
果为18F6AH.
若改变一逻辑地址为9000呢，请看图：
物理地址=块号*块长+块内地址（块长=页长）
So,PA=14*4096+808=58152.
31.设程序大小为460个字，考虑如下访问序列：
55,20,108,180,79,310，170,255,246,433,488,369
（1）设页面大小为100个字，试给出访问序列的页面走向。
（2）假设程序可用主存为200个字，采用FIFO先进先出、最近不常使用算法LRU求
命中率。
解：
（1）用访问序列除以100取整，页面走向为0,0,1,1,0，3,1,2,2,4,4,3.
（2）m=2采用FIFO算法，一直往下挤，命中一次记一次。
LRU
算法，一直往下挤，命中一次记一次但要提在第一位：
请看图
：
m=2FIFOLRU
001103122443
001103122443
00111332244
3
001103122443
000113322
4
0010311224
红色代表命中：
命中率：
6/12=50%
红色代表命中：
命中率：
6/12=50%
47题中的m=4,FIFO、LRU算法与上面类似。
第五章设备管理
算法回顾详细介绍：
移臂调度策略算法（核心）
注意磁头方向
1.
电梯调度算法（一级一级地向磁头方向扫描，不到最后一个，然后反向
扫描）；
2.
最短查找时间优先算法SSTF（先执行查找时间最短的那个磁盘请求）；
3.
先来先服务算法FCFS（先来的先执行请求）；
4.
扫描算法SCAN（类似电梯调度算法，但是要扫描最后一个）；
5.
分步扫描算法
6.循环扫描算法
1
旋转型设备上信息的优化分布能减少为若干个拍服务的总时间．设磁鼓上分为2
0V个区，每区存放一个记录，磁鼓旋转一周需20
毫秒，读出每个记录平均需用1毫秒，读出后经2
毫秒处理，再继续处理下一个记录。
在不知当前磁鼓位置的情况下：
（1）顺序存放记录1、、、记录20时，试计算读出并处理20
个记录的总时间；
（2）给出优先分布20个记录的一种方案，使得所花的总处理时间减少，且计算出这个方案所花的总
时间。
答：
（1）定位第1个记录需t定=10m
s。
读出第1个记录，处理花2ms，这时已到了第4个记录，再转过18个记录（花18ms）才能找到记录2，所以，读出并处理20个记录的总时间：
10+3+（l+2+18）*
19=13+21*19=412ms；
（2）如果给出优先分布20
个记录的方案为
升级会员 