北京大学操作系统期末试题有答案.docx
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北京大学操作系统期末试题有答案
操作系统原理试题
一.名词解释题
1.中断——
2.进程控制块（PCB）——它是进程实体的一部分，是操作系统最重要的记录型数据结构，
是进程存在的唯一标识
3.虚时钟
4.段式管理
5.文件控制块（FCB）
6.对换（SWAPPING）
7.系统调用
8.绝对路径名
9.特别文件
10.虚设备技术
11.管道
12.中断接收
13.恢复现场
14.页式管理
15.作业步
16.字符流文件
17.通道
18.页面淘汰
19.多道程序设计
20.死锁
21.当前目录
22.快表
23.作业调度
24.原语
25.中断屏蔽
26.地址映射
27.文件目录
28.死锁避免
29.原语
31.CPU状态
32.虚存
33.磁盘调度
34.缓冲技术
36.进程调度
37.虚设备
39.死锁预防
40.临界资源——一段时间内只允许一个进程访问的资源，也称为独立资源
42.交换技术
43.互斥区
二.填空题
1.分时系统追求的目标是__及时响应___.
2.用户进程从目态（常态）转换为管态（特态）的唯一途径是_____中断________.
3.从静态的观点看,操作系统中的进程是由程序段、数据和__作业控制块PCB__三部分组成.
4.在系统内核中必须包括的处理模块有进程调度、原语管理和__中断处理__.
5.批处理操作系统中,作业存在的唯一标志是_作业控制块PCB___.
6.操作系统中的一种同步机制,由共享资源的数据及其在该数据上的一组操作组成,该同步机制称为_管程_______.
7.在可变分区存储管理中,为实现地址映射,一般由硬件提供两个寄存器,一个是基址寄存器,另一个是_限长寄存器___.
8.联想寄存器（相联存储器）的最重要、最独到的特点是_按内容并行查找___.
9.在虚拟段式存储管理中,若逻辑地址的段内地址大于段表中该段的段长,则发生__地址越界__中断.
10.文件系统中若文件的物理结构采用顺序结构,则文件控制快FCB中关于文件的物理位置应包括___首块地址和文件长度_.
11.在操作系统设计时确定资源分配算法,以消除发生死锁的任何可能性,这种解决死锁的方法是__死锁预防__.
12.选择对资源需求不同的作业进行合理搭配,并投入运行是由_作业调度算法___来完成的.
13.实时系统应具有两个基本特征:
及时性和___可靠性___.
14.磁带上的文件只能采用_顺序____存取方式.
15.不让死锁发生的策略可以分成静态和动态的两种,死锁避免属于__动态的___.
16.在UNIX系统中,文件分成三类,即普通文件,目录文件和___特殊文件__.
17.在磁盘调度策略中有可能使I/O请求无限期等待的调度算法是__最短寻道时间优先___.
18.进程获得了除CPU外的所有资源,一旦获得CPU即可执行,这时进程处于_就绪____状态.
19.为实现CPU与外部设备的并行工作,系统必须引入_通道____硬件基础.
20.操作系统为保证不经文件拥有者授权,任何其它用户不能使用该文件所提出的解决措施是___文件保密__.
21.两个或两个以上程序在计算机系统中同处于开始和结束之间的状态,这就称为__并发___.
22.在操作系统的存储管理中,存储共享的两个目的是__节省内存___和实现进程通信.
23.在存储管理中,为进程分配内存时,取满足申请要求且长度最大的空闲区域,这一算法称为__最坏适配算法___.
24.两个或两个以上进程均需要访问的变量成为___共享变量__.
25.实时系统应具有两个基本特征：
__及时性___和可靠性.
26.磁盘上的文件可以采用_随机___存取方式.
27.在UNIX文件系统中文件分成三类，即普通文件、_目录文件____和特殊文件.
28.用户程序通过_系统调用____向操作系统提出各种资源要求和服务请求.
29.SPOOLing（同时的外部设备联机操作）技术是关于慢速字符设备如何与计算机主机交换信息的一种典型的__虚设备___技术.
30.在页式存储管理中，由__系统___将用户程序划分为若干相等的页.
31.为防止用户对文件进行非法的或不适宜的访问所采取的措施称为___文件保密__.
32.文件的安全性是指抵抗和预防各种物理性破坏及人为性破坏的能力，保证文件安全性常用的措施是__文件备份、文件转储___.
33.在操作系统的存储管理中，由于进行动态不等长存储分配，在内存中形成一些很小的空闲区域，称之为___碎片__.
34.在选择作业调度算法时应该考虑公平性和___高效性__.
35.两个或两个以上的进程不能同时进入关于同一组共享变量的临界区域，否则可能发生与___时间__有关的错误.
36.用户在一次解题或一个事务处理过程中要求计算机系统所做工作的集合称为__内存___.
37.缓冲技术中的缓冲池是放在__内存___中.
38.在存储管理中，引入快表的目的是__加快地址映射速度___.
39.等待输入输出工作完成的进程，一旦I/O完成，其状态变为_____.
40.清内存指令只能在_____状态下执行.
41.在虚存系统中不能实现但可以作为衡量其它页面淘汰算法标准的页面淘汰算法是_____.
42.完成发现中断、响应中断任务的是_____.
43.产生死锁的四个必要条件是_____、_____、_____和_____.
44.采用链接结构的文件适合于_____存取.
45.从资源分配的角度可将设备分类为_____、共享设备和_____.
47.进程获得CPU而运行是通过_____得到的.
48.设系统中有N个进程，则系统中处于等待状态的进程最多为_____个.
50.活动头磁盘的访问时间包括_____、_____和_____.
51.如果信号量S<0，则表示有_____个进程等在S信号量的等待队列上.
52.根据引起中断事件的重要性和紧迫程度，由硬件将中断源划分为若干个级别，称为_____.
53.采用链接结构的文件适合于_____存取方式.
54.在各类通道中支持通道程序并发执行的通道是_____.
55.在虚拟页式存储管理中设置了快表，用于保存正在运行进程页表的子集，通常快表存放在_____中.
56.在虚拟段式存储管理中，若所需页面不在内存则发_____中断.
57.创建进程的主要任务是建立__作业控制块PCB___.
58.程序中一旦某个位置或数据被访问到，它常常很快又要再次被访问，这一现象称之为程序的_____.
59.在计算机系统中，允许多个程序同时进入内存并运行的技术是_____.
60._____作业调度算法有最短的作业平均周转时间.
61.在操作系统中，不可中断执行的操作称为_____操作.
62.当有一个进程从运行态到等待态，则一定有一个进程__处于执行状态___.
63.活动头磁盘的访问时间包括_____、_____和_____.
64.__链式存储___存储管理方案解决了外碎片问题.
三.判断题
1.操作系统的所有程序都必须常驻内存.
2.进程获得处理机而运行是通过申请而得到的.
3.通过任何手段都无法实现计算机系统资源之间的互换.
4.进程控制块中的所有信息必须常驻内存.
5.一旦出现死锁,所有进程都不能运行.
6.所有进程都挂起时,系统陷入死锁.
7.优先数是进程调度的重要依据,一旦确定不能改变.
8.同一文件系统中不允许文件同名,否则会引起混乱.
9.用户程序有时也可以在核心态下运行.
10.虚拟存储系统可以在每一台计算机上实现.
11.进程在运行中,可以自行修改自己的进程控制块.
12.进程申请CPU得不到满足时,其状态变为等待态.
13.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.
14.在内存为M的分时系统中,当注册的用户有N个时,每个用户拥有M/N的内存空间.
15.特殊文件是指其用途由用户特殊规定的文件.
16.由于P、V操作描述同步、互斥等问题的能力不足,所以有必要引入其它的通讯原语或机制,如send,receive或Monitor等.
17.大多数虚拟系统采用OPT（优化）淘汰算法是因为它确实可以得到最小的缺页率.
18.实时系统中的作业周转时间有严格的限制.
19.文件的索引表全部存放在文件控制块中.
20.打印机是一类典型的块设备.
21.当一个进程从等待态变成就绪态,则一定有一个进程从就绪态变成运行态.
22.执行系统调用时可以被中断.
23.在作业调度时,采用最高响应比优先的作业调度算法可以得到最短的作业平均周转时间.
24.在请求页式存储管理中,页面淘汰所花费的时间不属于系统开销.
25.进程优先数是进程调度的重要依据,必须根据进程运行情况动态改变.
26.流式文件是指无结构的文件.
27.参与死锁的所有进程都占有资源.
28.页式存储管理中,用户应将自己的程序划分成若干相等的页.
29.引入当前目录是为了减少启动磁盘的次数.
30.文件目录必须常驻内存.
31.固定头磁盘存储器的存取时间包括搜查定位时间和旋转延迟时间.
32.在文件系统中,打开文件是指创建一个文件控制块.
33.存储保护的目的是限制内存的分配.
34.原语和系统调用的主要区别在于两者的实现方法不同.
35.清内存指令只能在管态下执行.
36.在大型多道程序设计系统中,为充分利用外部设备,应使运行的若干程序都是I/O型的.
37.在页式虚拟存储系统中,页面长度是根据程序长度动态地分配的.
38.如果信号量S的当前值为-5,则表示系统中共有5个等待进程.
39.磁盘上物理结构为链接结构的文件只能顺序存取.
40.系统处于不安全状态不一定是死锁状态.
41.有m个进程的操作系统出现死锁时,死锁进程的个数为142.进程状态的转换是由操作系统完成的,对用户是透明的.
43.优先数是进程调度的重要依据,优先数大的进程首先被调度运行.
44.文件系统的主要目的是存储系统文档.
45.对文件进行读写前，要先打开文件.
46.所谓最近最少使用（LRU）页面调度算法是指将驻留在内存中使用次数最少的页面淘汰掉.
47.由于现代操作系统提供了程序共享的功能，所以要求被共享的程序必须是可再入程序.
48.参与死锁的进程至少有两个已经占有资源.
49.在页式虚拟存储系统中，页面长度固定并且是硬件的设计特性.
50.不可抢占式动态优先数法一定会引起进程长时间得不到运行.
51.设置中断屏蔽指令可以在目态下执行.
52.选择通道主要用于连接低速设备.
53.存储保护的功能是限制内存存取.
54.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.
55.进程间的互斥是一种特殊的同步关系.
56.所有进程都进入等待状态时，系统陷入死锁.
57.引入缓冲的主要目的是提高I/O设备的利用率.
58.进程从运行状态变为等待状态是由于时间片中断发生.
59.文件目录一般存放在外存.
四.回答下列问题
1.
（1）什么是先来先服务的作业调度算法?
（2）什么是短作业优先的作业调度算法?
（3）什么是最高响应比优先的作业调度算法?
（4）试评述以上三者之间的关系.
2.
（1）什么是文件的逻辑结构?
（2）什么是文件的物理结构?
（3）什么是文件的存取方式?
（4）试叙述文件的结构与文件存储设备、存取方式之间的关系.
3.试叙述在网络操作系统中,文件管理应提供哪些功能?
4.死锁的预防,避免和检测三者有什么不同之处?
5.
（1）什么是用户态?
（2）什么是核心态?
（3）通过什么途径可以实现由用户态到核心态的转换?
6.在许多操作系统中,都支持用户设立当前目录.问:
（1）什么是当前目录?
（2）设立当前目录的主要好处是什么?
7.多道程序在单CPU上并发运行和多道程序在多CPU上并行执行，这两者在本质上是否相同？
为什么？
8.系统产生颠簸（抖动）的原因是什么？
系统如何检测颠簸？
9.
（1）什么是先来先服务磁盘调度调度算法?
（2）什么是最短寻道时间优先磁盘调度算法?
（3）什么是扫描磁盘调度算法?
（4）试评述以上三者之间的关系.
10．请叙述页式存储管理方案的基本工作原理；硬件的支持及其作用；地址映射过程；
该存储管理方案的优缺点.
11．请叙述虚拟存储管理方案的基本工作原理；页表的内容；缺页中断处理；及
可能遇到的性能问题和解决方法.
五.简答题
1.简述SPOOLing（斯普林）系统的工作原理.
2.请论述操作系统的发展方向及新技术.
3.为什么在操作系统中引入信号量及P、V操作？
4.在信号量S上执行P、V操作时，S的值发生变化，当S>0，S=0，S<0时，它们的物理意义是什么？
P（S）、V（S）的物理意义又是什么？
5.试列举一个日常生活中进程的实例，说明进程间的同步关系.
6.试列举一个日常生活中进程的实例，说明进程间的互斥关系.
7.一些操作系统提供了COPY系统调用，用于复制文件（COPYfile1file2）.
试设计一种实现COPY系统调用的方案（请给出具体设计细节）.
8.试列举至少8项进程控制块的项目.
9.试叙述操作系统中一种用时间换取空间的技术.
10.计算机系统采用通道部件后，已能实现CPU与外部设备的并行工作，为什么还要引入多道程序设计？
六.计算题
1.假设一个活动头磁盘有200道,编号从0-199.当前磁头正在143道上服务,并且刚刚完成了125道的请求.现有如下访盘请求序列（磁道号）:
86,147,91,177,94,150,102,175,130
试给出采用下列算法后磁头移动的顺序和移动总量（总磁道数）.
（1）.先来先服务（FCFS）磁盘调度算法.
（2）.最短寻道时间优先（SSTF）磁盘调度算法.
（3）.扫描法（SCAN）磁盘调度算法.（假设沿磁头移动方向不再有访问请求时,磁头沿相反方向移动.）
2.有一个虚拟存储系统,每个进程在内存占有3页数据区、1页程序区.刚开始时数据区为空.有以下访页序列:
1、5、4、1、2、3、2、1、5、4、2、4、6、5、1
试给出下列情形下的缺页次数:
（1）系统采用先进先出（FIFO）淘汰算法.
（2）系统采用最近最少使用（LRU）淘汰算法.
（3）若采用优化（OPT）淘汰算法呢?
3.有个一虚拟存储系统,每个进程在内存占有3页数据区,刚开始时数据区为空.有以下访页序列:
2、3、4、5、3、4、1、2、3、5、1、4、2、4、5、1、3、2、1、3
试给出下列情形下的缺页次数:
（1）系统采用先进先出（FIFO）淘汰算法.
（2）系统采用最近最少使用（LRU）淘汰算法.
（3）系统采用优化（OPT）淘汰算法.
4.有一个文件系统,根目录长驻内存,如图所示:
目录文件采用拉链式,每个磁盘块存放10个下级文件的描述,最多存放40个下级
文件.若下级文件为目录文件,上级目录指向该目录文件的第一块,否则指向普通文件的文件控制块.普通文件采用三级索引形式,文件控制块中给出13个磁盘地址,前10个磁盘地址指出前10页的物理地址,第11个磁盘地址指向一级索引表,一级索引表给出256个磁盘地址,即指出该文件第11页至第266页的地址;第12个磁盘地址指向二级索引表,二级索引表中指出256个一级索引表的地址;第13个磁盘地址指向三级索引表,三级索引表中指出256个二级索引表的地址.
（1）该文件系统中的普通文件最大可有多少页?
（2）若要读文件/A/D/K/Q中的某一页,最少要启动磁盘几次?
最多要启动磁盘几次?
（3）若想减少启动磁盘的次数,可采用什么办法?
5.设系统中有三类资源A、B和C，又设系统中有5个进程P1，P2，P3，P4和P5.在T0时刻系统状态如下：
最大需求量已分配资源量剩余资源量
ABCABCABC
P1864121211
P2433311
P31013413
P4333322
P5546113
（1）系统是否处于安全状态？
如是，则给出进程安全序列.
（2）如果进程P5申请1个资源类A、1个资源类B和1个资源类C，能否实施分配？
为什么？
6.在一个两道的批处理操作系统中，有6个作业进入系统，它们的进入时刻、估计运行时间和优先级如下表所示.
作业号进入时刻估计运行时间优先级
JOB18：
0090分钟5
JOB28：
1030分钟6
JOB38：
3020分钟3
JOB48：
5015分钟8
JOB59：
2010分钟2
JOB69：
405分钟4
系统采用短作业优先作业调度算法，作业一旦被调度运行就不再退出.但当有新的作业投入运行时，可以按照优先级进行进程调度.
（1）试给出各个作业的运行时间序列.（例如：
JOB1：
8：
00-8：
30，9：
10-9：
20，…）
（2）试计算出作业的平均周转时间.
7.有一个文件系统,根目录长驻内存,如图所示:
目录文件采用链接式,每个磁盘块存放10个下级文件的描述,最多存放50个下级文件.若下级文件为目录文件,上级目录指向该目录文件的第一块,否则指向普通文件的文件控制块.
（1）普通文件采用顺序结构，若要读文件\A\D\G\H\K中的第375页，最少要启动磁盘几次?
最多要启动磁盘几次?
（2）普通文件采用链接结构，若要读文件\A\D\G\H\K中的第100页,最少要启动磁盘几次?
最多要启动磁盘几次?
8.有一个虚拟存储系统采用最近最少使用（LRU）页面淘汰算法，每个作业占3页主存，其中一页用来存放程序和变量i,j（不作他用）.每一页可存放150个整数变量.某作业程序如下：
VARA:
ARRAY[1..150,1..100]OFinteger;
i,j:
integer;
FORi:
=1to150DO
FORj:
=1to100DO
A[i,j]:
=0;
设变量i,j放在程序页中，初始时，程序及变量i,j已在内存，其余两页为空.矩阵A按行序存放.
（1）试问当程序执行完后，共缺页多少次？
（2）最后留在内存中的是矩阵A的哪一部分？
9.设系统中有4个进程P1，P2，P3和P4.在某一时刻系统状态如下：
最大需求量已分配资源量
P162
P274
P332
P420
剩余资源量1
（1）系统是否处于安全状态？
如是，则给出所有的进程安全序列.
（2）如果进程P4申请2个资源，能否实施分配？
为什么？
七.关于P、V操作:
1.为什么说P、V操作必须设计成原语（即同一信号量上的P、V操作必须互斥）?
2.有四个进程A、B、C、D
（1）进程A通过一个缓冲区不断地向进程B、C、D发送信息,A每向缓冲区送入一个信息后,必须等进程B、C、D都取走后才可以发送下一个信息,B、C、D对A送入的每一信息各取一次,试用P、V操作实现它们之间的正确通讯.
（2）试用最少个数的信号量实现进程A、B、C、D间的正确通讯.
3.写出P、V操作的定义.
4.有n+1个进程A1,A2,...An和B:
（1）A1,...An通过同一个缓冲区各自不断地向B发送消息,B不断地取消息,它必须取走发来的每一个消息.刚开始时缓冲区为空.试用P、V操作正确实现之.
（2）若缓冲区个数增至m个,试用P、V操作实现正确的通讯.
5.请给出V操作的定义.
6.用P、V操作实现PA,PB两个进程的同步问题如下所示:
其中,信号S1,S2的初值均为1.试问该解法正确吗?
请说明理由.
7.把学生和监考老师都看作进程,学生有N人,教师1人.考场门口每次只能进出一个人,进考场原则是先来先进.当N个学生都进入考场后,教师才能发卷子.学生交卷后可以离开考场.教师要等收上来全部卷子并封装卷子后才能离开考场.
（1）问共需设置几个进程?
（2）试用P、V操作解决上述问题中的同步和互斥关系.
8.某商店有两种食品A和B,最大数量各为m个.该商店将A,B两种食品搭配出售,每次各取一个.为避免食品变质,遵循先到食品先出售的原则,有两个食品公司分别不断地供应A,B两种食品（每次一个）.为保证正常销售,当某种食品的数量比另一种的数量超过k（k（1）问共需设置几个进程?
（2）试用P,V操作解决上述问题中的同步和互斥关系.
9.两个进程PA、PB通过两个FIFO（先进先出）缓冲区队列连接（如图）.
_PA从Q2取消息，处理后往Q1发消息，PB从Q1取消息，处理后往Q2发消息，每个缓冲区长度等于传送消息长度.Q1队列长度为n，Q2队列长度为m.假设开始时Q1中装满了消息，试用P、V操作解决上述进程间通讯问题.
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