操作系统2重点范围习题解答答案.docx
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操作系统2重点范围习题解答答案
操作系统2重点范围习题解答答案（总10页）
一、简答题（每题5分，共30分）
1.什么是虚拟设备
2.What’s the differrence between a process and a program
3.’s Hyper-Treading technology
4.死锁的必要条件是什么
5.为什么将文件控制块分成主部和次部两部分
6.若系统有同类资源m个，被n个进程共享，问：
当m>n和m<=n时每个进程最多可以请求多少个这类资源，使系统一定不会发生死锁为什么
二、填空题（每空1分，共10分）
1.操作系统的两个重要特性是：
（1） 和
（2） 。
2.只能在管态下执行的指令称为 （3） 。
处理机状态由目态转换为管态的唯一途径是 （4） ，管态到目态的转换可以通过修改 （5） 来实现。
3.进程在其生存期内可以处于如下三种基本状态之一：
运行态、就绪态和等待态。
当一个就绪进程 （6） 时，其状态由就绪变为运行，当一个运行进程被抢占处理机时，其状态由运行变为 （7） ，当一个运行进程因某事件受阻时，其状态由运行变为 （8） ，当进程所等待的事件已经发生时，该进程状态由 （9） 变为就绪。
4.线程是进程内的一个相对独立的 （10）。
三、计算题（每题10分，共40分）
1.设某计算机系统采用虚拟页式存储管理方法，进程的虚拟地址空间为64KB，页面尺寸为4KB。
假设当前进程的页表如右图所示（页表以二进制形式表示），请将虚拟地址8196和2050转换为物理地址。
2.设某计算机系统采用虚拟页式存储管理方法，内存中为该进程分配4个物理页架, 开始时内存页架为空,假设进程在一段时间内的页面访问序列如下:
6,0,1,2,0,3,0,4,2,3,0,3,2,1,2,0,1,7,0,1，请画图表示采用以下页面淘汰算法时的缺页中断次数：
（1）最佳页面淘汰算法（OPT）；
（2）先进先出页面淘汰算法（FIFO）；（3）使用过最久的先淘汰（LRU）。
3.在UNIX系统中，设磁盘物理块大小为1KB，每个索引块可以保存256个索引项，请画出UNIX文件的物理结构。
假设某文件大小为1028KB，请计算访问以下逻辑块时需要多少次I/O传输：
（1）8；
（2）300；（3）16。
4.设有周期性实时任务集如下表所示，用最早截止期优先算法（EDF算法）和速率单调算法（RMS算法）是否可以调度画出相应的Gantt图。
四、算法设计（每题10分，共20分）
1.设有一个可以装A、B两种物品的仓库，其容量无限大，但要求仓库中A、B两种物品的数量满足下述不等式:
-M≤A物品数量－B物品数量≤N
其中M和N为正整数。
试用信号灯和PV操作描述A、B两种物品的入库过程。
2.用信号量和PV操作实现读者/写者问题，要求读者优先，即：
当有读者在读文件时，对随后到达的读者和写者，要首先满足读者，阻塞写者。
0250-52试题A答案 一、
1．虚拟设备是利用共享型设备实现的数量较多、速度较快的独占型设备。
2．进程是具有独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的独立单位。
程序是指令的有序序列。
进程与程序的区别在于：
○1进程是动态的，程序是静态的；○2进程是短暂的，程序可以永久保存；○3进程与程序之间不具有一一对应关系：
一个程序可以对应一个进程，也可以对应多个进程；一个进程可以对应一个程序，或者对应一段程序。
5．树型目录结构解决了命名冲突；有利于提高文件的检索速度；有利于实现文件共享；有利于用户对文件进行分门别类地组织。
6．
7．并发执行的进程为了协调一致地完成指定任务，进程之间具有一定的联系，这种联系通常采用进程间交换数据的方式进行。
进程间交换数据叫进程通信。
进程之间所交换的信息量，少则是一个状态或数值，多则是成千上万个字节。
因而进程通信的类型分为：
低级通信（进程间交换少量数据，如信号量机制）；高级通信（进程间交换大量数据）。
8．UC/OS-II是一个嵌入式操作系统，其功能包括任务管理、时间管理、任务间通信、内存管理等。
二、
（1）[0，350]：
由段号0查段表得其段长200，将虚拟地址中的段内偏移350与该段段长相比较：
350>200，所以产生越界中断；
（2）[1,25]：
由段号1查段表得其段长100，将虚拟地址中的段内偏移25与该段段长相比较：
25<100，是合法虚拟地址，所以将段内偏移与该段在主存的起始地址相加得绝对地址：
25+3000=3025；
（3）[2,120]：
由段号2查段表得其段长105，将虚拟地址中的段内偏移120与该段段长相比较：
120>105，所以产生越界中断；
（4）[3,415]：
由段号3查段表得其段长600，将虚拟地址中的段内偏移415与该段段长相比较：
415<600，是合法虚拟地址，所以将段内偏移与该段在主存的起始地址相加得绝对地址：
415+1200=1615；
（5）[4,20]：
由段号4查段表得其段长150，将虚拟地址中的段内偏移20与该段段长相比较：
20<150，是合法虚拟地址，所以将段内偏移与该段在主存的起始地址相加得绝对地址：
20+4000=4020；
三、FIFO页面替换算法：
LRU页面替换算法：
四、semaphore a=n,b=m;
void main（）{
createprocess（A,…）;
createprocess（B,…）;
}
void A（）{
while
（1）{
P（a）;
输入化合物A;
V（b）;
}
}
void B（）{
while
（1）{
P（b）;
输入化合物B;
V（a）;
}
}
六、UNIX中的进程可能处于以下九个状态之一：
创建、内存就绪、外存就绪、内存睡眠、外存睡眠、核心态执行、用户态执行、剥夺、僵死。
UNIX进程的状态转换图如下：
七、设cache的命中率为h1，访问时间为t1；主存的命中率为h2，访问时间为t2；则被访问的字在cache中的概率为h1，则不在cache中但在主存中的概率为（1-h1）h2，不在cache中也不在主存中的概率为（1-h1）（1-h2） ；设磁盘的访问时间为t3，那么一个字的平均访问时间为：
t1h1+（t1+t2）（1-h1）h2+（t1+t2+t3）（1-h1）（1-h2）。
八、设每个进程最多可以请求x个这类资源，为了使系统一定不会发生死锁m,x,n需要满足关系式：
n（x-1）+1<=m，即x<=（m-1）/n+1。
当mn时，x=INT（（m-1）/n）+1，其中INT表示向下取整数。
0219—0224，0279操作系统试卷A
一、 名词解释（10分，每题2分）
1．操作系统 2．进程 3．线程 4．作业 5．中断
二、 简要回答下述问题（20分，每题4分）
1． 常用的文件物理结构有哪几种，请简述它们，至少给出三种。
2． 请你简述段页式虚拟存储系统使用的数据结构。
3． 请简述SPOOLING 系统的组成及各部分的功能。
4． 请叙述在进程通信中有哪几种通信方式
5． 什么是地址重定位动态重定位和静态重地位有何区别
三、在一个支持虚拟分页并采用请求页式调度的存储管理系统中，有一用户程序，它访问其地址空间的字地址序列是：
70，74，135，276，400，300，700，266，148，560，284，172 问：
若分配给该作业的内存大小为384字，初始为空，页大小为128字，试按FIFO、LRU页面淘汰算法，分别计算页面访问的缺页率。
（10分）
四、 在下面的段表中对于以下逻辑地址（段号，单元号），求对应的物理地址。
（10分）
（1）0,400;
（2）3,300; （3）1,20;
五、有一个具有两道作业的批处理系统，作业调度采用短作业优先的调度算法，进程调度采用以优先数为基础的抢占式调度算法，作业序列如表所示（表中所列作业优先数即为进程优先数，数值越小优先级越高）。
（15分）
① 列出所有作业进入内存时间及结束时间。
② 计算平均周转时间。
作业的执行时间
六、设由n个缓冲区组成缓冲池，每个缓冲区可以存放一个消息，有两类进程：
x个生产者和y 个消费者，且只要缓冲池未满，生产者便可以将消息送入缓冲池，而只要缓冲池未空，消费者就可以取走一个消息。
各个进程对缓冲池进行互斥访问，用信号量实现协调过程。
要求写出使用的信号量、初值及其作用，并写出生产者进程和消费者进程的处理流程（10分）
七、假定UNIX系统V中磁盘块地大小为1K，每个磁盘块当用于做间接块时最多可登记256个块号，现在要对一个大小为2000K，已经打开的文件检索一遍，请画出该文件的索引结构，并回答将要发生多少次磁盘传输完成中断（10分）
八、在银行家算法中，若出现如下资源分配情况：
Allocation Need Available
A B C D A B C D A B C D
P0 0 0 3 2 0 0 1 2 1 6 2 3
P1 1 0 0 0 1 7 5 0
P2 1 3 5 4 2 3 5 6
P3 0 3 3 2 0 6 5 2
P4 0 0 1 4 0 6 5 6
试回答下列问题：
（15分）
1、找出一个安全序列。
2、在上述状态下，对于下列由进程P2发出申请命令request（1,2,2,2），会被接受吗原因何在
0219-0224、0279操作系统A答案
一、名词解释（10分，每题2分）
1、操作系统：
是位于硬件层之上，所有其它软件之下的一个系统软件，是管理系统中的软硬资源，使其得以充分利用并方便用户使用的程序集合。
2、进程：
具有一定独立功能的程序关于一个数据集合的一次运行活动。
3、线程：
也称轻进程，是进程内的一个相对独立的执行流。
4、作业：
用户要求计算机系统为其完成的计算任务的集合。
5、中断：
在程序运行过程中，出现的某种紧急事件，必须中止当前正在运行的程序，转去处理此事件，然后再恢复原来运行的程序，这个过程称为中断。
二、简要回答下述问题（20分，每题4分）
1、常用文件的物理结构有顺序文件、链接文件、索引结构、Hash结构、倒排结构。
顺序结构：
一个文件占有若干个连续的物理块，首块号块数记录在FCB中。
链接结构：
一个文件占有若干个不连续的存储块，各块之间以指针相连，其首块号及块数记录于FCB中。
索引结构：
一个文件占有若干个不连续的存储块，这些块的号记录于一个索引块中。
2、段页虚拟存储采用的数据结构：
每个作业一张段表 系统一张快表 每个段一张页表 页表控制寄存器 主存一张位示图 段表控制寄存器
3、Spooling系统的组成：
磁盘开辟输入井，输出井，其中输入井用于存放预先读入的作业，输出井保存输出结果。
提供预输入程序，负责控制外围设备预先装入用户的作业到输入井中。
缓输出程序：
负责控制将输出井中的信息送往外围设备。
井管理程序：
负责控制将输入井中的数据读入内存，将程序结果存放到输出井中。
4、进程通信中包括共享内存方式和消息缓冲方式，消息缓冲方式又分为直接通信和间接通信，直接通信分为有缓冲方式和无缓冲方式。
5、地址重定位：
指逻辑地址转换为物理地址的过程。
静态重定位：
指装入时完成地址转化。
动态重定位：
指运行指令时将逻辑地址转化为物理地址。
三、（10分）
由题知内存为3块：
地址序列转成页面序列：
0 0 1 2 3. 2 5. 2 1 4 2 1
FIFO:
淘汰最先装入主存的页面，使用队列
缺页率= 8/12=2/3
LRU：
使用栈顶为最新访问项，底为淘汰项 缺页率=7/12
四、（10分）
（0,400） 的物理地址：
200+400=600
（3,300） 的物理地址：
1300+300=1600
（1,20） 的物理地址：
因为1段长为14，所以地址越界，出错。
五、（10 分）
10:
00 J1 进入，运行20分 10:
00—10:
20
10:
20 J2 进入，运行30分 10:
20—10:
50 完成
10:
50 J4 进入，级别低于J1，J1运行20分。
10:
50—11:
10 J4 10:
50进入主存 完成
11:
10 J3 进入，运行50分 完成12:
00 11:
00—12:
20
12:
20 J4运行20分钟，结束 10:
50—12:
20
J1：
10:
00—11:
10 J2：
10:
20—10:
50 J3：
11:
10—12:
00 J4：
10:
50—12:
20
TJ1=70分 TJ2=30分 TJ3=90分 TJ4=90分
平均周转时间 = 70+30+920+90/4 = 280/4 = 70 分钟
六、（10分）
七、（10分）
由题知：
文件共2000块，由索引结构知前10项直接访问10块，一级访问256块， 2000－256－10＝1734块
1734÷256＝8个索引项（二级索引）
发生中断次数为：
1＋1＋7＋2000＝2009次磁盘传输中断。
八、（15分）
1） work Allocation Need finish
P0 1 6 2 3 0 0 3 2 0 0 1 2 T
P3 1 6 5 4 0 3 3 2 0 6 5 2 T
P4 1 9 8 6 0 0 1 4 0 6 5 6 T
P1 1 9 9 10 1 0 0 0 1 7 5 0 T
P2 2 9 9 10 1 3 5 4 2 3 5 6 T
3 12 14 14
存在安全序列P0 P3 P4 P1 P2所以此刻是安全的
2）P2发出请求命令request（1,2,2,2）
request < Need（2,3,5,6） 合理
Request < Available（1,6,2,3） 有资源
试分配：
P2:
Allocation Need Available
2 5 7 6 1 1 3 4 0 4 0 1
安全检查：
WORK=0 4 0 1 不能满足任务资源申请，没有安全序列，所以不安全，取消试探分配，申请者P2等待。
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