江苏专转本计算机模拟试题

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试卷一

一、 填空题

1.计算机系统是由_________和___________两部分组成的,操作系统属于一种系统_______。   它直接与计算机________系统打交道,是对它的第一层扩充。

2.Windows是________________操作系统。

3.文件的结构分为__________结构和___________结构两种类型。

4.设备按共享属性分为_________设备和__________设备。

5.键盘的设备名为______________。

二、选择题

1.下面______不是操作系统的类型。

   A.分时系统     B.实时系统 C.批处理系统 D.顺序系统

2.DOS操作系统和用户之间有界面是______界面。

   A.图形界面 B.字符界面 C.交互界面 D.系统界面

3.下面________不是进程的特征。

A.动态性B.并发性C.异步性D.静态性

4.下面______不是可变分区的分配算法。

   A.最佳适应算法 B.最坏适应算法 C.首次适应算法D.自适应算法

5.操作系统进行进程管理是通过执行下面______操作来实现的。

   A.原语B.命令C.程序 D.指令

6.下面________是发生死锁的必要条件。

A.互斥条件 B.可抢占条件C.全部分配条D.等待条件

7.下面______个不是操作系统的文件操作。

   A.文件检查 B.建立文件 C.打开文件D.关闭文件

8.为了使用比实际内存更大的内存空间,操作系统适用的技术称为______。

   A.虚拟存储技术 B.磁盘管理技术C.移动技术 D.撤销技术

9.Windows操作系统的设备管理提供了强大的________功能,设备一般不需用户配置就可以直接使用。

A.驱动 B.即插即用C.管理D.控制

10.实现虚拟存储器的关键技术是________。

A.分配技术 B.分页技术C.交换技术D.存储技术

三、

1.操作系统

2.作业

3.进程

4.系统调用

5.进程的互斥

四、1.写出三种常用的淘汰算法

2.写出操作系统的五大管理功能

五、图示作业状态转换图,并说明在何种情况下作业由后备状态变为运行状态。

试卷一答案  

一、1. 【答案】硬件 软件  软件  硬件

【解析】计算机系统由硬件和软件两部分组成,操作系统属于在计算机硬件基础上的第一层软件,属于系统软件,用来管理计算机的硬件和软件资源。

2.【答案】单用户多任务

【解析】Windows属于单用户多任务操作系统,Dos属于单用户单任务操作系统,Unix操作系统属于多用户多任务操作系统。

3. 【答案】有(或记录式)、无(流式)

【解析】文件的逻辑结构可分为两大类,一类是有结构文件,也称为记录式文件,由若干记录构成的文件;另一类是无结构文件,也成为流式文件,是由字符流构成的文件。

4. 【答案】独占、共享

【解析】一段时间内只允许一个进程使用的资源称为临界资源或是独占资源;一段时间内可以被多个进程所共享的资源称为共享资源,对应的设备按共享属性可以分为独占设备和共享设备,利用虚拟技术,可以将独占设备虚拟为共享设备。

5. 【答案】con

【解析】在DOS操作系统中或DOS模式下,CON即可代表输入设备键盘也可代表输出设备显示器,例:COPY  CON  A.TXT中,CON代表键盘,意思是把从键盘输入的内容保存在A.TXT文件中,按F6键或Ctrl+Z结束输入并保存。而COPY  A.TXT  CON则表示把A.TXT中的内容输出到显示器上显示出来。

二、1. 【答案】D

【解析】操作系统主要有三类,多道批处理操作系统、分时系统和实时系统,多道批处理系统是成批的作业在外存等待,由作业调度程序选择多个作业进入内存,宏观上同时运行。分时系统是一台主机连接多个终端,每个终端用户程序分时间片的原则占用CPU;实时系统主要包括实时控制和实时信息处理系统。

2. 【答案】B

【解析】不同操作系统的命令接口有所不同,用户界面也可以分为字符型界面和图形用户界面,DOS操作系统为用户使用提供了若干联机操作命令,为用户提供的是字符界面。

3. 【答案】D

【解析】进程的基本特征一共有五个,动态性属于进程的最基本特征,并发性、独立性、异步性都是进程的特征,另外进程的结构特征,主要由程序段、数据段和PCB组成,静态性属于程序的特征。

4. 【答案】D

【解析】动态分区,又称为可变分区,其分区分配算法包括首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法等,所以,自适应算法不属于可变分区分配算法。

5. 【答案】A

【解析】原语是由若干条机器指令所组成的,用以完成特定功能的一段程序,应当属于原子操作,原语属于不可分割的操作。操作系统内核就是通过执行相应原语操作实现进程管理。

6. 【答案】A

【解析】发生死锁的四个必要条件是互斥条件、请求与保持条件、不剥夺条件和环路等待条件,所以,答案选A。

7. 【答案】A

【解析】最基本的文件操作有创建文件、删除文件、读写文件、截断文件和设置文件的读/写位置。文件检查不是操作系统的文件操作。

8. 【答案】A

【解析】采用虚拟存储器技术实现物理内存的逻辑容量的扩充,虚拟存储器的容量是由计算机的地址结构和寻址方式确定的。如CPU的有效地址长度是16位,则其寻址范围为0-64KB。

9. 【答案】B

【解析】Windows操作系统设置了即插即用功能,能自动搜索硬件及选择对应驱动程序程序进程安装,一般不需要用户配置就可以直接使用。没有对应驱动程序时会提示用户选择手动安装。

10. 【答案】B

【解析】实现虚拟存储器的主要方法有请求分页存储管理方式及请求分段存储管理方式,所以,分页技术是实现虚拟存储器的基础,把当前正在运行的一个或多个页面调入内存,其余的大多数的页面在外存等待,随着页面的执行再调入相应页面进入内存。交换是把各个进程完整地调入内存,运行一段时间,再放回磁盘上,所以不能实现虚拟存储。

三、

1.操作系统:操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源,合理地对各类作业进行调度,以及方便用户使用的程序的集合。

2.作业:由用户提交给系统处理的一个计算任务,称为作业,它包括用户程序、数据,以及对程序运行进行控制和处理的有关信息。一般,可把作业分为批处理型作业和终端型作业两类。

3.进程:进程是程序在一个数据集合上运行的过程,是系统进行资源分配和调度的独立单位。或“进程是进程实体的运行过程,是系统进行资源分配和调度的一个独立单位”。进程的基本特征包括结构特征,动态性,并发性,独立性,异步性。

4.系统调用:所谓系统调用是系统为用户程序调用操作系统所提供的子程序。它与一般的函数调用不同,系统调用是通过中断方式转向相应子程序的,它工作在核心态(管态),而一般函数的调用,仍仅是在用户态下的地址转移。

5.进程的互斥:指在多道程序环境下,每次只允许一个进程对临界资源进程访问。为此,必须使诸进程互斥的进入自己的临界区。

四、1.答: 三种淘汰页面的算法可以选择最佳置换算法(OPT)、先进先出页面置换算法(FIFO)以及最近最久未使用置换算法(LRU)。

最佳置换算法算法思想:其选择的被淘汰的页面,将是以后永远不使用的,或许是在最长(未来)时间内不再被访问的页面。采用最佳置换算法,通常可保证获得最低的缺页率,但是该算法是无法实现的;

先进先出页面置换算法思想:总是淘汰最先进入内存的页面,即选择在内存中驻留时间最久的页面予以淘汰;

最近最久未使用置换算法:该算法根据历史推算,选择最近一段时间最长时间不被使用的页面予以淘汰。

2.操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源,合理的对各类作业进行调度,以及方便用户使用的程序的集合。具体包括了五大管理功能:

处理机管理功能:主要包括进程控制、进程同步、进程通信和调度四个方面的管理功能;

存储器管理功能:主要包括内存分配、内存保护、地址映射和内存扩充四个方面的管理功能 ;

设备管理功能: 主要包括设备分配、设备处理、缓冲管理和虚拟设备四个方面的管理功能;

文件管理功能:主要包括文件存储空间的管理、目录管理、文件的读写管理和文件的保护四个方面的管理功能;

为用户提供接口:主要包括命令接口、程序接口和图形接口。

五、

答:从进入系统开始到运行结束,作业一般要经历进入、后备、运行和完成4个阶段。相应的,作业亦有提交、后备、运行和终止4种状态。

(1)进入状态:当操作员将用户提交的作业通过某种输入方式,将作业输入到外存时,称此阶段为作业处于进入状态;

(2)后备状态:也称为收容状态。若作业所需的全部信息已输入到外存,由作业建立程序为之建立了作业控制块,并插入到后备作业队列中等待调度运行为止。把作业在后备队列上等待调度的状态称为后备状态;

(3)运行状态:作业调度程序从处于后备状态的作业队列中选中一个作业调入内存,并为之建立相应得进程,分配必要的资源后,由于作业已具有独立运行的资格,如果处理及空闲,便可立即执行,故称此时的作业进入了运行状态。作业的运行状态又可进一步分为“就绪”、“执行”、“阻塞”三个基本状态;

(4)终止状态。当作业运行完毕,但它所占用的资源尚未全部被系统回收时,该作业处于完成状态。在这种状态下,系统需做如打印结果、回收资源等类似的善后处理工作。

作业由进入状态到后备状态是由作业建立程序完成的,从后备状态转换为运行状态是由调度程序所引起的;而作业由运行状态自愿或被迫地转变为终止状态,则是在有关作业终止的系统调用的作用下完成的。

试卷二

一、

1.以下不适合于直接存取的外存分配方法是______。

A.连续分配 B.链接分配 C.索引分配 D.都适合

2.下面对进程描述错误的是______。

   A.进程是动态的概念 B.进程执行需要处理机

   C.进程是有生命周期的 D.进程是指令集合

3.在下列文件的物理结构中,不利于文件长度动态增长的文件物理结构是

A.连续结构 B.链接结构C.索引结构D.Hash结构

4.通道用于实现______之间信息传输。

   A.内存与外设 B.CPU与外设 C.外存与外设D.用户进程与外设

5.存储管理方案中,______存储管理可采用交换技术。

   A.单一连续区 B.可变分区 C.段式D.请求分页

6.进程调度又称为低级调度,其主要功能是________。

A.选择一个作业调入内存 B.选择一个主存中的进程调出到外存C.选择一个外存中的进程调入到主存 D.将一个就绪的进程投入运行

7.设系统中有5个并发进程,共同竞争资源S,且每个进程都需要2个S个资源,则该系统最少要有S资源______个才不会发生死锁。

A.11B.15 C.6 D.无法预计

8.考虑下面的页面访问序列:5,6,5,2,6,3,5,3,2,5,1,3,5,3,1,3,6,1,5,2,假定分配给该进程3个物理块,采用最近最久未使用算法,则出现______次缺页中断。(提示: 所给定的物理块初始均为空,所以,首次访问一页时就会发生缺页中断)。

   A.11B.9C.10 D.12

9.设计实时操作系统时,首先应考虑系统的______。

A.可靠性和灵活性   B.实时性和可靠性C.灵活性和实时性D.优良性和分配性

10. ________选项体现了原语的主要特点。

A.并发性 B.异步性C.共享性D.不可分割性

二、1.采用多道程序设计技术能充分发挥cpu与外设并行工作的能力。(      )

2.引入设备独立性是为了提高设备分配的灵活性、利用率和方便实现输入/输出重定向。(  )

3.操作系统是对计算机硬件进行管理的软件。                       (      )  

4.系统中的某个进程P被唤醒后立即就获得了CPU,这是因为系统采用了抢占调度方式。(   )

5.作业一旦被作业调度选中,系统就给它分配CPU。                 (      )

6.内存动态分区分配算法中的最佳适应算法要求空闲分区按地址递增的次序排列。(    )

三、1.假定一磁盘有200个磁道,编号为0到199,在完成了磁道135处的请求后,当前正在磁道153处为一个请求服务。若请求队列的先后顺序为:96,157,101,187,104,160,112,185,140。试分别采用最短寻道时间优先、扫描算法完成上述请求,写出磁头移动的次序,并计算磁头的磁道移动总量。

2.见下表给出的作业1,2,3,4的到达时间和运行时间,采用短作业优先和先来先服务调度算法,试问作业执行顺序和平均周转时间?(时间单位:分钟,以十进制计算)

3.系统某时刻出现如下表所示的资源分配图情况:

试问:(1)该状态是否安全,为什么?

(2)如果进程P2申请资源(2,2,1,1),系统能否将资源分配给它,为什么?

四、算法题  某高校一机房面向全校开放,机房有40台计算机供学生上机使用。如果机房有空机位的话,要上机的学生则在登记簿上登记班级、姓名、开始时间,即可上机;如果没有空机位的话,则在门外等候;学生上机结束后,在登记簿上记载上机结束时间后离开,试用P、V操作描述进程的并发过程。

试卷二答案

一、单项选择题   

1. 【答案】B

【解析】文件的外存分配方式分为连续分配、链接分配和索引分配方式;连续分配获取连续的盘块,可以直接存取相应盘块,根据索引表,也可以直接获取文件的相应存取的盘块号,因此也可以直接存取,只有链接分配,特别是隐式链接分配方式,只能顺序访问文件的各个盘块,才能依次获得下一个文件的存储盘块。

2. 【答案】D

【解析】动态性是进程最基本的特征;进程因创建而产生,因调度而执行,因撤销而消亡,因此,进程是由生命周期的;进程是资源分配的基本单位,是处理机调度和执行的基本单位;所以答案选D,程序是指令的集合,而进程的结构特征包括程序段、数据段和进程控制块。

3. 【答案】A

【解析】文件的物理结构分为连续文件、链接文件、索引文件以及哈希文件。其中连续文件要求分配连续的物理盘块,因此在动态增长时不容易实现。

4. 【答案】A

【解析】通道是用于把设备控制器连接到中央处理机和主存的设备,它可建立独立的I/O操作,以减少CPU的干预。通道是一种特殊的处理机,它通过执行相应的通道程序去完成对I/O设备的控制,在内存和外设之间直接进行数据传送。当主机交付的I/O任务完成后,通道向中央处理机发出中断信号,请求CPU处理。

5. 【答案】B

【解析】所谓交换,就是指系统根据需要,把主存中暂时不运行的某个(或某些)作业部分或全部移到外存,而把外存中的某个(或某些)作业移动到相应的主存区,并使其投入运行。所谓覆盖,是指同一主存区可以被不同的程序段重复使用。通常一个作业由若干个功能上相互独立的程序段组成,作业在一次运行时,也只用到其中的几段。利用这样一个事实,人们就可以让那些不会同时执行的程序段共用同一个内存区。覆盖主要在同一个作业或同一个进程内运行,交换主要是在进程或作业之间进行。

6. 【答案】D

【解析】进程调度又称为低级调度,主要是从若干处于就绪状态的进程中选择一个进行运行;从外存的后备队列中选择作业进入内存,分配资源,创建进程,这属于作业调度的功能。

7. 【答案】C

【解析】每个进程都需要2个资源,要使得5个进程不会产生死锁的并发运行,则需要有6个S资源菜可以,因为每个进程要至少保证先获得1个资源,最后一个资源哪个进程获得该进程就可运行,等该进程运行毕后可以释放资源,其余进程可以获得执行。

8. 【答案】A

【解析】根据LRU算法思想,每次都选最近最就未使用的页面予以淘汰,按照教材画图的方法,求出置换次数为8次,加上前3次的缺页,总计缺页次数为11次。

9. 【答案】B

【解析】实时又称为及时,主要应用领域为实时控制和实时信息处理。实时控制主要以计算机为中心的控制系统,实时采集现场数据,对采集的数据进行及时处理,进而自动的控制相应的执行机构,因此,实时性和高可靠性是实时系统最突出的特征及要求。

10. 【答案】D

【解析】原语是由若干条机器指令所构成,用以完成特定功能的一段程序。为保证其操作的正确性,它应当是原子操作,即原语是一个不可分割的操作。所以,选D。

二、1. 【答案】√

【解析】多道程序设计技术是在指多个程序在内存中同时存在,使用CPU和各类资源,提高了CPU的利用率。

2.【答案】√

【解析】设备独立性又叫与设备无关性,指的是用户应用程序独立于具体使用的物理设备,在应用程序中使用逻辑设备名,在系统实际执行时,利用逻辑设备表实现逻辑设备名到物理设备名之间的映射。因此设备独立性的好处就是增加设备分配时的灵活性以及易于实现I/O重定向。

3. 【答案】×

【解析】操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源,合理地对各类作业进行调度,以及方便用户使用的程序的集合。

4. 【答案】×

【解析】进程P被唤醒后立即获得CPU,原因有很多,可以是因为当前进程的优先级高而抢占CPU,也可能是当前系统已经没有处于就绪状态的进程而运行进程P。

5. 【答案】×

【解析】作业被选中后,首先需要调度到内存,然后创建进程,进入就绪队列,之后才是等待CPU调度执行。

6. 【答案】×

【解析】在动态分区(可变分区)分配算法中,最佳适应算法要求每次为作业分配内存时,总是把能满足要求、又是最小的空闲分区分配给作业。因此要求空闲分区按照分区大小由小到大的顺序排列,而不是按照地址递增的次序排列。

三、1. 答:当前磁道为153处,请求序列为96,157,101,187,104,160,112,185,140。

最短寻道时间优先算法时不考虑进程请求的先后顺序,因此访问顺序是153→157→160→140→112→104→101→96→185→187。

因此,磁头的移动总量为:4+3+20+28+8+3+5+89+2=162。

扫描算法又称为电梯算法:因为在访问了135处后,到达153磁道处,因此磁头在向大磁道方向移动,因此访问顺序为:153→157→160→185→187→140→112→104→101→96。

因此,磁头的移动总量为:4+3+25+2+47+28+8+3+5=125

2. 答:短作业优先调度算法思想为每次选择作业估计运行最短的作业优先获得运行。因此,作业执行顺序为:1,3,2,4。作业的周转时间为完成时间减去到达时间的差。

因此,作业的平均周转时间为:(11+4+14+16)/4=11.25

先来先服务的调度算法思想是每次选择最先进入系统的作业进行运行,因此,作业的执行顺序为1,2,3,4。作业的周转时间计算如下表:

因此,作业的平均周转时间为:(11+11+8+16)/4=11.5

3.答:

(1)当前状态是否安全,使用安全性算法进行检查:设定work=aviliable=(2,2,6,1)

因此存在安全序列P0,P4,P2,P3,P1序列,使得每个进程获得其所需要的所有资源,顺利执行结束,因此当前状态是安全的。

(2)假设进程P2申请资源(2,2,1,1),则需要使用银行家算法进行判断:

①请求的合法性判断:request(2,2,1,1)≤Need(6,5,6,0)是不成立的。其中第四类资源的需求量是0,可是本次申请需要1个资源,因此,请求非法,系统不能将资源分配给它。

四、答:int empty=40;/*空机器信号量*/

mutex=1;/*互斥信号量*/

学生i:repeat

         wait(empty);                  /*判断有无空闲机器*/

         wait(mutex);

         登记班级、姓名、开始时间;    /*在使用登记簿要求互斥*/

         signal(mutex);

         上机;

         wait(mutex);

         登记结束时间;                 /*在使用登记簿要求互斥*/

         signal(mutex);

signal(empty);                 /*释放计算机*/

until false;

【解析】本题把一个学生的活动过程作为1个进程,

(1)在进入机房前需要考察有无空闲机器,如果有才能进入机房,否则要门口等待;离开时需要释放计算机,并且如果有等待的学生,则第一个等待的学生可以进入机房。因此,使用empty变量,并设初值为40。

(2)登记簿是一个临界资源,每次只允许一个学生登记信息,而且进入和离开也不能同时使用登记簿,因此,引入mutex=1作为互斥信号量。

分析:

分析进程同步问题时,要考虑题目中的同步(直接制约关系,与进程执行顺序有关)和互斥(间接制约关系,与进程对资源的使用有关)关系。

在本题中,并不能分析到有进程的同步关系,因为学生进入机房并无先后顺序,即:并不存在学生甲先进入才能让学生乙进入的情况,所有的学生地位是平等的。题目中只有互斥关系,有计算机和登记簿两种资源,登记簿为临界资源,所以分别设信号量为empty=40表示计算机资源的数量和mutex=1表示对临界资源登记簿的访问是互斥的。

分析完题目中的进程关系之后就来看进程的执行过程,可以由分析得知,题目中仅有学生这种进程,所以只分析学生进程的执行过程就可。

以下:

a、学生等待进入机房(申请空闲计算机p(empty))

b、学生登记信息(写登记簿,操作需介于p(mutex)和v(mutex)之间)

c、上机

d、登记借书信息(写登记簿,操作需介于p(mutex)和v(mutex)之间)

e、释放计算机

试卷三  

一、选择题

1.操作系统是                                            

 A.系统软件     B.办公软件 C.应用软件 D.信息管理软件

2.进程在三个基本状态的转换,肯定不会有的转换是           (   )

   A.运行态到就绪态  B.等待态到运行态  C.运行态到等待态  D.等待态到就绪态

3.单处理器系统中,如果同时存在10个进程,则处于就绪队列中的进程最多为____个。(   )

A.1      B.8    C.9     D.10

4.进程调度是从_____选择一个进程进入处理器中运行。              (  )

   A.等待队列    B.就绪队列  C.作业后备队列  D.提交队列

5.在页式存储管理方案中,采用______实现地址转换。              (   )

   A.页表       B.段表      C.段表和页表     D.空闲页表

6.文件的存储管理实际上是对________的管理。

A.内存空间     B.外部存储空间   C.逻辑存储空间   D.物理存储空间

7.打印机是                                                    (   )

   A.独占设备                           B.共享设备    

C.有时是独占设备有时是共享设备    D.字符输出设备

8.中央处理器启动通道后,设备的控制工作是由                    (   )

   A.中央处理器来执行的                   B.中央处理器执行通道程序来执行的  

C.通道执行预先编好的通道程序来控制的  D.通道执行用户程序

9.如果生产者消费者问题中共享的缓冲器的容量为8,物品存入缓冲器的同步信号量SP的初始值应为                           (   )

A.0       B.1    C.8     D.-1

10.死锁的4个必要条件中,无法破坏的是             (   )

A.互斥使用资源    B.占有且等待资源  C.非抢夺式分配  D.循环等待资源

二、填空题(10分,每空1分)

1.计算机系统资源包括_________和___________。   

2.进程的基本状态有_______、_________、__________。

3.重定位是将_________转换为__________。可分为_________和动态重定位。

4.分页式存储器的逻辑地址由两部分组成:_________和__________。

三、判断对错(5分,每题1分,要求在后面括号中标明是“√”还是“Х”)

1.进程控制块(PCB)是程序存在的唯一标志。                   (     )

2.程序的并发执行,发挥了处理器与外围设备并行工作的能力,使处理器的效率有所提高。(     )

3.若无进程处于运行状态,则就绪队列和等待队列为空。          (     )

4.页式虚拟存储管理中,地址变换是在作业装入的时候完成的。   (     )

5.虚拟设备采用的核心技术是SPOOL技术。                     (     )

四、简答题(16分,每题4分)

1.简述进程的定义

2.试述SPOOL技术的组成及特点

3.什么是死锁?防止死锁可以采用哪些方法?

4.什么是LRU算法?请简述该算法实现思想。

五、综合题(9分)

生产围棋的工人不小心把相等数量的黑子和白字混合装在一个盒子里,现在要用自动分拣系统把黑子和白子分开,该系统由两个并发执行的进程PA和PB组成,系统功能如下:

.PA专拣黑子,PB专拣白子;

.1、每个进程每次只拣一个子,当一个进程拣子时,不允许另一个进程去拣子;

.2、当一个进程拣了子(黑子或白子)后,必须让另一个进程去拣一个(白子或黑子)。

请回答:写出用PV操作时应定义的信号量和初值;

根据定义的信号量,写出用PV操作管理两个并发进程的程序。

分析:

由本题分析,可知pa进程和pb进程存在两种关系,互斥(由1得知pa和pb不能同时访问盒子,即盒子为临界资源)和同步(由2得知必须按照这样的顺序pa—pb—pa—pb—pa),但是有同步关系可以看出,两进程不可能同时去访问盒子,所以互斥关系已经由同步关系概括了,并且分析得知:

存在pa—pb和pb—pa两种先序关系,分别设两个信号量s1=1和s2=0即可实现。

试卷三答案

一、单项选择题(10分,每空1分)

1. 【答案】A

【解析】操作系统用来控制和管理计算机的硬件和软件资源。最为硬件上面的第一层软件,属于系统软件。办公软件和信息管理软件属于应用软件。

2. 【答案】B

【解析】进程有三种基本状态,执行状态、就绪状态和阻塞状态。新建进程属于就绪状态,当获得CPU调度后变为执行状态,如果时间片用完后重新恢复为就绪状态;如果是在运行中出现I/O请求,则可以转换为阻塞状态;当阻塞时间发生后则进程转换为就绪状态。

3. 【答案】C

【解析】在单CPU的系统中,处于执行状态的进程只有1个,因此处于就绪状态的进程最多有9个。

4. 【答案】B

【解析】进程调度就是由进程调度程序按照某种调度算法从就绪队列中选择一个进程,获得CPU进入执行状态。

5. 【答案】A

【解析】在分页存储管理方式中,将作业的逻辑地址空间划分成若干大小相等的片,称为页面,与之对应的将物理内存划分为与页面大小相等的物理块;为了记录每个进程的页面和内存中物理块号的对应关系,设置了页表来实现地址转换。

6. 【答案】B

【解析】计算机的程序和数据信息是以文件的形式存放在外存上的,所以文件的存储空间的管理实际上是对外部存储空间的管理。

7. 【答案】A

【解析】按照资源的共享属性可以把设备分为共享设备和独占设备,一段时间内只允许一个进程使用的设备为独占设备,打印机属于独占设备。采用虚拟技术可以将独占设备虚拟为共享设备。

8. 【答案】C

【解析】引入通道技术后,通道作为一个特殊的处理机,通过执行相应的通道程序完成对I/O设备的控制,从而实现CPU、通道和I/O设备三者的并行操作。

9. 【答案】C

【解析】在生产者进程向共享缓冲器中送数据前,首先要判断是否有空闲的缓冲器,因为缓冲器的容量为8,即最多允许送8件物品,因此,设定同步信号量的初值为8,当数据为正值,表示可以到缓冲器放数据,如果为0或负数了,该进程就要阻塞。

10. 【答案】A

【解析】死锁的必要条件有四个,其中互斥条件作为资源本身的特性,是不能破坏的,预防死锁的方案就是从破坏死锁的必要条件进行的,所以,只能破坏后面三个条件。

二、填空题(10分,每空1分,)

1. 【答案】硬件 软件

【解析】计算机系统资源包括硬件和软件资源,操作系统就是对计算机的硬件和软件资源进行管理的。

2.【答案】执行状态 就绪状态  阻塞状态

【解析】考查进程的三种基本状态。

3. 【答案】逻辑地址  物理地址  静态重定位

【解析】作业编译后形成的属于目标模块,采用的是逻辑地址(相对地址),装入内存后,转换为实际的物理地址,因此,需要实现逻辑地址到物理地址的地址变换过程,称为重定位。如果整个地址变换是在装入时一次完成的,称为静态重定位;如果地址变换是随着每条语句真正执行时进行的,称之为动态重定位,动态重定位的实现需要重定位寄存器硬件支持的。

4. 【答案】页号 页内地址(偏移量)

【解析】在分页存储管理方式的地址变换时,首先将逻辑地址根据页面大小分解称为页号和页内地址(也可称为偏移量),根据页号查询页表,获得物理块号,由块号和页内地址组合形成实际物理地址。

三、判断对错题(5分,每题1分,正确的打√,错误的打×)

1. 【答案】×

【解析】进程控制块应该是进程存在的唯一标志,进程的结构特征包括程序段、数据段与进程控制块。

2.【答案】×

【解析】所谓程序的并发实质上应该是进程的并发,程序作为一个指令的集合,属于静态实体,是不能实现并发执行的。

3. 【答案】×

【解析】在单处理机环境下,处于执行状态的进程最多有1个,本题中,若无进程处于运行状态,就绪队列可以为空,但是等待队列不一定为空。

4. 【答案】×

【解析】在分页存储管理方式中,地址变换是经过逻辑地址的分解,形成页号和页内地址,然后通过查找页表,获得物理块号,由块号和页内地址形成实际物理地址的。因此不是作业装入内存时完成地址变换的。

5. 【答案】√

【解析】借助于SPOOLING技术实现了设备的虚拟化。可以说,虚拟设备采用的核心技术为SPOOLING技术。

四、简答题(16分,每题4分)

1.答:进程是程序在一个数据集合上运行的过程,它是系统进行资源分配和调度的独立单位,进程包括动态性、并发性、独立性和异步性的特征,进程的结构特征在于进程实体包括程序段、数据段和进程控制块。

2.答:在多道程序环境下,用一道程序模拟脱机输入时外围机的输入功能,用另一道程序模拟脱机输出时外围机的输出功能,在主机的直接控制下,实现了脱机输入和输出的功能,这种在联机情况下实现的同时外围操作称之为SPOOLING技术。

其主要由三部分组成:(1)输入井和输出井,均属于磁盘上开辟的暂存输入输出数据的空间;(2)输入缓冲区和输出缓冲区,缓和CPU和磁盘之间速度不匹配的矛盾,在内存中开辟的两个缓冲区,用来实现与设备的输入输出管理;(3)输入进程SP_i和输出进程SP_O。实现模拟机的输入和输出管理功能。

其特点:(1)提高了I/O的速度;(2)将独占设备改造为共享设备;(3)实现了虚拟设备功能。

注:本题应该光回答组成部分和特点就可以得满分。

3.答:死锁是指多个进程在运行过程中因争夺资源或进程推进顺序不当而造成的一种僵局,若无外力的作用,这些进程都无法再向前推进。

     预防死锁的产生主要通过三种方法:(1)摈弃“请求与保持”条件,要求进程请求资源时一次性申请所有资源(2)摈弃“不剥夺”条件,要求进程在请求资源得不到满足的时候需要释放所占有的资源;(3)摈弃“”环路等待“条件,要求进程按照编好号的资源顺序由低向高的方向申请所需要的资源。

4.答:LRU算法即为最近最久未使用的算法,其算法思想是选择在最近一段时间内最长时间不被使用的页面,作为淘汰的页面。

      算法的实现时,需要为每个页面配置专门的字段,记录每个页面在最近的一个时间段内被使用的情况,如使用移位寄存器或使用栈的形式,把最近最久未使用的页面动态的记录出来,供淘汰页面是参考。

四、算法题(10分)

答:VAR s1:=1;s2:=0;

进程PA:repeat

wait(s1);    

拣黑子;    

signal(s2);    

Until false;

进程PB:  repeat

wait(s2);

拣白子;

signal(s1);

Until false;

【解析】第一步:确定进程间的关系。由功能(1)(2)(3)可知,进程间的关系为同步关系。第二步:确定信号量及其值。进程A和B共享箱子这个公有资源,但规定两个进程必须轮流去取不同色的棋子,因而相互间要互通消息。对于进程A可设置一个私有信号量s1,该私有信号量用于判断进程A是否能去拣黑子,初值为1。对于进程B同样设置一个私有信号量s2,该私有信号量用于判断进程B是否能去拣白子,初值为0。当然也可以设置s1初值为0,s2初值为1。

注意:如果本题不加最后一个限制条件,则两个进程之间变为互斥关系。此时只需要设置一个互斥信号量S=1即可。

试卷四

一、单选题(在每小题的四个备选答案中,选出一个正确的答案,并将其号码填写在题干后的括号内。每题1分,共10分)

1.导弹控制系统应选择安装实时操作系统,校园电子图书馆管理应选择安装   (   )

   A.批处理操作系统     B.分时操作系统    C.实时操作系统    

   D.网络操作系统       E.分布式操作系统

2.某进程在运行过程中需要等待从磁盘上读入数据,此时该进程的状态是      (   )

   A.从就绪变为运行  B.从运行变为就绪  C.从运行变为阻塞  D.从阻塞变为就绪

3.操作系统负责为用户和用户程序完成所有____的工作;             (    )

A.硬件无关和应用有直接关系     B.硬件无关和应用无直接关系    

C.硬件有关和应用无直接关系    D.硬件有关和应用有直接关系

4.配置了操作系统的计算机是一台比原来的物理计算机功能更强的计算机,这样的一台计算机是一台逻辑上的计算机,称为_____计算机。                     (  )

   A.并行       B.真实       C.虚拟       D.共享

5.设备独立性是指______无关。                                  (   )

   A.程序与设备   B.设备与设备   C.通道与设备  D.设备与CPU

6.下面说法正确的是                                  (    )

A.操作系统的一个重要概念是进程,因此不同进程所执行的代码也一定不同  

B.为了避免发生进程死锁,各进程只能逐个申请资源

C.操作系统用PCB管理进程,用户进程可以从PCB中读出与本身运行状态有关的信息

D.进程同步是指某些进程之间在执行资源上的相互制约关系

7.在下列解决死锁的方法中,属于死锁预防策略的是               (    )

A.银行家算法   B.资源有序分配法  C.死锁检测法  D.资源分配图化简法文件

8.把逻辑地址变为内存的物理地址的过程称作                     (    )

A.编译        B.连接      C.运行      D.重定位

9.分页存储管理的目的为                                       (  )

A.解决碎片问题                   B.便于多个进程共享内存  

C.回收空白区方便                D.摆脱用户干预

10.文件系统最基本的目标主要是通过_____功能实现的             (   )

A.存储空间管理      B.目录管理  C.文件读写管理  D.文件安全性管理

二、填空题(共20分,每题2分)

1.操作系统的主要功能是管理计算机系统的______,其中包括:______管理、______管理、设备管理和文件系统等。

2.进程状态的转换是通过_________来实现的,________是机器指令的延伸,是由若干条指令构成的用以完成特定功能的一段程序。

3.分页存储管理分配主存空间是按__________为单位的,其大小是____________的。

4.使用已经存在的文件之前,首先必须打开文件。打开文件就是建立起_______、应用程序和_________之间的联系。

5.分页将逻辑地址分为_____和______两部分。

6.操作系统是计算机系统硬件和软件资源_________和竞争资源的仲裁者,它是计算机硬件的________扩充。

7.从一般用户的观点,可把操作系统作为用户与计算机系统之间的_________。

8.操作系统通常向用户提供三种类型的接口:________接口、_______接口和程序接口。

9.并发和________是操作系统两个最基本特征,这两者之间又是互为存在条件的。

10.进程由______、数据段和________组成,而程序段仅是代码的有序集合。

三、简答题(共20分,每题5分)

1.引入进程和线程机制对操作系统产生什么样的影响

2.试说明什么是进程的同步?

3.简述分页存储管理的实现原理?

4.在信号量机制中,试描述信号量、WAIT操作(即P操作)的数据结构?并说明信号量、WAIT操作的物理意义?

试卷四答案

一、单项选择题(10分,每空1分)

1. 【答案】C

【解析】实时操作系统的应用领域主要在实时控制和实时信息处理两个领域,其中导弹控制系统属于前者的领域,校园电子图书馆管理属于实时系统在实时信息处理领域的应用。

2. 【答案】C

【解析】进程有三种基本状态,执行状态、就绪状态和阻塞状态。当处于运行状态的进程因等待输入输出数据时而无法继续执行时,便由运行状态转化为阻塞状态。

3. 【答案】C

【解析】操作系统是计算机系统的一种系统软件,统一管理计算机系统的资源和控制程序的执行,使硬件与用户隔离,使用户不必担心硬件管理工作。但用户程序中针对应用方面的工作不可能委托操作系统处理。

4. 【答案】C

【解析】在裸机的基础上覆盖操作系统的每层软件,使之变成了一台功能更为强大的虚拟机,或是虚机器。

5. 【答案】A

【解析】设备独立性又叫与设备无关性,指的是用户程序独立于具体的物理设备。即程序与设备无关,在程序中使用逻辑设备名,真正执行时才实现逻辑设备名与具体物理设备的映射。

6. 【答案】D

【解析】不同进程可能会执行相同的程序代码,所以A是错误的;避免死锁的产生可以通过银行家算法来检测,而不能限制进程逐个申请资源,所以B是错误的;选项C中用户进程不能从PCB中读出与本身运行状态有关系的信息,而是操作系统实施管理时能读出相关信息。

7. 【答案】B

【解析】银行家算法属于避免死锁的方法;资源有序分配法属于预防死锁中“摒弃换路等待条件”的措施。

8. 【答案】D

【解析】程序运行时需要经过编译、连接和装入等过程,程序在编译后采用逻辑地址,装入内存后使用物理地址,因此,把作业逻辑地址空间的逻辑地址变为内存的物理地址的过程称为重定位。重定位分为静态重定位和动态重定位。

9. 【答案】A

【解析】分页存储管理方式的主要思路是将作业逻辑地址空间分页,将内存分成与页面大小相等的物理块,可以将页面装到不连续的物理块内,采用分页存储管理方式时,提高了内存利用率,将碎片降低在一个页面大小的范围内。

10. 【答案】B

【解析】实现按名存取是目录管理中最基本的功能,也是文件系统向用户提供的最基本的服务,因此,文件系统实现最基本的“按名存取” 功能是通过目录管理来实现的。

二、填空题(共20,每题2分,)

1. 【答案】资源   处理机  存储器

【解析】从资源管理的角度来看,操作系统是用来管理计算机系统资源的,其中包括了处理机、存储器、I/O设备以及信息(数据和程序)。

2.【答案】操作系统内核  原语

【解析】进程控制包括进程的创建、撤销以及进程的状态转换,进程控制是通过操作系统内核来实现的,通过执行相应的原语操作实现对进程的控制。

3. 【答案】物理块  相等

【解析】分页存储管理方式将作业的逻辑空间分割成若干大小相等的页面,同时将物理内存分成与页面大小相等的块,因此分配主存时是按块为单位的,可以为某个作业分配多个不连续的物理块。但是每个物理块的大小是相等的,都等于页面大小。

4. 【答案】用户 文件

【解析】所谓打开文件,是指系统将指定的文件的属性从外存拷贝到内存打开文件表的一个表目中,从而建立用户、应用程序和文件之间的联系。

5.【答案】页号 页内地址

【解析】本题考查分页存储管理方式的逻辑地址的划分,根据页的大小,确认逻辑地址所在的页面和页内偏移量,从而查找页表,获得物理块号,与页内地址组合形成实际物理地址。

6. 【答案】管理者  首次

【解析】从资源管理的角度来看,操作系统是计算机硬件资源和软件资源的管理者,包括了处理机、存储器、I/O设备以及信息(数据和程序)的管理,是靠近计算机硬件的第一层软件扩充。

7.【答案】接口

【解析】本题考察三个角度把握操作系统的作用。从用户的观点,操作系统为用户和计算机系统之间提供接口;从资源管理角度,操作系统用来管理计算机的硬件和软件资源;从虚拟机的角度,操作系统用来扩充机器。

8. 【答案】命令 图形

【解析】本题考查操作系统给用户提供的三种接口形式。

9. 【答案】共享

【解析】本题考查操作系统的特性,其中并发性和共享性是操作系统最基本的特性。 另外还有虚拟性和异步性。

10.【答案】程序段 进程控制块(或PCB)

【解析】本题考查进程的结构特征。

三、简答题(共20分,每题5分)

1.答:并发程序和顺序程序有着本质上差异,为了能更好的描述程序的并发执行,实现操作系统的并发性和共享性,人们引入了“进程”的概念。进程是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动(程序的一次执行),是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。进程的引入使得程序得以并发执行,从而提高了CPU和各类资源的利用率。

    在支持线程的操作系统中,线程是进程的一个实体,是系统实施调度的独立单位,引入线程的目的是进一步提高系统的并发度,减少系统的开销。

2.答: 在多道程序环境下,当程序并发执行时,由于资源共享和进程合作,使同处于一个系统中的诸进程之间,存在着两种制约关系(1)间接相互制约关系。同处于一个系统中的进程,对临界资源的共享要求互斥共享。(2)直接相互制约关系。两个或多个进程之间相互合作互相制约的共同完成某项任务。两种关系都属于进程同步关系。

3.答:分页存储管理方式的主要原理在于,将作业的逻辑地址空间实施分页,页的大小是固定的,一般选取为2的幂,不宜过大,也不宜过小,这样逻辑地址空间被划分了若干页面,对应的,物理内存也划分成若干与页面大小完全相等的物理块,这样,就可以将作业的若干个页面存储在多个不连续的物理块中,系统为每个进程设置页表,以实现页号和物理块号的对应关系。在具体实现地址变换时,需要引入页表寄存器,记录存储在主存中的页表大小和起始地址,以实现逻辑地址到物理地址的变换过程。

4.答:记录型信号量是用来实现进程同步的一种机制,记录型信号量主要有两部分组成,即数值分量和队列。数值分量标识系统中可用的该类临界资源的数目,队列用来存储当临界资源没有的时候,阻塞进程加入该队列中。主要有wait操作和signal操作两个原语操作所组成。

Wait(s):

  {  s.value--; if (s.value<0)  block(s.l) }

在此,s.value可表示临界资源的数量,进程进入临界区前需要执行wait操作,表示申请临界资源,s.value减1。若s.value减1之后小于0则表示没有资源可供分配了,请求进程要阻塞,并将PCB加入阻塞队列S.L中,负数的绝对值表示阻塞进程的数目。

试卷五

一、填空题(10分,每空1分)

1.操作系统在处理机管理方面的主要功能是:进程控制、__、_______和调度。

2.在现代操作系统中,资源的分配单位是_____,而处理机的调度单位是_____。

3.按照信息传输单位分类,I/O设备主要分为_________设备和_________设备。

4.一进程刚获得三个主存块的使用权,若该进程访问页面的次序是{1321215123}。当采用先进先出调度算法时,发生缺页次数是次,而采用LRU算法时,缺页数是次。

5.虚拟存储器系统需具有___________功能和_________功能。

二、选择题(10分,每题1分)

1.设计批处理多道系统时,首先要考虑的是( )

A.灵活性和可适应性 B.系统效率和吞吐量C.交互性和响应时间 D.实时性和可靠性

2.若系统中有五台绘图仪,有多个进程均需要使用两台,规定每个进程一次仅允许申请一台,则至多允许( )个进程参于竞争,而不会发生死锁。

 A.  5             B. 2            C. 3             D. 4

3.若当前进程因时间片用完而让出处理机时,该进程应转变为( )状态。

A.就绪 B.等待C.运行D.完成

4.在可变分区存储管理中,最佳适应分配算法要求对空闲区表项按( )进行排列。

A.地址从大到小 B.地址从小到大 C.尺寸从大到小 D.尺寸从小到大

5.一种既有利于短小作业又兼顾到长作业的作业调度算法是( )

A.先来先服务 B.时间片轮转 C.最高响应比优先 D.短作业优先

6.对于整形信号量,在执行一次P操作时,信号量的值应( )

A.不变 B.加1 C.减1 D.减指定数值

7.SPOOLing技术可以实现设备的()分配。

A.独占 B.共享 C.虚拟 D.物理

8.位示图方法可用于(     )

A.盘空间的管理                         B.盘的驱动调度

C.文件目录的查找                         D.页式虚拟存贮管理中的页面调度

9.下列算法中用于磁盘移臂调度的是(     )

A.时间片轮转法 B.LRU算法     C.最短寻找时间优先算法 D.优先级高者优先算法

10.设备的打开、关闭、读、写等操作是由()完成的。

  A.用户程序       B.编译程序        C.设备分配程序    D.设备驱动程序

三、解答题(20分,每题4分)

1.什么是多级反馈队列?

2.操作系统的基本特性有哪些?

3.简述文件系统的主要功能。

4.简述程序与进程的主要区别。

5.为什么引入分段存储管理方式?

四、综合题

三个进程A、B、C,共享两个缓冲区B1和B2。缓冲区B1中可存放n件产品,缓冲区B2中可存放m件产品。进程A每次生产一件产品并将其存入缓冲区B1中;进程B每次从缓冲区B1中取出一件产品后再把它送到缓冲区B2中;进程C每次从缓冲区B2中取出一件产品去消费。为防止把产品存入已满的缓冲区,或从空的缓冲区取产品、或重复取产品,试用PV操作实现它们之间的制约。

分析:

分析进程同步问题的时候,注意从两方面进行分析,进程关系(同步和互斥)和进程的执行过程(结果的体现)。

由本题得知:存在A、B、C三种进程,并且A、B和B、C分别类似于一个生产者和消费者的进程同步问题,可以仿照生产者和消费者问题来进行分析。

1、对于A、B两者的问题,设记录型信号量如下:

var mutex1,empty1,full1:semaphore=1,n,0;//分别表示进程A、B对缓冲区B1的访问是互斥的;缓冲区B1中可放产品的空间个数;缓冲区B1中放入产品的个数。

对于B、C两者的问题,设记录型信号量如下:

var mutex2,empty2,full2:semaphore=1,m,0;//分别表示进程B、C对缓冲区B2的访问是互斥的;缓冲区B2中可放产品的空间个数;缓冲区B2中放入产品的个数。

2、对于进程的执行过程,A、C两进程和生产者消费者问题中的生产者(A)和消费者(C)一样,而对于B进程则稍有不同,程序如下:

Var mutex1,empty1,full1:semaphore=1,n,0;

mutex2,empty2,full2:semaphore=1,m,0;

begin

parbegin

A:begin

wait(empty1);

wait(mutex1);

生产产品并放入缓冲区B1;

signal(mutex1);

signal(full1);

until false;

end

B:begin

wait(full1);

wait(mutex1);

从缓冲区B1中取出产品;

signal(mutex1);

signal(empty1);

wait(empty2);

wait(mutex2);

将产品放入缓冲区B2;

signal(mutex2);

signal(full2);

until false;

end

C:begin

wait(full2);

wait(mutex2);

从缓冲区B2中取出产品进行消费;

signal(mutex2);

signal(empty2);

end

parend

end

试卷五答案

一、填空题(10分,每空1分)

1. 【答案】进程同步、进程通信

【解析】本题考查操作系统在处理机管理方面的四个功能,注意最后一个是调度,包括作业调度和进程调度。

2. 【答案】进程、线程

【解析】现代操作系统中引入了线程的概念,一个进程又可划分为若干个线程,线程本身不拥有资源,共享所属进程的资源,线程作为处理机调度的基本单位。

3. 【答案】字符设备、块

【解析】字符设备的信息传输单位是字符,如打印机、磁带机等,I/O控制方式为中断驱动控制方式,典型的块设备是磁盘,I/O控制方式为DMA控制方式。

4. 【答案】6、5

【解析】本题考查页面置换算法,FIFO算法思想是每次选择淘汰最先进入内存的页面;LRU算法思想是每次选择最长一段时间内不被执行的页面予以淘汰。

5. 【答案】请求调入、置换

【解析】虚拟存储器的实现需要具备这两个功能,是逻辑上扩充容量。

二、选择题(10分,每题1分)

1. 【答案】B

【解析】批处理系统是成批的作业在外存等待,由作业调度程序按照调度算法选择一个或若干个作业进入内存执行,它追求的是系统效率和吞吐量;分时系统更追求与用户的交互性;实时系统更追求实时性与可靠性。

2. 【答案】D

【解析】最坏情况下,假设每个进行先分得一台绘图仪,另外多余的任意一台某个进程可以获得,随后可以执行完毕,并释放资源,随后其余进程可顺利执行完毕。

3. 【答案】A

【解析】本题考查进程的基本状态转换,时间片用完时,进程由执行变为就绪状态。

4. 【答案】D

【解析】本题考查可变分区的分区分配算法,最佳置换算法,要求空闲区按照大小由小到大的顺序排列;最坏适应算法要求空闲分区按照由大到小的顺序排列;首次适应算法与循环首次适应算法要求按照地址递增的顺序排列。

5. 【答案】C

【解析】最高响应比优先调度算法的响应比计算公式为1+等待时间/要求服务的时间。等待时间一定,要求服务的时间越短,先运行;要求服务的时间一定,等待时间越长,先运行。

6. 【答案】C

【解析】整形信号量wait操作当s大于0时执行s=s-1操作,signal操作执行s=s+1操作

7. 【答案】C

【解析】SPOOLing技术又叫假脱机输入输出,在联机情况下实现的同时外围操作,可以把独占设备虚拟成为若干逻辑上的对应物,实现了设备的虚拟。

8. 【答案】A

【解析】空闲分区表或空闲分区链、位示图、成组链接法都属于外存空闲盘块的管理方法。位示图是利用二进制的一位来表示磁盘中一个盘块的使用情况。

9. 【答案】C

【解析】磁盘移臂调度算法主要有先来先服务FCFS、最短寻道时间SSTF、扫描算法(SCAN)、循环扫描(CSCAN)算法和N步扫描算法。

10. 【答案】D

【解析】设备驱动程序是I/O进程与设备控制器之间的通信程序,主要任务是接收上层软件发送来的抽象要求,转化为具体要求,发送给设备控制器,启动设备去执行。设备的打开、关闭、读写等操作都是由设备驱动程序完成的。

三、简答题(20分,每题4分)

1.答:(1)设置多个就绪队列,每个队列拥有不同的优先级,第一级队列优先级最高,逐渐降低;对应于每个队列中进程获得不同的时间片,第一级时间片最小,逐渐增大。

(2)新进程进入内存后,先放至第一级队列的末尾,按FCFS的原则等待调度,如果在单位时间片内执行完毕则结束,否则转入下一级队列的末尾;对于很长的作业在第n级队列中按照时间片轮转的方式运行。

(3)仅当第1至i-1级队列中没有进程的时候,系统才执行第i级队列的进程,当进程在执行第i级队列中的某个进程,若来新进程或有原来阻塞的进程重新恢复就绪状态出现在前面队列中,则处理机转而去执行新进程,而把当前进程放在该级队列的末尾。

2.答:(1)并发性:操作系统的特性是并发性而不是并行性,并行性是两个或多个事件在同一时刻发生,而并发性是两个或多个事件在同一时间间隔内发生。所谓程序的并发性实质上是进程的并发,多个进程在内存中同时存在,并发性运行。

(2)共享性:系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用。根据资源本身的特性,进程对资源的共享分为互斥共享与同时访问两类。

(3)虚拟性:操作系统中所谓的虚拟,是指通过某种技术把一个物理实体变成为若干逻辑上的对应物。

(4)异步性:多个进程在内存中何时执行,何时中断,何时继续执行都是不可预知的。

注意:并发性和共享性是操作系统的两个最基本的特征,两者是互为存在条件的。

3.答:所谓文件系统是指操作中实现对文件的组织、管理和存取的一组系统程序,它实现对文件的共享和保护,方便用户“按名存取”。文件系统的主要功能如下:

(1)文件及目录的管理。如打开、关闭、读、写等;

(2)提供有关文件自身的服务。如文件共享机制、文件的安全性等;

(3)文件存储空间的管理。如分配和释放,主要针对可改写的外存如磁盘;

(4)提供用户接口。为方便拥护使用文件系统所提供的服务,称为接口。通常有两种接口:命令接口和程序接口。

4.答:进程和程序之间存在着密切的联系,但又是不同的概念,存在区别:

(1)程序是静态的概念,本身可以作为一种软件资源长期保存着,而进程则是程序的一次执行过程,它是动态的概念;

(2)进程是一个能独立运行的单位,能与其他进程并发执行。进程是作为资源申请和调度单位存在的;而通常的程序是不能作为一个独立运行的单位并发执行的;

(3)程序和进程无一一对应的关系。一个程序可由多个进程共用,另一方面,一个进程在其活动中又可顺序地执行若干个程序。一个程序,运行一次,便可创建了一个进程;同一个程序,若运行十次,就产生了十个进程。

(4)各个进程在并发执行过程中会产生相互制约关系,造成各自前进速度的不可预测性。而程序本身是静态的,不存在这种异步特征。

5.答:引入分段存储管理方式,主要为了满足用户和程序员的下述需要:

(1)方便编程:用户可以把自己的作业按照逻辑关系分成若干个段。

(2)信息共享:进程之间的信息共享使用段可以很容易实现。

(3)信息保护:以段为单位很容易实现信息的保护

(4)动态增长:每个逻辑段特别是数据段可以容易实现动态增长。

(5)动态链接:动态链接时可以以段为单位实现。

四、综合题(10分)

答:(1)进程间关系为:A→B1→B→B2→C

A受B制约:当B未把B1信息取走,A不能输入下一信息。

C受B制约:当B未把B1信息送入B2,C不能打印B2信息。

B同时受A、C约束:把A未把信息写入B1;C未把B2信息印出,则B不能把B1信息送至B2。

(2)设四个信号量。它们初值均为零

A私用信号量S1空。(为“0”表示B1空)

B私用信号量S1满。(为“1”表示B1满)

B私用信号量S2空。(为“0”表示B2空)

C私用信号量S2满。(为“1”表示B2满)

PV原语同步算法如下:

A : 输入到B1→V(S1满)→P(S1空)过程循环往复

B:  P(S1满)→B1的信息送入B2→V(S1空)→V(S2满)→P(S2空)过程循环往复

C:  P(S2满)→B2的信息被打印→V(S2空)过程循环往复

试卷六

一、填空题(10分,每空1分)

1.操作系统一般可向用户提供三种类型的接口,即命令接口、________及程序接口。

2.把________地址转换为__________地址的工作称为地址映射。

3.现代操作系统的两个最基本的特征是__________和____________。

4.设某一临界区的公用信号量mutex,其初值为1,当mutex=-2时,表示有个进程在临界区内,有个进程等待进入临界区

5. 进程通信方式主要有共享存储器系统、____________、_____________三种通信方式。

6. _________________表的主要功能是实现逻辑设备名到物理设备的映射。

二、选择题(10分,每题1分)

1.下列进程状态的转换中,哪一个是不正确的()。

A.就绪®运行 B.运行®就绪 C.就绪®阻塞 D.阻塞®就绪

2.进程控制块是描述进程状态和特性的数据结构,一个进程()。

A.可以有多个进程控制块 B.可以和其他进程共用一个进程控制块

C.可以没有进程控制块 D.只能有唯一的进程控制块

3.计算机系统产生死锁的根本原因是()。

A.资源有限 B.进程推进顺序不当 C.系统中进程太多 D.A和B

4、任何两个并发进程之间(     )

  A.一定存在互斥关系 B.一定存在同步关系  

  C.一定彼此独立无关 D.可能存在同步或互斥关系

5.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 B.中级调度 C.进程调度 D.内存调度

6.在多进程的并发系统中,肯定不会因竞争( )而产生死锁。

A.打印机 B.磁带机 C.磁盘 D.CPU

7.在可变式分区分配方案中,某一作业完成后,系统收回其主存空间,并与相邻空闲区合并,为此需修改空闲区表,造成空闲区数减1的情况是(  )

  A.无上邻空闲区,也无下邻空闲区  B.有上邻空闲区,但无下邻空闲区

  C.有下邻空闲区,但无上邻空闲区  D.有上邻空闲区,也有下邻空闲区

8.有一个磁盘请求序列,其磁道号为10,22,20,2,40,6,38。假定磁头当前位于磁道20处,且磁头正向移动。按照电梯调度算法下列哪个是磁头的正确移动顺序      ( )

  A.20,22,10,6,2,38,40 B.10,22,20,2,40,6,38

  C.20,22,38,40,10,6,2 D.20,22,38,40,2,6,10

9.在UNIX系统中,目录结构采用                                     (     )

  A.单级目录结构;                   B.二级目录结构;

  C.单纯树形目录结构;                D.带链接树形目录结构。

10.按文件的逻辑结构分,数据库文件是一种________文件               (     )

  A.  有结构文件     B. 无结构文件     C. 索引文件     D. 顺序文件

三、判断题(6分,每题1分,正确的打√,错误的打×)

1.所谓多道程序设计,即指每一刻都有若干个程序在执行。             (     )

2.进程的调度算法有很多,如果选择不当,就会造成死锁。             (     )

3.利用脱机输入输出技术和外围控制机可以实现虚拟设备功能。         (     )

4.进程被创建后的初始状态为“阻塞状态”。                         (     )

5.操作系统管理的所有文件的物理结构都不采用顺序结构。             (     )

6.动态重定位内存分区分配方案可把一个作业存放到几个不相连续的分区中。(     )

四、解答题(16分,每题4分)

1.简述分页存储管理方式和分段存储管理方式的区别。

2.什么是虚拟存储器?实现虚拟存储器的物质基础是什么?(P139)

3.什么是死锁?产生死锁的四个必要条件是什么?

4.什么是设备独立性?设备独立性的好处有哪些?

五、综合题(8分)

用PV操作解决读者写者问题的正确程序如下:

begin S, Sr: Semaphore; rc: integer;

      S:=1; Sr:=1; rc:=0;

cobegin PROCESS Reader i ( i=1,2…)

        begin P(Sr)

        rc:=rc+1;

        if rc=1 then P(S);

        V(Sr);

        read file;

        P(Sr);

        rc:=rc-1

      if rc=0 thenV(S);

      V(Sr);

      end ;

    PROCESS Writer j (j=1,2…)

    begin P(S);

          Write file;

          V(S)

    end;

  coend ;

end;

请回答:(1)信号量 Sr的作用;(2)程序中什么语句用于读写互斥,写写互斥;(3)若规定仅允许5个进程同时读怎样修改程序?

试卷六答案

一、填空题(10分,每空1分)

1. 【答案】图形接口

【解析】本题操作系统为用户提供的三种接口形式,其中命令接口包括联机命令接口和脱机命令接口;程序接口是操作系统专门为用户程序设置的,也是用户程序取得操作系统服务的唯一途径。

2. 【答案】逻辑、物理

【解析】地址映射是操作系统在存储器管理方面的主要功能之一。

3. 【答案】并发性、共享性

【解析】并发性指多个进程在内存中同时存在,一段时间间隔内同时执行;共享性指多个进程在内存中共享系统资源,根据资源的特性分为互斥共享和同时访问两种。并发和共享是互为存在条件的。

4. 【答案】1、2

【解析】因为mutex初值为1,因此每次只允许一个进程进入临界区,当mutex为负数时,表示有阻塞的进程,负数的绝对值表示阻塞的进程数目。因此,有2个进程在等待。

5. 【答案】消息传递系统、管道通信

【解析】本题考查进程通信的三种方式,消息传递系统包括直接通信方式和间接通信方式;所谓管道是指用于连接一个读进程和一个写进程以实现它们之间通信的一个共享文件。

6. 【答案】逻辑设备表(LUT)

【解析】为了实现设备的独立性,在系统中设置一张逻辑设备表(LUT),用于实现将应用程序中所使用的逻辑设备名映射为物理设备名。

二、选择题(10分,每题1分)

1. 【答案】C

【解析】本题考查进程的三种基本状态转化。除了A、B、D三种转换方式之外,还有就是执行®阻塞。

2. 【答案】D

【解析】进程实体包括程序段、数据段和进程控制块。进程控制块是进程存在的唯一标志。

3. 【答案】D

【解析】本题考查产生死锁的两个原因。

4. 【答案】D

【解析】并发执行的进程之间存在两种制约关系,分别是进程同步和进程互斥两种,进程同步是进程之间相互合作、互相制约;进程互斥是进程之间以互斥的方式使用临界资源。

5. 【答案】A

【解析】作业调度程序的功能是按照作业调度算法选择多个作业进入内存,同时运行。

6. 【答案】C

【解析】磁盘属于共享设备,所以,一段时间内允许多个进程同时访问,所以不会出现死锁。

7. 【答案】D

【解析】当释放区域上下均有相邻的空闲区时,需要考虑三者的合并,使得空闲区总数减1。

8. 【答案】C

【解析】扫描算法又称为电梯调度算法,考虑磁头的移动方向,所以,答案选C。

9. 【答案】D

【解析】本题考查UNIX的文件目录结构。

10. 【答案】A

【解析】按文件逻辑结构分,文件可分为有结构(记录式)文件和无结构(流式)文件两种,其中数据库是由若干条记录组成的,属于有结构文件。无结构文件是由字符流构成的文件。

三、判断对错题(6分,每题1分,正确的打√,错误的打×)

1. 【答案】×

【解析】多道程序设计是指多个程序在内存中同时存在,在一段时间间隔内同时执行,是宏观的,在单处理机的状态下,每个时刻只有一个进程在执行。

2.【答案】×

【解析】如果进程调度算法不当,会造成某些进程长期处于就绪状态,与死锁无关。

3. 【答案】×

【解析】利用spooling技术可以实现虚拟设备功能,不需要外围控制机。

4. 【答案】×

【解析】进程被创建时分配了运行所需要的资源,处于就绪状态。

5. 【答案】×

【解析】文件的物理结构主要有连续分配对应的顺序文件,链式分配的链接文件和索引分配方式对应的索引文件,还有一类就是哈希文件。

6. 【答案】×

【解析】动态重定位内存分区方式可以允许作业在内存中的移动,但是还是要求连续存储。

四、简答题(16分,每题4分)

1.答:

(1)页是信息的物理单位,分页是实现离散分配方式,消除内存的外零头,提高内存利用率。段是信息的逻辑单位,是一组意义相对完整的信息。分段是为了更好的满足用户的需要。

(2)页的大小固定且由系统决定,而段的长度不固定,决定于用户编写的程序。

(3)分页的作业地址空间是一维的,即单一的线性地址空间,而分段的作业地址空间是二维的,逻辑地址需要给出段名和段内地址。

2.答:所谓虚拟存储器,是指具有请求调入功能和置换功能,能从逻辑上对内存容量加以扩充的一种存储器系统。是利用操作系统产生一个比实际内存大的多的存储器。

实现虚拟存储器的物质基础是:一定容量的主存,大容量的辅存和地址变换机构。虚存受字长、速度、使用频率等因素的限制,其最大容量由计算机系统的地址机构决定的。

3.答:死锁是指多个进程在运行过程中因争夺资源或进程推进顺序不当而造成的一种僵局,若无外力的作用,这些进程都无法再向前推进。

     产生死锁的四个必要条件主要有:(1)互斥条件:进程对临界资源的使用要求互斥。(2)请求和保持条件:进程在保持了至少一个资源,又提出新的资源请求被阻塞,对已经拥有的资源保持不放。(3)不剥夺条件:进程已获得资源,在未使用完之前,不能被剥夺。

(4)环路等待条件:进程对临界资源的请求使用形成一个环形等待链。

4.答:设备独立性又称为与设备无关性,基本含义是应用程度独立于具体使用的物理设备。当在应用程序中使用某类设备时,不直接指定具体使用哪个设备,而只指定使用哪类设备,由操作系统来为进程分配该类设备中具体的一个设备。实现逻辑设备名到物理设备名之间的映射需要使用系统的逻辑设备表。

    设备独立性的好处在于(1)设备分配时的灵活性;(2)易于输入输出重定向。

五、算法题(8分)

答:

(1)Sr用于读者计数rc的互斥信号量;

(2)if rc=1 then P(S)中的P(S)用于读写互斥,写者进程中的P(S)用于写写互斥,读写互斥。

(3)程序中增加一个信号量S5,初值为5,P(S5)语句加在读者进程P(Sr)之前,V(S5)语句加在读者进程第2个V(Sr)之后。

试卷七

一、选择题(10分,每题1分)

1._______不是分时系统的基本特征:                               (     )

 A.同时性        B.独立性        C.实时性        D.交互性

2.很好的解决了“零头”问题的存储管理方法是                      (     )

A.页式存储管理方式B.段式存储管理方式 C.多重分区管理 D.可变分区管理

3.通道是一种                                                    (     )  

A.I/O端口   B.数据通道 C.I/O专用处理器   D.软件工具

4.如果I/O设备与存储设备进行数据交换不经过CPU来完成,这种数据交换方式是(    )

A.程序控制方式   B.中断控制方式    C.DMA方式     D.无条件存取方式

5.一作业8:00到达系统,估计运行时间为1小时,若10:00开始执行该作业,其响应比是                                                                (    )

A.2             B.1             C.3             D.0.5

6.为了解决不同用户文件的“用户冲突”问题,通常在文件系统中采用  (     )

A.约定的方法   B.多级目录   C.路径        D.索引

7.由字符序列组成,文件内的信息不再划分结构,这类文件属于        (     )

A.流式文件 B.记录式文件 C.顺序文件 D.有序文件

8.UNIX系统中,文件存贮器的管理采用的是:                        (     )

A.位图法    B.空闲块表法   C.成组链接法  D.单块链接法

9.在请求分页存储管理系统中,LRU淘汰算法是指                     (     )

A.最早进入内存的页先淘汰        B.近期最长时间以来没被访问的页先淘汰

C.近期被访问次数最少的页先淘汰D.以后再也不使用的页先淘汰

10.虚拟存储器技术是                                              (     )

A.扩充主存物理空间的技术     B.扩充主存逻辑地址空间的技术

C.扩充外存空间的技术      D.扩充输入/输出缓冲区的技术

二、填空题(8分,每空1分)

1.操作系统是计算机系统中的一个_____软件,它控制和管理计算机系统中硬件和软件资源。

2.进程的基本特征有___________ 、__________、独立性、异步性及结构特征。

3.文件的存取方式包括________和_________两种。

4.将作业逻辑地址空间的相对地址转换成内存中的绝对地址的过程称为__________。

5.进程存在的唯一标志是_______,为了对一个文件进行正确的存取,必须为文件设置用于描述和控制文件的数据结构,称为________。

三、简答题(16分,每题4分)

1.什么是多道批处理系统?其主要优缺点有哪些?

2.什么是记录型信号量,简述其物理意义。

3.什么是文件的逻辑组织?什么是文件的物理组织?

4.什么是“瓶颈”现象?解决“瓶颈”现象最有效的方法是什么?

四、解答题(共16分,每题8分)

1.现有一个作业,在段式存储管理的系统中已为其主存分配,建立的段表内容如下:

(1)计算逻辑地址(2,15),(0,60),(3,18)的绝对地址是多少?

(2)简述段式存储管理方式的地址变换过程。

注:括号中第一个元素为段号,第二个元素为段内地址。

2.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

     A    B   C  A   B   C   A   B   C

 P1  8   6   4      1   2   1         2   1   1

 P2  4   3   3   3   1   1

 P3  10  1   3   4   1   3

 P4  3   3   3   3   2   2

 P5  5   4   6   1   1   3

(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?

//做此类题目时,一定注意严格按照课本上安全性算法和银行家算法的步骤进行。

试卷七答案

一、选择题(10分,每题1分)

1. 【答案】A

【解析】分时系统的四个特征主要有多路性、及时性、独立性和交互性,其中交互性最典型。

2. 【答案】A

【解析】在四种存储方式中,只有页式存储管理方式将零头限制在了某个页面大小的范围之内,解决了“外零头”问题,提高了内存的利用率。

3. 【答案】C

【解析】通道属于特殊的处理机,通过执行通道程序专门用来处理输入输出操作的处理机。

4. 【答案】C

【解析】DMA方式既直接存储器访问,通过DMA控制器实现设备与内存的直接数据交换,以数据块为传输单位。

5. 【答案】C

【解析】响应比的计算公式为:响应比=1+等待时间/要求服务时间,所以答案选C。

6. 【答案】B

【解析】采用多级目录很好的解决了用户文件重名问题,方便用户对文件的共享以及方便文件的查询等。

7. 【答案】A

【解析】文件按逻辑结构划分为记录式(有结构)文件和流式(无结构)文件,记录式文件是由若干条记录组成的,而流式文件是由字符流序列组成。

8. 【答案】C

【解析】空闲分区表或空闲分区链、位示图、成组链接法都属于外存空闲盘块的管理方法。UNIX采取的文件存储空间管理即外存空闲盘块管理方式采取成组链接法。

9. 【答案】B

【解析】OPT算法、FIFO算法、LRU算法、LFU算法都属页面淘汰算法,LRU算法思想属于选项B。选项A属于FIFO算法思想,选项C属于LFU算法思想,选项D属于OPT算法思想。

10. 【答案】B

【解析】本题考查虚拟存储器的定义及特征,虚拟存储器技术只是扩充了内存的逻辑容量。

二、填空题(10分,每空1分)

1. 【答案】系统

【解析】计算机软件分为系统软件和应用软件,操作系统属于最基本的系统软件。

2. 【答案】动态性、并发性

【解析】动态性是进程最基本的特征,动态性是因为进程是程序的依次执行过程,是有生命周期的。并发性是多个进程在一段时间间隔内同时运行。

3. 【答案】顺序存取、随机存取

【解析】顺序存取文件指的是可以顺序访问存储文件的各个盘块,随机存取可以要求系统能随即的存取文件的各个盘块。

4. 【答案】地址映射(重定位)

【解析】本题考查地址映射(重定位)含义。

5. 【答案】进程控制块(PCB)、文件控制块(FCB)

【解析】本题考查进程实体中PCB的作用,考查文件控制块及作用。

三、简答题(16分,每题4分)

1.答:多道批处理系统是指用户提交的作业在外存后备队列中等待,由作业调度程序按找一定的调度算法从后备队列中选择若干个作业调入内存,共享CPU和系统资源,宏观上同时运行。优点有二:(1)资源利用率高(2)系统吞吐量大;缺点有二(1)作业平均周转时间长(2)无交互能力。

2.答:记录型信号量是用来实现进程同步的一种机制,主要有wait操作和signal操作两个原语操作所组成,具体描述如下。

Wait(s):   {  s.value--; if (s.value<0)  block(s.l) }

signal(s): {  s.value++; if (s.value<=0) wakeup(s.l) }

在此,s.value可表示临界资源的数量,进程进入临界区前需要执行wait操作,若s.value减1之后小于0则表示没有资源可供分配了,进程要阻塞,负数的绝对值表示阻塞进程的数目;进程执行完临界区时需要执行signal操作,先执行s.value++,表示释放资源,若加1之后s.value仍然小于等于0,则表示有阻塞的进程,因此要执行唤醒操作。

3.答:文件的逻辑组织:用户对文件的观察和使用是从自身处理文件中数据时采用的组织方式来看待文件组织形式的。这种从用户观点出发所见到的文件组织方式称为文件的逻辑组织。文件的物理组织是从系统的角度考察文件在实际存储设备上的存放形式,又称为文件的存储结构。

4.答:整个I/O系统是一个四级连接、三级控制的系统。具体由设备、控制器、通道和内存储器四部分组成,一台控制器连接控制多个设备,一台通道连接多个设备控制器,CPU控制多个通道。在实现整个I/O通路的过程中由于通道数量的不足造成了实际通路数量的降低称为“瓶颈”现象。解决瓶颈问题的最有效的方法是增加通路而不是增加通道,具体就是一个设备连接多个控制器,一个控制器连接多个通道,从而在设备空闲的情况下最大限度的发挥设备控制器和通道的利用率。(本题也可以图示表现,会更清楚)

四、算法题(16分,每题8分)

1.答:

(1)逻辑地址(2,15)查段表得段长度为20,段内地址15<20,地址不越界,段号2查表得段首地址为480,于是绝对地址为480+15=495。

逻辑地址(0,60)查段表得段长度为40,段内地址60>40,地址越界,系统发出“地址越界”中断。

逻辑地址(3,18)查段表得段长度为20,段内地址18<20,地址不越界,段号3查表得段首地址为370,于是绝对地址=370+18=388。

(2)段式存储管理的地址转换过程为:

给定逻辑地址为段号与段内地址,①根据逻辑地址中的段号查段表的相应栏目,判定是否越界;②根据段内地址,与相应段表目的段长度,检查地址是否越界;③若不越界,则绝对地址=该段的主存起始地址+段内地址。

2.答:

(1)当前状态是否安全,使用安全性算法进行检查:

根据最大需求量矩阵与已分配矩阵,可以获得需求矩阵如下:

设定work=aviliable=(2,1,1)

因此存在安全序列P4,P2,P1,P3,P5序列,使得每个进程获得其所需要的所有资源,顺利执行结束,因此当前状态是安全的。(注意,该序列不唯一,只要给出一种就可判定安全。)

(2)假设进程P5申请资源(1,1,1),则需要使用银行家算法进行判断:

①请求的合法性判断:request(1,1,1)≤Need(4,3,3)成立。

②请求的可满足性:request(1,1,1)≤aviliable (2,1,1)成立。

③试分配,则aviliable变换为(1,0,0),P5的Need向量变为:(3,2,2),已分配向量变为:2,2,4。

④新的状态进行安全性算法检查,假设满足P5的请求后。aviliable变换为(1,0,0)已不能满足任何进程的需求向量,因此系统进入不安全状态,由此P5的请求不于满足,P5等待。将试分配的数据恢复原始数值。

试卷八

一、选择题(10分,每题1分)

1.UNIX操作系统是著名的                                          (     )

A.多道批处理系统;  B.分时系统;     C.实时系统;   D.分布式系统。

2.多个进程的实体能存在于同一内存中,在一段时间内都得到运行。该性质称作进程的( )

A. 动态性 B. 并发性 C. 调度性 D. 异步性

3.临界区是指并发进程中访问共享变量的______段。                    (     )

  A、管理信息    B、信息存储    C、数据    D、程序

4.为了对紧急进程或重要进程进行调度,调度算法应采用                 (     )

   A.先来先服务     B.优先级算法    C.短作业优先算法    D.时间片轮转法

5.银行家算法在解决死锁问题中是用于________的。                    (     )

 A.预防死锁       B.避免死锁       C.检测死锁       D.解除死锁

6.在现代操作系统中采用缓冲技术的主要目的是                       (     )

A.改善用户编程环境;                B.提高CPU的处理速度;

C.提高CPU和设备之间的并行程度;     D. 实现与设备无关性。

7.设备管理的功能包括:设备分配、缓冲管理、_________及虚拟设备等。 (     )

 A.设备处理      B.安装设备    C.设备维护    D.设备启动

8.在采用Spooling技术的系统中,用户的打印数据首先被送到           (     )

 A.磁盘固定区域       B.内存固定区域     C.终端     D.打印机

9.在下列存储管理技术中,支持虚拟存储器的技术是                     (     )

 A.动态分区法     B.可重定位分区法     C.请求分页技术    D.两重页表方式

10.在以下的文件物理存储组织形式中,_______常用于存放系统文件。     (     )

   A.连续文件       B.串连文件       C.索引文件    D.多重索引文件  

二、填空题(6分,每空1分)

1.将进程的_________链接在一起就形成了进程队列。

2.一个计算机系统拥有6台打印机,N个进程争夺使用,每个进程最多要求2台打印机,若要保证系统不会发生死锁,则N的最大值为________。

3.在文件系统中,要求物理块必须连续的物理文件是__________。

4.在大型计算机系统中,为充分实现CPU与外部设备的并行工作,引入了______和_______两种硬件机制。

5.在段页式虚拟存储管理中,程序所使用的最大段数以及段的最大值是由______来决定的。

三、简答题(16分,每题4分)

1.画出进程三种基本状态转换图。

2.比较作业调度和进程调度的不同点

3.数据传输控制方式有哪种?简述各有什么特点。

4.目前广泛采用的目录结构形式是哪种?它有什么优点?

四、解答题(共18分,每题6分)

1.某虚拟存储器的用户编程空间共32个页面,每页为1KB,内存为16KB。假定某时刻一用户页表中已调入内存的页面的页号和物理块号的对照表如下:页号 0,1,2,3对应的物理块号分别是5,10,4,7,则逻辑地址0A5C(H)所对应的物理地址是什么?(写出计算过程)

2.对于如下的页面访问序列:   1, 2, 3, 4, 1, 2, 5, 1, 2, 3, 4, 5

当内存块数量分别为3和4时,试问:使用FIFO、LRU置换算法产生的缺页中断是多少?(所有内存开始时都是空的,凡第一次用到的页面都产生一次缺页中断)

3.已知如下图表示的四个进程的前驱图,请使用信号量机制描述四个进程执行的先后顺序。

试卷八答案

一、选择题(10分,每题1分)

1. 【答案】B

【解析】考查UNIX操作系统是一个多用户多任务操作系统,属于分时系统。DOS操作系统属于单用户单任务操作系统,Windows操作系统属于单用户多任务操作系统。

2. 【答案】B

【解析】进程具有动态性、并发性、独立性和异步性,以及结构特征,本题考查并发性。

3. 【答案】D

【解析】每个并发进程中访问临界资源的那段代码称为临界区。进入临界区之前有进入区,离开临界区时有退出区。

4. 【答案】B

【解析】优先级调度算法,根据进程的优先级高低占用CPU。

5. 【答案】B

【解析】通过判断申请资源进程在得到资源后,系统会不会进入不安全状态,来判定每个进程的资源分配请求是否予以满足,通过不进入安全状态,从而避免死锁的发生。

6. 【答案】C

【解析】因为CPU与I/O设备速度不匹配,引入的缓冲技术,以提高CPU和I/O设备的并行程度。提高CPU的利用率。

7. 【答案】A

【解析】本题考查了操作系统对设备管理的四个方面的功能。

8. 【答案】A

【解析】Spooling系统中为独占设备的输入和输出操作分别设置了输入井和输出井,要输出到独占设备的数据首先送到输出井,然后再由输出井送到输出设备输出。因此,用户打印的数据首先被送到输出井,而输出井属于磁盘上的一个固定区域。

9. 【答案】C

【解析】虚拟存储器系统的实现方法主要通过请求分页技术和请求分段存储管理技术。

10. 【答案】A

【解析】系统文件一般要求顺序存储,随机访问,连续分配的优点就是顺序访问容易,顺序访问速度快。

二、填空题(6分,每空1分)

1. 【答案】进程控制块(PCB)

【解析】根据进程的就绪或阻塞状态,把相应PCB链接在一起就形成了就绪队列或阻塞队列。

2. 【答案】5

【解析】保证不会出现死锁,就要考虑最坏的情况,假设每个进程可以得到1台打印机,应该有空闲1台打印机,该打印机分配给哪个进程,哪个进程就可以顺利执行完毕。

3. 【答案】顺序文件

【解析】连续分配要求为每个文件分配一组相邻接的盘块。此时的物理文件称为顺序文件。

4. 【答案】通道、中断

【解析】多道程序并发执行的目的是使外部设备和CPU并行工作,提高资源利用率,为了使外部设备和CPU并行工作,首先必须引入中断机制,使得外部设备工作完成后通知CPU,从而改变进程的状态(由阻塞变为就绪),使进行I/0操作的进程能继续运行。为了减少CPU对I/O操作的管理,增加了一个特殊的处理机就是通道,通道能独立执行通道程序,控制I/O操作。

5. 【答案】逻辑地址结构

【解析】逻辑地址空间要根据实际长度即二进制位数,系统会确定出低几位表示段的大小,剩余位表示段号,从而确定了段的大小和总的段数。

三、简答题(16分,每题4分)

1.答:进程基本状态转换图如下:

2.答:(1)作业调度是宏观调度,它决定后备作业队列中哪些作业能进入内存运行。进程调度是微观调度,它决定进入内存的这些作业所创建的进程中的哪一个进程占有CPU。作业调度是高级调度,它位于操作系统的作业管理层次。进程调度是低级调度。

(2)作业调度从全局考虑来提高系统的吞吐量以及资源利用率,追求的是作业周转时间的缩短,而进程调度则是以提高CPU利用率为目的的。

(3)在作业的提交、后备、运行和完成4个阶段,作业调度是选符合条件的后备状态作业装入内存。而进程只与作业的运行状态有关,即将作业的运行阶段又细分为运行、就绪和阻塞3种状态,进程调度是从就绪状态进程中选一个占用处理机。

3.答:数据传输控制方式一共有4种:

(1)程序I/O控制方式:在没有中断前,CPU在不停的检测设备控制器的忙闲标志以确定字符数据是否输入或输出完毕,从而进行下一次字符的输入输出。

(2)中断控制方式:引入中断之后,对字符设备采取的一种控制方式,数据的传输单位为字符,CPU和设备控制器可以同时工作。

(3)DMA控制方式:数据的传输单位为数据块,对块设备采取的一种传输方式,借助于DMA控制器实现了内存与外部设备的直接数据传输。

(4)通道控制方式:随着通道技术的出现,进一步减少CPU对数据I/O的干预,通道通过执行相应通道程序,可以对多个不连续的数据块的数据传输进行控制。

4.答:广泛使用的目录形式是树型目录结构。

优点:(1)能有效地提高对目录的检索速度(2)允许文件重名。允许用户在自己的分目录中,使用与其他用户相同的文件名。(3)便于实现文件共享。

四、解答题(共18分,每题6分)

1.答:页式存储管理的逻辑地址分为两部分:页号和页内地址。由已知条件“用户编程空间共32个页面”,可知页号部分占5位;由“每页为1KB”,1K=2¹⁰,可知内页地址占10位。由“内存为16KB”,可知有16块,块号为4位。逻辑地址0A5C(H)所对应的二进制表示形式是:000 1010 0101 1100 ,根据上面的分析,下划线部分为页内地址,编码 “000 10” 为页号,表示该逻辑地址对应的页号为2。查页表,得到物理块号是4(十进制),即物理块地址为:01 00 ,拼接块内地址10 0101 1100,得01 0010 0101 1100,即125C(H)。

2.答:FIFO淘汰算法:内存块为3时,缺页中断(或称缺页次数、页面故障)为9;内存块为4时,缺页中断为10。

LRU淘汰算法:内存块为3时,缺页中断为10;内存块为4时,缺页中断为8。

(具体作题时需要用画图的形式表现出实际缺页次数的计算过程,在此略)

3.答:引入6个控制变量,如图所示,五个进程的信号量控制的算法描述:

VAR x=y=z=u=v=w=0;

进程a:  repeat  a;signal(x); signal (y); signal (z); until false;

进程b:  repeat  wait(x); b; signal (u); until false;

进程c:  repeat  wait(y); c; signal (v); until false;

进程d:  repeat  wait(z); d; signal (w); until false;

进程e:  repeat  wait(u); wait(v); wait(w); e; until false;   

试卷九

一、单项选择题(10分,每题1分)

1._______不是基本的操作系统。                                 (     )

A.批处理操作系统  B.分时操作系统   C.实时操作系统   D.网络操作系统

2.原语是                                                      (     )

A.一条机器指令    B.若干条机器指令组成 C.一条特定指令  D.中途能打断的指令

3.设主存容量为1MB,辅助空间为400MB,计算机系统的地址寄存器有24位,那么虚存的最大容量是                                                    (     )

A.1MB        B.401MB      C.1MB+2²⁴B        D.2²⁴B  

4.信箱通信是一种________通信方式。                            (     )

A.直接通信        B.间接通信     C.低级通信        D.信号量

5.某系统中有3个并发进程,都需要同类资源4个,则该系统不会发生死锁的最少资源数量是                                                           (     )

A.9            B.10           C.11            D.12

6.在可变分区的存储管理中,回收一个分区时,反而会使空闲区个数增加1的情况是(   )

A.既无上邻又无下邻   B.只有上邻     C.只有下邻   D.既有上邻又有下邻

7.存放在磁盘上的文件                                            (      )

A.只能随机访问                     B.既可随机访问,又可顺序访问     

C.只能顺序访问                     D.可以不通过系统访问

8._________是指有关操作系统和其他系统程序组成的文件。            (      )

A.系统文件        B.档案文件     C.用户文件        D.顺序文件

9.有关设备管理概念的下列叙述中,_______是不正确的。              (      )

A.来自通道的I/O中断事件由设备管理负责处理 

B.所有外围设备的启动工作都由系统统一来做     

C.通道是处理输入、输出的软件             

D.编制好的通道程序是存放在主存储器中的。

10.有如下请求磁盘服务的队列,要访问的磁道分别是98,183,37,122,14,124,65,67,当前磁头在53道上。若按最短寻道时间优先法,磁头的移动道数是     (       )

A.234          B.235          C.236         D.237

二、填空题(10分,每空1分)

1.在对打印机进行I/O控制时,通常采用_______方式,对硬盘的I/O控制采用_____方式。

2.对目录管理的要求,首先是能实现_________。

3.在一段时间内只允许一个进程访问的资源,称为________,为实现对这种资源的共享,应采取_________。互斥访问

4.进程最基本的特征是_______,进程存在的唯一标志是_________。

5.从资源分配的角度看,可以把设备分为独占设备、共享设备和______,磁盘机属于_______设备。

6.__________是操作系统专门为用户程序设置的,也是用户程序取得操作系统服务的唯一途径。

三、名词解释(10分,每题2分)

1.内核  

2.动态重定位

3.作业周转时间

4.通道

5.文件系统

四、简单题(共20分,每题5分)   

1.简述进程与线程的区别与联系。

2.简述文件存储管理中常用的存储管理技术。

3. 简述具有快表的分页存储管理方式的地址变化过程。

4.设公共汽车上有一位司机和一位售票员,它们的活动如下:请分析司机与售票员之间的同步关系,如何用信号量机制实现。

试卷九答案

一、单项选择题(10分,每题1分)

1. 【答案】D

【解析】三种基本操作系统主要有多道批处理系统、分时系统和实时系统。

2. 【答案】B

【解析】原语是由若干条机器指令组成的一段程序,用以完成特定的功能。这段程序在执行期间不可分割。也就是说,原语的执行不能被中断,所以原语操作具有原子性。

3. 【答案】D

【解析】虚拟存储器实现了比实际内存容量更多的逻辑存储容量,虚拟存储空间的大小是由计算机系统的地址结构所决定的。本题地址长度为24位,所以,虚拟存储器的容量为4MB。

4. 【答案】B

【解析】信箱通信属于消息传递系统通信方式中一种,属于间接通信方式,以信箱为中间载体,除此之外,还有直接通信方式,消息缓冲队列通信机制属于直接通信方式。

5. 【答案】B

【解析】考虑最坏的情况,要首先满足每个进行至少能平均获得所需要的资源数减1个资源,即需要9个资源,再多1个资源就可以保证某个进程可以获得,能够顺利执行完毕,释放资源后,其余进程可以正常执行。一定不会发生死锁。

6. 【答案】A

【解析】当新释放的空闲分区既无上邻又无下邻的空闲分区时,需要在空闲分区表中新增加一个表目,记录该分区的大小和起始地址。

7. 【答案】B

【解析】磁盘是由若干盘块所组成,属块设备,可寻址,因此既可随机访问,也可顺序访问。

8. 【答案】A

【解析】按照用途分类,文件分为系统文件、用户文件和库文件,系统文件是指由系统软件构成的文件。

9. 【答案】C

【解析】通道属于特殊的专门用来处理输入和输出的处理机,属于硬件。

10. 【答案】C

【解析】根据最短寻道优先算法的思想,每次都是选择离当前磁头最近的磁道进行寻道,上述磁道的访问顺序依次为:65,67,37,14,98,122,124,183。磁头的移动道数为236。

二、填空题(10分,每空1分)

1. 【答案】中断驱动、DMA控制

【解析】本题考查对不同设备采取的I/O控制方式的不同,打印机属于字符设备,信息交换单位是字符,所以采取中断驱动方式,硬盘属于块设备,传输单位是数据块,采取DMA方式。

2. 【答案】按名存取

【解析】对目录管理的最基本的功能就是实现文件的“按名存取”。

3. 【答案】临界资源、互斥共享

【解析】本题考查临界资源的定义,对临界资源的共享属于互斥共享。

4. 【答案】动态性、进程控制块(PCB)

【解析】动态性是进程的最基本的特征,进程描述的是程序的一次执行过程,另外进程是有生命周期的,因创建而产生,因调度而执行,因撤消而消亡。进程实体包括程序段、数据段和进程控制块(PCB),其中PCB是进程存在的唯一标志。

5. 【答案】虚拟设备、共享设备

【解析】本题考查设备的分类。

6. 【答案】程序接口

【解析】本题考查程序接口的特征,注意CPU执行系统调用时处于核心态(管态),具有最高的特权,执行用户程序时处于用户态(目态)。

三、名词解释(10分,每题2分)

1. 答:内核是基于硬件的第一层软件扩充,并常驻内存。它为系统对进程和资源进行控制和管理,提供了良好的环境。内核通常包括中断处理、时钟管理、进程控制、进程通信和调度原语,以及资源管理中的基本操作等。

2.答:动态重定位是指把用户程序地址空间中的逻辑地址,变换为内存空间的物理地址的过程,是在程序执行每条指令时,由地址变换机构硬件自动完成的。动态重定位的优点是灵活,有利于提高主存的利用率及对程序段的共享。

3. 答:所谓作业周转时间是指从作业被提交系统开始,到作业完成为止的这段时间间隔。主要包括作业在外存上的等待时间、在就绪队列等待运行的时间、实际执行的时间以及输入输出所需要的时间。

4. 答:所谓通道用于把设备控制器连接到中央处理机和主存的设备,它可建立独立的I/O操作,以减少CPU的干预。通道是一种特殊的处理机,它通过执行相应的通道程序去完成对I/O设备的控制。

5. 答:文件系统包括若干文件以及其属性说明、对文件进行操纵和管理的软件,以及系统向用户提供的使用接口等的集合。文件系统是操作系统的一个重要组成部分。

四、简答题(20分,每题5分)

1.答:线程是进程中执行运算的最小单位,亦即执行处理机调度的基本单位。

线程与进程的主要区别:

(1)调度性方面:进程是资源分配的基本单位,而线程是分配处理机的基本单位,它与资源无关,即真正在处理机上运行的是线程。

(2)拥有资源方面:进程是拥有资源的独立单位,而线程基本是不拥有资源。同一进程的线程共用该进程的资源。

(3)并发性方面:进程和线程都可以并发执行。但同一个进程的线程在并发执行时,状态转换速度较快。

(4)系统开销方面:进程在创建、状态转换、撤消时系统开销较大,而对于同样的工作,线程的开销较小。

2.答:(1)空闲表法或空闲链表法。系统为空闲盘块采取空闲表或空闲链表的方法实施管理。在空闲表中可以为每个空闲区对应一个空闲表项,记录空闲分区的第一个盘块号、该区的空闲盘块数等。空闲链表法可以将每个空闲分区以链表结点的形式进行管理。

(2)位示图法。这种方法是利用二进制的一位来表示磁盘中每一个盘块的使用情况,磁盘上的所有盘块都有一个二进制位与之对应,从而由所有盘块所对应的位构成一个集合,即位示图。

(3)空闲块成组链接法。把所有空闲盘块按规定数量分组,组与组之间形成链接关系,最后一组的块号通常放在磁盘的一个空闲块号专用栈中。因此,对盘块分配和释放在栈中进行。

3.答:在CPU给出逻辑地址后,由地址变换机构分解成页号和页内地址。(1)首先地址变换机构将页号送如高速缓冲寄存器,与所有的页号进行比较,有匹配的页表表目,可以直接获得该页所对应的物理块号;(2)在高速缓冲寄存器中没有匹配的页表表目,则访问主存内的页表,确定该页所对应的物理块号。(3)由物理块号和页内地址即物理块内地址形成实际物理地址。同时,将该页表表目存入联想寄存器中,如果联想寄存器已满,则操作系统必须找到一个老的且已被认为不再需要的页表项,将它换出。

4.答:为了安全起见,显然要求:关车门后才能启动车辆;到站停车后才能开车门。所以司机和售票员在到站、开门、关门、启动车辆这几个活动之间存在着同步关系。用两个信号量S1、S2分别表示可以开车和可以开门,S1的初值为1,S2的初值为0。用PV操作实现司机进程和售票员进程同步的算法描述如下:

试卷十

一、选择题(10分,每题1分)

1.订购机票系统处理来自各个终端的服务请求,处理后通过中断回答用户,所以它是一个                                                 (     )

A.分时系统  B.多道批处理系统   C.计算机网络   D.实时信息处理系统

2.下面对进程的描述,错误的是                                       (     )

A.进程是动态的概念                B.进程执行需要处理机  

C.进程是有生命期的               D.进程是指令的集合

3.对于两个并发进程,设互斥信号量为mutex,若mutex=0,则             (     )

A.表示没有进程进入临界区 

B.表示有一个进程进入临界区,另一个进程不等待进入 

C.表示有一个进程进入临界区,另一个进程等待进入  

D.表示有两个进程进入临界区

4.设有3个作业J1、J2、J3,其运行的时间分别为1、2、3小时;假设这些作业同时到达,并在一台处理机上按单道运行,则平均周转时间最小的执行序列是          (      )

A.J1 J2 J3  B.J1 J3 J2   C.J2 J1 J3   D.J2 J3 J1

5.在页表管理中,页表的始址存放在                                   (      )

A.内存        B.存储页表内       C.联想寄存器      D.寄存器中

6.通常情况下,采用______内存管理方式产生的内存碎片最小            (      )

A.段式存储管理  B.页式存储管理   C.固定分区存储管理   D.虚拟存储器

7.操作系统中对数据进行管理的部分叫作                              (     )

A.数据库系统    B.文件系统     C.检索系统   D.数据存储系统

8.设备的打开、关闭、读、写等操作是由_____完成的。                 (     )

A.用户程序      B.编译程序       C.设备分配程序     D.设备驱动程序

9.下列设备中,不应作为独占型设备的是                               (      )

A.打印机        B.磁盘           C.终端        D.磁带

10.逻辑文件是__________的文件组织形式。                            (      )

A.从用户观点看  B.从系统观点看   C.目录   D.在外部设备上

二、填空题(10分,每空1分)

1. 主机与磁盘之间传递数据是以________为单位进行的。

2. 按逻辑分,可将文件分成________和________两大类。

3.正在运行的进程,因等待某个事件的发生而暂停运行,此时处于_______状态。

4.操作系统在存储器管理方面的主要功能有内存分配、________、________、内存扩充。

5.作业调度从_______中选择一道或多道作业,为它分配资源,并为它创建______。

6.操作系统的最基本的特性是_______和_________。

三、判断对错题(6分,每题1分,正确的打√,错误的打×)

1.分时系统是为提高资源利用率和系统吞吐量而形成和发展起来的。         (      )

2. 短进程优先调度算法是从作业后备队列中选择一个估计运行时间最短的作业调入内存予以执行。                                                              (      )

3. 缓冲技术中的缓冲池位于硬盘上。                                     (      )

4.在分页存储管理中,由于地址是由页号p和页内地址d两部分组成,所以作业的逻辑地址空间是二维的。                                                        (      )

5.文件目录具有将文件名转换成该文件在外存的物理位置的功能。            (      )

6.磁盘上物理结构为链接结构的文件可以进行顺序存取,也可以进行随机存取。(      )

四、简答题(8分,每题4分)

1.为什么要引入动态重定位?如何实现?

2.区分LRU算法、LFU算法以及NRU算法。

五、综合题(共16分,每题8分)

1.某操作系统采用动态分区分配管理方法,用户区为512KB且始址是0,用空闲分区表管理空闲分区。若分配时采用分配空闲区低地址部分的方案,且初始时用户区的512KB的空间是空闲的,对下述的申请序列:

申请300KB, 申请100KB,释放300KB,申请150KB,申请30KB,申请40KB,申请60KB,释放30KB。回答下面的问题。

(1)采用首先适应算法,空闲分区中有哪些空块(给出始址、大小),以空闲分区表的形式表现出来。

(2)采用最佳适应算法,空闲分区中有哪些空块(给出始址、大小),以空闲分区表的形式表现出来。

2.桌子上有一只盘子,允许放一只水果。爸爸只能向盘子里放苹果,妈妈只能向盘子中放橘子。儿子专等吃盘子中的橘子,女儿专等吃盘子中的苹果。规定当盘子空时一次只能放一只水果。请用PV信号量完成爸爸、妈妈、儿子、女儿用盘子时的同步过程。

试卷十答案

一、选择题(10分,每题1分)

1. 【答案】D

【解析】本题考查实时系统的应用领域,一个是实时控制领域,另一个就是实时信息处理领域。本题选D。

2. 【答案】D

【解析】本题考查的是进程的特征。选项D描述是错误的,程序是指令的集合而不是进程。

3. 【答案】B

【解析】在本题中应该设置mutex初始值为1,当前mutex=0,则选项B表述是正确的。当另一个进程也试图进入临界区,则mutex=-1。

4. 【答案】A

【解析】因为3个作业J1,J2,J3的运行时间由小到大,所以选项A的顺序会使得J2,J3的等待时间最短,使得平均周转时间最小。

5. 【答案】D

【解析】页表的起始地址和页表长度在进程未获得运行时是存放在本进程PCB中保存,当进程获得执行后,在系统中设置页表寄存器存放页表在内存的起始地址和页表的长度。

6. 【答案】B

【解析】分页存储管理方式将逻辑地址空间分页管理,存储到内存中不连续的物理块中,因此,分页存储管理方式将碎片缩小到页的大小的范围内。

7. 【答案】B

【解析】本题主要考查文件系统的定义。

8. 【答案】D

【解析】本题考查设备驱动程序的主要功能。

9. 【答案】B

【解析】磁盘属于共享设备

10. 【答案】A

【解析】文件的逻辑结构是从用户观点出发所观察到的文件的组织形式,是用户可以直接处理的数据及其结构,它独立于文件的物理特性,又称为文件组织。

二、填空题(10分,每空1分)

1. 【答案】数据块

【解析】磁盘属于块设备,I/O控制方式为DMA控制方式,因此数据传输单位为数据块。

2. 【答案】有结构(记录式)文件和无结构(流式)文件

【解析】本题考查文件的逻辑结构的类型。

3. 【答案】阻塞

【解析】本题考查进程三种基本状态转换。

4. 【答案】内存保护、地址映射

【解析】本题考查操作系统在存储器管理(内存)方面的主要功能。

5. 【答案】后备队列、进程

【解析】本题考查作业调度的定义。

6. 【答案】并发性、共享性

【解析】本题考查操作系统的特性。

三、判断对错题(6分,每题1分,正确的打√,错误的打×)

1. 【答案】×

【解析】应该是多道批处理系统。

2.【答案】×

【解析】短进程优先调度算法是从就绪队列中选择估计运行时间最短的进程交由CPU执行。

3. 【答案】×

【解析】缓冲技术的缓冲池是在主存中的。

4. 【答案】×

【解析】分页存储管理方式中的逻辑地址仍是1维的,只是为了地址变换分解为页号和页内地址,只有分段存储管理方式和段页式存储管理方式中逻辑地址是2维的。

5. 【答案】√

【解析】文件目录实质上是所以文件的控制块的集合,根据查询文件名可以确定文件在外存的物理位置。

5. 【答案】×

【解析】磁盘上物理结构为链接结构的文件因为只能通过链接指针获知下一个盘块的块号,因此只方便于进行顺序存取。

四、简答题(8分,每题4分)

1.答:(1)为了在程序执行过程中,每当访问指令或数据时,将要访问的程序或数据的逻辑地址转换成物理地址,引入了动态重定位。

(2)可在系统中增加一个重定位寄存器,用它来装入(存放)程序在内存中的起始地址,程序在执行时,真正访问的内存地址是相对地址与重定位寄存器中的地址相加而形成的。从而实现了动态重定位。

2.答:三种算法都是请求分页存储管理方式中的页面淘汰算法,LRU算法选择的是最近最久未使用的页面予以淘汰;可以通过使用移位寄存器或栈来记录每个页面的一段时间间隔的访问情况,作为选择淘汰页面的标准;LFU算法是最少使用置换算法,采用该算法时,应为在内存中的每个页面设置一个移位寄存器,用来记录该页面被访问的频率。该置换算法选择在最近时期使用最少的页面作为淘汰页。NRU算法又称为简单的CLOCK置换算法,称为最近未用算法,该算法只需为每个页面设置一位访问位,通过访问位为0,表示当前页面没有被访问过,选择这样的页面予以淘汰。

五、综合题(共16分,每题8分)

1.答:(1)采用首先适应算法,在完成题目所给的系列申请及释放内存操作后,内存分配情况如下:

(2)采用最佳适应算法,在完成题目所给的系列申请及释放内存操作后,内存分配情况如下:

2.答:定义3个信号量,分别表示盘子的互斥信号量S=1,盘中的苹果信号量S1=0和橘子信号量S2=0。在此,爸爸和妈妈对盘子构成临界资源的竞争(互斥关系),爸爸与女儿、妈妈与儿子构成进程同步关系:

爸爸进程表示:

repeat   wait(s);  把苹果放进盘中; signal(s1); until false

妈妈进程表示:

repeat   wait(s);  把橘子放进盘中; signal(s2); until false

儿子进程表示:

repeat   wait(s1);  从盘中取走橘子; signal(s); until false

女儿进程表示:

repeat   wait(s2);  从盘中取走苹果; signal(s); until false

试卷十一

一、选择题(10分,每题1分)

1.在分时系统中,时间片一定时,_______,响应时间越长。           (       )

A.内存越多     B.用户数越多     C.内存越少     D.用户数越少

2.进程调度是从________选择一个进程投入运行                      (       )

A.就绪队列      B.等待队列        C.作业后备队列   D.提交队列

3.在一个以批处理为主的系统中,为了保证系统的吞吐量,总是力求缩短用户作业的(    )

A.周转时间    B.运行时间   C.提交时间     D.完成时间

4.按照文件的逻辑结构,文件可以分为__________两类。               (       )

A.字符串文件/页面文件          B.记录式文件/流式文件 

C.索引文件/串联文件           D.顺序文件/索引文件

5.LRU置换算法所基于的思想是________ 。                           (      )

A.在最近的过去用得少的在最近的将来也用得少

B.在最近的过去用得多的在最近的将来也用得多

C.在最近的过去很久未使用的在最近的将来会使用

D.在最近的过去很久未使用的在最近的将来也不会使用

6.进程间的基本关系为                                            (      )

A.相互独立与互相制约              B.同步与互斥   

C.并行执行与资源共享              D.信息传递与信息缓冲

7.发生死锁的必要条件为四个,要防止死锁的发生,可以破坏这四个必要条件,但破坏____条件是不太实际的。

A.不可剥夺    B.互斥   C.部分分配     D.循环等待

8.下列哪一项不是关于文件共享优点的正确描述?                   (       )

A.节省文件所占的存储空间      B.减少实际上输入、输出的文件次数   

C.实现进程间相互通信          D.节约内存,减少存储空间空闲区

9.在一般大型计算机系统中,主机为外围设备的控制可通过通道、控制器和设备三个层次来实现。关于三者说法正确的是                                    (       )

A.控制器控制通道,设备在通道控制下工作     B.控制器和通道分别控制设备

C.通道控制控制器,设备在控制器下工作   D.控制器控制通道和设备的工作

10.下列_______策略不属于磁盘调度算法。                        (      )

A.FIFO          B.SCAN           C.FCFS         D.SSTF

二、填空题(8分,每空1分)

1.产生死锁的原因是________________和______________。

2.实时系统最主要的两个领域是__________和____________。

3.有m个进程共享同一临界资源,若使用信号量机制实现对临界资源的互斥访问,则该资源信号量S的变化范围是_________。

4.由用户提交给系统处理的一个计算任务,称为________,它包括用户程序、数据以及程序运行所需要有关信息。  

5.打印机采用的数据输入输出控制方式是_________。

6.在动态分配内存时,要靠硬件地址变化机构实现的是________。

三、简答题(16分,每题4分)

1.什么是多道批处理系统?其主要特征有哪些?

2.试说明PCB的作用,为什么说PCB是进程存在的唯一标志?

3.简述文件系统模型每一层包含的内容

4.简述设备驱动程序的主要功能。

四、解答题(16分,每题8分)

1.设作业A的页面映像表如下图所示,其中页面大小为1024字节:

(1)指出页表中中断位、访问位、修改位、辅存地址的含义?

(2)当执行到1000单元的指令“Load 1,1800”时,系统是怎样进行地址变换(即1800在主存的哪个单元中)

(3)当执行到1500单元指令(Load 1,3600)时,会发生什么现象?

2.若干个等待访问磁盘者依次要访问的柱面为20,44,40,4,80,12,76,假设每移动一个柱面需要3毫秒时间,移动臂当前位于40号柱面,请按下列算法分别计算为完成上述各次访问总共花费的寻找时间。

  (1)先来先服务算法;

  (2)最短寻找时间优先算法。

试卷十一答案

一、选择题(10分,每题1分)

1. 【答案】B

【解析】本题考查影响分时系统响应时间的两个因素即用户数目和时间片大小。

2. 【答案】A

【解析】本题考查进程调度的定义。

3. 【答案】A

【解析】本题考查批处理系统的特点。

4. 【答案】B

【解析】本题考查文件的逻辑结构。

5. 【答案】D

【解析】LRU算法是依据OPT算法提出的,它的理论依据就是选项D。

6. 【答案】B

【解析】进程之间的关系主要有两种,进程同步和进程互斥,进程同步是进程之间相互合作,互相制约的关系,进程互斥是进程之间对临界资源的使用要互斥共享。

7. 【答案】B

【解析】互斥条件属于临界资源本身的特性,不能破坏。

8. 【答案】C

【解析】A,C,D均属于文件共享的优点,进程间的通信属于操作系统在处理机管理方面的功能。

9. 【答案】C

【解析】I/O系统是一个四级连接三级控制的系统,CPU控制通道,通道控制控制器,控制器控制设备。

10. 【答案】A

【解析】SCAN属于扫描算法,FCFS属于先来先服务算法,SSTF属于最短寻道时间优先。

二、填空题(8分,每空1分)

1. 【答案】竞争资源、进程推进顺序不当

【解析】本题考查产生死锁的原因。

2. 【答案】实时控制、实时信息处理

【解析】本题考查实时系统的两个应用领域

3. 【答案】-(m-1)-1

【解析】由于该临界资源数量为1,所以互斥信号量S的最大值为1。当m个进程同时申请临界资源,则会有m-1个进程会等待临界资源。

4. 【答案】作业

【解析】本题考查作业的定义

5. 【答案】中断驱动控制方式

【解析】打印机属于字符设备,因此其输入输出控制方式采取中断驱动方式。

6. 【答案】动态重定位

【解析】动态重定位时需要有硬件支持,即动态重定位寄存器。

三、简答题(16分,每题4分)

1.答:多道批处理系统中,用户所提交的作业都先存放在外存上并排成一个队列,称为后备队列,然后,由作业调度程序按一定的算法从后备队列中选择若干个作业调入内存,使它们共享CPU和系统中的各种资源。

其主要特征有(1)多道性:多个程序在内存中同时存在;

(2)无序性:多个作业执行完成时间与进入顺序无对应关系

(3)调度性:包括作业调度和进程调度。

2.答:PCB的作用:在一个多道程序环境下,集中反映了一个进程的动态特征。在进程并发执行时,由于资源共享,带来各进程之间的相互制约。显然,为了反映这些制约关系和资源共享关系,必须使用PCB中的信息,才能对进程实施有效的管理和控制。

PCB是进程实体的一部分,是操作系统中非常重要的数据结构,存放着进程所需的运行信息和控制信息,系统在创建进程时,首先创建PCB,然后通过PCB感知进程的存在,进程被撤销时,PCB也随之被撤销。因此,PCB是进程存在的唯一标志。

3.答: 文件系统模型结构主要分为3层:

(1)最底层是对象及其属性。主要包括文件、目录、磁盘存储空间;

(2)中间层是对对象操纵和管理的软件集合。是文件管理系统的核心部分。包括对文件存储空间的管理、对文件目录的管理、用于将文件的逻辑地址转换为物理地址的机制、对文件读和写的管理,以及对文件的共享和保护等功能。

(3)最高层是文件系统的接口。文件系统为用户提供了命令接口和程序接口。

4.答:设备驱动程序是I/O进程与设备控制器之间的通信程序。设备驱动程序的主要功能如下:

(1)将接收到抽象要求转换为具体要求;

(2)检查用户I/O请求的合法性,了解I/O设备的状态,传递有关参数,设置设备的工作方式;

(3)发出I/O命令,启动对应的I/O设备,完成指定的I/O操作。

(4)及时响应由控制器或通道发来的中断请求,根据中断类型调用相应的中断处理程序进行处理。

(5)对于设置有通道的计算机系统,驱动程序还应能够根据用户的I/O请求,自动的构成通道程序。

四、解答题(16分,每题8分)

1.答:

(1)中断位表示页面是否在内存中;访问位表示一段时间内该页是否被访问;修改位表示一段时间内访问时是否被修改过;辅存地址表示页面在外存的地址。

(2)1800/1024=1…776,表示逻辑地址1800在1号页面,页内地址为776。查找页表可得,块号为5,所以实际物理地址为:5*1024+776=5896

(3)逻辑地址为3600,3600/1024=3…528,查询页表,确定其中断位为0,表示它不在内存中存在,因此发生缺页中断。

2.答:

(1)3毫秒×292=876毫秒(4分)

(2)3毫秒×120=360毫秒(4分)

(注:各算法使移动臂的移动次序和移动的柱面数如下:

(1)40 → 20 → 44 → 40 → 4 → 80 → 12 → 76

      (20) (24)(4) (36)(76) (68)(64)

共移动292柱面

(2)40 → 44 → 20 → 12 → 4 → 76 → 80

      (4) (24) (8) (8) (72) (4)

共移动120柱面

试卷十二

一、选择题(10分,每题1分)

1.操作系统的_______管理部分负责对进程进行调度。        (   )

A.主存储器    B.控制器     C.运算器       D.处理机

2.关于临界区的论述中,正确的论述是             (   )

A.临界区是指进程中用于实现进程互斥的那段代码

B.临界区是指进程中用于实现进程同步的那段代码           

C.临界区是指进程中用于实现共享资源的那段代码         

D.临界区是指进程中访问临界资源的那段代码

3.下面所需步骤中,_______不是创建进程所需要的。

A.由调度程序为进程分配CPU       B.建立一个进程控制块   

C.为进程分配内存           D.将进程控制块链入就绪队列

4.下列进程调度算法中,______可能会出现进程长期得不到调度的情况。

A.静态优先权法                       B.抢占式调度中采用动态优先权算法    

C.分时处理中的时间片轮转调度算法     D.非抢占式调度中采用FIFO算法

5.如果文件采用直接存取方式且文件大小不固定,则宜选择_______文件结构。(     )

A.直接       B.顺序       C.随机       D.索引

6.当对信号量进行signal()操作后                                     (      )

A.当S<0,进程继续执行                B.当S>0,要唤醒一个就绪进程     

C.当S<=0,要唤醒一个等待进程       D.当S<=0,要唤醒一个就绪进程

7.在请求分页系统中,页表中的改变位是供_______参考的。

A.页面置换       B.内存分配      C.页面换出     D.页面调入

8.把逻辑地址转变为内存的物理地址的过程称作( )。

A.编译 B.连接 C.运行 D.重定位

9.为记录设备的情况,系统为每一类设备配置一张                 (      )

A.设备控制表        B.逻辑设备表       C.设备分配表      D.设备开关表

10.用户程序通过系统调用creat来创建一新文件时,在执行creat()的过程中,用户进程运行在_______下。                       (   )

A.系统态     B.用户态      C.系统态或用户态     D.目态

二、填空题(5分,每空1分)

1.从人机交互方式来看,操作系统是用户与计算机硬件系统之间的_______。

2.在Windows NT中,________是CPU调度的基本单位。

3. _________是I/O进程与设备控制器之间的通信程序。

4.主机与磁盘之间传递数据是以_________为单位进行的。

5.UNIX系统采取的文件存储空间管理的方法是___________。

三、判断题(5分,每题1分,正确的打√,错误的打×)

1.请求分页管理要求运行的作业必须一次全部装入内存。              (      )

2.进程存在的唯一标志是它是否处于运行状态。                       (      )

3.虚拟存储器是一个假想的地址空间,因此这个地址的大小是没有限制的。(      )

4.由于设备分配时设置了若干数据结构,所以在设备分配时不会发生死锁。(      )

5.文件的逻辑组织是指文件在外存的存放形式。                       (      )

四、简答题(20分,每题5分)

1.简述进程的定义及特征。

2.磁盘调度算法有哪些?简述它们算法思想。

3.简述分段存储管理方式的地址变化过程。

4.何谓虚拟设备?请说明SPOOLING系统是如何实现虚拟设备的。

五、综合题(共10分)

某寺庙有小、老和尚若干,有一水缸,由小和尚提水入缸供老和尚饮用。水缸可以容纳10桶水,水取自同一井水。水井狭窄,每次只能容一个桶取水。水桶总数为3个。每次入、出水缸仅一桶,且不可同时进行。试给出有关取水、入水的算法描述。

分析:

本题目中,进程有小和尚、老和尚,并且都是若干。

故:进程关系如下:

a、 小和尚和小和尚间对水井的访问是互斥的,使用互斥信号量mutex1=1

b、 小和尚和小和尚间、小和尚和老和尚间、老和尚和老和尚间对水缸的访问时互斥的,使用互斥信号量mutex2=1(注:虽然多个进程间是互斥的关系,但是只需设置一个互斥信号量就可,因为信号量表示的是临界资源)

c、 水桶的个数和水缸容纳水的量都是有限的资源,所以设置信号量count=3表示水桶资源的个数;empty=10,full=0表示水缸中所能存水的数量,和已存水的桶数。

以上a、b两个关系只有进程间的互斥关系,而不存在进程间的同步关系。

试卷十二答案

一、选择题(10分,每题1分)

1. 【答案】D

【解析】本题考查操作系统在处理机方面的管理功能。

2. 【答案】D

【解析】本题考查临界区的定义。

3. 【答案】A

【解析】选项A属于创建进程后进程调度的范畴。

4. 【答案】A

【解析】静态优选权法可能会使得某个进程由于优先权低而很久得不到运行。

5. 【答案】D

【解析】因为文件大小不固定且采取直接存取,满足这两个条件的话应选择索引结构。

6. 【答案】D

【解析】本题考查signal()操作的定义。

7. 【答案】A

【解析】本题考查修改位的功能,其严格意义上来说是供页面置换时参考的依据。

8. 【答案】D

【解析】本题考查重定位的定义。

9. 【答案】A

【解析】设备分配时所需的数据结构主要有设备控制表、控制器控制表和通道控制表。

10. 【答案】A

【解析】本题考查了CPU运行的两种状态,执行系统调用时CPU处于系统态或管态,具有最高的特权,执行用户程序时CPU处于用户态或目态,不能执行操作系统的内部程序。

二、填空题(5分,每空1分)

1. 【答案】接口

【解析】本题考查从三个角度探讨操作系统的作用,从用户角度来说,操作系统是用户与计算机硬件系统之间的接口;从资源管理角度,操作系统作为计算机系统资源的管理者;从虚拟机的角度,操作系统用来扩充机器。

2. 【答案】线程

【解析】在现代操作系统中,引入线程后,资源分配的基本单位是进程,CPU调度的基本单位是线程。

3. 【答案】设备驱动程序

【解析】本题考查设备驱动程序的定义。

4. 【答案】数据块

【解析】磁盘属于块设备,数据传输单位为数据块。

5. 【答案】成组链接法

【解析】本题考查文件存储空间的管理方式。

三、判断对错题(5分,每题1分,正确的打√,错误的打×)

1. 【答案】×

【解析】请求分页存储管理方式每次可以只装几个页面进入内存,随着执行过程请求调入相应页面进入内存。

2.【答案】×

【解析】进程存在的唯一标志是PCB。

3. 【答案】×

【解析】虚拟存储器是从逻辑上实现的对主存的容量的扩充,其大小是由计算机的地址结构合寻址方式确定的。

4. 【答案】×

【解析】设备分配时需要考虑的因素其中有安全分配方式和不安全分配方式,不安全分配方式可能会造成死锁。

5. 【答案】×

【解析】文件的逻辑组织是从用户观点出发观察到的文件的组织形式,是用户可以直接处理的数据及其结构。文件物理结构是文件在外存的存放形式。

四、简答题(20分,每题5分)

1.答:进程是程序在一个数据集合上运行的过程,它是系统进行资源分配和调度的独立单位,进程基本特征包括

(1)动态性:进程最基本特征,是程序的一次执行过程,另外,进程是一个有生命周期的;

(2)并发性:多个进程在内存中同时存在,一段时间内同时执行;

(3)独立性:每个进程都是相对独立的,是资源分配和CPU调度的基本单位;

(4)异步性:每个进程何时执行,何时暂停,何时继续执行是不可预知的,表现出异步性。

(5)结构特征:进程实体包括程序段、数据段和进程控制块(PCB)。

2.答:磁盘调度算法主要有先来先服务算法、最短寻道时间优先算法、扫描算法、循环扫描算法以及N步扫描算法。

(1)先来先服务算法是按照进程访问磁盘的时间先后次序进行调度;

(2)最短寻道时间优先算法是选择要访问的磁道与当前磁头所在的磁道距离最近的请求。

(3)扫描算法又称为电梯调度算法,就是在选择调度磁道时考虑磁头的移动方向。

(4)循环扫描算法是选择访问的磁道时要求磁头的单向移动。

(5)N步扫描算法是将磁盘请求队列分成若干个长度为N的子队列,按照FCFS的原则依次处理这些子队列。

3.答:分段存储管理方式中逻辑地址是二维的,包括段号和段内地址。

(1)根据逻辑地址中的段号查段表的相应栏目,判断段号是否小于段表长度,否则越界处理;

(2)跟据段表起始地址和段号获知相应的段表表目,判断段内地址是否小于段长度,检查地址是否越界;

(3)若不越界,则根据段在内存的起始地址加上段内地址,形成实际物理地址。

4.答: 虚拟设备是通过某种技术将一台独立设备改造为可以供多个用户共享的共享设备。

SPOOLING系统是在联机情况下实现的同时外围操作,SPOOLING系统主要由输入井和输出井、输入缓冲区和输出缓冲区、输入进程Spi和输出进程Spo。借助于输入井或输出井,可以把外围独占设备的输入输出的数据暂时存放在输入井或输出井,从感觉上独占设备变成了共享设备。

五、综合题(共10分)

答: Var mutex1, mutex2, empty, full, count: semaphore;

  mutex1:=1; mutex2:=1; empty:=10; full:=0; count:=3;