《计算机操作系统》考研考研真题库与复习笔记.docx
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《计算机操作系统》考研考研真题库与复习笔记
《计算机操作系统》考研2021考研真题库与复习笔记
一、名校考研真题解
1执行系统调用的过程包括如下主要操作:
①返回用户态
②执行陷入(trap)指令
③传递系统调用参数
④执行响应的服务程序
正确的执行顺序是( )。
[2017年408统考]
A.②→③→①→④
B.②→④→③→①
C.③→②→④→①
D.③→④→②→①
【答案】C查看答案
【解析】执行系统调用的过程:
正在运行的进程先传递系统调用参数,然后由陷入(trap)指令负责将用户态转化为内核态,并将返回地址压入堆栈以备后用,接下来CPU执行相应的内核态服务程序,最后返回用户态。
32某计算机按字节编址,某动态分区内存管理采用最佳适应算法,每次分配和回收内存后都对空闲分区链重新排序。
当前空闲分区信息如表1-5所示。
表1-5
回收起始地址为60K、大小为140KB的分区后,系统中空闲分区的数量、空闲分区链第一个分区的起始地址和大小分别是( )。
[2017年408统考]
A.3、20K、380KB
B.3、500K、80KB
C.4、20K、180KB
D.4、500K、80KB
【答案】B查看答案
【解析】回收起始地址为60K、大小为140KB的分区时,它与表中第一个分区和第四个分区合并,成为起始地址为20K、大小为380KB的分区,剩余3个空闲分区。
在回收内存后,算法会对空闲分区链按分区大小由小到大进行排序,表中的第二个分区排第一。
33某文件系统的簇和磁盘扇区大小分别为1KB和512KB。
若一个文件的大小为1026B,则系统分配给该文件的磁盘空间大小是( )。
[2017年408统考]
A.1026B
B.1536B
C.1538B
D.2048B
【答案】D查看答案
【解析】绝大多数操作系统为改善磁盘访问时间,以簇为单位进行空间分配。
簇的大小为1KB,即为1024B,文件大小为2016B,所以系统分配给该文件的磁盘空间大小为1024×2=2048B。
34下列有关基于时间片的进程调度的叙述中,错误的是( )。
[2017年408统考]
A.时间片越短,进程切换的次数越多,系统开销也越大
B.当前进程的时间片用完后,该进程状态由执行态变为阻塞态
C.时钟中断发生后,系统会修改当前进程在时间片内的剩余时间
D.影响时间片大小的主要因素包括响应时间、系统开销和进程数量等
【答案】B查看答案
【解析】B项,当前进程的时间片用完后,它的状态由执行态变为就绪态,因此B项错误;A项,进程切换带来系统开销,切换次数越多,开销越大;C项,操作系统通过时钟中断确定时间间隔,实现时间的延时和任务的超时;D项,现代操作系统通常根据响应时间、系统开销、进程数量、进程运行时间、进程切换开销等等因素确定时间片大小,保证性能最优。
35与单道程序系统相比,多道程序系统的优点是( )。
[2017年408统考]
Ⅰ.CPU利用率高
Ⅱ.系统开销小
Ⅲ.系统吞吐量大
Ⅳ.I/O设备利用率高
A.仅Ⅰ、Ⅲ
B.仅Ⅰ、Ⅳ
C.仅Ⅱ、Ⅲ
D.仅Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ
【答案】D查看答案
【解析】多道程序系统通过组织作业(编码或数据)使CPU总有一个作业可执行,从而提高了CPU的利用率、系统吞吐量和I/O设备利用率,但是系统需要组织作业和切换作业,增加系统开销。
36下列关系中,磁盘逻辑格式化程序所做的工作是( )。
[2017年408统考]
Ⅰ.对磁盘进行分区
Ⅱ.建立文件系统的根目录
Ⅲ.确定磁盘扇区校验码所占位数
Ⅳ.对保存空闲磁盘块信息的数据结构进行初始化
A.仅Ⅱ
B.仅Ⅱ、Ⅳ
C.仅Ⅲ、Ⅳ
D.仅Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ
【答案】B查看答案
【解析】一个新的磁盘是一个空白版,必须分成扇区以便磁盘控制器能读和写,这个过程称为低级格式化或物理格式化。
低级格式化为磁盘的每个扇区采用特别的数据结构,包括校验码,Ⅲ错误。
使用磁盘存储文件步骤有:
(1)将磁盘分为由一个或多个柱面组成的分区,每个分区可以作为一个独立的磁盘,Ⅰ错误。
(2)逻辑格式化(创建文件系统),操作系统将初始的文件系统数据结构(包括空闲和已分配的空间和一个初始为空的目录)存储道磁盘上。
37某文件系统中,针对每个文件,用户类别分为4类:
安全管理员、文件主、文件主的伙伴、其他用户;访问权限分为5种:
完全控制、执行、修改、读取、写入。
若文件控制块中用二进制位串表示文件权限,为表示不同类别用户对一个文件的访问权限,则描述文件权限的位数至少应为( )。
[2017年408统考]
A.5
B.9
C.12
D.20
【答案】D查看答案
【解析】把用户访问权限抽象为一个矩阵,行代表用户,列代表访问权限,矩阵包括4行5列,1代表true,0代表false,所以至少需要20位。
38若文件f1的硬链接为f2,两个进程分别打开f1和f2,获得对应的文件描述符为fd1和fd2,则下列叙述中,正确的是( )。
[2017年408统考]
Ⅰ.f1和f2的读写指针位置保持相同
Ⅱ.f1和f2共享同一个内存索引结点
Ⅲ.fd1和fd2分别指向各自的用户打开文件表中的一项
A.仅Ⅲ
B.仅Ⅱ、Ⅲ
C.仅Ⅰ、Ⅱ
D.仅Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ
【答案】B查看答案
【解析】硬链接指通过索引结点进行连接。
一个文件在物理存储器上有一个索引结点号。
存在多个文件名指向同一个索引结点。
两个进程各自维护自己的文件描述符。
39系统将数据从磁盘读到内存的过程包括以下操作:
①DMA控制器发出中断请求
②初始化DMA控制器并启动磁盘
③从磁盘传输一块数据到内存缓冲区
④执行“DMA结束”中断服务程序
正确的执行顺序是( )。
[2017年408统考]
A.③→①→②→④
B.②→③→①→④
C.②→①→③→④
D.①→②→④→③
【答案】B查看答案
【解析】系统将数据从磁盘读到内存的过程:
在开始DMA传输时,主机向内存写入DMA命令块,向DMA控制器写入该命令块的地址,启动I/O设备;CPU继续其他工作,DMA控制器则继续下去直接操作内存总线,将地址放到总线上开始传输;完成整个传输,DMA控制器中断CPU。
40异常是指令执行过程中在处理器内部发生的特殊事件,中断是来自处理器外部的请求事件。
下列关于中断或异常情况的叙述中,错误的是( )。
[2016年408统考]
A.“访存时缺页”属于中断
B.“整数除以0”属于异常
C.“DMA传送结束”属于中断
D.“存储保护错”属于异常
【答案】A查看答案
【解析】访存时缺页是故障,不是中断。
某些页面没有被访问过、内容被置换出或者没有某些页面,当对页面进行访问时,会发生缺页故障,操作系统可能会进行置换页和分配内存操作,不会发出中断请求。
41下列关于批处理系统的叙述中,正确的是( )。
[2016年408统考]
Ⅰ.批处理系统允许多个用户与计算机直接交互
Ⅱ.批处理系统分为单道批处理系统和多道批处理系统
Ⅲ.中断技术使得多道批处理系统的I/O设备可与CPU并行工作
A.仅Ⅱ、Ⅲ
B.仅Ⅱ
C.仅Ⅰ、Ⅱ
D.仅Ⅰ、Ⅲ
【答案】A查看答案
【解析】批处理是用户将一批作业提交给操作系统后就不再干预,由操作系统控制自动运行,不具有交互性。
分时操作系统允许多个用户与计算机直接交互。
42某单CPU系统中有输入和输出设备各1台,现有3个并发执行的作业,每个作业的输入、计算和输出时间均分别为2ms、3ms和4ms,且都按输入、计算和输出的顺序执行,则执行完3个作业需要的时间最少是( )。
[2016年408统考]
A.15ms
B.17ms
C.22ms
D.27ms
【答案】B查看答案
【解析】执行3个作业可如图1-1所示。
图1-1 并行作业图
由此可知执行完3个作业需要的时间最少是2+3+4+4+4=17ms。
43系统中有3个不同的临界资源R1、R2和R3,被4个进程P1、P2、P3及P4共享。
各进程对资源的需求为:
P1申请R1和R2,P2申请R2和R3,P3申请R1和R3,P4申请R2。
若系统出现死锁,则处于死锁状态的进程数至少是( )。
[2016年408统考]
A.1
B.2
C.3
D.4
【答案】C查看答案
【解析】由题意可得,资源分配图如图1-2所示。
图1-2 资源分配图
P1、P2、P3三个进程的资源申请具有对称性,R1、R2、R3三个资源的出现死锁分配方案有:
(1)P1、P2、P3中每一个进程分配相应的一个资源,处于死锁状态的进程数为4;
(2)P1、P2、P3中只有两个进程分配到资源,R2资源分配给P4,处于死锁状态的进程数为3。
44某系统采用改进型CLOCK置换算法,页表项中字段A为访问位,M为修改位。
A=0表示页最近没有被访问,A=1表示页最近被访问过。
M=0表示页没有被修改过,M=1表示页被修改过。
按(A,M)所有可能的取值,将页分为四类:
(0,0)、(1,0)、(0,1)和(1,1),则该算法淘汰页的次序为( )。
[2016年408统考]
A.(0,0),(0,1),(1,0),(1,1)
B.(0,0),(1,0),(0,1),(1,1)
C.(0,0),(0,1),(1,1),(1,0)
D.(0,0),(1,1),(0,1),(1,0)
【答案】A查看答案
【解析】使用改进型CLOCK置换算法淘汰页面时,其原理是:
(1)首先扫描访问位为0,修改位为0的页;
(2)若
(1)中没有找到,则重新扫描,查找访问位为0,修改位为1的页,此过程中将被跳过页的访问位设为0;
(3)若
(2)依旧没找到,则开始重复
(1)开始查找、若没有则继续
(2)查找。
因此该算法首先置换(0,0)、(0,1),若都没找到,此时(1,0)、(1,1)被更改为(0,0)、(0,1)进行查找,所以最后该算法淘汰页的次序为(0,0),(0,1),(1,0),(1,1)。
45使用TSL(TestandSetLock)指令实现进程互斥的伪代码如下所示。
do{ … whlie(TSL(&lock)); critical;section; lock=FALSE; …}while(TRUE);
下列与该实现机制相关的叙述中,正确的是( )。
[2016年408统考]
A.退出临界区的进程负责唤醒阻塞态进程
B.等待进入临界区的进程不会主动放弃CPU
C.上述伪代码满足“让权等待”的同步准则
D.while(TSL(&lock))语句应在关中断状态下执行
【答案】B查看答案
【解析】A项,TSL指令作用的进程都是短进程,不会出现阻塞情况,退出临界区的进程不需要负责唤醒阻塞态进程;C项,TSL指令作用的进程属于忙则等待的类型,运行的进程等待资源时,进入临界区的进程并不会主动放弃CPU。
让权等待是指当进程不能进入临界区时,应立即释放CPU,与忙则等待相反;D项,在中断处理中,TSL是多处理器下的进程并发问题,采用PSW关中断/开中断方式是单处理器下的进程并发问题,两者不是混用的,即while(TSL(&lock))语句不需要在关中断状态下执行。
46某进程的段表内容如表1-6所示。
表1-6
当访问段号为2、段内地址为400的逻辑地址时,进行地址转换的结果是( )。
[2016年408统考]
A.段缺失异常
B.得到内存地址4400
C.越权异常
D.越界异常
【答案】D查看答案
【解析】段号为2时,段长为300,小于段内地址为400,所以发生越界异常。
47
75用户程序发出磁盘I/O请求后,系统的处理流程是:
用户程序→系统调用处理程序→设备驱动程序→中断处理程序。
其中,计算数据所在磁盘的柱面号、磁头号、扇区号的程序是( )。
[2013年408统考]
A.用户程序
B.系统调用处理程序
C.设备驱动程序
D.中断处理程序
【答案】C查看答案
【解析】计算磁盘号、磁头号和扇区号的工作是由设备驱动程序完成的,所以答案选C。
76若某文件系统索引结点(iNode)中有直接地址项和间接地址项,则下列选项中,与单个文件长度无关的因素是( )。
[2013年408统考]
A.索引结点的总数
B.间接地址索引的级数
C.地址项的个数
D.文件块大小
【答案】A查看答案
【解析】根据文件长度与索引结构的关系可知,只有选项A是与单个文件长度无关的。
77设系统缓冲区和用户工作区均采用单缓冲,从外设读入1个数据块到系统缓冲区的时间为100,从系统缓冲区读入1个数据块到用户工作区的时间为5,对用户工作区中的1个数据块行分析的时间为90(如图1-5所示)。
进程从外设读入并分析2个数据块的最短时间是( )。
[2013年408统考]
图1-5
A.200
B.295
C.300
D.390
【答案】C查看答案
【解析】数据块1从外设到用户工作区的总时间为105,在这段时间中数据块2没有进行操作。
在数据块1进行分析处理时,数据块2从外设到用户工作区的总时间为105,这段时间是并行的。
再加上数据块2进行处理的时间90,总共是300,故答案为C。
78下列选项中,会导致用户进程从用户态切换到内核态的操作是( )。
[2013年408统考]
Ⅰ.整数除以零
Ⅱ.sin()函数调用
Ⅲ.read系统调用
A.仅Ⅰ、Ⅱ
B.仅Ⅰ、Ⅲ
C.仅Ⅱ、Ⅲ
D.Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ
【答案】B查看答案
【解析】对于Ⅰ,系统发生异常,需要进入内核态由操作系统进行处理,而read系统调用函数也是在内核态执行,sin()就是普通的用户函数,在用户态执行,不会切换到内核,故答案为B。
79计算机开后,操作系统最终被加载到( )。
[2013年408统考]
A.BIOS
B.ROM
C.EPROM
D.RAM
【答案】D查看答案
【解析】系统开机后,操作系统的程序会被自动加载到内存中的系统区,这段区城是RAM,故答案选D。
80若用户进程访问内存时产生缺页,则下列选项中,操作系统可能执行的是( )。
[2013年408统考]
Ⅰ.处理越界错
Ⅱ.置换页
Ⅲ.分配内存
A.仅Ⅰ、Ⅱ
B.仅Ⅱ、Ⅲ
C.仅Ⅰ、Ⅲ
D.Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ
【答案】B查看答案
【解析】用户进程访问内存时缺页会发生缺页中断。
发生缺页中断,系统会执行的操作可能是置换页面或分配内存。
系统内没有越界的错误,不会进行越界出错处理。
8
1.1 复习笔记
一、操作系统的目标和作用
1操作系统的目标
(1)方便性。
(2)有效性。
(3)可扩充性。
(4)开放性。
2操作系统的作用
(1)OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口。
(2)OS作为计算机系统资源的管理者。
(3)OS实现了对计算机资源的抽象。
二、操作系统的发展过程
1未配置操作系统的计算机系统
(1)人工操作方式。
(2)脱机输入/输出方式。
2单道批处理系统
3多道批处理系统
多道批处理系统特征:
多道、宏观上并行、微观上串行。
4分时系统
分时系统的特征:
多路性、独立性、及时性、交互性。
5实时系统
(1)实时系统的类型
①工业(武器)控制系统,如火炮的自动控制系统、飞机的自动驾驶系统,以及导弹的制导系统等。
②信息查询系统,如飞机或火车的订票系统等。
③多媒体系统。
④嵌入式系统。
(2)实时系统最主要的特征便是及时性与可靠性。
6微机操作系统的发展
微机操作系统按运行方式分为以下几类:
(1)单用户单任务操作系统。
(2)单用户多任务操作系统。
(3)多用户多任务操作系统。
三、操作系统的基本特性
1并发(Concurrence)
区分并行与并发
(1)并行性是指两个或多个事件在同一时刻发生;
(2)并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。
2共享(Sharing)
目前实现资源共享的主要方式有以下两种:
(1)互斥共享方式。
(2)同时访问方式。
3虚拟(Virtual)
4异步(Asynchronism)
并发和共享是多用户(多任务)OS的两个最基本的特征。
四、操作系统的主要功能
1处理机管理功能
对处理机的管理可归结为对进程的管理。
处理机管理的主要功能有:
(1)进程控制。
(2)进程同步。
(3)进程通信。
(4)调度。
2存储器管理功能
(1)内存分配。
(2)内存保护。
(3)地址映射。
(4)内存扩充。
3设备管理功能
(1)缓冲管理。
(2)设备分配。
(3)设备处理。
4文件管理功能
(1)文件存储空间的管理。
(2)目录管理。
(3)文件的读/写管理和保护。
5操作系统与用户之间的接口
(1)用户接口
用户接口进一步分为联机用户接口、脱机用户接口和图形用户接口三种。
(2)程序接口
程序接口是由一组系统调用组成的,每一个系统调用都是一个能完成特定功能的子程序。
6系统调用
(1)系统调用又被称为广义指令。
(2)系统调用的相关处理都是在核心态下进行。
(3)系统调用按功能分类为:
设备管理、文件管理、进程控制、进程通信、内存管理。
五、操作系统的运行环境
1内核态与用户态
(1)操作系统的内核是计算机上配置的底层软件,是操作系统最基本、最核心的部分。
(2)操作系统内核的核心功能包括时钟管理,中断处理,原语,进程管理,存储器管理,设备管理。
(3)用户态也叫做目态,核心态也叫做管态。
2操作系统的指令分为特权指令和非特权指令。
(1)特权指令是只能由操作系统才能执行的指令,如I/O指令、内存清零指令,只能在核心态下执行。
(2)非特权指令是用户可以去执行的指令,在用户态下执行。
3中断与异常
(1)中断分为内中断和外中断。
其中,内中断信号的来源是CPU内部,与当前执行指令的有关;外中断信号的来源是CPU外部,与当前执行指令的无关。
(2)内中断也称为异常或者陷入(trap)。
(3)外中断就是狭义上的中断。
(4)中断可以使CPU从用户态切换为核心态。
六、微内核OS结构
(1)基本概念
微内核并非是一个完整的OS,而只是将操作系统中最基本的部分放入微内核,微内核通常包含以下几部分:
①与硬件处理紧密相关的部分;
②一些较基本的功能;
③客户和服务器之间的通信。
(2)微内核的基本功能
①进程(线程)管理。
②低级存储器管理。
③中断和陷入处理。
(3)微内核操作系统的优点
①提高了系统的可扩展性。
②增强了系统的可靠性。
③可移植性强。
④提供了对分布式系统的支持。
⑤融入了面向对象技术。
(4)微内核操作系统存在的问题
微内核OS存在着潜在的缺点。
其中最主要的是,较之早期OS,微内核OS的运行效率有所降低。
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