操作系统期末试题.docx

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操作系统期末试题

一、选择题

1.操作系统中采用多道程序设计技术提高CPU和外部设备的（A）。

A.利用率B.可靠性C.稳定性D.兼容性

2.建立进程就是（B）。

A.建立进程的目标程序B.为其建立进程控制块

C.建立进程及其子孙的进程控制块D.将进程挂起

3.文件系统用（C）组织文件。

A.堆栈B.指针C.目录D.路径

4．临界区是（C）。

A.一段共享数据区B.一个缓冲区

C.一段互斥执行的程序段D.一个互斥资源

5．进程之间的直接制约关系主要源于（A）。

A．进程间的合作B．进程间共享资源C．进程调度D．进程间通信

7．下列调度算法中，满足短进程又不会产生饥饿现象的是（D）。

A．先来先服务B．优先权优先C．时间片轮转D．非抢占短进程优先

8．一个计算机系统虚存的最大容量是由（C）决定的。

A.主存的容量B.辅存的容量

C.主存容量+辅存容量D.计算机的地址机构

9．最佳适应算法的空闲区按（C）排序。

A．地址递增B．地址递减C．容量递增D．容量递减

10．当系统发生死锁时有效的操作是（B）

A．提高部分进程的优先权B．撤销部分进程

C．增大磁盘交换区容量D．修改页表

11．下列算法中可用于磁盘移臂调度算法的是（B）。

A．LRU算法B．电梯调度算法

C．时间片轮转法D．响应比高者优先算法

12．下列进程状态的转换中，（D）是不可能的。

A．运行态——就绪态B．运行态——等待态

C．等待态——就绪态D．等待态——运行态

13．存储器管理方法中，不产生外部“零头”的是（A）。

A．页式管理B．段式管理C．连续管理D．动态分区管理

14．分段虚拟存储管理中，当查找的段不在（B），要产生缺段中断。

A．虚拟存储器B．主存C．高速缓存D．辅存

15．文件在逻辑组织方式上可分为记录文件和（B）。

A．索引文件B．流式文件C．字符文件D．读写文件

二、填空题：

（每空1分，共15分）

1．高级进程通信方式有三种共享存储器、消息传递和管道

2．并发和共享是操作系统的两个最基本的特征,两者之间互为存在条件。

3．引入线程的系统中，调度和分派的基本单位是线程，拥有资源的基本单位是进程。

4．进程运行满一个时间片后让出中央处理器，它的状态应变为就绪状态。

5．在文件系统中，文件的外存分配方法有连续分配、链接分配和索引分配三种。

6．在进行设备分配时所需的数据结构有设备控制表、控制器控制表、通道控制表和系统设备表。

7．产生死锁的原因是竞争资源和进程推进顺序非法（不当）。

8．磁盘的访问时间由寻道时间、磁盘旋转时间和数据传输时间三部分组成。

三．多选择题（多选、少选及选错不给分。

每题2分，共10分）

1．一个正在运行的进程调用P（S）后，若S的值为（AC），则该进程可继续运行。

A．S＞0B．S＜0C．S=0D．S≤0

2．进程具有哪些特性（ABCD）。

A．动态性B．共享性C．并发性D．独立性

3.段式和页式存储管理的有实质上的不同，表现为（BCD）。

A．页式是连续的，段式可以不连续

B．页式的地址是一维的，段式的地址是二维的

C．页的大小是系统确定的，段的大小是用户确定的

D．各页可以分散存放在主存，每段必须占用连续的主存空间

4．在文件系统中，为实现文件保护一般应采用下面哪些方法。

（ABCD）

A．口令B．密码C．访问控制D．复制

5.从资源分配角度，操作系统把外部设备分为（ABD）。

A．独占型设备B．共享型设备C．块设备D．虚拟设备

四、简答题：

（每个5分，共20分）

1．进程和程序有哪些区别和联系

每一个进程由PCB、程序和数据集合组成,这说明程序是进程的一部分,是进程的实体。

进程和程序的区别：

①进程是动态的,而程序静态概念。

②一个进程可以执行一个或几个程序，反之,同一程序可能由几个进程同时执行。

③程序可作为软件资源长期保留,而进程是程序的一次执行过程,是暂时的。

进程具有生命期。

④进程具有并发性,能与其它进程并发运行。

而程序不具备这种特征。

⑤进程是一个独立的运行单位,也是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

因此,进程具有独立性,但有时进程间又具有相互制约性。

注意:

说进程是一个独立的运行单位,是指在不具有线程的系统中而言的,在引入线程的系统中,进程不再是运行的基本单位,只是资源分配的基本单位。

2．以打印机为例说明SPOOLing的工作原理,系统如何利用SPOOLing技术将打印机模拟为虚拟打印机

当某进程要求打印输出时,操作系统并不是把某台实际打印机分配给该进程,而是在磁盘上输出井中为其分配一块区域,该进程的输出数据高速存入输出井的相关区域中,而并不直接在打印机上输出。

输出井上的相关区域相当于一台虚拟的打印机,各进程的打印输出数据都暂时存放在输出井中,形成一个输出队列。

最后,由SPOOLing的缓输出程序依次将输出队列中的数据实际地打印输出。

这样,从用户的角度来看,他似乎独占一台打印机,可以随时根据运行的情况输出各种结果;但从系统的角度来看,同一台打印机又可以分时地为每一个用户服务。

用户进程实际上获得的是虚拟设备。

SPOOLing系统的引入缓和了CPU与设备的速度的不均匀性,提高了CPU与设备的并行程度。

3．写出动态分区存储管理方式中收回主存空间时的四种可能情况。

（1）被收回区既无上邻空闲区又无下邻空闲区。

（2）被收回区有上邻空闲区。

（3）被收回区有下邻空闲区。

（4）被收回区既有上邻空闲区又有下邻空闲区。

4．简述产生死锁的四个必要条件。

（1）互斥条件:

进程应互斥使用资源，任一时刻一个资源仅为一个进程独占，若一个进程请求一个已被占用的资源时，它被置成等待状态，直至占用者释放已占有资源。

（2）占有和等待条件:

一个进程请求资源得不到满足时，不释放已占有的资源。

（3）不剥夺条件:

任一进程不能从另一进程那里抢夺资源，即已被占用的资源，只能由占用进程自己来释放。

（4）循环等待条件:

存在一个循环等待链，其中，每一个进程分别等待它一个进程所持有的资源，造成永远等待。

五、综合题：

（每题10分，共40分）

1.假定某请求页式虚拟系统中，某进程运行时访问页面的顺序是1，2，3，4，1，2，5，1，2，3，4，5，若采用FIFO调度算法、LRU调度算法时分别计算内存使用3块时的缺页率。

答：

FIFOm=3时，共9次缺页缺页率9/12

123412512345

3332222244

22211111333

111444555555

缺缺缺缺缺缺缺缺缺

LRUm=3时，共10次缺页缺页率10/12

123412512345

3412512345

22341251234

111234125123

缺缺缺缺缺缺缺缺缺缺

2．在一个单处理器的计算机系统中，有五个进程P1，P2，P3，P4，P5依次进入就绪队列，它们的优先级和所需要的处理器时间如下表所示：

进程名

P1

P2

P3

P4

P5

到达时间

0

2

4

6

8

服务时间

3

6

4

5

2

写出采用“先来先服务”调度算法和“非抢占式短作业优先“调度算法时，进程运行的次序、及两种算法下系统的平均周转时间。

答：

（1）选中进程运行的次序如下：

先来先服务算法：

P1、P2、P3、P4、P5

非抢占式的优先级算法：

P1、P4、P3、P5、P2（哪个对）

非抢占式的优先级算法：

P1、P2、P5、P4、P3（哪个对）

（2）进程在就绪队列中的平均等待时间为：

先来先服务算法：

（3＋7＋9＋12＋12）／5＝8．6（ms）

非抢占式短作业优先：

（3＋7＋11＋14＋3）／5＝7．6（ms）

3.己知某分页系统统,主存容量为64K,页面大小为1K,对一个4页大的作业;其0、1、2、3页分别被分配到主存的2、4、6、7块中。

试将十进制的逻辑地址1023、2500转换成物理地址（要求画出地址转换简图，并用十进制表示物理地址）。

答：

（1）逻辑地址1023:

1023/1k,得到页号为0,页内地址为1023,查页表找到对应的物理块号为2,故物理地址为2×1K+1023=3071。

（2）逻辑地址2500：

2500/1K，得到页号为2,页内地址为452,查页表找到对应的物理块号为6,故物理地址为6×1K+452=6596

4、某银行提供20个座位供顾客等待服务。

顾客到达时，如有空座位，则从取号机取号，并等待叫号服务；如没有空座位，则不允许进入。

营业员逐一叫号服务。

请用记录型信号量机制实现顾客和营业员之间的互斥和同步，并列出信号量的初值。

答：

S1为空座位的信号量，=20，S2为已等待顾客的数量的信号量，=0

process顾客；process营业员

beginbegin

…………

P（S1）；P（S2）；

取号；叫号服务；

V（S2）；V（S1）；

…………

end；end；

一、选择题（每题1分，共15分）

1．下列通信方式中，属于消息传递方式的是（C）。

A．P、V操作B．缓存通信C．信箱通信D．Socket

3．分页存储管理中，主存的分配是（A）。

A．以块为单位B．以作业的大小为单位

C．以物理段为单位D．以逻辑记录为单位

4．磁盘上的文件以（A）为单位进行读写。

A．盘块B．记录C．磁道D．逻辑卷

5．分时操作系统通常采用（C）策略为用户服务。

A．可靠性和灵活性B．优先权分配C．时间片轮转D．短作业优先

6．产生死锁的四个必要条件是：

互斥、（B）循环等待（环路等待）和不剥夺。

A．请求与阻塞　B．请求与保持C．请求与释放　D．释放与阻塞

7．UNIX文件系统对磁盘空间的管理采用（D）。

A．FAT表法B．位示图法C．空闲块链接法D．空闲块成组链接法

8．文件系统是指（D）。

A．文件的集合B．文件的目录　C．实现文件管理的一组软件

D．文件、管理文件的软件及数据结构的总体

9．操作系统的（D）管理部分负责对进程进行调度。

A．主存B．控制器C．运算器D．处理机

10．从用户的观点看，操作系统是（B）。

A．控制和管理计算机资源的软件B．用户和计算机之间的接口

C．合理地组织计算机工作流程的软件D．若干程序按一定结构组成的有体

12．操作系统是通过（B）对进程进行管理

A．进程B．进程控制块C．进程启动程序D．进程的程序段

13．在存储管理中，（D）可与紧凑技术配合使用。

A．页式管理B．段式管理C．段页式管理D．动态分区管理

14．虚拟存储器的最大容量（B）。

A．为内外存容量之和B．由计算机系统的地址结构决定

C．是任意的D．由作业的地址空间决定

15.在存储管理中作业必须占有连续主存空间的是（D）。

A．段页式存储管理B．页式存储管理

C．段式存储管理D．动态分区存储管理

二、多项选择题（每小题2分，共10分）

1．在存储管理中常用的页面置换算法是（BCD）。

A．最佳置换算法B．先进先出算法

C．最近最久未使用算法D．CLOCK算法

2．操作系统的管理功能包括（ABCD）

A．处理机管理　　B．存储器管理C．设备管理　　D．文件管理

3．下列提法中正确的是（ACD）。

A．从用户角度看,引入文件系统的主要目的是实现对文件的按名存取。

B．从用户角度看,引入文件系统的主要目的是实现虚拟存储。

C．访问索引顺序文件时，先进行索引，然后用顺序方法进行查询。

D．逻辑记录是有结构文件存取操作的基本单位。

5．I/O控制方式有（ABCD）。

A．中断方式B．DMA方式C．程序I/O方式D．通道方式

三、填空题：

（每空1分，共15分）

1．在单处理机多任务环境下，任何时刻只能有1个进程处于执行状态，可能有多个进程处于就绪状态。

2．处理死锁的四种方法：

预防死锁、避免死锁、检测死锁和解除死锁。

3．操作系统中的SPOOLING技术,实质是将独占设备转化为共享设备的技术。

4．在OS中，信号量机制解决进程间同步和互斥问题的一种方法。

5．有一个长度为6000个字符的流式文件要存在磁盘上，磁盘的每个盘块可以存放512字节，该文件至少占用12个盘块。

6．逻辑文件存放在存储介质上时，如果组织成索引文件或链接文件，则逻辑记录可不必存放在连续的存储块中。

7.高级进程通信机制可归结为三类共享存储器系统、消息传递系统和管道通信。

8．进程实体由进程控制块、程序段、数据段三部分构成。

四、简答题：

（每个5分，共20分）

1．写出记录型信号量的数据结构及数值变化的物理含义。

答：

typesemaphore=record

Value:

intger;

L:

listofprocess;

End;

信号量S可用来表示共享资源或临界区的使用情况，其值的物理含义如下：

S＞0时名表示可用的资源数；或表示可使用资源的进程数；或表示允许进人临界区的进程数。

S＝0时，表示已无资源可供使用；或表示不允许进程再进人临界区。

S＜0时，|S|表示等待使用资源的进程数；或表示等待进人临界区的进程数。

2．描述文件系统主要有哪些功能，要解决哪些问题

答：

文件系统的主要目标是提高存储空间的利用率,它要解决的主要问题有:

完成文件存储空间的管理,实现文件名到物理地址的转换,实现文件和目录的操作,提供文件共享能力和安全措施,提供友好的用户接口。

文件系统向用户提供了有关文件和目录操作的各种功能接口和系统调用,如命令接口、程序接口和交互接口等。

3．简述设备分配的过程。

答：

首先根据I/O请求中的物理设备名，查系统设备表（SDT），找出DCT设备控制，如该设备忙，则等待，否则，计算本次分配的安全性，不安全等待，安全分配。

从DCT中找出COCT，设备控制器控制表，如控制器忙，则等待，如果不忙，分配。

从COCT中找到CHCT，通道控制表，如通道忙，则等待，否则分配。

且启动I/O设备进行数据传输。

）

五、综合题（每题10分，共40分）

1．磁盘的某一时刻输入输出请求序列（磁道号）为：

0，23，5，7，11，21，2，18，19，4。

当前磁道号为10，磁头移动方向为从小到大。

分别用最短寻道时间优先，SCAN算法计算平均寻道长度。

答：

最短寻道：

11,7,5,4,2,0,18,19,21,23。

SCAN：

11,18,19,21,23,7,5,4,2,0。

2.　在一个请求分页存储管理系统中,一个作业的页面走向为4、3、2、1、4、3、5、4、3、2、1、5,当分配给该作业的物理块数分别为3时,试计算采用最佳置换淘汰算法、先进先出淘汰算法时的缺页率（假设开始执行时主存中没有页面）,并比较所得结果。

答：

使用最佳页面淘汰算法时,页面置换情况如下:

走向432143543215

块14444422

块2333331

块321555

缺页缺缺缺缺缺缺缺

缺页率为:

7/12

使用先进先出页面淘汰算法时,页面置换情况如下:

走向432143543215

块1444111555

块233344422

块32223331

缺页缺缺缺缺缺缺缺缺缺

缺页率为:

9/12

一、选择题：

（每空2分，共20分）

1．从总体上说，采用多道程序设计技术可以______单位时间的算题量，但对每一个算题，从算题开始到全部完成所需的时间比单道执行所需的时间可能要________。

（B）

A、增加减少B、增加延长C、减少延长D、减少减少

2．操作系统的管理资源按性质一般分为______、程序和数据信息文件。

（D）

A、处理器B、存储器

C、外设D、处理器、存储器、外设

3．进程和程序的一个本质区别是______。

（A）

A、前者为动态的，后者为静态的；

B、前者存储在内存，后者存储在外存；

C、前者在一个文件中，后者在多个文件中；

D、前者分时使用CPU,后者独占CPU；

4．某计算机系统中有8台打印机，有K个进程竞争使用，每个进程最多需要3台打印机。

该系统可能会发生死锁的K的最小值是______。

（C）

A、2B、3C、4D、5

5.按_____分类可将设备分为块设备和字符设备。

（D）

A、从属关系B、操作特性C、共享属性D、信息交换单位

6．采用______不会产生内部碎片。

（D）

A、分页式存储管理B、分段式存储管理

C、固定分区式存储管理D、段页式存储管理

7．若有4个进程共享同一程序段，每次允许3个进程进入该程序段，用PV操作作为同步机制。

则信号量S的取值范围是______。

（B）

A、4，3，2，1，0B、3，2，1，0，-1

C、2，1，0，-1，-2D、1，0，-1，-2，-3

8.有一个长度为3000个字节的流式文件要存储在磁盘上，磁盘的每块可以存放512个字节，该文件至少用______块。

（B）

A、5B、6C、7D、3000

9．目录文件所存放的信息是______。

（D）

A、某一文件存放的数据信息B、某一文件的文件目录

C、该目录中所有数据文件目录D、该目录中所有子目录文件和数据文件的目录

10．设有12个同类资源可供四个进程共享，资源分配情况如表：

进程

已占用资源数

最大需求数

P1

2

4

P2

3

6

P3

4

7

P4

1

4

目前剩余资源数为2。

当进程P1，P2，P3，P4又都相继提出申请要求，为使系统不致死锁，应满足______的要求。

（A）

A、P1B、P2C、P3D、P4

二.填空题（每空1分，共30分）：

1．进行设备分配时所需的数据结构主要有设备控制表DCT，控制器控制表COCT，通道控制表CHCT，系统设备表SDT。

2．进程通信根据交换信息量的多少分为高级通信和低级通信，PV操作属于低级通信。

3．如果信号量S的值>0，q进程对S信号量执行P操作后将继续执行；如果执行V操作后信号量S=

4．从用户的源程序进人系统到相应程序在机器上运行，所经历的主要处理阶段有编译阶段，连接阶段，装入阶段和运行阶段。

5．将作业地址空间中的逻辑地址转换为主存中的物理地址的过程称为重定位（地址映射）。

6．按资源的共享属性设备类型可分为以下三类：

独占设备共享设备虚拟设备。

7．某进程页面访问序列为4，3，2，1，4，3，5，4，3，2，1，5且开始执行时内存中没有页面，分配给该进程的物理块数是3。

则采用FIFO页面置换算法时页面置换次数是6，则采用LRU（最近最久未使用）页面置换算法时页面置换次数是7。

8．某计算机系统一条指令执行需10ns，一次缺页需要额外的20ms，如果每1000000条指令发生一次缺页，则指令的平均执行时间为30ns。

9．对某系统进行监测后表明平均每个进程在I/O阻塞之前的运行时间为T。

一次进程切换的系统开销时间为S。

若采用时间片长度为Q的时间片轮转法，在Q=S时，CPU的利用率是____50%_______。

10．多道动态分区法中，可通过_紧凑__技术来减少外部碎片。

11.某作业9:

00进入输入井，要求计算时间1小时。

作业调度采用响应比最高优先算法在10:

00选中该作业，则该作业被选中时的响应比为_____2______。

12．特权指令只能在系统态（管态）态下执行，若在用户态（目态）态下执行则被认为是非法指令。

13.已知某文件采用链接结构，它由10个逻辑记录组成，每个逻辑记录刚好存放于一个磁盘块上，都为1024字节，并依次存放在10、61、32、75、87、98、46、37、33和11号磁盘块上。

若要存取文件相对于文件头偏移7654字节处的信息，则要访问的磁盘块块号为____37___，块内的偏移量是___486____。

14.分页式虚拟存储空间中，当发现某页不在主存的时候，将由缺页中断机构产生缺页中断，当没有空闲主存块时，需要用调度算法进行页面置换，如果这时没有选择好一种好的调度算法，就会产生抖动现象。

三.简答题（每个3分，共15分）：

1．临界资源、临界区

答：

临界资源：

由多个进程互斥访问的资源

临界区：

每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区

2．快表

答：

快表是一个高速、具有并行查询能力的联想存储器，用于存放正运行的进程的当前页号和块号，或者段号和段起始地址。

加入快表后,在地址转换时，首先在快表中查找，若找到就直接进行地址转换；未找到，则在主存页表继续查找，并把查到的页号和块号放入联想存储器中。

快表的命中率很高，有效地提高了地址转换的速度。

3.设备独立性

答：

应用程序独立于具体使用的物理设备，程序中使用逻辑设备名称来请求使用某类设备，而系统在实际执行时，必须使用物理设备名称。

因此系统必须具有将逻辑设备名称转换为物理设备名称的功能。

技术

答:

在主机的直接控制下，实现脱机输入、输出功能。

外围操作与CPU对数据的处理同时进行，这种联机情况下实现的同时外围操作称为SPOOLING

5.简述进程的几种状态和引起状态转换的典型原因，以及相关的操作原语。

答:

进程的基本状态有：

新、就绪，阻塞，执行、挂起和终止六种。

新到就绪：

交换，创建原语

就绪到执行：

进程调度

执行到阻塞：

I/O请求，阻塞原语

阻塞到就绪：

I/O完成，唤醒原语

执行到就绪：

时间片完

阻塞到挂起：

挂起原语

挂起到就绪：

唤醒原语

执行到终止：

进程执行完毕

四、论述题（共15分）：

1.试比较内存管理和外存管理的异同点.

答：

主要任务：

内存管理的主要任务是为多道程序的运行，提供良好的环境；而外存管理的主要任务则是为文件提供存储空间。

基本功能：

内存管理的基本功能包含了内存空间的分配、回收、内存保护、对换、内存扩充等方面；而对外存管理的基本功能则只是对外存空间的分配和回收。

分配方式：

它们都可采用连续分配或离散分配方式，且都以离散分配方式为主。

分配算法或机制：

对于连续分配方式，内存与外存管理中的分配和回收算法类似，主要有首次适应算法、循环首次适应算