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二、进程管理
(一)进程与线程
1.进程概念
2.进程的状态与转换
3.进程控制
4.进程组织
5.进程通信
共享存储系统,消息传递系统,管道通信。
6.线程概念与多线程模型
(二)处理机调度
1.调度的基本概念
2.调度时机、切换与过程
3.调度的基本准则
4.调度方式
5.典型调度算法
先来先服务调度算法,短作业(短进程、短线程)优先调度算法,时间片轮转调度算法,优先级调度算法,高响应比优先调度算法,多级反馈队列调度算法。
(三)同步与互斥
1.进程同步的基本概念
2.实现临界区互斥的基本方法
软件实现方法,硬件实现方法。
3.信号量
4.管程
5.经典同步问题
生产者-消费者问题,读者-写者问题,哲学家进餐问题。
(四)死锁
1.死锁概念
2.死锁处理策略
3.死锁预防
4.死锁避免
系统安全状态,银行家算法。
5.死锁检测和解除
三、内存管理
(一)内存管理基础
1.内存管理概念
程序装入与链接,逻辑地址与物理地址空间,内存保护。
2.交换与覆盖
3.连续分配管理方式
4.非连续分配管理方式
分页管理方式,分段管理方式,段页式管理方式。
(二)虚拟内存管理
1.虚拟内存基本概念
2.请求分页管理方式
3.页面置换算法
最佳置换算法(OPT),先进先出置换算法(FIFO),最近最少使用置换算法(LRU),时钟置换算法(CLOCK)。
4.页面分配策略
5.工作集
6.抖动
四、文件管理
(一)文件系统基础
1.文件概念
2.文件的逻辑结构
顺序文件,索引文件,索引顺序文件。
3.目录结构
文件控制块和索引节点,单级目录结构和两级目录结构,树形目录结构,图形目录结构。
4.文件共享
5.文件保护
访问类型,访问控制。
(二)文件系统实现
1.文件系统层次结构
2.目录实现
3.文件实现
(三)磁盘组织与管理
1.磁盘的结构
2.磁盘调度算法
3.磁盘的管理
五、输入输出(I/O)管理
(一)I/O管理概述
1.I/O控制方式
2.I/O软件层次结构
(二)I/O核心子系统
1.I/O调度概念
2.高速缓存与缓冲区
3.设备分配与回收
4.假脱机技术(SPOOLing)
Ⅴ.题型示例
一、单项选择题:
第1~40小题,每小题2分,共80分。
下列每题给出的四个选项中,只有一项是最符合题目要求的。
1.下列选项中,不可能在用户态发生的事件是
A.系统调用B.外部中断C.进程切换D.缺页
2.中断处理和子程序调用都需要压栈以保护现场,中断处理一定会保存而子程序调用不需要保存其内容的是
A.程序计数器B.程序状态字寄存器
C.通用数据寄存器D.通用地址寄存器
3.有两个并发执行的进程P1和P2,共享初值为1的变量x。
P1对x加1,P2对x减1。
加1和减1操作的指令序列分别如下所示。
两个操作完成后,x的值
A.不可能是-1或3B.只能为0
C.可能为0、1或2D.可能为-1、0、1或2
4.设与某资源关联的信号量初值为3,当前值为1。
若M表示该资源的可用个数,N表示等待该资源的进程数,则M、N分别是
A.0、1B.1、0C.1、2D.2、0
5.在支持多线程的系统中,进程P创建的若干个线程不能共享的是
A.进程P的代码段B.进程P中打开的文件
C.进程P的全局变量D.进程P中某线程的栈指针
6.下列选项中,满足短任务优先且不会发生饥饿现象的调度算法是()
A.先来先服务B.高响应比优先
C.时间片轮转D.非抢占式短任务优先
7.若某单处理器多进程系统中有多个就绪态进程,则下列关于处理机调度的叙述中,错误的是
A.在进程结束时能进行处理机调度
B.创建新进程后能进行处理机调度
C.在进程处于临界区时不能进行处理机调度
D.在系统调用完成并返回用户态时能进行处理机调度
8.在虚拟内存管理中,地址变换机构将逻辑地址变换为物理地址,形成该逻辑地址的阶段是
A.编辑B.编译C.链接D.装载
9.某计算机采用二级页表的分页存储管理方式,按字节编址,页大小为210字节,页表项大小为2字节,逻辑地址结构为:
页目录号
页号
页内偏移量
逻辑地址空间大小为216页,则表示整个逻辑地址空间的页目录表中包含表项的个数至少是
A.64B.128C.256D.512
10.在缺页处理过程中,操作系统执行的操作可能是
Ⅰ.修改页表Ⅱ.磁盘I/OⅢ.分配页框
A.仅Ⅰ、ⅡB.仅Ⅱ
C.仅ⅢD.Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ
11.当系统发生抖动(thrashing)时,可以采取的有效措施是
Ⅰ.撤销部分进程Ⅱ.增加磁盘交换区的容量
Ⅲ.提高用户进程的优先级
A.仅ⅠB.仅ⅡC.仅ⅢD.仅Ⅰ、Ⅱ
二、综合应用题:
第41~47小题,共70分。
1.假设计算机系统采用CSCAN(循环扫描)磁盘调度策略,使用2KB的内存空间记录16,384个磁盘块的空闲状态。
(1)请说明在上述条件下如何进行磁盘块空闲状态的管理。
(2)设某单面磁盘旋转速度为每分钟6,000转,每个磁道有100个扇区,相邻磁道间的平均移动时间为1ms。
若在某时刻,磁头位于100号磁道处,并沿着磁道号增大的方向移动(如下图所示),磁道号请求队列为50、90、30、120,对请求队列中的每个磁道需要读取1个随机分布的扇区,则读完这4个扇区总共需要多少时间?
要求给出计算过程。
(3)如果将磁盘替换为随机访问的Flash半导体存储器(如U盘,SSD等),是否有比CSCAN更高效的磁盘调度策略?
若有,给出磁盘调度策略的名称并说明理由;
若无,说明理由。
2.请求分页管理系统中,假设某进程的页表内容如下表所示:
页框(PageFrame)号
有效位(存在位)
磁盘地址
101H
1
33AH
-
326H
2
254H
776H
3
120H
页面大小为4KB,一次内存的访问时间是100ns,一次快表(TLB)的访问时间是10ns,换入一个页面的平均时间为108ns(已含更新TLB和页表的时间)。
进程的驻留集大小固定为2,采用最近最少使用置换算法(LRU)和局部淘汰策略(假设TLB初始为空,地址转换时先访问TLB,再访问页表;
有效位为0表示页面不在内存)。
(1)依次访问上述三个虚地址:
2362H、1565H、25A5H,各需多少访问时间?
给出计算过程。
(2)基于上述访问序列,计算1565H的物理地址,并说明理由。
附录
2012年全国硕士研究生入学统一考试
计算机科学与技术学科联考
计算机学科专业基础综合试题
(操作系统部分)
1~40小题,每小题2分,共80分。
下列每题给出的四个选项中,只有一个选项是最符合题目要求的。
23.下列选项中,不可能在用户态发生的事件是
A.系统调用B.外部中断C.进程切换D.缺页
24.中断处理和子程序调用都需要压栈以保护现场,中断处理一定会保存而子程序调用不需要保存的是
A.程序计数器B.程序状态字寄存器
C.通用数据寄存器D.通用地址寄存器
25.下列关于虚拟存储器的叙述中,正确的是
A.虚拟存储器只能基于连续分配技术
B.虚拟存储器只能基于非连续分配技术
C.虚拟存储器只受外存容量的限制
D.虚拟存储器只受内存容量的限制
26.操作系统的I/O子系统通常由四个层次组成,每一层明确定义了与邻近层次的接口,其合理的层次组织排列顺序是
A.用户级I/O软件、设备无关软件、设备驱动程序、中断处理程序
B.用户级I/O软件、设备无关软件、中断处理程序、设备驱动程序
C.用户级I/O软件、设备驱动程序、设备无关软件、中断处理程序
D.用户级I/O软件、中断处理程序、设备无关软件、设备驱动程序
27.假设5个进程P0、P1、P2、P3、P4的共享3类资源R1、R2、R3,这些资源总数分别为18、6、22。
T0时刻的资源分配情况如下表所示,此时存在的一个安全序列是
进程
已分配资源
资源最大需求
R1
R2
R3
P0
5
10
P1
4
6
P2
11
P3
P4
A.P0,P2,P4,P1,P3B.P1,P0,P3,P4,P2
C.P2,P1,P0,P3,P4D.P3,P4,P2,P1,P0
28.若一个用户过程通过read系统调用读取一个磁盘文件中的数据,则下列关于此过程的叙述中,正确的是
Ⅰ.若该文件的数据不在内存,则该进程进入睡眠等待状态
Ⅱ.请求read系统调用会导致CPU从用户态切换到核心态
Ⅲ.read系统调用的参数应包含文件的名称
A.仅Ⅰ、ⅡB.仅Ⅰ、ⅢC.仅Ⅱ、ⅢD.Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ
29.一个多道批处理系统中仅有P1和P2两个作业,P2比P1晚5ms到达。
它们的计算和I/O操作顺序如下:
P1:
计算60ms,I/O80ms,计算20ms
P2:
计算120ms,I/O40ms,计算40ms
若不考虑调度和切换时间,则完成两个作业需要的时间最少是
A.240msB.260msC.340msD.360ms
30.若某单处理器多进程系统中有多个就绪态进程,则下列关于处理机调度的叙述中错误的是
31.下列关于进程和线程的叙述中,正确的是
A.不管系统是否支持线程,进程都是资源分配的基本单位
B.线程是资源分配的基本单位,进程是调度的基本单位
C.系统级线程和用户级线程的切换都需要内核的支持
D.同一进程中的各个线程拥有各自不同的地址空间
(1)建设项目概况。
32.下列选项中,不能改善磁盘设备I/O性能的是
(3)专项规划环境影响报告书的内容。
除包括上述内容外,还应当包括环境影响评价结论。
主要包括规划草案的环境合理性和可行性,预防或者减轻不良环境影响的对策和措施的合理性与有效性,以及规划草案的调整建议。
A.重排I/O请求次序B.在一个磁盘上设置多个分区
另外,故障树分析(FTA)和日本劳动省六阶段安全评价方法可用于定性、定量评价。
C.预读和滞后写D.优化文件物理的分布
45.(7分)某请求分页系统的页面置换策略如下:
系统从0时刻开始扫描,每隔5个时间单位扫描一轮驻留集(扫描时间忽略不计),本轮没有被访问过的页框将被系统回收,并放入到空闲页框链尾,其中内容在下一次被分配之前不被清空。
当发生缺页时,如果该页曾被使用过且还在空闲页框链表中,则重新放回进程的驻留集中;
否则,从空闲页框链表头部取出一个页框。
(3)环境影响技术评估。
假设不考虑其它进程的影响和系统开销,初始时进程驻留集为空。
目前系统空闲页框链表中页框号依次为:
32、15、21、41。
进程P依次访问的<
虚拟页号,访问时刻>
是:
<
1,1>
、<
3,2>
0,4>
0,6>
1,11>
0,13>
2,14>
。
请回答下列问题。
(1)访问<
时,对应的页框号是什么?
综合性规划
(1)土地利用的有关规划;
(2)访问<
说明理由。
(3)访问<
(4)该策略是否适合于时间局部性好的程序?
46.(8分)某文件系统空间的最大容量为4TB(1T=240),以磁盘块为基本分配单位,磁盘块大小为1KB。
文件控制块(FCB)包含一个512B的索引表区。
(二)规划环境影响评价的技术依据和基本内容
(1)假设索引表区仅采用直接索引结构,索引表区存放文件占用的磁盘块号。
索引表项中块号最少占多少字节?
可支持的单个文件最大长度是多少字节?
(1)资质等级。
评价机构的环评资质分为甲、乙两个等级。
环评证书在全国范围内使用,有效期为4年。
(2)假设索引表区采用如下结构:
第0~7字节采用<
起始块号,块数>
格式表示文件创建时预分配的连续存储空间,其中起始块号占6B,块数占2B;
剩余504字节采用直接索引结构,一个索引项占6B,则可支持的单个文件最大长度是多少字节?
为了使单个文件的长度达到最大,请指出起始块号和块数分别所占字节数的合理值并说明理由。
2013年全国硕士研究生入学统一考试
(5)建设项目对环境影响的经济损益分析。
在可行性研究时应进行安全预评价的建设项目有:
3.完整性原则;
23.用户在删除某文件的过程中,操作系统不可能执行的操作是
A.删除此文件所在的目录B.删除与此文件关联的目录项
C.删除与此文件对应的文件控制块D.释放与此文件关联的缓冲区
24.为支持CD-ROM中视频文件的快速随机播放,播放性能最好的文件数据块组织方式是
A.连续结构B.链式结构
C.直接索引结构D.多级索引结构
25.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
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
26.若某文件系统索引节点(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
A.索引节点总数B.间接地址索引的级数
C.地址项的个数D.文件块大小
27.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,对用户工作区的1个数据块进行分析的时间为90。
进程从外设读入并分析2个数据块的最短时间是
A.200B.295C.300D.390
28.下列选项中,会导致用户进程从用户态切换到核心态的操作是
Ⅰ.整数除以零Ⅱ.sin()函数调用Ⅲ.read系统调用
29.计算机开机后,操作系统最终被加载到
A.BIOSB.ROMC.EPROMD.RAM
30.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操作是
Ⅰ处理越界错Ⅱ置换页Ⅲ访问内存
A.仅Ⅰ、ⅡB.仅Ⅱ、ⅢC.仅Ⅰ、ⅢD.Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ
31.某系统正在执行三个进程P1、P2和P3,各进程的计算(CPU)时间和I/O时间比例如下表所示。
为提高系统资源利用率,合理的进程优先级设置应为
A.P1>P2>P3B.P3>P2>P1C.P2>P1=P3D.P1>P2=P3
32.下列关于银行家算法的叙述中,正确的是
A.银行家算法可以预防死锁
B.当系统处于安全状态时,系统中一定无死锁进程
C.当系统处于不安全状态时,系统中一定会出现死锁进程
D.银行家算法破坏了死锁必要条件中的“请求和保持”条件
45.(7分)某博物馆最多可容纳500人同时参观,有一个出入口,该出入口一次仅允许一个人通过。
参观者的活动描述如下:
Cobegin
参观者进程i;
{…
进门;
…
参观;
出门;
}
Coend
请添加必要的信号量和P、V(或wait()、signal())操作,以实现上述叙述中的互斥与同步。
要求写出完整的过程,说明信号量的含义并赋初值。
46.(8分)某计算机主存按字节编址,逻辑地址和物理地址都是32位,页表项大小为4字节。
(1)若使用一级页表的分页存储管理方式,逻辑地址结构为:
页号(20位)
页内偏移量(12位)
则页的大小是多少字节?
页表最大占用多少字节?
(2)若使用二级页表的分页存储管理方式,逻辑地址结构为:
页目录号(10位)
页表索引(10位)
设逻辑地址为LA,请分别给出其对应的页目录号和页表索引的表达式。
(3)采用
(1)中的分页存储管理方式,一个代码段起始逻辑地址为00008000H,其长度为8KB,被装载到从物理地址00900000H开始的连续主存空间中。
页表从主存00200000H开始的物理地址处连续存放,如下图所示(地址大小自下向上递增)。
请计算出该代码段对应的两个页表项的物理地址,这两个页表项中的页框号以及代码页面2的起始物理地址。
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- 整理 计算机 考研 操作系统 部分