汤子瀛《计算机操作系统》考研考研真题解析与笔记文档格式.docx
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B．仅Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ
C．仅Ⅰ、Ⅲ
D．仅Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ
【解析】文件系统管理空闲磁盘块的数据结构包括位图、链表、文件分配表。
索引结点是指在许多类Unix文件系统中的一种数据结构。
每个索引节点保存了文件系统中的一个文件系统对象的元信息数据，但不包括数据内容或者文件名。
5若下列指令已装入指令寄存器，执行时不可能导致CPU从用户态变为内核态的是（ ）。
[电子科技大学2016研]
A．DIV R0,R1;
（R0）/（R1）→R0
B．INT n;
产生软中断
C．NOT R0;
寄存器R0的内容取非
D．MOV R0,addr;
把地址addr处的内存数据放入寄存器R0中
【解析】A项中，除法操作时若出现除数为零，则会产生内中断，CPU从用户态转为内核态进行处理；
B项，该指令会直接产生中断；
C项，不会产生异常；
D项，有缺页异常的可能。
因此答案为C。
6在下列进程调度算法中，不存在进程饥饿现象的调度算法的是（ ）。
A．先来先服务
B．反馈调度算法
C．短进程优先
D．基于静态优先级调度算法
【答案】A查看答案
【解析】先来先服务调度算法中每个进程都会被调度，不会产生饥饿现象；
B项中反馈调度算法会使长进程一直得不到执行；
C项中会使长进程一直得不到执行；
D项中会使低优先级的进程一直得不到执行。
因此答案选A。
7资源的有序分配策略是为了破坏死锁产生的（ ）条件。
A．互斥
B．请求和保持
C．非剥夺
D．循环等待
【答案】D查看答案
【解析】在有序分配资源时，系统将所有资源按类型进行线性排队，并赋予不同的序号，所有进程对资源的请求必须严格按照资源序号递增的次序提出，因此在所形成的资源分配图中，不可能再出现环路，从而不会出现循环等待的情况，进而避免死锁的产生。
8系统采用二级反馈队列调度算法进行进程调度。
就绪队列Q1采用时间片轮转调度算法，时间片为10ms；
就绪队列Q2采用短进程优先调度算法；
系统优先调度Q1队列中的进程，当Q1为空时系统才会调度Q2中的进程；
新创建的进程首先进入Q1；
Q1中的进程执行一个时间片后，若未结束，则转入Q2。
若当前Q1、Q2为空，系统依次创建进程P1、P2后即开始进程调度，P1、P2需要的CPU时间分别为30ms和20ms，则进程P1、P2在系统中的平均等待时间为（ ）。
A．25ms
B．20ms
C．15ms
D．10ms
【解析】根据二级反馈队列调度算法可知，P1和P2同时进入Q1队列，完成Q1的时间片后进入Q2队列，采用短进程优先调度，具体过程如下：
0ms时刻：
P1进入Q1队列、P2进入Q1队列，并且P1开始执行，P2等待；
10ms时刻：
P1在Q1的时间片用完，进入Q2等待，P2开始执行；
20ms时刻：
P2在Q1的时间片用完，进入Q2等待，P1也在Q2等待，由于Q2采用短进程优先调度，因此开始执行P2；
30ms时刻：
P2执行完毕，P1开始执行；
40ms时刻：
P1继续执行；
50ms时刻：
P1执行结束；
由上可知，P2在30ms执行完成，所需时间为20ms，因此等待时间为10ms；
P1在50ms时执行完后，而所需时间为30ms，因此等待时间为20ms，故P1和P2的平均等待时间为15ms。
9在分段存储管理系统中，用共享段表描述所有被共享的段。
若进程P1和P2共享段S，下列叙述中，错误的是（ ）。
A．在物理内存中仅保存一份段S的内容
B．段S在P1和P2中应该具有相同的段号
C．P1和P2共享段S在共享段表中的段表项
D．P1和P2都不再使用段S时才回收段S所占的内存空间
【解析】当多个不同进程需要有相同的段时，可以在物理内存中只保留一份该段的内容，只要让这些进程的有关项指向内存同一段即可，即段可以在各自进程中具有不同段号，但是需要指向同一内存段。
10某系统采用LRU页置换算法和局部置换策略，若系统为进程P预分配了4个页框，进程P访问页号的序列为0，1，2，7，0，5，3，5，0，2，7，6，则进程访问上述页的过程中，产生页置换的总次数是（ ）。
A．3
B．4
C．5
D．6
【解析】LRU置换算法是最近最久未使用置换算法，先访问的页号放在页框的最下面，依次访问，当访问的页号与页框中已有的页号相同时，页号调整到页框最上面，当页框中有4个页号时，当访问的页号与页框中已有的页号不同时，首先置换出最下面的页号，具体过程如表1-1所示。
表1-1
由此可知，一共发生5次置换。
11下列关于死锁的叙述中，正确的是（ ）。
Ⅰ．可以通过剥夺进程资源解除死锁
Ⅱ．死锁的预防方法能确保系统不发生死锁
Ⅲ．银行家算法可以判断系统是否处于死锁状态
Ⅳ．当系统出现死锁时，必然有两个或两个以上的进程处于阻塞态
A．仅Ⅱ、Ⅲ
B．仅Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ
C．仅Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ
【解析】死锁解除通常使用抢占资源和终止进程两种方法，Ⅰ正确。
预防死锁是通过设置某些条件，破坏产生死锁的四个条件之一来预防死锁，确保系统不发生死锁，Ⅱ正确。
银行家算法是避免死锁的方法，不是检测死锁的方法，Ⅲ错误。
互斥访问、不可被抢占的资源会引起死锁，当发生死锁时，进程会争夺资源，必然有两个或两个以上的进程处于阻塞态Ⅳ正确。
12某计算机主存按字节编址，采用二级分页存储管理，地址结构如下所示
虚拟地址20501225H对应的页目录号、页号分别是（ ）。
A．081H、101H
B．081H、401H
C．201H、101H
D．201H、401H
【解析】先将虚拟地址转换为二进制，再通过其地址结构，可得对应的页目录号和页号，如下所示：
因此页目录号为081H，页号为101H。
13在段式存储管理系统中，若不考虑快表，为获得一条指令或数据，至少需要访问（ ）次内存。
A．1
B．2
C．3
D．4
【解析】在段式存储管理中，访问指令或数据时，首先要访问内存中的段表，查找到指令或数据所在段所对应的段表项，然后再根据段表项查找访问指令或数据所在内存的段，因此需要访问内存2次。
14在设备管理中，不属于I/O控制方式的是（ ）。
A．程序查询方式
B．中断驱动方式
C．DMA方式
D．重定位方式
【解析】I/O控制方式主要有以下方式：
（1）程序查询方式，该方式采用用户程序直接控制主机与外部设备之间输入/输出操作；
（2）中断方式，I/O设备的结束与启动都是向CPU发出中断请求信号，CPU接收到信号就可以采取相应措施；
（3）DMA方式，无需CPU的干预，允许主存储器和I/O设备之间通过“DMA控制器（DMAC）”直接进行批量数据交换；
（4）I/O通道控制方式，通过一个称为外围设备处理器的通道，来实现主存与I/O设备进行直接数据交换的控制方式。
15下列文件物理结构中，适合随机访问且易于文件扩展的是（ ）。
A．哈希文件
B．索引文件
C．链式结构文件
D．连续结构文件
【解析】A项，哈希文件这种结构只适用于定长记录文件和按记录键随机查找的访问方式；
B项，索引文件既具有随机存取功能，也利于文件长度的动态增长；
C项，链式结构利于文件长度的动态增长，但不具有随机存取功能；
D项，连续结构具有随机存取功能，但不利于文件长度的动态增长。
16设置当前工作目录的主要作用是（ ）。
A．加快文件的读/写速度
B．加快文件的检索速度
C．节省外存空间
D．节省内存空间
【解析】当查找某文件时，除了用绝对路径名，系统还为每个用户设置一个当前目录（又称工作目录），访问某个文件时，就可以从当前目录开始向下顺次检索，因此，系统设置当前工作目录的主要目的是加快文件的检索速度。
17下列关于外部I/O中断的叙述中，正确的是（ ）。
[2018年408统考]
A．中断控制器按所接受中断请求的先后次序进行中断优先级排队
B．CPU响应中断时，通过执行中断隐指令完成通用寄存器的保护
C．CPU只有在处于中断允许状态下时，才能响应外部设备的中断请求
D．有中断请求时，CPU立即暂停当前指令执行，转去执行中断服务程序
【解析】A项，中断控制器按中断请求的重要性和紧迫程度进行中断优先级排队，与先后次序无关。
B项，CPU响应中断时，通过执行保存寄存器的数值（保护现场）完成通用寄存器的保护。
D项，有中断请求时，需要进行进程优先级的比较，CPU不是立即暂停当前指令执行，转去执行中断服务程序。
18下列关于多任务操作系统的叙述中，正确的是（ ）。
Ⅰ．具有并发和并行的特点
Ⅱ．需要实现对共享资源的保护
Ⅲ．需要运行在多CPU的硬件平台上
B．仅Ⅱ
D．仅Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ
【解析】多任务操作系统可以运行在单CPU和多CPU的两种硬件平台上，并不是只在多CPU的硬件平台上运行。
19某系统采用基于优先权的非抢占式进程调度策略，完成一次进程调度和进程切换的系统时间开销为1μs。
在T时刻就绪队列中有3个进程P1、P2和P3，其在就绪队列中的等待时间、需要的CPU时间和优先权如表1-2所示。
表1-2
若优先权值大的进程优先获得CPU，从T时刻起系统开始进程调度，则系统的平均周转时间为（ ）。
A．54μs
B．73μs
C．74μs
D．75μs
【解析】进程调度顺序为P2、P3、P1，P2的周转时间是15＋1＋24＝40μs，P3的周转时间是18＋1＋24＋1＋36＝80μs，P1的周转时间是30＋1＋24＋1＋36＋1＋12＝105μs，则系统的平均周转时间为（40＋80＋105）/3＝75μs。
20属于同一进程的两个线程thread1和thread2并发执行，共享初值为0的全局变量x。
thread1和thread2实现对全局变量x加1的机器级代码描述如表1-3所示。
表1-3
在所有可能的指令执行序列中，使x的值为2的序列个数是（ ）。
【解析】线程thread1和线程thread2互斥进行，并对x共享。
共2个序列可使x的值为2，即先进行线程thread1再进行线程thread2；
先进行线程thread2再进行线程thread1。
其他序列（线程thread1和线程thread2交叉进行），x的取值为1。
21假设系统中有4个同类资源，进程P1、P2和P3需要的资源数分别为4、3和1，P1、P2和P3已申请到的资源数分别为2、1和0，则执行安全性检测算法的结果是（ ）。
A．不存在安全序列，系统处于不安全状态
B．存在多个安全序列，系统处于安全状态
C．存在唯一安全序列P3、P1、P2，系统处于安全状态
D．存在唯一安全序列P3、P2、P1，系统处于安全状态
【解析】由题意可知，可用资源数为1个，将其分配给进程P3，进程P3可运行，并释放资源，但是将其分配给P1和P2进程，相应的资源数未满足两个进程的需求量，已申请到的资源不能释放，所以两个进程无法进行，产生死锁，所以不存在安全序列，系统处于不安全状态。
22下列选项中，可能导致当前进程P阻塞的事件是（ ）。
Ⅰ．进程P申请临界资源
Ⅱ．进程P从磁盘读数据
Ⅲ．系统将CPU分配给高优先权的进程
【解析】当进程申请资源，容易发生阻塞，Ⅰ和Ⅱ均为申请资源。
Ⅲ只是让进程进入就绪序列，高优先级的进程退出CPU时，进程P仍可以获得CPU，进行运行。
23若x是管程内的条件变量，则当进程执行x.wait（）时所做的工作是（ ）。
A．实现对变量x的互斥访问
B．唤醒一个在x上阻塞的进程
C．根据x的值判断该进程是否进入阻塞状态
D．阻塞该进程，并将之插入x的阻塞队列中
【解析】管程中对条件变量的操作有：
（1）x.wait，正在调用管程的进程因x条件需要被阻塞或挂起，则调用x.wait将自己插入到x条件的等待队列上，并释放管程，直到x条件变化。
此时其他进程可以使用该管程。
（2）x.signal，正在调用管程的进程发现x条件发生了变化，则调用x.signal，重新启动一个因x条件而阻塞或挂起的进程。
24当定时器产生时钟中断后，由时钟中断服务程序更新的部分内容是（ ）。
Ⅰ．内核中时钟变量的值
Ⅱ．当前进程占用CPU的时间
Ⅲ．当前进程在时间片内的剩余执行时间
【解析】当定时器产生时钟中断时，时钟中断服务程序更新的内容有内核中时钟变量的值、当前进程占用CPU的时间、当前进程在时间片内的剩余执行时间等。
25系统总是访问磁盘的某个磁道而不响应对其他磁道的访问请求，这种现象称为磁臂黏着。
下列磁盘调度算法中，不会导致磁臂黏着的是（ ）。
A．先来先服务（FCFS）
B．最短寻道时间优先（SSTF）
C．扫描算法（SCAN）
D．循环扫描算法（CSCAN）
【解析】磁臂黏着是指有一个或几个进程对某一磁道有着较高的访问频率，即他们反复地请求对一个磁道进行了I/O请求，从而垄断了整个磁盘设备。
先来先服务（FCFS）磁盘调度算法不适合于I/O繁忙型作业，没有产生磁臂黏着现象的条件。
26下列优化方法中，可以提高文件访问速度的是（ ）。
Ⅰ．提前读
Ⅱ．为文件分配连续的簇
Ⅲ．延迟写
Ⅳ．采用磁盘高速缓存
C．仅Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ
D．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ
【解析】可以提高文件访问速度的优化方法有提前读、为文件分配连续的簇、延迟写、采用磁盘高速缓存等。
27在下列同步机制中，可以实现让权等待的是（ ）。
A．Peterson方法
B．swap指令
C．信号量方法
D．TestAndSet指令
【解析】让权等待是指当进程不能进入临界区时，应立即释放CPU，信号量方法可以实现。
Peterson方法可以实现互斥。
swap指令、TestAndSet指令可以实现忙则等待。
28I/O指令实现的数据传送通常发生在（ ）。
[2017年408统考]
A．I/O设备和I/O端口之间
B．通用寄存器和I/O设备之间
C．I/O端口和I/O端口之间
D．通用寄存器和I/O端口之间
【解析】执行I/O指令时，CPU使用地址总线选择所请求的I/O端口，使用数据总线在通用寄存器和I/O端口之间实现的数据传送。
输入指令IN将外设数据传送至CPU中的通用寄存器，输出指令OUT则将CPU中的通用寄存器的数据传送至外设。
29下列关于多重中断系统的叙述中，错误的是（ ）。
A．在一条指令执行结束时响应中断
B．中断处理期间CPU处于关中断状态
C．中断请求的产生与当前指令的执行无关
D．CPU通过采样中断请求信号检测中断请求
【解析】在多重中断系统中，CPU响应处理一次中断的步骤：
关中断、保存现场信息、判别中断条件、开中断、执行中断服务程序、关中断、恢复现场信息、开中断。
在中断处理期间，CPU处于开中断状态。
在保护被中断进程现场时，CPU处于关中断状态。
30假设4个作业到达系统的时刻和运行时间如表1-4所示。
表1-4
系统在t＝2时开始作业调度。
若分别采用先来先服务和短作业优先调度算法，则选中的作业分别是（ ）。
A．J2、J3
B．J1、J4
C．J2、J4
D．J1、J3
【解析】在t＝2时刻，已经到达的作业有J1、J2和J3。
先来先服务调度算法，J1到达的时刻早，优先级高，选中J1。
短作业优先调度算法，J3运行时间最短，优先级高，选中J3。
31.1 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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