《操作系统》作业题.docx
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《操作系统》作业题
《操作系统》作业题
学习中心：
昆明学习中心
专业：
计算机科学与技术
学号：
07131010014001
姓名：
潘吉双
一、是非题：
本大题共48个小题，每个小题1分，共24分。
下列各题，你认为正确的打在每小题后的括号内打“√”，错的打“×”。
1.
操作系统的目的是提供一个让用户能方便地、高效地执行程序的环境。
（×）
2.
在单CPU环境下可以实现“多道程序系统”。
（×）
3.
多道程序系统中，因为是多道程序交替占用CPU，因而其CPU的利用率与单道系统相比，不可能提高。
（√）
4.
对批处理作业，运行时不需提供相应的作业控制信息。
（×）
5.
资源共享是现代操作系统的一个基本特征。
（×）
6.
程序的并行执行是现代操作系统的一个基本特征。
（×）
7.
程序在并发执行时会失去封闭性。
（√）
8.
程序与进程最主要的区别在于程序是静态实体，而进程是动态实体。
（×）
9.
进程是程序的一次执行，两个同时存在的进程所对应的程序总是不同的。
（√）
10.
在单处理机系统中，多个进程并行执行是指它们同时处于进程的“运行状态”。
（√）
11.
一个进程被唤醒意味着重新占有了CPU。
（×）
12.
保证“原语”执行时的不被分割，是为了提高其执行速度。
（×）
13.
保证“原语”执行时的不被分割，是为了数据的完整性和一致性。
（×）
14.
信号量机制中，P、V操作必须成对出现。
（×）
15.
由于用户的响应时间要求，因此要求设置大的时间片长度。
（√）
16.
采用FIFO置换算法时，当驻留集增大时，其页故障率一定不会增大。
（√）
17.
FCFS调度算法比较有利于长作业，而不利于短作业。
（×）
18.
若进程资源分配图中含有环，则一定有进程处于死锁状态。
（√）
19.
进程在运行过程中，请问和释放资源顺序不当，同样可以引起死锁。
（×）
20.
预防死锁是指在资源动态分配过程中，用某种方法去防止系统进入不安全状态。
（√）
21.
死锁与程序的死循环一样。
（×）
22.
死锁避免比死锁预防对系统条件限制更严格，所以使得系统资源利用率不高。
（×）
23.
在分配共享设备和独占设备时，都可能引起死锁。
（×）
24.
绝对装入方式需要对内存地址进行重定位。
（√）
25.
内存的单一连续分配模式只能用在单用户、单任务的OS中。
（×）
26.
内存固定分区分配模式只能用在单用户、单任务的OS中。
（×）
27.
“对换”可以以整个进程为单位。
（×）
28.
每次“紧凑”之后，都必须对移动了的程序或数据进行重定位。
（√）
29.
分段存储管理的引入是为了满足用户（程序员）在编程和使用上多方面的要求。
（×）
30.
分段式存储管理比分页式管理更易实现存储保护与共享。
（×）
31.
分页存储管理是离散分配方式，而分段存储管理是连续分配方式。
（×）
32.
页式存储管理系统不利于保护，但利于共享。
（√）
33.
“分页对换”和“分段对换”是为了支持虚拟存储系统。
（×）
34.
缺页中断是在一条指令执行完成后检测和处理的。
（×）
35.
在进行页面置换时，被淘汰的页都要回写到辅存。
（×）
36.
虚拟存储器的“虚拟”是指用户可使用的内存容量比实际的内存容量大的多。
（×）
37.
采用LRU置换算法时，当驻留集增大时，页故障率一定不会增加。
（×）
38.
通道没有自己的内存，通道所执行的通道程序是放在主机的内存中的。
（√）
39.
系统中的各个部件，如CPU、存储设备等的连接都是由总线设备来实现的。
（√）
40.
通道与CPU共享内存。
（×）
41.
磁带是可直接存取的设备。
（√）
42.
为了解决输入和输出速度相差较远的情况，引入了双缓冲机制。
（×）
43.
在文件的索引存取方法中，允许随意存取文件中的一个记录。
（√）
44.
在文件系统支持下，用户也需知道文件存放的物理地址。
（×）
45.
顺序文件适合于建立在磁带上，而不适合建立在磁盘上。
（√）
46.
在文件的直接存取方法中，允许随意存取文件中的一个记录。
（×）
47.
中断驱动I/O控制方式对程序I/O方式的主要改进在于它可使CPU和I/O设备并行操作。
（×）
48.
通道是通过执行通道程序来对I/O设备进行控制的。
（×）
二、填空题：
本大题共48小题，每小题2分。
1.
操作系统的基本任务是（对计算机系统资源进行管理，给用户使用计算机提供一个友好接口）。
2.
常用的操作系统有（微操作系统）、（多处理机操作系统）、（网络操作系统）、（分布式操作系统）。
3.
操作系统的主要设计目标是（方便性）和（有郊性）。
4.
多道批处理系统的优缺点主要有（资源利用率高）、（系统吞吐量大）和（平均周转时间长和无交互能力）。
5.
多道批处理系统具有（多道性）、（无序性）和（调度性）特征。
6.
分时系统的四个主要特征是（多路性）、（独立性）、（及时性）、（交互性）。
7.
操作系统主要是对（并发）、（共享）、（虚拟）、（异步性）四种资源进行管理。
8.
程序的并发执行的特征有（间断性）、（失去封闭性）、（不可再现性）。
9.
运行过程中，进程可能具有（就绪状态）、（执行状态）、（阻塞状态）三种状态。
10.
原语在操作其间是（不可以被中断）。
11.
从资源分配的角度看，P（wait）操作意味着向系统（申请）一个资源，V（signal）操作意味着（释放）一个资源。
12.
临界区是指（对临界资源访问的代码）。
13.
进程同步机制应遵循的原则有（空闲让进）、（忙则等待）、（有限等待）、（让权等待）。
14.
在进程的轮转调度算法中，如果时间片为无穷大，则轮转调度就变为（先来先服务算法）调度。
15.
设某进程的访问串为：
1，3，1，2，4，分配给它的页框数为3，按FIFO页面置换算法，当访问4号页面时，应淘汰
（1）号页面。
16.
多道程序系统中设置（特权）和（非特权）两种指令；相应有（管态/系统态）和（目态/用户态）两种处理机状态。
17.
一个批处理型作业，从进入系统并驻留在外存的后备队列上开始，直至作业运行完毕，可能要经历下述三级调度（高级调度）、（中级调度）、（低级调度）。
18.
进程调度分为以下两种方式（面向用户）、（面向系统）。
19.
调度队列模型分为（仅有进程调度的调度队列模型）、（具有高级和中级调度的调度队列模型）、（同时具有三级调度的调度队列模型）。
20.
先来先服务（FCFS）调度算法既可用于（高级）调度，也可用于（低级）调度。
21.
确定进程优先权的依据有（进程类型）、（进程对资源的需求）、（根据用户要求）三个方面。
22.
处于执行状态的进程，若其“时间片结束”，则该进程在三种基本状态中应从（执行）状态变为（就绪）状态。
23.
产生死锁的四个必要条件是（互斥条件）、（请求和保持条件）、（不剥夺条件）和（环路等待条件）。
24.
死锁的必要条件之一是“互斥”，该条件是指（对资源所分配到的资源进行排它性使用，在一段时间内某种资源只由一个进程占有）。
25.
死锁的四个必要条件是_互斥资源_、_请求和保持资源、不剥夺资源和循环等待资源。
26.
死锁的必要条件是（互斥条件）、（请求和保持条件）、（不剥夺条件）和（环路等待条件）。
27.
对于交互式系统，应选择（抢占）（填抢占或非抢占）调度算法。
28.
根据链接时间的不同，可把链接分为（静态链接）、（装入时动态链接）、（运动时动态链接）三种。
29.
程序的装入分为（绝对装入方式）、（可重定位方式）、（动态运行时装入方式）。
30.
紧凑是指（多个分散的小分区拼接成大分区的方法）。
31.
动态重定位分区分配算法与动态分配算法相比增加了（紧凑）功能。
32.
可变分区分配技术会造成（碎片/零头）问题。
33.
（进程的最后一页经常装不满一块，而形成不可利用的碎片）称之为“页内碎片”。
34.
对于段页式系统，当要访问主存中的一个数据时，若联想存储器匹配失败，则需要访问（三）次主存。
35.
LRU置换算法是将驻留集中的（最近最少使用的）页面换出内存。
36.
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进行扩充的一种存储器系统）。
37.
局部性原理包括（时间局部性）、（空间局部性）。
38.
所谓通道是（用于控制外围设备的（包括字符设备和块设备）处理机）。
39.
I/O控制方式主要分为（程序I/O方式）、（中断驱动I/O控制方式）、（直接存储访问DMA控制方式）。
40.
缓冲区可工作在（收容输入工作方式）、（提取输入工作方式）、（收容输出工作方式）和提取输出四种工作方式下。
41.
中断向量表中存的是（中断服务程序的入口地址）。
42.
SPOOLING技术是通过（模拟脱机输入输出程序）实现对外设输入输出控制的。
43.
实现SPOOL系统时必须在磁盘上辟出称为（输入缓冲区）和（输出缓冲区）的专门区域，以存放作业信息和作业执行结果。
44.
读／写一次磁盘信息所需的时间可分解为（寻道时间）、（旋转延迟时间）和（传输时间）三类。
45.
文件按其用途可分为：
用户文件、（ 系统文件）和（库文件）。
46.
文件控制块中的“文件说明”信息是当用户执行（open）操作时，才从辅存调入主存。
47.
存储在磁带上的文件是（顺序）文件。
（哪种物理结构的文件）
48.
直接存储器DMA方式是专对（块）设备进行I/O控制的。
三、简答题：
本大题共16个小题，每个小题6分。
1.
操作系统的设置目标有哪些？
答：
操作系统的设置目标有方便性、有郊性、可扩充性、开放性.
2.
分时系统形成发展的主要动力和主要特征是什么？
答：
分时系统形成发展的主要动力用户的需要，表现在人机交互、共享主机、便于用户上机；主要特征是多路性、独立性、及时性、交互性。
3.
PCB中主要包括哪些基本信息？
答：
PCB中主要的基本信息是进程标识符信息、处理机状态信息、进程调度信息、进程控制信息。
4.
试列出三种进程调度算法，并简述其工作原理。
答：
先来先服务调度算法：
按照进程到达的先后顺序，先来的先接受服务；最短作业优先调度算法：
在就绪队列中挑选所需要服务时间最短的进程接受服务；时间片轮转调度算法：
给每个进程分配等长的服务时间，时间用完则调度新的进程接受服务
5.
请详细说明P、V操作的物理意义。
答：
P（S）:
whileS<=0doskip;
S:
=S-1;
S:
=S-1表示请求分配一个单位的该类资源给执行P操作的进程。
S>0时的信号量数值表示该类资源的可用资源数；S<=0表示已无该类资源可供分配，申请进程入等待队列，此时s的绝对值表示等待队列的进程数。
V（S）:
S:
=S+1;表示进程释放一个资源给系统。
如果此时s的值小于、等于0，表示有进程在该信号量队列中等待，唤醒其中之一。
S:
=S+1表示进程释放一个单位的该类可用资源。
6.
判断下列进程状态是否可以转换，如可以请说明典型原因。
运行状态就绪状态
运行状态阻塞状态
阻塞状态运行状态
运行状态终止状态。
答：
（1）可以，当时间片用完时，或者就绪队列来了更高优先权进程
（2）可以，当进程所需要的资源得不到满足时
（3）不可以
（4）可以，当进程执行完成终止时
7.
简述“死锁防止”和“死锁避免”这两方法的基本思想。
答：
死锁防止：
通过设置某些限制条件，去破坏产生死锁的四个必要条件中的一个或几个条件，来防止死锁发生。
死锁避免：
不需事先采用各种限制措施去破坏产生死锁的必要条件，而是在资源的动态分配过程中，用某种方式去防止系统进入不安全状态，从而避免发生死锁。
8.
何为页表和快表？
它们各起什么作用。
答：
页表是系统为每个进程建立的一张页面映射表；
快表是为了提高地址变换速度，在地址变换机构中，增设一个具有并行查寻能力的特殊高缓冲存储器。
页表的作用是实现从页号到物理块号的地址映射；快表的作用是提高地址变换速度。
9.
分段保护的方法通常有哪些？
答：
分段保护的方法通常有物理分段保护、逻辑分段保护的方法。
10.
在段页式存储管理方式中，为什么段表的每一栏都要给出页表的长度？
答：
因为在在段页式存储管理方式中，为了便于实现地址变换，须配置一段表寄存器，在其中存放段表始址和段长Tl，地址变换时，首先利用段号S，将它与段长TL进行比较。
若S〈TL表示越界，于是利用段表始址和段号来求出该段对应的段表项在段中的位置，从中得到该段的页表始址。
11.
推动操作系统发展的主要动力是什么？
答：
推动操作系统发展的主要动力是
1、不断提高计算机资源利用率的需要
2、方便用户
3、器件的不断更新换代
4、计算机体系结构的不断发展
12.
一般来说，文件系统应具备哪些功能?
答：
文件系统应具备文件的操作和管理。
13.
试列出三种进程调度算法，并简述其工作原理。
答：
先来先服务调度算法：
按照进程到达的先后顺序，先来的先接受服务；最短作业优先调度算法：
在就绪队列中挑选所需要服务时间最短的进程接受服务；时间片轮转调度算法：
给每个进程分配等长的服务时间，时间用完则调度新的进程接受服务.
14.
操作系统的主要功能是什么？
答：
操作系统的主要功能是存储器管理功能、处理机管理功能、设备管理功能、文件管理功能。
15.
简述虚拟存储器实现思想。
答：
虚拟存储器实现思想是在分页/分段系统的基础上，增加请求调页/段功能及页面/分段置换功能所形成的页式/段式虚拟存储系统。
16.
目前广泛采用的目录结构形式是哪种?
它有什么优点?
答：
采用的目录结构形式是单级目录结构、两级目录结构、树型目录结构。
单级目录结构的优点是简单且能实现目录管理的基本功能（按名存取）；
两级目录结构的优点是提高了检索目录的速度、在不同的用户目录中，可以使用相同的文件名，只要在用户自己的UFD中其文件名都是唯一的、不同用户还可以使用不同的文件名，来访问系统中的同一个共享文件；
树型目录结构的优点是检索效率高、允许重名、便于实现文件共享。
四、综合题：
本大题共16个小题，每题10-12分。
1.
设某分时系统采用时间片轮转发实施进程调度，进程有三种基本状态：
执行、就绪和等待。
试说明：
（1）进程进行下列状态变化的典型原因：
执行→等待→就绪→执行→就绪
（2）该系统中引起进程调度的三种主要原因。
答：
1、当进程完成任务所申请的资源不能都满足时由执行状态到等待状态；
当进程所等待的资源都得到满足由等待状态到就绪状态；
当进程被新一轮的调度选中进入CPU中执行由就绪状态到执行状态；
当正在执行的进程所分配的时间片耗完由执行状态到就绪状态；
2、进程阻塞，进程完成，进程时间片用完
2.
设有一缓冲池P，其中含有20个可用缓冲区，一个输入进程将外部数据读入P，另有一个输出进程将P中数据取出并输出，若进程每次操作均以一个缓冲区为单位，试用P、V操作表示它们的制约关系。
VARmutex,empty,full:
semaphore:
=1,20,0;
begin
parbegin
input_process:
begin
repeat
wait（empty）;
wait（mutex）;
putinadata;
signal（mutex）;
signal（full）;
untilfalse
end
output_process:
beign
repeat
wait（full）;
wait（mutex）;
drawoutadata;
signal（mutex）;
signal（empty）;
untilfalse;
end
parend
end
3.
汽车司机与售票员之间必须协同工作，一方面只有售票员把车门关好了司机才能开车，因此，售票员关好车门应通知司机开车。
另一方面，只有当汽车已经停下，售票员才能开门上下客，故司机停车后应通知售票员，汽车当前正在始发站停车上客，试设必要的信号灯及赋初值，写出他们的同步过程。
（用管程或信号灯机制均可）
答：
Varmutex,chauffeur,busman:
semaphore:
=1,1,1;
Begin
Parbegin
Process1:
begin
Repeat
Wait（chauffeur）;
Wait（mutex）;
Putdown/upman;
Signal（mutex）;
untilfalse
end
Process2:
begin
Repeat
Wait（busman）;
Wait（mutex）;
Putdown/upman;
Signal（mutex）;
untilfalse
end
Parend
End
4.
说明信号量S的物理含义。
答：
信号量是能由同步原语进行操作的整型变量。
5.
一个具有分时兼批处理功能的操作系统应怎样调度和管理作业?
答：
1）优先接纳终端作业，仅当终端作业数小于系统可以允许同时工作的作业数时，可以调度批处理作业。
2）允许终端作业和批处理作业混合同时执行。
3）把终端作业的就绪进程排成一个就绪队列，把批处理作业的就绪进程排入另外的就绪队列中。
4）有终端作业进程就绪时，优先让其按“时间片轮转”法先运行。
没有终端作业时再按确定算法选批处理作业就绪进程运行。
6.
假定待处理的三个作业的到达时间和运行时间如下：
作业到达时间/s执行时间/s
10.08
20.44
31.01
若采用FCFS、SJF调度算法，则作业的平均周转时间各是多少？
假定要改善SJF的性能，如果让CPU在第一个时间单位空闲，然后采用SJF策略，那么，这些作业的平均周转时间是多少？
均需给出计算步骤。
（3小问各4分）
作业情况
调度算法
进程名
1
2
3
平均
到达时间/s
0．0
0．4
1．0
执行时间/s
8
4
1
FCFS
完成时间
8
12
13
周转时间
8
4
4．4
5．467
带权周转时间
8
0．4
4．4
4．267
SJF
完成时间
8
6
2
周转时间
8
5．6
1
4．867
带权周转时间
1
1．867
0．5
1．102
7.
在某段页式系统中，虚地址空间包含了8个段，段长为229字节。
硬件把每个段分成大小为256字节的页。
问虚地址中有多少位可以用于指定：
（10分）
（1）段号
（2）页号
（3）页内偏移量
（4）整个虚地址
答：
（1）3，由于8=23，要有3位指定段号
（2）21，页大小为256=28字节，一个大小为229字节的段由229/28=221页。
因此，要有21位指定页号
（3）8，要指定大小为28字节的页的偏移量，需要8位
（4）32，3+21+8=32
8.
请说出可变分区分配的实现思想。
需哪些数据结构支持？
有哪些方法可解决其存在的碎片（外碎片）问题？
答：
可变分区分配技术是相对于固定分区分配技术而言的，即根据进程的实际需要，动态地为之分配连续的与其程序空间相适合的内存空间，在该技术中分区个数是可变的，同时分区大小也是不固定的。
该技术需要的数据结构主要是对空闲分区和已分配的分区进行描述，每个分区表项应包括分区序号，分区始址和分区大小等。
分区表的组织方式可采用数据表和链表。
针对可变分区中的碎片问题，可采用“拼接”或“紧凑”方法解决，即将内存中分散的作业进行移动，使他们相邻接，使分散的小分区拼接成大分区。
9.
某系统使用两级页表，页的大小是212字节，虚地址是32位。
地址的前8位用作一级页表的索引。
求：
（1）有多少位用来指定二级索引？
（3分）
（2）一级页表中有多少项？
（3分）
（3）二级页表中有多少项？
（3分）
（4）虚地址空间中有多少页？
（3分）
解：
（1）12位，因为给定页的大小为212字节，所以要用12位来指定偏移量。
这样剩下32-（12+8）=12位
（2）28，8位可以指定28项
（3）212，12位可以指定212项
（4）220，20位可以寻址220页。
或者，28个一级页表项的每个页表项都访问有212项的二级页表。
28*212=220
10.
有哪几种I/O控制方式，它们的工作原理是什么，分别适用于何种场合。
（8分）
答：
（1）程序I/O方式：
由处理机不断的去检查I/O设备的状况，当设备处于闲状态进行I/O操作，当处于忙状况处理机等待。
由于该机制导处理机严重浪费，所以只用于早期的计算机系统中。
（2）中断I/O方式：
处理机和I/O设备并行操作，当I/O设备需要服务时向处理机发送中断信号，由处理机调用中断响应程序服务。
大部分字符设备采用中断I/O方式。
（3）DMA方式：
增加DMA控制器，当需要对设备进行服务时由CPU将控制信息发给DMA控制器，由DMA控制器完成数据传送过程。
主要用于对块设备的控制。
（4）I/O通道控制方式：
增加I/O通道控制器，由I/O通道控制器完成对外设的控制工作。
主要用于I/O设备比较多，服务比较繁忙，且互相之间需要并行处理的场合。
11.
磁盘访问时间包括哪几部分？
怎样减少磁盘访问延时？
答：
磁盘访问时间包括寻道时间、旋转延迟时间、传输时间；可nal（utes）wait（l（____________________________________________________________________________________________________________
在访问时间中，寻道时间、旋转延迟时间基本上与所读/写数据的多少无关，而适当的集中数据传输，将有利于提高传输效率。
12.
设有一个包含1000个记录的索引文件，每个记录正好占用一个物理块，一个物理块可以存放10个索引表目。
建立索引时，一个物理块应有一个索引表目：
问该文件至少应该建立几级索引（设一级索引占用一个物理块）？
索引及文件本身共占多少物理块？
解：
索引级数=log10（1000）=3
第一级1个物理块，第二级10个物理块，第三级100个物理块
共占物理块数=1+10+100+1000=1111
13.
为什么说PCB是进程存在的唯一标志？
进程和程序有何区别？
答：
进程控制块是进程实体的一部分，是操作系统中最重要的记录型数据结构。
PCB中记录了操作系统所需的、用于描述进程情况及控制进程运行所需的全部信息。
进程
升级会员 