操作系统复习完美版.docx
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操作系统复习完美版
操作系统复习材料
作者：
孙恩强
操作系统复习
1、设在内存中有三道程序A、B、C，并按A、B、C的优先次序执行，其内部计算和I/O操作时间如下表所示（单位：
ms）。
操作
计算
I/O
计算
A
30
40
10
B
60
30
10
C
20
40
20
解：
若采用单道方式运行这三道程序,总的运行时间为:
30+40+10+60+30+10+10+20+40+20=260ms
若采用多道方式运行（一个I/O处理机）这三道程序,总的运行时间为:
30+40+10+20+30+40+20=190ms
其运行时间关系图如下:
2、桌上有个一次只能放一个水果的盘子，父亲专向盘中放苹果母亲专放橘子，女儿专吃苹果儿子专吃橘子。
试用p、
v操作写出他们能正确同步的过程。
解：
在本题中，应设置三个信号量S、So、Sa，信号量S表示盘子是否为空，其初值为l；信号量So表示盘中是否
有桔子，其初值为0；信号量Sa表示盘中是否有苹果，其初值为0。
同步描述如下：
intS＝1;
intSa＝0;
intSo＝0;
main（）
{
cobegin
father（）;/*父亲进程*/
son（）;/*儿子进程*/
daughter（）;/*女儿进程*/
coend
}
father（）
{
while
（1）
{
P（S）;
将水果放入盘中;
if（放入的是桔子）V（So）;
elseV（Sa）;
}
}
son（）
{
while
（1）
{
P（So）;
从盘中取出桔子;
V（S）;
吃桔子;
}
}
daughter（）
{
while
（1）
{
P（Sa）;
从盘中取出苹果;
V（S）;
吃苹果;
}
}
3、桌子上有一只盘子，最多可容纳两个水果，每次只能放入或取出一个水果。
爸爸专向盘子中放苹果（apple），
妈妈专向盘子中N放橘子（orange），儿子专等吃盘子中的橘子，女儿专等吃盘子中的苹果。
请用PV操作来实现爸
爸、妈妈、儿子、女儿之间的同步与互斥关系。
（要求相应图形操作配合文字提示）。
1
操作系统复习材料
解：
信号量初值S1=0，S2=0，S=1
作者：
孙恩强
爸爸进程
妈妈进程
女儿进程
儿子进程
repeatrepeatrepeatrepeat
P（s）P（s）P（s1）P（s2）
放苹果
放桔子
取苹果
取桔子
V（s1）V（s2）V（s）V（s）
untilfalseuntilfalse
untilfalse
untilfalse
4、设有P1，P2，P3进程共享某一文件F，P1对F只读不写，P2对F只写不读，P3对F先读后写。
当一个进程写F
时，其他进程对F不能进行读写，但多个进程同时读F是允许的。
试用P、V实现P1，P2，P3的同步与互斥。
解：
P1:
begin
repeat
P（rmutex）;
count:
=count+1;
ifcount=1thenP（mutex）;
V（rmutex）;
读文件F；
P（rmutex）;
count:
=count–1;
ifcount=0thenV（wmutex）;
V（rmutex）;
untilfalse
end;
repeat
P（rmutex）;
count:
=count+1;
ifcount=1thenP（wmutex）;
V（rmutex）;
读文件F；
P（rmutex）;
count:
=count–1;
ifcount=0thenV（wmutex）;
V（rmutex）;
P（wmutex）;
写文件F;
V（wmutex）;
untilfalse
end;
P2:
begin
repeat
P（wmutex）;
写文件F；
V（wmutex）;
untilfalse
end;
P3:
begin
5、在一个单道批处理系统中，一组作业的提交时刻和运行时间作业如下图所示：
试计算以下三种作业调度算法的平均周转时间和平均带权周转时间
（1）先来先服务
（2）短作业优先（3）响应比高者优先
解
（1）先来先服务平均周转时间＝（1.0+0.67+0.7+0.63）/4=0.75
平均带权周转时间＝（1.0+1.34+3.5+6.3）/4=3.035
2
作业
提交时刻
运行时间
1
8：
00
1.0
2
8：
50
0.50
3
9：
00
0.20
4
9：
10
0.10
操作系统复习材料
（2）短作业优先
作业执行顺序：
1342
作者：
孙恩强
平均周转时间＝（1.0+0.94+0.2+0.13）/4=0.5675
平均带权周转时间＝（1.0+1.94+1.0+1.3）=1.31
（3）响应比高者优先
同
（1）
基本概念：
作业周转时间（Ti）＝完成时间（Tei）－提交时间（Tsi）
作业平均周转时间（T）＝周转时间/作业个数
作业带权周转时间（Wi）＝周转时间/运行时间
响应比＝（等待时间＋运行时间）/运行时间
6、有一个具有两道作业的批处理系统，作业调度采用短作业优先的调度算法，进程调度采用以优先数为基础的抢
占式调度算法，作业序列如表所示（表中所列作业优先数即为进程优先数，数值越小优先级越高）。
（15分）
①列出所有作业进入内存时间及结束时间。
②计算平均周转时间。
作业的执行时间
解：
平均周转时间为７0分钟。
3
作业
提交时间
运行时间
开始时间
完成时间
周转时间
带权周转时间
1
8:
00
1.0
8:
00
9:
00
1.0
1.0
2
8:
50
0.50
9:
18
9:
48
0.97
1.94
3
9:
00
0.20
9:
00
9:
12
0.2
1.0
4
9:
10
0.10
9:
12
9:
18
0.13
1.3
作业
提交时间
运行时间
开始时间
完成时间
周转时间
带权周转时间
1
8:
00
1.0
8:
00
9:
00
1.0
1.0
2
8:
50
0.50
9:
00
9:
30
0.67
1.34
3
9:
00
0.20
9:
30
9:
42
0.7
3.5
4
9:
10
0.10
9:
42
9:
48
0.63
6.3
作业名
到达时间
估计运行时间
优先数
A
10:
00
40分
5
B
10:
20
30分
3
C
10:
30
50分
4
D
10:
50
20分
6
作业
进入内存Ｔ
结束Ｔ
周转Ｔ
A
10:
00
11:
10
70
B
10:
20
10:
50
30
C
10:
30
12:
00
90
D
10:
50
12:
20
90
操作系统复习材料
作者：
孙恩强
7、假定系统中有五个进程{P1,P2,P3,P4,P5}和三种类型的资源（A，B，C），A的总数为17，B的总数为5，C的总
数为20。
在t0时刻如下：
问：
1）当前系统是否安全？
如果安全，请给出一个安全序列，如果不安全，说明其原因。
2）t0时刻，若P2（0,3,4）
请求资源，问能否实施分配。
（3）若P4（2,0,1）请求，能否分配？
解：
（1）t0时刻是安全的，存在安全序列{P5，P4，P3，P2，P1}
（2）P2提出的请求：
Request2（0,3,4）≤Need2（1,3,4）
Request2（0,3,4）＞Available（2,3,3）
所以不能分配。
（3）同
（1）存在安全序列{P4，P5，P3，P2，P1}能满足分配。
8、已知页面走向为1，2，1，3，1，2，4，2，1，3，4。
且开始执行时主存没有页面。
若只给该作业分配2个物理
块，当采用FIFO页面淘汰算法时缺页率为多少？
假定现有一种淘汰算法，该算法淘汰页面的策略为：
当需要淘汰
页面时，把刚使用过的页面作为淘汰对象，试问就相同的页面走向，缺页率又为多少？
解：
根据所给页面走向，采用FIFO淘汰算法的页面置换情况如下：
从上述页面置换图可以看出：
页面引用次数为11次，缺页次数为9次，所以缺页率为9/11。
若采用后一种页面淘汰策略，其页面置换情况如下：
从上述页面置换图可以看出：
页面引用次数为11次，缺页次数为8次，所以缺页中断率为8/11。
9、假定一个磁盘有200个柱面，编号为0一199，在完成了磁道125外的请求后，当前正在磁道143处为一个请求
服务。
若请求队列的先后顺序为86，147，91，177，94，150，102，175，130试分别采用FCFS（先来先服务），
SSTF（最短寻道时间优先）和SCAN（扫描）算法完成上述请求，写出磁头移动的顺序，并计算存取臂移动总量。
解：
首先根据题意可知：
磁头正由低磁道号向高磁道号方向移动。
fcfs:
顺序是：
143--86--147--91--177--94--150--102--175--130
（143-86）+（147-86）+（147-91）+（177-91）+（177-94）+（150-94）+（150-102）+（175-102）+（175-130）=565
sstf:
顺序是：
143--147--150--130--102--94--91--86--175--177
（147-143）+（150-147）+（150-130）+（130-102）+（102-94）+（94-91）+（91-86）+（175-86）+（177-175）=162
4
资源情况
Work
Need
Allocation
W+A
Finish
进程
A
B
C
A
B
C
A
B
C
A
B
C
P5
2
3
3
1
1
0
3
1
4
5
4
7
True
P4
5
4
7
2
2
1
2
0
4
7
4
11
True
P3
7
4
11
0
0
6
4
0
5
11
4
16
True
P2
11
4
16
1
3
4
4
0
2
15
4
18
True
P1
15
4
18
3
4
7
2
1
2
17
5
20
True
资源情况
Allocation
Max
Need
Available
进程
A
B
C
A
B
C
A
B
C
A
B
C
P1
2
1
2
5
5
9
3
4
7
2
3
3
P2
4
0
2
5
3
6
1
3
4
P3
4
0
5
4
0
11
0
0
6
P4
2
0
4
4
2
5
2
2
1
P5
3
1
4
4
2
4
1
1
0
（（
操作系统复习材料
作者：
孙恩强
scan:
顺序是：
先移动到最大柱面号（199）再移动到最小柱面号（0）再移动到130
（199-143）+（199-0）+（130-0）=385
10、有一计算机系统利用图所示的位示图来管理空闲盘块。
盘块的大小为1KB，现要为某文件分配两个盘块，试说
明盘块的具体分配过程。
若要释放磁盘的第300块应如何处理？
解：
分配量个盘块的过程如下：
⑴顺序扫描位示图，从中找到第一个值为0的二进制位，得到其号i=3，列号j=3。
⑵将所找到的二进制位转换成与之对应的盘块号。
盘块号计算公式为：
b=（3-1）*16+3=35；
⑶修改位示图，令map[3，3]=1，并将该盘块分配出去。
类似地，可使用相同的方法找到第二个值为0的二进制位，
得到行号i=4，列号j=7，其对应的盘块号为55，令map[i，j]=1，并将该盘块分配出去。
11、在一个分页存储系统中，页面大小为4kB，系统中的地址寄存器占24位，给定页表如下所示，现给定一逻辑地
址，页号为3，页内地址为100，试计算相应的物理地址，并画图说明地址变换过程。
（本题数值采用10进制）
页表
解：
相应的物理地址为：
4096×7＋100＝28772
地址变换过程如下图：
控制寄存器
页表长度页表地址
23
3
12
11
100
0
有效地址
页表
7
100
12、某操作系统采用可变分区分配存储管理方法，用户区为512K，且始址为0，用空闲分区管理空闲分区。
若分配
时采用分配空闲区低地址部分的方案，且初始时用户的512K空间空闲，对述申请序列：
申请300K，申请100K，释放300K，申请150K，申请30K，申请40K，申请60K，释放30K
回答：
（1）采用首次适应算法，空闲分区中有哪些空块（给出始址、大小）？
（2）采用最佳适应算法，空闲分区中有哪些空块（给出始址、大小）？
（3）如再申请100K，针对
（1）和
（2）各有什么结果？
5
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
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1
1
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0
0
0
0
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0
0
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0
0
0
页号
块号
0
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3
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页号
块号
0
3
1
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9
3
7
操作系统复习材料
作者：
孙恩强
解
：
----
----
----
0k
150k
180k
220k
280k
0k
150k
210k
300k
400k
----
----
----
300k
430k
----
400k
512k
470k
512k
----
（3）对
（1）再申请100kb则在第三块空白块继续申请；对
（2）再申请100kb则超出空白块的大小需要等待内存
释放空间
13、在一分页存储管理系统中，逻辑地址长度为16位，页面大小为2048B，现有一逻辑地址为0A5CH、2F6AH，且
第0、1、2、3页依次存放在物理块5、10、4、7中，问相应的物理地址为多少？
解：
0A5C
15
1110
0
0000101001011100
查表
1101010
页号P
页内位移
0101001001011100
物理地址：
525CH
14、在一个段式存储管理系统中，其段表为：
试求下述逻辑地址对应的物理地址是什么？
解：
第一个：
210+430=640
第二个：
2350+10=2360
第三个：
无效
第四个：
1350+400=1750
第五个：
无效
第六个：
无效
15、在一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，当分配给作业
的物理块数分别为3、4时，试计算采用下述页面淘汰算法时的缺页率？
（1）最佳置换淘汰算法
（2）先进先出淘汰算法（3）最近最久未使用淘汰算法
6
段号
段基址
段长
0
210
500
1
2350
20
2
100
90
3
1350
590
4
1938
95
段号
段内位移
0
430
1
10
2
500
3
400
4
112
5
32
基址
大小
210k
90k
400k
30k
470k
42k
基址
大小
150k
50k
280k
20k
400k
112k
操作系统复习材料
作者：
孙恩强
16、在一个请求分页系统中，假定系统分配给一个作业的物理块数为3，并且此作业的页面走向为2、3、2、1、5、
2、4、5、3、2、5、2。
试用FIFO和LRU两种算法分别计算出程序访问过程中所发生的缺页次数。
解：
FIFO算法：
LRU算法：
17、假定某页式管理系统,主存为64KB,分成16块,块号为时0,1,2,3,4,…,15。
设某作业有4页，其页号为0,1,2,3,
被分别装入主存的2,4,1,6块。
（1）该作业的总长度是多少？
（按十进制）
（2）写出该作业每一页在主存中的起始地址。
（3）若给出逻辑地址[0，100]、[1，50]、[2，0]、[3、60]，计算出相应的内存地址。
（方括号内第一个元素为页
号，第二个元素为页内位移）
解：
（1）每块的大小为64KB/16=4KB
因为块的大小与页的大小相等，所以每页为4KB，
因此作业的总长度4KB×4=16KB。
（2）页表为：
所以，该作业各页在内存的起始地址为：
第0页起始地址为：
4K×2=8K
第1页起始地址为：
4K×4=16K
第2页起始地址为：
4K×1=4K
第3页起始地址为：
4K×6=24K
（3）逻辑地址[0，100]的内存地址为：
4K×2+100=8192+100=8292
逻辑地址[1，50]的内存地址为：
4K×4+50=16384+50=16434
逻辑地址[2，0]的内存地址为：
4K×1+0=4096
逻辑地址[3，60]的内存地址为：
4K×6+60=24K+60=24636
18、在某个文件系统中，每个盘块为512B，FCB为64B，其中文件名占8B，如果采用类似UNIX系统的方法，将文
件名与文件其他描述信息分开存放，在文件目录项中只包括文件名和索引节点的编号，索引节点编号占2B，对一个
存放在磁盘上的1024个目录项的目录，试比较引入索引节点前后，为找到其中一个文件的FCB，平均启动磁盘的次
数。
解：
256×64
512
32+1
2
=16.5
256×10
512
（5个盘块）
5+1
2
+1=4
（4个盘块）
7
页面走向
2
3
2
1
5
2
4
5
3
2
5
2
物理块1
物理块2
物理块3
是否缺页
页面走向
2
3
2
1
5
2
4
5
3
2
5
2
物理块1
物理块2
物理块3
是否缺页
页
号
块
号
0
2
1
4
2
1
3
6
=目录项所占的盘块数=32
=5
操作系统复习材料
作者：
孙恩强
19、某系统磁盘有500块，块号0-499，
（1）若用位示图管理这个空间字长为32B时位示图占几个字？
（2）第i
字第j位对应的块号是多少？
（i、j均为从0开始）
*若：
块号1-500，i、j均从1开始，结果如何？
20、I/O软件分为四个层次,请说明以下工作是在哪层完成的?
1、向设备寄存器写命令→驱动层
2、查设备用户是否有权使用设备→无关层
3、将二进制整数转化成ASCKⅡ码以使用打印→用户层
21、分页地址变换图
22、什么是通道？
画出通道方式下CPU于设备的流程图：
设备
通道收到CPU发来的I/O启动指令
启动设备
送数据入内存
CPU
发启动I/O指令
当前进程等待
否
结束
是
I/O
收到中断信号
被调度的进程等待
转中断处理
发送中断
8
唤醒阻塞进程
操作系统复习材料
23、缺页中断处理流程图：
按虚拟地址
查快表
该页在快表中块表
中有登记吗？
查页表
该页在内存？
形成物理地址
形成物理地址
继续执行命令
作者：
孙恩强
发缺页中断
保护现场
内存有
空闲块
是
装入所需的页
否
将该页登记入快表
选择调出的页
否
是
该页被修改过么？
调整页表和内存分块表
将该页写回外存相应位置
恢复现场
重启被中断的命令
9
操作系统复习材料
作者：
孙恩强
24、有一个虚拟存储器，它所提供的作业空间最大可达4096个页面，每一页是2048字节，已知主存容量为220位，
块表用按地址访问的联想储存器构成，行数为32，块表的地址是经过散列技术形成的。
1）请给出逻辑地址和物理
地址的示意图
（2）画出经过块表的地址变换示意图。
解：
（1）逻辑地址：
2211100
页号
页内位移
物
升级会员 