操作系统 2.docx

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操作系统2

1.操作系统的基本概念:

操作系统是一个大型的程序系统,它负责计算机的全部软件、硬件资源的分配调度工作，控制协调多个任务的活动，实现信息的存取保护，并提供用户接口，使用户获得良好的工作环境。

2.操作系统的发展阶段:

（1）手工操作系统

（2）批处理系统（交互性较差）

（3）分时系统（交互性较好）

（4）实时系统:

实时控制、实时信息处理

（5）网络操作系统:

对用户不透明

（6）分布式操作系统:

对用户透明多机合作坚强性

（7）嵌入式操作系统:

运行在嵌入式系统中对各个部件、装置等资源进行统一协调、处理和控制的系统软件。

3.操作系统的特征:

并发特征、共享特征、虚拟特征、不确定性

4.操作系统是一种（软件）。

5.下列关于操作系统正确的是:

A．操作系统是硬件和软件间的接口

B．操作系统是主机与外设间的设备

C．操作系统是用户和计算机间的接口

D．操作系统是源程序和目标程序间的接口

6.下列属于软件的是:

A．通道B.cacheC.操作系统D.适配器

7.操作系统的基本思想是（多道）。

8.计算机系统的层次关系中最贴近硬件的是________

A．应用程序B.实用程序C.操作系统D.用户

9.计算机系统把进行（资源管理）和控制程序执行的功能集中组成一种软件，即OS。

10.批处理系统的主要特点之一:

_______

A．非交互性B.实时性C.高可靠性D.分时性

11.从资源管理观点出发，OS的功能分为（作业管理）、（进程管理）、（存储管理）、（设备管理）、（文件管理）。

12.设有甲、乙两个程序，甲在执行时将要用到的资源与时间顺序为CPU—6s，设备A—12s，CPU—3s，设备B—8s，CPU—8s；乙，CPU—5s，设备A10s，CPU—6s，设备B—12s，CPU—4s。

如果按多道程序并发，甲先开始，求CPU利用率。

CPU利用率=CPU运行时间/总运行时间=（6+5+3+6+8+4）/50=0.64

13.作业是什么？

作业时要求计算机系统按指定步骤对初始数据进行处理并得到区别于其它用户的计算任务的一个单位。

14.几个作业步:

编辑（修改）、编译、链接、运行。

15.作业周转时间=完成时间—提交时间；

带权周转时间=周转时间/运行时间；

平均周转时间=各周转时间之和/n；

平均带权周转时间=各带权周转时间之和/n；

等待时间=开始运行时间—提交时间；

高响应比Rp=1+（等待时间/运行时间）。

16.调度算法:

①先来先服务（FCFS）利于长作业，不利于端作业

②短作业优先不利于长作业

③高响应比优先

17.设在一个单道系统中有5个作业，它们的预计运行时间、提交时刻、优先级数分别为:

作业

提交时间

预计运行时间

优先级数

其中，优先级数式越打越优先......非别用FCFS、短作业优先、高响应比调度算法求平均周转时间、平均带权周转时间．．．．．．

①FCFS

完成时间

提交时间

平均周转时间=（6+9+11+11+15）/5=52/5

平均带权周转时间=（6/6+9/6+11/2+11+15/2）/5=22

②短作业优先

平均周转时间=（6+17+5+5+9）/5=42/5

平均带权周转时间=（6/6+17/6+5/2+5/1+9/5）/5=247/15

③高响应比优先

高响应比=1+等待时间/运行时间

运行时间

提交时间

完成时间

J1执行完Rp2=1+（3/6）=3/2,Rp3=1+（3/2）=5/2,Rp4=1+（2/1）=3,Rp5=1+（1/5）=6/5,Rp4最大；

J4执行完Rp2=1+（4/6）=5/3,Rp3=1+（4/2）=3,Rp5=1+（2/5）=7/5,Rp3最大；

J3执行完Rp2=1+（6/6）=2,Rp5=1+（4/5）,Rp2最大；

J2执行完，执行J5。

平均周转时间=（6+4+6+11+15）/5=42/5

平均带权周转时间=（6/6+4/6+6/2+11/1+15/5）/5=56/3

18.进程的定义:

进程是指程序在一个数据集合上运行的过程，是系统进行资源分配和调度运行的一个独立单位。

19.进程与程序的区别:

（1）动态性和静态性

（2）从结构上看，每个程序的实体都是由程序段和相应的数据段两部分组成的

（3）同一程序段可在不同数据集合上运行，可构成不同的进程

（4）并发性

（5）进程具有创建其它进程的功能

20.进程的3个基本状态:

运行、阻塞、就绪

21.进程的结构:

程序段、私有数据块、进程控制块（PCB）

PCB是进城存在的唯一标志。

22.进程调度:

非剥夺式和剥夺式

23.进程调度算法:

先来先服务、轮转调度、分级轮转法、优先数法

设有5个进程A、B、C、D、E，几乎同时到达，它们的估计运行时间（ms）分别为:

10,6,2,4,8;其优先数分别为:

3,5,2,1,4;其中5为最高优先级，请按时间片轮转法（时间片长度为2ms）、优先级、FCFS（到达次序为A、B、C、D、E）三种调度算法考虑，计算平均周转时间和平均等待时间。

进程

运行时间

优先数

①时间片轮转法:

平均周转时间=（30+22+6+16+28）/5=102/5

平均等待时间=（20+16+4+12+20）/5=72/5

②优先数:

平均周转时间=（24+6+26+30+14）/5=20

平均等待时间=（14+0+24+26+6）/5=14

③FCFS:

平均周转时间=（10+16+18+22+30）/5=96/5

平均等待时间=（10+16+18+22）/5=66/5

24.进程通信

临界资源:

某些时间内只允许一个进程使用的资源为临界资源。

临界区:

一个进程访问临界资源的那段程序代码。

25.进程的同步与互斥:

信号量:

是一个数据结构，它包括一个整形变量（s）和一个与之联系的进程队列。

P，V操作：

P（s）:

S值减1；如果S>=0,则该进程继续进行，否则该进程进入等待状态并加入到S的等待队列；

V（s）:

S值加1；如果S<=0,则将队列中的一个进程唤醒，把它的状态转为就绪，无论S值如何，执行这个V操作的进程都将继续执行。

（1）利用P,V操作实现进程进的互斥:

（2）利用P,V操作实现进程进的同步:

26.死锁的定义:

由于资源的占用往往是互斥的，因此当某个进程提出申请资源后，使得有关进程在无外力协助下，永远分配不到必须的资源而无法继续运行，者仅产生了死锁。

27.死锁的四个必要条件:

资源互斥条件、资源不可剥夺条件、请求和保持条件、环路等待条件。

28.预防死锁:

安全状态：

资源的分配要保证至少有一个进程能够运行到结束，并且通过回收该进程所占用的资源再分配能一次是其他进程运行结束，然后继续回收资源、继续分配……直到全部进程运行结束。

安全序列：

在安全状态下，可依次获得资源并运行结束的进程序列成为安全序列。

29.固定分区存储管理

内部碎片：

在固定分区存储管理中，由于分区一般不可能刚好等于作业大小，所以分区中常有已分配给某作业，但未被使用的空闲部分……

可变式存储管理

纯分页存储管理

纯分段存储管理

30.请求式分页存储管理

请求式分段存储管理

段页式存储管理

31.存储管理的功能：

内存的分配与回收、地址重地位、存储保护、虚拟存储

存储器管理的功能：

内存分配、内存保护、地址映射、内存扩充

32.下列错误的是：

A.每个进程有一个PCB

B.PCB是进程存在的唯一标识

C.进程与程序是一一对应的

D.进程具有生命周期

33.一个进程在某一时刻有

（1）种状态

34.进程调度的任务是（选择一个进程占有CPU）

35.可抢占与不可抢占在优先级调度算法中，（可抢占的）开销大

36.四个并发进程具有相关临界区，如果每次最多允许一个进程进入临界区，则信号量的变化范围是（1，0，-1，-2，-3）

37.在资源分配图中，（）

A.如果死锁，图中必定存在回路

B.如果存在回路，就是死锁

C.如果死锁，途中不存在回路

D.图中不存在回路，则不死锁

38.源程序中式符号地址，物理地址是逻辑地址转换后的

39.在页式存储管理中进行地址映射所依据的关键是（页表）

40.分区管理的存储方式：

固定分区、可变分区

41.进程由（程序）、（数据）和（PCB）构成

42.文件的两种存储方式：

（顺序存储）、（随机存储）

43.进程的特性：

（19.进程与程序的区别:

）

（1）动态性和静态性

（2）从结构上看，每个程序的实体都是由程序段和相应的数据段两部分组成的

（3）同一程序段可在不同数据集合上运行，可构成不同的进程

（4）并发性

（5）进程具有创建其它进程的功能

44.设3个进程A、B、C，其中A与B构成一对生产者与消费者，（A为生产者，B为消费者），共享一由n个缓冲块组成的缓冲池；B与C也构成一对生产者与消费者（此时B为生产者，C为消费者），共享另一个由m个缓冲块组成的缓冲池。

用P、V操作描述它们之间的同步关系。

bufferA:

array0……n-1ofitem

bufferC:

array0……m-1ofitem

mutexAmutexC

emptyAemptyC

fullAfullC

进程A:

whiletruedo

begin

productnextproduct

P（emptyA）;

P（mutexA）;

bufferA[i]:

=products;

=（i+1）mod（n）

V（mutexA）;

V（fullA）;

end;

进程B:

whiletruedo

begin

P（fullA）;

P（smutexA）;

Goods:

=bufferA[j]

=（j+1）modn;

V（mutexA）;

V（emptyA）;

consumegoodsandProduce……

P（emptyC）;

P（mutexC）;

bufferC[a]:

=Products;

=（a+1）mod（m）;

V（mutexC）;

V（fullC）;

end;

45.有一阅览室，共有100个座位。

读者进入时必须先在一张登记表上登记，该表为每一座位列一表目，包括座号和读者姓名。

读者离开时要销掉登记内容。

适用P,V操作描述读者进程同步结构。

mutex互斥1

full同步100

table：

array0……n-1ofitem

读者进程:

procedurereader;

begin

P（full）;

P（mutex）;

Register_name（table）;

V（mutex）;

Reading;

P（mutex）;

Dele_name（table）;

V（mutex）;

V（full）;

end;

46.设系统中有三种类型的资源（A、B、C）和5个进程（P1，P2，P3，P4，P5），A资源的数量为17，B资源的数量为5，C资源的数量为20，在T0时刻，系统状态如表所示：

进程

最大资源需求量

已分配资源数量

剩余资源数

系统采用银行家算法实施死锁避免策略。

（1）T0时刻是否为安全状态？

若是，请给出安全序列

（2）T0时刻若进程2请求资源（0，3，4），是否能实施资源分配？

为什么？

（3）在

（2）的基础上，若P4请求资源（2，0，1），是否能实施资源分配？

为什么？

（4）在（3）的基础上，若P1请求资源（20，2，0），是否能实施资源分配？

为什么？

答：

（1）是。

（P4，P5，P3，P2，P1）、（P5，P1，P2，P3，P4）、（P4，P2，P3，P5，P1）

（2）剩（2，3，3），所剩资源并不够分配

（3）能，因为所剩资源够P4执行完成

（4）不能所剩资源不能让任何一个进程完成

47.设公共汽车，司机：

启动车辆，正常行车，到站停车；售票员：

关车门，售票，开车门；用信号量和P,V操作实现司机与售票的同步。

设信号量doorclose:

1车门关闭，0车门打开

busstop:

1停车，0汽车在运行

doorclose=0;busstop=1;

司机：

repeat;

P（doorclose）;

开车；

到站停车；

V（busstop）;

乘客上/下车；

forever;

售票员：

repeat;

P（busstop）;

开门；

到站停车；

关门；

V（doorclose）;

forever;

48.一个典型的页面走向序列：

P=1，2，3，4，1，2，5，1，2，3，4，5.假定分配给该作业的主存储块数m是固定的，分别是3块和4块。

分别讨论一下，利用FIFO算法和LRU算法，缺页中断次数F及缺页率f（缺页率为某时间内缺页中断次数与页面走向次数之比）。

【例1】.主存储块数m=3，置换算法采用FIFO算法，缺页中断次数及缺页率如图1所示。

在图1中，P行表示页面走向，M行表示在主存中的页面号，其中带有+的表示新调入页面，在M行的各列按调入的顺序排列，带有圆圈的数字表示下一时刻将被淘汰的页面，F行表示是否引起缺页中断，带√的表示引起缺页中断。

从图1可以看出，缺页中断页数为9次，缺页率f=9/12=75%。

图1：

时刻

①

②

③

④

①

②

√

【例2】.设m=4，仍采用FIFO算法，缺页中断次数及缺页率如图2所示。

可以算出，在分配给该作业的内存块数增加到4时，缺页中断由图1的9次反而增加到了10次，缺页率由75%增加到10/12=83%，这就是FIFO算法的一种异常现象。

随着分配的主存块数的增加，缺页中断次数不但没有减少，反而增加了。

这与该算法完全不考虑程序的动态特征有关。

图2：

时刻

①

②

③

④

⑤

①

√

【例3】.设m=3，采用LRU算法，缺页中断次数，及缺页率如图3所示。

图3：

时刻

①

②

③

④

⑤

①

②

√

由图3可以看出，由于采用LRU算法，M中各列按访问的时间顺序，最近被访问的页面在最前。

此时，缺页中断次数F=10，缺页率f=10/12=83%。

【例4】.设m=4，其余同例3，则缺页中断次数及缺页率如图4所示。

图4：

时刻

③

④

⑤

①

√

由图4可以看出，当m=4时，缺页中断次数为8次，缺页率为f=8/12=67%，比较例3与例4，可以看出在LRU算法中，当分配给作业的主存块数增加时，缺页中断次数明显减少，缺页中断率明显降低，所以LRU算法是一种较好的页面置换算法。

49.假定在某移动臂磁盘上，刚刚处理了访问60号柱面的请求，目前正在73号柱面上读信息，并有下列请求序列等待访问磁盘：

请求序列：

1，2，3，4，5，6，7，8，9

欲访问的柱面号：

150，50，178，167，87，43，23，160，85

适用最短寻道时间优先算法和电梯调度算法，分别排出实际上处理上述请求的次序。

电梯调度：

23，43，50，85，87，150，160，167，178

顺序：

73，85，87，150，160，167，178，50，43，23

磁头总移动量：

|85-73|+|87-85|+|150-87|+|160-150|+|167-160|+|178-167|+|50-178|+|43-50|+|23-43|=12+2+63+10+7+11+128+7+20=260

最短寻道：

23，43，50，85，87，150，160，167，178

顺序：

73，85，87，50，43，23，150，160，167，178

磁头总移动量：

|85-73|+|87-85|+|50-87|+|43-50|+|23-43|+|150-23|+|160-150|+|167-160|+|178-167|=12+2+37+7+20+127+10+7+11=233

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