23307012操作系统原理答案.docx
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23307012操作系统原理答案
23307012操作系统原理答案
一、单项选择题
1.B
2.B
3.B
4.C
5.C
6.A
7.B
8.D
9.C
10.D
11.C
12.D
13.C
14.C
15.D
16.B
17.C
18.C
19.A
20.B
21.A
22.B
23.A
24.D
25.B
26.B
27.C
28.D
29.A
30.B
31.C
32.A
33.B
34.A
35.D
36.C
37.B
38.A
39.A
40.C
二、简答题
1.手工操作、单道批处理系统、多用户分时系统、多道批处理系统。
2.阻塞状态的进程还不具务执行的条件，即使放到处理机上能执行；就绪状态的进程具备了执行的所有条件，放在处理机上就能执行。
3.空闲让进；忙则等待；有限等待；让权等待
4.1.进程包括就绪状态、执行状态以及阻塞状态
5.进程和程序的区别
区别：
程序是静态的指令序列，进程是动态的执行过程
程序是永久性的软件资源，进程时动态生存的暂存性资源
程序是经用户态由系统调用执行，进程由OS核心在内部进行分配调度
联系：
在多道环境下，程序运行后将转换为若干个进程，一个程序可有多个进程工作，一个进程在工作时对应一个程序。
进程是程序的一次动态执行过程。
6.V（s）
s=s+1
若s>0,则进程继续
若s<=0,则从该信号量的等待队列q中移出一个进程，变为就绪状态
7.原语是由若干条指令构成，能够实现一定的功能，其特点是其中的指令要么全被执行，要么全不被执行，其执行过程不能被打断。
8.如果将生产者执行的两个P操作顺序颠倒，会产生死锁。
因为，在这种情况下，当缓冲区都为满时，生产者仍可顺利执行P（mutex）操作，于是它获得了对缓冲区的存取控制权。
然后，当它执行P（mutex）操作时，由于没有空缓冲区它被挂起。
能够将这个生产者进程释放的唯一途径是消费者从缓冲区取出了一个产品，并执行V（mutex）操作。
但在此时，由于缓冲区已被挂起的生产者所占有，所以没有一个消费者能够取得对缓冲区的存取控制权。
因此，出现了生产者和消费者的互相死等的局面。
9.一个进程创建子进程之后，进程与产生的进程之间的关系是父子关系，分别成为进程和子进程。
子进程一经产生就与你进程并发执行，子进程共享父进程和子进程。
子进程一经产生就与你进程并发执行，子进程共享父进程的正文段和已经打开的文件。
10.文件是具有符号名的、在逻辑上具有完整意义的一组相关信息项的有序序列。
文件系统就是操作系统中实现文件统一管理的一组软件、被管理的的文件以及为实施文件管理所需的一些数据结构的总称。
11.作业调度的主要算法包括先来先服务调度算法，短作业优先调度算法，优先级调度算法和高响应比调度算法。
12.固定分配局部置换为每个进程分配一组固定数目的物理块，在进程运行期间物理块数保持不变，当发生缺页中断且需要进行页面置换时，从自己进程的物理块中选择一个页面换出；可变分配全局置换，是先为每个进程分配一定数量的物理块，系统留空闲物理块，当发生缺页中断时，先从空闲物理块中选择空闲空间进行调入页面，当无空闲空间时，从所有内存中选择一个页面进行置换，此种方式会使发生缺页中断的进程物理块数增加，而调出页面的进程物理块数减少；可变分配局部置换，先为进程分配一定数量的物理块，系统预留空闲物理块，当进程发生缺页中断且需要进行页面置换时，从自己的物理块中选择页面换出，只有当某个进程的缺页率上升时，系统增加该进程的物理块数，反之，减少进程分配的物理块数。
13.段页式存储管理方式是对用户的逻辑地址空间先分段，再对每段划分成大小相等的页，而内存地址空间会按照页面大小划分成大小相等的物理块，段页式存储管理方式每个用户的进程会具有一张段表和一组页表。
14.程序的链接方式主要包括静态链接、装入时动态链接、运行时动态链接
15.基本的地址变换机构需要两次访问内存才能够访问到数据。
为了减少访问内存的次数，提高系统效率，在基本地址变换机构中增加了具有并行查询能力的寄存器，又称联想寄存器，也叫快表，增加了快表的地址变换机构能够有效减少分页存储管理方式中访问内存的次数。
16.所谓虚拟存储器是指具有请求调入功能和页面置换功能，能从逻辑上对内存容量加以扩充的一种存储器系统。
其逻辑容量由内存容量和外存容量之和决定，其运行速度接近于内存速度，而每位成本接近于外存。
17.设备分配的任务是按照一定的策略为申请设备的进程分配合适的设备、控制器和通道。
设备的独立性：
不能因物理设备的更换而影响用户程序的正常运行；
系统的安全性：
设备分配不能导致死锁现象发生。
18.I/O控制方式共有四种：
（1）程序I/O方式，又称作"忙-等"方式。
该方式执行一个循环程序，反复查询外设状态，如果外设"忙碌"则循环查询直到查得外设状态为"闲置"时止。
该方式适用于机内没有中断机构得场合。
（2）中断控制I/O方式。
该方式在进行I/O时，CPU向设备控制器发出I/O命令后便转其他任务得处理，外设操作由设备控制器控制，CPU于外设并行工作。
当外设完成I/O后向CPU发中断信号，CPU只需花费很少的时间进行I/O的善后处理，此前无须进行干预。
该方式适用于低速设备I/O，并可配合DMA和通道方式实现I/O。
（3）DMA（直接内存访问）方式。
该方式适用于高速外设I/O，一次可以在外设与内存之间传输一个或多个数据快，传输完毕后才需CPU干预。
（4）通道方式。
该方式中系统预先要将I/O的过程实现为一段通道程序，置于内存的特定位置，而后启动通道。
由通道负责执行通道程序对外设进行I/O控制，CPU转其他程序运行。
I/O完成后通道向CPU发中断信号，CPU花很少时间作善后处理。
19.从用户观点看逻辑文件是用户所观察到的文件组织形式，是用户可以直接处理的数据及结构，它独立于物理设备，逻辑文件又称为文件组织。
物理文件是与存储介质性能有关的，在外存上存储的组织形式。
20.对目录管理的主要要求是：
解决存储空间的有效利用，解决快速搜索、文件命名冲突、以及文件共享问题。
21.高速缓存的存取速度介于寄存器和内存之间，用于存储内存中访问频率较高的数据，配置高速缓存的作用在于减少访问内存的次数。
磁盘缓存是内存的一部分，设置其目的是为了减少访问磁盘的次数。
22.发生抖动的根本原因是，同时在系统中运行的进程太多，而分配给每一个进程的物理块太少，不能满足进程正常运行的基本需求，致使每个进程在运行时，频繁的缺页，需要请求调页，造成每个进程的大部分时间都用于页面的换进换出，而几乎不能再去做有效的工作，从而导致处理机的利用率急剧下降并趋于0，我们称此时的进程处于“抖动”状态。
23.硬件支持包括请求页表机制、缺页中断机构和地址变换机构
24.多级反馈队列调度算法中设置多个级别的就绪队列，每个队列具有不同的优先级和时间片。
低级队列具有高的优先级和小的时间片，队列的优先级递减，时间片成倍增长。
前面的队列按照先来先服务的原则进行调度，最后一级别的调度按照轮转调度算法进行调度。
25.内存连续分配方式主要包括单一连续分配、固定分区分配、动态分区分配和可重定位分区分配
26.
（1）字节多路通道含有多个子通道。
每个子通道连接一台低速设备，以轮流方式共享主通道。
一子通道交换完一个字节后就将主通道让给下一个子通道。
（2）数组选择通道可连接多台告诉外设，具有较高的传输速度，它有一个分配型子通道，一段时间内只能执行一道通道程序，使一台设备独占通道以进行数据交换，直到交换完后才可让给其他的设备。
（3）数组多路通道含有多个非分配型子通道。
每个子通道连接一台高速外设，以轮流方式共享主通道。
一子通道交换完若干字节后就将主通道让给下一个子通道。
27.一个进程要进入阻塞状态，必须通过执行相应的程序才能实现，如Sleep（）或Block（）。
就绪进程当前不在CPU上运行，不能执行任何程序，当然不能使自己直接进入阻塞状态。
28.1）页是信息的物理单位，段是信息的逻辑单位；
（2）页的大小固定，段的长度不固定（3）页的地址空间是一维的，段的地址空间是二维的
29.DMA的工作流程如下：
（1）CPU需要访问外存时便发送。
一条访问命令给DMA的命令寄存器CR、一个内存地址码给DMA的内存地址寄存器MAR、本次要传送的字节数给DMA的数据计数器DC、外存地址给DMA的I/O控制逻辑。
（2）CPU启动DMA控制器后转向其他处理。
（3）DMA控制器负责控制数据在内存与外设之间传送。
每传送一个字节就需挪用一个内存周期，按MAR从内存读出或写入内存一个字节，修改MAR和计算器DC。
（4）当DC修改为0时，表示传送结束，由DMA向CPU发出中断请求。
30.死锁是指在一个进程集合中的每个进程都在等待仅由该集合中的另一个进程才能引发的事件而无限期地僵持下去的局面，没有外力作用，进程无法向前推动。
三、综合题
1.f1,f2,f3,f4,f5表示进程Pi是否已经执行完毕
f1=f2=f3=f4=f5=0
2.S1：
表示司机能否启动车辆
S2：
表示售票员能否开车门
S1=S2=0
司机进程：
P（S1）
启动车辆
正常行车
到站停车
V（S2）
售票员进程：
售票
关车门
V（S1）
P（S2）
开车门
上下乘客
3.empty：
表示盘子是否可用
Fullo：
表示盘子中是否有桔子
Fulla：
表示盘子中是否有苹果
Empty=1fullo=fulla=0
爸爸进程：
拿水果
P（empty）
If（放苹果）
V（fulla）
Else
V（fullo）
女儿进程：
P（fulla）
拿苹果
V（empty）
吃苹果
儿子进程：
P（fullo）
拿桔子
V（empty）
吃桔子
4.empty：
表示盘子是否可用
Fullo：
表示盘子中是否有桔子
Fulla：
表示盘子中是否有苹果
Empty=1fullo=fulla=0
爸爸进程：
拿水果
P（empty）
放苹果
V（fulla）
妈妈进程：
拿水果
P（empty）
放桔子
V（fullo）
女儿进程：
P（fulla）
拿苹果
V（empty）
吃苹果
儿子进程：
P（fullo）
拿桔子
V（empty）
吃桔子
5.7.mutex1=1:
表示是否可对大盆进行操作
empty=10：
表示大盆中能放多少桶沙子
full=0：
表示大盆中已有多少桶沙子
取沙子小朋友：
）老和尚进程：
从A处取一桶沙子P（full）；
P（empty）；P（mutex）；
P（mutex）；从大盆中取一桶沙子；
倒入大盆；V（mutex）；
V（mutex）；V（empty）；
P（full）；倒入B沙堆
6.mutex1=1:
表示水井是否可用
mutex2=1：
表示水缸是否可用
empty=10：
表示水缸可装水量
full=0：
表示可喝水的数量
count=3：
表示可用水桶数
小和尚进程：
老和尚进程：
P（empty）；P（full）；
P（count）；P（count）；
P（mutex1）；P（mutex2）；
从井中取水；从水缸中取水；
V（mutex1）；V（mutex2）；
P（mutex2）；V（empty）；
放水入缸；V（count）；
V（mutex2）；
V（count）；
V（full）；
7.Vars：
表示购票者能否进入售票厅买票s=30
-----------------------
COBEGIN
PROCESS PI（I=1，2，……）
begin
wait（s）（或P（s））
进入售票厅
购票
Singal（s）（或V（s））
end；
COEND
若预购票者最多为n人，则信号量最大值为30，最小值为30-n
8.
（1）利用银行家算法中的安全检查算法对此刻资源情况进行分析，可得知存在一个安全序列{P5，P4，P3，P2，P1}（1分），故该状态是安全的（1分）。
（也可找到其它不同的安全序列）
（2）P4提出请求（2,0,1），按银行家算法进行检查：
request（2,0,1）<=Need（2,2,1）（1分）
request（2,0,1）<=Available（2,3,3）（1分）
进行试分配，此时系统资源状态如下表所示：
（2分）
Allocation
Need
Available
ABC
ABC
ABC
P1
212
347
032
P2
402
134
P3
405
006
P4
405
020
P5
314
110
利用安全性算法对当前状态进行判定（3分）
根据安全检查算法可知存在安全序列{P4,P5,P3,P2,P1}，故系统进入安全状态，此时系统可以将资源分配给P4。
（1分）
9.可以安全分配，分配过程如下
假设可以安全分配，安全分配后，剩余打印机数量为2台。
分配给P3，P3运行完成后，释放所有打印机，此时可用打印机数量为4台，分配给P1，P1运行完成后，释放所有打印机，可用打印机数量为8台，此时可以满足P2的打印机请求。
所以，按照银行家算法，存在P3--P1--P2的安全序列存在，所以可以进行资源分配。
10.
（1）单道环境下CPU利用率为：
80/650=12.3%
（2）多道环境下CPU利用率为80/430=18.6%
11.
（1）单道环境下CPU利用率为：
150/630=23.8%
（2）多道环境下CPU利用率为：
150/290=51.7%
12.
（1）A、B两个进程因为共享打印机而存在着间接制约关系，即互斥关系
（2）mutex：
表示打印机是否可用mutex=1
PA
…
P（mutex）
打印
V（mutex）
…
PB
…
P（mutex）
打印
V（mutex）
13.S：
表示售票厅是否空余位置
S=300
购票者进程P如下
P
到达
P（S）
进入售票厅
买票
出售票厅
V（S）
离开
14.采用SJF算法，调度顺序为1→4→3→2，（2分）调度时间为（6分）
作业号
提交时间
执行时间
开始时间
完成时间
周转时间
带权周转时间
1
10.0
2.0
10.0
12.0
2.0
1.0
2
10.2
1.0
12.8
13.8
3.6
3.6
3
10.4
0.5
12.3
12.8
2.4
4.8
4
10.5
0.3
12.0
12.3
1.8
6
平均周转时间：
T=（2.0+1.8+2.4+3.6）/4=2.45（1分）
平均带权周转时间：
W=（1+6+4.8+3.6）/4=3.85（1分）
15.设有5道作业，它们的提交时间及执行时间如下表所示。
计算：
作业号
提交时间
执行时间
开始时间
完成时间
周转时间
带权周转时间
1
0
4
0
4
4
1
2
2
3
7
10
8
2.66
3
3
2
4
6
3
1.5
4
5
6
10
16
11
1.83
5
6
1
6
7
1
1
平均周转时间5.4，带权平均周转时间1.6。
调度次序为1,3,5,2,4.
16.是安全状态。
安全序列为P4，P2，P5，P1，P3.
Request1（1,1,0）<（2,1,0）
Request1（1,1,0）<（5,3,1）
假设将资源分配给进程1，资源情况变为
还需要
已分配
可用资源
ABC
ABC
ABC
P1
421
221
100
P2
011
211
P3
601
210
P4
100
121
P5
231
111
执行安全性算法：
Work=（1,0,0）Finish=（F,F,F,F,F）
P4:
Work=（2,2,1）Finish=（F,F,F,T,F）
P2:
Work=（4,3,2）Finish=（F,T,F,T,F）
P1:
Work=（6,5,3）Finish=（T,T,F,T,F）
P3:
Work=（8,6,3）Finish=（T,T,T,T,F）
P5:
Work=（9,7,4）Finish=（T,T,T,T,T）
状态安全，安全序列为P4，P2,P1,P3,P5。
可以将资源分配给进程P1.
17.
18.
19.
20.
（1）状态安全，安全序列为P0，P3，P4，P1,P2
（2）若进程P2提出请求（1,2,2,2）后，系统不能将资源分配给它，若分配给进程P2，则系统中可用资源数量为（0,4,0，0），此时系统中的资源将无法满足任何一个进程的资源请求，从而导致系统进入不安全状态，容易引起死锁。
21.
22.1210413421
0000331
111122
24444
产生缺页中断次数：
7
依次淘汰页号：
2,0,1,3
缺页中断率为：
70%
23.OPT页面调度次序为
将产生9次缺页中断，缺页率为9/20.
24.
232152453252
2225553333
333222255
11144442
缺页次数为10次。
25.缺页中断次数F=10缺页率f=10/12=83%
26.主存300字，则分配的物理块数为3
页面大小为100字，则页面调度顺序为：
322014421003400
LRU调度算法顺序如下：
缺页率为9/14
322014421003400
333111114
22244000
0002233
FIFO调度算法顺序如下：
缺页率为9/14
322014421003400
333111000
22244433
0002224
27.页面访问顺序为
3313230123011
（1）LRU算法访问顺序如下：
3313230123011
333332221
11000333
2211100
缺页次数为9次，淘汰页号为1,2,3,0,1,2
（2）FIFO算法如下：
3313230123011
333000
11133
2221
缺页次数为6，淘汰页号为：
3,1,2
28.本题中,为了描述方便,设页号为P,页内位移为D,则:
对于逻辑地址1011，P=INT（1011/1024）=0，D=1011mod1024=1011，查页表第0页在第2块,所以物理地址为3059.
对于逻辑地址2148，P=INT（2148/1024）=2，D=2148mod1024=100，查页表第2页在第1块,所以物理地址为1124.
对于逻辑地址4000，P=INT（4000/1024）=3，D=4000mod1024=928，查页表第3页在第6块,所以物理地址为7072.
对于逻辑地址5012，P=INT（5012/1024）=4，D=5012mod1024=916，因页号超过页表长度,该逻辑地址非法.
29.电梯调度算法调度次序及移动磁道数如下表所示：
（7分）
下一磁道移动磁道数
13232
19058
20515
376171
39822
61337
4021
2911
236
194
181
414
30.各算法使移动臂的移动次序和移动的柱面数如下：
（1）40→20→44→40→4→80→12→76
（20）（24）（4）（36）（76）（68）（64）
共移动292柱面
（2）40→44→20→12→4→76→80
（4）（24）（8）（8）（72）（4）
共移动120柱面
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