华南师范大学12级操作系统总复习.docx

1、华南师范大学12级操作系统总复习 操作系统中引入多道程序设计的好处一是提高了CPU的利用率， 二是提高了内存和I/O设备的利用率， 三是改进了系统的吞吐率， 四是充分发挥了系统的并行性。 其主要缺点是:作业周转时间延长。 试从独立性、多路性、交互性和及时性等方面比较批处理系统、分时系统、实时系统，并分别说明它们各自适用于什么场合？ 分布式操作系统系统中的若干台机器可互相协作完成同一个任务，具有较好的容错性和健壮性第二章 进程和程序是两个既有联系又有区别的概念：(1) 进程是一个动态概念，而程序则是一个静态概念。(2) 进程具有并行特征，而程序没有。由进程的定义可知，进程具有并行特征的两个方面，

2、即独立性和异步性。 (3) 进程是分配计算机系统资源的基本单位。(4) 不同的进程可以包含同一程序，只要该程序所对应的数据集不同。 进程控制块是进程存在的标志。 线程是CPU调度的基本单位 进程是资源分配的基本单位 把系统态下执行的某些具有特定功能的程序段称为原语。 用于进程控制的原语有：创建原语、撤消原语、阻塞原语、唤醒原语等。应用题2应用题1第3章 作业管理（这里我们将第二章的进程调度放在一起） 衡量调度策略的最常用的几个指标是：周转时间、吞吐率、响应时间以及设备利用率等。 周转时间是指将一个作业提交给计算机系统后到该作业的结果返回给用户所需要的时间。 吞吐率是指在给定的时间内，一个计算机

3、系统所完成的总工作量。 响应时间则是指从用户向计算机发出一个命令到计算机把相应的执行结果返回给用户所需要的时间。 设备利用率主要指输入输出设备的使用情况。 要求熟悉常用的作业调度和进程调度算法.作业调度算法:1.先来先服务应用题32.计算时间短的作业优先算法3.响应比高者优先算法 响应比=等待时间/计算时间+14.优先级调度算法5.均衡调度算法作业调度轮流从不同类的作业中去挑选作业，尽可能地使得使用不同资源的作业同时执行。进程调度算法:1. 先来先服务2. 时间片轮转法3. 优先数调度算法4. 多级反馈队列调度算法 第4章 存储管理应用题5-7应用题4 覆盖与交换技术 抖动(thrashing

4、)现象。 Belady现象 理想型淘汰算法OPT 页式管理的优缺点 段式与段页式管理段式管理的基本思想是: 把程序按内容或过程(函数)关系分成段，每段有自己的名字。一个用户作业或进程所包含的段对应于一个二维线性虚拟空间，也就是一个二维虚拟存储器。分页和分段的区别第5章 设备管理 : 设 备 分 配了解设备分配流程图 数据传送控制方式：程序控制方式，中断控制方式，DMA控制方式，通道控制方式 缓冲区用于缓冲CPU和外设之间的速度不匹配。 缓冲的种类：根据系统设置的缓冲器的个数，可把缓冲技术分为单缓冲、双缓冲和多缓冲以及缓冲池几种。 设备的相对性和独立性。 设备分为独占设备和共享设备两种。 在磁盘

5、上确定分块所在的位置必须给出的以下参数：柱面号、磁头号、扇区号磁盘空间的管理 1空闲块表法 2空闲块链法 3位示图法 4成组链接法 启动磁盘完成一次输入/输出操作所花的时间包括：寻找时间、延迟时间和传送时间。 移臂调度：先来先服务，最短寻找时间优先调度算法SSTF、电梯调度算法例题：假定在某移动臂磁盘上，刚刚处理了访问75号柱面的请求，目前正在80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： l 2 3 4 5 6 7 8 欲访问的柱面号：160 40 190 188 90 58 32 102 试用(1)电梯调度算法；(2)最短查找时间优先算法，分别排出实际处理上述请求的次序。

6、旋转调度：记录在磁道上的排列方式会影响I/O操作的时间。 例题：某系统在对磁盘初始化时，把每个盘面分成8个扇区，有8个逻辑记录被存放在同一个磁道上供处理程序使用。处理程序要求顺序处理这8个记录，每次请求从磁盘上读一个记录，然后对读出的记录要花5ms的时间进行处理，以后再读下一个记录进行处理，直至8个记录全部处理结束。假定磁盘的转速为20ms/周，现把这8个逻辑记录依次存放在磁道上，如图所示。处理这8个记录所要花费的时间为： 8(2.5+5)+10+715=175(ms) 如果把这8个逻辑记录在磁道上的位置重新安排一下，图b）是这8个逻辑记录的最优分布示意图。当读出一个记录并处理后，读/写磁头正

7、好位于顺序处理的下一个记录位置，可立即读出该记录，不必花费等待延迟时间。于是，按图b）的安排，处理这8个记录所要花费的时间为： 10+8(2.5+5)=70(ms)操作系统中实现联机同时外围设备操作功能的部分也称为SPOOLing系统，SPOOLing系统主要由三部分程序组成，即“预输入”程序、实现输入井读和输出井写的“井管理”程序和“缓输出”程序。 SPOOLing系统将独占型设备改造为共享型设备。 第6章 文件系统应用题8-9习题:一、设进程A和进程B, 它们都要求进入临界区CS, 下面的设计就可以满足进程的互斥要求: 二、生产者和消费者Begin SP,SG:semaphore； mut

8、ex：semaphore； SP：=1： SG:=0； cobegin producer； consumer； coend Procedure producer；begin while true do begin produce next product； P(SP)； put a product； V (SG)； endendprocedure consumer； 消费者进程 begin while true do begin p(SG) 查缓冲区足否已有新的产品 take a product 取产品 V(SP )； 通知生产者已取走产品 comsume the product 消费产品 e

9、nd end；三、同步互斥混合假设有一个成品仓库，总共能存放8台成品，生产者进程生产产品放入仓库，消费者进程从仓库中取出成品消费。为了防止积压，仓库满的时候就停止生产。由于仓库搬运设备只有一套，故成品的存入和取出只能分别执行，使用PV操作来实现该方案。答案:S:信号量,仓库能放产品的个数,初值=8S1: 信号量,用于互斥,初值=1S2: 信号量,仓库现有产品的个数,初值=0返回应用题2设当前的系统状态如下，系统此时Available (1，1，2)： Claim Allocation needWork+allocation进程 R1 R2 R3 Rl R2 R3 Rl R2 R3 P1 3 2

10、 2 1 0 0 2 2 2 P2 6 1 3 5 1 1 1 0 26 2 3 P3 3 l 4 2 1 1 1 0 38 3 4 P4 4 2 2 0 0 24 2 0(1)计算各个进程还需要的资源数(2)系统是否处于安全状态，为什么?(3)P2发出请求向量request2(1，0，1)，系统能把资源分给它吗? Claim Allocation needWork+allocation进程 R1 R2 R3 Rl R2 R3 Rl R2 R3 P1 3 2 2 1 0 0 2 2 2 P2 6 1 3 6 0 2 0 0 16 2 3 P3 3 l 4 2 1 1 1 0 3 P4 4 2

11、2 0 0 24 2 0答：(1)P1，P2，P3，P4为：(2，2，2)、(1，0，2)、(4，2,0) (2)系统处于安全状态，存在安全序列：P2，Pl，P3，P4 (3)可以分配，存在安全序列：P2，Pl，P3，P4。返回应用题31.设有四道作业，它们进入系统的时间及需要执行的时间如下表所示，并规定当第一个作业进入系统后立即调度，忽略调度的时间开销。表列出了A、B、C和D共4个作业到达系统的时间、运行时间、开始时间及各自完成的时间，采用FCFS算法，计算各自的周转时间和带权周转时间和等待时间，分析结果可以得出什么结论？ 作业号进入系统时间需执行时间（分钟）开始时间完成时间周转时间1900

12、70294030395010410105要求：分别采用先来先服务和最短执行时间优先调度算法时的调度次序和作业平均周转时间。答案:先来先服务: 调度次序1 2 3 4作业号进入系统时间需执行时间（分钟）开始时间完成时间周转时间1900709:0010:107029403010:1010:406039501010:4010:506041010510:5010:5545作业平均周转时间(70+60+60+45)/4=58.75最短执行时间优先: 调度次序1 4 3 2作业号进入系统时间需执行时间（分钟）开始时间完成时间周转时间1900709:0010:107029403010:2510:557539

13、501010:1510:253541010510:1010:155作业平均周转时间(70+75+35+5)/4=46.25结论:最短执行时间优先比先来先服务效率高.2. 有一多道程序设计系统，采用不允许移动的可变分区式管理主存空间，设主存空间为100KB，采用最先适应分配算法分配主存，作业调度和进程调度均采用先来先服务算法，今有如下作业序列，计算作业的平均周转时间。 10.1 1 后备 就绪 CPU 10.4结束10.3 2 就绪10.4 1结束 2 CPU 10.8结束10.5 3 后备10.6 4 就绪10.7 5- 就绪执行顺序: 1-2 4 5- 3作业提交运行开始结束周转110.10

14、.310.110.40.3210.30.510.410.90.6310.50.411.511.91.4410.60.410.911.30.7510.70.211.311.50.8平均周转时间=0.76返回应用题4在可变分区管理下，假定内存中按地址顺序，依次有5个空闲区，空闲区的大小分别为32K，10K，5K，228K，100K现有5个作业J1，J2，J3，J4，J5它们各需要内存1K，10K，108K，28K，115K若采用FF算法，能将这5个作业按J1，J2，J3，J4，J5的顺序全部装入内存吗?你认为按怎样的次序装入这5个作业可使内存利用率最高?应用题4在可变分区管理下，假定内存中按地址顺

15、序，依次有5个空闲区，空闲区的大小分别为32K，10K，5K，228K，100K现有5个作业J1，J2，J3，J4，J5它们各需要内存1K，10K，108K，28K，115K若采用FF算法，能将这5个作业按J1，J2，J3，J4，J5的顺序全部装入内存吗?你认为按怎样的次序装入这5个作业可使内存利用率最高?解：按FF算法，空闲分区表情况如表A-3所示，作业J5没有装入内存。表A-3分配后的空闲分区表(BF)分区号大小 1 21K 2 10K 3 5K 4 92K 5 100K 其中j5没有分配. BF算法，空闲分区表情况如表A-4所示，5个作业J1。J2，J3，J4，J5全部装入内存。 表A-

16、4分配后的空闲分区表(BF)分区号大小 1 4K 2 0K 3 4K 4 5K 5 100K返回应用题5分页式存储空间的分配由于块的大小是固定的，可以用一张位示图(Bit map)来构成主存分配表。现设主存有8192块，可用字长为32位的256个字作为位示图。若块号，字号，位号(从高位到低位)分别从1、0、0开始，试问5999块对应的字号和位号?199字的19位对应哪一块? 答：187字14位 6388块 应用题6一个由3个页面(页号为0、l、2)每页有2048个字节组成的程序每把它装入一个由8 个物理块(块号为0、l、2、3、4、5、6、7)组成的存储器中，装入情况如下表： 给出下列逻辑地址

17、，请根据页表计算出对应的绝对地址。 (1)100 (2)2617 (3)5196页号块号021523答案: (1)2*2048+100=4196 (2)5*2048+569=10809 (3)3*2048+1000=7144在一个分页虚存系统中，用户编程空间32个页，页长1KB，主存为16KB。如果用户程序有10页长，若己知虚页0、1、2、3，已分配到主存8、7、4、10物理块中，试把虚地址0AC5H和1AC5H转换成对应的物理地址。答：0AC5H对应的物理地址为12C51AC5会发生缺页中断，由系统另行分配主存空间。应用题7在一个请求页式存储管理中，一个程序的页面走向为4,3,2,1,4,3

18、,5,4,3,2,1,5，并采用LRU算法。设分配给该程序的存储块数M分别为4，在该访问中发生的缺页次数F为 ( ) AM=3。F=8；M=4，F=5 BM=3，F=10；M=4，F=8 CM=3，F=9；M=4，F=10 D：M=3，F=7；M=4，F=6答案:B段表给定段表如下：段号段首址段长02196001230014290100313275804195296给定地址为段号和位数，试求出对应的主存物理地址。（1）0，430 （2）3，400 （3）1，1 （4）2，500 （5）4，42答：（1）649 （2）1727 （3）2301 （4）越界 （5）1994返回第8章 应用题8-9应

19、用题8假设用户甲要用到文件A、B、C、E，用户乙要用到文件A、D、E、F。已知：用户甲的文件A与用户乙的文件A实际上不是同一文件；用户甲与用户乙又分别用文件名C和F共享同一文件；甲、乙两用户的文件E是同一个文件。请回答下列问题：（1）系统应采用怎样的目录结构才能使两用户在使用文件时不致于造成混乱？（2）画出这个目录结构。（3）两个用户使用了几个共享文件？写出它们的文件名。 答案:应用题9.某用户文件共10个逻辑记录，每个逻辑记录的长度为480个字符，现把该文件存放到磁带上，若磁带的记录密度为800字符/英寸，块与块之间的间隙为0.6英寸，回答下列问题：(1)不采用记录成组操作时磁空间的利用率为

20、_。(2)采用记录成组操作且块因子为5时，磁带空间的利用率为_。(3)当按上述方式把文件存放到磁带上后，用户要求每次读一个逻辑记录存放到他的工作区。 当对该记录处理后，又要求把下一个逻辑记录读入他的工作区，直至10个逻辑记录处理结束。系统应如何为用户服务? 答案：(1)利用率为50% (2)利用率为83% (3)设置长度为2400字符的主存缓冲区； 找到该文件的存放位置，启动磁带机读出第一块内容存入主存缓冲区； 进行记录分解，按用户要求依次把主存缓冲区中的五个记录传送到用户工作区； 启动磁带机读第二块内容存入主存缓冲区，把第6至10个逻辑记录按用户要求依次传送到用户工作区。返回磁盘空间管理：公式块号(字号起始字号)字长柱面号(块号 div柱面长) 磁头号(块号mod柱面长）div扇区数) 扇区号(块号mod 柱面长）mod 扇区数)例题：假定一个磁盘组共有100个柱面，每个柱面上有4个磁道，每个盘面分成16个扇区。扇区的容量与磁盘块的容量相等。用位示图法记录磁盘中的各个块是否已经被占用。设内存的字长为64位。这里涉及的所有编号，例如柱面号、磁道号、扇区号和块号，以及位示图中的内存字的次序和二进制位等都是从0开始编号。请问：（1）位示图中的第50个字的第20个二进制位对应的是什么磁盘地址？（2）第99号柱面的第3号磁道的第15号扇区在位示图中对应第几个字中的第几位？