操作系统原理（6）

 

（标准答案及评分标准）

一、           单项选择题：（共15题，每题2分，共30分）

1．（ D ）不是操作系统关心的主要问题。                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   

A.管理计算机的裸机。

B.设计、提供用户程序与计算机硬件系统的界面。

C.管理计算机系统资源。

D.高级程序设计语言的编译器。

2．计算机系统能及时处理过程控制数据并做出响应的操作系统是（ D ）。

A. 批处理操作系统                             B.分时操作系统    

C. 网络操作系统                                 D.实时处理系统

3．下列步骤中，（ A ）不是创建进程所必需的。

A.由调度程序为进程分配CPU          B.建立一个进程控制块

C.为进程分配内存                               D.将进程控制块链入到就绪队列中

4．CPU的速度远远高于打印机的速度，为了解决这一矛盾，可采用（ C ）。

A.并行技术          B.通道技术           C.缓冲技术        D.虚存技术

5．信箱通信是一种( B )通信方式。

A.直接                B.间接                C.信号量              D.共享存储系统

6．若有两个进程共享三个同类资源，为使系统不会死锁，每个进程最多可以申请的资源数是（ C ）。

A.0                            B.1                             C.2                             D.3

7．系统抖动是指（ B ）。

A.使用机器时，屏幕闪烁的现象。

B.被调出的页面又立刻被调入所形成的频繁调入调出的现象。

C.系统盘有问题，致使系统不稳定的现象。

D.由于主存分配不当，偶然造成主存不够的现象。

8．有9个生产者,6个消费者,共享容量为8的缓冲器.这个生产者-消费者的问题中,互斥使用缓冲器的信号量mutex的初值应该为( D )。

A.8                      B.6                      C.9                           D.1

9．在系统中有下列段表，那么逻辑地址（2，154K）对应的物理地址是（ D ）。

段号	基地址	段长
0	120K	40K
1	760K	30K
2	480K	20K

 A.120K+2                B.480K+154                     C.30K+154                D.越界中断

10．资源的按序分配策略可以破坏（ D ）条件。

A.互斥使用资源                                                 B.占有且等待资源

C.非抢夺资源    　                                      D.循环等待资源

11．现在三个同时到达的作业J1、J2、J3，它们的执行时间分别是T1、T2、T3，且T1<T2<T3。系统按单道方式运行且采用短作业优先算法，则平均的周转时间是（ C ）。

A.T1+T2+T3                         B.（T1+T2+T3）/3

C.（3T1+2T2+T3）/3                 D.（T1+2T2+3T3）/3

12．在请求分页存储管理中，若采用FIFO页面淘汰算法时，当分配的页面数增加时，缺页中断的次数（ D ）。

A.减少     B.增加     C.无影响          D.可能增加也可能减少

13．在采用SPOOLING技术的系统中，用户的打印结果首先被送到（ A ）。

A.磁盘的固定区域　                                  B.内存的固定区域

C.中端         　                                             D.打印机

14．在文件系统中，对文件直接存取时必须按指针进行，效率比较低，采用这种物理结构的是（ B ）。

A.顺序文件                                                  B.链接文件       
C.索引文件                                                  D.多重索引文件

15．在一个请求式分页的存储管理中，把主存分成大小为200字节的块。设有一用户要把一个100*100的数组的置成初值“0”，在分页时采用的是行优先存储。设分给用户可用来存放数组信息的内存区只有一块，如用下列程序A实现数组的初始化：

 程序A：   var A: array[1…100] of array[1…100] of integer

                 for i=1 to 100

                   for j=1 to 100

                     A[i][j]=0

如果每个整数占4个字节，程序A在执行过程中，发生（ C ）次缺页中断。

A.100         B.10000           C.200          D.50

二．判断正误：在题后的括号内对的画“√”；错的画“×”。（共10题，每题1分，共10分）

1.     现代操作系统的两个基本特征是中断处理和资源共享。(×)

2.     在现代操作系统中，不允许用户干预内存的分配。(√)

3.     通过管程管理临界资源时，管程每次只允许一个进程进入管程，从而实现了资源的互斥使用。（√）

4.               当为进程分配资源使系统处于安全状态时，系统一定不会产生死锁。（√）

5.     即使在有虚拟存储器的系统中，也不能运行比主存容量大的程序。（×）

6.     在文件系统的支持下，用户需要知道文件存放的物理位置。（×）

7.     用户程序应与实际使用的物理设备无关，这种特性称做设备的无关性。（√）

8.     对文件进行检索时，检索的起点必须是根目录。（×）

9.     设置打开文件的目的是把该文件相关信息复制到主存指定区域，以建立和该文件的联系，减少启动磁盘的次数。（√）

10.    采用SPOOLING技术，就可以使用独占设备增加，使用户同时面对独立的同类设备。（×）

三．填空题：答案填在题中横线上。（共18空，每空1分，共18分）

1．在外存分配方式中，连续分配方式形成的是  顺序  文件，链接分配方式形成的是链接文件。

2．将程序的逻辑地址转换为绝对地址，这种地址转换工作称为  重定位 。

3．进程的高级通信方式可分为共享存储器系统、 消息传递系统 和 管道通信  。

4．在引进了线程的操作系统中，  线程  是调度和分派的基本单位，而 进程 是资源拥有的基本单位。

5．内存的连续分配方式有单一连续分配、固定分区分配和   动态分区分配   。

6．某分页式虚拟存储系统中，主存容量为1M，被分为256块（0-255）。那么在系统中一页的长度为  4K  ；逻辑地址中的页内地址应占有  12   位，物理地址占 20 位。

7．由于   i/0通道  能单独的完成输入输出操作，所以也称为输入输出处理机。

8．对一个页表放在内存中的分页系统，如果访问内存的时间为0.2us,则执行一条指令的时间是 0.4us  ，为了提高地址变换的速度，在系统中增加了一个用以存放当前访问的那些页表项的寄存器，称为 快表（联想寄存器）  。 

9．在缓冲的各种形式中， 缓冲池  结构的缓冲能使多个进程能有效的进行输入和输出。

10．文件共享的方法可以分为基于 索引结点 的共享方式和利用 符号链       实现共享。

11．如每个盘块的大小为为1KB，每个盘块号占四个字节，则采用两级索引时，所允许的文件最大长度为  64MB  ，若盘块的大小为4KB，则允许的文件最大长度为  4GB  。

四．简答题:（共2题，每题5分，共10分）

1．进程有那几种基本状态，它们之间分别在什么情况下存在怎样的转换关系？

就绪状态，阻塞状态，执行状态（1分）

就绪当发生进程调度时，切换到执行状态（1分）

执行状态当发出I/0请求时，切换到阻塞状态（1分）

阻塞状态的I/0请求完成时，切换到就绪状态（1分）

执行状态的时间片到时，切换到就绪状态。（1分）

2．处理机的调度分为哪几级，各级调度分别完成什么功能。

调度分为三级调度：高级调度也叫作业调度，是把外存上处于后备队列中的那些作业调入内存；（2分）低级调度，是决定就绪队列中的哪个进程应获得处理机；（2分）中级调度，使那些暂时不能运行的进程不在占有宝贵的内存资源，而将它们调到外存上。（1分）

五．计算题：要求计算写出过程。

1．在一页式存储管理系统中，逻辑地址长度为16位，页面大小为2048字节。现有一逻辑地址为2F6AH，且第0、1、2、3、4、5页依次存放在物理块3、5、10、11、12、8中，问相应的物理地址是多少？（6分） 

页式存储管理的逻辑地址分为两部分：页号和页内地址。由已知条件可知内页地址占0-10位，页号占11-15位。（2分）逻辑地址2F6A（H）所对应的二进制表示形式是：0010111101101010 ，由此可知逻辑地址的页号为5，（2分）对应的块号为8，所以物理地址为476AH。（2分）

2．有一文件系统如图所示，图中的框表示目录，圈表示普通文件。根目录常驻内存，目录文件组织成链接文件，普通文件组织成索引文件。目录表目指示下一级文件名和磁盘地址（共占四个字节）。若下级文件是目录文件，指示其第一个磁盘块地址。若下级文件是普通文件，指示其文件控制块的磁盘地址。每个目录文件磁盘块最后四个字节供链接使用。下级文件在上级目录文件中的次序在图中为从左到右。每个盘块有512字节。普通文件的文件控制块采用混合索引方式，其中每个磁盘块地址占两个字节，前10个地址为直接地址，第11个地址为一级索引表地址，第12个地址为二级索引表地址，第12个地址为三级索引表地址。（如图所示）

 

 

 

 

 

 

根目录

 

 

 

 

 

 

A

C

B

                                  

 

 

D

E

J

K

……

H

I

P

N

T

U

V

W

……

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

文件的描述信息

1 磁盘地址

……

10 磁盘地址

11 一级索引地址

12 二级索引地址

13 级索引地址

（1）一个普通文件最多可以有多少个块？（写出计算公式即可）

（2）若要读出文件J中的一页，最多启动磁盘多少次？

（3）若要读出文件W中的一页，最少启动磁盘多少次？

（4）就（3）而言，为最大限度减少启动磁盘的次数，可采用什么方法？此时，最多启动磁盘多少次？（11分）

（1）一个索引块中可以有512/2=256个索引项，所以一个文件最多可以有10+256+256*256+256*256*256个块。（3分）

（2）要读文件J中的一页，启动磁盘次数最多的情况，应是读出J文件中三级索引指向的一个数据块。（1分）从根目录开始一级一级的把目录和J文件的文件控制块读出，需启动磁盘7次。（2分）

（3）要读文件W中的一页，启动磁盘次数最少的情况，应是读出W文件中直接地址指向的一个数据块。而且从V到W，H到I最多只应有127个目录项。（1分）从根目录开始一级一级的把目录和J文件的文件控制块读出，需启动磁盘6次。（2分）

（4）可把W链在根目录上，这时读出文件W中的一页，启动磁盘次数最多的情况，应是读出W文件中三级索引指向的一个数据块。需启动磁盘5次。（2分）

3．设公共汽车上有一位司机和一位售票员，它们的活动如下：

 

司机：                             售票员：

启动车辆                            售票

               正常行车                            开车门

               到站停车                             关车门

 

请分析司机与售票员之间的同步关系，如何用PV操作实现。

（6分）

为了安全起见，显然要求：关车门后才能启动车辆；到站停车后才能开车门。所以司机和售票员在到站、开门、关门、启动车辆这几个活动之间存在着同步关系。用两个信号量S1、S2分别表示可以开车和可以开门，S1的初值为1，S2的初值为0。（2分）用PV操作实现司机进程和售票员进程同步的算法描述如下：

司机                            售票员：

P（S1）                              售票

启动车辆                             P（S2）（2分）

               正常行车                             开车门

               到站停车                             关车门

                V（S2）                             V（S1）（2分）

 

另外，程序中PV操作出现的顺序与信号量的初值设置有关，以本题为例，算法如下描述时，S1、S2的初值均应为0。（2分）

司机：                             售票员：

正常行车                                售票

到站停车                                P（S2）（2分）

                V（S2）                               开车门

                P（S1）                               关车门

                启动车辆                              V（S1）（2分）

 

4．设系统中有3种类型的资源R1、R2和R3和4个进程P1、P2、P3、P4,在T0时刻系统状态如图所示，此时系统可用资源数量为（2，1，2）

进程	Max 最大资源数目	Allocation 已分配资源数目
	R1   R2   R3	R1   R2      R3
P1 P2 P3 P4	3     2    2 6     1    3  3     1    4  4     2    2	1     0       0 4     1       1 2     1       1 0     0       2

1)   T0时刻是否安全？若是，给出安全序列。

2)   在T0时刻进程P1，P2均发出资源请求向量（1，0，1），为了保证系统的安全性，应如何分配资源给这两个进程？（9分）

． 1）

进程	need	Avaliable 系统中未分配资源数
	A    B    C	A     B       C
P1 P2 P3 P4	2     2    2 2     0    2 1     0    3 4     2    0	2      1       2

（1分）T0时刻安全，因为存在安全序列{ P2，P1，P4，P3},WORK的变化范围为：（6，2，3）→（7，2，3）→（7，2，5）→（9，3，6）（3分）

   2）P1的请求（1，0，1）因为满足银行家算法中的前两个条件，所以可以假设分配给它，但分配之后，用安全性算法检测之后，系统进入到不安全状态，所以不能分配给P1。（2分）P2的请求（1，0，1）因为满足银行家算法中的前两个条件，所以可以假设分配给它，而且分配之后，用安全性算法检测之后，系统存在安全序列{ P2，P3，P4，P1}，所以能分配给P2。（3分）